泥水平衡管頂管施工方案設(shè)計

1、1. 生產(chǎn)準備進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、電線桿等的準確位置。 現(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 位置和標高，地面交通情況較復(fù)雜。修建臨時設(shè)施，安裝臨時用水、用電線路，并試水、試電、修好臨時排水溝。訂購所需鐵井蓋、井圈、踏步。2. 技術(shù)準備組織現(xiàn)場施工人員學(xué)習(xí)，審查施工圖紙和進行各專業(yè)圖紙會審，進行設(shè)計要 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。繪制臨時工程及施工非標準設(shè)備工具圖紙。2、沉井施工方案2.1 沉井制作制作程序：場地整平一放線一挖土 23m深一夯實基底，抄平放線驗線一鋪砼

2、 墊層f綁鋼筋f支刃腳、井身模板f澆筑混凝土f養(yǎng)護、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12米，周圍井點降水，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 反鏟挖掘機進行。配合人工修坡和平整坑底，挖出的土方用自卸 車運至棄土場堆放。刃腳支設(shè)本沉井高度大，重量重，地基強度較低，經(jīng)檢算采用墊架法支撐。沉井刃腳鋪 設(shè)100mm厚的砼墊層，采用鋼模或木模進行刃腳的模板的安裝。模板支設(shè)和鋼筋綁扎沉井制作的模板支設(shè)和鋼筋綁扎與普通結(jié)構(gòu)施工要

3、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?；炷翝仓炷敛捎蒙唐讽?，并用砼輸送泵或吊車送至沉井澆筑部位，沿井壁均勻?qū)ΨQ 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)混凝土的接縫處按設(shè)計要求設(shè)置止水鋼板，上節(jié)混凝土須待下節(jié)

4、混凝土強 度達到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)進行井壁外觀檢查，檢查混凝土強度及抗?jié)B 等級，并根據(jù)勘測報告計算極限承載力，計算沉井下沉的分段摩阻力及分段的下沉 系數(shù)（1 . 151 . 25），作為判斷每個階段可否下沉，是否會出現(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)達到設(shè)計強度的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)立即用砂卵石或礫砂填實，在刃腳內(nèi)外側(cè)應(yīng)填筑成適當高度小土堤并分層 夯實使下沉重量傳給墊層。模板及

5、支架拆除時加強觀測，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行，每層挖土厚度為0.40.5m.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，每人負責23m 一段，方法是順序分層逐漸往刃腳方向削薄土層， 每次削515cm，當土垅擋不住刃腳的擠壓而 破裂時，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 進行，使均勻平衡下沉。30cm/沉井挖土下沉采用人工挖土，一臺吊車吊運出土，由于挖土施工困難，綜合考 慮挖土、吊運的施工能力，研究沉井下沉的安全控制，沉井下沉速度控制為 天。沉

6、井下沉中，如遇到砂礫石或硬土層，當土垅削至刃腳，沉井仍不下勺次序，逐段對稱地將刃腳下掏空，并挖出刃腳外壁 小卵石填滿夯實，待全部掏空回填后，再分層刷掉回填的小.壓面而平衡下沉。沉或下沉不平穩(wěn)，則卵石，可使沉在沉井開始下沉和將沉至設(shè)計標高時，一次周邊開挖深度小于 1時，其平面位置與垂直度要特別注意保持正確, 20cm左右停止取土,削土方向削土方向: a0cm，避免發(fā)生傾斜，尤其在開始下沉5m 否則繼續(xù)下沉不易調(diào)整，在離設(shè)計 標咼。以內(nèi)L/下沉至設(shè)計下沉觀測沉井位置的控制是在井外地面設(shè)置縱橫十字控制樁、水準基點。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。于壁外側(cè)用紅鉛油畫出標尺，以測沉降，

7、 井內(nèi)中心線與垂直度的觀測系在井內(nèi)壁四邊標出垂直軸線，各吊垂球一個，對準下 部標志板來控制，并定時用兩臺經(jīng)緯儀進行垂直偏差觀測。挖土?xí)r隨時觀測垂直度， 當垂球離墨線邊達50mm或四面標高不一致時，立即糾正，沉井下沉過程中，每 班至少觀測兩次，并在每次下沉后進行檢查，做好記錄，當發(fā)現(xiàn)傾斜、位移、扭轉(zhuǎn) 時，及時通知值班隊長，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)。當沉至離設(shè)計標高2m時, 對下沉與挖土情況應(yīng)加強觀測，以防超沉。1223下沉糾偏沉井下沉過程中，有時會出現(xiàn)傾斜、位移及扭轉(zhuǎn)等情況，應(yīng)加強觀測，及時發(fā) 現(xiàn)并采取措施糾正。產(chǎn)生

8、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，抽 出支架未對稱同步進行，或未及時回填；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)加強挖 土并可在較低的一側(cè)適當回填砂石，必要時配以井外射水，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，如傾斜一側(cè)土質(zhì)較松軟時，由于重力作用

9、，有時也 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，加強觀測，及 時糾正傾斜。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)計中心位置吻合時，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，使偏差在允許范圍以內(nèi)。2.3下沉到位、封底當沉井沉到設(shè)計標高，經(jīng)23天，下沉已穩(wěn)定，在8h內(nèi)累計10mm時，即 可進行沉井封底。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

