DN1200氣壓平衡頂管工程施工設計方案

1、DN1200氣壓平衡頂管施工方案概況：我項目部施工的玉溪市珊瑚路截污干管頂管工程，在施工J7號接收井時，發(fā)現(xiàn)地層地質情況與原地質報告提供的情況存在較大差 異。原地質報告顯示在該位置地質為：地面以下3.8米為素填土、3.85.3米為粉質粘土、5.3米以下為礫砂。沉井施工實際顯示地質 情況為：地面以下2米為素填土、23.3米為粉質粘土、3.3米以下 為礫砂。為此，我項目部經(jīng)請示監(jiān)理和甲方同意，在距離J7號井北邊50米位置、距離南邊50米和100米位置補充勘探鉆孔。6月17 日完成鉆孔，顯示地質情況為：1、補ZK1（距離J7號井南50米）顯 示情況，地面以下2米為素填土、23.5米為礫砂、3.53.

2、8米為粉 質粘土、3.84.1米為礫砂、4.14.9米為粉砂、4.96.1米為礫砂； 2、補ZK2 （距離J7井南100米）顯示情況，地面以下2.1米為素填 土、2.12.2米為粉砂、2.24.3米為礫砂、4.35.3米為粉砂、5.37.2 米為礫砂；3、補ZK3 （距離J7井北50米）顯示情況為，地面以下 1.8米為素填土、1.84.2米為礫砂、4.26.2米為粉砂。礫砂描述 為：褐灰、濕飽和、稍密中密，含量25%45%,礫徑0.24cm, 粉砂填充。設計頂進管道覆土深度為地面以下3米4.5米，管道全部在礫砂層中頂進。由于泥水平衡掘進機在上述含量的礫砂層中頂進， 會造成前艙進 泥口堵塞及泥漿

3、泵無法排運，最終會造成頂進無法進行。為此，我們 計劃采用氣壓平衡工具管頂進施工方案，具體實施方案如下：一、頂管總體施工方案：由于G6 G4管段出現(xiàn)地質情況發(fā)生變化，計劃在 G6 J7、G5 J7、G5-J6、G4- J6頂段采用氣壓平衡人工掘進方法頂進施工，其 余頂管根據(jù)再補充地質勘測情況，來確定采用泥水平衡或氣壓平衡施 工方法。二、施工工藝流程1、工藝原理概述：氣壓平衡式頂管的工作原理是，通過作用于臨時掘進工作面上 的氣體壓力（這里的氣體壓力一般根據(jù)工具管底部的地下水壓力來確 定），來阻止地下水。在整個掘進工作面的高度范圍內，作用的氣體 壓力是相等的，但地下水的壓力是有梯度的，因此在工具管的

4、頂部就 形成一個超過平衡壓力的氣體壓力區(qū)。 在這一壓力作用下，地層空隙 中的水被擠出，地層也從原來的飽和狀態(tài)過渡到半飽和狀態(tài)，從而起到平衡挖掘面的作用。V地表面工藝原理圖:D心能 zag 皿上切4打3.說習.怙心尸姐 皿迥巒巫”地下水位氣壓地下水壓力=亠 * -* q i * - - . a主亠 Mi 厶 fa _ -” 占,| 用” .*! ! .1.1.|設備布置圖:/ u 1-冷卻塔；2帶糾偏裝置的工具管；3-第一道氣閘門；4-空壓機；5-第二道氣閘門；6-空氣濾清器；7-防漏氣裝置；8-送氣管道2、氣壓平衡頂管施工工藝流程三、具體實施方案1導軌安裝：導軌安放在混凝土基礎面上，導軌定位后

