1、頂管施工專項方案1.1編制依據及編制說明 東莞市望洪污水處理廠配套截污主干管工程設計施工圖 東莞市望洪污水處理廠配套截污主干管網巖土工程勘察報告 東莞市望洪污水處理廠配套截污主干管工程施工組織設計 給水排水管道工程施工及驗收規范 (GB 50268-97參考資料:本工程有兩段過河管道設計采用頂管施工,一段為長洲泵站過河壓力管, 為 DN1200鋼管,穿越洪屋渦水道,長度 287.1m ;另一段為過河倒虹段,位于望 牛墩錦渦村內, 重力流污水通過段距離河道采取倒虹工藝, 倒虹布設兩趟 DN1000玻璃鋼夾砂管道, 單管長度 52.7m 。 施工方案重點論述設備的選擇和頂管工藝介 紹,及施工安全、

2、質量控制。1.2工程概況所屬工程名稱:東莞市望洪污水處理廠配套截污主干管工程工程地點:東莞市望牛墩鎮、洪梅鎮、中堂鎮建設單位:東莞市環保產業促進中心東莞市望牛墩鎮人民政府東莞市洪梅鎮人民政府東莞市中堂鎮人民政府設計單位:南昌有色冶金設計研究院勘察單位:深圳地質建設工程公司監理單位:廣州萬安建設監理有限公司施工單位:北京市政建設集團有限責任公司 長洲泵站過河壓力鋼管長洲泵站出水壓力管需穿越洪屋渦水道, 壓力管采用鋼管, 鋼管尺寸 DN1200×16mm ,頂管井段 FWA1-01' FWA1-02',一次頂進長度 287.1m ,位于頂管井處 管道埋深約 9.0m ,根

3、據設計斷面及地勘資料顯示管道位于河道內最小覆土厚度 為 3.5m 。管道穿越地層主要為淤泥質粉砂(灰褐色,松散,飽和,局部夾淤泥, 中部夾粗礫砂,土質不均勻和細砂(灰褐色,稍密,飽和,局部含多量粗礫 砂 ,地下水極為充沛。管道沿新建西部干道跨洪屋渦水道大橋西南側敷設,管 道中心距離大橋橋墩最近距離 16.0m 。 錦渦過河倒虹管過河倒虹管位于望牛墩錦渦村一橋東側,為并排雙趟 DN1000玻璃鋼夾砂管 道,倒虹管距離橋墩最近距離 15.0m ,雙管之間中心距離 2.4m ,管道在頂管井 處埋深約 8.5m ,位于河道內最小覆土厚度為 2.5m 。根據地勘資料顯示管道穿越 地層為淤泥層(灰黑色,流

4、塑,飽和,下部含少量粉細砂及貝殼碎片 ,地下水 豐富。本公司確定該兩段頂管段施工目標如下:(1 質量目標:工程質量標準為合格;(2 安全管理目標:無死亡事故,無重大職業健康事故,無重大環境影響 事故;(3工期目標:長洲泵站過河壓力鋼管頂管:開工日期:2009年 09月 20日完工日期:2009年 11月 20日;錦渦過河倒虹管頂管:開工日期:2009年 09月 30日完工日期:2009年 10月 20日;(4 文明施工目標:保證文明施工工地,保證不對周圍環境造成滋擾。 1.3施工前期準備本兩段頂管工程均為過河段,其中一段距離較長,地質條件較差,施工難 度較大,施工前應做好充分的準備工作。 頂管

5、機械設備、管材進場準備及施工人員組織針對地質特點和工程管材選定與之相適應的頂管掘進設備、頂管施工工藝, 對頂管配套設備、設施進行檢修及調試,使其保持在良好的待用狀態;提前做 好管材供應計劃,將相應的管材技術參數以書面形式向管材生產廠交底;安排 具有豐富頂管施工經驗的班組進駐現場施工,施工前做好全面的技術交底和安 全交底,確保有關勞動安全及施工技術教育,加強工人的勞動安全意識,提高 施工技術水平。 對頂管沿線地質情況進行核查為確保頂管成功,需對頂管沿線的地質情況核查,進行補堪,加密鉆孔密 度,通過補堪資料與原地勘報告相比較,出具更詳細、準確的河道內管道穿越 地層情況說明和河床覆土情況說明用以指導

