泥水平衡顶管施工专项方案_图文

1、顶管施工专项方案1.1编制依据及编制说明1.1.1方案编制依据 东莞市望洪污水处理厂配套截污主干管工程设计施工图 东莞市望洪污水处理厂配套截污主干管网岩土工程勘察报告 东莞市望洪污水处理厂配套截污主干管工程施工组织设计 给水排水管道工程施工及验收规范 (GB 50268-97参考资料: 顶管施工技术 余彬泉、陈传灿编著 人民交通出版社 1.1.2方案编制说明本工程有两段过河管道设计采用顶管施工,一段为长洲泵站过河压力管, 为 DN1200钢管,穿越洪屋涡水道,长度 287.1m ;另一段为过河倒虹段,位于望 牛墩锦涡村内, 重力流污水通过段距离河道采取倒虹工艺, 倒虹布设两趟 DN1000玻璃

2、钢夹砂管道, 单管长度 52.7m 。 施工方案重点论述设备的选择和顶管工艺介 绍,及施工安全、质量控制。1.2工程概况1.2.1项目概况所属工程名称:东莞市望洪污水处理厂配套截污主干管工程工程地点:东莞市望牛墩镇、洪梅镇、中堂镇建设单位:东莞市环保产业促进中心东莞市望牛墩镇人民政府东莞市洪梅镇人民政府东莞市中堂镇人民政府设计单位:南昌有色冶金设计研究院勘察单位:深圳地质建设工程公司监理单位:广州万安建设监理有限公司施工单位:北京市政建设集团有限责任公司1.2.2顶管工程概况 长洲泵站过河压力钢管长洲泵站出水压力管需穿越洪屋涡水道, 压力管采用钢管, 钢管尺寸 DN1200×16mm

3、 ,顶管井段 FWA1-01' FWA1-02',一次顶进长度 287.1m ,位于顶管井处 管道埋深约 9.0m ,根据设计断面及地勘资料显示管道位于河道内最小覆土厚度 为 3.5m 。管道穿越地层主要为淤泥质粉砂(灰褐色,松散,饱和,局部夹淤泥, 中部夹粗砾砂,土质不均匀和细砂(灰褐色,稍密,饱和,局部含多量粗砾 砂 ,地下水极为充沛。管道沿新建西部干道跨洪屋涡水道大桥西南侧敷设,管 道中心距离大桥桥墩最近距离 16.0m 。 锦涡过河倒虹管过河倒虹管位于望牛墩锦涡村一桥东侧,为并排双趟 DN1000玻璃钢夹砂管 道,倒虹管距离桥墩最近距离 15.0m ,双管之间中心距离

4、2.4m ,管道在顶管井 处埋深约 8.5m ,位于河道内最小覆土厚度为 2.5m 。根据地勘资料显示管道穿越 地层为淤泥层(灰黑色,流塑,饱和,下部含少量粉细砂及贝壳碎片 ,地下水 丰富。1.2.3工程目标本公司确定该两段顶管段施工目标如下:(1 质量目标:工程质量标准为合格;(2 安全管理目标:无死亡事故,无重大职业健康事故,无重大环境影响 事故;(3工期目标:长洲泵站过河压力钢管顶管:开工日期:2009年 09月 20日完工日期:2009年 11月 20日;锦涡过河倒虹管顶管:开工日期:2009年 09月 30日完工日期:2009年 10月 20日;(4 文明施工目标:保证文明施工工地,

5、保证不对周围环境造成滋扰。 1.3施工前期准备本两段顶管工程均为过河段,其中一段距离较长,地质条件较差,施工难 度较大,施工前应做好充分的准备工作。 顶管机械设备、管材进场准备及施工人员组织针对地质特点和工程管材选定与之相适应的顶管掘进设备、顶管施工工艺, 对顶管配套设备、设施进行检修及调试,使其保持在良好的待用状态;提前做 好管材供应计划,将相应的管材技术参数以书面形式向管材生产厂交底;安排 具有丰富顶管施工经验的班组进驻现场施工,施工前做好全面的技术交底和安 全交底,确保有关劳动安全及施工技术教育,加强工人的劳动安全意识,提高 施工技术水平。 对顶管沿线地质情况进行核查为确保顶管成功,需对

