顶管施工技术措施方案

筑龙 网 WWW .ZH ULO NG. COM 1 顶管施工技术措施 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 顶管施工是继盾构施工之后发展起来的一种地下管道施工方法，它不 需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑 物以及各种地下管线。顶管施工就是借助于主顶油缸及管道间中继间等的 推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直达到接引坑内吊起。与 此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间。顶管主要 有气压平衡顶管、泥水平衡顶管及土压平衡顶管。本文是为湖南长沙天然 气次高压管道长潭高速部分（从浏阳河南岸到李家塘收费站）所编写的施 工方案。本段 DN600 次高压管道沿长潭高速敷设安装，在位于 J10+320.04～ Ｊ10+434.62 段采用 DN1000 砼管作为套管，天然气管道下穿长潭高速路。 本文主要介绍了土压平衡长距离顶管。 方案的编写我们不但参考了有关书籍，而且咨询了上海市政二公司顶 管技术研究所及镇江煤矿专用设备厂。因此，该方案对于公司以后类似工 程的招投标及施工技术措施的编写有一定的参考作用。 一、 该工程顶管概况： 该工程需顶管位置为 J1+885.22~J2+095.13、J11+038.6~J11+058.64， 需顶管总长度为 242.91 米。根据 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 要求，顶管所用管材为钢筋砼管，砼 管内径为 DN1000，砼管的壁厚、接口形式等详细资料业主未提供，本施工 组织设计暂按常用的 F 型接口管考虑。顶管位置未提供详细地质资料。根 据现场目测，初步判定为较硬粘土及老黄土，地下水位以上。进场后，我 们将对顶管位置进行详细地质堪测，作出土质柱状图，以满足现场施工的 筑龙 网 WWW .ZH ULO NG. COM 2 需要。地面到顶管掘进机中心的深度约为 3 米。根据以上情况，初步确定 采用土压平衡顶管（由于许多资料不详，未能进行详细准确计算）。 主要顶管施工机具一览表 序 号 机 具 名 称 型号规格 数量 单位 备 注 1 泥土加压式顶管掘进机 DK1200 1 台 镇江专用煤矿设备厂 （包括主顶油缸、中继间等全套） 2 注浆泵 QZB-50/60 1 台 镇江专用煤矿设备厂 3 套管式泥土输送泵 BTS-11/5 1 台 镇江专用煤矿设备厂 4 电动龙门行车 5t 1 台 长江起重机械设备厂 5 柴油发电机 120KW 2 台 1 台备用 6 经纬仪 T2 1 台 瑞土 7 激光发射器 1 台 8 吊车 8t 汽车吊 1 台 长江起重机械设备厂 9 自卸式翻斗车 5t 2 辆 筑龙 网 WWW .ZH ULO NG. COM 3 二、顶管 施工工艺 钢筋砼化粪池施工工艺铝模施工工艺免费下载干挂石材施工工艺图解装饰工程施工工艺标准钢结构施工工艺流程 流程图及工艺原理图 顶管施工工艺流程图及工艺原理图如下： 工 程 开 始 测 量 放 样 出 洞 准 备 基 坑 构 筑 工作坑设备安装 掘 土 运 土 放样复核 推 进 测 量 卸管、接口安装 进 洞 顶管掘进机出洞 全 线 测 量 收 坑 工 程 结 束 地面设备安装 注浆材料准备 注 浆 顶管施工工艺流程图 筑龙 网 WWW .ZH ULO NG. COM 4 1、钢筋砼管：2、运输车：3、扶梯：4、主顶油泵：5、行车：6、安全扶栏：7、润滑注浆系统：8、操纵房：9、配电系统：10 、操纵系统：11、机头：12、钢筋砼管：13、环形顶铁：14、马蹄形顶铁：15、导轨：16、主顶油缸：17、后座：18、测量系统 顶管施工示意图 筑龙 网 WWW .ZH ULO NG. COM 5 三、 要施工技术及措施 a) 工作坑及接收坑 A、由于地面距顶管掘进机中心深度约为 3 米，工作井深度约为 3.5 米， 工作井开挖深度较浅，土质条件较好，故工作井采用机械开挖，人工直槽 修边，整体原位浇注钢筋砼前墙、后座墙、工作井壁（钢筋配筋需根据顶 推力、土质情况等进行详细计算）。