過河頂管方案終

1、鹽城經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)福匯紡織新建污水管道工程穿越通榆河道頂管工程施工方案江蘇新景源建設集團有限責任公司福匯紡織新建污水管道工程項目部目錄一、工程概況二、頂管施工（一）頂進施工工藝流程（二）頂管機選型（三） 泥水處理（四）泥水輸送（五）頂進管理系統(tǒng)（六）泥水平衡頂管主要施工參數(shù)的設定與調(diào)整（七）泥水平衡頂管施工引起的地面沉降（八） 泥水平衡頂管特殊施工技術（九）頂進設備安裝(十)管節(jié)接口處理措施(十一)供電及照明(十二)通訊、監(jiān)控(十三)頂管進洞技術措施(十四)沉降觀測點的布置和觀測(十五)頂管糾編(十六)頂進測量及控制頂管施工方案一、工程概況福匯紡織新建污水管道工程，0+0500+318段為d1

2、200鋼筋混凝土管頂管過通榆河，頂管長為268m，設計管中心標高為-9.5-9.70。通榆河常水位標高為:-0.80.9，洪水位標高為:2.99，河底標高為-4.92。二、頂管施工（一）頂進施工工藝流程：測量確定軸線、標高安裝垂吊設備安裝后靠背安裝液壓千斤頂軌道安裝液壓泵站、水泵、泥漿泵選擇并圍護好泥漿沉淀池安裝掘進機頭調(diào)試電器線路調(diào)試液壓系統(tǒng)安裝第一節(jié)鋼筋混凝土管掘進機頭穿墻井洞啟清清水泵、沖釋土體啟動泥漿泵泵送泥漿至沉淀池通過電腦顯示屏觀察機頭的具體位置，隨時控制機頭走向?？刂乒艿雷呦?，確保管道正常頂進符合設計要求。當管道頂進時，頂力如增大較快，應用預先調(diào)試好的注漿系統(tǒng)，及時注觸變泥漿進行

3、減阻。（二）頂管機選型 選用泥水平衡頂管設備。泥水加壓平衡頂管設備的特征是在機械掘削式頂管前部的刀盤附近安裝隔板，形成泥水壓力倉，將加壓的泥水送入泥水壓力倉，使開挖面穩(wěn)定，刀盤切削下來的土砂以泥水形式被輸送到地面。泥水平衡頂管系統(tǒng)主要由頂管機、泥水輸送、泥水處理及頂進管理四個系統(tǒng)組成。(1) 泥水平衡頂管機 泥水加壓平衡頂管機主機工作原理：工具管在正常作業(yè)前，刀盤與殼體外圈接觸，刀排與刀盤盤體接觸，泥水倉處于密閉狀態(tài)，以延緩泥水壓力泄漏。同時在泥水旁路切換大循環(huán)時，使泥水壓力的波動對開挖面的擾動降到最小，待泥水倉中壓力穩(wěn)定后，啟動中心軸動力泵站帶動中心軸及刀架向前運動，使刀架與刀盤分離，在兩者

4、之間形成四條70mm的進土間隙，并由中心軸及刀架的繼續(xù)伸出帶動刀盤盤體的運動，使之與殼體保持一定距離，此時機頭即處于待工作狀態(tài)，啟動刀盤驅(qū)動電機，通過第一級減速(105k行星齒輪減速機)，其輸出軸上的小齒輪帶動中心軸上的大齒輪(即第二級減速i=131/17)最終帶動刀盤及刀架，以1.5rpm轉(zhuǎn)動(可正反轉(zhuǎn))切削土體。頂力計算F= Fl+ F2其中F總頂力Fl一迎面阻力F2頂進阻力F1/4×D2×P (D頂管機外徑1480mm ， P控制土壓力)PK0××H0式中 K0靜止土壓力系數(shù)，一般取0.55H0地面至掘進機中心的厚度，取最大值15.9m土的濕重量，

5、取1.9t/m3P0.55×19×15.9166.2KN/m2F1=3.14/4×1.482×166.2285.8KN F2D×f×L式中f管外表面平均（根據(jù)頂進距離平均淤泥土）綜合摩阻力，取0.5t/m2D管外徑1.44mL頂距，取最大值268mF23.14×1.44×5×2686058.9 KN總頂力F= Fl+ F2=285.8+6058.9=6344.7 KN頂進裝置頂進裝置分主頂進裝置及中繼頂進裝置兩部分。主頂進裝置的主要功能是完成管節(jié)的頂進，其由底座、油缸組、頂進頭、V形頂塊、鋼后靠及液壓動力

