頂管施工技術(shù)方案2011

頂管施工技術(shù)方案施工工藝流程1提升設(shè)備安裝一2后背安裝一3導(dǎo)軌安裝一4頂進(jìn)設(shè)備安裝一5工具管出洞一6吊放第一節(jié)管節(jié)，接進(jìn)出水管及各種管線一7頂進(jìn)，第一節(jié)管節(jié)頂進(jìn)結(jié)束一8縮回千斤頂，吊放第二根管節(jié)一9依次循環(huán)一10吊放第一只中繼間并頂進(jìn)一11吊入管節(jié)一12主頂頂進(jìn)一13依次循環(huán)，至一節(jié)管節(jié)頂進(jìn)結(jié)束，吊放下一根管節(jié)一14中繼間頂進(jìn)一15依次循環(huán)一16頂進(jìn)結(jié)束后背安裝兩工程頂管工作井最設(shè)計(jì)大允許頂力不超過(guò)8000kN，后背組裝應(yīng)根據(jù)最大頂力通過(guò)計(jì)算進(jìn)行設(shè)計(jì)。管節(jié)頂進(jìn)時(shí)，油缸的反力通過(guò)后背均勻傳遞到工作井井壁上，以避免井壁受力不均勻或局部受力過(guò)大造成井壁結(jié)構(gòu)破壞。后背安裝時(shí)，應(yīng)與頂進(jìn)軸線保持垂直，與井壁間空隙用素混凝土或木板填實(shí)，確保整體接觸。在平直的撐板前橫排后背撐，其前放置對(duì)稱(chēng)立鐵，立鐵前后橫向疊放橫鐵，其支撐面與管道頂進(jìn)方向垂直。頂管工作坑基礎(chǔ)及導(dǎo)軌安設(shè)導(dǎo)軌間距計(jì)算導(dǎo)軌間距計(jì)算式：A=2[D-.-e）]（h-e）式中：Ao一兩導(dǎo)軌的中距，由計(jì)算確定。A一兩導(dǎo)軌內(nèi)距（mm）；D一管外徑2640mm,h一導(dǎo)軌高（mm），本工程用QU100導(dǎo)軌，取h=140mm；e一管外底距枕鐵（枕木）面的距離（mm），取e=20mm。

計(jì)算結(jié)果如下：A=1090mm,Ao=A+100mm=1190mm枕木碎石基礎(chǔ)導(dǎo)軌布置圖枕木碎石基礎(chǔ)為確保頂管施工質(zhì)量，頂管坑基礎(chǔ)采用C20混凝土基礎(chǔ)，厚度H=20cm,在混凝土基礎(chǔ)中每隔0.6米埋設(shè)15X15厘米方木或枕木，作為道軌枕木（方木埋入混凝土的面用油氈包裹），混凝土基礎(chǔ)頂面低于枕木面1cm左右。導(dǎo)軌及枕鐵的安裝質(zhì)量應(yīng)符合下列規(guī)定：枕鐵或枕木的安裝高程宜低于管外底高程2cm，間距均勻，鋪裝縱坡與管道縱坡一致。兩根導(dǎo)軌直順、平行、等高，導(dǎo)軌安裝牢固，其縱坡與管道設(shè)計(jì)坡度一致。導(dǎo)軌、高程及內(nèi)距允許偏差為±2mm，中心線允許偏差為3mm,頂面高程允許偏差為0?+3mm。頂管頂力計(jì)算及頂鎬配置鐘埭塘1.1頂力計(jì)算按上海頂力計(jì)算公式：F=F1+f2其中F一總推力 Fl一迎面阻力 F2-頂進(jìn)阻力F1=a*n/4*D2*P（a—綜合系數(shù)粘質(zhì)粉土取2D—掘進(jìn)機(jī)外徑2.7mP—控制土壓力）P=Ko*Y*Ho+AP式中Ko一靜止土壓力系數(shù)，一般取0.33Ho一地面至掘進(jìn)機(jī)中心的平均厚度11m。