污水管过河顶管施工方案.doc

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顶管施工方案

1、概况

本工程污水管道过河段采用顶管法施工，分别3/W→2/W管径Φ1350，长40m；和8/W→7/W管径Φ1200，长90m。

管材要求用“F”型钢承口式钢筋砼管，钢套环接口，楔型橡胶圈止水。

顶管施工围护采取SMW工法。

2、施工准备

A、测量放样：

根据提供的坐标基准点，按照设计图进行放样定位及高程引测工作，并做好临时标志。

然后请现场监理复核验收，及时整理测量复核技术资料，由监理签字确认。

B、设备准备：

本工程选用三轴搅拌桩机和钢板桩桩机组合成TSII型SMW专用钻机进行施工。

C、材料准备：

开钻前在附近搭设临时水泥仓库或散装水泥罐。

并备作水泥。

3、围护施工（SMW工法）

A、开挖导沟：

根据基坑围护内控制线及围护结构平面尺寸开挖出导沟，遇地下障碍物及时清除。

开挖余土及时清理。

B、设置导向围檀：

采用500×300的H型钢，纵横搁置，平行于导沟的型钢放在上面。

然后在型钢上设定施工标志，标志用红漆划定。

C、搅拌桩施工及型钢插入：

a、连接方法：

ⅰ、跳槽式双孔全套复搅式连接：

一般情况下均采用该种方式进行施工。

ⅱ、单侧挤压式连接方式：

对于围护墙转角处或有施工间断情况下采用此连接。

b、搅拌速度及注浆控制

ⅰ、三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度。

根据设计要求和有关技术资料规定，下沉和提升速度为1-2m/min，在桩底部分适当持续搅拌注浆，做好每次成桩的原始记录。

详见上图。

ⅱ、制备水泥浆液及浆液注入

在施工现场搭建拌浆施工平台，平台附近搭建临时水泥库，在开机前应进行浆液的搅制，开钻前对拌浆工作人员做好交底工作。

水泥浆液的水灰比为0.5，拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算,注浆压力为以浆液输送能力控制。

土体加固后，搅拌土体28天抗压强度不小于设计强度。

c、H型钢插入

H型钢连接采用剖口对焊。

三轴水泥搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，准备吊放H型钢。

a）、起吊前在距H型钢顶端0.15m处开一个中心圆孔，孔径约4cm，装好吊具和固定钩，然后用吊机起吊H型钢。

b）、在沟槽定位型钢上设H型钢定位卡，固定插入型钢平面位置，型钢定位卡必须牢固、水平，而后将H型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内，垂直度控制用线锤控制。

c）、根据甲方提供的高程控制点，用水准仪引放到定位型钢上，根据定位型钢与H型钢顶标高的高度差，在定位型钢上搁置槽钢，焊Ф8吊筋控制H型钢顶标高，误差控制在±5cm以内。

