兴港西路排水管顶管专项施工方案

兴港西路排水管顶管专项施工方案内容摘要：

179。 4 行程（ MM）： 1200 5 泥水系统 排泥泵（ KW） ： 22 送泥泵（ KW） ： 15 送排泥管： 4” 6 测量系统：用 J2激光经纬仪导向 二、施工工艺流程： 顶管机出洞 顶管设备就位 机头刀盘 运转 顶管机进洞 送排泥泵开启 顶进出土 泥水分离 主顶推进到位 回缩主顶 拆除管内管线 管节安装 安装管内管线 弃土出运 顶管机转场 进洞密封器安装 出洞密封器安装 放样、复核 井施工 顶管井回填 顶管井施工 兴港西路整治排水工程顶管专项方案 21 测量引点→工作井施工→测量放样→井下导轨机架、液压系统、止水圈等设备安装→地面辅助设施安装→顶管掘进机吊装就位→激光经纬仪安装→掘进机出工作坑→正常顶进→顶管机进接收坑，如下图所示。 第三节 顶力计算、最大顶距确定和准备工作 本工程顶管单元长度根据设计图纸的井室位置、地面运输和开挖工作坑的条件、顶管需要的顶力、后背与管口可能承受的顶力等因素确定单元长度。 本工程土质参数基本相同，顶力计算时分不同管径取一个最大管径和最大单元长度进行计算。 一、顶力的计算 最大推力计算，采用经验公式，按最大顶距 150 米计算： F=F1+F2 上式中： F— 总推力； F1— 端阻力； F2— 侧壁摩阻力； F1=п /4DP 式中 D— 管外径； P— 控制土压力； P=Ko178。 γ178。 Ho 式中： Ko— 静止土压力系数，一般取 Ho— 地面至掘进机中心的高度，取值 7m γ — 土的重量 ，取 F2=π D178。 f178。 L 式中： f— 管外表面综合磨擦阻力，根据地质勘察报告，取值 D— 管外径 L— 顶距 兴港西路整治排水工程顶管专项方案 22 F=F1+F2 = T 工作井内设备顶进能力可达到 1200T，采用 4 个 300T 的千斤顶完全满足要求（ 本工程顶管采用触变泥浆，顶力将远小于理论计算值，因此我们无需增加额外的顶进系统即可满足要求，设计图纸最大顶距为 150m是合理的经济距离）。 考虑到现场管线转弯角度较大，各障碍物较多，工作井的布置如施工平面布置图，实际顶管均小于 150m。 二、地面准备工作 ① 在顶管顶进施工前，按要求进行施工用电，用水，通道，排水及照明等设备的安装。 施工用电每台套采用 200KW 的发电机组。 水需从外拖运，要修进场简易便车道，保证施工管材料、设备及机具进场。 还需铺毛渣石的场平。 现场设备摆放空间至少需长45 米，宽 55 米的平整封闭场平区域。 ② 施工材料，设备及机具必须备齐，以满足本工程的施工要求。 管节等准备要有足够的余量 (30～ 40m)。 ③ 井上，井下建立测量控制网，并经复核报验监理认可。 三、井下准备工作及井内布置 工作井井内布置主要是后靠背、导轨、主顶油缸、油泵动力 站、钢制扶梯等。 顶管基座为钢结构预制构件，顶管基座位置按管道设计轴线准确进行放样，安装时按照测量放样的基线，吊入井下就位安装固定。 基座上的导轨按照顶管设计轴线并按实测洞门中心居中放置，并设置支撑加固，保证基座稳定不变形。 四、技术交底，岗位培训 在顶管施工前，对参加施工的全体人员分阶段进行详细的技术交底，对各技术工种进行岗位培训，经考核合格后，才能上岗。 第四节 后座墙 后座墙是顶进管道时为千斤顶提供反作用力的一种结构，有时也称为后座、后背或者后背墙等。 在施工中，要求后座墙必须保持稳定，一旦后座墙遭到破坏 ，顶进工程就要停顿。 后座墙设计要通过详细计算，其重要程度不亚于顶进力的预测计算。 1．后座墙主要有功能是在顶进过程自始至终地承担主顶工作站顶管前进时的后坐力。 后座墙的最低强 度 应保证在设计顶进力的作用下不被破坏，要求其本身的压缩回弹量为最小，以利于充分发挥主顶工作站的顶进效率。 在设计和安装后座墙时，应使其满兴港西路整治排水工程顶管专项方案 23 足如下要求。 （ 1）、要有充分的强度 在顶管施工中能承受主顶工作站千斤顶的最大反作用力而不至破坏。 （ 2）、要有足够的刚度 当受到主顶工作站的反作用力时，后座墙材料受压缩而产生变形，卸荷后要恢复原状。 如压缩 回弹量大，会导致大量行程消耗在后座墙压缩变形土，从而大在降低千斤顶的有效冲程，使顶进效率降低。 