6、泵站等組成；中繼頂進裝置主要是為中繼接力頂進所用。（三） 泥水處理泥水處理系統(tǒng)主要由粘土溶解槽、調(diào)整槽、剩余槽、清水槽、泥水分離旋流器和沉砂池等組成，起處理泥水(由盾構開挖面排出)和制造新鮮泥水的作用。泥水處理采用一次沉淀的方法，沉淀后的泥水送入調(diào)整槽，調(diào)整粘度、密度后重新利用。江中設置一臺潛水泵引水入清水槽，清水槽內(nèi)設潛水泵一臺，用于向調(diào)整槽內(nèi)加注清水，調(diào)整槽內(nèi)設攪拌裝置，調(diào)整后泥水通過泵送入頂管機內(nèi)使用，粘土溶解槽內(nèi)攪拌濃泥漿，加入調(diào)整粘度、密度。粘度控制在25S左右，密度在1.2g/mm3左右，并且根據(jù)實際情況再作調(diào)整,見下圖。泥水平衡式設備的配置圖 （四）泥水輸送泥漿輸送系統(tǒng)是由一根6

7、送泥管、一根6排泥管、送泥泵和排泥泵等部分組成。經(jīng)處理后的泥水由調(diào)整槽通過PH泵由地面送至井下，頂管內(nèi)排出的高密度泥水，經(jīng)安裝在地面和隧道內(nèi)的接力泵送回至地面泥漿沉淀池。沉淀池中泥漿沉淀和疏干后，用封閉式車斗外運。泥水輸送系統(tǒng)流程圖泥水輸送系統(tǒng)啟動時，先開啟VP閥，啟動PI泵，開啟V3、V5閥，再逐個啟動P2、P3、PE泵。系統(tǒng)啟動數(shù)分鐘后，當送排泥水壓力和流量趨于穩(wěn)定，送泥水壓力和切口壓力基本相同時，才可操作到"頂進狀態(tài)"。進入"頂進狀態(tài)"時，開啟機頭閥，開啟V1、V2閥，關閉V3閥。泥水輸送系統(tǒng)可逐漸達到泥水平衡，調(diào)整送泥水壓和排泥流量，使推進過程中

8、一直保持泥水平衡，若在推進過程中，切口水壓值偏高設定值，操作人員應采取措施，使之恢復正常。若切口水壓繼續(xù)偏差達限值，應立即切換到"旁路狀態(tài)"。如果切口水壓的偏離原因是泥水管道堵塞引起的，就應操作至"逆洗狀態(tài)"，對堵塞管道進行沖洗。管道暢通后，應先轉(zhuǎn)換到"旁路狀態(tài)"，最后才轉(zhuǎn)換到"頂進狀態(tài)"。頂進結束后，應將"頂進狀態(tài)"切換到"旁路狀態(tài)"，待泥水平衡后，再切換到"停止狀態(tài)"。（五）頂進管理系統(tǒng)頂進管理系統(tǒng)由頂管機主機及泥水輸送兩大系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)能在電腦中反

9、映出施工過程中的切口水壓、送排泥流量、送排泥密度、主頂速度、主頂行程、刀盤油壓和頂管的平面、高程、轉(zhuǎn)角等一系列施工參數(shù)。頂進過程中，中央控制室操作人員通過此管理系統(tǒng)反映的各類施工參數(shù)及時作相應調(diào)整。（六）泥水平衡頂管主要施工參數(shù)的設定與調(diào)整(1)切口水壓設定泥水平衡頂管頂進時，開挖面不斷被刀頭切削，此時泥膜被刀頭切削并將泥水壓力傳遞給土體，由于刀頭的介入使傳遞給土體的外力增加，因此開挖面處于動態(tài)平衡之中。切口水壓的上、下限值設定可根據(jù)常用土體力學計算公式計算得到。實際頂進過程中的切口水壓是根據(jù)切口水壓設計設定值、實時的土砂量和干砂量積算值等重要參數(shù)設定。其中切口水壓設計設定值可根據(jù)近1050m

