泥水平衡機械頂管工程施工方案

1、C2-02泥水平衡機械頂管工程施工方案工程名稱:牡丹江市陽明區(qū)磨刀石鎮(zhèn)污水收集管網(wǎng)（301國道管線）工程施工單位:哈爾濱鐵路工程建設有限公司編制日期:2020年04月虹日一、工程概況1二、編制依據(jù)1三、施工方案及技術措施11、機頭選型12、平面布置、井內布置及管內布置33、出土方案44、出洞方案45、測量以及設備安裝46、泥水系統(tǒng)的安裝67、頂進開始調試階段以及土體取樣68、頂進過程中的方向控制79、測量與方向控制要點710、頂管動力、照明配套811、管接口質量控制812、液壓系統(tǒng)913、注漿減磨10一、工程概況本工程為牡丹江市陽明區(qū)磨刀石鎮(zhèn)污水收集管道（301國道管線）新建工程，沿301國道

2、南側布置，收集南側企業(yè)污水排入污水廠。由牡丹江市市政工程設計研究院有限責任公司設計。在301國道新建的D=4.0m污水管道及DN300壓力污水管道，并經由東西四路接入原有排水管道中，新建污水管道總長3587.12m。重力流污水管徑D=0.4m,采用聚乙烯鋼塑復合纏繞管，并用卡箍式彈性密封件接口聯(lián)接；壓力污水管道管徑為DN300mm采用K9級離心球墨鑄鐵管，并用T型承插柔性膠圈接口聯(lián)接。頂管部份采用機械頂進，K147+850國道下方頂管長30米；K147+400省道下方頂管長15米，兩處頂管穿越公路，采用PE管頂管，管徑為400。所有管件及閥門均采用與管道相同等級的管件。土質條件：地基承載力大于

3、120Kpa二、編制依據(jù)根據(jù)招標機構發(fā)布的招標文件、工程量清單、工程圖紙，國家現(xiàn)行及省市地方發(fā)布的工程施工規(guī)范、驗收標準進行編制，本著技術先進、方案合理、進度滿足要求的原則進行編制。三、施工方案及技術措施1、機頭選型1.1 本工程由于本工程工期緊，為確保工程質量萬無一失，確保絕對工程安全，我公司根據(jù)以住施工經驗，決定采用NPD-B600型具有破碎功能的泥水平衡頂管掘進機。1.2 具基本原理是主軸偏心回轉運動而破碎的泥水平衡頂管機，其刀盤的正面，開口比較大，便于大塊的卵石等能進入頂管機內，刀盤正面上下兩個泥土和石塊的進口，其開口的面積約占頂管機全斷面的15%-20%1.3 刀盤由設在主軸左右兩側

4、的電動機驅動。電動機是通過行星減速器帶動小齒輪，然后再帶動設在中心的大齒輪。大齒輪與主軸及軋輻聯(lián)接成一體。主軸的左端安裝有刀盤。這樣，只要刀盤驅動電機轉動，刀盤也就轉動，同時軋輻也轉動。在掘進機工作時，刀盤在一邊旋轉切削土砂的同時還一邊作偏心運動把石塊軋碎。被軋碎的石塊只有比泥土倉內與泥水倉聯(lián)接的間隙小才能進入掘進機的泥水倉，然后從排泥管中被排出。1.4 另外，由于刀盤運動過程中，泥土倉和泥水倉中的間隙也不斷地由最小變到最大這樣循環(huán)變化著，因此，它除了有軋碎小塊石頭的功能以外還始終能保證進水泵的泥水能通過此間隙到達泥土倉中，從而保證了掘進機不僅在砂土中，即使在粘土中也能正常工作。1.5 一般情

5、況下，刀盤每分鐘旋轉45轉，每當?shù)侗P旋轉一圈時，偏心的軋石?動作達2023次。由于本機有以上這些特殊的構造，因此它的破碎能力是所有具有破碎功能的掘進機中最大的，破碎的最大粒徑可達掘進機口徑的40%-45%之間，破碎的卵石強度可達200Mpa1.6 本掘進機的優(yōu)點是：A、頂管機、主千斤頂、泥水循環(huán)系統(tǒng)和泥水分離裝置（DESANDMAN成套化。B、帶錐形破碎機的條幅刀盤，能破碎小于外徑30%一軸強度196Mpa(2000kg/cm2)的礫石。C、該機能適用各種土壤條件，如粘質土、砂土、砂礫混合卵石土和軟巖上。D使用安裝在軌道上的主頂油缸。一次頂進長度超過100mE、該機由一人在地面遙控操縱即可。F

