泥水平衡顶管掘进机顶进方法施工

1一、施工前期准备组织工程技术人员熟悉设计图纸，进行图纸会审、技术交底以及对施工人员进行相关培训。施工前，首先对设计院提供的控制点进行复测，根据测定的控制点，结合工地现场实际具体要求，进行控制点的加密，同时对水准点实行闭合和引测，严格执行测量规范要求，保证精度要求。经复测验后确保控制点无误后，进行放线测量。放线前认真进行内业计算，做到准确无误，严格校核，施工过程中严格执行相关技术落后规定，保证测量控制工作准确无误。施工之前认真作好沉降观测点的布置工作，（主要布置在顶管管线的穿越范围之内）确保工程的顺利进行以及随时掌握周围建筑物的沉降情况。物资准备根据本工程的规模、工期要求，设备要求以及我施工单位的实际情况拟定物资需用量计划。拟定物资供应计划，按工程部位进度程度实行材料、设备的有序供应。对所供应的原材严格把关，保质保量定时进场出具产品合格证，对进场产品实行复试，对不合格材料严禁使用。主要机械设备序号机械设备名称型号规格数量1挖掘机现代29022装载机ZL-3013起重机DQ-2514发电机FD-15025空压机12M326电焊机47泥水平衡顶管机105018千斤顶200T49注浆泵UB-3C型210水泵3”4”1611水泥搅拌桩设备1套12自卸汽车EQ1402辆2二、施工工艺（一）施工工艺简介本工程采用φ1050泥水平衡顶管掘进机顶进方法施工。该类机头结构简单，设备投入少，经济合理，操作灵活，技术先进、安全、可靠。此次顶管工程全长294m，根据规范要求及现场实际情况综合考虑，拟在中间位置设置主坑，两端设置接收坑，分别向两端顶进。首先由主坑顶进至原设计WB53井,然后在返回顶进穿越光荣道。（平面图附后）（二）顶管工作坑尺寸的确定管径主顶坑尺寸（长×宽）接收坑尺寸（长×宽）φ10508×4.5m6×4.5m（三）工作坑施工工艺测量放线基坑制作设备安装顶进测量下管接口顶进结束拆除设备全线测量取出机头进入接收坑出泥浆注浆减阻纠偏泥水平衡顶管施工工艺流程3一）打设工作坑钢板支护桩采用36#B型工字钢桩，桩长8米，后背采用密打钢板桩，其余三面间距0.8米，卡板支撑。接收坑四周采用36#B工字钢打间隔桩，间距0.8米，中间卡板。施工前先根据图纸尺寸进行测量放线，挖出桩沟，用两根15×15厘米方木做水平控制梁，用10×10厘米角钢做垂直控制架，用履带式振动打桩机打沿坑内口线打入。打桩时应保证钢桩的垂直度，利用震抖缓慢将钢桩全部打入原地面标高。为满足施工设备安装、运行及操作、存放材料面积、人员上下、下管、出土量施工面积，本工程顶管工作坑底部设置为：B=D1+S=1.25+3=4.25M取B=4.5mL=L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7=4+2+0.5+0.3+0.5+0.5=7.8M取L=8m其中:B——矩形工作坑底部宽度(m)D1——管道外径(m),D1=1.25S——操作宽度,可取2.6-3.2(m)L——矩形工作坑底部长度(m)L1——顶管机头长度(m)L2——千斤顶长度（m）L3——型顶铁厚度（m）L4——U型顶铁厚度（m）L5——后背铁厚度（m）L6——后背墙厚度（m）主工作坑的尺寸为8M×4.5M，接收坑尺寸为6M×4.5M。二）打设水泥搅拌桩帷幕桩径0.5米、咬合0.2米、桩长9米双排水泥搅拌桩。施工前为了保证地下障碍的完好性必须进行探槽开挖，探槽采用人工开挖，上口宽1.2—1.5米，根据地下障碍的不同一般开挖深度在1.5—2.0米如土质不好适当设立简易支撑保证人员的安全。水泥搅拌桩采用计量泵注浆，保证延米水泥用量。满足“二喷四搅”均匀搅拌操作方法成桩，连续性完成该工程，喷浆量控制在15%、外掺3%石膏粉来增加水泥浆凝结速度，为保证水泥强度，4控制水灰比在0.5左右。采用架式打桩机，保证搅拌桩的垂直度和桩体的搭接。水泥搅拌桩在工作坑的制作过程中起着至关重要的作用，设立专人对其质量进行监控。