泥水平衡管頂管施工方案

1、1. 生產(chǎn)準(zhǔn)備進(jìn)行施工測量和放線工作確定管線范圍內(nèi)及施工用地內(nèi)所有障礙物， 如管線、電線桿等的準(zhǔn)確位 置?，F(xiàn)場調(diào)查頂管地段內(nèi)主要障礙物有排水管、供水管、水掣井、電力電訊管道 和渠箱位置和標(biāo)高，地面交通情況較復(fù)雜。修建臨時(shí)設(shè)施，安裝臨時(shí)用水、用電線路，并試水、試電、修好臨時(shí)排水 溝。訂購所需鐵井蓋、井圈、踏步。2. 技術(shù)準(zhǔn)備組織現(xiàn)場施工人員學(xué)習(xí)，審查施工圖紙和進(jìn)行各專業(yè)圖紙會(huì)審，進(jìn)行設(shè)計(jì) 要求和施工技術(shù)交底。編制好頂管施工工藝，做好頂管施工人員的再培訓(xùn)工作。繪制臨時(shí)工程及施工非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備工具圖紙。2、沉井施工方案2.1 沉井制作制作程序：場地整平放線挖土 2 3m深夯實(shí)基底，抄平放線驗(yàn)線鋪 砼墊層

2、綁鋼筋支刃腳、井身模板澆筑混凝土養(yǎng)護(hù)、拆模。2.1.1 施工坑開挖沉井采取在基坑中制作， 以減少下沉深度， 降低施工作業(yè)面。 開挖深度為 3 5 米，考慮到拆除墊架和支模操作的需要，基坑比沉井寬1 2 米，周圍井點(diǎn)降水，降水井深度 1 使地下水位降至比基坑底面低 0.5m，挖土采用 1 臺小松 pC220-3 1.0m3 反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行。配合人工修坡和平整坑底，挖出的土方用自 卸車運(yùn)至棄土場堆放。2.1.2 刃腳支設(shè)本沉井高度大，重量重，地基強(qiáng)度較低，經(jīng)檢算采用墊架法支撐。沉井刃腳 鋪設(shè) 100mm厚的砼墊層，采用鋼?；蚰灸＿M(jìn)行刃腳的模板的安裝。2.1.3 模板支設(shè)和鋼筋綁扎沉井制作的模板支設(shè)

3、和鋼筋綁扎與普通結(jié)構(gòu)施工要求一樣， 只不過要考慮其 地基承載力，所以要均勻?qū)ΨQ施工，以防止不均勻沉降。沉井壁中有預(yù)留管道連接的孔洞， 為避免下沉?xí)r泥土和地下水大量涌人井內(nèi) 施工操作， 對較大孔洞還會(huì)造成沉井每邊重量不等， 影響重心偏移使沉井易產(chǎn)生 傾斜，在下沉前必須進(jìn)行處理。在沉井預(yù)制完成后，用M5.0 磚砌封閉洞口，沉井封底到位后，拆除磚砌封堵。2.1.4 混凝土澆筑混凝土采用商品砼，并用砼輸送泵或吊車送至沉井澆筑部位，沿井壁均勻?qū)?稱澆筑。 澆筑采用分層平鋪法， 每層厚 30cm ，將沉井沿周長分成若干段同時(shí) 澆筑，保持對稱均勻下料，以避免一側(cè)澆筑，使沉井傾斜，要求 2h 內(nèi)澆筑一層。兩節(jié)

