SSJ1.2标虹南Φ1800顶管方案.doc

SSJ1.2标虹南排水系统工程环镇南街 (莲花路万源路)排水管道1800顶管工程施工方案编制： 审核： 日期： 编制单位：_2009年 5月20日目 录一、工程概况二、地质资料三、顶管工程技术措施 3.1 泥浆减阻技术 3.2 顶管泥水系统 3.3 管内动力电及照明电 3.4 顶管通讯、监控 3.5 顶管通风 3.6 管道顶进四、顶管基本工艺 4.1 出洞前准备阶段 4.2 出洞及正常顶进阶段 4.3 后期收尾工作 4.4 顶力理论计算 4.5 中继间的应用 4.6 管材与接口 4.7 顶管触变泥浆要求 4.8 测量与方向控制 4.9 沉降控制 4.10 顶管质量附表：1. 主要机械设备及仪器表 2. 管理网络 3施工进度表环镇南街 (莲花路万源路)排水管道1800顶管施工方案 一、工程概况：环镇南街 (莲花路万源路)排水管道1800顶管工程是苏州河环境综合整治三期工程的一部分，本工程主要实施的目的是完善和改造该地区排水系统，工程采用顶管法施工，直径为1800，壁厚180 mm的“F”型钢筋混凝土管，管道中心标高0.0m、埋设深度为3.70m，管道全长315m，共一段。我公司本着确保环镇南街 (莲花路万源路)排水管道1800顶管工程达到业主质量标准的要求，同时尽量减少施工对环境的影响，加快施工进度，争取早日完成本工程。我们将在工程全过程施工中，为业主服务，充分依靠和运用我公司在顶管施工优势和经验，选择合理、最优化的施工组织设计；选择资深的项目管理人员和技术人员参与本工程施工；在施工管理中充分发挥广大工程技术人员和管理人员的聪明才智和积极性，以领先的技术为龙头，建立完善的质量体系，全面贯彻本企业ISO9002质量体系和标准，齐心协力完成本工程的建设任务。在施工准备阶段，我们将和业主共同创造条件，尽早落实施工前期的准备，为工程施工创造条件。我公司深知：搞好前期准备是本工程能否顺利开展的关键。我公司将指派富有处理、协调前期、精通顶管技术的同志专门组成本工程的前期工作组。在施工前做好前期工作确保工程顺利开展。二、地质资料：土层土性与特征1、第层：杂填土，层厚1.00-3.00 m，表层1020CM水泥地坪，下部含碎石、石子等建筑垃圾，含有有机质、植物根茎，偶夹粘性土，土质松散。 2、第1层：粉质粘土，层厚0.701.60 m，含云母、有机质，局部夹薄层粘性土，切面粗糙，土质不均匀。摇振反应无，干强度中等，韧性中等。3、第3层：砂质粉土夹粉质粘土，层厚1.009.00 m，含云母、有机质及碎贝壳，偶夹粉砂颗粒，土质不均匀。摇振反应迅速，干强度低，无光泽，韧性低。 4、第3a层：粘质粉土，2.006.30m，含云母、有机质及碎贝壳，夹薄层粘性土，局部以粉质粘土为主，土质不均匀。摇振反应迅速，干强度低，无光泽，韧性低。5、第1层：灰色淤泥质粘土，层厚3.5013.70m，含云母、有机质、土质均匀、无摇振反应，干强度高，光滑，韧性高。气象条件上海地区属典型的亚热带海洋季风气候，气候温和、湿润，雨量适中，四季分明，气温六月份最高，一月份最低，年平均气温为15.7，年平均降雨量为1053 mm1317 mm，主要集中在5-9月，持续期约为20天，出梅后进入盛夏，冬季盛行西北风，夏季盛行东南风，盛暑期有台风侵袭。抗震设防条件场地类别为类，抗震设防烈度为7度。构筑物抗震类别为丙类。三、顶管工程技术措施1、泥浆减阻技术：在长距离顶管施工中，泥浆减阻的应用是减小顶进阻力，确保顶管成功，减少中继间数量的重要措施。泥浆润滑减摩剂俗称触变泥浆，是由陶土粉、羧甲基纤维素CMC(粉末化学浆糊)、纯碱Na2CO3和清水H2O按一定比例配方组成。