顶管施工方案 (1)

顶管施工方案北区萧林、虹桥路污水管道工程，萧林路上共有工作井3座，接收井2座，即1#工作井—1#接收井长250米、2#工作井—1#接收井长250米、2#工作井—2#接收井220米，3#工作井—2#工作井280米。顶管管材采用￠1000F型钢筋砼管。方案根据管道所处土层性质、管径、地下水位、附近地上与地下建筑物、构筑物和各种设施等因素，经技术经济比较后确定。在粘性土或砂性土层，且无地下水影响时，宜采用手掘式或机械挖掘式顶管法；当土质为砂砾土时，可采用具有支撑的工具管或注浆加固土层的措施；在软土层且无障碍物的条件下，管顶以上土层较厚时，宜采用挤压式或网格式顶管法；在粘性土层中必须控制地面隆陷时，宜采用土压平衡顶管法；在粉砂土层中且需要控制地面隆陷时，宜采用加泥式土压平衡或泥水平衡顶管法。通过1#、2#工作井下沉，发现地质报告与实际土质有差别,1#、2#井在黄海高程-3.372～-1.164米，地质勘探土质为灰黄色粉质粘土，而通过对1#、2#工作井下沉发现土质为黄褐色粘土。采用泥水平衡施工工艺,土不化浆,无法进行顶进,且在萧林路有三道老河塘回填,采用泥水平衡工艺顶进时遇到大的石块无法处理。因此宜采用手掘式施工方案,手掘式法最大的优点，遇到大的石块，可以采用破碎机进行破碎。手掘式施工方案一、工艺流程：顶管施工准备→顶力计算→测量放样→导轨铺设→顶管后靠背→顶管动力、照明→洞口止水→穿墙→顶进开始试阶段以及纠偏方法→出土方案→安放中继间(一)、顶管前的准备工作顶管中的所有设备在顶管前三天前要全部到场，包括：吊车、空压机、注浆机、油压泵、水泵等，动力和照明电缆线要全部按要求铺设到位，所有顶管施工人员要全部到场。（二）、顶力计算1、推力的理论计算：（Φ1000计算）F=F1十F2其中F—总推力Fl一迎面阻力F2—顶进阻力F1＝π/4*D2*P(D—管外径1.2米p—控制土压力)P＝Ko*γ*Ho式中Ko—静止土压力系数，一般取0.55Ho—地面至掘进机中心的厚度，取最大值6mγ—土的湿重量，取1.9t/m3P＝0.55*1.9*6＝6.27t/m2F1=3.14/4*1.22*6.27＝7.09tF2＝πD*f*L式中f一管外表面平均（根据顶进距离平均粘土）综合摩阻力，取0.8t/m2D—管外径1.2mL—顶距F2＝3.14*1.2*0.8*280＝844.03t。因此，总推力F=7.09+844.03＝851.12t。根据总推力、工作井所能承受的最大顶力及管材轴向允许推力比较后，取最小值作为油缸的总推力。工作井（Φ1000mm顶管）设计允许承受的最大顶力为500t，管材轴向允许推力450t，主顶油缸选用2台200t(2000KN)级油缸。每只油缸顶力控制在200t以下，280米顶管所需推力不够，因此我们中间需要额外的顶进系统，需设中继间进行接力顶进。每段顶管拟在机头后部每隔70米安放一只中继间。（除3#工作井到2#接受井280米放3个中继间，别的每段顶管放2个中继间。）（三）、测量放样顶管管线放线是保证顶管轴线正确的关键。放线准确就能保证顶管机按设计要求顺利进洞，满足施工质量要求；反之，就可能造成顶管轴线偏差，影响工程进度和工程质量，同时也会造成顶进时设备损坏，使顶管停顿。顶管管线放线，就是将工作井出洞口和接收入井进洞口的点正确引入工作井内，指导顶管顶进的方向和距离。从理论上讲，工作井和接收入井的坐标和标高在沉井下沉时都已明确，通过计算很容易确定。然而由于沉井下沉时的误差，这样从理论上计算放出的线就不一定符合。目前，顶管管线放线常常是根据工作井和接收井的实际位置，按设计要求，通过测量实际放出管线位置。具体如下：1、管线标高的测量使用水准仪测得工作井和接收入井洞底标高，根据标高高差和工作井与接收井距离算出坡度。