矩形顶管施工方案[优秀工程方案]

1、目 录一、编制依据及说明11.1 编制依据11.2 编制说明1二、工程概况12.1 地理位置及周边环境12.2 工程简介22.3 工程地质及水文地质32.3.1 工程地质32.3.2 水文地质3三、施工计划63.1 工期计划63.1.1 号出入口63.1.2 号出入口63.2 材料计划63.3设备计划6四、顶管机概况74.1 刀具配置74.1.1 先行刀配置84.1.2 主切削刀84.1.3 周边切削刀配置84.1.4 中心刀配置84.1.5 搅拌棒配置84.1.6 刀具磨损检测94.1.7 以下是顶管机刀盘配置示意图94.2 驱动装置124.3 壳体配置134.4 螺旋输送机配置134.5

2、控制系统134.6 气压装置134.7 顶管机纠偏系统134.8 导向系统134.9 减摩系统13五、施工工艺及施工方法145.1 施工工艺流程145.2 施工方法145.2.1施工准备145.2.2 施工测量185.2.3 顶管始发进洞段施工195.2.4 顶管正常段顶进施工205.2.5 顶管正常接收施工235.2.6 顶管弃壳接收施工235.3 施工技术措施265.3.1 顶管接收后注浆265.3.2 顶管接口、止防水措施265.4 施工重难点及分析275.4.1 路面沉降的 控制275.4.2 顶管机的 出洞和进洞285.4.3 对周边管线的 保护28六、顶管预制管节生产296.1 管

3、模设计296.1.1 设计简介296.1.2 设计要求296.1.3 钢模特点296.2 施工准备306.2.1 施工场地布置306.2.2 原材料质量控制306.2.3 管节钢模质量控制316.3 生产工艺326.3.1 钢筋骨架的 制作加工326.3.2钢模合拢336.3.3 管节混凝土浇筑346.3.4 蒸养、脱模、养生356.3.5 选用的 主要加工机械356.3.6 检验与试验366.3.7 管节的 标志与保护措施386.4 管节的 运输和堆放386.4.1 运输386.4.2 贮存及堆放396.4.3 管节吊装下井396.5 管节安装39七、顶管施工吊装397.1 吊装作业概况39

4、7.2 起重运输和吊装的 选用417.2.1 起重机械417.2.2 吊索具配备417.2.3 管节运输车辆:417.3 吊装验算417.3.1 吊车配置验算417.3.2 吊车挂钩下钢丝绳验算427.3.3 卸扣验算427.4 吊装施工机具配备427.5 管节吊运、安装437.6 管节吊装安全措施437.7 管节吊装注意事项45八、施工安全保证措施468.1 组织保障468.1.1 总体组织468.1.2 顶管施工组织管理机构468.1.3 顶管施工组织机构468.2 技术措施468.2.1 端头加固施工468.2.2 防止磕头措施508.2.3 顶管机的 维修保养508.2.4其他措施50

5、8.3 应急预案538.3.1 事故风险分析538.3.2 应急指挥机构558.3.3应急处置原则568.3.4 处置程序568.4监控量测61九、劳动力计划62十、计算书及相关图纸6310.1 顶管机顶进动力系统计算6310.1.1 顶管机推力计算6310.1.2 推进系统配置6610.2 刀盘驱动动力系统计算6610.2.1 刀盘扭矩计算6610.2.2 刀盘扭矩配置66附图67第4页 共4页武汉轨道交通X号线一期工程土建第X标段 XX站附属顶管施工方案武汉轨道交通X号线一期工程土建第X标段 XX站附属顶管施工方案 一、编制依据及说明1.1 编制依据1、危险性较大 的 分部分项工程安全管理

6、办法的 通知(建质200987号);2、工程地质勘察报告及现场调查所掌握的 地质、环境资料;3、设计图纸及图纸会审文件;4、对现场及始发、接收车站周边环境的 实地深入调查和了 解;5、建筑机械使用安全技术规程(JGJ33-2012);6、施工现场临时用电安全技术规范(JGJ46-2005);7、施工现场安全生产保障体系(DBJ08-903-2003);8、建筑施工安全检查标准(JGJ59-2011);9、城市轨道交通工程质量安全检查指南(试行)(建质201268号);10、顶管工程施工规程(DG/TJ08-2049-2008);11、建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB50202-2002)

7、;12、混凝土结构工程施工质量验收规范(GB50204-2002);13、建筑工地施工现场供电安全规范(GB50194-93);14、钢筋焊接及验收规范(JGJ18-2003);15、地下防水工程质量验收规范(GB50208-2002);16、市政地下工程施工及验收规程(DG/TJ08-236-2006);17、工程测量规范(GB50026-2007);1.2 编制说明本方案 适用于XX站附属、号出入口过路段顶管始发、正常掘进、到达段施工,包含端头加固、管节预制、设备和管节吊装、通道顶管掘进、接口环梁施工等内容.二、工程概况2.1 地理位置及周边环境 武汉市轨道交通X号线一期工程XX站位于鹦鹉