4、混凝土的接縫處按設(shè)計(jì)要求設(shè)置止水鋼板， 上節(jié)混凝土須待下節(jié)混凝土 強(qiáng)度達(dá)到 70%后澆筑，接縫處經(jīng)鑿毛及沖洗處理，并澆 10cm 厚減半石子混凝 土。2.2 沉井下沉沉井下沉采用排水下沉。下沉前應(yīng)進(jìn)行井壁外觀檢查，檢查混凝土強(qiáng)度 及抗?jié)B等級， 并根據(jù)勘測報(bào)告計(jì)算極限承載力， 計(jì)算沉井下沉的分段摩阻力及分 段的下沉系數(shù)（ 1 15 125），作為判斷每個(gè)階段可否下沉，是否會(huì)出現(xiàn)突 沉以及確定下沉方法及采取措施的依據(jù)。第一節(jié)模板、 支架的拆除， 混凝土應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 100%始可拆除。 抽除刃 腳下的支架應(yīng)分區(qū)、 分組、依次、對稱、同步地進(jìn)行。 每拆除一根支架和模板后， 刃腳下應(yīng)立即用砂卵石或礫

5、砂填實(shí)， 在刃腳內(nèi)外側(cè)應(yīng)填筑成適當(dāng)高度小土堤并分 層夯實(shí)使下沉重量傳給墊層。模板及支架拆除時(shí)加強(qiáng)觀測，注意下沉是否均勻。下沉速度的控制根據(jù)土質(zhì)情況，采用臺階形挖土自重破土方式。采用從中間開始向四周逐漸 開挖，并始終均衡對稱地進(jìn)行，每層挖土厚度為0.4 0.5m. 刃腳處留 1.21.5m 寬土垅，用人工逐層全面、對稱、均勻地削薄土層，每人負(fù)責(zé)23m 一段，方法是順序分層逐漸往刃腳方向削薄土層，每次削5 15cm，當(dāng)土垅擋不住刃腳的擠壓而破裂時(shí)， 沉井便在自重作用下破土下沉， 削土?xí)r應(yīng)沿刃腳方向全面、 均勻、對稱地進(jìn)行，使均勻平衡下沉。沉井挖土下沉采用人工挖土，一臺吊車吊運(yùn)出土，由于挖土施工困難

6、，綜合 考慮挖土、吊運(yùn)的施工能力，研究沉井下沉的安全控制，沉井下沉速度控制為 30cm/天。沉井下沉中，如遇到砂 沉不平穩(wěn)， 則按平 壁 10 填的小卵礫石或硬土層，當(dāng)土垅削至刃腳，沉井仍不段的次序， 逐段對稱地將刃腳下掏空，均勻地減少承壓面而平衡下沉在沉井開始下沉和將沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)， 一次周邊開挖深度小于5m以人工內(nèi)削時(shí)薄土，層范其圍平面位置與人工垂削薄直土20cm 左右 削土方向生傾斜，尤其在開始下沉 確，否則繼續(xù)下沉不易調(diào)整，在離設(shè)計(jì)深度 沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。削土方向10cm，避免發(fā)意保持正注 取土，依靠自重下下沉或下 并挖出刃腳外 用小卵石填滿夯實(shí)，待全部掏空回填后，再分層下沉觀測沉井位置的

7、控制是在井外地面設(shè)置縱橫十字控制樁、水準(zhǔn)基點(diǎn)。下沉?xí)r，在 井壁上設(shè)十字控制線， 并在四側(cè)設(shè)水平點(diǎn)。 于壁外側(cè)用紅鉛油畫出標(biāo)尺， 以測沉 降，井內(nèi)中心線與垂直度的觀測系在井內(nèi)壁四邊標(biāo)出垂直軸線，各吊垂球一個(gè)， 對準(zhǔn)下部標(biāo)志板來控制， 并定時(shí)用兩臺經(jīng)緯儀進(jìn)行垂直偏差觀測。 挖土?xí)r隨時(shí)觀 測垂直度，當(dāng)垂球離墨線邊達(dá) 50mm 或四面標(biāo)高不一致時(shí)，立即糾正，沉井下 沉過程中，每班至少觀測兩次，并在每次下沉后進(jìn)行檢查，做好記錄，當(dāng)發(fā)現(xiàn)傾 斜、位移、扭轉(zhuǎn)時(shí)，及時(shí)通知值班隊(duì)長，指揮操作工人糾正，使允許偏差范圍控 制在允許范圍以內(nèi)。 沉井在下沉過程中， 最大沉降差均控制在 250mm以內(nèi)。當(dāng)沉 至離設(shè)計(jì)標(biāo)高