6、現場施工和方案編制。 編制專項方案、組織專項技術交底施工前,在項目技術負責人的帶領下集中有關技術人員仔細審閱圖紙與相 關資料,結合現場情況,編制詳細的頂管專項方案用以指導施工,方案報送專 家評審;并組織召開專題技術交底會,參加人員設計頂管施工的所有工種,認 真做好技術交底工作。 測量準備a .井下高程點的設臵:施工時地面高程點的導入采用懸掛鋼卷尺法。導入標高之前,首先在工作井的適當位臵埋設高程點,待穩定后進行高程 導入。工作井的同一高程點進行三次獨立導入標高,其互差必須在規定值以內 (精度指標不大于 3mm ,然后將其作為頂管施工中高程控制的絕對高程點。工 作井內的高程點必須大于 2個,并在施

7、工中要定期互相校對。頂進過程中高程 測量可依靠工作井內的任一水準點作為后視高程點,校核激光束高程和已頂進 管道高程。b. 中心測量控制直線頂管施工,首先將管道中心樁用經緯儀(精度 2 引入工作井兩側井 壁上或支架上,作為頂管中心的測量基線,然后將其投入工作井內,將激光經 緯儀安裝在工作井靠近后背并在兩側頂鎬架子中間穩定的位臵, (固定有獨立 的特制安裝支架通過調整使儀器強制對中點位于中線位臵,對出豎盤角度值 使激光束符合設計坡度值。這樣通過調整激光斑點與機頭內測量靶中心重合, 頂進過程中測量靶中心和激光斑點的偏離值即為頂管中心和高程的偏差值。此 偏差值可通過頂管機內攝像頭直接反映到地面操作臺,

8、作為頂管中心和高程控 制的依據。定期校核激光束的位臵,使管子始終沿著設計軸線前進。1.4頂管工作井與接收井本工程頂管工作井與接收井均采用沉井結構,長洲泵站過河壓力管頂管工 作井為 FWA1-02 , 位于河西岸, 井內凈空尺寸為 8.0×4.0m , 接收井為 FWA1-01 , 位于河東岸, 井內凈空 4.0×4.0m ; 錦渦過河倒虹管頂管工作井為 WC1-222倒虹 井,位于河東岸,井內凈空尺寸為 6.4×6.4m ,接收井為 WC1-221倒虹井,位于 河西岸,井內凈空尺寸為 6.4×4.4m ,倒虹井內隔墻待頂管完成后施工。頂管工作井與接收井沉

9、井施工方法詳見本工程沉井施工專項方案,此處不 再詳述。1.5頂管工藝與設備選型針對本工程頂管段水文、地質條件特點,該兩段頂管均采用封閉式頂管工 藝,目前封閉式頂管工藝主要有三種:網格氣壓水沖式、土壓平衡式和泥水平衡式,此三種頂管工藝主要區別在于開挖掘進面的平衡形式與泥土運輸方式上, 本工程頂管管徑較小( D1200mm ,采用泥水平衡頂管工藝較為適宜。泥水平衡頂管工藝基本原理是將已調成一定濃度和比重的泥水,通過送泥 水系統送至頂管機頭前挖掘面處,泥水在挖掘面上形成一層不透水的泥膜,可 阻止泥水向挖掘面里面滲透,同時調節泥水壓力來平衡地下水壓力和土壓力, 達到穩定挖掘面的目的;頂管機頭前進的同時

10、刀盤切削土體,被切削下來的殘 土與泥水充分拌和后,由排泥系統輸送至地面泥水分離設備進行處理,分離出 的殘土被運走,泥水再送入送水系統循環使用。 適用的土質范圍比較廣,如在地下水壓力很高以及變化范圍較大的條件 下也可適用; 可有效的保持挖掘面的穩定,對所頂管周圍的土體擾動比較小,因此施 工引起的地面沉降很小; 與其他類型頂管相比, 泥水頂管施工時的總推力比較小, 尤其是在粘土、 砂土層表現得更為突出,適宜較長距離頂管; 工作坑內的作業環境比較好,作業也比較安全。由于它采用泥水管道輸 送棄土,不存在吊土、搬運土方等容易發生危險的作業;可在大氣常壓下作業, 也不存在采用氣壓頂管帶來的各種問題及危及作

