DN1800气压平衡顶管施工方案

1、DN1800 气压平衡顶管施工方案工程概况 ：施工地点：义乌市香山路-江滨南路交叉口 1800污水干道管网管道工程，在施工中我们碰到很多困难，发现地层和地质与原地质报告提供的情况存在较大差异，通过大开挖的施工发现该地下层面都是比较尖硬的风化岩石层面，由于楼下村王宅村居民房动迁存在一定困难，按原来的施工方案施工将会造成周围的居民房倒塌，甚至会威胁到居民的生命安全，其后果不堪设想。原本我们想采用日本最先进的破碎掘进机来实施该段顶管施 工，经过各方领导讨论，考虑到以下几种情况：第一 . 日本进口破碎机械费用成本大。第二 . 该段顶管根据实际情况只能一次性成功。第三. 顶管工作井需要增加（因为该机不宜

2、长距离顶管）第四. 施工现场用电和场地不够配置。综合以上种种原因和成本费用实际考虑， 我们将确定采用手掘式气压平衡施工方法，具体实施方案如下：一、顶管总体施工方案由于楼下村王宅村管道段情况复杂，该段居民动迁出现一定困难，影响我们原来的施工方案，经过各方的讨论和研究，计划在楼下村王宅村管道 段采用气压人工气泵镐枪掘进方法顶管施工方案。二、施工工艺流程1、工艺原理概述:气压平衡式顶管的工作原理是，通过作用于临时掘进工作面上的气体压 力（这里的气体压力一般根据工具管底部的地下水压力来确定），来阻止地 下水。在整个掘进工作面的高度范围内，作用的气体压力是相等的，但地 下水的压力是有梯度的，因此在工具管

3、的顶部就形成一个超过平衡压力的 气体压力区。在这一压力作用下，地层空隙中的水被挤出，地层也从原来 的饱和状态过渡到半饱和状态，从而起到平衡挖掘面的作用。工艺原理图： V地表面T地下水位气压地下水压力设备布置图:XL亠辛I !_ 11-冷却塔；2带纠偏装置的工具管；3-第一道气闸门；4-空压机；5-第二 道气闸门；6-空气滤清器；7-防漏气装置；8-送气管道2、气压平衡顶管施工工艺流程三、具体实施方案1、导轨安装：导轨安放在混凝土基础面上，导轨定位后必须稳固、正 确，在顶进中承受各种负载时不移位、不变形、不沉降。导轨安放前，应 先复核管道中心位置但在安装时必须复核。导轨面标高按管道设计标高设 置

4、，在顶进中经常复核调整，确保顶进轴线的精度。导轨设置坡度与设计 轴线相同。顶进工作坑的混凝土基础面的标高等于管底标高减去导轨构造 高度和管壁厚度之和（约 600mm。导轨安装允许偏差：轴线位置：士 3mm 顶面高程：+3mmi两轨间距：士 2mm2、顶铁采用U形顶铁：U形顶铁通常是一个内径较小、外径与“管 相同的，有一定厚度的钢结构件，主要作用是把主顶油缸的点推力，分布在 被顶“管的圆周上，使“F”管受力均匀并保护管节的端面。3、设置承压壁 ：安装在工作坑后座墙与主千斤顶之间的钢结构件。承 压壁承受和传递全部顶力，必须具有足够的刚度和强度，本工程承压壁的 设计承压能力为1600T4、安装主顶设

5、备：主顶设备安装在承压壁前方，使顶管掘进机和管道向轴线方向顶进的加力组合装置。由组合千斤顶架、4 只主千斤、 油泵站 2管阀、马蹄形顶铁、环行顶铁组成。5、工具管安装将制做好的工具管平稳安放在导轨上后，对工具管前后端的中心方向偏 差和相对高差进行测定6、管节吊装管节吊装主要采用 16T 气吊装卸，并用专用吊具，以保护管口不被损 坏。7、安装管节 管节安装下管前先进行外观检查，包括管端的平直度，管壁表面的光 滑度，端面上有无纵向裂缝等，对马蹄型端面，裂缝、管壁粗糙不得使 用。经检查合格的管子吊至顶管的工作坑导轨上，准备连接顶进。对于 管的承插口尺寸，结构应认真测量，符合标准方可下管顶进。8、管道

