鋼管頂管施工方案

上海市第二市政工程有限公司1D1800上海市第二市政工程有限公司1一、概述本次Φ1800頂管工程是南京市城東污水處理系統(tǒng)07標(biāo)段污水收集系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。本段Φ1800頂管施工具體長(zhǎng)度如下：B15＃井～Φ1800鋼管，頂進(jìn)長(zhǎng)度。B15＃井～B16Φ1800鋼管，頂進(jìn)長(zhǎng)度約。B5＃井～B16Φ1800鋼管，頂進(jìn)長(zhǎng)度約。道，所以施工比較復(fù)雜。頂管施工覆土較深，頂進(jìn)距離較長(zhǎng)，對(duì)施工有影響的建（構(gòu)）筑物尚未拆除，因此頂管施工的難度較大。本項(xiàng)目共有段頂管，全長(zhǎng)約M，管徑為Φ1800鋼管。本工程鋼管頂管采用機(jī)械式土壓泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行施工。PAGE2PAGE2上海市第二市政工程有限公司PAGE3上海市第二市政工程有限公司PAGE3上海市第二市政工程有限公司二、頂管工藝流程圖施工準(zhǔn)備測(cè)量放樣軌道安全后座頂板安裝頂進(jìn)設(shè)備安裝后座千斤頂安裝洞口止水裝置安裝掘進(jìn)機(jī)井內(nèi)就位掘進(jìn)機(jī)試運(yùn)行割開悶板掘進(jìn)機(jī)穿墻后座千斤頂頂進(jìn)出泥準(zhǔn)備偏差測(cè)量軸線控制管道頂進(jìn)出泥頂進(jìn)糾偏鋼管拼接接口檢驗(yàn)鋼管進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收鋼管頂進(jìn)結(jié)束施工準(zhǔn)備切削刀盤切削刀盤切口 封板糾偏千斤頂 殼體吊盤電視攝像儀前后傾斜儀切土口控制電動(dòng)機(jī)測(cè)量?jī)x器液壓泵減速裝置密封圈排泥漿軟管橡膠墊板排泥漿軟管法蘭接頭旁通閥 墊板三、頂進(jìn)掘進(jìn)機(jī)選型本工程經(jīng)過反復(fù)方案論證，最后確定選用D1000機(jī)械式土壓泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)。作可以在基坑內(nèi)或地面操縱室內(nèi)進(jìn)行的，即Telemole進(jìn)機(jī)前方的土挖成與掘進(jìn)機(jī)殼體一樣大小的洞，使掘進(jìn)機(jī)頂進(jìn)過程安裝著兩根管子為進(jìn)、排泥管。20Kpa于該掘進(jìn)機(jī)有機(jī)械平衡土壓力和泥水壓力平衡地下水壓的雙重平衡功能，因此，它施工過后的地面沉降較小。四、中繼環(huán)的選型由于本次頂管頂進(jìn)距離為1力頂進(jìn)。由于中繼環(huán)啟動(dòng)伸縮次數(shù)很多。密封圈極易摩損失效而發(fā)生漏水、漏泥砂、漏漿等現(xiàn)象，給工程帶來嚴(yán)重后果，甚至發(fā)生工程事故。為此本工程中繼環(huán)設(shè)二道密封圈。在二道密封圈之間設(shè)置44構(gòu)形式的中繼環(huán)，在歷次水下頂進(jìn)中，未發(fā)生泥漿泄漏現(xiàn)象。五、頂管出洞技術(shù)措施由于本工程管道頂部為粉砂土,做好頂管出洞口措施是施工成敗范圍為L(zhǎng)＊B＊H＝8m*5m*13m放樣定位注漿就位放樣定位注漿就位埋設(shè)注漿管制備漿液注漿注漿拔管移孔、注漿雙液注漿的基本原理（2~3cm）而壓力又很大時(shí)8~10Mp1Mpa。漿液的顆粒尺寸必須小于土的漿在較大范圍的使用中收到良好效果。后到總管中匯合注入土中。注漿方案大大增加止水效果。PAGE8PAGE8上海市第二市政工程有限公司根據(jù)設(shè)計(jì)預(yù)留的法井壁根據(jù)設(shè)計(jì)預(yù)留的法井壁橡膠密封環(huán)筋板蘭，我們?cè)诜ㄌm上安裝洞鋼法蘭口止水裝置。該裝置必須與導(dǎo)軌上的管道保持同預(yù)埋注漿孔心，誤差應(yīng)小于2cm。循環(huán)水泵房洞口止水裝置密封為橡膠止水法蘭。在橡包括損失系數(shù)水玻璃＝1:1/水泥＝15%水泥含量:375KG/M3土體。２)注漿設(shè)備１～２壓注漿泵４臺(tái)；拌漿桶：ss-200３)注漿材料水泥：要求普通硅酸鹽水泥，新出廠；水玻璃；濃度；４０度模數(shù)３左右。4、洞口止水裝置（見下圖）在循環(huán)水泵房制作過程中，在洞內(nèi)側(cè)預(yù)埋鋼法蘭和鋼內(nèi)套，再在洞口砌磚墻封口，頂進(jìn)開門時(shí)，用風(fēng)鎬破除磚墻。坡洞時(shí)應(yīng)不留隱患。在預(yù)留洞底部，還應(yīng)設(shè)置延長(zhǎng)導(dǎo)軌，以免機(jī)頭出洞時(shí)嗑頭。PAGE10上海市第二市政工程有限公司PAGE10上海市第二市政工程有限公司膠止水法蘭之前應(yīng)預(yù)埋注漿孔，以便壓注膨潤(rùn)土泥漿。5、頂管出洞口措施基坑導(dǎo)軌上的管道同心。線，安裝精度高，并確保牢固穩(wěn)定。好，并調(diào)整好主頂油缸編組，以防機(jī)頭出洞入土后叩頭。六、頂管的頂力控制技術(shù)頂力控制的關(guān)鍵是做好觸變泥漿的注漿工藝，其次是合理地布置中繼環(huán)。1、確定控制頂力頂管后座土體穩(wěn)定驗(yàn)算由于頂管后座經(jīng)過土體加固，經(jīng)試算完全能滿足施工要求。頂進(jìn)設(shè)備允許最大頂力41500KN6000KN?？刂祈斄Φ拇_定本工程根據(jù)鋼管允許頂力確定，本工程控制頂力取F2、頂力計(jì)算和中繼環(huán)的設(shè)置方案