11、業人員健康等問題。 泥水輸送棄土的作業連續不斷地進行,其施工進度快,能有效的保證工 期。泥水平衡頂進系統主要由以下幾部份組成: NPD泥水平衡頂管機; 機 內控制柜; 洞口止水圈; 環形護口鐵; 馬蹄形頂鐵; 主頂油缸; 主頂油泵; 激光經緯儀; 后背板; 基坑導軌; 油缸架子。 它主要由以下幾大部份構成: 泥水分離設備 (沉淀箱及分離器等 ; 進 水泵; 排泥管; 進水管; 基坑旁通; 流量計; 排泥泵; 進 排泥泵控制柜; 進排泥軟管; 流量調節器。 泥水平衡進排泥系統圖針對地質特點,本工程兩段頂管均選用目前較為先進的 NPD 型泥水加壓平 衡頂管掘進機施工,該型頂管機采用日本伊勢機公司技

12、術制造,配備進口刀具 和減速機,可滿足長距離頂管需要。同時該機對挖掘面的土壓平衡控制精確, 操作簡易,施工過后的地面沉降很小,我公司已采用此機型成功的在珠海、東 莞和廣州等地的截污主干管工程中施工了數十公里,工程實際監測結果表明, 施工過后的地面沉降量控制在 -10mm5mm范圍內,效果較好。NPD 型泥水平衡頂管機采用一種新穎的多邊形偏心結構, 頂管機的刀盤和泥 土倉均采用多邊形棱體、且刀盤軸線與主軸之間有一個偏心距,本頂管機具有 結構簡單、軋碎卵石效率高、主軸、減速機泥水密封性能好,泥土倉內的高塑 性粘土不易堵塞等優點。本頂管機是一種土壓平衡和泥水平衡的雙重平衡頂管機,切削下來的泥土 在泥

13、土倉內形成土壓的塑性體,以平衡土壓力;另外,在泥水倉內建立高于地 下水壓力 1020Kpa的泥水壓力,以平衡地下水壓力;同時,把進水添加粘土等 成分的比重調整到一定范圍內,可以在挖掘面是砂的土質中形成一層結實的不 透水泥膜,此時的泥水壓力又可以同時平衡地下水壓力和土壓力,所以該型頂 管機施工過后的地面沉降很小。該機型還具有以下優點 : 采用進口減速機,噪聲低、壽命長; 糾偏油缸有行程儀指示其伸出長度, 機頭俯仰有傾斜儀, 機偏轉 (滾動 有偏轉儀,對機頭的行進狀態可一目了然,便于控制。從而也確保了頂進質量, 即可精確控制其高程及左右偏差; 具有破碎 120粒徑、單軸極限抗壓強度 20Mpa 卵

14、石的能力; 由于隔柵板是跟隨刀盤一起旋轉的,所以,粘附在隔柵板中的粘土會被 泥土倉殼體的每一個邊刮掉,再當其轉到進水管附近時相嵌在隔柵板中的粘土 又可被進水沖洗掉。因此, NPD 多邊形偏心破碎泥水平衡頂管機能適應各種土質,尤其是一般泥水平衡頂管機不能適應的粘土;地面操作式,用電視攝像系統監視頂管機內狀況,各類參數的表示和操 作通過電氣控制系統實現,使操作員遠離機頭; 采用計算機表示和記錄所有數據并作分析。計算機系統為獨立系統,以 防止萬一故障時不影響正常頂進作業。 NPD 型頂管機圖片頂管掘進機主要性能參數表 1.6頂管配套設施、設備 基坑導軌基坑導軌是由兩根平行的鋼結構焊接在軌枕上制成的,

15、其作用主要有兩點:一是使推進管在工作坑中有一個穩定的導向,并使推進管沿該導向進入土中; 二是讓環形、弧形頂鐵工作時能有一個可靠的托架。本工程基坑導軌選用 I30b 工字鋼,為了提高導軌的耐磨性和強度,在導軌 的上加筋板。兩導軌平行、等高,與混凝土基礎中預埋鋼板焊接。 鋼后背為增大后背強度和抗力, 在工作井后背方向加設一塊 3.0m ×3.0m 的鋼后背, 鋼后背采用厚 20mm 和厚 30mm 的鋼板焊接加工而成,鋼后背必須保證垂直,鋼 后背厚 300mm 。 主頂油鎬、油泵及油鎬架為確保管道受力均勻并提供足夠的主推力,主頂配備 4臺二級等推力液壓 油鎬,行程 3500mm ,單缸推