浆液重量配合比为：陶土粉 CMC 纯碱 清水104（kg） 1.05（kg） 3.05（kg） 800（kg）触变泥浆配比，根据不同土质确定。本顶管土层变化大，含水量高，渗透性强。管道在细粉砂微砂含量占8070%的砂层中穿越，有的在二层土层软硬不一的交界面中顶进，最容易产生偏差。因此要求浆液粘度要高，失水量要小，以对土层能起到一定的支承作用。利于管道出洞后管节周围能迅速形成泥浆润滑外套。触变泥浆减摩效果的好坏，除了与上述选用的浆液材料和配比泥浆搅拌后储存时间有关外，还与注浆孔的布置、注浆泵的选用、注浆压力的大小及浆液量多少跟顶进速度快慢有很大的关系。在地面上设置一套压浆装置，借以解决了顶进时同步跟踪压浆和沿线补压浆的难点。本工程管安环向90度设置4个压等孔，每环水平间隔2节关节。顶进施工中，泥浆的用量主要取决于管道周围压等空隙的大小及周围土层的特性，由于泥浆流失及地下水稀释及水中氯根离子等的作用，泥浆的实际使用量要比理论计算量大得多，一般可达到理论值的45倍，但在施工中还要根据土质情况、顶进力大小、地面沉降等因素作适当的调整。因在土质比较松软的情况下顶进，故需防止压力过大而冒浆，应严格控制泥浆泵压力。2、顶管泥水系统管节顶进过程中，进水与出水是控制顶进速度的关键，进水系统与出水系统都需要达到一定的压力以保证机头内外水土压力平衡。以一定水压、流速流量，将切削下来的泥块在泥水舱内搅拌成泥浆，并将其携送至地面废浆沉淀池。废浆经沉淀池沉淀后用水泵抽回储水箱循环利用。3、管内动力电及照明电管内动力电采用380V常压输电。请业主与供电部门协商提高专供变压器的输出电压，以防止电压降低引起设备过载运行。顶管管道内配置一条502的动力电缆，专供顶管机头刀盘马达、机内油泵车、中继间油泵车、压浆泵、水泵等用电。 照明采用36V安全电压，管道内每12米安装一个行灯，每250米放设一个变压器提供36V电源升压，每只变压器可连接20只行灯进行照明。工作井及龙门吊位置设置三盏1000瓦卤素灯供晚上顶管及管材吊放时照明。4、顶管通讯、监控顶进时必须保证信息交换渠道的畅通，同时对施工操作人员要进行监护，防止发生安全事故，因此需要设置通讯、监控系统。通讯采用数字程控交换机，各联络点之间可以通过电话联系，由于管道内空气潮湿，应使用防潮的矿用电话机，以保证通话安全畅通。监控采用了一台监视器，对工具管仪表盘、光靶进行监控。这样地面人员能及时了解施工情况，发生问题可以及时解决。为了解决传输信号长距离输送衰减的问题，将信号通过放大器放大后再送上地面，保证图像清晰。5、顶管时管道通风为了改善管道内的工作环境，施工时对管道进行强制通风，由地面空压机提供的经过滤清、除湿、降温的新鲜空气通过100mm进气管送到顶管机头，并在通风管道上开设排风孔，管道内一氧化碳、二氧化碳等有害浑浊气体及微粒由轴流鼓风机排放出管道外。管道内放置有害气体检测仪和防毒面具，派专人巡视检测有害气体，一旦有害气体超标，当即戴上防毒面具撤离。6、管道顶进管道顶进采用1800泥水平衡大刀盘工具头切土。4个200T后座千斤顶顶进，地面操作系统遥控控制。土壤扰动较少，但仍要注意路面的安全。为此：1）合理调节顶进速度，随着管道覆土深度的不断变化随时调整泥水压力、顶进速度，防止欠挖或超挖。2）在顶进初始阶段，设立地面沉降实验段，通过对地面沉降的反复测量、监控，掌握沉降变化规律，以便更好的调整顶进速度、机头仓内泥水压力、注浆量以及推进速度。3）顶进轴线偏差也会引起较大的地面沉降，故在顶进操纵时，操纵人员要认真仔细分析机头偏差量，谨慎纠偏，尽量减小机头对土体的扰动。4）工程施工过程，将在路面顶管轴线上方，施工影响区域布设沉降监测点，并做好沉降监测。