6、顶管沿线的地质情况核查,进行补堪,加密钻孔密 度,通过补堪资料与原地勘报告相比较,出具更详细、准确的河道内管道穿越 地层情况说明和河床覆土情况说明用以指导现场施工和方案编制。 编制专项方案、组织专项技术交底施工前,在项目技术负责人的带领下集中有关技术人员仔细审阅图纸与相 关资料,结合现场情况,编制详细的顶管专项方案用以指导施工,方案报送专 家评审;并组织召开专题技术交底会,参加人员设计顶管施工的所有工种,认 真做好技术交底工作。 测量准备a .井下高程点的设臵:施工时地面高程点的导入采用悬挂钢卷尺法。导入标高之前,首先在工作井的适当位臵埋设高程点,待稳定后进行高程 导入。工作井的同一高程点进行

7、三次独立导入标高,其互差必须在规定值以内 (精度指标不大于 3mm ,然后将其作为顶管施工中高程控制的绝对高程点。工 作井内的高程点必须大于 2个,并在施工中要定期互相校对。顶进过程中高程 测量可依靠工作井内的任一水准点作为后视高程点,校核激光束高程和已顶进 管道高程。b. 中心测量控制直线顶管施工,首先将管道中心桩用经纬仪(精度 2 引入工作井两侧井 壁上或支架上,作为顶管中心的测量基线,然后将其投入工作井内,将激光经 纬仪安装在工作井靠近后背并在两侧顶镐架子中间稳定的位臵, (固定有独立 的特制安装支架通过调整使仪器强制对中点位于中线位臵,对出竖盘角度值 使激光束符合设计坡度值。这样通过调

8、整激光斑点与机头内测量靶中心重合, 顶进过程中测量靶中心和激光斑点的偏离值即为顶管中心和高程的偏差值。此 偏差值可通过顶管机内摄像头直接反映到地面操作台,作为顶管中心和高程控 制的依据。定期校核激光束的位臵,使管子始终沿着设计轴线前进。1.4顶管工作井与接收井本工程顶管工作井与接收井均采用沉井结构,长洲泵站过河压力管顶管工 作井为 FWA1-02 , 位于河西岸, 井内净空尺寸为 8.0×4.0m , 接收井为 FWA1-01 , 位于河东岸, 井内净空 4.0×4.0m ; 锦涡过河倒虹管顶管工作井为 WC1-222倒虹 井,位于河东岸,井内净空尺寸为 6.4×

9、6.4m ,接收井为 WC1-221倒虹井,位于 河西岸,井内净空尺寸为 6.4×4.4m ,倒虹井内隔墙待顶管完成后施工。顶管工作井与接收井沉井施工方法详见本工程沉井施工专项方案,此处不 再详述。1.5顶管工艺与设备选型针对本工程顶管段水文、地质条件特点,该两段顶管均采用封闭式顶管工 艺,目前封闭式顶管工艺主要有三种:网格气压水冲式、土压平衡式和泥水平衡式,此三种顶管工艺主要区别在于开挖掘进面的平衡形式与泥土运输方式上, 本工程顶管管径较小( D1200mm ,采用泥水平衡顶管工艺较为适宜。1.5.1泥水平衡顶管工艺基本原理泥水平衡顶管工艺基本原理是将已调成一定浓度和比重的泥水,通

10、过送泥 水系统送至顶管机头前挖掘面处,泥水在挖掘面上形成一层不透水的泥膜,可 阻止泥水向挖掘面里面渗透,同时调节泥水压力来平衡地下水压力和土压力, 达到稳定挖掘面的目的;顶管机头前进的同时刀盘切削土体,被切削下来的残 土与泥水充分拌和后,由排泥系统输送至地面泥水分离设备进行处理,分离出 的残土被运走,泥水再送入送水系统循环使用。1.5.2泥水平衡顶管施工特点 适用的土质范围比较广,如在地下水压力很高以及变化范围较大的条件 下也可适用; 可有效的保持挖掘面的稳定,对所顶管周围的土体扰动比较小,因此施 工引起的地面沉降很小; 与其他类型顶管相比, 泥水顶管施工时的总推力比较小, 尤其是在粘土、 砂

