DN1200氣壓平衡頂管施工方案教程

1、DN1200氣壓平衡頂管施工方案概況：我項(xiàng)目部施工的玉溪市珊瑚路截污干管頂管工程，在施工J7號接收井時(shí)，發(fā)現(xiàn)地層地質(zhì)情況與原地質(zhì)報(bào)告提供的情況存在較大差異。原地質(zhì)報(bào)告顯示在該位置地質(zhì)為：地面以下3.8米為素填土、3.85.3米為粉質(zhì)粘土、5.3米以下為礫砂。沉井施工實(shí)際顯示地質(zhì)情況為：地面以下2米為素填土、23.3米為粉質(zhì)粘土、3.3米以下為礫砂。為此，我項(xiàng)目部經(jīng)請示監(jiān)理和甲方同意，在距離J7號井北邊50米位置、距離南邊50米和100米位置補(bǔ)充勘探鉆孔。6月17日完成鉆孔，顯示地質(zhì)情況為：1、補(bǔ)ZK1(距離J7號井南50米)顯示情況，地面以下2米為素填土、23.5米為礫砂、3.53.8米為粉質(zhì)

2、粘土、3.84.1米為礫砂、4.14.9米為粉砂、4.96.1米為礫砂；2、補(bǔ)ZK2（距離J7井南100米）顯示情況，地面以下2.1米為素填土、2.12.2米為粉砂、2.24.3米為礫砂、4.35.3米為粉砂、5.37.2米為礫砂；3、補(bǔ)ZK3（距離J7井北50米）顯示情況為，地面以下1.8米為素填土、1.84.2米為礫砂、4.26.2米為粉砂。礫砂描述為：褐灰、濕飽和、稍密中密，含量2545，礫徑0.24cm，粉砂填充。設(shè)計(jì)頂進(jìn)管道覆土深度為地面以下3米4.5米，管道全部在礫砂層中頂進(jìn)。由于泥水平衡掘進(jìn)機(jī)在上述含量的礫砂層中頂進(jìn)，會(huì)造成前艙進(jìn)泥口堵塞及泥漿泵無法排運(yùn)，最終會(huì)造成頂進(jìn)無法進(jìn)行。

3、為此，我們計(jì)劃采用氣壓平衡工具管頂進(jìn)施工方案，具體實(shí)施方案如下：一、頂管總體施工方案：由于G6G4管段出現(xiàn)地質(zhì)情況發(fā)生變化，計(jì)劃在G6J7、G5J7、G5J6、G4J6頂段采用氣壓平衡人工掘進(jìn)方法頂進(jìn)施工，其余頂管根據(jù)再補(bǔ)充地質(zhì)勘測情況，來確定采用泥水平衡或氣壓平衡施工方法。二、施工工藝流程1、工藝原理概述：氣壓平衡式頂管的工作原理是，通過作用于臨時(shí)掘進(jìn)工作面上的氣體壓力（這里的氣體壓力一般根據(jù)工具管底部的地下水壓力來確定），來阻止地下水。在整個(gè)掘進(jìn)工作面的高度范圍內(nèi)，作用的氣體壓力是相等的，但地下水的壓力是有梯度的，因此在工具管的頂部就形成一個(gè)超過平衡壓力的氣體壓力區(qū)。在這一壓力作用下，地層

4、空隙中的水被擠出，地層也從原來的飽和狀態(tài)過渡到半飽和狀態(tài)，從而起到平衡挖掘面的作用。工藝原理圖：設(shè)備布置圖：1-冷卻塔；2帶糾偏裝置的工具管；3-第一道氣閘門；4-空壓機(jī)；5-第二道氣閘門； 6-空氣濾清器；7-防漏氣裝置；8-送氣管道頂管施工準(zhǔn)備工作坑設(shè)備安裝工具管出洞頂進(jìn)氣壓加壓挖掘出土地面設(shè)備安裝注漿材料準(zhǔn)備注漿地面沉降控制布點(diǎn)頂至接收坑地面沉降點(diǎn)測量下管、安管測量、糾偏2、氣壓平衡頂管施工工藝流程吊取工具管清理管道、準(zhǔn)備交驗(yàn)三、具體實(shí)施方案1、導(dǎo)軌安裝：導(dǎo)軌安放在混凝土基礎(chǔ)面上，導(dǎo)軌定位后必須穩(wěn)固、正確，在頂進(jìn)中承受各種負(fù)載時(shí)不移位、不變形、不沉降。導(dǎo)軌安放前，應(yīng)先復(fù)核管道中心位置但在