监测点布置在观测物前6米、后9米范围，横向布置宽度为6米，监测点间隔1米。7、顶管施工管理由于顶管技术复杂、难度较大，不可预见因素较多，因此加强施工管理是确保顶管成功的重要环节。1). 砼管节的吊装、对接、就位时应确保密封圈、传力衬垫板和管口的完整，严禁使用不合格的管节。2). 顶进施工中应随时观察顶进轴线和设计轴线的偏差，做到勤测勤纠，并随着顶进距离的增长做好管内测站的测量，在工具管出洞后20米更应注意轴线的精度。3). 土压力的设定和排土量及顶进速度的控制，是顶管成功的关键。土压力的设定应根据施工地质状况、地下水位高低、管道埋深等因素初步设定，并根据施工实际情况和地表沉降的实测结果随时进行调整。4). 采用膨润土泥浆减摩时，对膨润土的产地、质量、泥浆配比要严格控制，泥浆的注入量、注浆压力等技术参数，应根据施工地质状况的不同做相应调整。5). 顶进时尽量做到全断面出土，严禁在挤压状态下顶进，防止管道周围土体的反弹，破坏直线通道。6). 做好顶进速度、顶力、土压力、轴线偏差和沉降量变化等原始数据的记录、收集、整理工作，供施工管理人员分析预测施工中可能发生的问题，便于及时采取相应的技术措施。7). 所有施工人员配备胸卡及反光背心，施工人员下井进入管道前必须穿好反光背心，并将胸卡挂在井内的进入管道施工人员牌上。四、顶管基本工艺整个顶管过程大致可分为三个阶段：出洞前准备阶段，正常顶进阶段及后期收尾阶段。1、出洞前准备阶段本阶段工作包括：龙门吊安装，顶管设备进场，洞口止水装置安装，轴线放样，立后靠背，工作坑导轨 、主顶油缸组、测量座安装就位，泥水系统安装就位、操纵平台搭建。电气控制线路布置、储水箱及泥水泵安装就位、压浆系统及其管道安装就位、顶管机头下井就位、各部分设备调试运行、联机总调试、触变泥浆搅拌储存，洞外土体加固等工作。洞外土体加固采用高压旋喷桩加固。加固范围为预留口外2米。采用32.5级普通硅酸盐水泥，浆液水灰比取0.5，注入率20%。以固结土体密实度和强度满足漏水的要求2、出洞及正常顶进阶段待土体加固强度达到要求，顶管机头下井调试正常后，打开预留口盖板，迅速将止水板、止水环安装在预埋筒上，顶管机头随即闷进洞口。为防止机头进洞时将橡胶止水板撕裂，预先在橡胶止水板上涂抹黄油。转接油管、电缆及泥水管后继续顶进。油缸顶到位后，拆除泥水管和电缆，第一节管子下井，设备段与第一节砼管合拢，接通泥水管和电缆继续顶进。重复上述步骤，在顶进过程中每顶一节管子对顶进轴线作一到二次测量，确定纠偏的角度方向和时机；并对机头前10米，后20米的地面沉降监测点作一测量，以便当班施工人员能及时采取相应措施，控制沉降幅度。当管节顶到位后，由于土体压力较大，主顶油缸缩回时管节可能后退。这种情况下，可先将管节后端的钢套环与预留口止水板采用钢筋搭接。整个顶进过程中须在压浆孔向管壁外注入触变泥浆，以便顶进的定量定点压浆，减小顶进时管外壁与土体的摩阻力，填充扰动土中空隙，减小地面沉降。严格执行班长交接班一小时衔接制度，交待上班各类情况，共同观察工作现状，以保证全顶程的连续无间断。3、后期收尾工作出洞口井壁与砼管节间连接，压浆。机坑内千斤顶支架、后座顶铁、至顶千斤顶、导轨等设备拆除。管道清洗拆除进排风机、风管。管内变压器，电缆，电线，照明灯具。管节与管节之间环缝、压浆管口用M10砂浆抹平。 