8、大 道,沿鹦鹉大 道南北向敷设.车站东临鱼塘,西邻月湖、琴台大 剧院,南临长江一桥匝道,北临长江广场.鹦鹉大 道规划道路红线宽80米,经过交通导改后,现状双向6机动车道(由南向北3机动车道,由北向南3机动车道).为连接汉阳、汉口、武昌三镇的 交通主干道,车流量较大 ,现状地面下管线涉及水务、电信、电力等市政管线.与附属结构、号出入口相关的 管线主要有三条,如下图所示:图2.1 附属结构周边管线图对附属结构施工影响较大 为平衡东西月湖水位的 PS,1000砼管,埋深6米,与顶管施工端面最近仅50厘米,已向南改签,现距号出入口施工范围最近40米,基本不影响施工;其次为铸铁给水管,埋深约2米,直径4

9、50,正在使用,距顶管施工端面约4.5米;再次为2号出入口敞口段附近污水管,距离开挖面5.28米;另外在鹦鹉大 道上分布有雨水管路群,300波纹管,埋深均在地下1米左右. 表2.1 附属结构和管线关系建(构)筑物名称与通道距离规格材质目前状况平衡月湖水位管距号出入口顶管段0.5米,1000砼已废除给水管距顶管施工端面4.5米,450铸铁正在使用污水管距号出入口敞口段开挖面5.2米,1000砼正在使用雨水管群地下1米,300波纹管正在使用2.2 工程简介车站共设置3个出入口和2个紧急疏散出入口,以满足乘客进出车站及疏散要求,同时兼顾过街功能.出入口通道型式为整体式钢筋混凝土矩形结构,敞口段及始发

10、接收井采用明挖法施工,围护结构采用钻孔灌注桩+旋喷止水桩及内支撑系统支护.、号出入口位于车站东南侧鹦鹉大 道上的 绿化带中,平行于鹦鹉大 道布置.其中过鹦鹉大 道段采用顶管法施工,敞口段及始发接收井采用明挖法施工;号出入口长约85米,敞口段宽6.2米,号出入口长约90米,敞口段宽8.2米,顶管段尺寸均为6.90X4.90(外包尺寸)米.号出入口顶管在鹦鹉大 道东侧始发井始发,在鹦鹉大 道西侧接收井接收,顶管段平均埋深5.8米;号出入口顶管在鹦鹉大 道东侧始发井始发,掘进至鹦鹉大 道西侧后顶管弃壳,顶管段平均埋深7米,顶管管片均采用预制管片.顶管段上方的 鹦鹉大 道是连接汉阳、汉口、武昌三镇的

11、交通主干道,车流量较大 ,对地面沉降控制要求高,施工难度 较大 .2.3 工程地质及水文地质2.3.1 工程地质场区位于武汉市江汉一桥南岸,地形较为平缓,场区地面高程23.15-26.4米.根据本次勘察资料显示,拟建工程场区所处地貌为长江级阶地,属河流堆积平原区.车站范围内地层主要为近代人工填筑土层(Q米l/)、湖积层(Ql/4)第四系全新统冲积层(Qal/4).场区沿线基岩主要为志留系(S)泥岩、粉砂岩,岩面整体上向北倾向汉江.据野外钻孔岩性描述、原位测试结果及室内土工试验成果,将拟建工程场地勘探深度 范围内的 地层划分为5大 层18个亚层.附属结构开挖土层自上而下分为:(1-1)杂填土,(

12、1-2)素填土,(1-3b)黏土,(3-1)黏土,(3-2)粉质粘土,(3-5)粉质粘土夹粉砂.出入口敞口段底板位于(3-1)黏土层,顶管掘进断面位于(1-3b)黏土层.1-3b黏土:灰色灰褐色,软塑,局部流塑,质较均,部分段含贝壳碎片,靠近月湖侧部分段顶部为淤泥质黏土.呈层状分布于人工填土层下部,揭示层厚0.806.30米.2.3.2 水文地质场区地表水体主要为月湖湖水,其水量主要来源于大 气降水、地表径流和人工蓄水,水位变幅较小 .根据含水介质和地下水的 赋存状况,可将场区内地下水划分为上层滞水、第四系松散岩类孔隙承压水、基岩裂隙水三种类型.1)上层滞水主要赋存于填土层中,其含水与透水性取

13、决于填土的 类型.上层滞水的 水位连续性差,无统一的 自由水面,接受大 气降水和供、排水管道渗漏水垂直下渗补给,水量有限.勘察期间,稳定水位埋深多在1.01.8米.2)第四系松散岩类孔隙承压水主要赋存于3-5层粉质黏土夹粉砂及4-1层粉、细砂层中,具承压性.3)基岩裂隙水主要赋存于强中等风化基岩裂隙中,与上覆透水层水力联系密切.基岩裂隙水总体水量贫乏. 根据水质分析成果,对顶管施工影响较大 主要为地表水,即月湖湖水.另外,施工场地内分布有雨水管路网,管路埋深约地下1米,部分管路可能存在破损情况,管内存水会向周围土体渗漏.图2.2 XX站总平面图第 86 页 共 66 页图2.3 号出入口场地布

14、置图图2.4 号出入口场地布置图三、施工计划3.1 工期计划3.1.1 号出入口号出入口顶管施工计划为:2016年7月25日2016年8月20日.3.1.2 号出入口号出入口顶管施工计划为:2016年8月22日2016年9月20日.3.2 材料计划投入顶管机顶进施工的 施工材料计划如下表:表3.1 材料投入表序号材料名称规格单位数量备注1管节6900米米4900米米1500米米节312管节6900米米4900米米1000米米节23膨润土T164水泥P.O42.5T45电缆线米953.3 设备计划投入顶管机顶进施工的 设备、工机具等计划如下表:表3.2 顶管顶进施工设备、工机具计划表序号名 称规

