水平衡頂管施工方案

1、3000泥水平衡頂管施工方案工作井施工完成后，開始頂管施工，針對施工地區(qū)的土質(zhì)情況，我方計劃采用泥水平衡頂管施工方案。1、泥水平衡頂管施工工藝一、泥水平衡式頂管微型掘進機被主頂油缸向前推進，掘進機頭進入止水圈，穿過土層到達接收井，電動機提供能量，轉(zhuǎn)動切削刀盤，通過切削刀盤進入土層。挖掘的土質(zhì)，石塊等在轉(zhuǎn)動的切削刀盤內(nèi)被粉碎，然后進入泥水艙，在那里與泥漿混合，最后通過泥漿系統(tǒng)的排泥管由排泥泵輸送至地面上。在挖掘過程中，采用復(fù)雜的泥水平衡裝置來維持水土平衡，以至始終處于主動與被動土壓之間，達到消除地面的沉降和隆起的效果。掘進機完全進入土層以后，電纜、泥漿管被拆除，吊下第一節(jié)頂進管，它被推到掘進機的

2、尾套處，與掘進頭連接管頂進以后，挖掘終止、液壓慢慢收回，另一節(jié)管道又吊入井內(nèi)，套在第一節(jié)管道后方，連接在一起，重新頂進，這個過程不斷重復(fù)，直到所有管道被頂入土層完畢，完成一條永久性的地下管道。掘進機在掘進過程中，采用了激光導(dǎo)向控制系統(tǒng)。位于工作后方的激光經(jīng)緯儀發(fā)出激光束，調(diào)整好所需的標高及方向位置后，對準掘進機內(nèi)的定位光靶上，激光靶的影像被捕捉到機內(nèi)攝像機的影像內(nèi)，并輸送到挖掘系統(tǒng)的電腦顯示屏內(nèi)。操作者可以根據(jù)需要開啟位于掘進機內(nèi)置式油缸進行伸縮，為達到糾偏的目的，調(diào)整切削部分頭部上下左右高度。在整個掘進過程中，甚至可以獲得控制整個管道水平、垂直向5cm內(nèi)的偏離精度。當工作井完成以后，經(jīng)調(diào)試完

3、畢的液壓系統(tǒng)，頂管掘進機便通過運輸至工地，并安裝就位至導(dǎo)軌上，微型掘進設(shè)備還包括，操縱室和遙控臺、液壓動力站、后方主頂、泥水循環(huán)裝置，激光定位裝置，減摩劑攪拌注入裝置，泥水處理裝置；其他輔助裝置包括起重機，發(fā)電機、卡車、電焊機等。隨后，微型掘進裝置上。泥水平衡式頂管突出的優(yōu)點：（1）適用的土質(zhì)范圍比較廣，如在地下水壓力很高，以及變化范圍很大的條件下，它都適用。（2）可有效地保持挖掘面的穩(wěn)定，對所頂管子周圍的土體擾動比較小，因而由頂管引起的地面沉降較小。（3）與其他類型的頂管比較，泥水頂管施工時的總推力比較小，尤其在粘土層這種表現(xiàn)得更為突出，所以特別適用于長距離頂管。（4）工作坑內(nèi)的作業(yè)環(huán)境較好

4、，作業(yè)比較安全，由于它采用泥水管道，輸送棄土，不存在吊土，搬運等危險的作業(yè)。（5）泥水輸送棄土為連續(xù)作業(yè)，因此進度比較快。1084972 1563頂管系統(tǒng)總體布置圖1 頂鐵 2油缸架 3油缸 4-測量系統(tǒng) 5后靠背6導(dǎo)軌 7止水膠板 8管道 9掘進機 10-油泵11汽車吊 12-泥漿池 13-通風(fēng)機 14-管材 15-泥漿外運車二、施工工藝流程：測量引點工作井施工測量放樣井下導(dǎo)軌機架、液壓系統(tǒng)、止水圈等設(shè)備安裝地面輔助設(shè)施安裝頂管掘進機吊裝就位激光經(jīng)緯儀安裝掘進機出工作坑正常頂進頂管機進接收坑，如下圖所示。頂管機出洞頂管設(shè)備就位機頭刀盤運轉(zhuǎn)頂管機進洞送排泥泵開啟頂進出土泥水分離主頂推進到位回縮