接收坑處11.5m,水渠底為7.0m(因水渠處覆土4m,水深6m,折合土3m)/△P一給土倉(cāng)預(yù)加的壓力，取±20Kpa=±2t/m2Y一土的濕容重，取1.9t/m3P=0.33*1.9*11±2=8.9t/m2(4.9t/m2)穿越河底時(shí)控制土壓力為P=6.8t/m2(4.6t/m2)穿越兩岸控制土壓力為P=9.5t/m2(7.7t/m2)F1max=2*3.14/4*2.72*8.9=102t(F、n=2*3.14/4*2.72*4.9=56t)F2=nD*f*L式中f一管外表面平均綜合摩阻力，粘土層取1.0t/m2。(上海一般取8?12KN/m2)D一管外徑2.64mL一頂距117m，實(shí)際施工按110m計(jì)F2=3.14*2.64*1.0*102=904t。Fmax=124.7+904=1028.7t電訕=56+912=968七)1.2頂鎬配置因頂管工作井最設(shè)計(jì)大允許頂力不超過(guò)8000kN，固布置6臺(tái)主頂鎬，承擔(dān)頂力約700t，剩余328.7t頂力由中繼間承擔(dān)。無(wú)名河2.1頂力計(jì)算按上海頂力計(jì)算公式：F=F1+f2其中F-總推力 Fl一迎面阻力 F2-頂進(jìn)阻力F1=a*n/4*D2*P 8—綜合系數(shù)粉土取2.5。一掘進(jìn)機(jī)外徑2.7m?一控制土壓力)P=Ko*Y*Ho+AP式中Ko一靜止土壓力系數(shù)，一般取0.33Ho一地面至掘進(jìn)機(jī)中心的平均厚度9m。接收坑處8.5m,水渠底為6.0m(因水渠處覆土4m,水深4m,折合土2m)/△P一給土倉(cāng)預(yù)加的壓力，取±20Kpa=±2t/m2Y一土的濕容重，取1.9t/m3P=0.33*1.9*9±2=7.7t/m2(3.7t/m2)穿越河底時(shí)控制土壓力為P=5.8t/m2(3.8t/m2)穿越兩岸控制土壓力為P=9.8t/m2(4.8t/m2)F1max=2.5*3.14/4*2.72*7.7=110.1t(F1min=2.5*3.14/4*2.72*3.7=52.9t)F2=nD*f*L式中f一管外表面平均綜合摩阻力，粘土層取1.0t/m2。(上海一般取8?12KN/m2)D一管外徑2.64mL—頂距182.2m，實(shí)際施工按175m計(jì)F2=3.14*2.64*1.0*175=1451t。Fmax=110.1+1451=1561.1t3^=53+1451=1504。2.2頂鎬配置因頂管工作井最設(shè)計(jì)大允許頂力不超過(guò)8000kN，固布置6臺(tái)主頂鎬，承擔(dān)頂力約700t，剩余861.1t頂力由中繼間承擔(dān)。工作坑后背長(zhǎng)度核算根據(jù)公式(板樁工作坑頂力與被動(dòng)土壓力平衡時(shí))LTB+1式中：L—后背長(zhǎng)度，F(xiàn)—總頂力，B—后背寬即工作坑寬，l—附加安全長(zhǎng)度，取2m。F：750lF+/=*V+2=11?頊故為保證施工安全，工作坑后方12m內(nèi)禁止挖土方。后靠背、導(dǎo)軌及頂鎬的安裝軸線確定后，先安裝鋼制后靠背，后靠背后部距離井壁為600mm。澆筑寬X高X厚為6mX3.5mX0.6m后背梁，埋入地下800mm。調(diào)整靠背前后以及左右方向，應(yīng)盡量保證后靠背的中心與軸線相重合。后靠背找正后，綁扎后背梁鋼筋618/150雙向雙層，經(jīng)綁筋后澆筑后背梁砼并養(yǎng)護(hù)。安裝導(dǎo)軌以及頂鎬，先根據(jù)導(dǎo)軌本身的尺寸計(jì)算出導(dǎo)軌頂面至軸線的高差h，至水平儀于井下，在井四周作出4?6個(gè)臨水點(diǎn)，保證軸線標(biāo)高-臨水點(diǎn)高程二h，安放導(dǎo)軌時(shí)可用線繩在相對(duì)的兩個(gè)臨水點(diǎn)拉出一條直線，使導(dǎo)軌頂輕觸于線繩既可，然后根據(jù)軸線調(diào)整導(dǎo)軌軸線在豎直方向上于已知軸線的豎直投影線重合，導(dǎo)軌軸線方向調(diào)整好后再精調(diào)導(dǎo)軌的高程，最后支撐導(dǎo)軌至井壁上。