故后座墙必须具有足够的刚度。 （ 3）、后座墙表面要平直 后座墙表面应平直，并垂直于顶进管道的轴线，以免产生偏心受压，使顶力损失和发生质量、安全事故。 （ 4）、材质要均匀 后座墙材料的材质要均匀一致，以免承受较大的后从力时造成后座墙材料压缩不匀，出现倾斜现象。 （ 5）、结构简单、装拆方便 装配式或临时性后座墙都要采用普通材料、装拆方便。 后座墙的强度及其影响因素 : 后座墙的强度取决于千斤顶在顶进过程中施加给后座 墙的最大后从力，后从力的大小与最大顶力相等。 影响顶力的因素甚多，可分为客观因素及主观因素两类。 客观因素包括管材种类、管径大小、顶距长短、覆土厚度、土的种类、地下水位、管节重量等；主观因素包括操作误差、顶进方法、中途停工与否、是否采用润滑剂等。 影响顶进力的客观因素在其他章节已经作了介绍。 现在主要讨论影响后座墙强度的主观因素。 （ 1）、顶进误差 在顶进过程中，由于土质、设备的操作等原因，导致管子的方向或高程出与偏差，这种偏差称为顶进误差，简称误差。 这种误差将导致顶力增加。 技术熟练的工人应既能采取措施防止误差的出 现，又能及时发现误差的趋势而加以校正，使误差发展不致过大，并保持在容许范围以内，顶力即使增加也不显著。 否则，当误差出现时，校正易操之过急而造成管线上出现折线段、错口等现象，从而导致顶力不断增加，使后座墙遭到破坏。 （ 2）、中途停工 兴港西路整治排水工程顶管专项方案 24 顶进作业一开始，中途就不能停顿。 如果停止一段时间后再顶进，其起始顶力要大大超过停工前的顶力。 这主要是由于停工时间过长，使管顶土层坍落的缘故。 在地下水位以下顶进时，因停顶而使液化的粉细砂将管周围包裹起来，顶力也会大大增加，如果顶力增加至后座墙的设计强度，此时就不能再顶进，必须对后座 墙进行加固后方可再顶进。 另外，在顶进过程是否采用注浆润滑措施，对顶力的影响甚大。 如采用注浆润滑，施工中的顶进阻力将减小很多。 由于主观因素对顶力的影响是人在操作过程中造成的，或者是事先未预计到的情况，所以对主观因素的影响不能事先计算，只能在施工过程中加强管理，防患于未然，以其不使顶力增加。 因此，在计算所得顶力的基础上，适当增加安全系数，作为防止主观因素影响的储备力量，并严格遵守操作规程，就能保证后座墙在设计强度以内，不致受超负荷顶力的影响而导致破坏。 后座墙的刚度要求 顶管时要求后后座墙具有充分的刚 度，以避免往复回弹，消耗能量。 要保证受最大顶力时不变形，或只有少量残余变形，后座墙应尽量采用弹性小的材料。 如果后座墙弹性过大，顶进的后从力先压缩后座墙，直到后座墙被压紧而不能再压缩时顶力才向前发挥作用使管段前进，千斤顶卸荷，后从力解除后，后座墙虽然有残余变形但不大，甚至可以恢复到未受荷载的状态，可是下一次顶进时，仍要先压缩后座墙，因而每次顶进都要浪费一段千斤顶行程于压缩后座墙。 用短行程千斤顶，行程一般为 200mm，而后座墙压缩量为 20～ 30mm，这样就可使千斤顶行程在顶管前进时的利用率只有 70%～ 80%，每顶进 2m 长的管节，需 12～ 14个行程。 若再考虑到传力工具的压缩，需要的行程数还要增加。 所以，要提高顶进效率，除采用长行程的千斤顶外，还应设法增加后座墙的刚度。 4．、后座墙的形式和类别 后座墙形式虽然多种多样，但就其使用条件来讲，基本上有以下三种： ① .覆土较薄或穿过高填方路基的顶管，无土抗力可利用时修建的人工后座墙； ② .覆土较厚时可以充分利用土抗力的天然后座墙； ③ .在混凝土或钢筋混凝土竖井内建筑的现浇钢筋混凝土后座墙。 GB50286— 97 规范中对装配式后座墙作出了如下规定： 兴港西路整治排水工程顶管专项方案 25 ① .装配式后座墙宜采用方 木、型钢或钢板等组装，组装后的后座墙庆有足够的强度和刚度； ② .后座墙土体壁面应平整，并与管道顶进方向垂直； ③ .装配式后座墙的底端宜在工作坑底以下（不宜小于 50cm）； ④ .后座墙土体壁面应与后座墙贴紧，有间隔时应采用砂石料填塞密实； ⑤ .组装后座墙的构件在同层内的规格应一致，各层之间的接触应紧贴，并层层固定。 顶管工作坑及装配式后座墙的墙面应与管道轴线垂直，其施工允许偏差应符合表93 中的规定。 