顶管施工专项方案.docx

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顶管施工专项方案

丹阳市乡镇污水处理系统工程

六标段

顶

管

施

工

专

项

方

案

江苏云阳集团市政建设有限公司

司徒镇污水管网工程项目部

2008年12月

顶管施工专项方案

本标段顶管施工地点主要是在312国道和丹伏路交叉口位置，顶管材料是DN800钢筋混凝土Ⅱ级管。

一、顶进方法与顶管机械选型

泥水平衡法顶管施工方案

1、设备选择

综合考虑各项因素决定采用遥控式泥水平衡顶管系统设备，遥控式泥水平衡顶管系统它有以下优点：

1）用的地质范围比较广，如遇地下水位高以及地质范围变化大的土质条件，它也能适用。

2）保持挖掘面的稳定，对周围土层的影响比较小，施工后，地面沉降也较小。

3）其他类型顶管相比，泥水式顶管的推力比较小，适宜长距离顶管。

4）作井内作业环境比较好，作业比较安全，如挖掘面稳定，不碎地造成地面沉降而影响交通及各种公用管线的安全。

由于采取泥水输送弃土，没有吊土、搬运土方等客观比较容易发生危险的作业。

可以在大气常压下工作，不会有因采用气压顶管带来的各种问题以及影响作业人员的健康等。

5）可以连续出土，因此作业速度快。

2、进出洞口措施：

顶管顺利进出洞是顶管成功的基础，我们考虑到土质条件较差，提出以下进出洞口措施：

1）进出如造成洞口周围地基塌隐，应进行回填粘土压密加固，必要时加以井点降水疏干土体水分，另外在顶留洞外侧安装槽钢封门，以便在顶进之前能顺利拆除预留孔砖墙，拔起钢封门后立即将掘进机推出洞口。

2）使出洞口在施工中不发生泥水流失，洞口止水装置必须良好，必须做到：

止水胶圈安装平整牢固，水密性良好；止水胶圈安装位置必须与管道在同一轴线。

3）确保工具管安全进出洞，尽量避免泥水流失，造成地面塌陷，在必要时，我们可以对洞口外的土体采取压密注浆进行加固。

3、管道外围压注触变泥浆减摩

为了减小管道外壁的摩阻力，必须在管道外围压注触变泥浆。

触变泥浆压注力和耗量：

触变泥浆的压注力应与注入土层的土体压基本相当或略大，而触变泥浆的耗量亦应略大于或等于地层土体的损失量。

触变泥浆的配比及拌制：

1）多次试验，采取成品膨润土的配合比如下：

膨润土:

水:

碱=100:

614:

2.0（重量比）

2）浆的拌制要均匀。

首先将定量的水放入拌和桶内，开动拌和机徐徐投入膨润土，拌和2-3分钟，继续搅拌7-8分钟，即成泥浆。

制成的泥浆排放入贮浆池内贮存12小时，使膨润土、水、碱发生置换作用，形成稳定性良好，且有一定粘度的泥浆，使用时用泵压至管道外围。

3）浆的压注方法：

采用在顶管机压浆、中继环补浆的方法，对掘进机压浆要与顶进同步，以迅速在管道外围空隙形成粘度高、稳定性好的膨润土泥浆层。

中继站补浆是在已有泥浆层的基础上改善泥浆层，补充其损失量。

掘进机尾部第一压浆孔后的10m处设置第一道补浆孔，此后每隔4m通过管节上的补浆孔补浆，以保证管道处围空隙充满触变泥浆，补浆始终要坚持从后向前补压和及时补浆的原则。

对于各层土质，特别要夹砂土层施工时根据其渗透系数充分考虑泥浆的损失，调整注浆压力和注浆量。

4）泥浆的置换

每段管道顶进完成后，立即用2:

1水泥浆将泥浆置换出来，以确保管道外围土体有足够的支撑和减少渗漏水。

二、顶管工程施工工艺（施工工艺见后附流程图）

1、顶管推进

1）最大允许推顶力

顶管中推顶力不仅受设备的制约，而且受工作井后靠土体稳定的允许反力和管材轴向承压力的限制，因此在顶管施工中允许推顶力应受诸多因素中的最小允许承载力来决定。

2）中断站的设置

顶管施工中，顶管中继站的设置与顶管允许推顶力有关，管道的顶进总阻力由掘进机的正面阻力和管道外壁的摩阻力组成。

2、管材和接口

我们选用符合建设单位要求的成套管材，进场时按规范进行验收，不合格品予以清除。

按管前再次检查管子接口的槽口尺寸，橡胶圈和衬板的外观和质地。

确认合格后方可使用。

接管时可在接口外均匀涂上抹溥层硅油等橡胶无腐蚀性的润滑材料以减小摩阻力，承插接管时加力要均匀，应保证橡胶圈不移位，不反转，不露出管外，顶管结束后要按设计要求对管接口进行处理，对管道进行防腐。