d）、待水泥土搅拌桩达到一定硬化时间后，将吊筋与沟槽定位型钢撤除。

e）、若H型钢插放达不到设计标高时，则采取提升H型钢，重复下插使其插到设计标高，下插过程中始终用线锤跟踪控制H型钢垂直度。

d、报表记录

施工过程中由专人负责记录，详细记录每根桩的下沉时间、提升时间和H型钢的下插情况，记录要求详细、真实、准确。

及时填写当天施工的报表记录，隔天送交监理。

e、涂刷减摩剂

为便于今后施工，跟据设计要求将对围护区域所有的H型钢进行回收。

因此，减摩剂的涂刷质量应严格控制，具体如下：

a）、清除H型钢表面的污垢及铁锈。

b）、减摩剂必须用电炉加热至完全融化，用搅棒搅时感觉厚薄均匀，才能涂敷于H型钢上，否则涂层不均匀，易剥落。

c）、如型钢表面潮湿，应先用抹布擦干表面才能涂刷减摩剂，不可以在潮湿表面上直接涂刷，否则将剥落。

d）、如H型钢在表面铁锈清除后不立即涂减摩剂，必须在以后涂料施工前抹去表面灰尘。

e）、H型钢表面涂上涂层后，一旦发现涂层开裂、剥落，必须将其铲除，重新涂刷减摩剂。

f）、基坑开挖后，设置支撑牛腿时，必须清除H型钢外露部分的涂层，方能电焊。

地下结构完成后拆除支撑，必须清除牛腿，并磨平型钢表面，然后重新涂刷减摩剂。

g）、浇注压顶圈梁时，埋设在圈梁中的H型钢必须用牛皮纸将其包裹与混凝土隔开，否则将影响H型钢的起拔回收。

4、井点降水

本工程基坑开挖面标高处于－5M至－6M之间，根据地质资料反映，处于第②层，土质为灰色淤泥质粘土，以及各种井点的适用范围，宜选用电渗井点与喷射井点相结合。

因为在淤泥质粘土中光用喷射井点降水效果较差，增加电渗井点对透水性差的土起疏干作用，使水排水。

采用井点降水对坑底土体进行加固处理，降水强度为开挖面以下1m。

5、基坑开挖及钢围檩、支撑

①、基坑开挖采用25履带吊车挂抓斗进行。

同时用车辆装载外运，禁止堆放在基坑四周，减小对基坑围护的压力和对整个施工现场文明的影响。

②、根据设计基坑设二道围檩及支撑，并都有标高要求。

开挖到第一道围檩中心线以下300MM前浇筑顶围檩，待围檩砼强度达到100%后方继续开挖。

控制第二道围檩中心张以下300MM前浇筑或架设第二道钢筋砼围檩，或钢围檩及钢支撑，待围檩砼强度达到100%后方可继续开挖。

③、基坑开挖到设计标高后，于4h内浇筑素砼垫层，并在48h内浇筑砼底板，底板强度砼达到100%后，顶管工作坑浇筑钢砼前导墙及后靠背。

④、基坑开挖时注意：

a、基坑开挖过程中如发现围护结构渗漏，必须随时封堵，封堵后继续开挖。

b、钢围檩与钢支撑连接处围檩和支撑的翼缘和腹板加焊加劲板，加劲板的厚度不小于10MM。

c、基坑开挖，支撑充分利用时挖效应，严格控制基坑变形，保证施工安全。

6、顶管施工

①、顶管机选型

a、选型理由

我们决定在本工程中投入一台Ф1200小刀盘土压平衡顶管机和一台Ф1350小刀盘土压平衡顶管机。

加泥式小刀盘土压平衡顶管机的特点：

土压平衡顶管掘进机是靠密封舱内的土体来平衡正面土体的，密封舱内始终被土体充填，靠底部的螺旋机输送出土，并不要求开挖面土体有较好的自立性，因此较适合在粉砂土淤泥质粘土等较软土质中进行施工。

土压平衡顶管掘进机无须借助气体即可平衡正面土体，减少了工人的劳动强度，也不会产生因无法保持气压而引起的正面土体坍塌。

能较好的地适应土质的变化，小刀盘能将土体搅拌均匀，必要时可以加水或加泥进行土体改良，以适应不同的土质情况，采用螺旋机出土，能排除石子等小块硬物。

在密封舱板上开有人孔，当遇到障碍物时可以加气压排障进行施工。

如现场有场地和水源等有利条件，在螺旋机出土口安装一只土箱，用高压水将土冲成泥水，用管道污泥泵送出管道弃土，即出土采用水力输送，可以减少土体在管道内的水平运输时间，对长距离顶管较为有利。

b、结构形成

小刀盘土压平衡顶管机正面的小刀盘主要是起搅拌土体的作用，其作用面积是最重要的参数，因此在顶管机正密封舱上部布置两个小刀盘。

密封舱的下部是螺旋机进土口，在密土舱左侧半腰开有一个人孔，如果遇一障碍物时，可以在加气压的情况下，打开人孔，进入掘机正面排除障碍物。

密封舱板上还布置有两个土压传感器和六个加泥孔，两个土压传感器布置在密封舱板的半腰部；六个加泥孔两个布置在螺旋机进土出口两边，四个布置在小刀盘投影位置的上半个圆周处，呈60º均布。