2、轴线测量的方法（1）、通视条件下的测量使用引线法引工作井及接收井预留洞口中心至工作井的井壁。置经纬仪于接收井中心A点，把花杆放在工作井预留洞中心井上口B点，作AB直线的延长线，并在工作井后部定出一点C。保证C、A、B在一条轴线上，工作上B点、C点用铅丝将管线轴线拉出来，上吊两个垂球将管线轴线引至坑底B/、C/点用以确定管线顶进轴线。C/点架设激光经纬仪，对准B/点，确定顶管顶轴线（2）、在轴线定好后即可安装导轨以及后顶，先根据导轨本身的尺寸计算出导轨顶面至轴线的高差h，至水平仪于井下，在井四周做出4~6个临水点，保证轴线标高，安放导轨时可用线绳在相对的两个临水点拉出一条直线，使导轨顶轻触于线绳既可，然后根据轴线调整导轨轴线在竖直方向上于已知轴线的竖直投影线重合，导轨轴线方向调整好后再精调导轨的高程，最后支撑导轨至井壁上。3、纠偏方法与措施（1)有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0.5°。并设置偏差警戒线。（4)初始推进阶段，方向主要是主顶油缸控制，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。（6）、平面纠偏，采用经纬仪测量检查，高程偏差采用水准仪测量。测量的频率一般每天四次，出洞前更要勤测量。（四）、导轨铺设：基坑导轨是安装在工作井内为管子出洞提供一个基准的设备。导轨要求具备坚固、挺直，管子压上去不变形等特征。由于顶管重量重，为此我们采用了复合型基坑导轨。基坑导轨铺设应注意管线轴线、导轨标高和导轨支撑稳定性几个方面的问题。1、管线轴线：根据管线轴线测量结果，铺设轨道时，将轨道中线与管线轴线重合。2、管线标高：由于采用的是复合型轨道，因此铺设轨道时必须了解轨道的基本结构。（五）、顶管后靠背工作井的顶管，后座墙用两块各20MM厚钢板,中间用浇筑C20砼，在钢板与井壁之间浇筑C20砼，和厚钢板一同作为后座墙。待其混凝土达到75%以上强度后方可进行顶管的顶进工作，否则就可能造成顶管过程出现各种意想不到的事故，影响顶管顶进。对于后座墙附加层的做法，采用以下方法1、后座墙附加层工作面必须与顶管管线垂直。2、后座墙附加层的宽度应满足主顶油缸发射长度，厚度根据工作井的直径和后靠背顶铁的宽度而定。3、后座墙附加层做法采用钢筋混凝土，标号C20以上，当后座墙附加层覆盖洞口时，应在洞口处用型钢加固。4、后座墙附加层严禁采用方木，因木材具有弹性，顶管顶进时，主顶油缸反复作用会造成木材反复受力，形成疲劳破坏，影响顶进质量，同时也会造成顶进设备损坏。六、顶管动力、照明动力电缆设置：管内设置一路电缆，按其配套动力负载功率，选择电缆规格，供电采用TN-S方式，三相五线制移动电缆装接。为防止长距离以后的电压降低问题，放大电缆截面，以减少电阻，电缆接头采用电缆接头箱。井下施工的所有移动电机具和设备，必须有严格的接地措施。井下、管道内的照明必须用12V安全电压。（七）、洞口止水1、顶管工程中，为使管子能顺利从工作井内出洞，一般采取工作井预留洞口比管节外径略大些（一般为100mm）的方式，顶进时此间隙需采取有效措施进行封闭，否则地下水和泥砂就会从该间隙流到工作井内，会造成洞口上部地表的塌陷，甚至会造成事故，殃及周围的建筑物和地下管线的安全。因此，顶管过程中洞口止水是一个不容忽视的环节，必须认真、仔细地做好此项工作。2、我们采用的洞口止水方法是在工作井制作时，需在出洞口处做一弓形的止水墙，以便将洞口止水装置安装在平面上。止水墙的混凝土标号同工作井混凝土标号，预先在洞口预埋一个10mm厚钢法兰，在钢法兰上焊接螺栓，安装16mm厚橡胶法兰，用10mm厚钢压板压紧。