＝4500KN控機(jī)頭迎面阻力

＝rHtg2(45°+18°/2)*A1＝1.8*7.6tg254(π*0.62)＝29t機(jī)頭外壁阻力F＝πd*L*f2 0 0＝π*1.2*4.5*1.5＝25t管外壁摩阻力F＝πDLf3＝π1.2*270*0.5＝508t總阻力 中繼環(huán)設(shè)置計(jì)劃

+F+F1 2

＝562tL＝（450－54）×0.6/3.14×1.2×0.5=126m1L＝450/(π×1.2*0.5)=238m2①本工程270m頂管需設(shè)置中繼環(huán)1套。3．頂力控制的關(guān)鍵技術(shù)觸變泥漿的材料與配方泥漿潤(rùn)滑減摩劑又稱觸變泥漿，是由膨潤(rùn)土、CMC糊)、純堿和水按一定比例配方組成。不同的土質(zhì)，應(yīng)采用不同的配方，才能滿足不同的需要。膨潤(rùn)土是觸變泥漿的主要材料，作為頂管施工用的膨潤(rùn)土應(yīng)選鈉基膨潤(rùn)土，由其拌制成的漿液，觸變以后的流動(dòng)性和靜止下來的膠凝性、固化性都比鈣基膨潤(rùn)土拌制的漿液要好，對(duì)土層的支承和潤(rùn)滑效果好。但是，我國(guó)的膨潤(rùn)土多為鈣基膨潤(rùn)土，所以一般用鈣基土進(jìn)行鈉化處理。土土膨潤(rùn)度(秒)度視粘失水終切力(達(dá)因/mm3)比重穩(wěn)定性CP量mlA漿12％6‰CMC適量塞流30.591301.0730觸變泥漿的制漿工藝12305m3,充分滿足612觸變泥漿系統(tǒng)的管路布置系統(tǒng)管路為一路總管，總管為2G1〞100m觸變泥漿系統(tǒng)的壓注方法制定合理的操作規(guī)程，使頂進(jìn)時(shí)形成的建筑空隙及時(shí)用潤(rùn)滑泥漿就必須嚴(yán)格執(zhí)行頂管注漿操作規(guī)程，由專人操作，質(zhì)量員檢查嚴(yán)格把好質(zhì)量關(guān)。壓漿時(shí)必須堅(jiān)持“先壓后頂，隨頂隨壓，及時(shí)補(bǔ)漿”的原則，補(bǔ)漿應(yīng)按順序依次進(jìn)行，每班不少于2次循環(huán)，定量壓注。同步跟蹤注漿地面泥漿站配制好的觸變泥漿，經(jīng)液壓注漿泵增壓后，進(jìn)入輸漿總管，通過環(huán)形分管注入頂管機(jī)及管節(jié)的壓漿孔形成泥漿套。當(dāng)管節(jié)頂進(jìn)時(shí)，利用掘進(jìn)機(jī)尾部環(huán)向均勻布置的四只壓漿孔，與頂進(jìn)同步進(jìn)行跟蹤注漿，以確保當(dāng)掘進(jìn)機(jī)向前時(shí)在其后形成的環(huán)形空隙立即被泥漿所充填，從而形成完整的泥漿環(huán)套。補(bǔ)壓漿管節(jié)在頂進(jìn)過程中，由于有部分漿液流失到土層中去，因此必須利用鋼管上的壓漿孔進(jìn)行補(bǔ)壓漿。一般在一節(jié)管節(jié)頂進(jìn)結(jié)束后，就應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)壓漿。而且還要視每段頂進(jìn)的阻力情況，隨機(jī)采取分段補(bǔ)壓漿。