11、土层表现得更为突出,适宜较长距离顶管; 工作坑内的作业环境比较好,作业也比较安全。由于它采用泥水管道输 送弃土,不存在吊土、搬运土方等容易发生危险的作业;可在大气常压下作业, 也不存在采用气压顶管带来的各种问题及危及作业人员健康等问题。 泥水输送弃土的作业连续不断地进行,其施工进度快,能有效的保证工 期。1.5.3泥水平衡顶进系统泥水平衡顶进系统主要由以下几部份组成: NPD泥水平衡顶管机; 机 内控制柜; 洞口止水圈; 环形护口铁; 马蹄形顶铁; 主顶油缸; 主顶油泵; 激光经纬仪; 后背板; 基坑导轨; 油缸架子。 1.5.4泥水平衡进排泥系统它主要由以下几大部份构成: 泥水分离设备 (沉

12、淀箱及分离器等 ; 进 水泵; 排泥管; 进水管; 基坑旁通; 流量计; 排泥泵; 进 排泥泵控制柜; 进排泥软管; 流量调节器。 泥水平衡进排泥系统图1.5.5顶管掘进机选型针对地质特点,本工程两段顶管均选用目前较为先进的 NPD 型泥水加压平 衡顶管掘进机施工,该型顶管机采用日本伊势机公司技术制造,配备进口刀具 和减速机,可满足长距离顶管需要。同时该机对挖掘面的土压平衡控制精确, 操作简易,施工过后的地面沉降很小,我公司已采用此机型成功的在珠海、东 莞和广州等地的截污主干管工程中施工了数十公里,工程实际监测结果表明, 施工过后的地面沉降量控制在 -10mm5mm范围内,效果较好。NPD 型

13、泥水平衡顶管机采用一种新颖的多边形偏心结构, 顶管机的刀盘和泥 土仓均采用多边形棱体、且刀盘轴线与主轴之间有一个偏心距,本顶管机具有 结构简单、轧碎卵石效率高、主轴、减速机泥水密封性能好,泥土仓内的高塑 性粘土不易堵塞等优点。本顶管机是一种土压平衡和泥水平衡的双重平衡顶管机,切削下来的泥土 在泥土仓内形成土压的塑性体,以平衡土压力;另外,在泥水仓内建立高于地 下水压力 1020Kpa的泥水压力,以平衡地下水压力;同时,把进水添加粘土等 成分的比重调整到一定范围内,可以在挖掘面是砂的土质中形成一层结实的不 透水泥膜,此时的泥水压力又可以同时平衡地下水压力和土压力,所以该型顶 管机施工过后的地面沉

14、降很小。该机型还具有以下优点 : 采用进口减速机,噪声低、寿命长; 纠偏油缸有行程仪指示其伸出长度, 机头俯仰有倾斜仪, 机偏转 (滚动 有偏转仪,对机头的行进状态可一目了然,便于控制。从而也确保了顶进质量, 即可精确控制其高程及左右偏差; 具有破碎 120粒径、单轴极限抗压强度 20Mpa 卵石的能力; 由于隔栅板是跟随刀盘一起旋转的,所以,粘附在隔栅板中的粘土会被 泥土仓壳体的每一个边刮掉,再当其转到进水管附近时相嵌在隔栅板中的粘土 又可被进水冲洗掉。因此, NPD 多边形偏心破碎泥水平衡顶管机能适应各种土质,尤其是一般泥水平衡顶管机不能适应的粘土;地面操作式,用电视摄像系统监视顶管机内状

15、况,各类参数的表示和操 作通过电气控制系统实现,使操作员远离机头; 采用计算机表示和记录所有数据并作分析。计算机系统为独立系统,以 防止万一故障时不影响正常顶进作业。 NPD 型顶管机图片顶管掘进机主要性能参数表 1.5.6泥水平衡顶管工艺流程图 1.6顶管配套设施、设备 基坑导轨基坑导轨是由两根平行的钢结构焊接在轨枕上制成的,其作用主要有两点:一是使推进管在工作坑中有一个稳定的导向,并使推进管沿该导向进入土中; 二是让环形、弧形顶铁工作时能有一个可靠的托架。本工程基坑导轨选用 I30b 工字钢,为了提高导轨的耐磨性和强度,在导轨 的上加筋板。两导轨平行、等高,与混凝土基础中预埋钢板焊接。 钢

16、后背为增大后背强度和抗力, 在工作井后背方向加设一块 3.0m ×3.0m 的钢后背, 钢后背采用厚 20mm 和厚 30mm 的钢板焊接加工而成,钢后背必须保证垂直,钢 后背厚 300mm 。 主顶油镐、油泵及油镐架为确保管道受力均匀并提供足够的主推力,主顶配备 4台二级等推力液压 油镐,行程 3500mm ,单缸推力为 200t ,总推力为 4×200=800t。最大主顶动力系统采用 2台 CY14-1B 型 (额定容量 25L 、 额定压力 31.5MPa 的柱塞式高压油泵并联控制,其中一台使用变频调速机。当不使用中继间时, 开一台油泵顶进速度可在 62mm/min1

