市顶管施工方案.docx
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市顶管施工方案
某市环城北路顶管工程
施
工
方
案
编制日期：
二零一四年四月
一、工程概况
本工程为某市环城北路顶管工程，是润城河穿越前沈大沟，环城北路的立交建筑物，将润城河建成清水廊道。
采用两根直径2.2m钢筋混凝土III级管单管长177m。
根据该道路地勘报告，顶管断面土质为中粗砂，施工方法为泥水平衡顶管。
二、编制依据
（一）、公司技术人员经过多次详细地现场勘察，根据设计图纸和现场条件来编制施组。
（二）、按照设计图纸要求、规定的技术标要求、施工规范、质量检验评定标准和验收规范进行编制。
三、顶管施工
1、工具管选型
1.1、顶管机选型;
选择好顶管掘进机对顶管施工是至关重要的。
根据设计图纸显示：
顶管主要穿越中、粗砂地层，由于本工程中、粗砂地层不太均匀，为确保工程质量万无一失，确保工程绝对安全，根据我们在各个地区的施工经验和结合本工程地质条件、施工条件，决定采用大刀盘平面泥水平衡顶管机，施工时该顶管机是全断面切削，它的刀盘切削和搅拌面积可达全断面的100％以上，非常适应在本工程土层中的管道顶进。
同时，由于该顶管机采用了切削搅拌刀盘，在切削搅拌过程中它的转矩可自行平衡，因此，不容易产生机体的偏转。
1.2、泥水平衡工具管施工原理及主要特点
①施工原理
当掘进机正常工作时，阀门1和2均打开，而阀门3则关闭。
泥水从进泥管经过阀门1而进入掘进机的泥水仓里。
而泥水仓里的泥水则通过阀门2由排泥管道排出，只要调节好进、排泥水的流量，就可以使掘进机的泥水仓中建立一定的压力。
②特点
泥水平衡式顶管掘进机除了具有二种平衡机理、自动化程度高、质量易控制等特点外，还有以下特点：
可以控制切土口的大小，并且本机型掘进机的刀盘是处于浮动状态，当前方土压力变小时刀盘可自动伸出，相应的切土口会变小，始终保持一定的平衡土压力。
③、与其他型式顶管方法相比泥水式顶管具有以下优点：
适用的地质范围较广，如遇到地下水位较高以及地质变化范围大的土质条件，它都能适用。
泥水顶管的推力较小。
2、顶管工作井现场布置
3.1、工作井地面布置：
见附图
以BCW任意顶管工作井为例：
3.2、井内布置
工作井井内布置主要是后靠背、导规、主顶油缸、油泵车、钢扶梯等。
3主顶进系统
主顶进系统共有6只200T双冲程等推力油缸，总推力1200T，6只主顶油缸组装在油缸架内，安装后的2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10MM。
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，减小系统阻力，油缸可以单动，亦可联动。
4、管子与接口
4.1管子
（1）根据设计本标段工程所用管节为“F”管，“F”管受力性能好，接头稳固性高，接口处止水密封性能好。
（2）管材运送、起吊应有专用夹具，搁置时应用方木垫高，防止“F”型钢板受压变形。
（3）管材供应在顶进过程中是非常重要的，如果供应不及时造成顶进停止，后果是非常严重的，由于大口径泥水平衡顶管机头重量一般较大，如果长时间的滞留会造成机头沉降，使轴线发生偏差；或已顶好的管子和周围土体粘结，使得摩阻力增大。
因此，在开始顶进前，需制定详细周全的供应计划，现场应备有足够余量。
42接口
顶进前应对砼成品管、钢套环、橡胶密封圈和衬垫从尺寸、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。
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，橡胶圈应保证清洁、无油污，不能在阳光下直晒。
楔形橡胶圈自然周长应与砼顶管槽口周长的85%，套上槽口后橡胶圈的伸长率为15%左右。
橡胶圈应牢固地粘结在砼管的槽口上，粘结强度应以成人用手掌用力沿轴向推橡胶圈，橡胶圈底部粘结面不脱胶、不翘边为合格。
安装橡胶圈时，为保护钢套环，同时便于橡胶圈的安装及粘接质量，我们将制作专门的托架。
具体见下图。
顶管管节在连接前，要在橡胶圈上和套环内壁涂一层硅油作为润滑剂。
其他润滑剂一律不得使用。
