泥水平衡顶管施工方案Word下载.docx
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油缸数量：
4只；
油缸尺寸：
D×
d×
L＝φ250×
φ220×
3500mm；
油缸行程：
S=3000m；
限定油压：
P额＝25MPa；
限定推力：
F额＝2000kN；
最高油压：
Pmax＝31.5MPa；
最大推力：
Fmax＝2000kN；
顶进速度：
V=0-80mm／min；
油泵型号：
A2F28RP2Pmax=31.5MPaQ=28L/min
电机型号：
Y200L—6N=15KWn＝1000rpm
1.3中继环设计
本工程φ1500顶管最大顶距159米，根据以往的施工经验不需要设中继间。
1.4注浆设备系统
对顶管能否及时地有效地向管节外围压注触变泥浆，以形成和维护好泥浆套，起到高效的减摩作用，往往是顶管成败的关键。
为确保本工程的顶管外壁能形成良好的泥浆润滑套，共设置二根总管，二套管路系统。
一根专门用于掘进机尾部的同步注浆，另一根用于补浆。
（见下图）
本顶管施工用的膨润土触变泥浆，是在地面压浆站配制后，通过二台液压注浆泵压入二根输浆总管，一根总管压注到机头后的储浆箱内，再由螺杆泵把储浆箱内的浆液压入掘进机尾部的同步注浆口。
另一根总管压注到管节上设置的环形分管的各个注浆孔，不断补充管外壁渗透到土层中的泥浆，以便形成管节外围完整泥浆套。
地面储浆箱外形
尺寸L×
B×
H＝2×
1.5×
1m=3m3，机内储浆箱外形尺寸L×
0.8×
1m=1.6m3。
膨润土泥浆搅拌时间必须大于30分钟，经过充分搅拌的泥浆抽入储浆箱进行发酵，发酵时间大于6小时，再通过液压注浆泵压入管内，在膨润土泥浆压入以前，对储浆箱内径发酵的泥浆再一次搅拌，以减少压浆管道的阻尼。
注浆泵站由SYB50／50—II型单缸液压注浆泵和液压动力站组成，注浆量Q＝80L／min，注浆压力P=0.08～0.1MPa，输浆总管由φ2”镀锌钢管和球阀、水暖管件等组成，与管节上各压浆孔接通的环形管，采用φ25高压软管。
注浆设备主要技术参数
单缸液压注浆泵型号：
SYB50／50－II
注浆流量：
Q＝80L／min
注浆压力：
P＝4MPa
10SCYl4—lB
Q＝10ml／r
p＝31.5MPa
Y112M—4
N=4KW
N=1450r/min
1.5泥水出土系统
泥水系统选用二台石家庄水泵厂生产的渣浆泵。
一台放在地面上为送泥泵，另一台放在基坑下为排泥泵。
进泥管路采用4“无缝钢管，排泥管路采用4“无缝钢管，管节接头为卡箍式活络接头。
基坑内设有旁通装置等。
泥水系统采用Telemole管路系统。
渣浆泵型号：
4/3C－AH，电机功率18.5KW，流量90m3/h，扬程21.8m。
顶管施工的管内出土是影响工效的关键环节，因为采用泥水管路系统可使顶管实现连续推进。
掘进施工中分为四个状态：
停止状态、旁路状态、掘进状态及逆洗状态。
在“停止状态”，切口水压若下降时，可以及时控制蝶阀的开度，使送泥水管道中的泥水补充到泥水仓，让切口水压力上升并稳定在设定值上。
此时若送泥水管道中水压力低于设定值就可连动开启压力调节阀和进水泵，以提高管道水压力。
在“旁路状态”时，顺利开启电磁比例阀，启动进水泵，开启进水阀截止阀，再逐个启动排泥泵、接力泵、PE泵。
系统启动数分钟后，当送排泥水压油流量趋于稳定，并使送泥水压力和切口水压力基本相同时，再可操作到“顶进状态”。
进入“顶进状态”时，顺利开启机头阀，开启进水阀、截止阀，关闭旁通阀。
泥水输送系统可逐渐达到泥水平衡，调整送泥水压和排泥流量，使推进过程中一直保持泥水平衡，若在顶进过程中，切口水压值偏离设定值，操作人员应采取措施，使之恢复正常，若切口水压继续偏离，应立即切换到“旁路状态”。
如果切口水压的偏离原因是泥水管道堵塞引起的，就应操作至“逆洗状态”，相应转换阀动作，对堵塞管道进行冲洗。
管道畅逼后，应再转换到“旁路状态”。
顶进结束，应将“顶进状态”切换到“旁路状态”，待泥水平衡后，再切换到“停止状态”。
1.6顶管工作坑设施布置
基坑导轨应具有足够的强度和刚度。
本工程基坑导轨由型钢和钢板焊接而成。
在工作井底板基础上应事先预埋钢板，预埋钢板的位置与基坑导轨相吻合，以便导轨与之焊接。
预埋钢板上的锚固钢筋要焊牢并有足够的锚固强度，导轨安放后，还应在二侧用型钢支撑好，必要时再浇筑混凝土，确保导轨在受撞击的条件下，不走动，不变形。
导轨安装的允许偏差为：
轴线位置：
3mm，顶面高程：
0~+3mm，两轨内距：
±
2mm。
在顶进过程中经常进行检查和复核。
承压壁是承受和传递全部顶力的后座墙，更应具有足够的强度和刚度，并有足够安全度。
本工程的承压壁设计在内衬混凝土上先用钢筋混凝土浇平，后靠钢板用δ＝70钢板，在钢板和混凝土平面之间填满堂素混凝土。
1.8顶管主要机械设备及仪器表
序号