3、顶管施工

顶管施工质量的好坏与设备安装的精确度有直接的关系。

安装前，应根据已知的控制点、标高，准确无误地测放出进出洞口的标高和顶管的轴线，并依此测放设备和安装位置。

导轨、千斤顶支架、靠背等设备必须安放准确牢固，以保证顶管的顺利进行。

顶进：

A、工具管进洞：

开始顶进前，必须对所有设备进行全面检查，并经过运转无故障后，方可开门进洞。

开始顶进前，先在洞口安装好止水装置，接着在洞口封门外打设一排咬口钢板桩，以便拆除砖封门，然后推进掘进至距钢板桩10m处，拔起钢板桩，随即推进掘进机入口。

掘进机进洞时，严格控制顶进偏差，10m以内中心偏差不得大于0.3cm，高低偏差宜抛高0-0.3cm。

若达到上述要求，应拉出工具管，作第二次进洞。

B、安装管节：

管节安装前认真检查，确认质量合格后方可使用。

管道接口为“F-B”形接口。

安装管节前，应先安装钢套管（内置膨胀止水胶圈），在管节端面粘贴好衬垫，再将管节吊放在轨道上稳好，使管节插口端对正前管的承口中心，缓缓顶入，直至两个管节端面密贴衬垫，并检查接口钢套管（内置膨胀止水胶圈）及衬垫是否良好，如发现损坏，应重新安装，确认完好后方可布置顶铁。

C、工作面工艺：

顶进管节的方向和标高控制，主要取决于挖土操作，顶管工作面上的挖土质量不仅影响顶进效率，更重要的是影响质量控制。

因此，熟练的操作工是重要的技术力量。

D、顶进：

顶进施工，应严格控制前5m管道的顶进偏差，其左右及高程偏差均不能超过0.3cm，在顶进过程中若产生偏差，应及时纠正。

要把较大的偏差作为主要突破点予以纠正。

纠偏不得急于求成，应逐步进行，必须坚持“勤测、勤纠”的原则。

顶进应与管件围注浆同步进行，其原则是先注浆，后顶进，随时顶进，随时注浆，以保证管外围充满泥浆套，充分发挥减阻和支撑作用。

顶进速度一般为3-4cm/min，最大不超过5cm/min。

管道顶进到离工作井井壁50cm，应卸管，回程加顶铁，然后继续顶进。

4、在顶进时应注意以下几点：

1）随时注意主泵压力的变化，当发现压力突然上升时，应立即停止顶进，查明原因，以防发生意外。

2）千斤顶的伸长值，不得超过临界冲程。

3）应连续顶进，不得长时间停歇。

4）根据土质进行顶近压力控制，顶进时及时补浆，并注意注浆压力及注浆量的控制。

5）加强对顶进速度的控制，加强监测，及时控制，纠正偏差。

6）停止顶进进，一定要使挖掘面保持一定的压力，防止漏水及土层中泥水流失，尤其是出洞时，更应注意这个问题。

7）在掘进过程中，应注意地下水压力的变化，及时采取相应的对策，务必使挖掘面保持稳定，同时还要注意挖掘面稳定与否，泥水的浓度和比重是否正常，进推泥浆是否正常，防止排泥流量过小而造成泥水在管道中堆积。

在管道顶进过程中，如果出现管段覆土较浅时，在这些管道施工前，要根据具体覆土厚度，计算工具管前的土压力，并在顶过程中做相应的调整。

8）另外，在管道在顶进过程中可能会碰到土层中夹有小石块，这些土层会对管道顶进很不利，在这一部分管道施工前我们首先要对现场进行更进一步的踏勘，与有关部门联系，进行详细的调查，掌握确凿的资料，以便制定切实可行的施工方案。