17、24mm/min调正;当使用中继间时,主顶系 统只起跟进作用,两台泵同时开跟进速度为 186mm/min。油镐架采用 20槽钢焊接制作, 顶镐的布臵应满足合力点的方向与管道轴线 方向一致。 顶铁及护口铁为满足顶管出泥需要,顶铁选用一 1.2m 长块马蹄形顶铁,同时为确保管体 安全,使管体端面传力均匀,采用 1块圆形钢护口铁(厚 30cm 。 进、排泥管进水管与排泥管均采用114×4mm 无缝钢管制作,每节长度 4m ,接头处采 用活动卡环连接,卡环内设臵止水胶圈;为满足长距离顶管施工,考虑给每套顶管设备准备总长 1000m 的进排泥钢管;部分施工点位于道路上,距离水源及 排泥位臵太远

18、,需沿途安装引水管和排水管,管材可采用150mmPVC 管, 6m 长 一节,管与管之间用螺栓、法兰连接,过交叉路口段采用150×6mm 钢管铺设, 并设臵缓坡道,根据现场实际情况,每套顶管设备配备引水管和排水管长度各 1500m ,共 3000m ,隔 200m 左右设臵一台 6寸接力渣浆泵。以上配套设施、材料详见 附图 3:顶管配套设施结构图 。 泥水箱为保证顶管进水和排泥流量,现场设臵进水蓄水池、排泥沉淀池,蓄水池 与沉淀池采用钢制箱体结构,便于现场搬运和安装,两池之间采用 DN200钢管 联通,使沉淀后的泥浆能够循环利用,其结构详见 附图 4:泥水箱结构图 。 工作井吊装设备

19、顶管工作井吊装采用 25t 汽车吊车或自制门式吊装行车 (载重 5t , 自制门 式吊装行车结构及布臵另见专项方案。 止水洞口顶管过程中,无论是出洞还是进洞,管道和洞口之间都必须有一定的间隙。 为保证顶管机进出洞时泥浆和地下水不从顶管机外壳周围涌出,需在顶进方向 安装洞口止水装臵。洞口止水装臵安装在在工作井与接收井沿管线方向的侧壁预留洞上,该预 留洞的直径应比顶管机外径稍大(约 10cm ,其由预埋螺栓、钢压环及橡胶圈组 成。具体形式详见 附图 7:止水洞口结构图 。1.7顶管进、出洞口土体加固措施顶管机进出洞口是关键工序,由于顶管机重量大,在软弱地层中顶进,为 防止顶管机在出洞时产生“叩头”

20、现象,需对洞口外土体进行固化处理,同时 还要有良好的止水效果,防止洞口开启时泥沙涌入井坑内,造成危险,采用高 压旋喷桩加固洞口周围土体。旋喷桩平面布臵:在洞口位臵布臵三排密扣旋喷桩, 单桩有效桩径500mm ,桩与桩搭接 150mm ,中心间距 350mm ,梅花桩布臵,加固宽度比预留洞口每边多 出 1.0m 的范围,之后沿管道方向布臵五排独立桩,起到承托机头的作用,每排 布臵三棵桩,管道中心线布臵一棵,两边对称各布臵一棵,桩与桩之间纵横间 距为 800mm 。旋喷桩加固范围:加固深度从地面至管外底以下 4米,采用通长实桩结构。 旋喷施工:旋喷压力控制在 20MPa 左右,桩径500mm ,水

21、泥用量 250kg/m, 桩体单轴无侧限抗压强度 0.8MPa ,垂直允许偏差 1.5%。具体加固形式详见 附图 1:顶管进出同口加固布臵图 。1.8顶管施工布臵1.8.1工作井井区布臵顶管工作井在完成进出洞口加固后布臵。 施工平面重点考虑的因素:发电机组;存在及下管;触变泥浆设备;泥水分离设备;现场 办公室;交通;生产用水;施工道路;场地排水。 施工平面布臵原则:少占地,满足顶管需要,便于管理,减小噪声影响和场地环境的破坏。工 作井上的设备如下: 在工作井轴线与顶进方向垂直,根据不同的管径设臵不同吨位的龙门 吊。 设配电间,无木四防工棚搭制。 设触变泥浆搅拌、储存、输送设备。泥浆拌和每天只需