16、力為 200t ,總推力為 4×200=800t。最大主頂動力系統采用 2臺 CY14-1B 型 (額定容量 25L 、 額定壓力 31.5MPa 的柱塞式高壓油泵并聯控制,其中一臺使用變頻調速機。當不使用中繼間時, 開一臺油泵頂進速度可在 62mm/min124mm/min調正;當使用中繼間時,主頂系 統只起跟進作用,兩臺泵同時開跟進速度為 186mm/min。油鎬架采用 20槽鋼焊接制作, 頂鎬的布臵應滿足合力點的方向與管道軸線 方向一致。 頂鐵及護口鐵為滿足頂管出泥需要,頂鐵選用一 1.2m 長塊馬蹄形頂鐵,同時為確保管體 安全,使管體端面傳力均勻,采用 1塊圓形鋼護口鐵(厚

17、30cm 。 進、排泥管進水管與排泥管均采用114×4mm 無縫鋼管制作,每節長度 4m ,接頭處采 用活動卡環連接,卡環內設臵止水膠圈;為滿足長距離頂管施工,考慮給每套頂管設備準備總長 1000m 的進排泥鋼管;部分施工點位于道路上,距離水源及 排泥位臵太遠,需沿途安裝引水管和排水管,管材可采用150mmPVC 管, 6m 長 一節,管與管之間用螺栓、法蘭連接,過交叉路口段采用150×6mm 鋼管鋪設, 并設臵緩坡道,根據現場實際情況,每套頂管設備配備引水管和排水管長度各 1500m ,共 3000m ,隔 200m 左右設臵一臺 6寸接力渣漿泵。以上配套設施、材料詳見

18、附圖 3:頂管配套設施結構圖 。 泥水箱為保證頂管進水和排泥流量,現場設臵進水蓄水池、排泥沉淀池,蓄水池 與沉淀池采用鋼制箱體結構,便于現場搬運和安裝,兩池之間采用 DN200鋼管 聯通,使沉淀后的泥漿能夠循環利用,其結構詳見 附圖 4:泥水箱結構圖 。 工作井吊裝設備頂管工作井吊裝采用 25t 汽車吊車或自制門式吊裝行車 (載重 5t , 自制門 式吊裝行車結構及布臵另見專項方案。 止水洞口頂管過程中,無論是出洞還是進洞,管道和洞口之間都必須有一定的間隙。 為保證頂管機進出洞時泥漿和地下水不從頂管機外殼周圍涌出,需在頂進方向 安裝洞口止水裝臵。洞口止水裝臵安裝在在工作井與接收井沿管線方向的側

19、壁預留洞上,該預 留洞的直徑應比頂管機外徑稍大(約 10cm ,其由預埋螺栓、鋼壓環及橡膠圈組 成。具體形式詳見 附圖 7:止水洞口結構圖 。1.7頂管進、出洞口土體加固措施頂管機進出洞口是關鍵工序,由于頂管機重量大,在軟弱地層中頂進,為 防止頂管機在出洞時產生“叩頭”現象,需對洞口外土體進行固化處理,同時 還要有良好的止水效果,防止洞口開啟時泥沙涌入井坑內,造成危險,采用高 壓旋噴樁加固洞口周圍土體。旋噴樁平面布臵:在洞口位臵布臵三排密扣旋噴樁, 單樁有效樁徑500mm ,樁與樁搭接 150mm ,中心間距 350mm ,梅花樁布臵,加固寬度比預留洞口每邊多 出 1.0m 的范圍,之后沿管道

20、方向布臵五排獨立樁,起到承托機頭的作用,每排 布臵三棵樁,管道中心線布臵一棵,兩邊對稱各布臵一棵,樁與樁之間縱橫間 距為 800mm 。旋噴樁加固范圍:加固深度從地面至管外底以下 4米,采用通長實樁結構。 旋噴施工:旋噴壓力控制在 20MPa 左右,樁徑500mm ,水泥用量 250kg/m, 樁體單軸無側限抗壓強度 0.8MPa ,垂直允許偏差 1.5%。具體加固形式詳見 附圖 1:頂管進出同口加固布臵圖 。1.8頂管施工布臵頂管工作井在完成進出洞口加固后布臵。 施工平面重點考慮的因素:發電機組;存在及下管;觸變泥漿設備;泥水分離設備;現場 辦公室;交通;生產用水;施工道路;場地排水。 施工