6、接口管道接口选用与 F 钢承口管管材相互配套的契形橡胶圈柔性接口 。9、顶管作业（1）、掘进 顶管掘进主要采用人工挖掘出土，施工中应做好管内的通风工作，确保 人身安全。工作面挖土操作的主要点为：一般采取先破碎后顶的原则，以 保证不超挖，在遇到大的石块或者偏差较大必须采取挖土石纠偏时才能向 前超挖。规定开挖范围，不得超挖，管端上部可超挖15m m以减小顶进阻力，特别是管底土基的 135度包角范围内， 一定要保持管底壁与土石基面吻合； 不得扰动管底下部的地基土；挖出的土石要及时外运；开挖要及时 配合顶进操作，及时测量，以便顶力限制在较小的范围；管前挖土石深 度，一般为千斤顶出镐长度。土石质好，可超

7、前500mm以内，不宜超前过长，以免引起管位偏差大和管端上方土石坍塌。(2) 、运土石工作坑采用人工挖土石吊车垂直吊升出坑，然后采用人工装车运至指定堆土场堆放，如果出土石量大采用自卸汽车运土石。管道内土石方通过管内水平运输和工作坑吊车垂直运输提升至地面，管内水平运输通过小四轮车拖运土，人工或卷扬机吊运，然后将土石方运至 在指定的地点进行堆置。(3) 、气压平衡装置的起用当遇见含水量较大或流砂现象的地层时，为保持掘进面的稳定，防止出 现坍塌，而引起地面的塌陷，应立即起用气压平衡装置。首先，关闭顶管机第一道压气舱门，使工作舱与大气隔绝。在工作舱完 全密封的情况下，向工作舱输入压缩空气，气体的压力一

8、般要高出地下水 压力O.OIMPa,以阻止地下水涌入工作舱，达到平衡掘进面地目的。第2步作业人员进入物料舱，关闭第二道舱门，也向该舱输入与工作舱同等压力 的压缩空气，然后打开第一道舱门，作业人员开始掘进作业。第三步当物 料舱装满后，停止掘进，关闭第一道舱门，打开第二道舱门，装土、运输。 如此反复循环作业。为保证作业人员的安全，必须保证最大工作气压限制 在0.36Mpa的人体能承受的安全气压。挖掘、气压加压操作流程（4）、顶管施工测量顶管施工测量工作分以下四个方面：、顶进前的准备阶段测量：工作坑开挖之前应对工作坑轴线，距离和 引临时水准点进行复测贯通，顶进前应对工作坑的方位，高程进行复测， 并标

9、定管道中心线， 设立临时水准点。 开始顶进的第一节管必须平稳进洞， 位置正确。、顶进过程中的测量：管道轴线及高程均由激光经纬仪测定， 经纬仪架放在工作井的后部， 并固定在底板上， 顶管机后端装设激光光靶， 操作人员通过观察激光光点偏移及顶进长度，判断管道前进的趋势，及时 采取纠偏措施，校正前管段方向。主要是对首节管进行测量，每天不少于 2次。除对首节管频繁测量外，每顶进 30m-50m还对整个顶进管段进行复 测，检查中间管节有无下沉现象。当管道顶进发现偏斜误差时，每顶进一 镐即要测量纠偏一次。、地面观察测量：为检查地面有无沉陷和隆起， 开始顶进前，应在路面上选好基线（中心轴线） ，在慢车道和快

10、车道两端横 向10m范围每设置一水平基点，以保证顶进控制的精度。对通过有地面建 筑物的顶段，在其建筑物上选点作为沉降观测点。、工程竣工测量：工程 完工后，对过程测量记录进行认真整理，竣工后在进行一次至二次稳定性 测量，确认符合规定标准。（ 5）、管道内有害气体安全保证措施及照明设施a. 掘进机工具管内对于管道内有害气体，采用通风稀释其浓度的方法， 再用有害气体检测仪进行检测，确认安全以后，方可让施工人员进入作业 面施工，以保证地下施工人员的安全。即采用 DN50镀锌钢管和0.6m3/mm 电动空气压缩机向工作井及管内工作面连续送风。以保证工人及其他经许 可入内的工作人员吸入的空气中的含氧量不低

11、于20%，工具管内装有摄像头，操作平台上安装小电视机以便于监测。b 管道照明：所有管道内均采用 36V 安全电压照明，电线沿管道内壁敷设。电缆采用橡胶三芯软缆（规格：3*35），总长约250m灯泡采用防水 型。（ 6）、纠偏校正顶管偏差校正要以预防为主，不能等产生明显超差时再进行校正。必须 逐步由误差调整到正确，预防误差积累，纠偏应在顶进中采用小角度逐渐 进行校正，其校正方法有：挖掘校正法：采用在不同部位调整挖土量的办法，以达到纠偏的目的， 这种方法校正误差范围一般不大于 10-20mm.施工中要不断总结经验，调整挖掘范围，保证顺利顶进，决不能盲目掏 挖造成偏差，也不可盲目纠偏以产生隐患。强制