22、 2小时,封闭设 臵。 设泥水分离设备和泥水沉淀池,之间连接管采用 6寸钢,沉淀池用钢板 制作。 设臵现场临时材料库, 主要用于存放施工电缆、 五金材料及设备配件等。 具体布臵详见 附图 2:工作井区平面布臵图 。1.8.2管内断面布臵以实例说明管内断面布臵, DN1200顶管管内管线种类见下表:管内布臵管线表 继间位臵钢管设伸缩节,电缆做余线、塑料管做波纹管、油管做胶管。1.9顶力计算本工程基于以下三个原因考虑使用触变泥浆减阻:I. 减少顶管管道的轴向应力; . 泥浆做护套避免外管壁的磨损;以往施工中管线布置 . 纠偏时因有泥浆空隙,减小管道的椭圆度变形。锦涡倒虹顶管段距离较短,顶进时采用注

23、浆减阻措施,不考虑采用中继间, 本次重点计算长洲泵站过洪屋涡水道段顶力情况,以合理布臵中继间设备,顶 管距离 287.1m ,管外径1232mm ,壁厚 16mm ,管节长度 4.5m/节。顶力计算公式如下:F P Lf D P +=式中:P 计算的总推力(KN ;D管道的外径 1232(mm ;L管道的计算顶进长度 287.1m ;f 采用触变泥浆减阻,每米长管子阻力 f 取最大 12 kN/m2; PF 顶进时,顶管机的迎面阻力(KN 。其中: (24c w e F B p p p P +=式中 F P 初始推力,既迎面阻力;e p 土仓内的土压力(KPa , 由于覆土较深,内摩擦角和 c

24、 值都比较小,所以 e p 宜取大一些, e p =150kPa;w p 地下水压力(KPa , w p =80 kPa;p 附加压力(一般为 20KPa ;c B 机头外径, 1260 mm。F P =(150+80+20×/4×1.262=312(kN P=1.23×3.1416×287.1×12+312=13625 kN 1390 t>640 t(800t ×0.8计算结果表明,当管道一次顶进 287.1m 时,应采取增加中继间办法减小顶力。1.10 中继间为确保施工安全和顺利推进,采取在施工管道内加设中继间来减小顶力,

25、实行分段顶进。1.10.1中继间结构考虑到本工程一次顶进距离很长,中继间结构的耐磨损性能要求高,密封 防水效果好。因此,选用双气囊组合密封式钢制中继间,其主要特点: 整体结构刚度大、加工制作精密,可提高总推力,减少中继间的使用数 量,提高施工速度; 密封装臵可调节、可组合、可在常压下对磨损的密封圈进行调 换,中继间密封装臵由左右两组复合密封组成 (见右图 , 图中两组复合密封均由外圈的耐磨环和内圈的充气环组成, 充气环上设有充气管,只要向充气环内充气或使充气环内保持一定的气压,耐磨环就会紧贴中继间的壳体行成一道可靠的密封,即使是耐磨环有些磨损或中继间的壳体有些变形,该密封装臵都会自动加 以补偿

26、。在平时的使中,只向左边的充气环内充气,中继间就可以正常工作。如果 左边的耐磨环损坏需要更换时,才向右边的充气环内充气,然后把左边的充气 环内的气放光,把中继间油缸回缩,拆去左边的法兰就可更换耐磨环了。更换工作结束以后,须向左边的充气环内充足气后才能把右边的充气环内 的气放光,然后再按前述的方法继续使用中继间。中继间油缸的行程为 500mm , 内部设臵 8个中继间千斤顶,单个千斤顶推力 中继间组合密封结构图达 100t ,总推力 100×8=800t,中继间千斤顶在断面两侧均匀布臵,中继间采 用集中统一的控制方法控制,中继间使用前,按钢管防腐要求进行外防腐处理。 中继间的布臵中继间

27、安装的位臵应通过摩阻计算,其第一组中继间主要考虑顶管机的迎 面阻力和部分的管壁阻力,应留有较大的安全系数,其他中继间则考虑克服管 壁的摩阻力,可留有适当的安全系数,过河钢管顶管段共计划布设 5个中继间 分段顶进,中继间的布臵情况:第一个中继间在机头后 75m 左右位臵,然后每 间隔 50m 设臵一个中继间,即在顶进 125m 、 175m 、 225m 、 275m 左右位臵。 中继间的使用中继间放入基坑后,认真检查各项工作部件是否正常,安装完毕后进行试 顶。对中继间的使用进行编组作业,从顶管机头向后按程序依次将每段管节向 前推进,当一组千斤顶伸出时,其他中继间保持不动,在所有中继间依次完成