15、 格单位数量备注1履带式起重机QUY200/200t履带吊台12交流电焊机400A台23钢丝绳637+1-65米米10米条44钢丝绳637+1-56米米10米条45钢丝绳637+1-34米米10米条46钢丝绳637+1-21.5米米10米条27土压平衡顶管机6900米米4900米米台18对讲机台49卷扬机台1序号名 称规 格单位数量备注10出土小 车台211注浆泵SYB50-50-1台212潜水泵2.2KW台313污泥泵NL100-16台314空压机3米3台215全站仪GTS-6台116经纬仪J2台217水准仪S3台2四、顶管机概况4.1 刀具配置图4.1 矩形顶管机示意面本顶管机配置刀盘8个

16、,各刀盘直径:,2450 4只、,2000 2只、,1300 2只,厚度 200米米;刀具配备有先行刀、切削刀、中心刀三种,考虑到每次顶进距离较短,在本顶管选型中不考虑顶进过程中换刀.主要参数如下:开口率: 60%切削率: 82.2%搅拌率: 74.2%耐磨措施: 耐磨焊刀座设计: 花键联接刀具配置、焊接样式,数量详见下文:4.1.1 先行刀配置适当配置先行刀,先行刀在开挖面沿径向分层切削,先行刀高度 稍低于中心刀但高于切削刀,与切削刀保持一定的 高度 差,发挥其高耐磨、工作截面相对较小 和分配扭矩小 的 特点,可以有效防止切削刀的 超前磨损.4.1.2 主切削刀主切削刀正反方向布置,确保每个

17、轨迹最少有2把;主切削刀排列方式为整体连续排列.针对粉质粘土、粉土和粉细砂地质,主切削刀部分的 合金采用大 块圆角、高韧性、高耐磨性合金侧嵌式,以保证主切削刀能够承受粉质粘土、粉土、粉细砂的 冲击和磨损,用于切削,进土.4.1.3 周边切削刀配置在此地质条件下,刀盘外缘配置周边切削刀,保证开挖直径.4.1.4 中心刀配置顶管机8个刀盘中心采用中心刀,用于切削、定位.4.1.5 搅拌棒配置为了 预防结泥饼,每只刀盘幅臂背后焊接搅拌棒,在刀盘转动的 同时,搅拌棒跟随转动,防止土体在刀盘形成结泥饼及快速排渣,具体尺寸详见下图. 图4.2 搅拌棒设置图4.1.6 刀具磨损检测因顶进距离短,地层对刀具磨

18、损较小 ,在刀具耐磨性上做了 加强,无需配置刀具耐磨损检测.4.1.7 以下是顶管机刀盘配置示意图1、下部直径D2450的 刀盘配置图4.3 下部直径D2450的 刀盘配置图表4.1 下部直径D2450的 刀盘配置表下部D2450刀盘(刀盘一)序号名称数量功能1中心刀1切削、定位2主切削刀A19切削,进土3主切削刀B19切削,进土4边切削刀A6成孔切削,进土5边切削刀B6成孔切削,进土6周边切削刀6保径7双刃先行刀22先行分割切削 2、上部直径D2450的 刀盘配置图4.4 上部直径D2450的 刀盘配置图表4.2 上部直径D2450的 刀盘配置表上部D2450刀盘(刀盘二)序号名称数量功能1

19、中心刀1切削、定位2主切削刀A17切削,进土3主切削刀B17切削,进土4边切削刀A6成孔切削,进土5边切削刀B6成孔切削,进土6周边切削刀6保径7双刃先行刀22先行分割切削3、中部D1300刀盘配置示意图图4.5 中部D1300刀盘配置示意图图4.3 中部D1300刀盘配置示意表中部D1300刀盘(刀盘三)序号名称数量功能1中心刀1切削、定位2主切削刀A8切削,进土3主切削刀B8切削,进土4边切削刀A4成孔切削,进土5边切削刀B4成孔切削,进土6周边切削刀4保径7双刃先行刀10先行分割切削4、中部上下D2000刀盘配置示意图中部上下D2000刀盘(刀盘四)序号名称数量功能1中心刀1切削、定位2

20、主切削刀A14切削,进土3主切削刀B14切削,进土4边切削刀A4成孔切削,进土5边切削刀B4成孔切削,进土6周边切削刀4保径7双刃先行刀16先行分割切削图4.6 中部上下D2000刀盘配置示意图图4.4 中部上下D2000刀盘配置示意表4.2 驱动装置刀盘的 驱动方式有液压马达驱动方式和电动机驱动方式两种.为保证刀盘驱动有足够的 脱困扭矩,拟配582KW功率的 刀盘电动驱动,顶管机刀盘工作扭矩达到刀盘1:420 KN米、刀盘2:240 KN米、刀盘3:55 KN米,极限扭矩达到刀盘1:470 KN米、刀盘2:260 KN米、刀盘3:60 KN米.动结构包括轴承、马达、减速器,刀盘驱动采用电动方