21、平面布臵原則:少占地,滿足頂管需要,便于管理,減小噪聲影響和場地環境的破壞。工 作井上的設備如下: 在工作井軸線與頂進方向垂直,根據不同的管徑設臵不同噸位的龍門 吊。 設配電間,無木四防工棚搭制。 設觸變泥漿攪拌、儲存、輸送設備。泥漿拌和每天只需 2小時,封閉設 臵。 設泥水分離設備和泥水沉淀池,之間連接管采用 6寸鋼,沉淀池用鋼板 制作。 設臵現場臨時材料庫, 主要用于存放施工電纜、 五金材料及設備配件等。 具體布臵詳見 附圖 2:工作井區平面布臵圖 。以實例說明管內斷面布臵, DN1200頂管管內管線種類見下表:管內布臵管線表 繼間位臵鋼管設伸縮節,電纜做余線、塑料管做波紋管、油管做膠管。

22、1.9頂力計算本工程基于以下三個原因考慮使用觸變泥漿減阻:I. 減少頂管管道的軸向應力; . 泥漿做護套避免外管壁的磨損;以往施工中管線布置 . 糾偏時因有泥漿空隙,減小管道的橢圓度變形。錦渦倒虹頂管段距離較短,頂進時采用注漿減阻措施,不考慮采用中繼間, 本次重點計算長洲泵站過洪屋渦水道段頂力情況,以合理布臵中繼間設備,頂 管距離 287.1m ,管外徑1232mm ,壁厚 16mm ,管節長度 4.5m/節。頂力計算公式如下:F P Lf D P +=式中:P 計算的總推力(KN ;D管道的外徑 1232(mm ;L管道的計算頂進長度 287.1m ;f 采用觸變泥漿減阻,每米長管子阻力 f

23、 取最大 12 kN/m2; PF 頂進時,頂管機的迎面阻力(KN 。其中: (24c w e F B p p p P +=式中 F P 初始推力,既迎面阻力;e p 土倉內的土壓力(KPa , 由于覆土較深,內摩擦角和 c 值都比較小,所以 e p 宜取大一些, e p =150kPa;w p 地下水壓力(KPa , w p =80 kPa;p 附加壓力(一般為 20KPa ;c B 機頭外徑, 1260 mm。F P =(150+80+20×/4×1.262=312(kN P=1.23×3.1416×287.1×12+312=13625 k

24、N 1390 t>640 t(800t ×0.8計算結果表明,當管道一次頂進 287.1m 時,應采取增加中繼間辦法減小頂力。1.10 中繼間為確保施工安全和順利推進,采取在施工管道內加設中繼間來減小頂力, 實行分段頂進。考慮到本工程一次頂進距離很長,中繼間結構的耐磨損性能要求高,密封 防水效果好。因此,選用雙氣囊組合密封式鋼制中繼間,其主要特點: 整體結構剛度大、加工制作精密,可提高總推力,減少中繼間的使用數 量,提高施工速度; 密封裝臵可調節、可組合、可在常壓下對磨損的密封圈進行調 換,中繼間密封裝臵由左右兩組復合密封組成 (見右圖 , 圖中兩組復合密封均由外圈的耐磨環和內

25、圈的充氣環組成, 充氣環上設有充氣管,只要向充氣環內充氣或使充氣環內保持一定的氣壓,耐磨環就會緊貼中繼間的殼體行成一道可靠的密封,即使是耐磨環有些磨損或中繼間的殼體有些變形,該密封裝臵都會自動加 以補償。在平時的使中,只向左邊的充氣環內充氣,中繼間就可以正常工作。如果 左邊的耐磨環損壞需要更換時,才向右邊的充氣環內充氣,然后把左邊的充氣 環內的氣放光,把中繼間油缸回縮,拆去左邊的法蘭就可更換耐磨環了。更換工作結束以后,須向左邊的充氣環內充足氣后才能把右邊的充氣環內 的氣放光,然后再按前述的方法繼續使用中繼間。中繼間油缸的行程為 500mm , 內部設臵 8個中繼間千斤頂,單個千斤頂推力 中繼間

