泥水平衡管頂管施工方案

1、1. 生產(chǎn)準(zhǔn)備進(jìn)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(zhǔn)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(biāo)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(zhǔn)備組織現(xiàn)場施工人員學(xué)習(xí)，審查施工圖紙和進(jìn)行各專業(yè)圖紙會審，進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)設(shè)備工具圖紙。2、沉井施工方案2.1沉井制作制作程序：場地整平放線挖土23m深夯實基底，抄平放線驗線鋪砼墊層綁鋼筋支刃腳、

2、井身模板澆筑混凝土養(yǎng)護(hù)、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 1 2 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(jī)進(jìn)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。2.1.2刃腳支設(shè)本沉井高度大，重量重，地基強(qiáng)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?；蚰灸＿M(jìn)行刃腳的模板的安裝。2.1.3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

3、工要求一樣，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(jìn)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。2.1.4混凝土澆筑混凝土采用商品砼，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

4、節(jié)混凝土須待下節(jié)混凝土強(qiáng)度達(dá)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(jìn)行井壁外觀檢查，檢查混凝土強(qiáng)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 15125），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(dá)到設(shè)計強(qiáng)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(jìn)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(dāng)高度小土堤并分層夯實使下沉重量傳給墊層。模板及支

5、架拆除時加強(qiáng)觀測，注意下沉是否均勻。2.2.1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(jìn)行，每層挖土厚度為0.4 0.5m. 刃腳處留 1.2 1.5m 寬土垅，用人工逐層全面、對稱、均勻地削薄土層，每人負(fù)責(zé) 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(dāng)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(jìn)行，使均勻平衡下沉。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 3

6、0cm/ 天。沉井下沉中，如遇到砂礫石或硬土層，當(dāng)土垅削至刃腳，沉井仍不下沉或下沉不平穩(wěn)，則按平面布置分段的次序，逐段對稱地將刃腳下掏空，并挖出刃腳外壁 10cm ，每段挖完后用小卵石填滿夯實，待全部掏空回填后，再分層刷掉回填的小卵石，可使沉井因均勻地減少承壓面而平衡下沉。在沉井開始下沉和將沉至設(shè)計標(biāo)高時，一次周邊開挖深度小于10cm，避免發(fā)生傾斜，尤其在開始下沉5m以內(nèi)時，其平面位置與垂直度要特別注意保持正確，否人工削薄土層范圍人工削薄土層范圍則繼續(xù)下沉不易調(diào)整，在離設(shè)計深度20cm左右停止取土，依靠自重下沉至設(shè)計標(biāo)削土方向削土方向高。2.2.2下沉觀測沉井位置的控制是在井外地面設(shè)置縱橫十字

7、控制樁、水準(zhǔn)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(biāo)尺，以測沉降，井內(nèi)中心線與垂直度的觀測系在井內(nèi)壁四邊標(biāo)出垂直軸線，各吊垂球一個，對準(zhǔn)下部標(biāo)志板來控制， 并定時用兩臺經(jīng)緯儀進(jìn)行垂直偏差觀測。挖土?xí)r隨時觀測垂直度，當(dāng)垂球離墨線邊達(dá)50mm 或四面標(biāo)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(jìn)行檢查，做好記錄，當(dāng)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(dāng)沉至離設(shè)計標(biāo)高2m時，對下沉與挖土情況應(yīng)加強(qiáng)觀測，以防超沉。中心控制點中心

8、控制點鐵件壁外下沉標(biāo)尺沉井線墜鋼標(biāo)板沉井下沉測量控制剖面示意圖2.2.3 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(qiáng)觀測，及時發(fā)現(xiàn)并采取措施糾正。產(chǎn)生傾斜的可能原因有：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(jìn)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(qiáng)挖土并可在較低的一側(cè)適當(dāng)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

9、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，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(qiáng)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