10、求嚴格，不允許出現(xiàn)滲漏，再者涌水量不大，井底土質(zhì)較密實，因此確定采取排 水封底方案，如四周深井井點降水達不到要求時，分兩步進行處理。第一步進行土 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個集水井，井深12m，插入直徑0.60.8m，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 水位保持低于井底面3050cm.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，在刃腳下切實填嚴，振搗密實，以保證沉井的最后穩(wěn)定。達到50%設(shè)計強度后，在

11、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)在整個沉井面積上分層由四周向中央進行，每層厚3040cm，并搗固密實?；炷琉B(yǎng)護期間，在封底的集水井中應(yīng)不間斷地抽水， 待底板混凝土達到70%設(shè)計 強度后，進行第二步，對集水井逐個停止抽水，逐個進行封堵。方法是在抽除井筒 水后，立即向濾水井管中灌入 C30早強干硬性混凝土搗實，裝上法蘭，再在上面澆 筑一層混凝土，使之與底板平。封底時因上部結(jié)構(gòu)尚未施工，設(shè)備管道未安裝，應(yīng) 驗算沉井的抗浮穩(wěn)定性。3、工作坑導(dǎo)軌設(shè)置及基礎(chǔ)加固節(jié)泵 油道軌行車泥漿處理裝置操作間護攔料斗泥水平衡頂 管掘進機0 甘.士 2環(huán)鐵管節(jié)沉井工作坑布置圖工作井布

12、置圖如上圖所示：導(dǎo)軌的作用是引導(dǎo)管子按設(shè)計的中心線和坡度頂進，保證管子在頂入土之前 位置正確。導(dǎo)軌安裝牢固與準確對管子的頂進質(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，后背要有足夠的強度和剛度，且壓縮變形 要均勻。所以，應(yīng)進行強度和穩(wěn)定性計算。本工程采用厚鋼板后背，這種后背設(shè)置簡單，安裝時應(yīng)滿足下列要求：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。后背的計算后背在頂力作用下，產(chǎn)生壓縮，壓

13、縮方向與頂力作用方向相一致。當停止頂進, 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，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， 造成頂進偏差。為了保證頂進質(zhì)量和施工安全，應(yīng)進行后背的強度和剛度計算。根據(jù)頂進需要的總頂力，運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)于后背詳細計算，可分為淺覆土后背和深履土后背。具體計算可按擋土墻計 算方法確定。5、頂進設(shè)備頂進設(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

14、置與采用個數(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，頂力合力作用點與管壁 反作用力作用點應(yīng)在同一軸線，防止產(chǎn)生頂時力偶，造成頂進偏差。根據(jù)施工經(jīng)驗， 采用人工或機械挖運土方，管上半部管壁與土壁有間隙時，千斤頂?shù)闹c作用在管子垂直直徑的1/41/5處。高壓油泵由電動機帶動油泵工作，選用額定壓力為 62MPa的ZB-500柱塞泵，經(jīng)分配 器，控制閥進入千斤頂，各千斤頂?shù)倪M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。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

15、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。使用時與頂力方向垂直，起梁的作用。橫頂鐵斷面尺寸為300 X300mm，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，因此頂鐵的長度取決于斤頂?shù)男谐?、管?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250 X300mm，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)時頂鐵發(fā)生外彈

16、。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)活動式工作平臺，平臺用25號工字鋼梁，上鋪15 Xl5cm方木。工 作坑井口處安裝一滑動平臺，作為下管及出土使用。在工作平臺上設(shè)起重架，上裝 電動卷揚機，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)，即可進行出洞頂進。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

17、械切削泥土而采用水力 輸送棄土，同時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一一向泥土倉內(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。本工程頂管施工采用的施工機械為泥水平衡的 頂管掘進機進行施工。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

18、頂管中非常重要的一個環(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)驗對比：通過膨潤土及高分子材料制備的潤滑漿的頂進 摩擦力與無潤滑漿頂進的摩擦系數(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 ）點燃氦氖激光 管，由激光管發(fā)出的紅色激光

19、束，經(jīng)棱鏡反射、小目鏡會聚、半透反射鏡折轉(zhuǎn)后進 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聚集的光束，這光束被安裝在工作 機械上的光電接收器（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，點亮與9塊光電池一一對應(yīng)的指示燈，從而指示出機頭的方位。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，表明機器方位準確，此時光電接收器 給出指零信號，頂管掘進機便按預(yù)定路線前進。若機頭偏移掘進方向，光電接收器 的中心便偏離激光束的中心，除點亮相應(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 伸縮實施糾偏，機頭回正后，偏

20、差信號自動消失。這樣在頂管掘進機頂進的全過程 中，始終保持機頭沿著激光束前進，使頂管誤差控制在規(guī)定范圍內(nèi)。1-電源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)計和施工技術(shù)交底，確保管道的順利頂進。嚴格執(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 部分項優(yōu)良率要求達到95 %以上。認真做好鋼筋、水泥、砂子、石子等原料檢驗。嚴格檢查配合比。搞好計量、 混凝土試塊專人制作和管理。做好管節(jié)、承壓環(huán)頂進各階段受力穩(wěn)定計算，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)。加強操作控制，使頂管均勻平穩(wěn)。受 力均勻。