D1650顶管轴线控制技术.doc

1、D1650 顶管轴线控制技术摘要：顶管的轴线控制是顶管能够按照设计安全出洞的关键技术中的重要一环。本文根据工程实践就泥水平衡顶管中的控制技术作下简单的分析。希望能够为以后的相关工程作一些参考。 关键词：顶管、轴线控制 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 1.前言： 随着市政建设的发展，顶管施工技术具有以下的优点：1)可以穿越障碍物。2)建设公害少，文明施工程度比开槽施工高。3)对交通干扰少，无需隔断交通。4)工期比开槽施工工期短。顶管施工技术是未来市政工程管道建设的未来发展方向，施工过程中轴线精确控制是顶管安全出洞的关键一环。 2. 泥水平衡式顶管施工工艺及工程概况： 泥水平衡式

2、工具管是一种以全面切削土体，以泥水压力来平衡土压力和地下水压力，又以泥水作为输送弃土介质的机械式工具管。随着工具管的推进，刀盘在不断转动，进泥管不断供泥水，排泥管不断将混合有弃土的泥水排除泥水舱。千斤顶按照轴线位置进行顶管顶进。 某地铁站位于 AB 路口，呈东西走向，为地下两层岛式站台车站，地下二层为站台层，地下一层为站厅层。该处建筑物林立，交通繁忙，管线密集，其中 A 路南侧有埋深约 9m 的 D1650 污水管，与车站南侧附属结构风亭及出入口冲突，管顶覆土厚度约为 7m，管道穿越土层为2-2硬塑状粘土、1-2 淤泥质粘土。设计将原有与车站平行的 D1650 污水管道向南侧改移，采用顶管法施

3、工。 现有工作井 2 座，分别为 W5、W7 工作井；接收井 3 座，分别为W3、W6、W8 接收井， W3W5 长度为 168.15m，W5W6 长度为38.78m，W6W7 长度为 102.83m，W7W8 长度为 40.56m。 根据施工计划，顶管设备先于 W7 工作井安装调试，先后完成W7W8 段及 W7 至 W6 段后，调至 W5 工作井，依次完成 W5W6 段及W5W3 段。 从工程概况以及顶管施工的工艺来看，顶管施工轴线控制技术的难点是轴线位置引入井内，以及 W6W7 段 102.83 米，W3W5 段 168.15 米长距离顶管是轴线控制的难点和重点。 3顶管轴线控制技术： 3

4、.1 顶管轴线控制原理： 根据光是沿直线传播的原理，在顶管的轴线位置上安置固定的激光发射装置，向前发射一束可见光指导顶管施工，进行顶管的轴线控制达到按照设计位置安全出洞的目的。 3.2 顶管放线的概念及重要性： 3.2.1 顶管放线概念 顶管管线放线就是将工作井出洞口和接受井进洞口的坐标正确引入工作井内，指导顶管顶进的方向和标高。 3.2.2 顶管放线重要性 测量放线是保证顶管轴线正确的关键。放线准确能使顶管机按设计要求顺利进出洞满足施工质量要求;反之，可能造成顶管轴线偏差，影响工程进度和工程质量，同时也会造成顶管设备的损坏。 3.3.顶管放线常用的两种方法： 3.3.1 直线放线： 直线测量

5、是顶管常用的放线技术。根据顶管工作井出洞口的中线和接收井的中线，并用经纬仪反复瞄准接收井的中线直至两井中线重合，确定顶管管线，并将其引入工作井内。 3.3.2 三角放线： 这种管线放线最适用于在工作井和接收入进之间有障碍物不能透视的情况。即在工作井和接收井之间任意位置 O 点放置经伟仪，根据OA、OB 和角度AOB，求得 C 点的位置和 AB 段的距离，在 C 点将管线放置工作井内。详见下图和公式： 图中：点 A-接收井进洞口中点；点 B-工作井出洞口中点；点C-AB 延长线上一点（引桩） ，通常 C 点在工作井另一侧，距离（BC）为方便放线的假定值。计算公式：AB=（OA2+OB2-2 OA

6、 OB cosAOB）1/2AC=AB+BCOAB=arcsin(OB sinAOBAB)OC=（OA2+AC2-2 OA AC cosOAB)1/2AOC=arcsin(AC sinOAB/OC) 为确保放线准确，O 点必须放置在 2 个位置进行校核，同时每次视仍必须用经纬仪左右盘进行读数，消除误差。 3.4 本工程采用的轴线控制技术： 本工程顶管放线采用全站仪实际测量出的管线中线，然后在工作井的上部前后各固定一块钢板，在钢板上用全站仪放出轴线点。然后在钢板的下方用 1mm 钢丝在轴线位置下方吊一个 10kg 重的吊锤，在吊锤的下方放一个桶，桶内放机油，防止吊坠的晃动。然后反复用经纬仪瞄准直

7、至两边都重合。然后把激光经纬仪竖直角调至九十度照准至顶管机的标靶，来控制顶管的轴线偏差的。然后根据顶管之间的距离和坡度计算出竖直角，调至这个角度，进行坡度和轴线的双重控制。 3.4.1 地面模拟井下控制： 按照理论光是沿直线传播的，但是由于空气中存在各种粉尘和水气的影响发出的光线会受到一定程度的影响，为此我们采用了地面井下模拟测量。来验证采用这种方法是否能够满足本工程的精度。 用经纬仪在地面上放出一条直线点上的三点 A、B、C。AB 之间的距离为 7 米，BC 之间的距离为 200 米，我们在 AB 之间架设激光经纬仪反复瞄准 A 点、B 点，直至两点都重合。锁定激光经纬仪的水平角度盘，打开激

8、光经纬仪的激光照向 C 点看是否和 C 点重合。经过地面模拟井下测量我们发现激光点和 C 点是重合的，激光点在 10 米时是 3mm 大小，激光点在 200 米处的光点有 5mm 大，由此可知我们这种轴线控制方法在 200 米距离以内时是 35mm,规范要求顶管直径大于 1500 的顶管轴线允许偏差是小于 200mm,由此可知我们采用激光经纬仪控制 d1650 顶管 W6W7 段102.83 米，W3W5 段 168.15 米长距离顶管是可以满足工程需要的。 3.4.2 高程控制： 由于导轨的的高度尺寸是固定的，导轨的上表面到管道中心的距离也是一定的。所以：安放经纬仪基座高（含仪器）=导轨高+管道的半径。如下图所示经纬仪所发射的光线穿 过管道的中心，即标靶的中心。 根据坡度和距离可以计算出顶管顶到所顶距离的高程，看经纬仪所发的光线是否为正确的高程，如果不是正确的高程则通过对机械顶管机进行操作慢慢的调节至正确的高程。 通过工程实践 W6W7 长度为 102.83m，W7W8 长度为 40.56m 的顶管都已经按照设计安全准确的成功出洞，这说明利用激光经纬进行顶管施工中的轴线控制手段是切实可行的一种轴线控制技术。 参考文献： 1、 中国市政工程2003 第三期 2、余彬泉、陈传灿主编，人民交通出版社顶管施工技术