5、主頂拆除管內(nèi)管線管節(jié)安裝安裝管內(nèi)管線棄土出運頂管機轉(zhuǎn)場進洞密封器安裝出洞密封器安裝放樣、復(fù)核井施工頂管井回填頂管井施工三、地面準備工作 在頂管頂進施工前，按要求進行施工用電，用水，通道，排水及照明等設(shè)備的安裝。施工用電每臺套采用150KW的發(fā)電機組。水需從外拖運，要修進場簡易便車道，保證施工管材料、設(shè)備及機具進場。還需鋪毛渣石的場平?，F(xiàn)場設(shè)備擺放空間至少需長45米，寬55米的平整封閉場平區(qū)域。 施工材料，設(shè)備及機具必須備齊，以滿足本工程的施工要求。管節(jié)等準備要有足夠的余量(3040m)。 井上，井下建立測量控制網(wǎng)，并經(jīng)復(fù)核報驗監(jiān)理認可。三 、井下準備工作及井內(nèi)布置工作井井內(nèi)布置主要是后靠背、導(dǎo)

6、軌、主頂油缸、油泵動力站、鋼制扶梯等。頂管基座為鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件，頂管基座位置按管道設(shè)計軸線準確進行放樣，安裝時按照測量放樣的基線，吊入井下就位安裝固定?；系膶?dǎo)軌按照頂管設(shè)計軸線并按實測洞門中心居中放置，并設(shè)置支撐加固，保證基座穩(wěn)定不變形。四、技術(shù)交底，崗位培訓(xùn)在頂管施工前，對參加施工的全體人員分階段進行詳細的技術(shù)交底，對各技術(shù)工種進行崗位培訓(xùn)，經(jīng)考核合格后，才能上崗。3、 后座墻后座墻是頂進管道時為千斤頂提供反作用力的一種結(jié)構(gòu)，有時也稱為后座、后背或者后背墻等。在施工中，要求后座墻必須保持穩(wěn)定，一旦后座墻遭到破壞，頂進工程就要停頓。后座墻設(shè)計要通過詳細計算，其重要程度不亞于頂進力的預(yù)測計算

7、。1后座墻主要有功能是在頂進過程自始至終地承擔(dān)主頂工作站頂管前進時的后坐力。后座墻的最低強度應(yīng)保證在設(shè)計頂進力的作用下不被破壞，要求其本身的壓縮回彈量為最小，以利于充分發(fā)揮主頂工作站的頂進效率。在設(shè)計和安裝后座墻時，應(yīng)使其滿足如下要求。（1）、要有充分的強度在頂管施工中能承受主頂工作站千斤頂?shù)淖畲蠓醋饔昧Χ恢疗茐?。?）、要有足夠的剛度當受到主頂工作站的反作用力時，后座墻材料受壓縮而產(chǎn)生變形，卸荷后要恢復(fù)原狀。如壓縮回彈量大，會導(dǎo)致大量行程消耗在后座墻壓縮變形土，從而大在降低千斤頂?shù)挠行_程，使頂進效率降低。故后座墻必須具有足夠的剛度。（3）、后座墻表面要平直后座墻表面應(yīng)平直，并垂直于頂進管

8、道的軸線，以免產(chǎn)生偏心受壓，使頂力損失和發(fā)生質(zhì)量、安全事故。（4）、材質(zhì)要均勻后座墻材料的材質(zhì)要均勻一致，以免承受較大的后座力時造成后座墻材料壓縮不勻，出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象。4、 泥水系統(tǒng)、水壓控制、注漿量的計算 一、泥水系統(tǒng)泥漿系統(tǒng)有二個作用：送走被挖掘機的渣土和平衡地下水。泥漿系統(tǒng)是由密封的管道組成，通過機頭循環(huán)，形成泥漿混合物，由排泥管送走，最后沉淀在地面上的泥漿池內(nèi)，泥漿通過眾多的排泥泵被排出。再由進水泵進水送入機頭，排泥由變速的排泥泵進行控制。機坑旁通裝置可控制進排泥漿的速度、方向，以防止泥渣堵塞管道，淤積現(xiàn)場。當挖粘土?xí)r，可能使普通粘土，有一定的粘合度，可以直接將泥漿排入泥漿池內(nèi)，但是當挖