4、 顶力的理论计算按1800顶管长度315m计算F=N1+N2式中 F总顶力 N1机头阻力 N2管节阻力N1=F1+F2 N2=（L-L1）*D*f式中 F1迎面阻力 F2侧向摩阻力F1=P*D2*/4 F2P*D*L1 *式中 P迎面阻力 D机头外径（2.20m） P侧压力L1机头长度（3.8m）钢土摩阻系数（0.42）L顶进长度（315m）f管节在浆套中摩阻力（0.20.4t/m2） P=P水+P设 P=r2*H*tg2(450-2/2)2式中 P水泥水舱压力（8t/m2） P设刀盘设定压力 H地面至管中深度（3.7m）r2土的湿容重（1.8t/m3） 2土的等代摩擦角（120）P设=P主+12/3（P被-P主）P主= r1*H*tg2(450-1/2)2 P被= r1*H*tg2(450+1/2)2式中r1土的浮容重（0.8t/m3）1湿土等代摩擦角（120）于是有：P主=0.8*3.7* tg2(450-120/2)=2.61t/m2P被=0.8*3.7* tg2(450+120/2)=6.02t/m2P设=2.61+12/3(6.02-2.61)=3.615.12，取4.37t/m2P=8+4.37=12.37 t/m2P=1.8*3.7* tg2(450-120/2)=4.37t/m2F1=12.37*2.22*/4=47tF2=4.37*2.2*3.8*0.42=48tN1=47+48=95tN2=(315-3.8)* *2.2*(0.20.4)=430860tF=95+(430860)=525955t即每顶进lm顶力增加1.673.03t。根据理论计算，本工程必须设置中继间。5、中继间应用根据以往施工的经验，本工程采用钢制中继环，中继环的长度为1.3M，拟选用三套中继环。中继环安装时间相当重要，主要视顶力的上升速度而定。由于管道顶进时，常会发生一些不可预见的因素，如土质变化，漏水，纠偏角度太大，触变泥遭到破坏，停顶时间过长等，都会造成顶力急剧上升，必要时启动待用的中继环。因此，顶进过程中必须加强监测，发现问题及时研究解决，以免贻误中继环的安放时间，造成不必要的麻烦。如遇到重大问题，会同监理、业主及有关专家，共同解决。初步确定中继间安放在距切土口位置：第一套为顶管机切土口后30M处 ,第二套为100M处，第三套200M处。具体视土质与顶力情况增减设置。当顶力超过管材极限承载的70%时，应立即启用中继环顶进。6、管材与接口1)、根据设计,本标段工程所用管节为”F”管，”F”管受力性能好，接头稳固性高，接口处止水密封性能强。2)、管材供应在顶进过程中，管材的质量及准时供应非常重要，如果供应不及时造成顶进停止，后果非常严重，由于机头重量一般较大，长时间的滞留会造成机头沉降，使轴线发生偏差；泥浆液化或使已顶好的管子和周围土体黏结，使得摩阻力增大。因此，在开始顶进前，需指定详细周全的供应计划，现场应备有足够余量。本工程中与预制钢筋砼管节加工厂联合编制了管节制作、供应使用管材计划图，保证正常施工。每批管材至工地后，会同工程师代表一起逐节检查管节质量。具体有以下几个方面：管身裂缝情况；承插口圆度、端面平行度。对质量有问题的管节做好标记，通知工程师代表或厂方，及时采取修补或更换措施。3)、管材运送、起吊均应有专用夹具，搁置时应用方木垫高，防止“F”型钢板受压变形。4)、接管前再次检查管子接头的承插口尺寸，橡胶圈的弹性强度和衬垫板的外观和质地，确认合格后可在接口处均匀涂抹薄层硅油等对橡胶无侵蚀性的润滑材料以减少摩阻力。承插接管时要保证与上节管的钢套环同轴度、同圆，并且加力要均匀，应保证橡胶圈不移位，不反转，不露出管外。7、顶管触变泥浆要求顶管施工中，顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效的方法是进行注触变泥浆。触变泥浆使管周外壁形成泥浆润滑套，从而降低了顶进时的摩阻力。1)、选择优质的触变泥浆材料，对膨润土取样测试。主要指标为造浆率、失水量和动塑比，泥皮厚度。