工作坑及装配式后座墙的施工允许偏差（ mm） 表 2 项 目 允许偏差 工作坑每侧 宽度 不小于施工设计规定 长度 装配式后座墙 垂直度 %H 水平扭转度 %L 注： H—— 装配式后座墙的高度（ mm）； L—— 装配式后座墙的长度（ mm）。 第五节 泥水系统、水压控制、注浆量的计算 一、泥水系统 泥浆系统有二个作用：送走被挖掘机的渣土和平衡地下水。 泥浆系统是由密封的管道组成，通过机头循环，形成泥浆混合物，由排泥管送走，最后沉淀在地面上的泥浆池内，泥浆通过众多的排泥泵被排出。 再由进水泵进水送入机头，排泥由变速的排泥泵进行控制。 机坑旁通装置可控制 进排泥浆的速度、方向，以防止泥渣堵塞管道，淤积现场。 当挖粘土时，可能使普通粘土，有一定的粘合度，可以直接将泥浆排入泥浆池内，但是当挖沙土时，泥浆中必须添加一定的粘合剂（诸如膨润土等）以增加泥浆粘度，以达到排渣的最终目的。 夹带泥砂的泥浆，可通过振动筛、循环沉淀器、干燥器等，处理分离渣质，泥浆被再用，渣质被积累后处理。 处理渣土用翻斗车，泥浆用罐车运出场区，堆兴港西路整治排水工程顶管专项方案 26 置于郊外，处理时注意不得污染路面等环境。 进排泥水系统起着第二个作用：在有地下水存在的地方，掘进机表面的压力可以降低到小于水中的压力。 这样避免了抽地下水的需 要。 进排泥水系统中的压力感应器可测出地下水的压力。 机内泥水循环系统，电磁阀，旁通装置及载水阀可以起到调节水压的作用。 机内电磁阀和旁通系统，可以阻止水压的变化，保持水压，在加管道时，不至于减小机头的水压，保证内部压力平衡。 二、注浆量的计算 2． 1注浆量计算 本工程每 1米注浆量计算如下： V＝π DwtL＝ 179。 179。 179。 1＝ m3 （ 1）按照地质条件。 一般压浆量为计算的 150％～ 200％，本工程在粉质粘土顶进，按照 160％进行注浆量控制。 （ 2）为防止路面沉陷和地上、地下构筑物不受扰动， 顶管结束后，应及时对管体四周的缝隙充填水泥浆，使其密实坚固，填充水泥所用设备与触变泥浆设备相同。 逐孔注浆，水泥浆液需搅拌均匀，无结块，无杂物，注浆结束后，要及时清理注浆设备，以防堵塞。 （ 3）注浆 压力 根据管道深度 H和土的天然重度γ而定，经验为 2～ 3γ H，本工程注浆压力 为 ～。 （ 4）压浆填充材料：在管顶间隙较小管段，采用管内注浆，压浆材料为水泥粉煤灰浆，配比为，水泥：粉煤灰＝ 1： 3；在管顶间隙较大管段，采用管内注浆和地面注浆相结合，压浆材料为水泥粉煤灰砂浆，配比为，水泥：粉煤灰：细砂＝ 1： 1： 4。 （ 5）管内注浆布孔方式：沿管线纵向每 3m设一处压浆孔。 布孔方式宜采用左上方、右上方、左上方的顺序。 地面注浆布孔方式：沿管道上方每 4～ 6m打孔至管顶空腔。 （ 6）注浆顺序：每段注浆从第一孔开始，直注至下一孔出浆，依次注完。 每段注浆后，静止 6～ 8小时后进行第二次注浆。 第二次注浆压力不变，直至压不进为止。 地面管内注浆均采用两次注浆方式。 采用地面管内注浆管段，宜先从地面压浆，再进行管内注浆。 兴港西路整治排水工程顶管专项方案 27 （ 7）注浆操作要求：地面注浆孔采用冲击式钻机，机械冲钻孔，孔深 5～ 6米，孔径φ100mm，安装注浆花管后的外侧埋灌细砂。 注浆采用机械搅拌水泥浆，电动注浆泵压力灌注，逐孔灌注，直至全部孔位注满。 经测试后必要时进行第二次补浆，以保证加固的可靠性。 对松散砂砾层及回填土层， 顶进中需用 水泥浆液进行土壤加固。 根据本工程特点，初步设计每 4节管（每节 2 米长）布设 1 节注浆管，依次调整注浆孔的位置，确保每个方向都能注浆润滑。 总注浆量应不小于管外环形空间体积的 2倍 ，考虑到泥浆的漏失，必须经常性地连续补浆，确保泥浆套的完整。 注浆减磨要点： (1) 选择优质的触变泥浆材料，对膨润土取样测试。 主要指标为造浆率、失水量和动塑比。 (2) 在管子上预埋压浆孔，压浆孔的设置要有利于浆套的形成。 (3) 膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间，听取供应商的建议但都必须按照规范进行，使用前必须先进行试验。 (4) 压浆方式要以同步注浆为主，补浆为辅。 在顶进过程中，要经常检查各推进段的桨液形成情况。 (5) 注浆设备和管路要可靠，具有足够的耐压和良好的密。