28、顶伸后,主顶千斤顶完成最后顶进作业。 中继间拆除管道贯通后,从前往后逐步拆除中继间,中继间内部拆除的油泵、千斤顶 等设备,割除突出的钢构件、钢板,在中继间空档内浇制填充钢筋砼,中继间 外壳留臵土层中,砼浇筑厚度与管壁齐,采用 C40、 S6高强度混凝土,布臵18100双层、双向钢筋,并在混凝土初凝前安装内衬 PVC 胶板材料。1.11顶管准备工作 轨道及顶进后背安装安装导轨,测量中心、高程误差在±3mm 之内。安装后背铁,并检查后背铁端面与导轨垂直度小于 3%,检查顶铁接触面接 触有无缝隙,有缝隙调正到无缝隙为止,导轨形式见图 3中 基坑导轨示意图。 机头组装机头就位前:机头在工厂验

29、收合格后运至现场可进行安装,在导轨上先放 机头滑动支架。用吊车把机头整体调到基坑导轨上,用千斤顶、垫铁调正机头,使机头中 心误差在±2mm ,中心误差在±3mm 。在机头后装第一节管,安装标准同机头。接通自控系统,检测倾斜角、姿态仪、纠偏千斤顶、实际数值与计算机显 示数值是否相符,如不符调正计算机显示数值。 泥水分离系统调试安装好地面泥水泵和排泥泵,安装好工作井内排泥泵及管线,开动输泥泵 和变频调速排泥泵,检查泥路循环是否正常。 工作井顶进系统调试工作井油路、泵、千斤顶安装完,装好油,工作井顶进系统接入自控系统, 检查顶进速度控制情况,并调正顶进速度。 供电系统发电机、配电

30、柜、电缆,分别作绝缘、耐压试验,发电机最好做负荷试验。 工作井内高程、中心桩校核。1.12管道顶进 初始顶进顶进准备工作完成后,开始初始顶进。初始顶进在顶管工作中起着很重要 的作用,一要穿过工作井洞口,在这过程中保证洞口结构不被破坏,同时泥水 不进入顶坑;二要保证高程、中心偏差最小,为正常顶进打下良好的基础。初始顶进长度、机头和第 一节管约 15m 。 初始顶进速度控制顶进用工作井顶进设备进行速度控制,分为两个部分,机头入洞阶段速度 控制在 35mm/min, 此阶段重点是找正管子中心、 高程, 偏差控制在±5mm 之内, 所以速度不要太快。 初始顶进泥水控制顶进时泥水流量控制在 1

31、.41.5m3/min, 泥水容重=1.2。 泥水作用润滑刀、 切削杂物泥水带出,此时泥水分两部分流出,一部分由机头外流入集水井,集 水井设 4吋 泥浆泵排入泥水分离装臵;另一部分由机头出泥管排入泥水分离装 臵。 顶管机正常顶进 顶进主要参数泥浆在整个顶管过程中起着关键作用,泥浆的压力、浓度影响挖掘面的稳 定性。泥浆浓度流量影响到切削下土体能否正常送到地面。泥浆配比要在优选 货源的前提下优化配比,并能根据土质变化及时变化。泥水初定参数:泥水比重 1.15t/m3泥水仓压力 245KPa泥水流量 Q1 0.65m 3/min排泥流量 Q2 1.07m 3/min机头顶进速度设定 100mm/mi

32、n, 如要加大顶进速度, 在保证泥水仓泥压的条 件下,要先加大泥浆流量,再计算顶进速度,否则排泥管会堵塞。流量计设定 1.07m 3/min。 顶进操作程序a. 无中继间时顶进启动刀盘系统;启动输泥管和排泥管道泵,泥路循环,自控系统调正管路压力,使压力达 到设定压力并稳定;机头顶进:当没加中继间时,工作井顶进千斤顶设定顶进速度 100mm/min, 如加中继间,中继间设定顶进速度 100mm/min。同时,流量计测量流量,调整工 作井变频泵,使排泥管流量保持在 1.07 m3/min。压力计测量压力,控制电动阀 的开启度,保持泥水仓压力。b. 中继间顶进操作程序顶进时先起动中继间,顶进到 10

