泥水平衡顶管控制.docx

1、泥水平衡顶管控制泥水平衡顶管质量控制近年来，在开封、郑州等地管道顶管施工中，相继采用了泥水平衡法顶管施工，解决了传统顶管出现弊病，下面就泥水平衡顶管施工简要说明，以帮助监理人员更好了解。一、简介泥水平衡顶管施工是机械化顶管施工主要方法之一，属于机械化、长距离顶进施工技术，其特点为：刀盘将切削土壤送入泥水仓，然后由送水泵将具有一定浓度泥水送至挖掘面，通过刀盘充分搅拌后由排泥泵经排泥管道将泥水送至地面泥浆池，经沉淀或别离后泥水可重复利用，残渣外运；掘进过程通过刀盘以及顶速平衡正面土压力，调节循环水压力用以平衡地下水压力；采用流体输送切削入泥仓土体，顶进过程中不连续，施工速度快；无需土质改进或降水处

2、理，施工后地表沉降小。通常泥水平衡顶管主要设备有：掘进机、主顶设备、测量设备、井内旁通、控制系统等；辅助设备包括：泥水处理设备、注浆设备等。泥水平衡顶管施工适用于各种粘土、粉土、砂土和渗透系数较大砂卵石，也适应强风化岩等恶劣地质条件下室外给水、排水、电力及其它适用于顶管施工管道工程。泥水平衡顶管一般适用于管径D4002400mm管道施工，由于泥水平衡顶管顶距长、不需降水、能很好控制地面隆沉、施工平安等特点，并可适用于各类复杂地质条件，因此像穿越重要公路、铁路、建筑物等特殊工程地段、穿越砂层、淤泥质土等特殊地质构造地段应用泥水平衡顶管施工工法，可到达良好效果。泥水平衡顶管施工技术是利用泥水压力来

3、平衡土压力和地下水压力一种顶管施工方法。其根本原理是由送水泵将具有一定浓度泥水送至挖掘面，再经井内旁通压力调整阀及调整排泥泵转速来调整进水压力大小，使其平衡地下水压及挖掘面土压力，尽量使掘进机刀盘在平衡压力下工作，从而可防止由于挖掘面失稳，造成地面沉降和隆起。根本工艺流程 加中继间二、施工要点1施工准备泥水平衡顶管施工前应编制详细施工组织设计，其中施工方案应包括以下内容：1施工依据、内容、范围施工方案应依据经过批准工程文件，按照经过批准地堪资料进展工艺设计；施工方案应明确施工内容和范围并绘制施工现场平面布置图。2顶管设备选择泥水平衡顶管机有多种类型，应根据不同地质条件选择适用机型，以到达良好顶

4、进效果。3施工工艺施工工艺主要包括：顶管区间段长度确定，是否使用中继间以及中继间数量和布置；初始顶进方案及措施；测量及纠偏方法；长距离顶进减阻方案及措施；泥水运输方案。4施工工艺参数计算工艺参数计算主要包括：顶力计算、后背承载力计算、土压力和泥水压力控制值计算、泥水稠度控制计算、注浆系统相关计算等。5顶管工作井设计和施工方法工作井设计和施工方法主要包括以下内容：工作井位置及断面形式选择；工作井尺寸；工作井开挖及支撑方法；后背构造设计及安装方法；洞口密封设计；工作平台支搭方法；工作井降水措施等。6设备安装调试技术措施施工设备安装、调试技术措施主要包括：施工设备安装位置、安装精度和结实要求、安装顺

5、序、调试方法和要求等。7施工过程控制技术措施施工过程控制技术措施主要包括以下内容：工作井内管子吊运安装、泥水处理、测量等作业空间布置以及及平行或穿插作业安排等；顶管入洞及出洞措施；施工过程中操作室与掘进机头、中继间联络方式等。8质量平安技术措施质量及平安技术措施主要包括：控制顶进轴线、高程误差及其他质量因素措施；顶进操作及设备维护技术与平安措施；控制地面隆起、沉降措施；穿越重要构筑物技术与平安措施。9应对突发事件预案进展施工过程中技术、质量、平安风险分析，制订处理风险事件应急措施。10顶管施工记录记录包括顶进过程中顶进长度、顶力数值或油泵压力表数值、管位偏差及其校正情况、机械运转情况、中继间使

6、用情况、土质水位变化及出现问题等。2工作井坑1工作井位置选择应根据管道设计、地形、地层构造、施工环境条件等因素选定。2工作井开挖深度应满足顶进设备轨道高程及根底厚度要求。3工作井构造及支撑应根据开挖断面、挖深、土质条件、地下水状况及总顶力等进展施工设计。4工作井前壁上应预留顶管入土洞口，洞口中心应与管道中心重合，洞口直径宜大于顶管机刀盘直径25cm。5工作井应采用钢筋混凝土护壁，工作井内应设有集水坑。6根据施工设计搭建用于吊运和防护工作平台，工作井上平台孔口尺寸满足管子及弃土吊运空间所需。依据管重及其他附加荷载计算选用工作平台承重主梁。依据起吊设备能力及起吊物重量核算起重架。垂直运输设备必须按

