中口径软土层泥水平衡施工组织设计

中口径软土层泥水平衡施工组织设计目录一、工程概况二、泥水平衡顶管机头配套设备的选择及人员安排三、测量四、顶管注浆五、顶管施工工艺流程六、工具管进出洞口技术方案七、推力的理论计算八、建筑物及轴线上方管线沉降控制及保护措施九、顶管施工质量控制十、安全文明施工措施一、工程概况1．施工概况本标段顶管平行于内环路顶进，由-----------顶至-----------。全长---------------米。穿越地层为含泥量约5%的沙层，地下水位较高，顶管施工时刻控制好土压力的变化，并相应调整推进压力，始终使其处于平衡状态顶进施工；尤其要控制好穿越砂土地层的施工，该地层易发生砂土液化，因此，要控制好地面沉降的施工。本段顶管管径为：Φ1350本段顶管机头采用MEP1350泥水平衡机头1、顶管施工周期泥水平衡顶管施工推进速度按30m/天考虑；二、泥水平衡顶管机头、配套设备选择1、泥水平衡顶管机的选择根据此土质，我公司拟采用日产伊势机公司MEP型泥水平衡顶管机头。该机种的刀盘可根据前方土压力的变化自动伸缩，伸缩的同时进泥量也可随之变化。使前方平衡土压力始终保持定值，该机种是目前平衡土压力最准确的顶管机，可保证地面沉降量最小。（1）、施工原理：当掘进机正常工作时，进排泥阀均打开，而机内旁通阀则关闭。泥水从进泥管经过进排泥阀门而进入掘进机的泥水仓里。而泥水仓里的泥水则通过由排泥管道排出，只要调节好进、排泥水的流量，就可以使掘进机的泥水仓中建立一定的压力。（2）、特点A、泥水平衡顶管机的特点是具有双重平衡功能，即其全断面的大刀盘能自动平衡顶进正面土体的土压力，同时，通过对泥水室进行泥水加压，又能平衡地下水压力。B、此外，本机还装有主顶速度检测仪、倾斜仪等可对顶进速度、机头旋转、水平倾角自动进行测量。C、机头内刀盘后部装有液压检测土压力的感应装置，随时监测正面土压力，当土压力变小时可提高顶速。土压力变大时则降低顶速，使土压力始终保持定值。平衡正面的土压力，从而达到避免前方土体塌陷而造成地面沉降。D、机头顶进时在刀盘与前方土体之间可形成一层泥膜，可达到稳定前方土体的效果可使顶进面始终处于平衡的最佳状态，有效地控制地表沉降于20mm以内。（3）、与其他型式顶管方法相比泥水式顶管具有以下优点：a.适用的地质范围较广，如遇到地下水位较高以及地质变化范围大的土质条件，它都能适用。b.可保持挖掘面的相对稳定，对周围土层的影响较小，施工后地面沉降极小。c.与其他类型的机种相比，泥水顶管的推力较小，最适宜于长距离顶管。d.工作坑内作业环境较好，作业比较安全。由于采用泥水输送弃土，没有吊土、搬运土方等较易发生危险的作业。可以在大气常压下作业。如挖掘面稳定，不会造成地面沉降而影响交通及各种公用管线的安全。e.由于可以连续出土，因此大大提高了推进速度。2、配套设备介绍：（1）、进排泥泵我们选用不仅能泵送清水，而且泵送r=1.3以下的离心泵作为进排泥泵。（2）、基坑旁通基坑旁通可改变泥水循环方向，防止管内堵塞。（3）、泥水管路系统，包括泥水钢管、泥水软管、手动明杆式闸阀、流量系统、隔膜式压力表等。3，顶管动力、照明配套（1）、顶管动力配套序号设备名称数量总功率（kw/h）1刀盘电机2352送、排泥泵电机3903纠偏油泵电机10.754后方顶液压动力站电机1305注浆泵电机136潜水泵2157电焊机1158合计188.75（注：以上所列设备，并不都是同时启动。）