顶管施工技术方案

顶管工程施工技术方案本工程属污水整治项目，在穿越段或无条件大开挖的管段采用顶管施工。全线污水主管均采用钢筋混凝土管。工作井和接收井均采用钢筋混凝土井，一般工作井采用矩型井，接收井可采用矩形井和圆形井。一、工作井、接收井施工工作井、接收井采用现场立模、扎筋，现浇砼施工，井体浇筑、下沉必须保护好沿线现有管道，基坑开挖范围为井体外尺寸加1.2米，四周围用[22，L=9m钢板桩密打，以在沉井下沉过程中保护现有构筑物和管线。工作井，接收井全部进行施工围护，为保护绿化，工作井处材料余土不得堆放，围护长度为10-15m。根据已定的工作井位置，按照沉井常规施工办法完成后，即可进行下一步顶进设备安装，接收井施工亦以如此（一）、施工工艺流程2、测量放样施工前准备垫层基础钢筋加工施工定位模板加工第一节沉井立模、扎筋第二节沉井立模、扎筋第一节沉井浇筑养护至75%第二节沉井浇筑养护至100%排水、挖土下沉做试块养护下沉至设计标高沉井封底、养护做试块根据现场交底和施工图纸定出的规划红线，确定总体平面，然后根据平面位置定出工作井、接收井中心位置和管线位置，并在场区位置附近引水准点，设置测量基准线。3、基坑开挖为降低沉井砼浇筑高度，在沉井位置开挖基坑，基坑开挖范围为井体外尺寸加1.2米，四周用[22，L=9m钢板桩密打，净距0.2m，以在沉井下沉过程中保护现有构筑物和管线。4、沉井分节浇筑下沉根据设计施工图及现场施工条件，沉井分二节浇注一此下沉，第一节沉井砼浇好后，待其强度达到设计强度的70%以上后浇筑第二节沉井砼，待其强度达到设计强度的100%后进行挖土下沉，下沉到设计标高为止，然后封底养护。最后再进行顶板的施工。5、刃脚垫层基础因沉井一次下沉，井位土层性质较差，故需做砼垫层基础。施工中砂垫层采用粗砂，含泥且掺加48%13-15mm碎石，充分拌匀后分两层夯实。6、立模扎筋立模顺序：立内模→绑扎钢筋→立外模，一节沉井内模一次立好，扎筋后，再分次立外模。本工程沉井模板采用组合钢模，局部采用木模板（厚度3cm），支撑采用Φ6cm钢管，并在纵横向适当间距设加强肋，内外模板用ф14拉杆固定，纵横间距为1m，采用各项措施以保证模板支撑牢固。立模时注意预留孔及预埋件位置。7、砼浇筑养护砼浇筑是沉井施工的关键环节，为保证施工质量，在保证砼质量的前提下，必须合理安排浇筑程序，控制砼的浇筑时间。砼采用商品砼，泵送浇筑，每次浇筑高度为2m，并在前层砼初凝之前将后层砼拌和物振捣完毕，因故间歇时，间歇时间在2小时之内，超过2小时，做水平施工缝。下节沉井接高时，将接合处砼凿毛，冲洗干净，并用水泥砂浆（与砼相同配合比），涂刷一遍。8、沉井下沉根据地质资料表明沉井位置处土质差，以高压缩性淤泥质粘土和淤泥为主，且地下水位较高，当垫层砼基础挖除后，井体可能突沉，甚至发生倾斜。为此在外井壁与土之间灌级配碎石以控制沉井下沉，随沉随垫，当需要挖土下沉时，遵循挖土方法，以期均匀下沉防止倾斜，其次在下沉过程中做好各种记录，发生倾斜、位移，及时纠正，当沉至离设计标高约1米时，停止挖土下沉，请有关人员观察、测定。本沉井为排水下沉，鉴于本沉井处地下水位较高，为加强排水效果，施工中设置集水坑排水，以降低地下水位。9、沉井封底封底是沉井施工一道较为困难的工序，由于地质较差，当井体沉至离设计标高1m左右时，才能刚趋于稳定，这时应进一步观察，如果情况良好，可继续挖土下沉，距离设计标高10cm左右时，停止取土，用毛块石抛铺垫层，砌筑方法：先中间后两边，对称同时施工，然后进行观测，沉井累计下沉量不大于1cm时，即进行砼封底，封底前，排除沉井内存水并清除浮泥，在封底砼尚未达到设计强度前，应从集水坑中连续排水，使地下水位保持低于板底以下0.3米。10、顶板浇筑、砌筑井筒当顶管完成后，最后一次性立模现浇顶板，砌筑井筒。（二）、顶管施工本方案按机顶法考虑。1、工具管选型根据该工程的特点选用工具应具备以下性能：（1）、防止路基下沉工具管能有效地阻止开挖面坍塌，防止地面下沉。