9、沙土?xí)r，泥漿中必須添加一定的粘合劑（諸如膨潤土等）以增加泥漿粘度，以達到排渣的最終目的。進排泥水系統(tǒng)起著第二個作用：在有地下水存在的地方，掘進機表面的壓力可以降低到小于水中的壓力。這樣避免了抽地下水的需要。進排泥水系統(tǒng)中的壓力感應(yīng)器可測出地下水的壓力。機內(nèi)泥水循環(huán)系統(tǒng)，電磁閥，旁通裝置及載水閥可以起到調(diào)節(jié)水壓的作用。機內(nèi)電磁閥和旁通系統(tǒng)，可以阻止水壓的變化，保持水壓，在加管道時，不至于減小機頭的水壓，保證內(nèi)部壓力平衡。二、注漿量的計算21注漿量計算本工程每1米注漿量計算如下：VDwTL3.14×2.6×0.1×10.816 m3（1）按照地質(zhì)條件。一般壓漿量為計算

10、的150200，本工程在粉砂土頂進，按照200進行注漿量控制。（2）為防止路面沉陷和地上、地下構(gòu)筑物不受擾動，頂管結(jié)束后，應(yīng)及時對管體四周的縫隙充填水泥漿，使其密實堅固，填充水泥所用設(shè)備與觸變泥漿設(shè)備相同。逐孔注漿，水泥漿液需攪拌均勻，無結(jié)塊，無雜物，注漿結(jié)束后，要及時清理注漿設(shè)備，以防堵塞。（3）注漿壓力根據(jù)管道深度H和土的天然重度而定，經(jīng)驗為23H，本工程注漿壓力為0.20.3MPa。（4）壓漿填充材料：在管頂間隙較小管段，采用管內(nèi)注漿，壓漿材料為水泥粉煤灰漿，配比為，水泥：粉煤灰1：3（5）注漿順序：每段注漿從第一孔開始，直注至下一孔出漿，依次注完。每段注漿后，靜止68小時后進行第二次注

11、漿。第二次注漿壓力不變，直至壓不進為止。根據(jù)本工程特點，初步設(shè)計每3節(jié)管（每節(jié)2米長）布設(shè)1節(jié)注漿管，依次調(diào)整注漿孔的位置，確保每個方向都能注漿潤滑?？傋{量應(yīng)不小于管外環(huán)形空間體積的2倍，考慮到泥漿的漏失，必須經(jīng)常性地連續(xù)補漿，確保泥漿套的完整。注漿減磨要點：(1) 選擇優(yōu)質(zhì)的觸變泥漿材料，對膨潤土取樣測試。主要指標為造漿率、失水量和動塑比。(2) 在管子上預(yù)埋壓漿孔，壓漿孔的設(shè)置要有利于漿套的形成。(3) 膨潤土的貯藏及漿液配制、攪拌、膨脹時間，聽取供應(yīng)商的建議但都必須按照規(guī)范進行，使用前必須先進行試驗。(4) 壓漿方式要以同步注漿為主，補漿為輔。在頂進過程中，要經(jīng)常檢查各推進段的槳液形成

12、情況。(5) 注漿設(shè)備和管路要可靠，具有足夠的耐壓和良好的密封性能。在注漿孔中設(shè)置一個單向閥，使?jié){液管外的土不能倒灌而堵塞注漿孔，從而影響注漿效果。(6) 注漿工藝由專人負責(zé)，質(zhì)量員定期檢查。(7) 注漿泵選擇脈動小的柱塞液壓，流量與頂進速度相應(yīng)配。(8) 由于頂管線路長，為使全程注漿壓力不致相差過大，在中間還將每隔150m增設(shè)壓漿泵以增大壓力。5、 操作控制系統(tǒng)由一名受過高度訓(xùn)練的操作人員，在地面控制室外內(nèi)操作并仔細檢測著整個操作系統(tǒng)、觀察掘進機內(nèi)的土壓、油壓、激光束位置?？刂婆_提供操作數(shù)據(jù)和控制整套系統(tǒng)的電子按鈕?？刂瓢蹇梢允侨斯た刂品较蚝蛿?shù)據(jù)記錄，或者是全自動控計算機控制方向和記錄，其他