21、式.刀盘通过螺栓和轴承的 内齿圈联接在一起,主驱动系统通过电动马达和变速箱的 传动最终驱动主轴承的 内齿圈来带动刀盘旋转.此驱动配置有一下特点:1、独特的 内置式箱型结构承受轴向力,承载能力强、变形小 的 特点;2、独特的 前置式推力轴承,具有尺寸及承载力大 、寿命长和整个驱动装置受力状态良好等优点;3、采用大 模数硬化的 齿轮副(米=18)完全能满足在本工程地质条件下长时间施工需要;4、充分考虑在复杂地层中顶管作业驱动扭矩大 的 特点,单个驱动单元扭矩系数均为2.42,最大 达2.94;5、每个驱动装置均由独立的 变频控制,可实现02r/米in无级调速,也可任意调整旋向而控制顶管机姿态.图4

22、.7 刀盘驱动示意图4.3 壳体配置1、前后壳体采用两节并上下分体布置,有利于长距离运输;2、前壳体面板上分布有注浆口,用于改良土仓内土体;3、后壳体止水密封后分布注浆口,同样可以减小 磨阻力;4、各壳体采用承插式连接,成插口均进行机械加工,能有效地减少机内渗漏现象增强密封效果.5、前壳体上部增设3米米注浆钢套板,有利于防止机头背土,增加机头在砂性土中的 润滑性.4.4 螺旋输送机配置1、采用2台大 口径(=530米米 )径向出土螺旋输送机,出土量大 ;2、变频调速(018r/米in),采用专业厂家生产的 定制的 推力轴承,具有寿命长、传动平稳等优点;3、采用齿形密封圈,具有密封效果好、寿命长

23、等优点;4、针对复杂地层采用两个清障检修口该螺旋机.4.5 控制系统1、采用机内机外二种操作模式,机内切换;2、采用集中控制,操作室统一操作(包括所有顶管施工用电)并实施监控;4.6 气压装置1、泥仓腹板内预装气压管道和气压阀门与地面的 气压站联通;2、采用土压原理气压补偿,确保泥仓内压力恒定;3、气压站配备变频式螺杆空压机,保持输出气压平稳并可以无极调速.4.7 顶管机纠偏系统、推进系统采用18台150T油缸左右均衡布置,最大 推力可达到2700t;、通过纠偏油缸进行纠偏.4.8 导向系统导向系统采用8个刀盘的 8把中心刀及周边刀进行定位导向,顶进过程中采用激光经纬仪24小 时不间断对中,倾

24、斜仪测量,一旦顶进产生偏离,及时采用纠偏系统进行纠偏控制.4.9 减摩系统减摩系统采用预埋在管节小 口上的 10个1寸的 注浆孔,在顶管顶进时通过注浆管路向注浆孔内注入膨润土浆液进行润滑减摩.五、施工工艺及施工方法5.1 施工工艺流程图5.1 顶管流程图5.2 施工方法5.2.1施工准备1、地面准备工作在顶进前,按常规进行施工用电、用水、通道、排水及照明等设备的 安装.备齐施工材料、设备及机具,以满足本工程的 施工要求.井上、井下建立测量控制网,并经复核、认可.2、井下准备工作洞门安装由于洞圈与管节间存在着15厘米的 建筑空隙,在顶管出洞及正常顶进过程中极易出现外部土体及触壁泥浆涌入始发井内的

25、 严重质量安全事故.为防止此类事故发生,施工前在洞圈上安装帘布橡胶板密封洞圈.洞口止水装置应安装在洞口设计预留法兰上.由橡胶止水圈与翻板组成,需与设计管位保持同心,误差2米米.安装前须对帘布橡胶板上所开螺孔位置、尺寸进行复核,确保其与洞圈上预留螺孔位置一致.安装顺序自上而下进行.压板螺栓应可靠拧紧,使帘布橡胶板紧贴洞门,防止矩形顶管出洞后浆液泄漏. 图5.2 洞门止水帘布安装示意图基座及顶进后靠、机架的 安装始发井结构施工时在底板预埋30*30厘米钢板,基座下井后与其焊接,确保基座在顶进过程中承受各种负载不位移、不变形、不沉降.洞门段的 延伸导轨在工作井导轨铺设完成以后跟进铺设等安装.规格采用

26、43千克/米的 重轨长度 大 约在1.5米.导轨安装完成后,可以稍微抬高,防止顶管机进洞后会出现磕头现象.顶管机放置在始发托架上,始发托架及钢后靠连成一个整体.同样在接收井内也需安装一个接收架.随着顶进的 进行,轨道沿顶进方向沿伸,机架及后靠便滞留在工作井内.后靠自身的 垂直度 、与轴线的 垂直度 对今后的 顶进也至关重要.为保证力的 均匀传递,钢后靠根据实际顶进轴线放样安装时,在钢后靠与始发井内衬墙间预留一定的 空隙(空隙大 小 为10厘米),现浇素混凝土填充此空隙.其目的 是保证钢后靠与墙壁充分接触.这样,顶管顶进中产生的 反顶力能均匀分部在内衬墙上或加固土.钢后靠的 安装高程偏差不超过5

27、米米,水平偏差不超过7米米. 图5.3 基座安装实例照片图5.4 后靠顶进系统安装实例照片顶管机吊装下井矩形顶管下井以及吊出需要采用大 型起重设备,具体吊装方法参照吊装方案 .各主要部件尺寸重量参数见下表:表5.1 各主要部件尺寸重量参数表序号名称单件重量(千克)数量合计重量(千克)1刀盘11572231442刀盘21600232003刀盘3520210404刀盘41525230505驱动箱动箱体266002132007驱动箱体3850217008驱动箱体44500290009纠偏油缸600181080010螺旋输送机45502910011前壳体(上部)2875012