5、安裝時(shí)必須復(fù)核。導(dǎo)軌面標(biāo)高按管道設(shè)計(jì)標(biāo)高設(shè)置，在頂進(jìn)中經(jīng)常復(fù)核調(diào)整，確保頂進(jìn)軸線的精度。導(dǎo)軌設(shè)置坡度與設(shè)計(jì)軸線相同。頂進(jìn)工作坑的混凝土基礎(chǔ)面的標(biāo)高等于管底標(biāo)高減去導(dǎo)軌構(gòu)造高度和管壁厚度之和（約400mm）。導(dǎo)軌安裝允許偏差：軸線位置：±3mm；頂面高程：+3mm;兩軌間距：±2mm。2、頂鐵采用U形頂鐵：U形頂鐵通常是一個(gè)內(nèi)徑較小、外徑與“F”管相同的，有一定厚度的鋼結(jié)構(gòu)件，主要作用是把主頂油缸的點(diǎn)推力，分布在被頂“F”管的圓周上，使“F”管受力均勻并保護(hù)管節(jié)的端面。3、設(shè)置承壓壁：安裝在工作坑后座墻與主千斤頂之間的鋼結(jié)構(gòu)件。承壓壁承受和傳遞全部頂力，必須具有足夠的剛度和強(qiáng)

6、度，本工程承壓壁的設(shè)計(jì)承壓能力為6500KN4、安裝主頂設(shè)備：主頂設(shè)備安裝在承壓壁前方，使頂管掘進(jìn)機(jī)和管道向軸線方向頂進(jìn)的加力組合裝置。由組合千斤頂架、4只主千斤、油泵站2管閥、馬蹄形頂鐵、環(huán)行頂鐵組成。5、工具管安裝將制做好的工具管平穩(wěn)安放在導(dǎo)軌上后，對工具管前后端的中心方向偏差和相對高差進(jìn)行測定。6、管節(jié)吊裝管節(jié)吊裝主要采用5T龍門吊吊裝卸，并用專用吊具，以保護(hù)管口不被損壞。7、安裝管節(jié)管節(jié)安裝下管前先進(jìn)行外觀檢查，包括管端的平直度，管壁表面的光滑度，端面上有無縱向裂縫等，對馬蹄型端面，裂縫、管壁粗糙不得使用。經(jīng)檢查合格的管子吊放至頂管的工作坑導(dǎo)軌上，準(zhǔn)備連接頂進(jìn)。對于管的承插口尺寸，結(jié)構(gòu)

7、應(yīng)認(rèn)真測量，符合標(biāo)準(zhǔn)方可下管頂進(jìn)。8、管道接口管道接口選用與F鋼承口管管材相互配套的鳥形橡膠圈柔性接口。9、頂管作業(yè)（1）、掘進(jìn)頂管掘進(jìn)主要采用人工挖掘出土，施工中應(yīng)做好管內(nèi)的通風(fēng)工作，確保人身安全。工作面挖土操作的主要點(diǎn)為：一般采取先頂后挖的原則，以保證不超挖，在遇到大的石塊或者偏差較大必須采取挖土糾偏時(shí)才能向前超挖。規(guī)定開挖范圍，不得超挖，管端上部可超挖15mm,以減小頂進(jìn)阻力，特別是管底土基的135度包角范圍內(nèi)，一定要保持管底壁與土基面吻合；不得擾動(dòng)管底下部的地基土；挖出的土要及時(shí)外運(yùn)；開挖要及時(shí)配合頂進(jìn)操作，及時(shí)測量，以便頂力限制在較小的范圍；管前挖土深度，一般為千斤頂出鎬長度。土質(zhì)好

8、，可超前500mm以內(nèi)，不宜超前過長，以免引起管位偏差大和管端上方土坍塌。（2）、運(yùn)土工作坑采用人工挖土龍門吊垂直吊升出坑，然后采用人工裝車運(yùn)至指定堆土場堆放，由于出土量不大采用4噸自卸汽車運(yùn)土。管道內(nèi)土方通過管內(nèi)水平運(yùn)輸和工作坑龍門吊垂直運(yùn)輸提升至地面，管內(nèi)水平運(yùn)輸通過小四輪車拖運(yùn)土，人工或卷揚(yáng)機(jī)吊運(yùn)，然后將土方運(yùn)至在指定的地點(diǎn)進(jìn)行堆置。 （3）、氣壓平衡裝置的起用當(dāng)遇見含水量較大或流砂現(xiàn)象的地層時(shí)，為保持掘進(jìn)面的穩(wěn)定，防止出現(xiàn)坍塌，而引起地面的塌陷，應(yīng)立即起用氣壓平衡裝置。首先，關(guān)閉頂管機(jī)第一道壓氣艙門，使工作艙與大氣隔絕。在工作艙完全密封的情況下，向工作艙輸入壓縮空氣，氣體的壓力一般要高