（2）、有可能有不明地下障碍物，工具管排障能力要强。2、工具管具有以下性能：（1）、二段型工具管由前后二段组成，前段与后段之间设置四组纠偏油缸，成对角布置，通过纠偏油缸伸缩，实现纠编。（2）、工具管分二个舱室，从前到后依次是出泥舱，操作室（兼变压舱），以挤压喇叭渐弯段，或以格栅和局部气压防止开挖面的坍方，遇地下障碍物，在气压下排除，工具管后段设置变泥浆槽，向外压注触变泥浆减阻后顶进。（3）、开挖面可用小刀盘平衡挖土系统挖土。根据地质情况及每层土的压缩性，每次掘进出土量少于全断面进土量，并保持适当的比例，可防地面坍陷。3、顶力计算（1）、根据设计顶力预控在4000KN。（2）、理论计算本工程的最大顶力控制在400t以下。计算如下（按ф900考虑）：F=π*D*L*fF-最大许用顶力：F=400tD=管节外径：D=0.95mL—中继环推动的管节长度（m）F—管节外壁单位面积摩阻力（t/m2）,取f=0.7所以：ф900，L=191m。本工程需要顶进的最大距离小于191米，大于此距离需使用中继间。4、工作井内顶管设备布置在井内顶进轴线的后方,布置6台主千斤顶,控制总顶力4000KN,以后视顶力和土质、摩擦力情况决定增加只数,将顶进管段放在主千斤顶前面的导线轨道架上.管道的最前端是一台局部气压二段型工具管.导轨为优质钢质材料,导轨全长有8.0米和7.0米二种.靠井内一侧的平台上存放顶铁顶环,工作井顶进方向一侧安装”之”字型扶梯.配电箱,主油泵车安放在井下平台一侧.沉井后墙的设计允许水平推力为4000KN,施工中应避免超载.5、施工工艺主千斤顶顶推时，以工具管开路，推着管段穿过工作井的穿墙洞把管道压入土中，于此同时，进入工具管的泥土以人工和皮带机装车，用小车拖出管道，用卷扬机吊运出井外。当千斤顶达到最大行程后，全部缩回，放入顶铁，千斤顶继续顶进。如此反复不断加入顶铁，管段不断向土中延伸，当工具管和第一节管段几乎全部顶入土中后，吊去全部顶铁，再将第二节管段吊入，装上橡胶止水，顶接在第一节管段的后面，继续顶进，如此循环施工，直到全部顶完。依照先压后顶，边顶边压的原则，每五节管段设压浆管一节，管道外壁压注触变泥浆，以减少四周的摩阻力。在管道的顶进过程中，遇正面土体流失，则采用局部气压平衡施工。6、顶管施工：（1）、挖土与顶进管前挖土是控制管节顶进方向和高程、减少偏差的重要作业，是保证质量及管上构筑物安全的关键。因此管前挖土顶进有如下要求：A、关于管前挖土的长度一般可超前管端30-50cm。B、关于管子周围的超挖在不允许土体下沉的顶管地段（如上有重要构筑物或其它管道），管子周围一律不得超挖。在一般顶管地段，上面允许超挖1.5cm，但在下面135°范围内不得超挖，一定保持管壁与地基表面吻合。C、安装管帽在土层松散或有流砂的地段顶管时，为了防止土方坍落，保证安全和便于挖土操作，在首节管前端可安装管帽（帽檐伸出的长度取决于土质），将管帽顶入土中后便可在帽檐下挖土。D、顶进a顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按政党顶进速度顶进。b顶进中若发现油路压力突然增高，应停止顶进，检查原因并经过处理后方可继续顶进，回镐时，油路压力不得过大，速度不得过快。c挖出的土方要及时外运，及时顶进，使顶力限制在较小的范围内。d在每节管道的顶进全过程中，必须测量和控制管道的管底标高和中心线，工作坑内设置临时水准点，并应在交接班时进行校核。e顶进测量仪器放设时，其视准轴应与管道顶进中心线相互一致，以测定顶进管道的中心线偏差，同时整平仪器，以测定管道的管底标高偏差。f严格控制顶进速度和正面阻力，尤其是头部在加局部气压时要根据土质情况作适当调正，以不塌方为标准进行施工，每班结束后头部需灌水加气压。g冲泥不要冲到格栅外，以免引起塌方、地面沉降等情况，尽量保持原状土的稳定。E、安装工具涨圈（临时连接）为了防止钢筋混凝土管在顶管中错口，有利于导向，顶进的前数节管中，在接口处应安装内涨圈，通过背楔或调整螺栓，使涨圈与管壁涨紧成为一个刚体。