顶管专项施工方案2.docx

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顶管专项施工方案2

东莞市天然气高压管网工程

常虎高速（莞深高速~莞樟路）项目

沉

井

及

顶

管

专

项

施

工

方

案

编制人：

审核人：

批准人：

监理审批：

业主审批：

新地能源工程技术有限公司东莞分公司

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第一节工程概况

本工程为横穿莞樟路顶管施工，施工地点为常虎高速与莞樟路交汇处，顶管采用直径1200mm、单节长度为2米的钢筋砼管。

管道安装采用D610mm×12.7mm直缝钢管。

顶管全长70米。

经甲方、监理、设计、施工单位共同研究决定，工作井采用东莞莞深高速高压天然气管道顶管通用图：

工作坑二，图号CC-05、06、07。

工作井为圆形沉井，直径5.5米，深6米，采用半人工半机械开挖方式。

第二节顶管工艺

一、顶进施工工艺图

井下测量放样

安装顶进机架与主顶装置

辅助设施安装

出洞

顶管机顶进，吊下第一节管

管节顶进

顶完第一节管，吊下一节管

管节拼装

进洞，顶管机与管节分离

二、顶管机选型

本工程选用网格十字工具管，挤压法施工，工具管特点是：

结构简单实用，可操作性强，施工快，适用性强，如遇暗滨、弧石、硬土等处理灵活方便。

主顶装置共有4只千斤顶，分两列布置，主顶千斤顶，每只最大顶力为200T，共800T，满足设计顶力要求，主顶装置上装有活动底架，安装在固定导轨上，便于调整轴线，同时工具管装有微调千斤顶，顶进施工中可根据需要调节左右，高低，控制轴线及设计标高。

网格挤压顶管机顶进时，顶管机前方的挤压环切入土体中，使土体经挤压后进入其后的网格，再进入土舱。

土体经挤压后具有较好的自立性，在网格支护下不会造成坍塌，顶进时只需挖除网格后土舱内的土体，边出土边顶进，顶进中出土采用干出土，由人工运出管道，放入井内的土箱中，吊地面弃土。

三、顶进设备安装

1、把地面上建立的测量控制网络引放至工作井内，并建立相应的地面控制点，便于顶进施工时进行复测。

2、工作井内测量放样，精确测放出顶进轴线。

3、安装顶进后靠。

后靠采用整块箱型结构钢后靠，与井壁的接触面积大于4m×3m范围。

以扩大井壁受力面积，有利于工作井的稳定。

顶进后靠的平面垂直于顶进轴线，后靠与井壁结构砼之间的空隙用砼填塞密实。

4、安装主顶装置和导轨。

先将它们大致固定，然后在测量的监测下，精确调整它们的位置，直至满足要求为止，随即将它们固定牢靠。

5、工作井内的平面布置。

搭建井内工作平台、安装配电箱、主顶动力箱，控制台等，敷设各种电缆、管线、油路等。

井内平面布置要求布局合理，保证安全，方便施工。

6、地面辅助设备的安装及平面布置。

辅助设备主要有拌浆系统、供电系统、电瓶车充电间等的安装及调试，此外还有管节堆场、材料堆场、安全护栏等的布置。

7、地面辅助工作及井内安装结束后，吊放顶管机，接通电气、液压等系统，进行出洞前的总调试。

四、出洞的技术措施

出洞的封门采用外封门，外封门用30#钢封门。

钢封门内外用防水玻璃布与防水涂料涂布，洞门内用两道30#钢封门作横梁，与外封门及洞圈预埋铁焊接，外封门底部低于洞门300mm，插入由预埋铁件组成的楔形槽中，上部延伸至高于地地面300mm，并与井体钢筋连接，防止沉井时脱落。

出洞前，先在洞口处安装双层止水带，其作用是防止顶管机出洞时正面的水土涌入工作井内，其另一个作用是防止顶进施工时压入的减阻泥浆从此处流失，保证能够形成完整有效的泥浆套，两层橡胶止水板间可以压注触变泥浆，使管节一出洞便被泥浆包裹。

为了防止钢封门拔除后洞外土体涌入顶管机密封舱，在顶管机顶入洞圈前，用黄粘土填充密封舱，这样既能平衡顶管机出洞时的部分正面土压力，又能减小对洞口处土体的扰动和地表沉降。