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问题，因此在中间设置升压变压器增压，同时放大电缆截面，以减少电阻，电缆接头采用电缆接头箱。2，人员安排计划机头控制2人测量工2人注浆工2人电工2人电焊工2人辅助工6人合计16人3、管子与接口（1）、管子根据设计要求,采用“F”型钢承口式钢筋砼管，接口采用挈形橡胶密封圈。（2）、管材与接口验收选用优良管材并处理好管子接口对顶管施工是十分重要的。对于成套管材，要按有关规范对管材作现场检查验收，如发现不合格品坚决予以退回。（3）、施工期间的复验施工前再次检查管子接头的槽口尺寸，橡胶圈和衬垫板的外观和质地。确认合格后可在接口处均匀涂抹薄层硅油等对橡胶无侵蚀性的润滑材料以减少摩阻力。承插接管时加力要均匀，应保证橡胶圈不移位，不反转，不露出管外。顶管结束后要按设计要求在管内间隙处填充弹性密封膏，并与管口抹成一个光滑的渐变面。三、测量放样1、顶管工程的测量工作是整个顶管工程质量的关键，它的实施好坏将直接影响到管线线形的平顺，甚至影响到顶管的顺利贯通，因此需精心实施，确保无误。2、本工程测量包括高程测量和左右偏差测量两部分。3、高程测量较简单，在地面上把永久性水准引测至井边，通过垂直吊钢尺引测至井下，设临时水准点，再在管道内架设水准仪测至机关内标靶，即可知道机头高程偏差。此水准还可从机头测出来，闭合差按二级水准控制。4、左右偏差测量可在后座设一激光经纬仪，在满足通视的条件下，直接看机头内标靶就可知道左右偏差。5、根据接收井预留井间隙，考虑到沉井土建施工存在误差，机头操作也存在误差，我们把管道内导线测量误差控制在±25mm。导线测量测回数定为一测回，必要时增加测回数。四．顶管注浆顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效的方法是进行注浆。注浆使管周外壁形成泥浆润滑套，从而降低了顶进时的摩阻力，我们在注浆时做到以下几点：（1）、选择优质的触变泥浆材料，对膨润土取样测试。主要指标为造浆率、失水量和动塑比。（2）、在管子上预埋压浆孔，压浆孔的设置要有利于浆套的形成。（3）、膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间，听取供应商的建议但都必须按照规范进行。一般性能见下表：膨润土纯碱掺加药剂漏斗粘度视粘度CP失水量ml终应力比重稳定性8%4‰Cmc、PHP1′19″22112.6801.0480—0.001以上仅为普通配方，我公司另有根据数年实践经验及几十次实验而研制的独特配方，可以使顶进时的摩阻力最低降到0.25t/m2，可以大大减小顶进阻力。（4）、压浆方式要以同步注浆为主，补浆为辅。在顶进过程中，要经常检查各推进段的浆液形成情况。（5）、注浆设备和管路要可靠，具有足够的耐压和良好的密封性能。在注浆孔中设置一个单向阀，使浆液管外的土不能倒灌而堵塞注浆孔，从而影响注浆效果。（6）、注浆工艺由专人负责，质量员定期检查。（7）、注浆泵选择脉动小的螺杆泵，流量与顶进速度相应配。五、泥水平衡顶管施工工艺流程图六、工具管进出洞口技术方案（1）、为防止掘进机出洞时产生叩头现象，可以采用延伸导轨，并将前三节钢砼管与机头做成钢性联接。（2）、为使进出洞口顶进过程中不发生泥水流失，在进出洞口里安装橡胶止水法兰。（3）、进洞措施：A、作好进洞前的准备工作，包括人员设备；B、机头进洞后，及时将与机头连接的管子分离，机头及时吊出井外；并抓紧处理井内泥浆和进行洞口封门止水。