5、必須穩(wěn)固、正確，在頂進中承受各種負載時不移位、不變形、不沉降。導軌安放前，應先復核管道中心位置但在安裝時必須復核。 導軌面標高按 管道設計標高設置，在頂進中經(jīng)常復核調整，確保頂進軸線的精度。導軌設置坡度與設計軸線相同。頂進工作坑的混凝土基礎面的標高等 于管底標高減去導軌構造高度和管壁厚度之和（約400mm。導軌安裝 允許偏差：軸線位置：士 3mm頂面高程：+3mn兩軌間距：士 2mm2、頂鐵采用U形頂鐵：U形頂鐵通常是一個內徑較小、外徑與“ F” 管相同的，有一定厚度的鋼結構件，主要作用是把主頂油缸的點推力， 分布在被頂“F”管的圓周上，使“F”管受力均勻并保護管節(jié)的端面。3、設置承壓壁：安裝

6、在工作坑后座墻與主千斤頂之間的鋼結構件。承壓壁承受和傳遞全部頂力，必須具有足夠的剛度和強度，本工程承壓壁的設計承壓能力為6500KN4、安裝主頂設備：主頂設備安裝在承壓壁前方，使頂管掘進機和管道向軸線方向頂進的加力組合裝置。由組合千斤頂架、4只主千斤、油泵站2管閥、馬蹄形頂鐵、環(huán)行頂鐵組成。5、工具管安裝將制做好的工具管平穩(wěn)安放在導軌上后，對工具管前后端的中心 方向偏差和相對高差進行測定。6、管節(jié)吊裝管節(jié)吊裝主要采用 5T龍門吊吊裝卸，并用專用吊具，以保護管口不被損壞。7、安裝管節(jié)管節(jié)安裝下管前先進行外觀檢查，包括管端的平直度，管壁表面的光滑度，端面上有無縱向裂縫等，對馬蹄型端面，裂縫、管壁

7、粗糙不得使用。經(jīng)檢查合格的管子吊放至頂管的工作坑導軌上，準 備連接頂進。對于管的承插口尺寸，結構應認真測量，符合標準方 可下管頂進。8管道接口管道接口選用與F鋼承口管管材相互配套的鳥形橡膠圈柔性接 口。9、頂管作業(yè)(1) 、掘進頂管掘進主要采用人工挖掘出土，施工中應做好管內的通風工 作，確保人身安全。工作面挖土操作的主要點為：一般采取先頂后挖 的原則，以保證不超挖，在遇到大的石塊或者偏差較大必須米取挖土 糾偏時才能向前超挖。規(guī)定開挖范圍，不得超挖，管端上部可超挖 15m m以減小頂進 阻力，特別是管底土基的135度包角范圍內，一定要保持管底壁與土 基面吻合；不得擾動管底下部的地基土；挖出的土要

8、及時外運； 開挖要及時配合頂進操作，及時測量，以便頂力限制在較小的范圍； 管前挖土深度，一般為千斤頂出鎬長度。土質好，可超前500mn以內，不宜超前過長，以免引起管位偏差大和管端上方土坍塌。(2) 、運土工作坑采用人工挖土龍門吊垂直吊升出坑， 然后采用人工裝車運 至指定堆土場堆放，由于出土量不大采用 4噸自卸汽車運土。管道內土方通過管內水平運輸和工作坑龍門吊垂直運輸提升至 地面，管內水平運輸通過小四輪車拖運土，人工或卷揚機吊運，然后將土方運至在指定的地點進行堆置。(3) 、氣壓平衡裝置的起用當遇見含水量較大或流砂現(xiàn)象的地層時，為保持掘進面的穩(wěn)定， 防止出現(xiàn)坍塌，而引起地面的塌陷，應立即起用氣壓

9、平衡裝置。首先，關閉頂管機第一道壓氣艙門，使工作艙與大氣隔絕。在工 作艙完全密封的情況下，向工作艙輸入壓縮空氣，氣體的壓力一般要 高出地下水壓力O.OIMPa,以阻止地下水涌入工作艙，達到平衡掘進 面地目的。第2步作業(yè)人員進入物料艙，關閉第二道艙門，也向該艙 輸入與工作艙同等壓力的壓縮空氣， 然后打開第一道艙門，作業(yè)人員 開始掘進作業(yè)。第三步當物料艙裝滿后，停止掘進，關閉第一道艙門， 打開第二道艙門，裝土、運輸。如此反復循環(huán)作業(yè)。為保證作業(yè)人員 的安全，必須保證最大工作氣壓限制在0.36Mpa的人體能承受的安全 氣壓。挖掘、氣壓加壓操作流程(4) 、頂管施工測量頂管施工測量工作分以下四個方面：