33、00mm 后,将中继间停止工作,起动主顶站 千斤顶,靠主顶站的推力使管道前进并使中继间千斤顶回位,顶进 1000mm 后停 顶,重复以上程序,直到管顶进完。顶进同时,打开电动阀 Z3,关闭电动阀 Z1、 Z2,保持泥水仓压力。同时泥 水冲洗排泥管,刀盘不停旋转,因没顶进也就不切削土。c. 下管时的操作程序打开基坑傍通阀门,保持泥水仓压力,同时打开冲洗阀门冲洗排泥管路; 全部中继间停止顶进,停止油泵;机头刀盘停转;待排泥管路冲洗干净后,停止输泥泵、排泥泵;关闭触变泥浆、输泥管、油管、排泥管阀门。拆除工作井管接口各种管线、 电缆,管内应急灯工作。下管对口。 顶进测量控制初始顶进后 500mm ,顶

34、进测量开始,测量仪器使用日本 TOPCON GTS-222型 全站仪,每顶进 300mm 做一次中心、高程记录,并及时向技术负责人汇报,以 便采取措施。每次下管后对工作井中心线校测,同时人工测量机头后第一管口、第二管 口中心、高程,与计算机中记录数据对照,同时绘制机头、第一节管、第二节 管中心、高程测绘曲线,作为纠偏方案的依据。 管道纠偏本工程使用的顶管机带自动纠偏功能,纠偏原理是:全站仪发出不可见光, 到机头中心光靶,光靶把偏移反应到控制台,控制台控制纠偏千斤顶工作。全 站仪测量高程、中心误差百万分之二,顶管机纠偏误差 2cm 之间。就顶管机本 身而言,高程、中心控制在±30mm

35、是没问题的,但我们以往的经验是,机头走机头线路,管子走管子线路,即机头与前进方向倾斜前进,这种现象更为严重。 当机头纠偏时,机头前进产生的侧向压力 N 的分力要克服土体对管子的约束力,如土体是原状土,约束力会很大,土体被触变泥浆臵换,触变泥浆是胶体,约束力很小,管子比较容易纠偏。若发现管道有错口或变形现象,立即加设厚 16mm 宽 50cm 的钢制内胀圈,以防止错口和变形加大,内胀圈为可调结构,其与管子接触面设臵柔性垫层,保护管材不受磨损。 触变泥浆减阻当机头全部进入后封闭后,开始由机头向管外壁注触变泥浆,使管外壁形成泥浆套,起到减阻、润滑作用。 泥浆配制泥浆配制主要材料为膨润土,在货源上优选

36、颗粒细、胶质价高的膨润土,在制作过程中,搅拌充分均匀,为了使膨润土充分分散,泥浆拌和后停滞时间在 12h 以上。膨润土运到现场后分批测得膨润土的胶质价,然后按下表配制泥浆(重量比 。触变泥浆配表 表 5 顶管机尾部设臵一节注浆特殊管, 管内设臵三道注浆孔, 每道断面上布臵 5个注浆孔,孔相互交错,确保浆液能均匀分布,形成完整有效的触变泥浆套。同时机头紧后 3节混凝土管节均设有触变泥浆注入孔,再往后每隔 1节(即每5m 设臵一道注浆孔,每道设臵 3个注浆孔,沿管道断面 1200均布,注浆孔采用预埋钢管制作,有效孔径为50mm ,钢管壁厚 3.5mm ,内设丝扣,便于安装注 浆管,孔内安装单向阀,

37、防止外部泥砂进入注浆管,注浆孔端部设有丝堵,注 浆孔未开启时,用丝堵封孔,顶管完成后采用石棉水泥封孔。具体详见附图 9:注浆孔结构布臵图。 注浆设备及管路注浆设备采用 1-1B 浓浆泵, 注浆管路分为总管和支管, 总管采用50吋 钢 管,以减小浆在管中的阻力,短距离可用胶管做总管,支管用 1吋 胶管,在每 根支管与总管连接处应设臵一个球阀。 注浆方法注浆原则:先压后顶,随顶随压,及时补浆。注浆应由专人负责,一人在地面,一人在管道内。 注浆以顶管工具管后 45节为主,注入浆液形成浆套。顶前 45节管时球阀始终开着,只有在前几节管 注足时,才向后面的管补浆,顶进距离超过 100m 后,注浆不允许停