7、施工中最大起吊重量选型，且符合起重设备使用有关规定。起重设备设专人检验、安装，并遵守平安操作规程。7工作井应设防雨棚，有良好施工照明条件。8顶管完成任务后，应及时撤除、清理工作井，并进展井室等施工作业，经检验合格后及时回填。3设备安装及试运行设备安装前，根据设备操作要求及施工方便原那么确定各设备安装位置、各种管线和电缆铺设位置及走向等。对设备吊运、安装顺序进展方案和安排。1设备安装主顶设备底盘安装应支撑结实，防止产生受力变形或位移。底盘调整定位宜在将顶管机吊运至底盘导轨上后进展。主顶设备液压系统宜设置在主顶设备附近以便于操作，液压软管接头连接清洁无污染。吊运完成后，调整底盘及顶管机机头位置、高

8、程、中线、仰俯角、旋转角等。工作井总电源闸箱及用电设备必须执行三相五线制，且安装漏电保护装置，工作坑及管内使用36V以下照明设备；总电源匹配大于顶管施工过程中需同时运行全部设备功耗之和；长距离顶管时须考虑电缆电压降。顶管机头内应设有应急照明电源，顶管机机头、工作坑及地面设备之间设置通讯联络设备。工作井内测量仪器基座不能固定在主顶装置底盘、工作井后背或其他可能在顶进受力时产生变形或位移根底上，应安装在独立固定基座上，以减少重复移动和调整次数；宜使用激光经纬仪或激光指向仪与安装在顶管机内激光目标靶共同组成方位误差测量系统，对顶进高程轴线误差进展全过程监控。泥水别离系统及注浆系统应安装在地面上适当位

9、置，符合便投料和排放所需落差工艺要求。顶进时应根据所顶管道管径确定安装通风设备位置长度。通风设备结合管内工作环境条件选定，保证管内有足够氧气。2设备试运行设备试运行之前，应对设备安装，各种管线、电缆连接进展检查，确认安装和连接无误前方可接通电源。设备试运行应遵照设备说明书进展。通过试运转查找和消除设备可能存在所有问题，确认其处于完好状态。主要包括以下内容：不加载情况下，电源电路开关接通、切断工况试验检查。液压系统控制阀件动作灵敏、正确，特别注意有无控制电路反接现象、操作台显示动作与实际动作是否一致。设备润滑和密封系统供油正常，油路畅通，供油压力可在设定范围内调节。刀盘正反旋转动作正确，无异常响

10、声。纠偏千斤顶伸缩动作正常，编组动作与操作台显示一致。试查完毕将千斤顶回缩到工作零位。顶进千斤顶伸缩动作正常，试查完毕将千斤顶回缩到工作零位。泥水处理系统、注浆系统输送泵试运转符合设备说明书规定。对注浆管路进展加压试验和检查，保证管路畅通、无泄漏。4顶进设备安装、调试和试运行正常后开场正式顶进。（1）初始顶进我们把从破洞一直到第三节砼管全部推进入土中全过程称之为初始顶进。在顶管施工中，初始顶进是一个至关重要阶段，它成败将取决于整个顶管过程成败。我们把初始顶进分为以下几步：第一步是破洞。在破洞之前，洞口必须要有防止土体或砂层塌方措施。在土质均匀黄土中顶进时，一般洞口采用砖砌封门；但是在砂土中，比

11、拟有效是采取深层搅拌桩和高压旋喷两种方法，但是笔者推荐采用高压旋喷来对顶管井洞口外土体进展加固。因为一般顶管施工都在比拟狭小场地，深层搅拌桩施工设备庞大，占地大，桩机高度很高，在市区很容易受高压线等制约，另外相比于高压旋喷造价高，所以不推荐使用。高压旋喷桩机小，加固土体效果理想，加固顶管井洞口外土体时可以采用纯水泥浆，也可以掺加适量粉煤灰，主要根据工期和经济性选择。我们在工程工作井洞口外侧采用水灰比为1：1水泥浆，添加2%氯化钙，正常气温养护期710天，因为养护期过长高压旋喷处理过土体强度大，机具穿过困难；而在接收井洞口处理时那么掺加了30粉煤灰，养护期28天。实践证明，其固砂效果非常好，而且