10、、頂進前的準備階段測量：工作坑開挖之前應對工作坑軸線，距離和引臨時水準點進行復測貫通， 頂進前應對工作坑的方位，高程進行復測，并標定管道中心線，設立臨時水準點。開始頂進的第一節(jié)管必須平穩(wěn)進洞，位置正確。、頂進過程中的測量：管道軸線及高 程均由激光經(jīng)緯儀測定，經(jīng)緯儀架放在工作井的后部，并固定在底板 上，頂管機后端裝設激光光靶，操作人員通過觀察激光光點偏移及頂 進長度，判斷管道前進的趨勢，及時采取糾偏措施，校正前管段方向。 主要是對首節(jié)管進行測量，每天不少于2次。除對首節(jié)管頻繁測量外， 每頂進30m-50m還對整個頂進管段進行復測，檢查中間管節(jié)有無下沉 現(xiàn)象。當管道頂進發(fā)現(xiàn)偏斜誤差時，每頂進一鎬即

11、要測量糾偏一次。 、地面觀察測量：為檢查地面有無沉陷和隆起，開始頂進前，應在 路面上選好基線（中心軸線），在慢車道和快車道兩端橫向10m范圍 每設置一水平基點，以保證頂進控制的精度。對通過有地面建筑物的 頂段,在其建筑物上選點作為沉降觀測點。、工程竣工測量：工程 完工后，對過程測量記錄進行認真整理，竣工后在進行一次至二次穩(wěn) 定性測量，確認符合規(guī)定標準。（5）、管道內有害氣體安全保證措施及照明設施a.掘進機工具管內對于管道內有害氣體，采用通風稀釋其濃度的 方法，再用有害氣體檢測儀進行檢測，確認安全以后，方可讓施工人 員進入作業(yè)面施工，以保證地下施工人員的安全。即采用DN50鍍鋅鋼管和0.6m3/

12、mm電動空氣壓縮機向工作井及管內工作面連續(xù)送風。 以保證工人及其他經(jīng)許可入內的工作人員吸入的空氣中的含氧量不 低于20%工具管內裝有攝像頭，操作平臺上安裝小電視機以便于監(jiān) 測。b管道照明：所有管道內均采用 36V安全電壓照明，電線沿管道 內壁敷設。電纜采用橡膠三芯軟纜（規(guī)格：3*35），總長約250m燈 泡采用防水型。(6) 、糾偏校正頂管偏差校正要以預防為主，不能等產(chǎn)生明顯超差時再進行校 正。必須逐步由誤差調整到正確，預防誤差積累，糾偏應在頂進中采 用小角度逐漸進行校正，其校正方法有：挖掘校正法：采用在不同部位調整挖土量的辦法，以達到糾偏的 目的，這種方法校正誤差范圍一般不大于 10-20m

13、m.施工中要不斷總結經(jīng)驗，調整挖掘范圍，保證順利頂進，決不能盲目 掏挖造成偏差，也不可盲目糾偏以產(chǎn)生隱患。強制校正法：偏差范圍大于20mn9寸，采取糾偏千斤頂糾偏法。襯墊校正法：當局部地基軟弱、地基承載力不足而使管頭底沉， 這時應結合頂木校正法同時在管底下襯墊， 換填砂石加木板等以增加 地基強度。(7) 、糾正/預防措施A、管道軸線偏差防治頂管施工前應對地質情況進行認真調查。工程部設專職測量員負 責全過程的測量工作，按照測量、糾偏的原則認真操作，頂進過程中 應隨時繪制頂進曲線，采用同種規(guī)格油壓千斤頂，保持頂力與管道中 心線重合。加強施工質量的控制，確保后背不發(fā)生位移，并應使后背 平整，以保證頂