10、掘進過程中較佳的設定值回歸所得。(2) 頂進速度頂進速度的控制過程中，應注意以下幾點： 主頂啟動時，必須檢查千斤頂是否靠足，開始頂進和結束頂進之前速度不宜過快。每節(jié)頂進開始時，應逐步提高頂進速度，防止啟動速度過大。 在利用中繼間(一級或多級)作接力頂進時，必須確保后級中繼間及主頂所用千斤頂充分均勻受力，避免頂管機后退造成切口水壓劇降，從而影響開挖面的穩(wěn)定。待前級中繼間順利頂進到位后依次將后級中繼間及主頂頂進到位。 一節(jié)頂進過程中，頂進速度值應盡量保持恒定，減少波動，保證切口水壓穩(wěn)定和送、排泥管的暢通。 頂進速度的快慢必須滿足每節(jié)潤滑泥漿注漿量的要求，保證潤滑泥漿系統(tǒng)始終處于良好工作狀態(tài)。根據(jù)實

11、際施工經(jīng)驗，正常頂進條件下，頂進速度應設定為2.53.5cm/min；如正面遇到障礙物或地基加固土，頂進速度應低于1cm/min。(3) 泥水質(zhì)量控制 密度泥水的密度是一個主要控制指標。泥水密度比重不宜過高或過低，過高將影響泥水的輸送能力，過低將破壞開挖的穩(wěn)定。實際施工和室內(nèi)實驗結果表明，適用于本工程的泥水密度范圍應在1.12-1.20g/mm3。下限為1.12g/mm3，而上限需根據(jù)頂管機中心軸所能承受的最大扭矩來定。 粘度泥水的粘度是另一個主要控制指標。從土顆粒的懸浮性要求而言，要求泥水的粘度越高越好，根據(jù)泥水處理系統(tǒng)的自造漿能力，隨著頂進節(jié)數(shù)的增加，泥漿越來越濃，粘度也呈直線上升，而粘度

12、的增加并非說明泥漿的質(zhì)量越來越高，因此，泥水粘度的范圍應在2025S，考慮到粘度的調(diào)整有一個過程，應在泥漿粘度為22S時(調(diào)整槽粘度)，即可逐漸添加CMC，添加量的多少視粘度下降的趨勢而定。 析水量析水量是泥水管理中的一項綜合指標。泥水的析水量應小于5%，降低土顆粒和提高泥漿的粘度，是保證析水量合格的主要手段。泥水監(jiān)控是一個使用小調(diào)整使用大調(diào)整使用的無限循環(huán)過程，是一個動態(tài)變化過程。檢查配比是否合理的標準是地面沉降量，沉降量得到控制后就要注意泥水指標的變化趨勢，使之穩(wěn)定在某一區(qū)域內(nèi)。(4) 逆洗時的壓力控制逆洗是頂進過程中較為常用的防止和消除排泥管吸口堵塞的方法。在逆洗過程中，由于土倉或頂管機

13、內(nèi)的排泥管處于堵塞狀態(tài)，因此逆洗時應提高排泥流量，但不能降低切口水壓，整個逆洗過程必須密切注意開挖面穩(wěn)定情況。推進、逆洗和旁路三狀態(tài)切換時的切口水壓控制偏差值為：±0.02MPa。(5) 開挖面穩(wěn)定的判斷方法開挖面穩(wěn)定是泥水平衡頂管頂進施工中最重要的管理項目之一，它直接影響著頂管施工質(zhì)量?？刂泼抗?jié)掘削量是開挖面穩(wěn)定的必要保證。（七）泥水平衡頂管施工引起的地面沉降泥水平衡頂管在頂進過程中引起的地面沉降變化可分為兩個階段。第一階段是指開挖面達到測點之前的沉降或隆起。它主要是由于泥水壓力引起的，泥水壓力過高，使開挖面受擠引起地面隆起；泥水壓力過低，使開挖面應力釋放引起地面沉降。第二階段是指

14、從頂管機切口達到測點至頂管機尾離開測點時間范圍內(nèi)引起的沉降或隆起。該段的地面變化主要是由頂管機及隧道移動對地層的摩擦和剪切引起的。此外，平面或高程糾偏引起的單側土體附加應力也將影響此階段的地面沉降。（八） 泥水平衡頂管特殊施工技術在工作井洞門外側無法設置有效的鋼封門，雖制作時采用由雙榀16組成的直排內(nèi)封門，但無法在井壁洞圈上安裝有效的出洞止水裝置，洞門與頂管機及管節(jié)間的建筑空隙難以處理，而內(nèi)封門拔除時的土體損失又是巨大的。本著安全第一的原則，出洞過程中采用井內(nèi)外封門的形式，以便于在井內(nèi)拔除封門和封堵建筑空隙，在井內(nèi)封門外側安裝一只方形鋼箱，使其包絡內(nèi)封門所有雙榀16，兩側焊接在內(nèi)封門外緣雙榀1