8、2m時(shí)，對下沉與挖土情況應(yīng)加強(qiáng)觀測，以防超沉。沉井下沉過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)傾斜、位移及扭轉(zhuǎn)等情況，應(yīng)加強(qiáng)觀測，及時(shí) 發(fā)現(xiàn)并采取措施糾正。產(chǎn)生傾斜的可能原因有： 刃腳下土質(zhì)軟硬不均； 拆刃腳支架及模板 時(shí)，抽出支架未對稱同步進(jìn)行，或未及時(shí)回填； 挖土不均，使井內(nèi)土面高低 懸殊； 刃腳下掏空過多，使沉井不均勻突然下沉； 排水下沉，井內(nèi)一側(cè) 出現(xiàn)流砂現(xiàn)象； 刃腳局部被大石塊或埋設(shè)物擱?。?井外棄土或施工荷載 對沉井一側(cè)產(chǎn)生偏壓。操作中可針對原因予以預(yù)防，如沉井已經(jīng)傾斜，可采取在刃腳較高一側(cè)加強(qiáng) 挖土并可在較低的一側(cè)適當(dāng)回填砂石，必要時(shí)配以井外射水，或局部偏心壓載， 都可使偏斜得到糾正。待其正位后，再均

9、勻分層取土下沉。位移產(chǎn)生的原因多由于傾斜導(dǎo)致，如沉井在傾斜情況下下沉，則沉井向傾斜 相反方向位移，或在傾斜糾正時(shí)，如傾斜一側(cè)土質(zhì)較松軟時(shí)，由于重力作用，有 時(shí)也沿傾斜方向產(chǎn)生一定位移， 因此預(yù)防位移應(yīng)避免在傾斜情況下下沉， 加強(qiáng)觀 測，及時(shí)糾正傾斜。 位移糾正措施一般是有意使沉井向位移相反方向傾斜， 再沿 傾斜方向下沉， 至刃腳中心與設(shè)計(jì)中心位置吻合時(shí)， 再糾正傾斜， 因糾正傾斜 重力作用產(chǎn)生的位移， 可有意向位移的一方傾斜后， 使其向位移相反方向產(chǎn)生位 移糾正。沉井下沉產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的原因是多次不同方向傾斜和位移的復(fù)合作用引起的， 可 按上述糾正位移、傾斜方法糾正位移，然后糾正傾斜，使偏差在允許范

10、圍以內(nèi)。2.3 下沉到位、封底當(dāng)沉井沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，經(jīng) 23 天 ，下沉已穩(wěn)定，在 8h 內(nèi)累計(jì) 10mm時(shí)， 即可進(jìn)行沉井封底。 沉井封底有排水封底和不排水封底兩種方案， 本沉井對封底 質(zhì)量要求嚴(yán)格，不允許出現(xiàn)滲漏，再者涌水量不大，井底土質(zhì)較密實(shí)，因此確定 采取排水封底方案， 如四周深井井點(diǎn)降水達(dá)不到要求時(shí)， 分兩步進(jìn)行處理。 第一 步進(jìn)行土形整理， 使之呈鍋底形， 自刃腳向中心挖放射形排水溝， 填以石子做成 濾水暗溝，在中部設(shè) 24 個(gè)集水井，井深 12m ，插入直徑 0.6 0.8m， 周圍有孔的混凝土或鋼套管， 四周填以卵石， 使井中的水都匯集到集水井中， 用潛水泵排出，使地下水位保持低