（八）、穿墙从打开封门，将掘进机顶出工作井外，这一过程称为穿墙。穿墙是顶管施工中的一道重要工序，因为穿墙后掘进机方向的准确与否将会给以后管道的方向控制和井内管节的拼装工作带来影响。穿墙时，首先要防止井外的泥水大量涌入井内，严防塌方和流沙。其次要使管道不偏离轴线，顶进方向要准确。1、防止井外泥水涌入井内的措施：为防止井外泥水涌入井内，在沉井下沉时首先应在洞口处砌挡土墙，同时在井壁外侧预埋钢板桩随同沉井一起下沉（钢板桩吊钩应漏出自然地面。注意：当沉井下沉时，要注意防止沉井周围建筑垃圾（如：钢筋、碎砖石等）随沉井一同下沉，必须将其清理干净。否则当掘进机出洞时，钢筋等杂物将进入绞笼，损坏绞刀，致使顶管不能正常顶进。由于掘进机出洞碰上碎钢筋，导致绞刀损坏，修理绞刀时，顶管停顿，以后重新启动顶管顶进时，引起了一些其它的故障，处理起来时很麻烦。2、若土质较软或有流沙，则必须在管子顶进方向距离工作井边一定范围，对整个土体进行改良或加固，视情况一般采用井点降水、注浆、旋喷桩、深层搅拌幕墙等措施，以提高这部分土体的强度，防止掘进机出洞时塌方。3、当掘进机准备出洞时，应先破除砖封门并将杂物清理干净，将掘进机刃脚顶进工作井井壁中.4、顶管出洞时，掘进机要调零。5、要防止掘进机穿墙时下跌。下跌的原因一是穿墙初期，因入土较少，掘进机的自重仅由两点支承，其中一点是导轨，另一点是入土较浅的土体。这时作用于支撑面上的应力很可超过允许承载力，使掘进机下跌；二是工作井下沉时扰动洞口土体且掘进机较重。为防止掘进机下跌，可采取土体加固、加延伸导轨、保留洞口下部预留缝隙的砖墙、顶力合力中心低于管中心（约R/5--R/4）或将前部管子（一般3节左右）同掘进机用连接件连接成整体，同时掘进机头亦可抬高一些。6、防止掘进机和前几节管子后退。产生这种现象主要是因为掘进机的主顶面上主动土压力大于掘进机和管子的周边摩阻力和它们与导轨间摩阻力的总和。一般采取在主顶油缸回缩前，用螺旋出土机部分土适当卸压，或在洞口两侧安装手拉葫芦拉住，或用木（钢）柱将管子顶住，使其不向后退。7、由于顶管出洞是制约顶管顶进的关键工序，一旦顶管出洞技术措施采取不当，就有可能造成顶管在顶进过程中停顿。而顶管在顶进途中的停顿将会引起一系列不良后果（如：顶力增大、设备损坏等），严重影响顶管顶进的速度和质量，甚至造成顶管失败（九）、顶进开始调试阶段以及纠偏方法1、顶管下井前应作一次安装调试，油管安装先应清洗，防止灰尘等污物进入油管，电路系统应保持干燥，机头运转调试各部分动作正常，液压系统无泄漏。机头下井后刀盘应离开封门1米左右，放置平稳后重测导轨标高，高程误差不超过5mm，即可开始凿除砖封门，砖封门应尽量凿除干净，不要遗留块状物，同时可进行土体取样工作，使用Ф100，L=500mm的两根钢管在洞口上下部各取长400mm的土样，取样工作完成后随即顶机头，使机头刀盘贴住前方土体。土压力表所显示的土压力为泥仓土压，显示的土压力与实际顶进的土压力存在一个压力差ΔP，此值一般取15-30T，由于进泥口是衡定的，机头的土压控制主要通过顶速来调节，顶进过程中的方向控制由于机头本身所具有的方向诱导装置，纠偏操作就变的简单易行了，操作员只要通过纠偏动作，始终保证激光点在二号光耙的中心既可。2、纠偏方法与措施（1)、有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0.5°。并设置偏差警戒线。（4)、初始推进阶段，方向主要是主顶油缸控制，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。（6）、平面纠偏，采用经纬仪测量检查，高程偏差采用水准仪测量。测量的频率一般每天四次，出洞前更要勤测量(附平面布置图)（十一）、