13、的工作人員則負責(zé)井內(nèi)管道和頂鐵的更換以及進行、進排泥管和電纜的連接。當掘進機到達接收井時，挖掘會暫時中斷，如果遇到有地下水或軟土層時，還需有洞口止水圈安裝在接收口墻上。最后，掘進機頭從土層出來進接收井，就完成整個管道的鋪裝。這以后，掘進機被撤走，建造人工出口，接收井被關(guān)閉。一個工程常常有幾個掘進段組成，這時，在工作井內(nèi)的頂進設(shè)備變換方向，重新開始另一方的頂進工作，這個過程每過一個工作井重復(fù)二次，最后鋪設(shè)成了整個下水道或輸送管道。6、 進出洞口的措施及管道頂進頂管和微型隧道施工中的進出洞口作業(yè)是一項很重要的工作，施工中應(yīng)充分考慮到它的安全性和可靠性。尤其是從工作坑中的出洞開始頂管，如果出洞安全、

14、可靠又順利，那么可以說頂管施工已成功了一半。許多頂管工程就是失敗在進出洞口這兩個環(huán)節(jié)上。頂進前，首先對洞口6米處土體進行土體加固，其次，為防止洞口處的水土沿工具管外壁與洞門的間隙涌入工作井，在工作井內(nèi)洞口處安裝一道環(huán)形橡膠止水圈。在頂進施工過程中又可防止減摩漿從此處流失，保證泥漿套的完整，以達到減小頂進阻力的效果。 工程技術(shù)人員、施工人員應(yīng)了解施工現(xiàn)場情況和熟悉洞口附近的地質(zhì)情況。分析可能出現(xiàn)洞口漏泥、水情況，井內(nèi)布置一臺排污泵，并制定相應(yīng)的措施。在機頭進洞時因土體是流沙，地下水位高，土體松軟，地基承載力差，雖然經(jīng)過地基處理，但為了機頭頂進安全，機頭不下沉，還應(yīng)有機頭加固措施。機頭進洞時將機頭

15、與后面的五節(jié)管用拉桿連接起來，使之成為一個整體，并在導(dǎo)軌上用兩個手拉葫蘆間隔一米拉緊，從而使機頭沿著導(dǎo)軌方向順利頂進，同時提前一個星期進行降水施工，降低機頭進洞時的水壓力，防止機頭進洞引起土體流失、坍塌。機頭吊運后及時進行洞口四周的封堵工作。 掘進機頭頂進到位后，吊放第一管節(jié)，拼接完畢，然后在工具管后管節(jié)內(nèi)安裝工具管輔助設(shè)備。1、管節(jié)運輸根據(jù)本工程施工場地情況，管節(jié)由25T吊車卸到指定位置后，再由吊車將地面管節(jié)吊運至井下。2、 管節(jié)頂進頂管管節(jié)采購成品管，對成品管生產(chǎn)制造廠家制造管子的資質(zhì)和能力進行考查。生產(chǎn)過程中派專人檢驗，檢驗質(zhì)量必須在外觀質(zhì)量、尺寸及允許偏差都檢驗合格后方可送至工地。運至

16、工地后根據(jù)標書要求進行抽驗，合格后才能送至工作面使用。掘進機頭進洞后的軸線方向與姿態(tài)的正確與否，對以后管節(jié)的頂進將起關(guān)鍵的作用，因此在剛開始頂進時，做好頂進軸線偏差的控制和糾偏量的控制是關(guān)鍵。根據(jù)控制臺顯示屏激光點及時調(diào)節(jié)糾偏油缸，使其能持續(xù)控制在軸線范圍內(nèi)。要嚴格按實際情況和操作規(guī)程進行，勤出報表、勤糾偏，每項糾偏角度應(yīng)保持1020，不得大于1°。嚴格控制機頭大幅度糾偏造成頂進困難、管節(jié)碎裂。在穿越河道時，應(yīng)放慢頂速，并嚴格控制注漿壓力，防止貫通河床。3、頂管頂進與地層形變控制頂管引起地層形變的主要因素有：掘進機頭開挖面引起的地層損失，機頭糾偏引起的地層損失，機頭后面管道外周空隙因