15、6上，上部開口，以拔除雙榀16，下部與底板預埋件相連接固定。方箱上設一預留孔。在方形鋼箱外側安裝一只圓形鋼套，鋼套與方形箱采用焊接方式連接可靠。其內(nèi)布置有三道盾尾鋼刷，并在相應兩道鋼刷之間沿外圈各布置球閥。另外，在鋼套后部安裝兩道鋼環(huán)板，以安裝簾布止水橡膠帶。（九）頂進設備安裝(1)把地面上建立的測量控制網(wǎng)絡引放至工作井內(nèi)，并建立相應的地面控制點，便于頂進施工時進行復測。(2)工作井內(nèi)測量放樣，精確測放出頂進軸線。(3)安裝頂進后靠：后靠采用整塊箱型結構鋼后靠，與井壁的接觸面積大于12m2，以擴大井壁受力面積，有利于工作井的穩(wěn)定。頂進后靠的平面垂直于頂進軸線，后靠與井壁結構砼之間的空隙要用砂漿

16、或砼填塞密實。(4)安裝主頂裝置和導軌：先將它們大致固定，然后在測量的監(jiān)測下，精確調(diào)整它們的位置，直到滿足要求為止，隨時將它們固定牢靠。(5) 工作井內(nèi)的平面布置：搭建井內(nèi)工作臺、安裝配電箱、主頂動箱、控制臺等。敷設各種電纜、管線、油路等。井內(nèi)平面布置要求合理，保證安全，方便施工。(6)地面輔助設備的安裝及平面布置。輔助設備主要有拌漿系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、電瓶車充電間等的安裝，此外還有管節(jié)堆場、材料堆場、安全護欄等的布置。(7) 地面輔助工作及井內(nèi)安裝結束后，吊放頂管機，接通電氣、液壓等系統(tǒng)，進行出洞前的總調(diào)度。(十)管節(jié)接口處理措施管節(jié)接口處理是頂管工程的關鍵部分，保證做好接口部分是頂管工程成敗的

17、關鍵，因此對組成接口的每一部分都必須嚴格遵照有關規(guī)程的要求逐一分別嚴格制作。頂進前應對鋼管成口管、從尺寸、規(guī)格、性能、數(shù)量等均作詳細調(diào)查，必須符合鋼管標準設計圖的要求。頂進前還必須在現(xiàn)場作試安裝，對不合格的成品管應予以剔除。鋼管頭的槽口尺寸必須正確，光潔平整無氣泡。(十一)供電及照明由于施工為間斷性施工，采用就近接電方法或自發(fā)電。為了防止電纜線接頭松動，接觸電阻增加而影響供電質(zhì)量，我們使用中的電纜接頭箱，既保證了接頭質(zhì)量，又可以避免包扎受潮而產(chǎn)生的漏電事故。施工時，頂管機所需要電力操縱平臺上的電箱用50mm2電纜直接輸送到工作面，電纜采用三相五芯制，井口采用航空接頭，便于拆卸，管道內(nèi)用接頭箱進

18、行電纜連接，確保使用安全。照明采用36V安全電壓，由管道內(nèi)電箱中的1KVA變壓器提供36V電源，每只變壓器連接9-10只行燈進行照明，根據(jù)頂進長度來決定使用變壓器的數(shù)量。(十二)通訊、監(jiān)控頂管施工必須保證信息交換渠道的暢通，同時對施工操作人員要進行監(jiān)護，防止發(fā)生安全事故，因此我們設立了通訊、監(jiān)控系統(tǒng)。通訊采用數(shù)字程控交換機，各聯(lián)絡點之間可以通過電話自由通訊，在管道內(nèi)空氣潮濕，應使用防潮防爆的礦用電話機，以保證通話質(zhì)量。監(jiān)控采用兩臺監(jiān)視器，分別對頂管機操作面和主頂操縱臺進行監(jiān)控。這樣地面人員能及時了解施工情況，發(fā)生問題可以立即著手解決。為了解決傳輸信號長距離輸送衰減的問題，將信號通過放大器放大后