6、、可在控制臺上進行電視監(jiān)測及方向控制，精度高。帶有ISEKI專利的RSGX光靶方向控制系統(tǒng)，有經驗的操作人員可以將方向誤差控制在10mm內！G使用主千斤頂不間斷便可單獨頂進一節(jié)管子。H、泥水分離裝置DESANDMAN-種密封性好，操作靈活的分離系統(tǒng)，且能節(jié)省安裝空間。1.7 此機型在現(xiàn)今使用較廣，我們有著成功施工經驗、技術成熟、可靠，對土層擾動少的特點。偏心破碎泥水平衡頂管掘進機是根據(jù)含水量較高的沙礫土而專門設計的。因此特別適應本工地基頂管的施工O2、平面布置、井內布置及管內布置2.1 在工作井范圍內實行全封閉隔離施工并有專職人員進行管理。2.2 現(xiàn)場布置采用16t汽吊，設備進場時，采用16t

7、汽車吊車。2.3 管道頂進時，起吊設備采用跨距為14m的龍門行車(起重能力為30t),行車導軌與頂管中心線應平行鋪設，并與管中心左右對稱。2.4 井內布置：工作井井內布置主要是后靠背、導軌、主頂油缸、油泵動力站、鋼制扶梯等。3、出土方案3.1 泥水平衡式頂管的出土采用全自動的泥水輸送方式，被挖掘的土通過在機艙內的攪拌和泥水形成泥漿，然后由泥漿泵抽出，高速排土。在沉井上部砌2只沉淀池。沉淀的余土外運需按文明施工要求和渣土處理辦法，運到永久堆土點，不得污染沿途道路環(huán)境。4、出洞方案4.1 為防止出洞口及頂進過程中泥水壓力過大涌入工作井內，在洞口內預先安裝一個單法蘭穿墻鋼套管，用于安裝橡膠止水圈及止

8、水封板。由于頂進距離長，造成管材表面及F型鋼套環(huán)、砂等對橡膠止水圈不可避免的磨損，需經常更換橡膠止水圈。因此，我們在洞口里側增加一道橡膠止水圈，當需更換外部橡膠止水法蘭時，洞口內部的橡膠止水圈可防止地下水進入井內。5、測量以及設備安裝5.1 測量的方法5.1.1 通視條件下的測量使用交匯法引工作井及接收井預留洞口中心至各自的井壁。置經緯儀至A點，后視B點，作BA直線的延長線，并在工作井后部定出一點C。保證CAB在一條軸線上，置經緯儀在C點上，后視A點，在工作井井壁上定出一點A,置激光經緯儀基座于井下D點，并抄平固定激光經緯儀架，置經緯儀于A點，后視B點，在激光經緯儀器架上定出D點，D點同A,A

9、,B點在豎直方向上成一直線，安裝激光經緯儀于儀器架上，對中D點，后視A,點，依設計軸線打好角度，既可定出軸線。5.2 不通視條件下的測量5.2.1 引出A、B兩點后可根據(jù)導線法以及平移法定出CDA,其余步驟同通視條件下測量定位。5.3 后靠背導軌及后頂?shù)陌惭b5.3.1 軸線確定后先安放后靠背，后靠背后部距離井壁100200mm調整后靠背前后以及左右方向，應盡量保證后靠背的中心于軸線相重合。5.3.2 在軸線定好后既可安裝導軌以及后頂，先根據(jù)導軌本身的尺寸計算出導軌頂面至軸線的高差h,至水平儀于井下，在井四周作出46個臨水點，保證軸線標高-臨水點高程=h,安放導軌時可用線繩在相對的兩個臨水點拉出

10、一條直線，使導軌頂輕觸于線繩既可，然后根據(jù)軸線調整導軌軸線在豎直方向上于已知軸線的豎直投影線重合，導軌軸線方向調整好后再精調導軌的高程，最后支撐導軌至井壁上。5.3.3 引軸線至井底前后兩側AB兩點，分中后靠背，在后靠背上作一分中點C,開始放置后靠背時盡量使C點在AB的延長線上，此值可肉眼鑒定，誤差不應大于10cm,在后靠背邊緣定出任意等高兩點DD,測量AD和AD,的距離，只需保證AD的距離名等于AD,的距離既可，誤差不應大于3cm,導軌左右方向確定后既固定下面兩側各一點，后使用線墜調整前后方向既可，最后根據(jù)實際情況填塞C15-C30的混凝土至井壁到后靠背的間隙，后方頂?shù)陌惭b在后靠背的安裝完畢