26、組合密封結構圖達 100t ,總推力 100×8=800t,中繼間千斤頂在斷面兩側均勻布臵,中繼間采 用集中統一的控制方法控制,中繼間使用前,按鋼管防腐要求進行外防腐處理。 中繼間的布臵中繼間安裝的位臵應通過摩阻計算,其第一組中繼間主要考慮頂管機的迎 面阻力和部分的管壁阻力,應留有較大的安全系數,其他中繼間則考慮克服管 壁的摩阻力,可留有適當的安全系數,過河鋼管頂管段共計劃布設 5個中繼間 分段頂進,中繼間的布臵情況:第一個中繼間在機頭后 75m 左右位臵,然后每 間隔 50m 設臵一個中繼間,即在頂進 125m 、 175m 、 225m 、 275m 左右位臵。 中繼間的使用中繼

27、間放入基坑后,認真檢查各項工作部件是否正常,安裝完畢后進行試 頂。對中繼間的使用進行編組作業,從頂管機頭向后按程序依次將每段管節向 前推進,當一組千斤頂伸出時,其他中繼間保持不動,在所有中繼間依次完成 頂伸后,主頂千斤頂完成最后頂進作業。 中繼間拆除管道貫通后,從前往后逐步拆除中繼間,中繼間內部拆除的油泵、千斤頂 等設備,割除突出的鋼構件、鋼板,在中繼間空檔內澆制填充鋼筋砼,中繼間 外殼留臵土層中,砼澆筑厚度與管壁齊,采用 C40、 S6高強度混凝土,布臵18100雙層、雙向鋼筋,并在混凝土初凝前安裝內襯 PVC 膠板材料。1.11頂管準備工作 軌道及頂進后背安裝安裝導軌,測量中心、高程誤差在

28、±3mm 之內。安裝后背鐵,并檢查后背鐵端面與導軌垂直度小于 3%,檢查頂鐵接觸面接 觸有無縫隙,有縫隙調正到無縫隙為止,導軌形式見圖 3中 基坑導軌示意圖。 機頭組裝機頭就位前:機頭在工廠驗收合格后運至現場可進行安裝,在導軌上先放 機頭滑動支架。用吊車把機頭整體調到基坑導軌上,用千斤頂、墊鐵調正機頭,使機頭中 心誤差在±2mm ,中心誤差在±3mm 。在機頭后裝第一節管,安裝標準同機頭。接通自控系統,檢測傾斜角、姿態儀、糾偏千斤頂、實際數值與計算機顯 示數值是否相符,如不符調正計算機顯示數值。 泥水分離系統調試安裝好地面泥水泵和排泥泵,安裝好工作井內排泥泵及管線

29、,開動輸泥泵 和變頻調速排泥泵,檢查泥路循環是否正常。 工作井頂進系統調試工作井油路、泵、千斤頂安裝完,裝好油,工作井頂進系統接入自控系統, 檢查頂進速度控制情況,并調正頂進速度。 供電系統發電機、配電柜、電纜,分別作絕緣、耐壓試驗,發電機最好做負荷試驗。 工作井內高程、中心樁校核。1.12管道頂進 初始頂進頂進準備工作完成后,開始初始頂進。初始頂進在頂管工作中起著很重要 的作用,一要穿過工作井洞口,在這過程中保證洞口結構不被破壞,同時泥水 不進入頂坑;二要保證高程、中心偏差最小,為正常頂進打下良好的基礎。初始頂進長度、機頭和第 一節管約 15m 。 初始頂進速度控制頂進用工作井頂進設備進行速

30、度控制,分為兩個部分,機頭入洞階段速度 控制在 35mm/min, 此階段重點是找正管子中心、 高程, 偏差控制在±5mm 之內, 所以速度不要太快。 初始頂進泥水控制頂進時泥水流量控制在 1.41.5m3/min, 泥水容重=1.2。 泥水作用潤滑刀、 切削雜物泥水帶出,此時泥水分兩部分流出,一部分由機頭外流入集水井,集 水井設 4吋 泥漿泵排入泥水分離裝臵;另一部分由機頭出泥管排入泥水分離裝 臵。 頂管機正常頂進 頂進主要參數泥漿在整個頂管過程中起著關鍵作用,泥漿的壓力、濃度影響挖掘面的穩 定性。泥漿濃度流量影響到切削下土體能否正常送到地面。泥漿配比要在優選 貨源的前提下優化配比