17、注漿填充不足引起的地面損失，管道在頂進中與地層摩擦而引起的地層擾動，管道接縫及中繼間滲漏而引起的地層損失。所以在頂管施工中要根據(jù)不同土質(zhì)、覆土深度和地面沉降的情況，配合測量報表的分析，及時調(diào)整泥水與土壓平衡值，同時要求坡度保持相對的平穩(wěn)，控制糾偏量，減少對土體的擾動。根據(jù)頂進速度，控制排泥量和地層變形的信息數(shù)據(jù)，及時調(diào)整注漿壓力和注漿量，從而將軸線和地層變形控制在最佳的狀態(tài)。4、 觸變泥漿減摩是頂管施工中減少頂力的一項重要技術(shù)措施，在頂進過程中，通過頂管機尾部的同步注漿與管道上的預(yù)留孔向管節(jié)外壁壓注一定數(shù)量的減摩泥漿，采用多點對稱壓注使泥漿均勻地填充在管節(jié)外壁和周圍土體的空隙來減小管節(jié)外壁和土

18、體間摩阻力，起到降低頂進時阻力的效果。在管節(jié)外壁能否形成完整的泥漿套，將直接影響到泥漿的減摩效果。減摩泥漿采用觸變泥漿，該漿液性能穩(wěn)定，且有良好的觸變性，又有一定的稠度（漿液配比見下表）。施工過程中，泥漿應(yīng)保證不失水、不沉淀、不固結(jié)，泥漿的配比應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)情況作相應(yīng)的調(diào)整，使泥漿適應(yīng)土層的特性，起到預(yù)期的減摩效果。施工過程中還可配制特殊的泥漿以滿足頂進施工中特殊適應(yīng)土層的特性，起到預(yù)期的減摩效果。施工過程中還可配制特殊的泥漿以滿足頂進施工中特殊要求。 漿液配比（重量比） 表3 膨潤土水純堿CMS400適量（6）（2.5）漿液質(zhì)量指標:a、稠度1214cmb、PH 910c、析水率 2%壓漿

19、時，儲漿池內(nèi)的觸變泥漿由地面上的壓漿泵通過管路壓送至管道內(nèi)的壓漿總管，并到達連通各壓漿孔的軟管內(nèi)，通過控制壓漿孔球閥來控制壓漿。5、頂管進接收坑（1）頂管機進洞前洞口土體加固根據(jù)頂管進展情況，為保證掘進機能順利進入接收井，防止掘進機出洞后水土沿工具管與井圈之間的建筑空隙涌入接收井內(nèi)，保證井內(nèi)接頭能順利施工。如果發(fā)現(xiàn)地質(zhì)較差，在掘進機到達接收井前，可對洞口土體進行深攪樁或旋噴樁加固，加固范圍洞口前5m范圍內(nèi)，洞口四周距管道外側(cè)23m。（2）頂管機狀態(tài)的復(fù)核測量掘進機進入接收井前的復(fù)核應(yīng)測量頂管機所處的方位，是確認頂管狀態(tài)、評估掘進機出洞時狀態(tài)和擬定施工軸線及施工方案等的重要依據(jù)，使掘進機在此階段

20、的施工中始終按預(yù)定的方案實施，以良好的狀態(tài)、準確無誤地進入接收井內(nèi)。（3）頂管機進接收坑在接收井磚墻封門破壞后掘進機頭應(yīng)迅速、連續(xù)頂進管節(jié)，盡快縮短出洞時間。掘進機整體進洞后應(yīng)盡快把機頭和混凝土管節(jié)分離，并把管節(jié)和接收井的接頭按設(shè)計要求進行處理，減少水土流失。7、 項管施工過程中應(yīng)注意的問題1 當掘進機停止工作時，一定要防止泥水從土層或洞口及其它地方流失。不然，挖掘面就會失穩(wěn)，尤其是在進洞這一段時間內(nèi)更應(yīng)防止洞口止水圈漏水。2 在掘進過程中，應(yīng)注意觀察地下水壓力、泥水倉水壓力的變化，并及時采取相應(yīng)的措施和對策，只有這樣才能保持挖掘面的平衡穩(wěn)定。3 在頂進過程中，隨時要注意挖掘面是否穩(wěn)定，要不時檢查泥水的濃度和相對密度是否正常，還要注意進排泥泵的流量及壓力是否正常。應(yīng)防止排泥泵的排量過小而造成排泥管的淤泥和堵塞現(xiàn)象。4 壓漿