顶管施工方案.docx

顶管施工方案.docx

《顶管施工方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《顶管施工方案.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

顶管施工方案

市政土压平衡顶管施工方案的选择

　一、土压平衡机械顶管

　　土压平衡机械顶管施工是市政管道铺设的一项新技术，它省却了全线降水（仅工作坑位置降水），地面沉降小，对地面构筑物的稳定性影响小，施工不影响地面交通和周围环境。

1、主顶进系统

　　主顶进系统共有4只2000kN双冲程（或单冲程）等推力油缸，总推力8000kN，根据设计工作井结构，最大顶力控制在4600KN，4只双冲程（或单冲程）油缸组装在油缸架内，安装后的4只油缸中心位置必须与设计图一致，以使顶进受力点和后座受力都保持良好状态。

安装后的油缸中心误差应小于5mm。

主顶液压动力机组由二台大流量斜轴式轴向柱塞泵供油，采用大通径的电磁阀和系统管路，减小系统阻尼，4只油缸可以单动，亦可联动。

2、注浆系统

　　顶进施工中，减阻泥浆的运用是减少顶进阻力的主要措施，顶进时通过管节上的压浆孔，向管道外壁注入一定量的减阻泥浆，在管外围形成一个泥浆环套，减小管节外壁和土层间的摩擦力，从而减小顶进时的顶力，泥浆套的好坏，直接关系到减阻的效果。

　　为了做好压浆工作，顶进施工时采用特制配方的优质膨润土进行减摩注浆施工。

减阻泥浆的性能要稳定，施工期间要求泥浆不失水，不沉淀，不固结，既要有良好的流动性，又要有一定的稠度。

　　顶管注浆系统分为机头同步注浆和管道补浆。

　　　机头同步注浆由地面液压注浆泵通过Φ50管路压送到机头处储箱内，再由螺杆泵定量压入机头壳体外，在机头处应安装隔膜式压力表，以检验液是否到达指定位置，在所有注浆孔内要设置单向阀和球阀，软管和接头的耐压力5MPa，支管通径为Φ25。

　　　　在整个管道中每间隔2个管子设1个补浆断面共4个注浆孔，补浆由总管（Φ50）压送至各补浆断面上的注浆孔。

补浆应按顺序依次进行，每班不少于2次循环，定量压注。

　　　　同步注浆和补浆分别选用A浆和B浆二种不同配方的浆液。

3、供电系统

　　　地面以及工作井内设备供电分别采用75mm2电缆，380V常压输电，且分别用一只250A电箱控制；管道内动力电采用120mm2电缆。

4、通讯系统、监控系统

　　　顶进时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，因此需要设置通讯、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联系，由于管道内空气潮湿，现场配备移动便携式烘干设备，随时能够处理交换机遇潮故障，以保证通话安全畅通。

　　　监控采用了一台监视器，对工具管仪表盘、光靶进行监控。

这样地面人员能及时了解施工情况，发生问题可以及时解决。

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，保证图像清晰。

5、照明系统

　　照明采用36V安全电压，用16mm2电缆供电解决照明供电。

管道内每6米安装一个6W行灯，每200米放设一个变压器提供36V电源升压，每只变压器连接33只行灯进行照明。

工作井及龙门吊位置设置三盏1000W卤素灯供晚上顶管及管材吊放时照明。

6、通风系统

　　为了改善管道内的工作环境，施工时对管道进行强制通风，由地面空压机提供的经过滤清、除湿、降温的新鲜空气利用大功率鼓风机通过Φ300mm进气管送到顶管机头，并在通风管道上100M、250M、500M三处开设排风孔，管道内一氧化碳、二氧化碳、沼气等有害浑浊气体及微粒由轴流鼓风机排放出管道外。