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，肢部和钢板平面垂直，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，凹凸口对中，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。
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处进行封嵌（材料按设计要求），要求与二管口抹平。
5、顶管动力（DN1500）
6.1、顶管动力配套
序号
设备名称
数量
总功率（kw/h）
1
刀盘电机
6
90
2
纠偏油泵电机
1
2.2
3
主顶油泵车功率
1
22
4
注浆泵电机
1
7.5
5
进水泵
1
15
6
排泥泵
2
60
7
电焊机
1
15
动力电缆设置：
管内设置二路电缆，按其配套动力负载功率，利用供电系统市电或地面发电机组给顶管设备单独供电，采用TN-S方式50mm2动力电缆，三相五线制移动电缆接头对接；三相五线制移动电缆接头对接。
5.2、管内照明
泥水平衡顶管施工管内照明要求不高，如需临时照明一般采用移动电源。
5.3、顶管动力电使用与安全防范措施
根据DN2200泥水平衡顶管机械所需动力，施工现场需保证用电量200KW，顶管机正常运转时电压达到380V。
6、顶管施工工艺、最大顶力及其限制、中继间设置
6.1、顶管施工工艺
顶管施工工艺流程图
工程开始
测量放样
放样复核
基坑构筑
工作坑设备安装地面设备安装
出洞准备注浆材料准备
机头出洞
顶管推进注浆减摩
下管、接口安装
水平顶进
顶管进洞
6.2、顶管施工周期
注浆、辅助系统安装
┌───────────⑤
│2天│
测量及导主顶、后座机头拼装│联机调试
轨安装│系统安装及调试│出洞施工推进施工
①────②─────③─────④─────⑥───－－－⑦
1天1天1天1天 20～25M/1天
1天进洞
设备转场
⑨１天⑧
7、顶管进出洞措施
7.1、工具管出洞技术方案
1、为防止工作井、接收井洞口上部土体沉降以及处理洞口时人员的安全，除了在工作井预留孔处安装橡胶止水圈外，还要在洞口外侧根据地质情况进行技术处理，避免打开洞口以后，泥土拥挤到井内。
然后由泥水平衡顶管机头的刀盘进行切削处理。
2、为防止泥水平衡顶管机出洞以后发生“磕”头现象，可以在底部安装延伸导轨，并将前2节砼管与机头做成可调节钢性联接。
3、当泥水平衡顶管机推进完毕，安放第一节管节时，应将泥水平衡顶管机与导轨进行临时焊接处理，以防止主顶缩回以后，由于正面土压力的影响使泥水平衡顶管机弹回。
4、另外为了减小泥水平衡顶管机机头及管子出洞时的阻力，我们在洞口设置注浆管，以供正常顶管施工时注入触变减阻泥浆，从而减小管子与土体之间的摩阻力。
7.2、泥水平衡顶管机进洞技术方案
1、当泥水平衡顶管机距接收井还有30M左右时，应加强轴线复测力度，将泥水平衡顶管机确切位置测放于接收井内，从而确保安全进洞。
2、当泥水平衡顶管机推进至距工法井接收坑井壁10CM处时，停止推进。
3、在确保安全的前提下，凿除洞口混凝土或桩体，然后再将泥水平衡顶管机头徐徐顶进接收井内。
4、机头进洞后，及时将与机头连接的管子分离，吊起泥水平衡顶管机以后，立即将预留孔和管壁之间的空隙用水泥砂浆填充密实。
8、地下管道内通讯方式
为便于地下管道施工时，管道内与地面随时取得联系，顶管施工中地下通讯采用电话机，其设置位置：
泥水平衡顶管机操作台一部，工作井顶进控制台一部，以此方式加强通讯联系，协调指挥作业。
9、顶管时的意外应急措施
9.1、土质突然变软
土质突然间变软为了防止土体承载力急剧下降，出洞时已把前两节管子及工具管都联成了一个整体，以增加它们的刚性
9.2、土质突然变硬
为了有效防止顶管施工时土质突然变硬，我们在顶管掘进机刀盘前部和泥水仓内均设置了高压水枪，可以通过高压泵输送高压水对顶管机头正面较硬的土体进行高压冲洗以确保能够克服较硬土体的问题。
10、机头偏转及纠正措施
10.1、原因
（1）在出洞之前，由于机身与导轨之间的摩阻力不足以抵抗刀盘转矩的反力而使顶管机偏转，刀盘如果是顺时针方向转，顶管机则往逆时针方向偏转，反之则相反。
（2）在顶进过程中，机头也会发生偏转，这种偏转往往会涉及到整条已顶进的管道。
这种偏转主要是由于遇硬软不均匀土层，形成偏差，采取纠偏造成的，纠偏越频繁，这种偏转越大。
10.2、采取的措施