工作坑平面位置及剖面示意如下图所示： 500 根据主顶油缸、掘进机尺寸具体设计 40 00 前墙 后座墙20 0 工作井 1000 25 00 10 00 20 00 预埋铁件，用于焊接固定导轨 30 0 1000 钢筋砼前墙 钢筋砼后座墙 工作井底板 1 1 工作进平面示意图 1-1剖面示意图 筑龙 网 WWW .ZH ULO NG. COM 6 B、为了防止土层中的水流入工作坑中，影响工作坑的作业，造成洞口 塌陷，必须认真做好前墙的止不工作，前墙止水构造如下图所示： 1 1 预埋螺栓 前墙 橡胶止水圈 1-1剖面示意图 前墙止水圈构造示意图 C、接收坑：由于土质情况较好，接收坑采用钢板桩加固即可。 2、顶铁及后靠背 A、为了将主项油缸的几个点的推力比较均匀地分布到钢筋砼管上，同 时起到保护砼管端面的作用，靠近钢筋砼管的顶铁为环形顶铁，环形顶铁 的内外径与钢筋砼管的内外径相同，环形顶铁的端面形式必须与钢筋砼管 的接口形式相适应，以利于力的传递和保护砼管端面。常用 F 型接口管环 形顶铁示意图如下所示： B、当主顶油缸的行程不足时，主顶油缸回缩后，在主顶油缸和环形顶 铁之间加上马蹄形顶铁，继续进行顶管推进。马蹄形顶铁构造示意如下图 筑龙 网 WWW .ZH ULO NG. COM 7 所示： 环形顶铁构造示意图（用于F型接口管） 马蹄形顶铁构造示意图 筑龙 网 WWW .ZH ULO NG. COM 8 C、为了把主顶油缸产生的集中在几个点的数百吨反作用力较均匀地分 布在后座墙上，在主顶油缸与后座墙之间加上钢结构后靠背。为便于运输 和吊装，灵活组合，后靠背分成两块，其构造示意如下图所示： 后靠背示意图(分成左右两块) 3、基轨导轨 基轨导轨与工作井的钢筋砼底板通过预埋铁件焊接固定，基轨导轨的 作用主要有两个：一是使推进管在工作坑中有一个稳定的导向，并使推进 管沿该导向进入土层中；二是让环形顶铁、马蹄形顶铁工作时有一个可靠 的托架。我们设计采用复合型基轨导轨，基构造示意如下图所示。在每一 根导轨上都有两个工作面：水平的一个面供顶铁在其上滑动，而倾斜的一 个面则是与管子接触。为了测量及导轨安放的方便，导轨的水平面与钢筋 砼管内的管底标高一致。每一副导轨还设有六只可以调节高低的撑脚，以 筑龙 网 WWW .ZH ULO NG. COM 9 方便安装及进行标高的调整校核。 可调撑脚 复合型基轨导轨示意图 1 1 1-1剖面图 钢筋砼管内底标高 4、注浆减摩 A、由于顶进长度较长（其中一处连续顶进长度为 209.93），且选用管 材为钢筋砼管。为了减少顶管过程中管外壁与土体之间的滑动摩擦，减少 顶进阻力，减轻主顶油缸负荷，减少主顶油缸对后座墙的反作用力，防止 顶坏钢筋砼管及后座墙。必须通过注浆泵将润滑浆压到管壁与土体之间， 使管壁与土体之间形成一个浆套，起到润滑减摩的作用。本设计中，我们 选用的是 QZB-50/60 气动注浆泵，该泵为螺杆泵，非常适合顶管注浆，由 于螺杆泵脉动小，浆液几乎是从注浆孔空隙中被挤出来的，浆套容易形成 且容易保持。 B、我们所采用的润滑浆配方为 材料名称 钠基膨润土 废机油 CMC 增粘剂 高分子胶 水 单 位 Kg L kg kg kg 数 量 100 40 2 2 900 钠基膨润土采用浙江临安膨润土矿生产的顶管专用膨润土。 C、带有注浆孔的砼管在掘进机后连续放置 4 根，不断地注浆，使浆套 筑龙 网 WWW .ZH ULO NG. COM 10 在管子外面保持得比较完整，然后每隔 3~5 根管子放置一节有注浆孔的管 子用以补浆。 D、注浆时压力不宜用得太高，因为注浆压力太了容易产生冒浆，不易 形成浆套，且过高的压力作用在管子上时，会增加管子周边的正压力，反 而使顶进时阻力增大。 5、中继间的使用 由于一次顶进长度较长，本设计采用中继间将一次顶进的管道分成3~5 个推进区间。在顶进过程中，先由几个中继间按先后程序把管子推进一小 段距离后，再由主顶油缸推进最后一个区间的管子，这样不断地重复，一 直到把管子从工作坑顶到接收坑。