壓漿量與注漿壓力壓漿量原則上控制在同步跟蹤壓漿量為管節(jié)外理論空隙體積53漿壓力值不宜過高也不應(yīng)過小，據(jù)采用漿液的粘度和管路輸送長(zhǎng)度，我們通過試頂后，壓漿站的壓力控制在0.28～0.3MPa較為合適。壓漿工藝質(zhì)量的判別和修正100m12號(hào)注漿斷面的支管上也各設(shè)一只壓力表。頂管過程中，作業(yè)人員每班應(yīng)記錄各表頭壓力值。判斷方法；如果支管路上，四個(gè)壓漿點(diǎn)的壓力如感覺有靜止情況，說明該支管堵塞，應(yīng)予排除。在總管路上，若壓力表超過預(yù)定值，說明壓漿量太大，反之說明壓漿量不夠，應(yīng)給以及時(shí)調(diào)整。在頂進(jìn)過程中，可以從主頂系統(tǒng)和各中繼環(huán)系統(tǒng)的液壓力值推算就說明壓漿工藝出現(xiàn)問題，應(yīng)立即查明原因，及時(shí)調(diào)整。七、頂管方向控制技術(shù)測(cè)量?jī)x器配備與檢驗(yàn)LeicaTC2002（1”1+1ppLeicaT2Leica（精度1/40000，NA2水準(zhǔn)儀等一系列精密高檔儀器。頂管施工測(cè)量所使用控制測(cè)量平面控制為確保兩井間頂管貫通，橫向、豎向誤差小于100mm，在兩端頭將平面控制成果引測(cè)到施工現(xiàn)場(chǎng)。利用空導(dǎo)點(diǎn)和地面導(dǎo)線點(diǎn)建立平面控制網(wǎng)TC200261”,6<1/80000，對(duì)觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行平差。Leica儀垂直投設(shè)。蹤觀測(cè)機(jī)頭平面偏差方向。高程控制NA2帶平行玻璃板測(cè)微器水準(zhǔn)儀配合銦鋼尺進(jìn)行，往返觀測(cè)。2～310mm20cm次偏差值，做到及時(shí)掌握機(jī)頭姿態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)，以便及時(shí)糾偏b.地面沉降觀測(cè)+10mm、-30mm之間。c.頂管姿態(tài)測(cè)量從而調(diào)整頂管各施工參數(shù)，指導(dǎo)頂管正確、安全推進(jìn)。測(cè)量各尺讀數(shù)，經(jīng)精確計(jì)算得頂管轉(zhuǎn)角、頂管中心方向偏差值、頂管坡度、頂管中心高程等數(shù)據(jù)，從而相應(yīng)調(diào)整頂管機(jī)的各個(gè)施工參數(shù)。例分段糾偏。八、頂管地面沉降控制技術(shù)1cm1、地面沉降預(yù)測(cè)計(jì)算Attewell和Peck一樣，假定沉降槽的曲線線形為正態(tài)分布曲線.見以下公式：i/R=K(z/2R)n22A式中：i沉陷槽曲線反彎點(diǎn)至中心距離；Z--V沉陷槽的容積；Smax地表面最大沉降量K,n常數(shù)(參照藤田系數(shù)表)A頂管開挖面積。土損失量V/A=2.5%，常數(shù)K=1，n=1，又根據(jù)施工條件，求得i/R=K(z/2R)ni=R*K(z/2R)n=0.6*(7.6/1.2)=3.8m由V/A=2.5%，得到V=A*2.5%=(3.14/4)*1.22*0.025=0.028m322A22A

