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不同土质情况如何挑选合适的顶管机

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面对不同的土质,选择合适的顶管机是工程成败的重要因素。顶管施工中较为常见的土质有以下几种:砂土、砾石、粘土、混合地层和岩石地层。

1、淤泥粉质黏土对于长江三角湖地区地层地质多为淤泥质粉质黏土,可选用大刀盘土压平衡泥水出土顶管机或泥水平衡顶管机等。大刀盘土压平衡顶管机尤其适用于软粘土层。

2、粒径大于2mm的颗粒含量在50%以内,同时粒径大于0.075mm的颗粒含量超过50%的土是砂土。砂土根据粒组含量不同又分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂五类,砂土孔隙比较大,很容易在水动力的作用下产生流沙现象,可根据其含水量及标准贯入度选用不同类型的顶管机。当标准贯入度较小时可选用多刀盘土压平衡顶管机,当标准贯入度较大时,除多刀盘土压平衡式顶管机外,还可以选择泥水平衡顶管机。

3、对于黄土土质条件下,可以根据其含水量情况及N值分别选用敞开式掘进机、单刀盘土压平衡掘进机和偏心破碎泥水平衡掘进机。

4、微风化岩是指岩质新鲜,表面稍有风化迹象的岩石,强度大于50Mpa,硬度很高的岩石。在此地层中顶进较困难,而且一般顶进距离超过100米时需要更换刀头。在中风化及微风化岩石中顶进,如果岩体含水量较高,通常只能采用岩石掘进顶管机,岩石的坚硬程度、可切削性等指标对顶进速度影响很大,所需顶力很大。

5、偏心破碎泥水式顶管机适用于强风化岩地质条件,它除了有碾碎小块石头的功能还能保证进水泵的泥水能通过此间隙到达泥土仓中,从而保证了偏心破碎泥水式顶管机不仅在砂土中可以工作,在黏土中也能正常工作。对强风化岩,当其含水量较少、N值大于18、地下水位低于顶进管道时,可采用敞开式掘进机,否则可采用单刀盘土压平衡掘进机和偏心破碎泥水平衡掘进机。

6、粒径大于2mm的颗粒含量大于50%的土是碎石土。根据粒组含量及颗粒形状,可细分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾、角砾。对这类土体而言,大粒径是选择具体顶管方案时需重点考虑问题之一。若粒径过大,同时由于地下水或掌子面土体稳定性等问题使敞开式机型受到限制时,应选用具有破碎功能的机型。

7、如顶进管道轴线附近可能存在大的石块、桩基础等不明障碍物,可采用排障方便、成本低廉的敞开式掘进机,地下水位较高的话可采取井点降水等辅助施工方法。

8、在地下工程开挖断面范围内和开挖延伸方向上,由两种或两种以上不同地层组成,且这些地层的岩土力学、工程地质和水文地质等特征相差悬殊的地层组合。当顶管断面位于复合地层(两个或两个以上地层)时,往往优势地层决定了顶管施工方法的选择。

顶管施工由于不需要大面积开挖地面,所以不会干扰交通,施工噪音小,对周围的环境影响小,而且在较深的埋深情况下施工成本要小于开槽式敷设管道,在繁华都市的市政工程建设中,顶管技术独具优势,将来应用会越来越广泛。

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