涨圈一定要对正接口缝隙，安装牢固，并在顶进中随时检查调整。（2）、测量与纠偏A、测量a.在顶第一节管（工具管）时，以及在校正偏差过程中，测量间隔不应超过30cm，保证管道入土的位置正确；管道进入土层后的正常顶进，测量间隔不宜超过100cm。b.中心测量。顶进长度在60cm范围内，可采用垂球拉线的方法进行测量，要求两垂球的间距尽可能地拉大，用水平尺测量头一节管前端的中心偏差。一次顶进超过60m应采用经纬仪测量。c.高程测量。用水准仪及特制高程尺根据工作井内设置的水准点标高（设两个），测量第一节管前端与后端管内底高程，以掌握第一节管子的走向和趋势，测量后应与工作井内另一水准点闭合。d.激光测量。将激光经纬仪（激光束导向）安装在工作井内，并按照管线设计的坡度和方向调整好，同时在管内装上标示牌，当顶管的管道与设计位置一致时，激光点即可射到标示牌中心，说明顶进无偏差，否则根据偏差量进行纠正。e.全段顶完后，应在每个管节接口处测量其中心位置和高程，有错口时，应测出错口的高差。B、纠偏管道偏离轴线主要是由于作用于工具管的外力不平衡造成的，外力不平衡的主要原因有：a.推进管线不可能绝对在一直线上。b.管道截面不可能绝对垂直管道轴线。c.管节之间垫板的压缩性不完全一致。d.顶管迎面阻力的合力不与顶管后端推进顶力的合力重合一致。e.推进的管道在发生挠曲时，沿管道纵向的一些地方会产生约束管道挠曲的附加抗力。上述几条原因造成的直接结果就是顶管顶力产生偏心，要了解各接头上实际顶推合力与管道轴线的偏心度，只能随时监测顶进中管节接缝上的不均匀压缩情况，从而推算接头端面上应力分布状况及顶推合力的偏心度，并以此调整纠偏幅度，防止因偏心度过大而使管节接头压损或管节中部出现环向裂缝。顶管误差校正是逐步进行的，形成误差后不可立即将已顶好的管子校正到位，应缓缓进行，使管子逐渐复位，不能猛纠硬调，以防产生相反的结果，根据现场情况，可采用下述纠偏方法：超挖纠偏法。偏差为1—2cm时，可采用此法，即在管子偏向的反侧适当超挖，而在偏向侧不超挖甚至留坎，形成阻力，使管节在顶进中向阻力小的超挖侧偏向，逐渐回到设计位置。顶木纠偏。偏差大于2cm时，在超挖纠偏不起作用的情况下可用此法。用圆木或方木的一端顶在管子偏向的另一侧内管壁上，另一端斜撑在垫有钢板或木板的管前土壤上，支顶牢固后，即可顶进，在顶进中配合超挖纠偏法，边顶边支。利用顶进时斜支撑分力产生的阻力，使顶管向阻力小的一侧校正。千斤顶纠偏法。方法基本同顶木纠偏法，只是在顶木上用小千斤顶强行将管节慢慢移位校正。（3）、顶管法施工质量标准采用上述各项施工技术措施的目的在于保证顶管施工的顺利进行和确保施工质量，顶管施工质量标准主要有以下几条：A、顶进不偏移，管节不错口，管底坡度不得有倒流水。B、顶管接口套环应对正管缝与管端外周，保证密贴，管端垫板粘牢不脱落。C、管内填料和顺，不流淌，橡胶圈安放正确。D、管节不得有裂缝，不渗水，管内不得有泥土和建筑物垃圾等杂物。E、顶管允许误差项次项目单位允许误差1中心线毫米502相邻管间错口毫米≤15%3管底标高毫米+30，-404内腰箍无渗漏7、主要技术措施（1）、主油缸安装A、安装主油缸时应按操作规程施工，不平行度在水平方向不允许超过3mm，在垂直方向上不允许超过2mm。B、若数台千斤顶共同作用，则其规格应一致，同步行程应统一，且每台千顶使用压力不应大于额定工作压力的70%。C、为了减少后座倾覆、偏斜，千斤顶受力的合力位置应位于后座中间，6台千斤顶双层布置时，其合力位置在管道中心以下0-20cm处，每层千斤顶高度应与环形铁受力位置相适应。D、主油缸先安装四台，油路必须并联，使每台千斤顶有相同的条件，每台千斤顶应有单独的进油退镐控制系统，以后视顶力和土质，摩阻力情况决定增加只数，要求将顶力控制在4000KN左右。E、千斤顶应根据不同的顶进阻力选用，千斤顶的最大顶伸长度应比柱塞行程少10cm。F、油泵必须有限压阀、滤油器、溢流阀和压力