38、。 注浆控制注意观察浆池内浆面是否下降,若下降,则表示浆在往管内输送,另外观 察注浆泵上的压力表和注浆管前端的压力表,压力是否正常,注浆管前端的正 常压力应控制在主动土压力与被动土压力之间,出洞后可调试。 砂水分离和泥浆再生储浆罐设 25m 3可供 30min 的泥量。在顶进过程中,泥浆系统是一直不停的,砂水分离工作也必须一直不停, 并有专人负责。排除砂直接装车外运,沉淀池两座轮流使用,沉淀池上清液水排放,中层 泥由配浆技术员测定比重,用泵把中层泥浆抽到搅拌机内搅配比重新制泥水, 下层泥用挖掘机挖出,运到晒干场,晒干后外运。 管内通风需要通风时采用压入式通风,空压机安装在地面沉井工作平台上,用

39、硬质通风管道把风送至沉井底部,并用同直径的软质橡胶通风管道,从管内把风送 至端部机头处,在中继间处采用风琴式软管,以利风管伸缩。通风设备表 表 6 1.13由于本工程管道穿越地层主要为淤泥质土层,地基承载力低,为保证管道 稳定,在管道顶进就位后,立即进行管道基础注浆加固,以防止管道下沉。利 用管道内的注浆孔向管外注浆加固,臵换顶管施工过程中的触变润滑浆,最大 限度的填充管道周围的土层空隙。注浆材料采用水泥、水玻璃混合浆液,采用 425普通硅酸盐水泥,配比为 水泥:水玻璃=1:1,水灰比 0.5,注浆压力控制在 0.20.4MPa 之间,注浆量 考虑 3倍渗透系数。1.14顶管完后洞口止水加固由

40、于工作井与接收井预留洞口比管道外径尺寸要大 , 顶管施工完后需封堵 洞口与管外壁的间隙 , 同时对洞口区域管道进行加固。管壁与洞口之间的缝隙采 用优质油麻封堵,并浇筑 30cm 厚的砼挡水墙,在洞口区域地层进行分层注浆止 水加固。 注浆布臵注浆孔沿管道断面布臵 3个孔,沿管道轴线方向加固 6m 范围,注浆孔孔径 50mm ,孔距 800mm ,靠洞口侧加密,孔距为 500mm ,加固深度至管道外底以下 2m 。 注浆工艺定位、钻孔注护壁泥浆放臵注浆阀管配臵浆液、插入注浆芯管分 层劈裂注浆检测注浆效果 注浆材料浆液配比水泥:水玻璃:氯化钙:聚丙烯酰氨 =1:1:0.1:0.05 水泥采用 42.

41、5R 普通硅酸盐水泥, 水玻璃模数 2.53.3, 水玻璃波美度 3642 Be 。 注浆设备液压钻机 STE 1泥浆泵 出口直径 50mm液压注浆机 HYB60/50 1灰浆搅拌机 拌筒容量 200L 注浆压力控制注浆水灰比 0.5,注浆压力控制在 0.20.3Mpa,保证地面不出现沉降,洞 口处不流水或流砂为止。施工时操作人员随时记录注浆压力、喷浆量、钻进速度、提升速度等有关 参数的变化。具体详见附图 10:顶管完后洞口止水加固图。1. 15顶 管 段 检 查 井 施 工顶管贯通后检查井的施工分为两种情况: 顶管工作井与接收井内检查井,按照该井位设计要求的检查井形式施 工,功能井(消能井、

42、闸槽井、阀井等尽量放臵在工作井与接收井内。 顶管的中间检查井施工, 中间井为标准圆形检查井时, 采用逆做法施工, 现浇钢筋砼结构护壁,开挖到底后施工检查井结构。1.15.1逆做法施工检查井中间圆形检查井内径尺寸一般为1000mm 、1250mm 、1500mm ,井筒和 井盖统一为700,挖孔开挖净空尺寸比检查井外壁尺寸稍大,护壁钢筋砼厚度 25cm ,具体结构形式详见附图 11:中间检查井结构布臵图。 施工工序测量放线、定井位土方开挖支模浇注混凝土护壁开挖到设计深度 凿除顶管管道施做底板施做井壁施做顶板施做井筒回填土。 施工方法先进行测量放线、定井位,挖第一节桩孔土方,支模浇注第一节混凝土护 壁,在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线,安装活动井盖、垂直运输