。

　　管道内放置有害气体检测仪，派专人巡视检测有害气体，一旦有害气体超标，当即命令管道内所有人员撤离。

7、顶力的控制　　

顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效方法是注浆。

我们设想在管外壁与土层之间形成一条完整的环状的泥浆润滑套，变原来的干摩擦状态为液体摩擦状态。

这样就可以大大地减少顶进阻力。

要达到这一目的，就必须严格执行顶管注浆操作规程，由专人操作，质量员检查严格把好质量关。

　二、顶管的施工工艺流程

　三、初始顶进

　　　顶管机初始顶进是顶管施工的关键环节之一，其主要内容包括：

出洞口前地层降水和土体加固、设置顶管机始发基座、顶管机机组装就位调试、安装密封胀圈、顶管机试运转，拆除洞临时墙、顶管机机贯入作业面加压和顶进等。

　　　5.1、准备工作

（1）洞门止水设施安装完毕；

（2）轨道、基座安装完毕；

　　　（3）主顶、后背设施的定位及调试验收合格；

　　　（4）顶管机吊装就位、调试验收合格。

　　　5.2、顶管机出洞

　　　在顶管机出洞前，需重点对洞圈外部土体的加固效果进行检查，只有在确认出洞口土体达到止水效果后，方可进行顶管出洞施工。

　　　对顶管机、主顶进装置等主要设备进行一次全面的检查、调试工作，对存在问题及时解决；同时，充分准备好顶管出洞施工所需材料，并在各相关位置就位。

　　　　5.3、试顶

　　顶管机在出洞后顶进的前20m作为顶进试验段。

通过试验段顶进熟练掌握顶管机在本工程地层中的操作方法、顶管机推进各项参数的调节控制方法：

熟练掌握触变泥浆注浆工艺：

测试地表隆陷、地中位移等，并据此及时详细分析在不同地层中各种推进参数条件下的地层位移规律和结构受力状况，以及施工对地面环境的影响，并及时反馈调整施工参数，确保全段顶管安全顺利施工。

　　5.4、顶管机出洞注意事项

　　顶管机出洞前要根据地层情况，设定顶进。

开始顶进后要加强监测，及时分析、反馈监测数据，动态地调整顶管机顶进参数，同时还应注意以下事项：

（1）出洞前在基座轨道上涂抹油，减少顶管机推进阻力。

（2）出洞前在刀头和密封装置上涂抹油脂，避免刀盘上刀头损坏洞门密封装置。

　　（3）出洞基座要有足够的抗偏压强度，导轨必须顺直，严格控制其标高、间距及中心轴线。

　　（4）及时封堵洞圈，以防洞口漏浆。

　　（5）端头砼墙拆除前的确认：

出洞前确认墙拆除后的形状是否有碍于顶管机的通过，另外，检查衬垫的安装状况，如衬垫与围岩之间较远，则设置延伸导轨，防止顶管机前倾。

　（6）防止顶管机旋转上飘。

顶管机出洞时，正面加固土体强度较高，由于顶管机与地层间无摩擦力，顶管机易旋转，宜加强顶管机姿态测量，如发现顶管机有较大转角，可以采用刀盘正反转的措施进行调整。

顶管机刚出洞时，顶进速度宜缓慢，刀盘切削土体中可加水降低顶管机正面压力，防止顶管机上飘，同时加强后背支撑观测，尽快完善后背支撑。

　　（7）在顶管机靠上正面土体后，需立即开启刀盘切削系统进行土体切削，以防顶管机对正面土体产生过量挤压，使切削刀盘扭距过大。

　（8）由于顶管初出洞处于加固区域，为控制顶进轴线。

保护刀盘，顶进速度不宜过快。

　　（9）在顶管初出洞段顶进施工过程中，对顶管机姿态要勤测勤纠，力争将出洞段顶管轴线控制到最好，为后阶段顶管施工形成一个良好的导向。

　　（10）顶管机完全贯入地层，顶进中要经常检查，发现异常，立刻停止顶进，进行妥善的处理。

　　四、顶进施工测量

　　　1、地面控制测量

　　顶管施工前，组织公司精测队根据业主提供的工程定位和测量标志资料，对所给导线点、水准点及其它控制点进行复测；同时测设施工过程中使用的加密控制点，并将测量成果书报请监理工程师及业主审查、批准。

（1）引测工作井地面导线点

　　根据业主及工程师批准的测量成果书由公司精测队以最近的控制点为基点，引测三个导线点至每个出发井附近，布设成三角形，形成闭合导线网。

（2）引测工作井地面水准点

　　根据业主及工程师批准的水准点由公司精测队以最近的水准点为基点，按国家2级水准要求建立本工程的首级高程控制。

每个出发井附近至少布设二个测点，以便相互校核。

　2、坚井联系测量

（1）平面坐标传递

　　　利用全站仪采用导线法将地面坐标传递到井下仪器台和后视点

（2）高程传递

　　　用鉴定后的钢尺，挂重锤10kg，用两台水准仪在井上井下同步观测，将高程传至出发井下固定点，最大高差中误差小于等于一毫米，整个管段施工过程中，高程传递至少进行三次。