頂鎬安裝用鎬架，在后靠背安裝完畢后進(jìn)行，抄平頂鎬要保證頂鎬后部貼緊后靠背，頂鎬必須對(duì)稱(chēng)布置。泥漿池的布置及注漿管設(shè)置在工作坑一側(cè)，一字排開(kāi)四個(gè)泥漿池（觸變泥漿、作泥泥漿各2個(gè)），水泥漿池后期用。泥漿池設(shè)計(jì)成半地下式，長(zhǎng)、寬、深為2m*1.5m*1m，結(jié)構(gòu)為磚砌240墻，內(nèi)表面抹水泥砂漿20mm厚。壓漿泵3臺(tái)，其中1臺(tái)備用，可調(diào)壓。注漿管主管2寸，分支管1.5寸。壓漿管設(shè)置在土斗軌道下。掘進(jìn)機(jī)選型選型及原因根據(jù)兩工程特點(diǎn)，主要考慮土質(zhì)、過(guò)河道施工、管徑、施工場(chǎng)地占用等因素，兩工程均采用DK式2200土壓平衡掘進(jìn)機(jī)施工。工作原理DK式土壓平衡掘進(jìn)機(jī)頂管施工方式為由大刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)，作徑向切削土層，切削下的土料加入改良材料（即作泥材料）攪拌成可塑狀泥漿，通過(guò)螺旋輸送機(jī)送到土料斗，土料斗用人工沿管內(nèi)軌道水平運(yùn)到工作坑，再經(jīng)電動(dòng)葫蘆提升至貯土（泥漿）場(chǎng)，土料積存一定數(shù)量后，由裝載機(jī)運(yùn)到棄土區(qū)。平面布置、坑內(nèi)布置及管內(nèi)布置3.1在工作坑范圍內(nèi)實(shí)行全封閉隔離施工，并布置以下必要的設(shè)施，地面指揮中心、辦公室、倉(cāng)庫(kù)、配電間、泥漿池、壓漿泵等。布局要合理，環(huán)境整潔、衛(wèi)生，并有專(zhuān)職人員進(jìn)行管理。3.2掘進(jìn)機(jī)進(jìn)工作坑和從接收坑取出暫定采用100t汽車(chē)吊（具體見(jiàn)“頂管機(jī)吊裝方案”），其它設(shè)備進(jìn)場(chǎng)時(shí)，采用8t汽車(chē)吊，立架子用16t汽車(chē)吊。3.3管道頂進(jìn)過(guò)程中，起吊頂鐵、護(hù)口圈、出土用電動(dòng)葫蘆，下管節(jié)用5t卷?yè)P(yáng)機(jī)及滑輪組。3.4工作坑坑內(nèi)布置主要有鋼制后靠背、導(dǎo)軌、主頂鎬、油泵動(dòng)力站、鋼制扶梯、“U”形頂鐵和“0”形護(hù)口圈等。3.5管內(nèi)布置：壓漿管2寸兩套；動(dòng)力、照明、電訊電纜，燈具，軌道等。頂進(jìn)開(kāi)始調(diào)試階段頂管機(jī)下井前應(yīng)作一次安裝調(diào)試，油管安裝應(yīng)先清洗，防止灰塵等污物進(jìn)入油管，電路系統(tǒng)應(yīng)保持干燥，機(jī)頭運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試各部分動(dòng)作正常，液壓系統(tǒng)無(wú)泄漏。掘進(jìn)機(jī)下井后刀盤(pán)應(yīng)離開(kāi)封門(mén)600mm左右，放置平穩(wěn)后重測(cè)導(dǎo)軌標(biāo)高，高程誤差不超過(guò)5mm，即可開(kāi)始鑿除混凝土封門(mén)，混凝土封門(mén)應(yīng)盡量鑿除干凈，不要遺留塊狀物，封門(mén)鑿除后，使機(jī)頭刀盤(pán)貼住前方土體。