9、出地下水壓力0.01MPa,以阻止地下水涌入工作艙，達(dá)到平衡掘進(jìn)面地目的。第2步作業(yè)人員進(jìn)入物料艙，關(guān)閉第二道艙門，也向該艙輸入與工作艙同等壓力的壓縮空氣，然后打開第一道艙門，作業(yè)人員開始掘進(jìn)作業(yè)。第三步當(dāng)物料艙裝滿后，停止掘進(jìn)，關(guān)閉第一道艙門，打開第二道艙門，裝土、運(yùn)輸。如此反復(fù)循環(huán)作業(yè)。為保證作業(yè)人員的安全，必須保證最大工作氣壓限制在0.36Mpa的人體能承受的安全氣壓。挖掘、氣壓加壓操作流程關(guān)閉第1道密封艙門向第1道密封艙加壓挖掘人員進(jìn)入第2道密封艙，關(guān)閉第2道艙門向第2道密封艙加同第1道密封艙相等氣體壓力的壓縮空氣打開第1道密封艙門，挖掘人員掘進(jìn)作業(yè)將土方挖棄至第2道密封艙關(guān)閉第1道艙

10、門對第2道密封艙減壓，開啟第2道艙門土方裝車、運(yùn)輸至工作坑頂進(jìn)（4）、頂管施工測量 頂管施工測量工作分以下四個(gè)方面：、頂進(jìn)前的準(zhǔn)備階段測量：工作坑開挖之前應(yīng)對工作坑軸線，距離和引臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測貫通，頂進(jìn)前應(yīng)對工作坑的方位，高程進(jìn)行復(fù)測，并標(biāo)定管道中心線，設(shè)立臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)。開始頂進(jìn)的第一節(jié)管必須平穩(wěn)進(jìn)洞，位置正確。、頂進(jìn)過程中的測量：管道軸線及高程均由激光經(jīng)緯儀測定，經(jīng)緯儀架放在工作井的后部，并固定在底板上，頂管機(jī)后端裝設(shè)激光光靶，操作人員通過觀察激光光點(diǎn)偏移及頂進(jìn)長度，判斷管道前進(jìn)的趨勢，及時(shí)采取糾偏措施，校正前管段方向。主要是對首節(jié)管進(jìn)行測量，每天不少于2次。除對首節(jié)管頻繁測量外，每頂進(jìn)3

11、0m-50m還對整個(gè)頂進(jìn)管段進(jìn)行復(fù)測，檢查中間管節(jié)有無下沉現(xiàn)象。當(dāng)管道頂進(jìn)發(fā)現(xiàn)偏斜誤差時(shí)，每頂進(jìn)一鎬即要測量糾偏一次。、地面觀察測量：為檢查地面有無沉陷和隆起，開始頂進(jìn)前，應(yīng)在路面上選好基線（中心軸線），在慢車道和快車道兩端橫向10m范圍每設(shè)置一水平基點(diǎn)，以保證頂進(jìn)控制的精度。對通過有地面建筑物的頂段,在其建筑物上選點(diǎn)作為沉降觀測點(diǎn)。、工程竣工測量：工程完工后，對過程測量記錄進(jìn)行認(rèn)真整理，竣工后在進(jìn)行一次至二次穩(wěn)定性測量，確認(rèn)符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。（5）、管道內(nèi)有害氣體安全保證措施及照明設(shè)施a.掘進(jìn)機(jī)工具管內(nèi)對于管道內(nèi)有害氣體，采用通風(fēng)稀釋其濃度的方法，再用有害氣體檢測儀進(jìn)行檢測，確認(rèn)安全以后，方可讓

12、施工人員進(jìn)入作業(yè)面施工，以保證地下施工人員的安全。即采用DN50鍍鋅鋼管和0.6m3/mm電動(dòng)空氣壓縮機(jī)向工作井及管內(nèi)工作面連續(xù)送風(fēng)。以保證工人及其他經(jīng)許可入內(nèi)的工作人員吸入的空氣中的含氧量不低于20%，工具管內(nèi)裝有攝像頭，操作平臺(tái)上安裝小電視機(jī)以便于監(jiān)測。b管道照明：所有管道內(nèi)均采用36V安全電壓照明，電線沿管道內(nèi)壁敷設(shè)。電纜采用橡膠三芯軟纜（規(guī)格：3*35），總長約250m，燈泡采用防水型。（6）、糾偏校正頂管偏差校正要以預(yù)防為主，不能等產(chǎn)生明顯超差時(shí)再進(jìn)行校正。必須逐步由誤差調(diào)整到正確，預(yù)防誤差積累，糾偏應(yīng)在頂進(jìn)中采用小角度逐漸進(jìn)行校正，其校正方法有：挖掘校正法：采用在不同部位調(diào)整挖土量