I)=0.028/(

*3.8)=0.005m=5mm22A幾條：泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)，具有二個(gè)平衡機(jī)理。能有效控制地表沉降。機(jī)殼外徑與管外徑之間的建筑空隙的大小。本工程建筑空隙為2cm，既有利于泥漿套的形成，又不使空隙增大造成沉降。頂進(jìn)糾偏的偏心度。本工程頂管糾偏控制角度為0.5盡可能使糾偏角度小。泥漿套的形成質(zhì)量。管道的密封狀況。3、減小地面沉降的針對(duì)性措施減小頂管過程中的地面沉降措施地面監(jiān)測(cè)，優(yōu)化掘進(jìn)機(jī)參數(shù)通過地表監(jiān)測(cè)得到隆沉量與相對(duì)應(yīng)的掘進(jìn)機(jī)主參數(shù)（包括推進(jìn)速度、開挖面土壓力,泥水壓力值，出泥濃度等）進(jìn)行比較，從而優(yōu)化掘進(jìn)機(jī)參數(shù)，指導(dǎo)以后的頂管推進(jìn)。注漿穩(wěn)定措施0.2°。當(dāng)糾偏0.53cm經(jīng)研究后方可繼續(xù)頂進(jìn)。減小頂管后期沉降的措施0.45，P=0.2～0.5Mpa，Q=0.3m3/m。九、頂管施工中所采取的關(guān)鍵技術(shù)措施1、頂管泥漿減阻的技術(shù)措施實(shí)際施工中,通過管壁外優(yōu)質(zhì)潤(rùn)滑泥漿的制作和壓注措施可大大降低頂進(jìn)阻力.注漿為機(jī)頭同步注漿和管道補(bǔ)漿二部分。4502、頂管中繼環(huán)接力頂進(jìn)技術(shù)措施結(jié)合本工程的特殊情況擬設(shè)計(jì)一種新型的中繼環(huán)這種中繼環(huán)采用雙道橡膠密封圈進(jìn)行密封。3、頂管管節(jié)止轉(zhuǎn)的技術(shù)措施大時(shí)會(huì)對(duì)頂進(jìn)造成不利影響，因此對(duì)工具管要采取糾旋轉(zhuǎn)措施。機(jī)頭的旋轉(zhuǎn)主要采用刀盤逆轉(zhuǎn)可實(shí)現(xiàn)糾偏效果，另可采用加壓重塊的方法。在機(jī)頭二側(cè)焊壓鐵支架，1#與6#管二側(cè)亦焊壓鐵支架。二側(cè)先平均放壓鐵，共10t。一旦發(fā)現(xiàn)機(jī)頭有微小偏轉(zhuǎn)，立即將壓鐵移到一側(cè)。1#中繼環(huán)放在機(jī)頭后面，起二個(gè)作用，其一，輔助機(jī)頭糾偏，其二，該中繼環(huán)油缸伸縮時(shí)可釋放機(jī)頭的扭轉(zhuǎn)力矩起到防止機(jī)頭偏轉(zhuǎn)的目的。4、管道密封技術(shù)常重要，我們將抓住每個(gè)環(huán)節(jié)，決不留任何隱患。1〕掘進(jìn)機(jī)的密封對(duì)機(jī)械式土壓泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)施工，一旦在頂管施工中發(fā)生一道Y2)中繼環(huán)的密封如前所述，中繼環(huán)的密封采用雙道橡膠圈。在施工中，我們還能注入油脂來減少密封件磨損和幫助產(chǎn)生良好的密封狀態(tài)。盡管如此，由于中繼環(huán)是伸縮的，是動(dòng)密封，所以我們必須對(duì)有關(guān)的材料，加工尺寸精度和安裝質(zhì)量引起高度重視，由專人負(fù)責(zé)把好各道質(zhì)量關(guān)。十、鋼管的制作、焊接和內(nèi)外防腐措施2/組焊工焊工資格：焊工須持有技監(jiān)（勞動(dòng)）部門頒發(fā)有效的壓力容器2~3個(gè)與現(xiàn)場(chǎng)的材質(zhì)、焊接工藝相同的焊口，經(jīng)外觀、無損探傷（線（90%以上射線Ⅱ級(jí)以上方允許上崗。上崗焊工登入“焊工登記表”以便集中管理。32-3拼裝工。焊條焊條在密封良好未開封時(shí)，可以不進(jìn)行烘焙。焊條堆放庫應(yīng)滿足必要的溫度、濕度和堆放空間要求，不能受到水、油、潮氣、化學(xué)物質(zhì)等有害物質(zhì)侵蝕。生銹及藥皮脫落的焊條不許使用。焊接質(zhì)量的保證措施1草包封堵，防止穿堂風(fēng)。