牵引管施工方案

第一章工程概况1.1工程概况：**泵站一段重力截污管（HDPE双壁缠绕管，管径DN700）和**涌北岸的一段重力截污管（HDPE双壁缠绕管，管径DN600），采用牵引法进行施工。1.2牵引法施工工艺的选择重力截污管段有740多米长管道是紧靠**高速公路边。原计划采用明开挖施工，采用密扣拉森钢板桩支护。根据地质报告，该段地质情况较为复杂，地下水丰富。管道位置土层为人工填土及淤泥、淤泥质土，边坡稳定性差。管道埋深在地下6米左右。刚好处于砂层表面，砂层含水量较为丰富，而且为强透水层，极容易产生管涌和流沙现象。即使采用钢板桩支护一但发生管涌现象，仍会对附近造成地面下沉。这样势必使离基坑边不到3米的高速公路路面开裂，造成不可估量的损失。根据现场管线探测和摸查，在HDPE管顶上3米处有一条与它同线埋设中国电信的管线，如果还在该处进行明开挖施工，必先要进行电信管迁移。增加了投资和延误了工期。鉴于以上理由该段原明开挖施工方法不可行，固改用对周边土体影响小，施工工期短的牵引法施工。**涌北岸段管道位于**路上，由于紧靠**涌，原计划采用明开挖施工时，管坑宽度为4.6米，基本占用了**路整个路宽，要破坏两边大量绿化，**涌重力砌石挡墙等。为了节省投资，缩短工期也改用牵引法施工该段截污管。1.3水文、地质情况1、地质情况根据勘察范围的岩土的工程特征，成因和沉积层序将线路沿线场地内岩土分为1～6层，人工素填土层、河湖相沉积的淤泥、淤泥质土层及砂层、河流相冲积粘性土层、冲积砂层。（1）人工填土层人工素填土层在勘察范围分布广泛，沿线都有分布。本层厚度在2.0米到8.0米，平均厚度3.27m。（2）河湖相沉积层在勘察范围内，河相沉积层有两个亚层，即河湖相沉积淤泥、淤泥质土层以及淤泥质砂层。河湖相沉积淤泥、淤泥质土层组成物主要为粘粒、粉粒，含少量腐植质，局部含粉细砂，饱和，呈流塑状～软塑状。本层顶面埋深2.0米～3.5米，厚度0.50米至3.50m，平均厚度1.59m。淤泥质砂层零星分布，主要由淤泥质粉砂、淤泥质细砂及淤泥质中砂组成，饱和松散。顶面埋深4.3m～6.9m，层厚0.5m～1.4m，平均厚度0.73m。（3）河流相冲积层本层分为3个亚层分别为冲积粘性土层、冲积粉细砂层、冲积中粗砂、砂砾层。（4）残积土层分布局部，为粉质粘土和粉土，组成物主要为粘粒、粉粒，为泥岩及泥质粉砂岩风华残积土，粉质粘土多呈硬塑，局部呈软塑状，粉土呈中密～密实状态。本层顶面埋深5.8米～15.1m。（5）岩石风化带（6）岩石强风化带2、水文情况在本工程范围内地下水位埋藏较浅，在勘测期测得的水位埋深为1.80米～2.0米。勘察范围内地下水主要为賦存在淤泥质砂层及冲积砂层。冲积砂层透水性和富水性较好，为强透水含水层。第二章施工部署2.1工艺流程牵引施工的工艺流程为：施工准备→打导向孔→扩孔、成孔→牵引管道→砌检查井→验收→清场1、准备工作前期调查：进场后调查施工范围内地下管线情况，摸查清楚后才能进行施工。方位定位：根据施工图纸，进行测量放样。并根据施工范围的地质情况、埋深、管径确定管材和一次牵引的管道长度，并设计好钻杆轨迹。2、打导向孔首先将探测棒插入导向头内，导向头后端与钢管连接，然后用顶管机给钢管施加压力，推进导向头，将导向头打入地下；导向仪可随时接收导向头的方位与深度，顶管机可根据此信息及时旋转导向头，使导向头随时改变深度和方向，在地下形成一条直径为100mm的圆孔通道，孔道中心线即为所需敷设管道的中心线。3、扩孔、成孔在孔洞形成后，将导向头卸下，装上一钻头，钻头孔径比孔洞大1.5倍，然后将钻头往回拖拉至初始位置，卸下该钻头，换上更大的钻头，来回数次，直到符合回拖管道要求。为了防止塌孔，在注射的水中加入外加剂，该外加剂有固化洞壁。润滑钻杆等作用。4、牵引管道钻孔完成后，将管材按连接成需要长度，将管材两端封闭，一端与钻头相连，将其一次性拖入已形成的孔洞中，即完成整个埋管工序。