11、后進行，抄平后頂后只要保證所以千斤頂后平面貼實后靠背既可固定。5.3.4 導軌安裝完畢后需在預留洞口內安裝副導軌，副導軌的軸線以及高程均要與主導軌保持一至，此副導軌用于防止機頭進洞后低頭，見下圖：5.3.5 增高裝置可根據(jù)機頭重量以及增高量選擇枕木，鋼支架或硅墊層。5.3.6 洞口止水裝置的安裝，應保證除止水圈外最小直徑大于進洞物最大直徑的8cni防止受到進洞物的剪切而失去止水效果，位置確定后可用水泥砂漿封堵與井壁形成的間隙，防止從間隙處漏水、漏漿。6、泥水系統(tǒng)的安裝6.1 泥漿池應盡量靠近工作井邊，可采用并聯(lián)法。6.2 泥漿池盡量靠近工作井邊，可以減少排泥管路過長而且產生的管路摩阻力，沉石箱

12、的配置可沉淀塊狀物，防止塊狀物直接進入排泥泵引起排泥泵堵塞和損壞。6.3 注漿系統(tǒng)應盡量使用螺桿泵以減少脈動現(xiàn)象，漿液應保證攪拌均勻，系統(tǒng)應配置減壓系統(tǒng)，在泵出品處1米外以及機頭注漿處各安裝一只隔膜式壓力表。7、頂進開始調試階段以及土體取樣：7.1 頂管下井前應作一次安裝調試，油管安裝先應清洗，防止灰塵等污物進入油管，電路系統(tǒng)應保持干燥，機頭運轉調試各部分動作正常，液壓系統(tǒng)無泄漏。7.2 機頭下井后刀盤應離開封門1米左右，放置平穩(wěn)后重測導軌標高，高程誤差不超過5mm既可開始鑿除磚封門，磚封門應盡量鑿除干凈，不要遺留塊狀物，同時可進行土體取樣工作，使用中100,L=500mm勺兩根鋼管在洞口上下

13、部各取長400mm勺土樣，取樣工作完成后隨既頂機頭，使機頭刀盤貼住前方土體。7.3 機頭屬于刀盤不可伸縮型，土壓力表所顯示的土壓力為泥倉土壓，顯示的土壓力與實際頂進的土壓力存在一個壓力差P,此值一般取15-30T,由于進泥口是衡定的，TCZ機頭的土壓控制主要通過頂速來調節(jié)，每次初頂時先調節(jié)好送水壓力，然后打開機內止水閥，轉動刀盤，關閉機內旁道，待流量達到額定值的80%寸既可開始頂進，送水壓力可通過機內壓力調節(jié)既可完成。8、頂進過程中的方向控制8.1 由于機頭本身所具有的方向誘導裝置，糾偏操作就變的簡單易行了，操作員只要通過糾偏動作，始終保證激光點在二號光耙的中心既可。9、測量與方向控制要點9.

14、1 有嚴格的放樣復核制度，并做好原始記錄。頂進前必須遵守嚴格的放樣復測制度，堅持三級復測：施工組測量員一項目管理部一監(jiān)理工程師，確保測量萬無一失。9.2 布設在工作井后方的儀座必須避免頂進時移位和變形，必須定時復測并及時調整。9.3 頂進糾偏必須勤測量、多微調，糾偏角度應保持在10'20'不得大于0.5°。并設置偏差警戒線。9.4 初始推進階段，方向主要是主頂油缸控制，因此，一方面要減慢主頂推進速度，另一方面要不斷調整油缸編組和機頭糾偏。9.5 開始頂進前必須制定坡度計劃，對每一米、每節(jié)管的位置、標高需事先計算，確保頂進時正確，以最終符合設計坡度要求和質量標準為原則。

15、10、頂管動力、照明配套10.1頂管動力配套序號設備名稱數(shù)量總功率(kw/h)1刀盤電機2442輸送泵電機1223糾偏油泵電機144液壓系統(tǒng)電機2305注槳電機1116槳液攪拌機1117電焊機1308排水泵211合計163注：以上所列設備，并不都是同時啟動動力電線設置：管內設置一二路電纜，按其配套動力負載功率,選擇電纜規(guī)格，供電采用T5S方式，三相五線制移動電線裝接。11、管接口質量控制11.1 本工程所用管節(jié)為“鑄鐵管”頂管，“鑄鐵管”頂管受力性能好，接頭穩(wěn)定性高，接口處止水密封性能好。11.2 選用優(yōu)良管材并處理好管子接口頂管施工是十分重要的。要按有關規(guī)范對管材作現(xiàn)場檢查驗收，如發(fā)現(xiàn)不合格