12、校正法：偏差范围大于20mnS寸，采取纠偏千斤顶纠偏法衬垫校正法 : 当局部地基软弱、地基承载力不足而使管头底沉，这时应结合顶木校正法同时在管底下衬垫，换填砂石加木板等以增加地基强度。（7）、纠正/ 预防措施A、管道轴线偏差防治顶管施工前应对地质情况进行认真调查。 工程部设专职测量员负责全过 程的测量工作，按照测量、纠偏的原则认真操作，顶进过程中应随时绘制 顶进曲线，采用同种规格油压千斤顶，保持顶力与管道中心线重合。加强 施工质量的控制，确保后背不发生位移，并应使后背平整，以保证顶进设 备的安装精度。B、处理方法重新调整千斤顶行程，顶力，顶速或重新调整千斤顶的安装精度。对顶 管后背进行加固，预

13、防位移继续发展，并确保后背平整。纠偏前应认真分析顶进曲线的发展趋势， 采取适当的纠偏量， 循序渐进。（8）、顶管材质、接口及顶进减阻措施钢筋混凝土管材选用 C50及以上高标号钢筋混凝土 F管材，顶管接口采用与 F 管相配套的橡胶圈钢套环企口，为了在顶进过程中减小摩阻， 每根设置注浆孔，在顶进过程中加触变泥浆进行减阻。、注浆注浆设备：螺杆奈莫泵，搅拌器、注浆管道主管用DN50mn钢管，分支用DN20m橡胶管。注浆方法：在随行管道中进行注浆，随顶进同步注浆，随顶随注，管线后面管道的注浆孔视顶力的大小进行补浆用。注浆操作人员应注意：工具管后注浆应随顶随注，先注后顶。控制好注浆压力及注浆量，该顶段注浆

14、压力不大于 0.6Mpa,注浆量为0.6立方 米/米。为防止浆液进入工具管前方挖掘面， 宜在距工具管后的第 3 节管节 设置注浆孔，并连续设置 23 节注浆管。以后每节再设置一根注浆管。 为 减少浆液的流失，在管节的表面涂刷“石蜡”以减少浆液失水性。（9）接收井搭建托架导轨 接收井托架的作用是将顶进接收井洞口的工具管托住， 工具管在托架上 仅推行4-5m,出洞约0.5m，因此该托架无须滚轮结构，用两根 32#槽钢， 按一定的宽度、接收井的总长度、顶管机出洞口的标高（略低3-5cm）,与两侧的洞口密封环在下部、左右两侧固定牢固。顶管机在距进洞口 25 30m时，应进行最后的复测。主要目的是：最后

15、 确定顶管机与设计轴线及进洞洞口的相对位置，如果此时的偏差不大，可 以进行进一步调整、纠偏，同时也为竣工复测积累资料。（ 10）拆除洞口封门 拆除洞口封门的时间，一是要等到洞口的加固土体达到强度。二是要待 顶管机抵近洞口后，距离为 0.5m 时进行。顶管机进洞吊运：工具管破洞进入洞口后，为减少土体的扰动时间，可 以加快顶速，接收井派专人观察及时与工作井顶进人员联系，防止将管道 多顶进接收井，一般管道进井约 1.0m 即可, 然后将顶管机与管道分离，确 认完全将顶管机与管道分离后，用吊车轻轻起吊晃动顶管机头，使顶管机 与管道脱开，此时必须再次检查分离情况，确认后将顶管机吊出井外，运 往维修场地。

16、(11)、劳动组织每班作业人数及职责分工表序号职务人数主要职责备注1班长1全面负责全过程2安全员1负责全班作业过程的安全全过程3测量员2负责测量、指导纠偏工作两班4设备操作员2负责顶进设备和纠偏设备的操作两班5掘进人员12负责工作面土方挖掘及运送工作二班(12)、机具设备序号设备名称规格单位数量备注1气压平衡工具管台1带纠偏装置2空压机台23发电机台1备用4空气滤清器个15液压油泵台1自制6液压千斤顶个47导轨副18顶铁套19吊车QY30台110挖掘工具铁锹等气压气泵镐枪11运土小车个2自制12注浆设备套1(13)、安全措施1、严格按照安全用电强制措施和机械操作规范要求组织实施 施工作业。2、根据土质情况，合理、严谨验算压缩空气的消耗量和气压压力。3、通过在操作舱安装摄像头和