5、砌筑检查井牵引管施工完成后需要进行检查井施工，在牵引管末端砌筑检查井。6、验收根据设计及验收规范进行闭水试验等验收工作。2.2管材的选择本工程将选择(HDPE)双壁缠绕管，该管材符合以下要求1、抗外压能力强，能承受较大拉力的管材。2、具有较好的柔韧性，能较好的适应沉降，从而提高管道的抗震能力。3、单位重量轻。在牵引过程中减少与孔壁的摩擦力，提高施工效率和节约成本。第三章主要施工技术措施3.1施工准备工作1、地下管线测量：a．图纸校核：到规划局查阅工程施工地点的管线布置情况，并在现场进行校核，在现场找出图纸标示的管线。b．现场探测：利用地下管线探测仪器对地下管线的分布、位置、走向、管径进行调查探测。c．联系管线单位：主动联系各管线单位到现场确认和交底。d．管线调查清楚以后，按照供水管顶进的路线描绘地下管线和地下障碍物的布置图。2、钻杆轨迹设计根据地下管线布置图设计钻杆的钻进轨迹。轨迹包括两个部分，造斜段和铺设段。因为该段管为重力流截污管，必须按设计流水标高埋设，埋深的按照设计提供的流水标高确定。造斜段：1．造斜段距离L：L＝[h(2R1-h)]0.5式中：h—埋深，R1—造斜段曲率半径，取1200d,代入数据计得L＝22米2．钻杆入射角a：a＝0.5tg-1{[h(2R1-h)]0.5/h}式中各字母意义同上式，计得a＝41o。3.2工作坑施工方案每段牵引需要挖掘2个工作坑，包括入口工作坑、出口工作坑。均采用机械挖掘，采用密扣钢板桩支护。入口工作坑是为了检测钻杆的钻进角度和旋转扭动等工作状态而设的工作坑。在钻机前面6～10米处挖掘。尺寸为1.5×6米，挖深由地面渐变到深4.5米。施工工序为：破除路面→打钢板桩支护→挖土→清运余泥→工作坑围蔽。人工挖泥过程注意不要损坏人行道的地下管线。出口工作坑是回拖时提供排水管入洞工作坑，出口工作坑尺寸和施工方法与入口工作坑相同。3.3钻进技术方案导向钻机的主要部件为：轮式钻机、操作系统、动力站、液压系统、钻头、钻杆等，对照安装使用规范进行安装。钻机运到现场必须先锚固稳定，钻机如果锚固不稳，将会发生功率损失或者功率作用在机器身上，造成机器和人的伤害。钻机是依靠地锚座和后支承与地基固定的，安放钻机前应先平整场地，根据预先设计的的钻机倾斜角度进行调整，依靠钻机动力将锚杆打入土中，使后支承和前底座锚与地层固结稳定。导向钻进原理：钻机的钻头的一侧为斜面的鸭舌形状，钻头通入高压水射流切割土体，若钻头旋转和加压钻进同时进行，由于四周受力方向均一，钻头呈直线钻进；若只加压钻进而钻头不旋转，由于受到斜面的反作用力，钻头则朝斜面法线反方向钻进，实现造斜钻进。钻杆轨迹的第一段是造斜段，控制钻杆的的入射角度和钻头斜面的方向，缓慢给进而不旋转钻头，就能使钻头按设计的造斜段钻进。钻头到达造斜段完成处，接下来的是排水管流水段的钻进。旋转钻头，并提供给进力，钻头就能沿水平直线钻进，由于在钻头位置安装了最先进的探测仪器，在钻进过程中通过地面精密接收仪器，通过接收仪器数据调整钻头角度，使得钻进按照流水线标高路线前进。到达出口工作坑，完成钻孔工序。（一）钻进操作：1.检查钻机的测量仪器的电源是否充足，不足的更换电池，特别是探头电池更不可马虎。2.按照测量仪器使用规范操纵仪器。3.探头装进探头盒内，打开接收机和同步显示器，转动探头盒检查仪器是否正常。4.把探头盒与钻头接好并连接在钻杆上，开机输送钻进液，检查钻头喷嘴是否畅通。5.启动机器进行造斜和水平导向钻进。钻进操作需要注意的事项：1.钻杆的上、下接头对正，边缓慢给进动力边慢转上扣，，不得拧得过紧。2.不允许使用弯曲和有伤的钻杆。3.钻进速度不宜过快，应根据地层条件合理调定给进力。4.造斜顶进时，每次顶进进尺控制在0.5m左右为好，曲线要缓。5.钻杆内不得进脏物，以免堵塞钻头喷嘴。6.当机油压力报警指示灯亮时，说明油压不正常，要进行检查。7.当机油堵塞报警指示灯亮时，要更换机油滤心。8.改变水泵排量时，先摘开离合器，不得带速换档。9.