机械名称
规格型号
数量
国别产地
制造年份
额定功率
KW
1
D1500泥水平衡顶管掘进机
1套
20
3
双冲程等推力油缸
2000KN
4只
4
20T汽车吊
1台
60
5
液压动力站
15
6
注浆管路设备
7
泥水管路设备
40
8
液压注浆泵
SYB-50/50
9
电焊机
直流
10
污泥泵
3”
11
激光经纬仪
苏光J2
12
水准仪
2、顶管施工工艺流程图
3、工作井平面布置
本工程顶管采用20T汽车吊用于工作井起重作业。
在工作井实行全封闭隔离，并建筑必要的生产临时设施。
要保持施工现场的文明、安全和卫生整洁。
4、最大顶推力及其限制措施
本工程主顶液压系统最大顶推力根据管材的许用顶力分别设置为D1500-2000KN。
限制措施为控制液压系统的压力。
当液压系统的压力达到10MPa时,主顶液压控制台将报警，以满足限制最大顶力的措施。
由于限制的系统压力较小，所以液压系统的故障将大大减小，顶管的可靠性也相应提高。
4、洞口止水装置
在洞口外侧，要设置钢封门，钢封门采用16＃槽钢，密排布置，在洞内侧，根据设计要求，先制作钢筋混凝土墙，再砌砖墙，顶进开门时，用风镐破除钢筋混凝土墙和砖墙，不留隐患。
在预留洞底部，还应设置延长导轨，以免机头出洞时嗑头。
根据设计预留的法兰，我们在法兰上安装工作井洞口止水装置。
该装置必须与导轨上的管道保持同心，误差应小于2cm。
工作井洞口止水装置密封为橡胶止水法兰。
在橡胶止水法兰之前应预埋注浆孔，以便压注膨润土泥浆。
在机头将要到达接收井时，要精确测出机头姿态位置，尽量满足橡胶法兰与机头同心的要求。
在顶管结束后，顶管首节与尾节通过钢筋环和井壁预埋钢环连接，并浇筑防水砼作密封处理。
5、地面沉降计算（派克法）
Smax＝V1/2.5I（以D1500为例）
I=R（z/2R）0.8=0.9*（7.50/2*0.9）0.8=2.819（z为管顶到地面的覆土深度）
地表损失量与以下因素有关
1、开挖面引起的损失量
Va=0.5（施工经验值）
2、工具管纠偏引起的地层损失量（%）
VL=1/4πDLa%
=1/4*3.14*1.8*（0.4*3.14/180）
=0.099
3、管道外周空隙引起的地层损失
a.工具管外径与管道外径的差异引起的地层损失
Vc1=πDa1K1=3.14*1.8*0.01*0.2=0.011
b.相邻节不平整度过大引起的地层损失
Vc3=πDpapKpn=3.14*0.99*0*0*0=0
4、其它因素引起的Vo＝0.3（施工经验值）
∑Ve＝Va＋VL＋Vc＋Vo＝0.5＋0.099+0.011+0.3＝0.91
则：
V1=Ve*A=0.91%*（3.14*0.92）=0.023
Smax＝V1/（2.5I）=0.023/（2.5*2.819）=0.003m=3mm
根据计算和经验值，顶管最大沉降值可控制在3mm以内，对地面及地下管线基本没有影响。
6、顶进过程中，线形控制及测量设备
本工程顶管，采用水准仪和激光经纬仪以及全站仪进行测量和线形控制。
a）测量仪器配备与检验
顶管施工需进行三维动态测量，其精度要求特别高，必须采用精度高，性能优良的测量仪器。
为此，特配备了苏光J2经纬仪，SOKKIAC32水准仪等一系列精密高档仪器。
顶管施工测量所使用的仪器、附件须及时送质检单位检验，做全面鉴定，并在使用过程中经常进行检查。
b）控制测量
1、平面控制
为确保两井间顶管贯通，横向、竖向误差小于100mm，在两端头井附近埋设地面导线点，利用空导点和地面导线点，以导线测量形式，将平面控制成果引测到施工现场。
利用空导点和地面导线点建立平面控制网。
导线测量采用苏光OTS234全站仪，方向观测6测回，测角精度+1”,测距6测回，双向观测，测距相对误差<
1/150000，对观测结果进行平差。
井上座标点向井下传递采用联系三角形方式，点位由激光经纬仪垂直投设。
井下控制顶进方向的基准点用钢架埋设成固定点，采用激光经纬仪跟踪观测机头平面偏差方向。
2、高程控制
利用施工区域附近的已知高级水准点，布设四等水准路线，将高程引测到工作井附近，并设立施工高程控制点。
地面高程传递到井下时，可用钢尺垂直悬挂，下系线锤至标准拉力，然后地面、井下两台水准仪同时观测。
钢尺应进行尺长、温度两项改正。
井下布设2～3个地下起始高程控制点。
顶管机头高程控制水准仪，每顶进20cm测量一次偏差值，做到及时掌握机头姿态和发展趋势，以便及时纠偏
3、顶管姿态测量
为保证顶管机严格按设计轴线推进，必须及时观测顶管动态数据，从而调整顶管各施工参数，指导顶管正确、安全推进。
在顶管机头部纵向设一对水平横尺，利用布设的三维坐标控制点，测量各尺读数，经精确计算得顶管转角、顶管中心方向偏差值、顶管坡度、顶管中心高程等数据，从而相应调整顶管机
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