16、品堅決予以退回。11.3 管材運送、起吊均應有專用夾具，擱置時應用方木墊高，防止管接口的套環(huán)受壓變形。11.4 接管前再次檢查管子接頭的連接口尺寸，焊接的外觀和質地。接管時要保證與上節(jié)管的鋼套環(huán)同軸度，并且加力要均勻，應保證不移位，不反轉，在使用前兩天完成并檢查其牢固性。11.5 在頂進過程中，管材的供應是非常重要的，如果供應不及時造成頂進停止，后果是非常嚴重的，由于機頭重量一般較大，長時間的滯留會造成機頭沉降，使軸線發(fā)生偏差；或已頂好的管子和周圍土體固結，使得摩阻力增大。因此，在開始頂進前，需指定詳細周全的供應計劃，現(xiàn)場應備有足夠余量。11.6 在本工程項進過程中，特別需要對掘進機進行維修和

17、保養(yǎng)，使掘進機始終處于優(yōu)良的使用狀態(tài)，從而順利完成本工程實施。12、液壓系統(tǒng)當液化油出現(xiàn)乳化時，說明液壓油己嚴重氧化，應予以更換，更換液壓油之前須把油箱內清洗干凈。加油必須用精濾車過濾后方可加入。另外，一旦發(fā)現(xiàn)油管老化應予以更換。12.1 電氣系統(tǒng)電氣系統(tǒng)應保持干燥，保持指示燈及各儀表正常。12.2 糾偏系統(tǒng)糾偏系統(tǒng)要經常檢查是否漏油、油液質量、油壓情況，如發(fā)現(xiàn)不正常情況及時更換。13、注漿減磨頂管的推力就是頂管過程管道受的阻力，包括工具管切土正壓力、管壁摩擦阻及工具管氣水壓力。工具管切土正壓力：與土層密實度、土層含水量、工具管格柵形態(tài)及管內挖土狀況有關。根據(jù)有關工程統(tǒng)計資料，軟土層一般為20

18、-30t/m2,硬土層通常在20-60t/m2。大于40t/m2時表明土質較好。F1=S1XK1F1-頂管正阻力(t)S1-頂管正面積(m2)K1-頂管正阻力系數(shù)(t/m2)F1=S1XK1=%r2Xk1(1)管磨擦阻力：管壁與土間磨擦系數(shù)及土壓力大小有關。根據(jù)有關工程統(tǒng)計資料，管壁磨擦阻力一般在0.1-0.5t/m2之間。F2=S2XK2其中F2一頂管側磨擦力(t)S2頂管側面積(m2)K2頂管側阻力系數(shù)(t/m2)F2=S2XK2=%DLXk2為了減小頂壓進阻力，增大頂進力，并且為了防止出現(xiàn)塌方，頂管過程中，應采用在管壁與土壁的縫隙間注入觸變泥漿，形成泥漿護套，減少管壁與土壁之間的摩擦力。

19、泥漿在輸送和灌注過程中具有流動性、可泵性。a、觸變泥漿的材料觸變泥漿的主要成份是膨潤土、摻入堿和水配制而成。為了在頂進完畢后使觸變泥漿固結增強，可摻入石灰膏。但為了施工使用時保持流動性，還必須摻入緩凝劑和塑化劑。b、觸變泥漿的拌合程序將定量的水放入攪拌罐內，并取其中的一部分水來溶化堿；在攪拌過程中，將定量膨潤土徐徐加入攪拌灌內，攪拌均勻；將溶化后的堿水倒入攪拌灌內，再攪拌均勻，放置12h后即可使用。c、觸變泥漿應注意的事項注漿孔的布置宜按管道直徑大小確定，一般每個斷面可設置34個，并具備排氣功能。攪拌均勻的泥漿應放置一定時間方可灌注。灌漿前，應通過注水檢查灌漿設備，確認設備正常后方可灌注。灌漿

20、壓力可按不0.1Mpa開始加壓，在灌漿過程中再按實際情況調整。灌漿時，按灌漿孔斷面位置的前后順序依次進行并應與管道和中繼間的頂進同步。灌漿遇有機械故障、管路堵塞、接頭滲漏等情況時，經處理后方可繼續(xù)頂進長距離頂管施工中，頂力控制的關鍵是最大限度地降低頂進阻力，而降低頂進阻力最有效的方法是進行注漿。注漿使管周外壁形成泥漿潤滑套，從而降低了頂進時的摩阻力，注漿時做到以下幾點13.1應急措施13.1.1 地質發(fā)生很大的變化，突然間變硬或變軟。這可以通過刀盤的轉矩來判斷，如果突然變硬了，則向土倉內加入水或泥漿，掘進機上設有加泥孔，其目的就是用來加泥的。如果太軟，可把第一至第三節(jié)管子及工具頭都聯(lián)成了一個整體，以增加它們的剛性，從而可避免機頭突然沉陷。13.1.2 在頂管