出洞时可以利用沉井施工时的井点，降低洞口处的地下水位，减小水头差，防止洞外水土涌入。

五、顶管机出洞

1、先在预留洞内接长顶进导轨，并做好限位块。

2、在洞圈内割除外封门钢横梁，在洞门内将钢板桩顶松。

3、将顶管机顶入止水带内，至顶管机端部离外封门约10cm时停止。

4、拔除外封门。

5、在测量监控下顶管机继续顶进，至主顶行程伸足。

6、在顶管机尾部烧焊限位块，防止主顶千斤顶缩回时，顶管机在正面土体作用下退回。

7、缩回主顶千斤顶，吊放砼管节。

8、割除限位块，继续顶进。

出洞后，顶管机和其后的第一至第三节砼管节用拉杆连在一起，形成一个整体。

顶管机和砼管节连在一起后增加了稳定性，对出洞后的一个阶段的顶进施工十分有利，同时也便于在以后的顶进施工中对顶管机进行控制。

六、顶进施工工艺

出洞阶段结束后，即可进行正常的顶进施工。

顶进时，一般情况下主顶顶速是恒定的，随着土质的变化可能引起正面土压力的变化，当正面土压力高于设定土压力时，控制网格窗打开，使土压保持平衡，以免造成地面隆起。

在整个施工过程中，要针对不同的覆土和土质情况及时调整设定土压力值，以利顶进的顺利进行。

顶管机采用轴向出土。

土块直接卸在土箱内，土箱装满后，由电瓶车运出管道，到工作井内由吊车吊上地面弃土。

然后将倾空的土箱再放入井下，继续运土。

一节管节顶进结束后，缩回主顶千斤顶，拆除洞口处的管线，吊放下一节管节，然后连接洞口处的管线，再继续顶进。

在顶管机机头及管道内应放置应急照明灯具，保证断电或停电时管道内的工作人员能顺利撤出。

管道内的设备安装和管线布置，可采用预埋件或膨胀螺栓固定，凡采用预埋件固定的，应在砼管节生产前，将预埋件图纸提交给砼管节生产厂家。

七、管节接口处理措施

管节接口处理是顶管工程的关键部分，保证做好接口部分是顶管工程成败的关键，因此对组成接口的每一部分都必须严格遵照有关规程的要求逐一分别严格制作。

顶进前应对砼成品管、钢套环、橡胶密封圈和衬垫板从尺寸、规格、性能、数量等均作详细调查，必须符合标准设计图的要求。

顶进前还必须在现场作试安装，对不合格的砼成品管应予以剔除。

砼管接头的槽口尺寸必须正确，光洁平整无气泡。

橡胶圈的外观和任何断面都必须质密、均匀、无裂缝、无孔隙或凹痕等缺陷，橡胶圈应保持清洁、无油污，不能在阳光下直晒。

钢套环必须按设计要求进行防腐处理，刃口无疵点，焊接处平整，脚部和钢板平面垂直，堆放时整齐搁平。

衬垫材料为多层胶合板，其应力－应变关系应符合试验曲线要求，误差±5%。

粘贴时，凸凹口对中，环向间隙符合要求。

插入安装前滑动部位应均匀涂薄层硅油等润滑材料，对橡胶无侵蚀性，减少摩阻。

严禁使用其它油脂及肥皂水等润滑剂。

承插时外力必须均匀，橡胶圈不移位、不反转、不露出管外，否则应拔出重插。

顶管结束后，应按设计要求在内间隙嵌以弹性密封膏，要求与二管口抹平。

八、供电及照明

本工程顶管施工用电采用380V低压输电。

为了防止电缆线接头松动，接触电阻增加而影响供电质量，我们使用中的电缆接头箱，既保证了接头质量，又可以避免包扎受潮而产生的漏电事故。

另外由于变压器到顶管作业点的距离较长，可能造成沿途的较大电压降，为了防止不可预见情况的发生，我们还要安装一套225A自动增压装置，当线路压降过大时，增压装置开启，稳定施工用电电压，保证顶进设备的正常动作。

顶进施工时，顶管机所需要电力由操纵平台上的电箱用50mm2电缆直接输送到工作面，电缆采用三相五芯制，井口采用航空接头，便于拆卸，管道内用接头箱进行电缆连接，确保使用安全。

照明采用36V安全电压，由管道内电箱中的1KVA变压器提供36V电源，每只变压器连接9～10只行灯进行照明，根据顶进长度来决定使用变压器的数量。

九、通讯、监控

顶管施工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，因此我们设立了通讯、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自由通讯，在管道内空气潮湿，应使用防潮防爆的矿用电话机，以保证通话质量。