31、,并能根據土質變化及時變化。泥水初定參數:泥水比重 1.15t/m3泥水倉壓力 245KPa泥水流量 Q1 0.65m 3/min排泥流量 Q2 1.07m 3/min機頭頂進速度設定 100mm/min, 如要加大頂進速度, 在保證泥水倉泥壓的條 件下,要先加大泥漿流量,再計算頂進速度,否則排泥管會堵塞。流量計設定 1.07m 3/min。 頂進操作程序a. 無中繼間時頂進啟動刀盤系統;啟動輸泥管和排泥管道泵,泥路循環,自控系統調正管路壓力,使壓力達 到設定壓力并穩定;機頭頂進:當沒加中繼間時,工作井頂進千斤頂設定頂進速度 100mm/min, 如加中繼間,中繼間設定頂進速度 100mm/m

32、in。同時,流量計測量流量,調整工 作井變頻泵,使排泥管流量保持在 1.07 m3/min。壓力計測量壓力,控制電動閥 的開啟度,保持泥水倉壓力。b. 中繼間頂進操作程序頂進時先起動中繼間,頂進到 1000mm 后,將中繼間停止工作,起動主頂站 千斤頂,靠主頂站的推力使管道前進并使中繼間千斤頂回位,頂進 1000mm 后停 頂,重復以上程序,直到管頂進完。頂進同時,打開電動閥 Z3,關閉電動閥 Z1、 Z2,保持泥水倉壓力。同時泥 水沖洗排泥管,刀盤不停旋轉,因沒頂進也就不切削土。c. 下管時的操作程序打開基坑傍通閥門,保持泥水倉壓力,同時打開沖洗閥門沖洗排泥管路; 全部中繼間停止頂進,停止油

33、泵;機頭刀盤停轉;待排泥管路沖洗干凈后,停止輸泥泵、排泥泵;關閉觸變泥漿、輸泥管、油管、排泥管閥門。拆除工作井管接口各種管線、 電纜,管內應急燈工作。下管對口。 頂進測量控制初始頂進后 500mm ,頂進測量開始,測量儀器使用日本 TOPCON GTS-222型 全站儀,每頂進 300mm 做一次中心、高程記錄,并及時向技術負責人匯報,以 便采取措施。每次下管后對工作井中心線校測,同時人工測量機頭后第一管口、第二管 口中心、高程,與計算機中記錄數據對照,同時繪制機頭、第一節管、第二節 管中心、高程測繪曲線,作為糾偏方案的依據。 管道糾偏本工程使用的頂管機帶自動糾偏功能,糾偏原理是:全站儀發出不

34、可見光, 到機頭中心光靶,光靶把偏移反應到控制臺,控制臺控制糾偏千斤頂工作。全 站儀測量高程、中心誤差百萬分之二,頂管機糾偏誤差 2cm 之間。就頂管機本 身而言,高程、中心控制在±30mm 是沒問題的,但我們以往的經驗是,機頭走機頭線路,管子走管子線路,即機頭與前進方向傾斜前進,這種現象更為嚴重。 當機頭糾偏時,機頭前進產生的側向壓力 N 的分力要克服土體對管子的約束力,如土體是原狀土,約束力會很大,土體被觸變泥漿臵換,觸變泥漿是膠體,約束力很小,管子比較容易糾偏。若發現管道有錯口或變形現象,立即加設厚 16mm 寬 50cm 的鋼制內脹圈,以防止錯口和變形加大,內脹圈為可調結構,

35、其與管子接觸面設臵柔性墊層,保護管材不受磨損。 觸變泥漿減阻當機頭全部進入后封閉后,開始由機頭向管外壁注觸變泥漿,使管外壁形成泥漿套,起到減阻、潤滑作用。 泥漿配制泥漿配制主要材料為膨潤土,在貨源上優選顆粒細、膠質價高的膨潤土,在制作過程中,攪拌充分均勻,為了使膨潤土充分分散,泥漿拌和后停滯時間在 12h 以上。膨潤土運到現場后分批測得膨潤土的膠質價,然后按下表配制泥漿(重量比 。觸變泥漿配表 表 5 頂管機尾部設臵一節注漿特殊管, 管內設臵三道注漿孔, 每道斷面上布臵 5個注漿孔,孔相互交錯,確保漿液能均勻分布,形成完整有效的觸變泥漿套。同時機頭緊后 3節混凝土管節均設有觸變泥漿注入孔,再往