28、875012前壳体(下部)3247023247013后壳体(上部)1580011580014后壳体(下部)1820011820015纠偏泵站20001200016组装零部件450014500合计165T设备下井安装始发托架、后顶装置下井安装调试刀盘及驱动段下井放置在始发架上后部纠偏铰接段整体下井,放置在发射架后与刀盘及驱动段用螺栓连接、紧固螺旋机下井并安装到位环形顶铁和U型顶铁下井安装电器柜安装.主顶的 定位及调试验收:主顶的 定位将关系到顶进轴线控制的 难易程度 ,故在定位时要力求与管节中心轴线成对称分布,以保证管节的 均匀受力.主顶定位后,需进行调试验收,保证所有千斤顶的 性能完好.顶管机

29、就位、调试验收:为保证顶管出洞段的 轴线控制,顶管机吊下井后,需对顶管机进行精确定位,尽量使顶管机轴线与设计轴线相符;在顶管机准确定位后,必须进行反复调试,在确定顶管机运转正常后,方可进行顶管出洞和正常顶进工作.顶进系统安装工作井基架安装焊接顶管机限位装置焊接后靠拼装前后壳体拼装首节管下井止退装置焊接动力系统安装操作台安装联机调试图5.5 顶管始发井内平面布置图图5.6 顶管始发井内剖面布置图5.2.2 施工测量1、测量流程图5.7 施工测量工序图2、平面控制测量空导点和洞门复测:先对业主提供的 空导点进行复测并上报监理,然后对出洞口和进洞口进行复测.始发架定位:因设计线路较短且为直线,所以我

30、们把两洞门中心连线作为矩形顶管掘进的 轴线.放出该轴线后通过全站仪投到井下作为始发架的 定位的 中心轴线.施工导线点的 控制:根据复测后的 空导点施工现场布设控制网,然后利用全站仪传递到施工导线点,所有导线按一级导线的 要求进行测量并不断对控制点进行检查.3、高程控制测量根据业主提供的 高程控制点实测两洞门的 实际高程,并在出洞口的 井上和井下各布置两个高程控制点,并定期对其进行复测.4、顶管机和管节的 跟踪测量顶管机进洞前开始对机头进行跟踪测量,在顶管机背面仪表盘处及后靠背上装置激光经纬仪,随着机头的 顶进,随时跟踪测量,根据测量的 成果,对顶管机的 左右上下位移进行随偏随纠.测量时每天做好

31、测量原始记录,并观察已顶进完成的 管节沉降情况.5.2.3 顶管始发进洞段施工1、进洞顺序第一阶段:设备下井就位、安装、调试、安装止水装置;第二阶段:出洞洞门凿除;第三阶段:顶管机顶就位后立即组织对出洞区域的 围护桩(即旋喷桩和钻孔灌注桩)进行凿除,围护结构破除后切削加固土、掘进正常推行.2、进洞段施工洞口凿除:出洞之前对全套顶进设备做一次系统调试,在确认顶进设备正常后,开始采用切割设备凿除井壁洞口钢筋混凝土,安装洞门止水装置.顶进施工:在洞圈内的 墙壁结构全部破除后,应立即开始顶进机头,由于正面为全断面的 水泥土,为保护刀盘,顶进速度 应放慢.另外,可能会出现螺旋机出土困难,必要时可加入适量

32、清水来软化或润滑水泥土.顶管机进入原状土后,为防止机头“磕头”,宜适当提高顶进速度 ,使正面土压力稍大 于理论计算值,以减少对正面土体的 扰动及出现地面沉降.顶管机彻底进入洞门后,需检查洞口止水装置是否有损坏,如有损坏应立即整修,确保泥水、浆液的 不外漏.出洞段的 各类施工参数:顶管机从始发井出洞后,应尽量减少水土流失,控制好地面沉降.顶管机出洞进入正常土体后3米范围内的 顶进作为本工程顶管的 试验段,应不断根据地面沉降数据的 反馈进行参数调整,及时摸索出正面土压力、出土量、顶进速度 、注浆量和压力等各种施工参数最佳值,为正常段施工服务.5.2.4 顶管正常段顶进施工1、顶进轴线控制顶管在正常

33、顶进施工中,必须密切注意顶进轴线的 控制.在每节管节顶进结束后,必须进行机头的 姿态测量,并做到随偏随纠,且纠偏量不宜过大 ,以免土体出现较大 扰动及管节间出现张角.由于是矩形顶管,因此对管道的 横向水平要求较高,所以在顶进过程中对机头的 转角要密切注意,机头一旦出现微小 转角,应立即采取刀盘反转、加压铁等措施回纠.顶进轴线偏差控制要求:高程50米米;水平:50米米.2、地面沉降控制在顶进过程中,应合理控制顶进速度 ,保证连续均衡施工,避免出现长时间搁置情况;不断根据反馈数据进行土压力设定值调整,使之达到最佳状态;严格控制出土量,防止欠挖或超挖.3、管节减摩为减少土体与管道间摩阻力,在管道外壁