5、顶进监控

①．前期测量：

顶管前，应在工作井处设置管道轴线控制桩和临时水准点、工作井护桩，以便复核顶管轴线和工作井位置是否移动。

开始顶进前，准确测量掘进机中心的轴线标高偏差，并作好原始记录。

②．顶进测量：

测量仪器固定安放在工作井的后部千斤顶架子中心，并在工作井内建立临时测量系统。

管道顶进过程中必须按要求测量和控制管道标高及中心偏差，并作好记录。

每顶进50cm必须测量一次，

③．竣工测量：

一段管面完后，应立即在每节管道上选点，测量其中心位置和管底标高。

根据测量结果，绘制竣工曲线，以便进行管道质量评定。

测量地段的沉降。

并作好记录以确定顶管施工对周围环境的影响情况。

顶管施工质量控制

顶管施工质量控制项目

允许偏差

钢筋砼管最大偏角

0.5°

管线轴线偏差

L≤100m

50mm

L>100m

100mm

标高偏差

L≤100m

+30～-40

L>100m

+60～-80

相邻管节错口

≤15mm无碎裂

近接口抗渗试验应达

0.5MPa

内腰箍不渗漏，橡胶止水圈不脱出

顶进过程中地面沉降控制范围

项目

允许变化范围（MM）

地面隆起的最大极限

+30

地面隆起的最大极限

-40

顶管在纠偏过程中，应勤测量，多微调，每项纠偏角度应保持10´-20´，不得大于1°

6、洞口止水装置

在洞口外侧，要设置钢封门，钢封门采用槽钢，密排布置，在洞口内侧，根据设计要求砌筑砖墙，机头出洞前用风镐破除砖墙。

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2mm，工作井洞口止水装置采用橡胶止水法兰密封。

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。

7、工作井平面布置

起吊设备采用门式行车，主钩10t，轨距8m，起升高度12m，轨道长度为30m。

工作井施工范围实行全封闭施工，并设置必要的临时设施，保持施工现场的文明、安全和卫生整洁。

8、顶进管道轴线控制

顶进施工过程中，每顶一节管节，进行一次轴线测量，在出洞阶段和纠偏时，增加测量的次数。

对测量控制点要经常进行复测，保证测量的精度。

顶进距离到了一定的长度后，轴线测量采用接站测量，在接站测量的过程中，经常采用坐标法对顶进轴线进行复测，保证测量数据的准确性。

轴线纠偏主要是通过纠偏系统来进行的，顶进轴线发生偏差后，先计算出纠偏的量，然后调节纠偏千斤顶的伸缩量至纠偏需要的位置，再锁定纠偏系统。

纠偏一定要按照“勤测、勤纠、缓纠”的原则进行。

出洞阶段纠偏既可以用纠偏系统也可以利用主顶装置。

利用主顶装置纠偏是通过对主顶的油缸进行合理的编组，利用主顶作用合力的作用点的变化来对工具管进行纠偏。

通风、供电及通讯的技术措施：

为改善管道内的环境，施工时对管道内进行强制通风，由地面空压机提供经过滤清、除湿、降温的新鲜空气管送到施工作业面。

管道内的浑浊空气则由作业面向工作井自然流通。

管道内的照明采用35V安全电压，照明电源由工作井内操作平台上的配电箱供电。

工具管和中继间处均安装1KVA36V变压器，供照明用电。

管道内每3节管节上装一只照明灯，功率为60W。

管道内还设有应急照明系统，因故突然停电时，可使用应急照明，保证施工人员安全撤离。

纠偏

①穿墙和纠偏阶段要求每顶进20cm～50cm左右测量一次。

正常顶进阶段为100cm左右测量一次；

②工具管纠偏应在顶进过程中进行；

③应绘制工具管侧点行进轨迹曲线来指导纠偏；

④管轴线偏差不允许大起大落；

⑤采用测力纠偏的原理，勤测微纠，一般情况每次纠偏角度不大于0.5°，以适当的曲率半径逐步的返回到轴线上来，做到精心施工。

顶进过程中障碍物的处理：

由于地质报告未探明地下障碍，顶进过程中可能会碰到不明障碍物，可通过在工具管头部加气压与前部水土压力平衡。

人工进入头部清理障碍物，对于大体积障碍必要时使用风镐等手段清除。

9、顶管的收尾工作

①供电设备的拆除、转移

供电设备在上述工序完成后立即切断电源，然后拆除变压器及电缆，转移到工作井内。

②接缝处理

管子合拢后及时用电焊把接缝焊好，并按设计要求做好砂浆内防腐。