水泥搅拌桩打完最后一棵5天后进行打钢板桩工作。水泥搅拌桩施工工艺流程：平整场地----测量定桩位----桩机就位调平----预搅下沉----配制固化浆液----第一次提升喷浆搅拌----重复下沉----第二次提升喷浆搅拌----清洗输浆管----桩机移动调平----进行下一根桩施工。水泥搅拌桩施工技术标准：（1）桩体桩顶位移为10mm；（2）桩体垂直度0.5H/100;（3）严格按照水泥浆试配的配比配制水泥浆,严格控制水泥浆用量;用稠度仪及比重计双重检验控制水泥含量。（4）当灰泵泵量在0.05m3/min，提升速度不得大于1m/min；（5）不得使用无证、过期、受潮、变质的水泥；（6）压浆过程不允许断浆；（7）桩体超钻200-300mm。接收坑四周打设一排搅拌桩用于止水，工作坑后背加打一排搅拌桩用于改善土壤增加后背承载力。具体见下图三）打设大口井根据图纸、施工工艺结合现场状况，由于工作坑与翠西园居民楼距离较近，为防止长期降水对楼房产生沉降，故在楼房一侧的2眼大口井打设在工作坑内，另一侧2眼大口井打设在工作坑外，cm工作坑（接收坑略）BB5共4眼大口井，位置在工作坑四角上。直径0.5米，井深13米，管材采用透水较好的无砂砼管。施工采用回转桩机，孔径比井管外径（包括过滤层）大30㎝以上。钻冲成孔后井孔内的水泥浆应稀释、置换，而后沉设井筒，跟着洗井。井筒底部用草袋片或土工布（30～40㎝）包裹，下面用粗砂、砾石做反滤层，厚度20㎝。井筒与井孔之间的空隙，用砾石或石屑等滤料回填止地下水位。地下水位以上用土回填。大口井施工完成后应立即进行排泥及时抽水防止淤塞。每个大口井内设1台2″潜水泵（扬程17米），大口井在基坑开挖前7天降水。大口井开始抽水至基坑回填到地下水位前，不得中断抽水。在抽水期间经常检查水泵出水、地下水位变化、井底回淤等情况，防止潜水泵或水泵进水管被回淤掩埋。大口井停止抽水后，立即拆除抽水设备，将井孔回填粗砂密实。大口井示意图如下：现场泥浆的处理办法：在每个工作坑内挖设沉淀池，沉淀池尺寸5米×5米深度0.5米，必要时为了防止泥浆外溢，在沉淀池四周做挡土埝。施工工作坑时泥浆与工作坑出土搅拌外运。四）挖工作坑第一步土施工时先放样，然后按钢板走向在一周中挖一条深0.8m左右的地槽，钢板桩按已挖的槽打成所需的形状，并保证入土深度。从原地面向下挖1米，即工作坑第一步顺水（水平框架）处，挖土采用1.2立方挖掘机，因该步土层为表层土，含水量小，干性大，故可倒在工作坑一旁做垫道或回填沟槽用。五）安装顺水根据计算工作坑做二步支撑，第一步位置在距地面0.8～1米处，采用36#工子钢2根卧焊，4个交角处的角撑用钢管（Φ120、t=1.2）或同顺水材料，支架采用工字钢短头一割为二或用三角形钢板制成。首先挖至1.0～1.5m焊托架,安装事先焊好的顺水管与钢桩加固,并把支撑架准备好,做第一道支撑框架,挖至4m做第二道支撑框架。基坑开挖支撑及时,不允许超挖后做框架。6第一步支架第一步角撑第一步顺水工作坑开挖第一步平面示意图第一步顺水第一步角撑第一步支架1.0米工作坑开挖第一步横断面示意图7工作坑支撑框架剖面示意图焊接一步框架安装工字钢顺水断面图六）挖第二步土，作第二步顺水第二步，挖第二步土做第二步顺水。利用挖机挖土，一步到位（第二步顺水位置处）。用木板卡工子钢槽口做基坑四面的挡土板，中间用Φ16钢筋做横肋与钢桩焊住。第一步顺水与第二步顺水距离为3米。七）挖第三步土至槽底做排水沟和水窝子，清平槽底。挖第三步土改用吊车吊土，人工挖土。当挖至基坑底时（底板下平），四边挖排水沟，深0.3米，宽0.3米，沟内安装Φ200无砂砼管，坡度1%，空隙的地方用石硝填充。在工作坑底的两个角（相对角）上做水窝子，共计2个，直径内口0.5米，深0.5米，周圈及底面用红砖干砌，外压草莲子，水窝子内设1台2潜水泵，以备坑内的排水，清平基坑地面，遇有腐软的地方要挖掉软土回填片石或混渣石料以加固土体。8八）打底板，下预埋钢板，满铺浇注底板施工时首先根据图纸尺寸用全站仪或经纬仪定出井中、底板长及宽的边线。