34、压注触变泥浆,在管道四周形成一圈泥浆套以达到减摩效果,在施工期间要求泥浆不失水,不沉淀,不固结,以达到减小 总顶力的 效果.泥浆配比:每立方膨润土水纯碱厘米C200千克850千克10千克0.5千克触变泥浆指标:序号项目性能指标检验方法1比重1.11.6g/厘米3泥浆比重器2粘度 25S500米l漏斗法3PH值9PH剂4失水率25厘米3/30米in失水仪5稳定性0.02g/厘米2 .d稳定性筒压浆孔及压浆管路布置压浆系统分为二个独立的 子系统.一路为改良土体的 流塑性,对机头内及螺旋机内的 土体进行注浆.另一路则是为了 形成减摩泥浆套,而对管节外进行注浆.压浆设备及压浆工艺采用泥浆搅拌机进行制浆

35、,按配比表配制泥浆,纯碱和厘米C应预先化开(厘米C可以边搅拌边添加),再加入膨润土搅拌20分钟,泥浆要充分搅拌均匀.压浆泵采用HENY泵,将其固定在始发井口,拌浆机出料后先注入储浆桶,储浆桶中的 浆液拌制后需经过一定时间方可通过HENY泵送至井下.注浆压力控制在0.3米Pa左右.4、压浆施工要点、压浆专人负责,保证触变泥浆稳定,施工期间不失水、不固结、不沉淀.、严格按压浆操作规程施工,在顶进时应及时压注触变泥浆,充填顶进时所形成的 建筑空隙,在管节四周形成一泥浆套,减少顶进阻力和地表沉降.、压浆时必须遵循“先压后顶、随顶随压、及时补浆”的 原则.、压浆顺序:地面拌浆启动压浆泵总管阀门打开管节阀

36、门打开送浆(顶进开始)管节阀门关闭(顶进停止)总管阀门关闭井内快速接头拆开下管节接2英寸总管循环复始.、压浆量的 计算(每节管节)为了 保证注浆效果,注浆量设定为取理论值的 23倍,具体数量根据现场实际情况及时调整.理论间隙每环:(4.93+6.93)20.0151.5=0.534米3/环.5、止退装置由于矩形顶管掘进机的 断面较大 ,前端阻力大 ,实际施工中,即使管节顶进了 较长距离,而每次拼装管节或加垫块时,主顶油缸一回缩,机头和管节仍会一起后退2030厘米.当顶管机和管节往后退时,机头和前方土体间的 土压平衡受到破坏,土体面得不到稳定支撑,易引起机头前方的 土体坍塌,若不采取一定的 措施

37、,路面和管线的 沉降量将难以得到控制.在前基座的 两侧各安装一套止退装置,当油缸行程推完,安装管节的 时候,将销子插入管节的 吊装孔.管节的 后退力通过销子、销座传递到止退装置的 后支柱上.止退装置和基座焊接在一起,把管节稳住.6、出土本工程出土采用螺旋输送机+轨道土箱+卷扬机+履带吊的 形式出土,一节管节的 理论出土量为51.2米3,在顶进过程中,应尽量精确地统计出每节的 出土量,力争使之与理论出土量保持一致,确保正面土体的 相对稳定,减少地面沉降量.顶管工程中,管内的 出泥量要与顶进的 取泥量相一致,出泥量大 于顶进取泥量,地面会沉降,出泥量小 于顶进取泥量,地面会隆起.这都会造成管道周围

38、的 土体扰动,只有控制出泥量与顶进取泥量相一致,才不会影响管道周围的 土体,从而才能维护地面不受影响,而要作到出泥量与取泥量一致的 关键是严格控制土体切削掌握的 尺度 ,防止超量出泥.图5.7 顶管施工出土布置图5.2.5 顶管正常接收施工1、接收井准备接收井施工完成后,必须立即对洞门位置的 坐标测量确认,并准备破除接收井洞口的 围护结构.2、顶管机位置、姿态的 复核测量当顶管机头逐渐靠近接收井时,应加强测量的 频率和精度 ,减少轴线偏差,确保顶管机能准确接收.顶管贯通前的 测量是复核顶管所处的 方位、确认顶管状态、评估顶管接收时的 姿态和拟订顶管接收时的 施工轴线及施工方案 等的 重要依据,

39、使顶管机在此阶段的 施工中始终按预定方案 实施,以良好的 姿态进洞.3、顶管接收顶管机切口顶进至距离围护结构30厘米时,停止顶进,洞口加固完毕并达到设计强度 ,将预留洞口的 围护结构凿除,在接收井底板上安装接收架,将顶管机缓慢顶进接收井内,当首节管节顶进至设计位置时,应停止顶进,并利用管节内注浆孔进行水硬性浆液填充管节与洞圈的 空隙.5.2.6 顶管弃壳接收施工由于号出入口顶管接收端交通导改不能实现做接收井的 条件,无顶管机分体吊出条件,故采取顶管机弃壳接收方式,具体方案 如下:当顶管机刀盘切口进入加固区距离围护结构0.3米时,顶管停止顶进,开始凿除洞门,洞门完全打开后,顶管应迅速、连续顶进,

40、尽快缩短顶管机进洞时间.机壳前端进入钢洞圈计算范围后即停止顶进,马上用钢板将机壳与洞圈焊成一个整体,并用水硬性浆液填充管节和洞圈的 间隙,减少水土流失.图5.8 洞圈缝隙填充及刀盘拆除1、设备拆解顶管机停到设计位置,洞门封堵、水硬性注浆完成后的 一段时间后,开始设备拆除.、架设临时钢支撑,因为设备内部拆解后破坏了 原有设备结构,另外考虑后期钢筋混凝土填筑时也需要割除设备筋板,所以在拆除之前也在中部增设临时钢支撑,以确保机壳整体稳定.、依次拆解机壳内螺旋机、油泵、马达、轴承、电机、土压计、千斤顶等设备,向后运输,从始发井吊出.(见图15)图5.9设备拆除并运至始发井、从前部拆下刀盘,从车站中间吊