（1）利用主顶油油缸进行纠偏。
（2）利用机头刀盘的旋转方向进行纠偏。
（3）可在顶管机外壁上，焊上纠偏定位板。
10、顶进过程中，线形控制及测量设备。
1、线形控制
A、测量的方法
用坐标法，根据设计给出的工作井坐标，以及接收井中心的坐标，直线顶管部分，采用导线法，将控制点定在工作井上。
顶管顶进时，在机头中心设置一个光靶，根据光靶反映的读数，即可知道目前机头的方位。
B、测量设备
a、顶进的测量与方向的控制，主要是采用全站仪，辅以激光经纬仪和水准仪测量。
b、由于顶进距离长，如观察困难，可以采用自动跟踪仪测量。
然后通过油缸进行纠编，遵循先纠上下后纠左右的原则。
2、测量与方向控制要点
（1）制定严格的放样复核制度，并做好原始记录。
顶进前必须遵守严格的放样复测制度，坚持三级复测：
施工组测量员→项目管理部→监理工程师，确保测量万无一失。
（2）布设在工作井后方的仪座必须避免顶进时移位和变形，必须定时复测并及时调整。
（3）顶进纠偏必须勤测量、多微调，纠偏角度应保持在10'～20'不得大于1°。
并设置偏差警戒线。
（4）初始推进阶段，方向主要是依靠主顶油缸控制，因此，一方面要减慢主顶推进速度，另一方面要不断调整油缸编组和机头纠偏。
（5）开始顶进前必须制定坡度计划，对每一米、每节管的位置、标高需事先计算，确保顶进时正确，以最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。
11、地上、地下挖弃土的安排及处理
顶管采用吊机或行车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。
泥水平衡顶管施工时在施工维护范围内设置储泥箱，逐级过滤，另外施工维护内还搭设料具间、材料仓库等。
12、触变泥浆的配制及压浆方案
顶管施工中，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的方法是进行注浆。
注浆使管周外壁形成泥浆润滑套，从而降低了顶进时的摩阻力，我们在注浆时做到以下几点：
1、选择优质的触变泥浆材料，对膨润土取样测试。
主要指标为造浆率、失水量和动塑比。
2、在管子上预埋压浆孔，压浆孔的设置要有利于浆套的形成。
3、膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间，听取供应商的建议但都必须按照规范进行，使用前必须先进行试验。
一般性能见下表：
膨润土
纯碱
掺加药剂
漏斗粘度
视粘度CP
失水量ml
终应力
比重
稳定性
8%
4‰
Cmc、PHP
119112
21
12.6
80
1.048
0—0.001
4、压浆方式要以同步注浆为主，补浆为辅。
在顶进过程中，要经常检查各推进段的浆液形成情况。
5、注浆设备和管路要可靠，具有足够的耐压和良好的密封性能。
在注浆孔中设置一个单向阀，使浆液管外的土不能倒灌而堵塞注浆孔，从而影响注浆效果。
6、注浆工艺由专人负责，质量员定期检查。
7、注浆泵选择脉动小的液压注浆泵，流量与顶进速度可相应配合。
8、由于顶管线路长，为使全程注浆压力不致相差过大，在中间还将增设压浆站以增大压力。
9、要严格控制注浆压力，已防止浆体流到工具管前端进入管内。
13、顶管施工时主要安全技术措施
1、在开通预留孔砖墙时，要注意脚手架稳定牢固，同时要注意凿除顺序，操作人员站立位置等，以防砖墙突然倒坍，要有专人监护观察。
2、刚顶进时管子要防止反弹，因刚顶进管子还没有一定距离和摩阻力，很容易被洞外泥土压力挤出，因此在顶进到位收泵时，要注意观察反弹现象，如有反弹停止收泵，采取止回措施，方可收泵。
3、由于顶进距离长，管道内的防火措施也相当重要。
主要作好以下几点：
（1）管道内，未经许可不得动用明火；
（2）管道内任何人都不准吸烟；
（3）用于管道内的所有材料，都应是非燃材料或具有延迟起火的性能；
（4）管道内的气体含量需经常检测，发现可燃气体超标，应立即停机，加强通风。
4、用电安全必须注意：
电加热器和散热器，如果线圈和零部件外露，不允许在管道内使用；电源线和电缆，都需是铠装软电缆；电力配电板和接线板需有密封柜罩住，并且输入输出插座需有经认可的密封套完全套住。
5、管道内设置走道板供工人及有关人员进出安全。
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