砼从中央浇筑，均匀由里向外周圈式扩散，浇筑时使溜管自始至终垂直底板的平面。用插入式振捣棒进行振捣。浇筑砼前将导轨预埋钢板安装到位，钢板尺寸0.2×0.4米，厚1cm.下面焊接Φ14钢筋做爪，长25厘米，钢板顶面高程误差控制在2mm以内。卡木板无砂管排水坑内水窝子挖第三步土基坑整体横断面示意图9八）工作坑、接收坑基础主工作坑基础做法采用卵石垫石10cm厚，底板浇20cm厚、C20混凝土，基础内每隔1.0米预埋16#槽钢1根,共9根,并与坑壁加固工字钢连接,其上焊接滑道,高程、位置要准确；接收坑的基础厚度及混凝土强度等级依照检查井底板图纸施做。九）稳导轨、做后背、下设备，焊走道，做1.2m高护栏围固在工作坑四周。导轨采用重型钢轨，型号151，数量2根，长同底板长，和预埋钢板之间用横向的槽钢（8厘米宽）焊接，导轨的间距布置应使管外底离横向的槽钢顶面不小于2厘米，导轨长度按工作坑长度减去0.3米，满长铺设。导轨的高程误差和中线位移控制在2mm内。工作坑内的导轨是与主顶设备配套设置的，在安放时，保持固定即可。根据本项工程所处土质较软这一特点，我们将导轨高程控制在比设计管道高20mm的水平上，以求中和在掘进机及管子出坑后（脱离导轨）的下沉量。在接收坑内，为使掘进机在进坑时与管子保持在同一直线上，也设导轨，用槽钢按设计路线及高程做简易固定。机头和混凝土管安放在导轨上，以保证混凝土顶进方向的精度，导轨和预埋槽钢焊接在一起。要求在顶进过程中能承受各种负荷，确保不位移、不变形、不沉降。安装导轨先复核管道中心线的位置。两根导轨保持相互平行，导轨坡度与设计管道坡度一致。顶管工作坑混凝土基础面的标高等于沟底标高减去导轨高度再减去10mm（垫铁调整高度）。导轨由钢轨、横梁和垫板组成，导轨采用50#的钢轨。两根导轨的内距计算：A=2√（D/2）2-〔（D/2）-（h-e）2〕式中：A两导轨内距D管外径，D=1.25m;h导轨高E混凝土管外皮距钢轨地面高,可取20～30mm导轨发装允许偏差轴线位置30m,两轨内距±2mm,顶面高程:±3mm.导轨安装10后背墙采用定型后背铁（长3.5米、高3.0米、厚0.35米），与钢桩之间灌注砼（C30、厚50厘米，钢筋布置为主筋φ15，分布筋φ12，纵横间距为15＊15ｃｍ，支撑筋φ12）找平，使后背墙的平面垂直于导轨。后背铁与钢桩用Φ16钢筋焊接牢固。通过对最大顶力的计算，我们将采用4台200t等推力主顶油缸作为主顶设备，成上、下、左、右对称布置，行程要使其合力作用点低于后座被动土压力的合力点，使后座所能承受的推力为最大。为防止顶铁受力不均,发生崩铁事故。保证顶铁与管道轴线平行,使千斤顶轴线、顶铁轴线和管道轴线处于平行。环型顶铁与混凝土管口之间加缓冲衬垫。采用1.2米高护栏围固在工作坑四周。十）做进洞口止水钢封门在顶进洞口处打设一混凝土止水墙并预留洞口，止水墙与工字钢紧密相接。预留洞口直径比机头大20厘米。在预留洞口四周予埋钢板及螺栓，待机头进入洞口后四周用胶皮垫进行密封，并用钢板及螺栓将胶皮垫上紧保证机头与混凝土止水墙紧密相接不留缝隙。在施工止水帷幕的过程中对进出洞部位，水泥桩水泥掺入量降为5%，用顶管机绞盘研磨出正规的洞口，随后再采用止水圈止水。十一）测量仪器安装：为保证在顶管过程中顶进方位的准确，采用激光经纬仪对顶进方位进行控制。在工作坑底板上预埋好钢板（位置为管线线路中心左侧300mm），待坑内其它设备安装完毕后，再进行激光经纬仪安装，测量台的布置牢靠的固定在工作坑底板上预埋好钢板上，与顶进机架和后靠不相连接，并经常复测，消除工作坑位移产生的测量偏差，来确保施工测量的正确性。为保证直观有效采用米格纸按比例分别画出高程变化趋势图，偏斜变化趋势图，以估评标准数据为临界线，在勘测校正的原则下将记录反映到图上，便于质量控制。十二）工作坑外布置工作坑坑外布设原则上不妨碍起吊及交通运输，设备之间互相不冲突以及合理利用场地。1起吊设备的布置顶管工作坑配备起重设备，采用吊车，起重能力