41、装井口.、割除胸板、壳体加强钢板,然后分批次吊出,最后采用3辆35t平板车运输撤场.2、机壳内钢筋混凝土结构施工、井接头结合车站主体结构施工设备拆解完成后既可以开始机壳内钢筋混凝土结构施工,底模、和侧模采用木模板,顶板采用钢模板. 采用现浇段与井接头同步完成的 施工方案 .底板、侧墙与顶板则一次浇筑.侧墙浇筑利用设置在侧墙上部的 临时浇注口,浇筑到位后封闭浇注口.顶板浇筑则是在接收竖井一侧设置的 畚箕口,浇筑振捣密实之后.待混凝土达到初凝强度 凿除竖井侧多余的 畚箕口,修复与内衬结构齐平.3、顶管机弃壳运输人员、设备及材料清单、人员配置本工程顶管机弃壳所需人员为顶管施工配置所有人员,详见表2.

42、、主要设备顶管弃壳所需主要设备,详见表12所示:表5.2 主要设备一览表序号设备名称单位数量备注1150T汽车吊台班4接收区域250T汽车吊台班10335t平板车台班15回厂运输1天2夜4电焊机台班305交流弧焊机台班66电动卷扬机台班307电动葫芦个615t和10t各3个8手拉葫芦个85t、3.2t、2t、1t各2个、主要材料顶管弃壳所需主要材料,详见表13所示:表5.3 主要材料一览表序号名 称单位数 量备注1型钢t22钢板米2210米米和20米米各1米23千斤顶个650t、32t、10t各2个4枕木米33.25钢丝绳米506电焊条包607机油千克608氧气、乙炔气套109油布(防雨、防水

43、)张810支座、摊架、工艺架吊攀等t1011PVC给水管材米50124*8米米电缆米6013120米米电缆米5014照明灯具套215二级配电箱个116三级配电箱个2、工期安排根据我司以往类似条件的 弃壳工期安排,预计本次弃壳施工作业时间为10天.5.3 施工技术措施5.3.1 顶管接收后注浆顶管机头吊出接收井后,马上用砖头砌墙,将两头洞门与管节间的 间隙封堵.然后在管节预留注浆孔的 上部注浆,浆液自上而下从管节底部溢出,对溢出的 泥浆进行集中处置.如下图所示:图5.9 顶管接收后注浆示意图5.3.2 顶管接口、止防水措施接口是顶管工程的 关键部位,保证做好接口部分是顶管成败的 关键,因此对组成

44、接口的 每一部分都必须严格遵守有关规程的 要求逐一分别严格制作.管节止水圈材质为氯丁橡胶与水膨胀橡胶复合体,用粘结剂粘贴于管节基面上,粘贴前必须进行基面处理,清理基面的 杂质,保证粘贴的 效果.管节下井拼装时,在止水圈斜面上和钢套环斜口上均匀涂刷一层硅油,接口插入后,用探棒插入钢套环空隙中,沿周边检查止水圈定位是否准确,发现有翻转、位移等现象,应拔出重新粘接和插入.施工时如若发现止水条有质量问题,立即上报技术部门,整改后方可继续使用.管节与管节间采用中等硬度 的 木制材料作为衬垫,以缓冲混凝土之间的 应力,板接口处以企口方式相接,板厚为1518米米.粘贴前注意清理管节的 基面,管节下井或拼装时

45、发现有脱落的 立即进行返工,确保整个环面衬垫的 平整完好.顶管施工结束后,管节间的 缝隙采用双组分聚硫密封膏填充.嵌缝前必须将缝隙内的 杂质、油污清理干净,做到平整、干净、干燥.配制好的 聚硫膏在缝两侧先刮涂一遍,第二次在缝中刮填密封膏到所需高度 .要求压紧刮平,防止带入气泡而影响强度 和水密性.密封膏表干时间为24h,7天后才达到80强度 ,在密封膏在未充分固化前要注意保护,防止雨水侵入.图5.10 管节防水示意图图5.11 管节与洞门连接示意图5.4 施工重难点及分析5.4.1 路面沉降的 控制矩形顶管施工由于其截面大 ,顶进过程中对地下土体的 扰动较大 ,对路面及周边构建筑的 沉降控制是

46、施工过程中的 重点和难点之一.应对措施:在顶管机设计时严格控制壳体与顶管工作井和接收井预留洞口之间的 理论间隙,在确保顶管机能够顺利出洞和进洞的 情况下,理论间隙越小 越好,根据我司施工经验,其理论间隙控制在单侧1015米米为宜.矩形顶管顶进时起初应让机头稍微上扬,让机头前部的 路面稍有隆起,控制在10米米左右,顶管机及管节穿越后稍有下沉保持原有路面现状.顶进过程中根据预设在顶管机头背面的 土压表显示,严格控制左右两个螺旋输送机的 出土量,确保顶进过程中真正达到土压平衡,防止因机头超挖引起局部的 路面沉降.5.4.2 顶管机的 出洞和进洞矩形截面顶管进出洞是矩形顶管法施工地下通道的 关键工序,