C、机头进洞后止水工作抓紧作好，洞口处土体流失、管子沉降等现象就不会发生，也是保证顶管质量的关键。（4）、出洞措施施：D、作好进洞前的准备工作，包括人员设备；E、机头进洞后，及时将与机头连接的管子分离，机头及时吊出井外；并抓紧处理井内泥浆和进行洞口封门止水。F、机头进洞后止水工作抓紧作好，洞口处土体流失、管子沉降等现象就不会发生，也是保证顶管质量的关键。七，推进的理论计算（按最长段80米计算）F=F1+F2其中F—总推力F1—迎面阻力F2—顶进阻力F1=π/4*D2*P（D—管外径1.70mP—控制土压力）P=KO*γ*HO式中KO--静止土压力系数，一般取0.9HO--地面至掘进机中心的厚度，取平均值5mγ--土的湿重量，取2.5t/m3P=0.9*2.5*5=11.25t/m2F1=3.14/4*1.702*11.25=25.5TF2=πD*f*L式中:f—注浆后管外表面综合摩阻力系数,取1.5t/m2D—管外径D=1.7mL—顶距L=80mF2=3.14*1.7*1.5*80=427.04T因此，总推力F=25.5+427.04=452.54T根据计算，该段顶管最大顶力为452.54T，大于工作坑所能承受的设计允许顶力，因此，需设中继间进行接力顶进。此段顶管拟在机头后部安放一只中继间，距机头40米，即可满足施工顶力要求。八、建筑物及轴线上方管线沉降控制及保护措施为了保证在施工中做到对环境的充分保护，我们将从以下几方面采取措施，来控制沉降，确保管线与房屋的安全。本次施工我们选用封闭式泥水平衡机头Ф1350泥水平衡顶管机。在顶管作业时，可通过操作台控制顶速，使迎面土压力保持在主动土压力和被动土压力之间，在0点附近一小段，在通常情况下，土压力可按实际情况控制在P±20KPA范围，地面沉降可控制在1cm以下。根据我公司过去经验，在顶进过程中，控制好顶进压力、注浆量、推进速度，以及控制好轴线测量工作，作到勤纠勤测，精心操作，精心施工，沉降量可以做到0.5cm以内,这样可有效的控制沉降，达到预期的控制目标，确保管线与建筑物的安全。九、顶管施工质量控制顶管施工质量控制项目允许偏差钢筋砼管最大偏角0.5°管线轴线偏差L≥70M50MM标高偏差L≥70M+30～-40相邻管节错口≤15MM无碎裂接口抗渗试验应达0.11MPa内腰箍不渗漏，橡胶止水圈不脱出顶进过程中地面沉降控制范围项目允许变化范围（MM）地面隆起的最大极限+30地面沉降的最大极限-30顶管在纠偏过程中，应勤测量，多微调，每项纠偏角度应保持10´～20´，不得大于1°十、安全文明施工措施严格按照公司制定的有关安全、文明施工措施执行。（1）施工现场建立安全网络，设立专职安全员每周进行一次安全检查，分析研究安全生产。（2）建立安全生产责任制，做到安全工作责任到人。（3）建立健全班前安全技术交底制度，建立安全奖惩制度。（4）开展安全检查活动，对查出的安全隐患，必须定人定时定措施整改，使安全工作横向到边，纵向到底。（5）加强电器安全检查，现场电气设备严格实行接地和三相四线制，电动机械及电动工具设置漏电开关。（6）加强吊装作业安全，吊车垂直运输不得用“一点吊”，严格执行“十不吊”规程。（7）施工现场实行全封闭隔离，井边上设置安全护栏，上下扶梯必须设置扶手，严禁井上下抛物品。（8）夜间施工增加照明，安放红灯示警。（9）搞好环境卫生，排水通畅，泥浆不得泄入下水道。（10）夜间施工尽量降低躁声。