　　　五、顶管机姿态控制

　1、顶进偏差产生的原因

（1）、形成机头旋转偏差的原因

　　顶管机向前顶进的反力，由工作井后靠背提供。

刀盘切削土体的扭矩要是由顶管机壳与土层之间的摩擦力矩来平衡。

当摩擦力矩无法平衡刀盘切削土体产生的扭矩时顶管机将形成滚动偏差。

过大的滚动会影响测量板、纠偏油缸、螺旋出土机偏离正常位置，造成测量、纠偏及出土困难，对顶管轴线偏斜也有一定影响。

（2）、引起方向偏差的因素

　　1）顶进过程中因为不同部位顶进千斤顶参数的设定偏差，使顶进方向产生偏差。

　　2）由于顶管机表面与地层间的摩擦阻力不均匀、开挖掌子面上的土压力的差异、以及切削刀口欠挖时引起的地层阻力不同，也会引起一定的偏差。

　　3）开挖掌子面砂层与砂砾层分界起伏较大，掌子面软硬不均，也易引起方向偏差，即使在开挖掌子面砂层的力学性质十分均匀的情况下，受顶管机刀盘自重的影响，顶管机也有下扎的趋势。

因此，在顶进的过程中，须对竖直方向的误差进行严密监测控制，随时修正各项偏差值，把顶进方向偏差控制在允许范围内。

　2、顶管机的姿态监测

　　采用经纬仪、水准仪等测量仪器测量顶管机的轴线偏差，监测顶管机的姿态。

（1）、偏转角的监测

　　用电子水准仪测量高差，推算顶管机的偏转圆心角，监测顶管机的滚动偏差。

方法时在切削舱隔墙后方对称设置两个测量点，二点处于同一水平上，且距离为一定值。

测量两点的高程差，即可算出偏转角。

（2）、竖直偏可直接测量顶管机的俯仰角变化，上仰或下俯其角度增量的变化方向相反。

　（3）、水平角的监测

　　　　电子经纬仪可直接测量顶管机的左右摆动，左摆或右摆水平方向角的变化方向相反。

　　　3、顶管机姿态调整

（1）滚动纠偏

　　由于刀盘正反向均可以出土，因此通过反转顶管机刀盘，就可以纠正滚动偏差。

允许滚动偏差小于等于1.50时顶管机自动控制系统会报警，提示操作者切换刀盘旋转方向，进行反转纠偏。

（2）竖直方向纠偏

　　控制顶进方向的主要方法时改变单侧纠偏油缸行程。

但它与顶管机姿态变化量间的关系没有固定规律，需要靠人的经验灵活掌握。

　　当顶管机出现下俯时，可加大下侧纠偏油缸行程，当顶管机出现上仰时，可加大纠偏油缸行程，来进行纠偏。

　（3）水平方向纠偏

　　与竖直方向纠偏的原理一样，左偏时加大左侧纠偏油缸行程，右偏时则加大右侧纠偏油缸行程。

七、顶进过程监控测量

　　1、地表隆陷监测

（1）基点埋设方法

　采用标准地表桩，必须将其埋入原状土，并做好保护井圈和井盖。

在坚硬的道路上埋设地表桩，硬凿除路面和路基，将地表桩埋入原状土，也可钻孔打入长1m以上的圆钢作地表观测桩，并同时打入保护钢管套。

地表桩的埋设稳定期不少于30天。

（2）测点布设

　　在顶管工程范围内，沿轴线方向每隔20m布设一组测点，横向地表桩的设置范围在预测沉降槽范围内。

　（3）隆陷测点埋设

　　在地表挖孔，然后放入长200～300mm，直径20～30mm的圆头钢筋，四周用水泥砂浆填实。

2、测量方法

　　观测方法采用精密水准测量方法。

基点和附近水准点联测取得初始高程。

观测时严格控制限差，每测点读数高差不超过0.3mm，对不在水准路线上得观测点，一个测站不超过3隔，如超过时，重读后视点读数，以作核对。

首次观测应对测点进行连续两次观测，两次观测高程之差应小于±1.0mm，取平均值作为初始值