监控采用了两台监视器，分别对顶管机操作面和主顶操纵台进行监控。

这样地面人员能及时了解施工情况，发生问题可以立即着手解决。

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，保证了图像的清晰。

十、顶管进洞技术措施

为保证顶管机能顺利进入接收井预留洞，在离接收井15m左右时要加强对顶进轴线的观测，及时纠正顶进轴线的偏差，保证顶管机能顺利地按设计轴线进入预留洞。

为防止预留洞封门打开后洞外的土体涌入接收井内，在顶管机到达接收井前，在接收井内预留洞处安置一道橡胶止水带，以防止顶管机进洞时水土涌入井内。

接收井内按顶进轴线安装接收机架，使顶管机平稳地进入接收井，防止进洞后顶管机直接落到接收井底板上，造成后续管节接口质量问题。

顶管机进洞后，尽快把顶管机和砼管节分离，并把管节和工作井、接收井的接头按设计要求进行处理。

第三节顶管纠偏

一、纠偏装置

纠偏是通过顶管机上的纠偏铰产生折角的面进行的,顶管机为二段一铰结构，顶管机长径比（即纠偏灵敏度）为L/D=1.08。

纠偏系统由4台150t双作用油缸及控制阀件组成，4组油缸呈斜向450正交布置，每个纠偏油缸都通过万向铰将顶管掘进机前后壳体连接在一起，使顶管掘进机能在一定范围内任意做出纪偏动作。

4组纠偏油缸由4个三位四通电磁换向阀控制，每个油缸前后腔油路关闭，使油缸内始终保持高压，确保纠偏动作的可靠。

二、实用纠偏技术

在施工过程中，要根据测量报表绘制顶进轴线的单值控制图，直接反映顶进轴线的偏差情况，使操作人员及时了解纠偏的方向，保证顶管机处于良好的工作状态。

在实际顶进中，顶进轴线的设计轴线经常会发生偏差，因而要采取纠偏措施，减小顶进轴线和设计轴线间偏差值，使之尽量趋向一致。

顶进轴线发生偏差时，通过调节纠偏千斤顶的伸缩量，使偏差值逐渐减小并回至设计轴线位置。

在施工过程中应贯彻勤测、勤纠、缓纠的原则，不能剧烈纠偏，以免对砼管节和顶进施工造成不利影响。

实际操作中还应注意，纠偏是与顶管同步进行的一项工作，重要的是把握顶管趋势，不能指望一蹴而就，而应缓慢地、逐步进行，若操之过急就容易造成轴线的较大折角，反而不利于顶进的顺利进行。

管道在顶进过程中，由于工具管迎面阻力分布及管壁周围摩擦力不均，加上千斤顶作用力的偏心，在上述因素的共同作用下，造成工具管在前进过程出现偏离或旋转，导致不能正常出土，引起顶进失败。

为了保证管道施工质量，必须对以上偏差作出及时纠正，根据我们的施工经验，采取如下措施：

1、在工具管内配重，用以控制旋转范围；

2、主顶千斤顶的作用力方向与旋转方向相向，使之产生一个扭矩；

以上几种调节方式，根据施工实际进行单一纠偏或联合纠偏。

第四节顶进测量及控制

一、轴线测量方法

为了使顶进轴线和设计轴线相吻合，在顶进过程中，要经常对顶进轴线进行测量。

在正常情况下，每顶进一节砼管节测量一次，在出洞、纠偏、进洞时，适当增加测量的次数。

施工时要经常对测量控制点进行复测，以保证测量的精度。

顶进测量利用J2激光经纬仪置于顶进轴线上，跟踪顶管机内光靶测尺，顶进时，施工人员随时可以直观地看出顶管机偏差情况及行进方向，同时每顶进一节管节利用T2经纬仪二测回直接在井内观测顶管机内平面测尺偏差读数。

高程偏差测量采用水准仪测量测得顶管机中心标高，再与设计高程比得高程偏差。

另外，指示轴线在顶进过程中，必须利用联系三角形法定期进行复测，以保证整个顶进轴线的一致性。

在顶进过程中，必须贯彻勤顶勤测的原则，挤压法顶进每出一斗土测量一次。

工具管入土时，应严格控制顶进偏差，中心偏差不得大于5厘米，高低偏差抛高0.5-1厘米，严格控制前5米管道的顶进偏差，其上下左右偏差均不得大于1厘米。

在顶进过程中，严格按规范进行顶进偏差控制，中线位移每节管不大于5厘米，管内底标高每节管为＋3～-4厘米。

二、顶进中顶管机前进趋势的测定

测定顶管