上部四个加泥孔可以加水或加泥改良土体，使土体在密封舱内呈软塑～流塑状，土体分布更均匀，有利于顶管机的正常运行，下部两个加泥孔可以进一步改善螺旋机进土口处的土质，保持出土顺畅。

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双作用油的缸及控制阀件组成，4组油缸呈斜向45º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纠偏运转，4组纠偏油缸由4个三位四通电磁换向阀控制，每个油缸的前后腔均安装有平衡阀，当偏油泵关闭时，平衡阀能将油缸前后腔油路关闭，使油缸内始终保持高压，确保纠偏动作可靠。

纠偏铰处有两道密封圈进行密封，密封卷圈由环向压板通过压紧螺栓紧，其中靠前的一道封圈轴向挡板是可拆卸的，当密封圈损坏时，可以拆下挡板，剥出密封圈加以更换。

小刀盘和螺旋机分别通过减速器由电动机驱动，螺旋机采用轴向出土的方式，可以增加油箱的容积，提高工作效率。

c、原理工作

加泥式小刀盘土压平衡顶管机的工作原理是：

由掘进机正面的小刀盘搅拌、切削土体，刀盘上的几排钨钢刀可以有效地切削正面土体，土体被切削以且，通过刀盘上的开口进入刀盘的密封舱，密封舱内的土压力由两只土压传感器进行检测，通过土压平衡控制器来调节螺旋机转速，从而达到控制密封舱内土压力的目的。

该顶管拙进机采用土压平衡机理，即将正面压力控制在土体的主动土压力与被动土压力之间，维护开挖面的稳定。

小于主动土压力，会导致地表沉陷，大于被动土压力，会引起面隆起。

该掘进机由PLC控制，能自动调整螺旋机转速，因此能有效维持开挖面土体的稳定。

②、主顶装置

主顶装置共有六只千斤顶分别两列布置，主顶千斤顶为等推力双冲程千斤顶，总行程为3.70m，2.0m长的管节可以一次顶进完成，无须加放顶块。

每只最大顶力为200t，主顶最大总顶力为1200t，满足设计顶力的要求。

主顶动力站由一台63ml/r的轴向柱塞泵驱动，可以满足5cm/min的顶进进度，另外也可能通过调节变频器来改变油泵流量，从而控制顶速。

主顶千斤通过一个顶进环作用在管节尾部，使管节能均匀受力，千斤顶的合力中心应位于管节中心，以免顶进轴线产生偏差。

主顶装置上装有活动底架，便于调整轴线。

顶进用的导轨上也装有活动底架，除了用于调整轴线外，还可在顶进施工中根据需要调节砼管节位置的高低，保证洞口处的橡胶止水圈顺利套在顶管机及管节上。

③、顶进设备安装

a、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。

b、工作井内测量放样，精确测放出顶进轴线。

c、安装顶后靠。

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。

顶进后靠的平面应垂直于顶进轴线，后靠井壁结构砼之间的空隙要用砂浆或砼堵塞密实。

d、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，直到满足要求为止，随即将它们固定牢靠。

e、工作井内的平面布置。

见附图。

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。

f、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。

g、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。

④、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，钢封门风外用防水玻璃布与防水涂布，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，上部延伸到高于地面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用泥浆套，两层橡胶止水板间可以压注角变泥浆，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，用黄粘土填入密封舱，这样既能平衡顶管机出洞时的部分正面土压力，又有减小对洞口处土体的扰动和土表沉降。

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，防止洞外水涌入。

⑤、顶管机出洞

a、先在预留洞内接长面进导轨，并做好限位块。

b、在洞圈内割除外封门横梁，在洞门内将钢板桩顶松。

c、将顶机顶入止水带内，至顶管机端外封门约10cm时停止。

d、拔除外封门。

e、在测量监控下顶管机继续顶进，至主顶行程伸足。

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

g、缩回主顶千斤顶，吊放砼管节。

h、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有拉杆连在一起，