刀盤(pán)屬不可伸縮型，土壓表所顯示的土壓力為土倉(cāng)壓力，實(shí)際操作壓力可控制在設(shè)計(jì)壓力土20Kpa。頂進(jìn)過(guò)程中的方向控制：方向糾偏根據(jù)光耙上激光點(diǎn)位置變化和傾斜儀傾斜角度進(jìn)行糾偏，應(yīng)始終保證激光點(diǎn)在光耙中心附近，并使傾斜儀角度在土0.5。間。測(cè)量與方向控制要點(diǎn)4.1有嚴(yán)格的放樣復(fù)核制度，并做好原始記錄。頂進(jìn)前必須遵守嚴(yán)格的放樣復(fù)測(cè)制度，堅(jiān)持三級(jí)復(fù)測(cè)：施工組測(cè)量員一項(xiàng)目管理部一監(jiān)理工程師，確保測(cè)量萬(wàn)無(wú)一失。4.2布設(shè)在工作坑后方的儀器座必須避免頂進(jìn)時(shí)移位和變形，必須定時(shí)復(fù)測(cè)并及時(shí)調(diào)整。4.3頂進(jìn)糾偏必須勤測(cè)量、多微調(diào)，糾偏角度應(yīng)保持在10,?20’不得大于0.5°。并設(shè)置偏差警戒線。4.4初始推進(jìn)階段，方向主要是主頂油缸控制，因此，一方面要減慢主頂推進(jìn)速度，另一方面要不斷調(diào)整油缸編組和機(jī)頭糾偏。4.5本工程為平坡頂進(jìn)，高程始終不變，對(duì)每一米、每節(jié)管的位置必須測(cè)量，確保頂進(jìn)時(shí)正確，以最終符合設(shè)計(jì)坡度要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為原則。保持土倉(cāng)壓力平衡的關(guān)鍵：使排土量與切削量大致相等。調(diào)整土倉(cāng)壓力措施：壓力過(guò)大，加快排土速度，減小頂進(jìn)量，即減少切削量；壓力過(guò)小，與上相反，即放慢排土量，增加頂進(jìn)量，即增大切削量。十.洞口加固為防止洞口處土體坍塌，需對(duì)洞口采取加固措施。開(kāi)洞口之前，沿洞口上部180。范圍內(nèi)順管方向打入長(zhǎng)6.5m的注漿花管，打入深度不小于6m，花管間距50cm。利用預(yù)埋好的注漿花管向土內(nèi)注入水泥漿。注漿量視現(xiàn)場(chǎng)情況而定。注漿壓力可增到0.2—0.4Mpa。土壤固化泥漿：由于頂管所處的地層為砂卵石層，土質(zhì)松散，在開(kāi)洞門(mén)前地基土必須改良，采用超前小導(dǎo)管注漿支護(hù)方法，對(duì)洞門(mén)處土體進(jìn)行固化處理。此工藝流程為：鉆孔―插入鋼花管T封堵T注漿。具體施工方法為：采用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)或煤電鉆進(jìn)行鉆孔，相鄰導(dǎo)管間距50cm，傾角度以仰角5。~8。為宜，插入鋼花管為直徑842mm，端頭焊成錐形，在6m長(zhǎng)范圍內(nèi)鉆86的孔若干，以便泄?jié){；用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)將風(fēng)管擊入土層中，用壓縮空氣將在管內(nèi)積物吹凈，孔口采用暫時(shí)封堵措施，注漿前將管尾部及孔口周邊空隙封堵。