47、该工序施工技术的 应用直接影响到建成后地下通道的 轴线质量、进出洞口处环境保护和附近道路、构建筑物安全以及工程施工的 成败.应对措施:尽量减少机头进出洞门的 时间.机头准备进出洞时,应快速施工,尽量减少洞门暴露的 时间.对进出洞口区域进行土体加固.目的 是将洞口处一定范围内土体预先固结,达到进出洞时所需的 强度 ,能使洞口封门拆除后洞口处暴露的 土体自立.进洞之前进行探孔确定地层的 含水量及高压旋喷桩的 加固质量,根据实际需要在接收井外侧增设降水井,以确保机头顺利进洞.5.4.3 对周边管线的 保护矩形顶管施工对周边公用管线的 保护是矩形顶管施工成败的 关键之一.由于矩形顶管施工截面较大 ,壳

48、体和管节之间不可避免的 存在着一定的 理论间隙.因此,施工期间对管线和构建筑的 保护显得尤为重要.应对措施:顶进施工前应对顶管上部及周边相对较近的 管线及构建筑进行排摸并布点进行监测.对比较重要的 管线有条件时应适当将其暴露.顶进过程中应及时对壳体和管节之间的 理论间隙进行注浆加固,施工时应做到随顶随注.顶管全部结束以后还应根据现场情况进行二次注浆加固,确保顶管周边道路、管线和构建筑的 安全.顶进施工时严格控制顶进速度 ,尽量减少顶进施工对土体的 扰动.六、顶管预制管节生产6.1 管模设计6.1.1 设计简介本项目顶管设计采用外形尺寸bh=6900米米4900米米的 矩形钢筋混凝土预制管节,管

49、节混凝土标号为C50P10,管节壁厚450米米,环宽1500米米,采用定向钢模进行预制.(见图6、图7) 图6.1 管节钢模尺寸设计示意图 图6.2 管节钢模尺寸设计示意图6.1.2 设计要求根据设计施工图纸要求,拟采用本工程管片预制的 钢模需满足规定的 尺寸和断面,其金属厚度 、加强肋、硬度 以及表面处理都应达到生产符合规范GB50157-2013和GB50205-2001精度 的 管片要求,以形成光滑的 砼表面,无不规整部位,无焊接瑕疵和混凝土蚀斑等.6.1.3 钢模特点(1)主要采用焊接结构件,在制作和装配时通过采取适当措施可以有效保证底模和内外模板的 尺寸公差和形位公差,某些零部件可以

50、通过现场配作来满足整体尺寸和误差要求.(2)吊耳、销座等配件与模板采用连接角焊缝,焊接牢固、可靠.(3)尺寸控制:内外模板上边线在同一平面内,其平面度 误差2米米,在1米长度 内0.5米米.内外模板平面应垂直底模上平面,其误差0.5米米.外模板组装后,矩形框对角线误差值5米米,上部对边长度 尺寸取6000+2/ 0x4300+2/ 0,四角上嵌槽板条应对正不错缝.(4)内、外模板与底模的 对应位置做了 长期标记,多次拆装后可以快速识别.6.2 施工准备6.2.1 施工场地布置1、原材料堆场采用硬地坪,砂、石原材料根据不同规格进行分仓堆放,并挂显著标识以表明管节生产专用,水泥、掺和料、外加剂等用

51、专用筒仓储存.2、设置独立的 钢筋断料、弯折(弧)工段,采用进口弯弧机和弯折机,混凝土由专用搅拌机提供.3、管节生产车间分为五个区域:即钢筋骨架成型区、管节浇捣成型和蒸养区、管节脱模整修区、管节水养护区、管节成品堆放区.4、配置钢筋混凝土管节拼装检验平台,其表面平整度 达到0.25米米,并能承受管节的 重量而不变形.5、配置相应数量的 管节抗渗检漏架.6.2.2 原材料质量控制对管节生产的 原材料根据质量体系程序文件和作业指导书、管理规定进行严格控制,把好质量关,满足工程的 各项要求.管节生产使用的 材料(混凝土、水泥、粉煤灰、粗细骨料、外加剂、钢筋等)应符合GB50204-2011混凝土结构

52、工程施工质量验收规范、DGJ08-236-2006市政地下工程施工及验收规程、GB50299-1999(2003版)地下铁道工程施工及验收规范,且试验结果符合质量要求.1、水泥水泥是符合GB175-2007硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的 普通硅酸盐水泥,并且储存在工厂的 水泥筒仓中.2、掺和料粉煤灰是符合JGJ 28-86 粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程、 DB31/T35-2006混凝土和砂浆用粒化高炉矿碴微粉的 粉煤灰,储存于工厂的 粉煤灰筒仓中.3、骨料细骨料是符合JGJ 52-2006普通混凝土用砂、石质量标准及检验方法的 中砂(米x=2.33.1),在产地进行分筛、水洗,储存于骨料堆场中.4、粗骨料粗骨料是符合JGJ52-2006普通混凝土用砂、石质量标准及验收方法525米米连续粒级的 碎石.5、外加剂外加剂是符合GB 8076-2008混凝土外加剂、GB50119-2003混凝土外加剂应用技术规范的 混凝土用高效减水剂.6、混凝土混凝土满足设计指标:C50P10,经过GB/T