2)、订购顶管管材时要求供应商在管子上预埋压浆孔，压浆孔的设置主要为有利于浆套的形成，现初定每6m布置互相垂直的4个注浆孔，即每二节管材有一节预埋4孔压浆孔。3) 、膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间，听取供应商的建议但都必须按照规范进行，使用前必须先进行试验。本工程触变泥浆选用标配方的浆料，在搅拌筒内按一定比例兑水充分拌制后，储放24小时后使用。4)、压浆方式要以同步注浆为主，补浆为辅，并在顶进过程中，要经常检查各推进段的浆液形成情况。压浆分三类，分别控制：机尾同步压浆：以形成原始浆套，填充固有间隙；沿线（及洞口）压浆：以补充管道不直形成的沿线浆套缺损。定点压浆：根据沉降测量反馈数据，对沉降过大处补偿性压浆，以支承地表荷载。5)、注浆设备和管路要可靠，具有足够的耐压和良好的密封性能。在每一注浆孔中设置一个单向阀，使浆液管外的土颗粒不能倒灌而堵塞注浆孔，影响注浆效果。6)、注浆工艺由专人负责，质量员定期检查。7)、注浆泵选择脉动小的螺杆泵，流量与顶进速度相匹配。8、测量与方向控制1)、测量的方法顶进的测量与方向的控制，主要是采用全站仪，辅以激光经纬仪和水准仪测量。在顶进过程中，观察相对困难，故长度大于200米的直线顶管需采用自动跟踪测量。然后通过油缸进行纠编，遵循先纠上下、后纠左右的原则。在工作井后靠背前设置牢固的测量平台。平台高度与轴线标高相匹配,激光经纬仪设置在平台上,调整红外线激光方向,高度与设计轴线一致,在机头后壳体圆心处设一激光靶,光靶上的光点位置读数就是机头尾部的实际偏差。顶进施工时结合机头的前后壳体间折角、机头滚动角,倾斜仪读数,即可算出机头的现存偏差及发展趋势，从而确定纠偏动作的方向大小及时调整机头。2)、测量与方向控制要点有严格的放样复核制度，并做好原始记录。顶进前必须遵守严格的放样复测制度，坚持三级复测：施工组测量员项目管理部监理工程师，三方确认保证测量万无一失。布设在工作井后方的仪座必须避免顶进时移位和变形，必须定时复测并及时调整。顶进纠偏必须勤测量、多微调，纠偏角度应保持在1020不得大于10，并设置偏差警戒线。初始推进阶段，方向主要是主顶油缸控制，因此，一方面要减慢主顶推进速度，另一方面要不断调整油缸编组和机头纠偏。开始顶进前必须制定坡度计划，对每一米、每节管的位置、标高需事先计算，确保顶进时正确，以最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。9、沉降控制1)调整压力控制刀盘正面土压力不平衡，就会引起地面隆起或失土沉降，根据管道的埋深及地下水位情况，泥水系统的设定压力一般比地下水压高5千帕。切削土壤的刀盘土压力可按塔萨基公式计算。在本段顶管过程中，土压力初始设定值为每平方米6.5吨，在顶进第一节管节时，即可把正面土压力调整到最佳值。2)顶管施工中控制在顶进初始阶段，设立地面沉降实验段，通过对地面沉降的反复测量、监控，掌握沉降变化规律，以便更好的调整顶进压力、机头仓内泥水压力、注浆量以及推进速度。顶进轴线偏差也会引起较大的地面沉降，故在顶进操纵时，操纵人员要认真仔细分析机头偏差量，谨慎纠偏，确保管道偏差控制在尽可能小的范围内。3)出洞口阶段控制A、顶管出洞口防止沉降措施在工作井预留孔处安装橡胶止水圈外，根据地质情况，有必要在洞口外进行土体加固，其范围深度为管底以下2m,宽度、高度为管外径外面2m。为防止工具管出洞以后发生“磕”头现象，可以在底部安装延伸导轨，宽度与井内导轨一致。当工具管推进完毕，安放第一节管时，应将工具管与导轨焊接牢固，亦可在洞口内壁的C型预埋件 ，用型钢拉住工具管，防止主千斤顶缩