11、于井底面 30 50cm.刃腳混凝土鑿毛處洗刷干 凈。封底一般鋪一層 15-50cm, 厚碎石或卵石層，再在其上澆一層厚約 0.5-1.5m 的混凝土墊層，在刃腳下切實(shí)填嚴(yán)，振搗密實(shí)，以保證沉井的最后穩(wěn)定。達(dá)到 50%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，在墊層上綁鋼筋，兩端伸人刃腳或凹槽內(nèi)，澆灌上層底板混凝 土封底。澆筑應(yīng)在整個(gè)沉井面積上分層由四周向中央進(jìn)行， 每層厚 3040cm ， 并搗固密實(shí)。 混凝土養(yǎng)護(hù)期間， 在封底的集水井中應(yīng)不間斷地抽水， 待底板混凝 土達(dá)到 70%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行第二步，對集水井逐個(gè)停止抽水，逐個(gè)進(jìn)行封堵。 方法是在抽除井筒水后， 立即向?yàn)V水井管中灌入 C30 早強(qiáng)干硬性混凝土搗實(shí)， 裝

12、 上法蘭，再在上面澆筑一層混凝土， 使之與底板平。 封底時(shí)因上部結(jié)構(gòu)尚未施工， 設(shè)備管道未安裝，應(yīng)驗(yàn)算沉井的抗浮穩(wěn)定性。3、工作坑導(dǎo)軌設(shè)置及基礎(chǔ)加固工作井布置圖如上圖所示：導(dǎo)軌的作用是引導(dǎo)管子按設(shè)計(jì)的中心線和坡度頂進(jìn)， 保證管子在頂入土之 前位置正確。 導(dǎo)軌安裝牢固與準(zhǔn)確對管子的頂進(jìn)質(zhì)量影響較大， 因此，安裝導(dǎo)軌 必須符合污水管中心、高程和坡度的要求。本工程采用 38kg 鋼軌作導(dǎo)軌?；A(chǔ)導(dǎo)軌采用混凝土基礎(chǔ)。4、后背結(jié)構(gòu)及抗力計(jì)算后背作為千斤頂?shù)闹谓Y(jié)構(gòu)。因此，后背要有足夠的強(qiáng)度和剛度，且壓縮變 形要均勻。所以，應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算。本工程采用厚鋼板后背，這種后背設(shè)置簡單，安裝時(shí)應(yīng)滿足下列要

13、求 :A. 使千斤頂?shù)闹χ行母叨炔恍∮诤蟊掣叨鹊?1/3 ；B. 后背墊鐵可用 70mm鋼板。C. 后背后松散砂層灌注水泥砂漿。后背的計(jì)算后背在頂力作用下，產(chǎn)生壓縮，壓縮方向與頂力作用方向相一致。當(dāng)停止頂 進(jìn)，頂力消失，壓縮變形隨之消失。這種彈性變形現(xiàn)象是正常的。頂管時(shí)，防止 產(chǎn)生不允許的壓縮變形。后背不能出現(xiàn)上下或左右的不均勻壓縮。 否則，千斤頂支承在斜面后背的上， 造成頂進(jìn)偏差。為了保證頂進(jìn)質(zhì)量和施工安全，應(yīng)進(jìn)行后背的強(qiáng)度和剛度計(jì)算。根據(jù)頂進(jìn)需要的總頂力，運(yùn)用朗肯土壓力公式核算后背受力，使沉井后背土 體所受的力小于土壤的允許承載力。關(guān)于后背詳細(xì)計(jì)算，可分為淺覆土后背和深履土后背。具體計(jì)算

14、可按擋土墻 計(jì)算方法確定。5、頂進(jìn)設(shè)備頂進(jìn)設(shè)備主要包括千斤頂、高壓油泵、頂鐵等。千斤頂千斤頂是掘進(jìn)頂管的主要設(shè)備，本工程擬采用 3臺200t 液壓千斤頂。千斤頂?shù)墓ぷ骺觾?nèi)的布置與采用個(gè)數(shù)有關(guān)， 如一臺千斤頂， 其布置為單列式， 應(yīng)使千斤頂中心與管中心的垂線對稱。 使用多臺并列式時(shí)， 頂力合力作用點(diǎn)與管 壁反作用力作用點(diǎn)應(yīng)在同一軸線， 防止產(chǎn)生頂時(shí)力偶， 造成頂進(jìn)偏差。 根據(jù)施工 經(jīng)驗(yàn)，采用人工或機(jī)械挖運(yùn)土方，管上半部管壁與土壁有間隙時(shí)， 千斤頂?shù)闹?力點(diǎn)作用在管子垂直直徑的 1/4 1/5 處。高壓油泵由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵工作，選用額定壓力為 62MPa的 ZB500 柱塞泵，經(jīng)分配 器，控制閥進(jìn)