注漿采用改性玻璃漿液進(jìn)行注漿加固，漿液現(xiàn)場(chǎng)配置，已配制好的漿液需在規(guī)定時(shí)間內(nèi)用完；注漿中隨時(shí)檢查各聯(lián)接管件的狀態(tài)，防止跑漿；對(duì)注漿速度嚴(yán)格控制，注漿壓力不小于0.2Mpa。如圖所示：掘進(jìn)機(jī)出洞方向斷面圖十一?頂進(jìn)過(guò)程中的三漿使用觸變泥漿減阻用于全部頂管過(guò)程中的減阻。為了減少頂進(jìn)阻力，增大頂進(jìn)長(zhǎng)度，除了在管外壁打蠟外，還需采用在管壁與土壁的縫隙間注入觸變泥漿，形成泥漿套，減少管壁與土壁之間的摩擦阻力。為防止觸變泥漿外流，需在入洞口處增設(shè)后封閉帶止?jié){膠圈的壓蓋，以能增大注漿壓力，真正發(fā)揮觸變泥漿減阻的作用。管子頂進(jìn)開(kāi)始進(jìn)行注漿，隨頂隨注漿以保證泥漿套環(huán)的連續(xù)性達(dá)到減阻目的。1.1調(diào)漿設(shè)備：拌漿機(jī)及儲(chǔ)罐；1.2灌漿設(shè)備：注漿泵，輸漿管；1.3觸變泥漿材料主要成分：膨潤(rùn)土、堿（碳酸鋼）和水；觸變泥漿拌制配合比（重量比）如下表：膨潤(rùn)土的膠質(zhì)價(jià)膨潤(rùn)土水堿（碳酸鈉）60?701005242?370?801005241.5?280?901006142?390?1001006141.5?21.4觸變泥漿的拌合程序1.4.1將定量的水放入攪拌罐內(nèi)，并取其中一部分水溶化堿；1.4.2在攪拌過(guò)程中，將定量的膨潤(rùn)土徐徐加入攪拌罐內(nèi)攪拌均勻；1.4.3將溶化的堿水倒入攪拌罐內(nèi)，再攪拌均勻，靜置12小時(shí)后即可使用。1.5注入觸變泥漿應(yīng)注意的事項(xiàng)1.5.1攪拌均勻的泥漿須靜置12小時(shí)后方可使用。1.5.2設(shè)專(zhuān)人負(fù)責(zé)灌注觸變泥漿，并做好注漿記錄。1.5.3與管廠商定每節(jié)管設(shè)置三個(gè)注漿孔，成120。布置，預(yù)留孔內(nèi)設(shè)置套扣的寸管。1.5.4灌漿前，應(yīng)通過(guò)注水檢查灌漿效果，確認(rèn)各注漿設(shè)備及管道工作正常后方可注漿;1.5.5每次頂進(jìn)同時(shí)注漿，按灌漿孔位置的前后順序依次逐個(gè)進(jìn)行，如遇機(jī)械管道故障或接頭滲漏及時(shí)處理后再行注漿頂進(jìn)。1.5.6觸變泥漿由于礫石土的滲透性大，流失快，故泥漿需要量大，并必須及時(shí)補(bǔ)漿。頂進(jìn)過(guò)程中的作泥材料的使用頂進(jìn)過(guò)程中若遇不良土質(zhì)，為使頂管的正常掘進(jìn)，土體要具有良好的塑流性，因此土中須注入作泥材料，采用觸變泥漿滿(mǎn)足土體塑流化的要求。具體配比見(jiàn)減阻觸變泥漿配比表。在砂礫層中頂進(jìn)，作泥材料需要量也大大增加。水泥漿填充3.1對(duì)全部頂進(jìn)到位的管子進(jìn)行水泥漿充填。頂管、接口工序結(jié)束后，為防止頂管管段過(guò)路、過(guò)河處出現(xiàn)沉降，立即進(jìn)行由管內(nèi)通過(guò)注漿孔向管外注入水泥漿填充，最大限度地消除因頂管施工造成的現(xiàn)況地面沉降，有效地補(bǔ)償管外壁空隙部分，達(dá)到頂進(jìn)管子外側(cè)土體結(jié)構(gòu)密實(shí)要求。3.2注漿材料為低標(biāo)號(hào)水泥，第一次壓注水泥漿后，停置24小時(shí)，待一次注漿初凝后，疏通注漿管，進(jìn)行第二次壓注補(bǔ)漿。