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连载 | 测量纠偏技术在顶管工程施工中的应用(一)

时间:2020-09-16 栏目:粘土

工程概述广州市西江引水工程是广州市为迎接亚运会、保障供水水源安全并提高供水水质的重点工程,设计规模350万m


工程概述

广州市西江引水工程是广州市为迎接亚运会、保障供水水源安全并提高供水水质的重点工程,设计规模350万m3/d,自佛山市三水区西江思贤滘下陈村附近的西江取水,经下陈村取水泵站增压后,通过2DN3600管道输至鸦岗配水泵站。原水在鸦岗配水泵站分配提升,通过DN2400钢管输送至广州市西部白云区的江村水厂(40万m3/d)、石门水厂(80万m3/d)和西村水厂(100万m3/d)。其中江村支线采用开挖埋管、顶管及过河倒虹管等方式敷设。穿越广清高速路段(里程范围KJ0+757.62-KJ1+023.72)长度266.1m、穿越京广铁路(里程范围KJ3+288.45一KJ3+475.45)长度187m,采用DN2800套管顶管后内敷DN2400钢管方案。工作井净空(长×宽x高)为11×7×8.8m,接收井净空(长x宽x高)为9.5×5.3×8.65m。


场区土层主要为现代的人工填土层①、粉质粘土和淤泥质土层②、粉细砂、中砂、粗砂层③、淤泥质土、(粉质)粘土层④、粉细砂、粗砂、砾砂层⑤、粉质粘土层⑥、残积层⑦、下伏基岩为早石炭系测水组泥质粉砂岩及炭质页岩,早石炭系石碰子组灰岩、中晚石灰世壶天群灰岩等。该工程顶管所穿越的砂层,该层为场地的第一个含水层,水量丰富,位于粉质粘土、粘土、及淤泥质土层②之下,按颗粒大小可分为粉细砂③-1、中砂③-2、粗砂③-3等三个亚层。


该顶管工程钢管直径大,穿越地层主要为中砂夹泥层,容易出现顶偏现象,而顶进距离长,管线精度要求高,需严格控制施工精度。施工方在该工程中采用了泥水平衡顶管施工技术,并采取可靠测量与纠偏控制措施。现将该工程中采取的测量纠偏技术略做介绍。

测量与纠偏系统

测量系统由激光经纬仪、测量靶和监示器组成。其作用是监示顶管施工过程中顶管机推进的轴线偏差。


安装时,将顶管机安放在工作井内的道轨上,调整测量靶中心与管道中心线基本一致,与管道中心线垂直。调整激光经纬仪座的高度,使激光经纬仪的激光束的高度基本与管道中心线标高一致。根据测量定位点调整激光束,使到激光束基本与管道轴线重合。调整测量靶激光束点的大小,根据测量靶激光斑点的位置,调整测量靶的位置,使激光点与靶中心点重合。


纠偏系统由纠偏千斤顶、油泵站、位移传感器和倾斜仪组成。其作用是控制顶管施工中的顶管机推进方向。


纠偏系统的动作控制是在地面操作室的操作台远程控制的,纠偏量的控制是通过安放在纠偏千斤顶上的位移传感器来实现纠偏量的控制,纠偏动作是一个纠偏千斤顶的组合式动作来实现。

测量控制技术

该工程工作井施工结束后,我们采用全站仪,按工作井穿墙孔实际坐标与设计终点坐标进行测量放线,定出管道顶进轴线并将轴线投放到工作井测量平台上和井壁上。在工作井四周建立测量控制网,并定期进行复核。工作井上下点的投放采用DZS2水准仪,如图1。投放顶管测量始测点和2个后视点,始测点设在顶管后座专用测量平台上,后视点设于穿墙孔上部的井壁上,定期互相校核。



管道轴向测量采用高精度激光经纬仪,主要采用导线测量法,测量平台设在顶管后座处,如图2所示。测量光靶安装在掘进机尾部,测量时激光经纬仪直接测量机头尾部的测量光靶的位置,并根据机头内的倾斜仪计算机头实际状态。


顶管施工的高程测量较简单,在地面上把永久性水准引测至井边,通过垂直吊钢尺引测至井下,设临时水准点,再在管道内架设水准仪测至机尾部标靶,即可知道机头高程偏差。此水准还可从机头测出来,闭合差按二级水准控制。为了确保机头准确进洞,在顶进到最后30-50m时,用人工测量的方式,对管线进行复核。


激光经纬仪安置在观测台上,它发出的激光束为管道中心线,又符合设计坡度要求,实为顶管导向的基准线。施工开始时将顶管机的测量靶的中心与激光斑点中心重合。当顶管机头出现偏差,相应激光斑点将偏离靶中心,测量靶图像通过视频传送到操作台的监示器上,从而观察出激光斑点将偏离靶中心偏离图像,通过控制纠偏千斤顶的伸缩量,进行顶进方向的纠正,使顶管机始终沿激光束方向前进。顶管施工中测量工作的主要任务是掌握好管线的中线方向、高程和坡度。


根据管道设计坡度要求,沿线路布设四等水准路线,并在各井口处埋设临时水准点以供顶管高程放样。根据顶管线路所布设的导线点及水准点,标定出井的平面位置及测定其深度,以指导工作井的开挖施工。定出始发井与接收井的管道中心点,并将其投设于地面(以下简称“投点”),作好标记,由于投点处于井的边缘,事先作好投点的支架搭设与焊接标志工作。以布设的线路导线点中的一个导线点及一条边的方位角,重新精密测定二井间的导线,即贯通导线,并联测二井投点,在有条件的地方,最好将投点作为导线点,以便获得投点的精确坐标,所有导线点应埋设牢固标志,以备复测。根据贯通导线及井口投点,在始发井边缘放样出顶进方向的坐标点,而后与井口投点一起向井下投设方向线,并将高程从井上传至井下,埋设临时水准标点。在工作井下建立控制观测台,在其上配置有强制对中的仪器基座,并设有上下左右可调节的装置,能使架设于其上的仪器调整到中线(或与中线偏离一定距离)的位置,并使仪器横轴调整到中线(或与中线偏离一定距离)的高度上。


该工程顶管机的测量靶网格为10mm,根据测量靶激光点的偏移量计算顶管机的斜率,伸出相应的纠偏千斤顶组,使顶管机推进改变方向,从而实现顶进方向的控制。由于顶管机头附有测量靶(见图4),激光经纬仪安置在观测台上,在工作中,已使它发出的激光束既为管道中心线,又符合管道设计坡度要求,实为顶管导向的基准线。施工开始时使测量靶中心与激光光斑中心重合,当掘进机头出现偏差,相应测量靶中心将偏离光斑中心,从而给出偏离信号,通过视频传送到操作台的监示器,实施顶进方向的纠正,使工具头始终沿激光束方向前进。





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标签: 顶管施工纠偏顶管纠偏技术顶管纠偏措施顶管木杠支撑法纠偏顶管施工技术

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