15、入千斤頂， 各千斤頂?shù)倪M(jìn)油管并聯(lián)在一起， 保證各千斤頂活塞的出 力和行程一致。頂鐵頂鐵是傳遞和分散頂力的設(shè)備。要求它能承受頂壓力而不變形，并且便于搬 動(dòng)。根據(jù)頂鐵旋轉(zhuǎn)位置的不同，可分為橫頂鐵、順頂鐵和 U形頂鐵三種。1）橫向頂鐵安裝在千斤頂與方頂鐵之間， 將千斤頂?shù)捻斖屏鬟f給兩側(cè)的方 頂鐵上。使用時(shí)與頂力方向垂直，起梁的作用。橫頂鐵斷面尺寸為 300 300mm，長度按被頂管徑及千斤頂臺數(shù)而定， 本工程 選用長度為 1.6m 的橫頂鐵；用型鋼加肋和端板焊制而成。2）順頂鐵（縱向頂鐵 ）放置在面鐵與被頂?shù)墓茏又g，使用時(shí)與頂力方向平 行，起柱的作用。 在頂管過程中起調(diào)節(jié)間距的墊鐵， 因此頂鐵的

16、長度取決于斤頂 的行程、管節(jié)長度、出土設(shè)備等而定 , 通常有 100、200、300、400、600 等幾種 長度。橫截面為 250300mm，兩端面用厚 25mm鋼焊平。順頂鐵的兩頂端面加工 應(yīng)平整且平行。防止作業(yè)時(shí)頂鐵發(fā)生外彈。3）U 形頂鐵 安放在管子端面，順頂鐵作用其上。它的內(nèi)、外徑尺寸與管子 端面尺寸相適應(yīng)。 其作用是使用順頂鐵傳遞的頂力較均勻地分布的到頂管端斷面 上，以免管端局部頂力過大，壓壞混凝土管端。大口徑管口采用環(huán)形，小口徑管口可采用半圓形。其它設(shè)備工作坑上設(shè)活動(dòng)式工作平臺，平臺用 25 號工字鋼梁，上鋪 1515cm方木。 工作坑井口處安裝一滑動(dòng)平臺，作為下管及出土使用。在

17、工作平臺上設(shè)起重架， 上裝電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，其起重量應(yīng)大于管子重量。工作棚用帆布遮蓋，以防雨水。6頂進(jìn)施工工作坑內(nèi)設(shè)備安裝完畢，經(jīng)檢查各部處于良好狀態(tài)，即可進(jìn)行出洞頂進(jìn)。泥水式頂管的概述：在頂管施工的分類中， 把水力切削泥土以及雖然采用機(jī)械切削泥土而采用水 力輸送棄土，同時(shí)有的利用泥水壓力來平衡地下水壓力和土壓力的頂管形式都稱 為泥水式頂管施工， 從有無平衡的角度出發(fā)， 又可以把它們細(xì)分為具有泥水平衡 功能的和不具有泥水平衡功能的兩大類， 如常用的網(wǎng)格式水力切割土體的， 是屬 于沒有泥水平衡功能的一類。 即使它采用了局部氣壓向泥土倉內(nèi)加上一定壓 力的空氣， 也只能屬于氣壓平衡而非泥水平衡。 本工程頂