12、不影响顶进；同时高压旋喷还可用于对工作坑坑壁预支护，也取得了令人满意效果。第二步是让顶管机入土。当封门破除后，可把顶管机刀盘开动，用主顶油缸徐徐把顶管机推入土中。这一过程中应注意防止刀盘嵌入砂土中不转而顶管机壳体旋转，我们采取了控制顶进速度和在顶管机左右两侧加设角撑方法来防止其旋转。第三步是将机头前方两根砼管与机头管连接，形成一个整体，用来控制顶进段高程和中线。至此，初始推进工作完成，此时应停下来进展一次全面测量，并把测量数据绘成曲线，便于分析。同时，在初始顶进中还需注意，应在初始顶进后期方可以进展正常方向校正工作，这是因为如果当第一节砼管尚未与顶管机后壳体联接时进展纠偏，这时顶管机前壳体已在

13、土中，后壳体沿在导轨上，纠偏时前壳体不动，后壳体那么有可能偏离导轨，不仅起不到纠偏作用，反而会带来更多麻烦。在初始顶进阶段假设非要纠偏不可，这时也只能用纠偏油缸推出即用纠偏油缸伸出，而不能用纠偏油缸拉即不能用纠偏油缸缩回。2顶管机刀盘转速和扭矩控制和调整在顶进过程中，根据土质情况和顶进效果进展刀盘转速和扭矩控制和调整。正常顶进情况下刀盘应调至高转速、中低扭矩状态工作，以获得较好泥水别离效果。在施工中需停顿刀盘回转时，应先停顿顶进，让刀盘回转一段时间，观察到刀盘工作电流或工作油压开场回落前方可停顿刀盘回转。在顶进过程中发现刀盘工作电流或油压异常上升时，应降低顶进速度或停顿顶进，待刀盘电流或油压平

14、稳后再按正常速度顶进。当顶管机头发生自转时，应将刀盘回转方向调至与顶管机头自转一样方向进展顶管机头旋转偏移纠正。刀盘重新起动应采取一切可能措施降低起动阻力，在确认不会对设备造成破坏或进一步加大顶进困难后，方可加大扭矩起动刀盘。3顶进设备操作顶进设备操作应按前方顶进反应控制信息要求实施。初始顶进或中途停机重新顶进时，都应遵循从低速到高速控制原那么。顶进速度应尽量控制平稳，尤其要防止顶速突然加大现象。对顶进过程中出现任何工作油压波动都应及时分析原因并采取相应措施。遇到以下情况时应立即停顿顶进，及时分析原因并采取相应措施，处理完善后再继续顶进： A 顶进顶力骤升或顶力达最大值时；B 后背发生位移或后

15、背开裂时；C 千斤顶油管不通或油泵工作不正常时；D 进水排泥管路不畅时；E 监视器工作不正常时；F 激光经纬仪工作不正常时；G 砼管出现裂缝或破损时；H 洞口止水圈漏水时；I 电路发生故障时。4纠偏操作顶进过程中纠偏是顶管作业质量好坏关键，假设操作不当，可能造成顶力骤升、管接口破损，严重时可能造成管道无法顶进，引发严重平安、质量事故和重大经济损失，尤其是在砂层中顶进，管道极易因为泥水过度冲刷造成顶管机机头下沉，因此，对于顶进过程纠偏显得尤为重要。在机头和机头连接工具管出洞前，即使发生中线和高程偏差，也尽可能不要纠偏，因为此时纠偏，机头连接收尚位于导轨上，起不到纠偏效果；机头连接收出洞后，假设高

16、程中线在2以内时，可不纠偏，当高程或中线超出标准值2以上时，根据监视器内光点位置变化趋势进展纠偏，必须有一个提前量，纠偏遵循“先纠高程，后纠中线，小角度连续纠偏原那么，纠偏油缸伸出量一次不得太大以不超过2为宜；当光点位置有反向移动趋势或移动速度放缓时，可将纠偏油缸缩回，停顿纠偏，纠偏时还应观察监视器内仰俯角和旋转角变化，作为参考数值，仰俯角和旋转角最大偏差不得超过原始值3。 当监视器中光点发生显著变化时，应停顿顶进，测量人员须下坑对经纬仪进展重新校正复核，查找是否属仪器被触碰或震动所致；假设不是，须进展原因分析，并会商处理方法。 顶进工程中，操作人员应随时监测监视器各项数据变化，并及时记录，在