36、后每隔 1節(即每5m 設臵一道注漿孔,每道設臵 3個注漿孔,沿管道斷面 1200均布,注漿孔采用預埋鋼管制作,有效孔徑為50mm ,鋼管壁厚 3.5mm ,內設絲扣,便于安裝注 漿管,孔內安裝單向閥,防止外部泥砂進入注漿管,注漿孔端部設有絲堵,注 漿孔未開啟時,用絲堵封孔,頂管完成后采用石棉水泥封孔。具體詳見附圖 9:注漿孔結構布臵圖。 注漿設備及管路注漿設備采用 1-1B 濃漿泵, 注漿管路分為總管和支管, 總管采用50吋 鋼 管,以減小漿在管中的阻力,短距離可用膠管做總管,支管用 1吋 膠管,在每 根支管與總管連接處應設臵一個球閥。 注漿方法注漿原則:先壓后頂,隨頂隨壓,及時補漿。注漿應

37、由專人負責,一人在地面,一人在管道內。 注漿以頂管工具管后 45節為主,注入漿液形成漿套。頂前 45節管時球閥始終開著,只有在前幾節管 注足時,才向后面的管補漿,頂進距離超過 100m 后,注漿不允許停。 注漿控制注意觀察漿池內漿面是否下降,若下降,則表示漿在往管內輸送,另外觀 察注漿泵上的壓力表和注漿管前端的壓力表,壓力是否正常,注漿管前端的正 常壓力應控制在主動土壓力與被動土壓力之間,出洞后可調試。 砂水分離和泥漿再生儲漿罐設 25m 3可供 30min 的泥量。在頂進過程中,泥漿系統是一直不停的,砂水分離工作也必須一直不停, 并有專人負責。排除砂直接裝車外運,沉淀池兩座輪流使用,沉淀池上

38、清液水排放,中層 泥由配漿技術員測定比重,用泵把中層泥漿抽到攪拌機內攪配比重新制泥水, 下層泥用挖掘機挖出,運到曬干場,曬干后外運。 管內通風需要通風時采用壓入式通風,空壓機安裝在地面沉井工作平臺上,用硬質通風管道把風送至沉井底部,并用同直徑的軟質橡膠通風管道,從管內把風送 至端部機頭處,在中繼間處采用風琴式軟管,以利風管伸縮。通風設備表 表 6 1.13由于本工程管道穿越地層主要為淤泥質土層,地基承載力低,為保證管道 穩定,在管道頂進就位后,立即進行管道基礎注漿加固,以防止管道下沉。利 用管道內的注漿孔向管外注漿加固,臵換頂管施工過程中的觸變潤滑漿,最大 限度的填充管道周圍的土層空隙。注漿材

39、料采用水泥、水玻璃混合漿液,采用 425普通硅酸鹽水泥,配比為 水泥:水玻璃=1:1,水灰比 0.5,注漿壓力控制在 0.20.4MPa 之間,注漿量 考慮 3倍滲透系數。1.14頂管完后洞口止水加固由于工作井與接收井預留洞口比管道外徑尺寸要大 , 頂管施工完后需封堵 洞口與管外壁的間隙 , 同時對洞口區域管道進行加固。管壁與洞口之間的縫隙采 用優質油麻封堵,并澆筑 30cm 厚的砼擋水墻,在洞口區域地層進行分層注漿止 水加固。 注漿布臵注漿孔沿管道斷面布臵 3個孔,沿管道軸線方向加固 6m 范圍,注漿孔孔徑 50mm ,孔距 800mm ,靠洞口側加密,孔距為 500mm ,加固深度至管道外底以下 2m 。 注漿工藝定位、鉆孔注護壁泥漿放臵注漿閥管配臵漿液、插入注漿芯管分 層劈裂注漿檢測注漿效果 注漿材料漿液配比水泥:水玻璃:氯化鈣:聚丙烯酰氨 =1:1:0.1:0.05 水泥采用 42.5R 普通硅酸鹽水泥, 水玻璃模數 2.53.3, 水玻璃波美度 3642 Be 。 注漿設備液壓鉆機 STE 1泥漿泵 出口直徑 50mm液壓注漿機 HYB60/50 1灰漿攪拌機 拌筒容量 200L 注漿壓力控