管子顶通后，中继间需按先后序在拆除 其内部油缸以后再合拢。中继间构造示意如下图所示： 1、液压总动力源：2、液压总管：3、中继间油缸 中继间顶进示意图 中继间在安放时，第一只中继间应放在比较前面一些。因为掘进机在 推进过程中推力的变化会因土质条件的变化而有较大的变化。所以，当总 筑龙 网 WWW .ZH ULO NG. COM 11 推力达到中继间总推力 40%~60%时，就应安放第一只中继间，以后，每当达 到中继间总推力 70%~80%时，安放一只中继间。而当主顶油缸达到中继间总 推力的 90%时，就必须启用中继间。 6、通风 由于顶进距离较长，管内通风必须高度重视。为了确保管内操作人员 供氧充足，防止土层中的有害气体及机械作业过程中产生的粉尘等危害作 业人员健康，本设计采用鼓风与抽风相配合的联合通风方式，鼓风风筒的 排出口距掘进机小于 3m，抽风筒的吸入口距洞口 10m~20m，在该系统中， 鼓风机的抽风机都安装在工作井的地面上，两者间必须间隔 10m 以上。该 系统的主要特点是通风效果好，且风机都不进入管内，噪声小，对其他工 序的影响较小。通风系统布置示意如下图所示： <3m 10m-20m 鼓风机 抽风机 通风示意图 机头 7、土压平衡顶管的施工控制 A、我们所采用的是镇江煤矿专用设备厂与上海市政二公司顶管技术研 究所联合开发的 DK1200 型土压平衡式顶管掘进机及配套的自动化控制系 筑龙 网 WWW .ZH ULO NG. COM 12 统，该机性能较好，自动化控制精度高。出土采用 BTS-11/5 套筒式输土泵， 该泵能与土压平衡式顶管掘机相配套，使顶管能够连续进行，大大推进土 压式顶管的推进速度，同时，也使所顶的管内变得文明、清洁，改善了施 工作业环境。 B、土压平衡顶管施工的平衡包含两个内容：一是顶管掘进机在顶进过 程中与它所处土层的地下水压力和土压力处于一种平衡状态：二是顶管掘 进机的排土量与掘进机推进所占去土的体积也处于一种平衡状态。只有同 时满足以上两个条件，才能算是真正的土压平衡。 从理论上讲，掘进机在顶进过程中，其土仓的压力 P 如果小于掘进机 所处土层的主动土压力 PA时,即 P＜PA时,地面就会产生沉降。反之，如果在 掘进机顶进过程中，土仓的压力大于掘进机所处土层的被动土压力 PP 时， 即 P＞PP 时,地面就会产生隆起.并且,上述施工过程的沉降是一个逐渐演变 的过程,尤其是在粘性土中,要达到最终的沉降所经历的时间会比较长。然 而,隆起却是一个立即会反映出来的迅速变化的过程。隆起的最高点是沿土 体的滑裂面上升,最终反映到距掘进机前方一定距离的地面上。裂缝自最高 点呈放射状延伸。如果我们把土压力控制在 PA＜P＜PP这样一个范围内,就能 达到土压平衡。 从实际操作来看，在复土比较深时，PA 到 PP 这一变化范围比较大， 再加上理论计算与实际之间有一定误差，所以必须进一步限定控制土压力 的范围。一般常把控制土压力 P 设置在静止土压力 p0±20kpa 范围之内。 掘进机土压力大小与顶进速度和螺旋输送机的排土量有关，在输土量 不变时，顶进速度与土压力成正比；如果推进速度恒定，控制土压力与与 筑龙 网 WWW .ZH ULO NG. COM 13 螺旋输送机的排土量成反比。因此，要保持掘进机内的控制土压力，就必 须把顶进速度和排土量控制在一个合适的范围内。土压平衡管理流程如下 图所示： 在初始顶进时，必须反复试验，只有当初始顶进比较正常了，才可对 掘进机进尺时所占的空间及排出土的量之间进行比较。一般情况下，在排 土量达到进尺空间土量的 95%～１００％时，都应视为正常。为了进一步检 验排土是否标准，还可以根据地面沉降量来确定是否需要增加或减少排土 量。假定我们设计的地面最大沉降量为±5mm。如果地面出现隆起，就应增 Y Y Y 理论控制土压力 初始顶进试验 掘进控制土压力或变更 运转条件的决定或变更 土仓内的土压力与 控制土压力相等 排土量与进尺空间土的 质量相等（95%~100%） 地面变形量 ±5mm 正常推进 N N N 筑龙 网 WWW .ZH ULO NG. COM 14 大排土量；如果地面出现沉降，就应减少排土量。只有在上述一切数据都 正常的情况下，才可以进行正常的顶进。