17、分析记录数据根底上进展纠偏。 顶管过程中，操作人员必须对顶管各项数值进展纪录，顶进记录应做到记录准确、清楚、完整、及时，顶进记录每顶进一根管子记录数据不得少于一次，每班次不少于6次，尤其是交接班前，无论该管子是否完全顶进都应进展纪录，交接班必须履行交接班手续，测量人员应相互沟通。 测量人员应对激光经纬仪进展每作业班次不少于两次校核，并保存校核纪录。5测量与监控1编制测量及监控方案顶管施工开场前，应根据设计文件规定工程内容与现场环境条件及顶管施工特点编制工程测量与监控方案，主要包括：平面与高程控制测量方案。工作坑内及管道内控制测量方案。顶管施工中测量工程、内容、要求。顶管贯穿前测控方案。地面及周

18、边建筑物隆沉监控方案。2高程及中线误差监测泥水平衡顶管施工测量应建立地面及地下测量控制系统，控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核、易于保护处。为了实现对前端顶管机偏离轴线动态监测、提高施工测量效率并与机械化顶管技术相适应，泥水平衡顶管应采用激光导向进展监控。宜以激光测量数据作为顶进过程中判断前端顶管机高程及中线误差主要依据。在施工经历缺乏情况下，应使用水准仪和经纬仪进展高程和中线误差校验测量；这种测量方法还用于对顶进管段高程及中线误差测量。使用水准仪和经纬仪对顶管机进展测量应安排在工作间隙进展，在纠偏过程中应增加测量次数，反之在顶进正常情况下可减少测量次数。每完成一节管子顶进，应测量一次管

19、中心线和高程；每个接口应测一点，有错口时测两点，并形成文件。工作坑与接收坑贯穿后，应进展管道最终验收测量。确定管道中心线与管底高程、井位位置。3地面隆沉情况监控对顶管施工中地面隆起情况进展监控，监控应符合以下要求：监控基准点应设在施工影响区域外，并具有良好通视与防干扰条件。隆沉观测点应沿顶管机前进轴线方向对称安排布置，具体布设尺寸应结合初始顶进试验，由施工设计确定。对需要保护建筑物、构筑物等应设监控点。对已完成管段应继续进展隆沉观测，观测间隔时间按控制测量方案确定。4数据记录与反应准确填写顶管施工过程中每次及最终测量数据，形成完整测量记录。每次测量、监控轴线误差与地面隆沉数据，并及时进展纠偏。

20、6顶管机接收1接收井一般设在管线检查井位置。接收井开挖、支撑方式与工作井类似。在有地下水地段应进展降水处理。2接收井尺寸应满足顶管机与首节管子脱离后进展设备检查、维护及吊运所需空间要求。3接收井应预留顶管机出洞口，洞口直径宜大于顶管机直径1020cm。4顶管机临近接收坑井壁12m时，应调整、控制顶管机顶进速度，加密对顶管机轴线测控。三、质量控制及监理要点1、质量控制施工质量严格执行市政排水管渠工程质量检验评定标准和给水排水管道工程施工及验收标准中相关规定：接口必须密实、平顺、不脱落，密封材料完好、均匀。管内不得有泥土、石子、砂浆、砖块、木块等杂物。1.3管外壁与土体间空隙，应填充处理完毕。1.

21、4有严密性要求管道应经水压、闭水试验合格。1.5顶管允许偏差见表2。表2 泥水平衡顶管允许偏差表序号项 目允许偏差mm检查频率检验方法范围点数1中线位移D150030每节管1 测量并查阅 测量记录2D1500503管内底高程D1500+30-40每节管1用水准仪测量4D1500+40-505相邻管间错口混凝土管d15%且不大于20每 个接 口1用尺量6钢管2对 顶接 口1用尺量7相顶时管节错口30注： D为管径，d为管壁厚。2、监理要点施工单位施工组织设计，内容包括： 主要操作人员顶管工作经历； 进度方案； 施工工艺； 质量保证措施； 防水措施； 监测方案； 平安措施； 应应急预案等2.2洞口

22、封门及其他预埋件等应在顶管机始发或接收前完成，并符合要求。2.3.当洞口处于砂性土或有承压水地层时，应采取降水、堵漏等防止涌水、涌砂措施。2.4.始发前应对机位定位、反力架安装、洞口端墙凿除等进展检查。洞口位置尺寸，检查验收基座和反力装置是否符合设计，按照检查验收内容对顶管机进展井下验收。2.6.始开掘进前，应对出井位置和角度进展复核。2.7.应重点对洞门密封措施检查。2.8.始开掘进过程中应严格控制顶管机姿态和推力，并加强监测，根据监测结果调整掘进参数。“及时、连续原那么，在施工时发现轴线偏移应及时采取措施进展纠正，绝不能到量大时再进展，一旦纠偏应连续进展直到纠正为止。产生过大偏移时，其纠偏要合理，逐步纠正，使纠偏轴线和顺。2.11.掘进中实行旁站监理。当发现以下问题之一，即令停顿掘进，会同施工单位分析原因，采取对策：前方坍塌；位置偏离过大；推力较预计增大较多；