14、進設備的安裝精度。B、處理方法重新調整千斤頂行程，頂力，頂速或重新調整千斤頂?shù)陌惭b精度。對頂管后背進行加固，預防位移繼續(xù)發(fā)展，并確保后背平整糾偏前應認真分析頂進曲線的發(fā)展趨勢， 采取適當?shù)募m偏量，循 序漸進。(8) 、頂管材質、接口及頂進減阻措施鋼筋混凝土管材選用 C50及以上高標號鋼筋混凝土 F管材，頂 管接口采用與F管相配套的橡膠圈鋼套環(huán)企口， 為了在頂進過程中 減小摩阻，每隔3根設置注漿孔，在頂進過程中加觸變泥漿進行減 阻。、注漿注漿設備：螺桿奈莫泵，攪拌器、注漿管道主管用DN50mm岡管，分支用DN20m橡膠管。注漿方法：在工具管的后面連續(xù)放置3根有注漿孔的砼管，以后每隔6米放置一根有

15、注漿孔的管子，頂進時工具管后3根管子上的三組注漿口，隨頂進同步注漿，隨頂隨注，管線后面管道的注漿 孔視頂力的大小進行補漿用。注漿操作人員應注意：工具管后注漿應隨頂隨注，先注后頂?？刂坪米{壓力及注漿量， 該頂段注漿壓力不大于 0.6Mpa,注漿量 為0.1立方米/米。為防止?jié){液進入工具管前方挖掘面，宜在距工具 管后的第3節(jié)管節(jié)設置注漿孔，并連續(xù)設置 2-3節(jié)注漿管。以后每 隔2-3節(jié)再設置一根注漿管。為減少漿液的流失，在管節(jié)的表面涂 刷“石蠟”以減少漿液失水性。(9) 接收井搭建托架導軌接收井托架的作用是將頂進接收井洞口的工具管托住，工具管在托架上僅推行4-5m,出洞約0.5m,因此該托架無須

16、滾輪結構，用 兩根32#槽鋼，按一定的寬度、接收井的總長度、頂管機出洞口的標 高（略低3-5cm），與兩側的洞口密封環(huán)在下部、左右兩側固定牢固。頂管機在距進洞口 2530m時，應進行最后的復測。主要目的是： 最后確定頂管機與設計軸線及進洞洞口的相對位置， 如果此時的偏差 不大，可以進行進一步調整、糾偏，同時也為竣工復測積累資料。（10）拆除洞口圭寸門拆除洞口封門的時間，一是要等到洞口的加固土體達到強度。二是要待頂管機抵近洞口后，距離為 0.5m時進行。頂管機進洞吊運：工具管破洞進入洞口后，為減少土體的擾動時間， 可以加快頂速，接收井派專人觀察及時與工作井頂進人員聯(lián)系，防止 將管道多頂進接收井，

17、一般管道進井約1.0m即可,然后將頂管機與管 道分離，確認完全將頂管機與管道分離后，用吊車輕輕起吊晃動頂管 機頭，使頂管機與管道脫開，此時必須再次檢查分離情況，確認后將 頂管機吊出井外，運往維修場地。（11）、勞動組織每班作業(yè)人數(shù)及職責分工表序號職務人數(shù)主要職責備注1班長1全面負責全過程2安全員1負責全班作業(yè)過程的安全全過程3測量員2負責測量、指導糾偏工作兩班4設備操作員2負責頂進設備和糾偏設備的操作兩班5掘進人員12負責工作面土方挖掘及運送工作二班(12)、機具設備序號設備名稱規(guī)格單位數(shù)量備注1氣壓平衡工具管臺1帶糾偏裝置2空壓機臺23發(fā)電機臺1備用4空氣濾清器個15液壓油泵臺1自制6液壓千斤頂個47導軌副18頂鐵套19吊車QY16臺110挖掘工具鐵鍬等11運土小車個2自制12注漿設備套1(13)、安全措施1、嚴格按照安全用電強制措施和機械操作規(guī)范要求組織實施施工作業(yè)2、根據(jù)土質情況，合理、嚴謹驗算壓縮空氣的消耗量和氣壓壓力。3、通