如果頂進(jìn)過(guò)程中個(gè)別地段出現(xiàn)塌方，應(yīng)認(rèn)真記錄塌方位置和范圍，以便頂管完畢后，從地面自上而下鉆孔壓漿填充；注漿壓力控制在0.10.2Mpa.3.3水泥漿充填設(shè)備：泥漿泵，攪拌機(jī)、注漿管；注漿時(shí)加裝注漿壓力表，確認(rèn)各孔位注漿壓力，并做好注漿記錄，注漿管、接頭管要求無(wú)破損，不堵塞，使管內(nèi)漿液輸送流暢。為檢查水泥漿充填密實(shí)度，應(yīng)采用雷達(dá)探測(cè)。十二.為滿(mǎn)足頂進(jìn)長(zhǎng)度，管道頂進(jìn)過(guò)程中加設(shè)中繼間中繼間的加設(shè)1.1鐘埭塘根據(jù)計(jì)算及中繼間設(shè)置規(guī)范，本工程需設(shè)置1只中繼間，當(dāng)管道由主頂間頂進(jìn)約45米時(shí)，根據(jù)頂力變化情況，設(shè)1只中繼間，頂進(jìn)60m時(shí)啟動(dòng)中繼間。中繼間由1節(jié)鋼承口加長(zhǎng)至1000mm的鋼套環(huán)和另1節(jié)插口裁口加長(zhǎng)全1020mm砼管組成，鋼套環(huán)與砼管間可以滑動(dòng)，環(huán)縫由密封圈密封，防止泥水流入管道。根據(jù)總頂力要求，中繼間應(yīng)提供不小于350t的頂力。頂動(dòng)中繼間前方管道前進(jìn)時(shí)后方管相對(duì)凈止，中繼間油缸回鎬，主頂鎬油缸啟動(dòng)。中繼間頂鎬開(kāi)動(dòng)時(shí)，主頂鎬應(yīng)回鎬。頂管頂進(jìn)施工完成后，即開(kāi)始拆卸中繼間，將千斤頂全部拆除，鋼板內(nèi)肋割除，中繼間前后兩特制鋼筋混凝土管合攏。中繼間的另一重要作用是在管道頂進(jìn)過(guò)程中，其千斤頂除為管道頂進(jìn)提供頂力外，還擔(dān)負(fù)頂進(jìn)中心“調(diào)偏”作用，同時(shí)為長(zhǎng)距離頂管中觸變泥漿的“補(bǔ)漿”提供方便。1.2無(wú)名河根據(jù)計(jì)算及中繼間設(shè)置規(guī)范，本工程需設(shè)置2只中繼間，當(dāng)管道由主頂間頂進(jìn)約47米時(shí)，根據(jù)頂力變化情況，設(shè)第1只中繼間，頂進(jìn)63m時(shí)啟動(dòng)中繼間。第2只中繼間根據(jù)第1只中繼間的頂力加設(shè)。中繼間由1節(jié)鋼承口加長(zhǎng)至1000mm的鋼套環(huán)和另1節(jié)插口裁口加長(zhǎng)全1020mm砼管組成，鋼套環(huán)與砼管間可以滑動(dòng)，環(huán)縫由密封圈密封，防止泥水流入管道。根據(jù)總頂力要求，中繼間應(yīng)提供不小于500t的頂力。頂動(dòng)中繼間前方管道前進(jìn)時(shí)后方管相對(duì)凈止，中繼間油缸回鎬，主頂鎬油缸啟動(dòng)。中繼間頂鎬開(kāi)動(dòng)時(shí)，主頂鎬應(yīng)回鎬。頂管頂進(jìn)施工完成后，即開(kāi)始拆卸中繼間，將千斤頂全部拆除，鋼板內(nèi)肋割除，中繼間前后兩特制鋼筋混凝土管合攏。中繼間的另一重要作用是在管道頂進(jìn)過(guò)程中，其千斤頂除為管道頂進(jìn)提供頂力外，還擔(dān)負(fù)頂進(jìn)中心“調(diào)偏”作用，同時(shí)為長(zhǎng)距離頂管中觸變泥漿的“補(bǔ)漿”提供方便。中繼間合攏及拆除在中繼間合攏以前，要對(duì)全線的管道長(zhǎng)度進(jìn)行校核，確認(rèn)最后一節(jié)管子的合理長(zhǎng)度。合攏步驟先1#后2#中繼間