当水泵较长时间不工作的情况下，应将其变速箱挂空挡，后合上离合器，以保持离合器操纵系统中的分离轴承。10.按规范开动钻机后，不允许马上用全负荷钻进，必须先进行试运转，确定各部分运转正常后，方可开始钻进。（二）钻头位置监测钻机随机配有一手提式地表导航仪，用以确定钻头在地底的位置，监测钻头是否偏离设计轨迹。在造斜段，钻头每钻进10cm就测一次钻头的位置，在平铺段每隔20cm就监测一次。如果发现偏离轨道，就通过调整钻头斜面的方向，进行纠偏。但纠偏不能太急，因为钻杆毕竟具有一定的刚度。应该在几根钻杆内完成纠偏，不能在一根钻杆内完成纠偏，同时也要注意不要纠偏过度。（三）回拉扩孔钻头到达出口工作坑，钻进工作完成，但是孔径还没有达到铺设要求。本工程拟多次扩径，第一次扩孔为200mm，第二次扩孔为400mm，如此类推，扩孔到1000mm。具体操作为：卸下钻头，在钻杆尾端连接孔径200mm的回扩头，回扩头后面再连接钻杆，开动钻机旋转、回拉扩头进行扩径。回拉过程中必须不断加接钻杆，始终保持钻杆不能没入孔洞。扩头回拉到达接驳坑，在接驳坑卸下200mm的回扩头，再在出口工作坑的钻杆尾端接上400mm的回扩头，如此扩孔到1000mm。（四）注浆和泥浆的处理在钻杆回拉扩径的过程中，必须通过钻杆注入膨润土浆，以减少摩擦，降低回转扭矩和回拉阻力，同时膨润土浆还有固壁防止孔洞塌土、冷却钻头的作用。更重要的是通过旋转回扩头切削下来的泥土，会溶融在膨润土浆里，形成泥浆，流到出口工作坑的集浆坑里。集浆坑里放设泥浆泵，把泥浆抽到泥浆池。3.4回拉敷设管道扩孔成功到1000mm后，可以进行回来管道工序。在回拖前要进行管线连接的工序，用热熔法将双壁缠绕管连接成与成孔长度相当的管道。准备好后，将管道与扩孔器相连，回拉将管道牵引进孔洞内。3.5检查井检查井采用人工挖孔护壁作业法进行砌筑。放样放出检查井位置后，采用逆作法，开挖到管道位置后再进行砌井工序。井壁和护壁之间空隙用水泥砂浆填补。检查井砌筑时人工挖孔护壁的尺寸和护壁结构图见附录。检查井施工工艺流程：准备工作→开挖土方→扎钢筋、支模→砼浇注→砌筑检查井（包括回填M10沙浆）→浇注盖板及吊装→安装井盖及路面恢复（1）准备工作：根据已完成顶管的轴线，在路面上定出井的位置及检查井（拍门井）施工所需的尺寸（《检查井施工示意图》、《截污井、拍门井施工示意图》），然后进行围蔽和破除砼路面施工。（2）开挖土方：破除路面后，便进行井的基坑开挖，挖土通过三脚架和卷扬机运上地面。根据《检查井施工示意图》，人工分层进行开挖（每开挖一层，便完成一层护壁的浇注，然后再进行下一层基坑土的开挖。采用人工开挖时，必须先开挖基坑中心范围，然后再对称挖掘周边泥土，最后进行护壁范围的泥土挖除及修整。在挖土过程中，要注意及时抽水，以防基坑泡水。人工挖掘土时，现场必须有专人负责观测土体、护壁的变化，以及地下水渗漏情况，发现异常立即组织疏散作业人员，并及时分析问题、处理问题。当开挖到HDPE时，由于考虑到牵引过程中对土体产生扰动，则采用长1.0米，尾径不小于10CM木桩垂直四侧侧墙打如土体，进行加固，木桩间距为0.5米，成梅花桩分布。人工护壁施工至顶管中心线以下40cm（检查井）或50cm(拍门井)。（3）绑扎钢筋及模板施工时，每一层钢筋必须预留足够的搭接长度，具体尺寸按照《检查井施工示意图》、《截污井、拍门井施工示意图》进行施工。护壁砼采用C30，施工护壁时，混凝土要振捣密实，特别是对上下层接口处的砼振捣，且层与层的砼搭接高度必须大于5cm。每层混凝土浇注时，下混凝土位置要对称，浇注砼高差不能超过40cm。护壁施工到设计坑底标高，坑底打设木桩对地基进行加固处理(管底除外)，木桩各技术参数和施工要求参照原设计图纸和工程洽商。用钢筋砼封底后，用切割机将检查井内的HDPE管中心线以上部分砌除，下部分作为流槽。（4）检查井砌筑根据通用图要求，从管顶以上50cm处往下到井底，为砌筑48cm砖墙，从管顶以上50cm处往上，砌筑36cm砖墙。检查井砌筑完后，及时