18、管施工采用的施工機(jī)械 為泥水平衡的頂管掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行施工。另外，如果從輸土泥漿的濃度來區(qū)分，又可以把泥水式頂管分為普通泥水頂 管、濃泥水頂管和泥漿式頂管三種。 在黏土及粉土中頂進(jìn)一般采用泥漿的相對密 度為 1.0251.075 。注漿減摩概述注漿減摩是頂管中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，尤其是在長距離和曲線頂管中，它 是頂管成功與否一個(gè)及其重要的關(guān)鍵性的環(huán)節(jié)。 一般采用膨潤土為主和人工合成 的高分子材料， 國內(nèi)有關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)對比： 通過膨潤土及高分子材料制備的潤滑漿 的頂進(jìn)摩擦力與無潤滑漿頂進(jìn)的摩擦系數(shù)有 5.825 倍的變化，粘聚力也有 5 倍 左右的變化。注漿效果的好壞，除了與選用的注漿材料有關(guān)外，還與注

19、漿孔的布置、注漿 泵的選用和注漿壓力大小有關(guān)。信號檢測及激光導(dǎo)向系統(tǒng)的概述頂管機(jī)的導(dǎo)向一般都采用激光導(dǎo)向，如圖 17-4-3 所示為激光導(dǎo)向系統(tǒng)的光 路示意圖。由電源部分送出調(diào)制頻率為 500HZ的交流高壓電（ 1840V）點(diǎn)燃氦氖 激光管，由激光管發(fā)出的紅色激光束，經(jīng)棱鏡反射、小目鏡會(huì)聚、半透反射鏡折 轉(zhuǎn)后進(jìn)入內(nèi)調(diào)焦鏡調(diào)節(jié)， 從物鏡發(fā)射出對不同距離目標(biāo)聚集的光束， 這光束被安 裝在工作機(jī)械上的光電接收器（由 9 塊光電池組成）接收，轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng) 選頻和放大后，點(diǎn)亮與 9 塊光電池一一對應(yīng)的指示燈，從而指示出機(jī)頭的方位。 若激光束照射于光電池中央，則處于正中央的指示燈發(fā)亮，表明機(jī)器方位準(zhǔn)

20、確， 此時(shí)光電接收器給出指零信號， 頂管掘進(jìn)機(jī)便按預(yù)定路線前進(jìn)。 若機(jī)頭偏移掘進(jìn) 方向， 光電接收器的中心便偏離激光束的中心， 除點(diǎn)亮相應(yīng)方位的指示燈外， 光 電接收器給出偏離信號 Vx、Vy，偏離 Vx、Vy 信號經(jīng)放大處理后，經(jīng)伺服放大器、 伺服閥控制糾偏油缸伸縮實(shí)施糾偏， 機(jī)頭回正后， 偏差信號自動(dòng)消失。 這樣在頂 管掘進(jìn)機(jī)頂進(jìn)的全過程中， 始終保持機(jī)頭沿著激光束前進(jìn)， 使頂管誤差控制在規(guī) 定范圍內(nèi)。7、質(zhì)量、安全和節(jié)約措施1. 質(zhì)量保證措施做好地質(zhì)勘察及資料整理工作， 摸清頂管工程范圍內(nèi)的地質(zhì)、 水文情況， 尤其是透水砂層的分布范圍。 認(rèn)真編制好施工方案和通過不同土層的技術(shù)措施及 糾偏措施。組織好設(shè)計(jì)和施工技術(shù)交底，確保管道的順利頂進(jìn)。嚴(yán)格執(zhí)行專檢、 自檢、互檢、工序交接、 混凝土施工掛牌 , 質(zhì)量評定制度 , 分部分項(xiàng)優(yōu)良率要求達(dá)到 95以上。認(rèn)真做好鋼筋、水泥、砂子、石子等原料檢驗(yàn)。嚴(yán)格檢查配合比。搞好 計(jì)量、混凝土試塊專人制作和管理。 做好管節(jié)、承壓環(huán)頂進(jìn)各階段受力穩(wěn)定計(jì)算， 制定合理的技術(shù)措施。 使后背地基受力和管節(jié)受力控制在允許范圍之內(nèi)。 加強(qiáng)操作控制， 使頂管均勻平 穩(wěn)。受力