19、再送上地面，保證了圖像的清晰。(十三)頂管進洞技術措施為保證頂管機能順利進入接收井預留洞，在離接收進15m左右時要加強對頂進軸進的觀測，及時糾正頂進軸線的偏差，保證頂管機能順利地按設計軸線進入預留洞。為防止預留洞封門打開后洞外的土體涌入接收井內(nèi)，在頂管機到達接收井前，在接收井內(nèi)預留一道橡膠止水帶，以防止頂管機進洞時水土涌入井內(nèi)。接收井內(nèi)按頂進軸線安裝接收機架，使頂管機平衡地進入接收井，防止井洞后頂管機直接落到接收井底板上，造成后續(xù)管離接口質(zhì)量問題。頂管機進洞后，盡快把頂管機和砼管節(jié)分離，并把管節(jié)和工作井、接收井的接頭按設計要求進行處理。(十四)沉降觀測點的布置和觀測頂進施工的每個頂程都要布置地

20、面沉降觀測點。出洞后的15m范圍內(nèi)每隔3m布置一個沉降觀測點，然后每隔5m布置一個沉降觀測點，在地面重要構筑稱處適當增加沉降觀測點布置，在每一個頂程中還要布置兩道斷面沉降觀測點。沉降觀測點布置必須做到安全、可靠，對測量所有的儀器要經(jīng)常校正，確保測量數(shù)據(jù)的準確性。頂管施工時，對沉降觀測點每天進行兩次觀測，對要保護的構筑物處的觀測點適當增加觀測的次數(shù)。并及時把測量數(shù)量反饋到施工人員手中，便于指導頂進施工。(十五)頂管糾編(1)糾偏裝置糾偏是通過頂管機上的糾偏鉸產(chǎn)生折角的面進行的，糾偏系統(tǒng)由4臺150噸雙作用油缸及控制閥組成，4組油缸呈斜向45度正交布置，每個糾編油缸都通過萬向鉸將頂管掘進機前后殼體

21、連接在一起，使頂管掘進機能在一定范圍內(nèi)任意做出糾偏動作。4組糾偏油缸由4個三位四通電磁換向閥控制，每個油缸的前后腔均安裝有平衡閥，當糾偏油泵關閉時，平衡閥能將油缸前后腔油路關閉，使油缸內(nèi)始終保持高壓，確保糾偏動作的可靠。(2)實用糾偏技術在施工過程中，要根據(jù)測量報表繪聲繪色制頂進軸線的單值控制圖，直接反映頂進軸線的偏差情況，使操作人員及時了解糾偏的方向，保證頂管機處于良好的工作狀態(tài)。在實際施工中，頂進軸線的設計軸線經(jīng)常會發(fā)生偏差，因而要采限糾偏措施，減小頂進軸線和設計軸線間的偏差值，使之盡量趨向一致。頂進軸線發(fā)生偏差時，通過調(diào)節(jié)糾偏千斤頂?shù)纳炜s量，使偏差值逐漸減小并回至設計軸線位置。在施工過程

22、中應貫徹勤測、勤糾、緩糾的原則，不能劇烈糾偏，以免對砼管節(jié)和頂進施工造成不利影響。實際操作中還應注意，糾偏是與頂管同步進行的一項工作，重要的是把握頂管趨勢，不能指望一蹴而就，而應緩慢地、逐步進行，若操之過急就容易造成軸線的較大折角，反而不利于頂進的順利進行。(十六)頂進測量及控制(1)軸線測量方法為了使頂進軸線和設計軸線相吻合，在頂進過程中，要經(jīng)常對頂進軸線進行測量。在正常情況下，每頂進一節(jié)管節(jié)測量一次，在出洞、糾偏、進洞時，適當增加測量的次數(shù)，施工時要經(jīng)常對測量控制點進行復測，以保證測量的精度。頂時測量利用J2激光經(jīng)偉儀置于頂進軸線上，跟蹤頂管機內(nèi)光靶測量，頂進時，施工人員隨時可以直觀地看出頂管機偏差情況及行進方向，同時每頂進一節(jié)管利用J2經(jīng)緯儀二測回直接在井內(nèi)觀測頂管機內(nèi)平面測尺偏差讀數(shù)。高程偏差測量采用水準儀測量，測得頂管機中心標高，再與設計高程比得高程偏差。另外，指示軸線在頂進過程中，必須利用三