10、位、封底當(dāng)沉井沉到設(shè)計標(biāo)高，經(jīng) 23 天 ，下沉已穩(wěn)定，在 8h 內(nèi)累計 10mm時，即可進(jìn)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)量要求嚴(yán)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(dá)不到要求時，分兩步進(jìn)行處理。第一步進(jìn)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) 2 4 個集水井，井深 1 2m ，插入直徑 0.6 0.8m，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

11、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(yán)，振搗密實，以保證沉井的最后穩(wěn)定。達(dá)到50%設(shè)計強(qiáng)度后，在墊層上綁鋼筋，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(jìn)行，每層厚3040cm，并搗固密實。混凝土養(yǎng)護(hù)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(dá)到 70% 設(shè)計強(qiáng)度后，進(jìn)行第二步，對集水井逐個停止抽水，逐個進(jìn)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(qiáng)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

12、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)加固行 車泥漿處理裝置運輸車操作間護(hù) 攔管 節(jié)油 泵料 斗工作坑頂鎬環(huán)鐵泥水平衡頂管節(jié)管掘進(jìn)機(jī)后背軌道沉井工作坑布置圖工作井布置圖如上圖所示：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(jìn)，保證管子在頂入土之前位置正確。導(dǎo)軌安裝牢固與準(zhǔn)確對管子的頂進(jìn)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(qiáng)度和剛度，且壓縮變形要均勻。所以，應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)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

13、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?/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，壓縮方向與頂力作用方向相一致。當(dāng)停止頂進(jìn)，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(jìn)偏差。為了保證頂進(jìn)質(zhì)量和施工安全，應(yīng)進(jìn)行后背的強(qiáng)度和剛度計算。根據(jù)頂進(jìn)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(xì)計算，可分為淺覆土后背和深履土后背。具體計算可

14、按擋土墻計算方法確定。5、頂進(jìn)設(shè)備頂進(jìn)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(jìn)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(jìn)偏差。 根據(jù)施工經(jīng)驗，采用人工或機(jī)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 1/4 1/5 處。高壓油泵由電動機(jī)帶動油泵工作， 選用額定壓力為 62mpa的 zb500 柱塞泵，經(jīng)分配器，控制閥進(jìn)入千斤頂，各千斤

15、頂?shù)倪M(jìn)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 300mm，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

16、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 250300mm，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。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 1515cm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(jī)，其起

17、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(jìn)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(jìn)行出洞頂進(jìn)。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(jī)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(xì)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(jī)械為泥水平衡的頂管掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行施工。另外，如果從輸土

18、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(jìn)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(jìn)摩擦力與無潤滑漿頂進(jìn)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(jī)的導(dǎo)向一般都采用

19、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)出的紅色激光束，經(jīng)棱鏡反射、小目鏡會聚、半透反射鏡折轉(zhuǎn)后進(jìn)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(biāo)聚集的光束，這光束被安裝在工作機(jī)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(jī)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(jī)器方位準(zhǔn)確，此時光電接收器給出指零信號，頂管掘進(jìn)機(jī)便按預(yù)定路線前進(jìn)。若機(jī)頭偏移掘進(jìn)方向，光電接收器的中心便偏離激光束的

20、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 v x、 v y，偏離 v x、 v y 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(jī)頭回正后，偏差信號自動消失。這樣在頂管掘進(jìn)機(jī)頂進(jìn)的全過程中，始終保持機(jī)頭沿著激光束前進(jìn)，使頂管誤差控制在規(guī)定范圍內(nèi)。12103495687圖17-4-3激光導(dǎo)向系統(tǒng)光路示意圖1- 電源； 2- 激光器； 3- 棱鏡； 4- 激光目鏡； 5- 半透反射鏡； 6- 觀察目鏡； 7- 內(nèi)調(diào)焦鏡； 8- 物鏡； 9- 光電接收器； 10- 指示燈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(rèn)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(jìn)。嚴(yán)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(dá)到 95以上。認(rèn)真做好鋼筋、 水泥、砂子、石子等原料檢驗。 嚴(yán)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(jìn)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)。