13、的辦法，以達(dá)到糾偏的目的，這種方法校正誤差范圍一般不大于10-20mm.施工中要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，調(diào)整挖掘范圍，保證順利頂進(jìn)，決不能盲目掏挖造成偏差，也不可盲目糾偏以產(chǎn)生隱患。強(qiáng)制校正法：偏差范圍大于20mm時(shí)，采取糾偏千斤頂糾偏法。襯墊校正法:當(dāng)局部地基軟弱、地基承載力不足而使管頭底沉，這時(shí)應(yīng)結(jié)合頂木校正法同時(shí)在管底下襯墊，換填砂石加木板等以增加地基強(qiáng)度。（7）、糾正/預(yù)防措施A、管道軸線偏差防治頂管施工前應(yīng)對地質(zhì)情況進(jìn)行認(rèn)真調(diào)查。工程部設(shè)專職測量員負(fù)責(zé)全過程的測量工作，按照測量、糾偏的原則認(rèn)真操作，頂進(jìn)過程中應(yīng)隨時(shí)繪制頂進(jìn)曲線，采用同種規(guī)格油壓千斤頂，保持頂力與管道中心線重合。加強(qiáng)施工質(zhì)量的控

14、制，確保后背不發(fā)生位移，并應(yīng)使后背平整，以保證頂進(jìn)設(shè)備的安裝精度。B、處理方法重新調(diào)整千斤頂行程，頂力，頂速或重新調(diào)整千斤頂?shù)陌惭b精度。對頂管后背進(jìn)行加固，預(yù)防位移繼續(xù)發(fā)展，并確保后背平整。糾偏前應(yīng)認(rèn)真分析頂進(jìn)曲線的發(fā)展趨勢，采取適當(dāng)?shù)募m偏量，循序漸進(jìn)。（8）、頂管材質(zhì)、接口及頂進(jìn)減阻措施鋼筋混凝土管材選用C50及以上高標(biāo)號鋼筋混凝土F管材，頂管接口采用與F管相配套的橡膠圈鋼套環(huán)企口，為了在頂進(jìn)過程中減小摩阻，每隔3根設(shè)置注漿孔，在頂進(jìn)過程中加觸變泥漿進(jìn)行減阻。、注漿注漿設(shè)備：螺桿奈莫泵，攪拌器、注漿管道主管用DN50mm鋼管，分支用DN20mm橡膠管。注漿方法：在工具管的后面連續(xù)放置3根有注

15、漿孔的砼管，以后每隔6米放置一根有注漿孔的管子，頂進(jìn)時(shí)工具管后3根管子上的三組注漿口，隨頂進(jìn)同步注漿，隨頂隨注，管線后面管道的注漿孔視頂力的大小進(jìn)行補(bǔ)漿用。注漿操作人員應(yīng)注意：工具管后注漿應(yīng)隨頂隨注，先注后頂?？刂坪米{壓力及注漿量，該頂段注漿壓力不大于0.6Mpa，注漿量為0.1立方米/米。為防止?jié){液進(jìn)入工具管前方挖掘面，宜在距工具管后的第3節(jié)管節(jié)設(shè)置注漿孔，并連續(xù)設(shè)置23節(jié)注漿管。以后每隔23節(jié)再設(shè)置一根注漿管。為減少漿液的流失，在管節(jié)的表面涂刷“石蠟”以減少漿液失水性。（9）接收井搭建托架導(dǎo)軌接收井托架的作用是將頂進(jìn)接收井洞口的工具管托住，工具管在托架上僅推行4-5m，出洞約0.5m，因

16、此該托架無須滾輪結(jié)構(gòu)，用兩根32#槽鋼，按一定的寬度、接收井的總長度、頂管機(jī)出洞口的標(biāo)高（略低3-5cm），與兩側(cè)的洞口密封環(huán)在下部、左右兩側(cè)固定牢固。頂管機(jī)在距進(jìn)洞口2530m時(shí)，應(yīng)進(jìn)行最后的復(fù)測。主要目的是：最后確定頂管機(jī)與設(shè)計(jì)軸線及進(jìn)洞洞口的相對位置，如果此時(shí)的偏差不大，可以進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整、糾偏，同時(shí)也為竣工復(fù)測積累資料。（10）拆除洞口封門拆除洞口封門的時(shí)間，一是要等到洞口的加固土體達(dá)到強(qiáng)度。二是要待頂管機(jī)抵近洞口后，距離為0.5m時(shí)進(jìn)行。頂管機(jī)進(jìn)洞吊運(yùn)：工具管破洞進(jìn)入洞口后，為減少土體的擾動(dòng)時(shí)間，可以加快頂速，接收井派專人觀察及時(shí)與工作井頂進(jìn)人員聯(lián)系，防止將管道多頂進(jìn)接收井，一般管道

17、進(jìn)井約1.0m即可,然后將頂管機(jī)與管道分離，確認(rèn)完全將頂管機(jī)與管道分離后，用吊車輕輕起吊晃動(dòng)頂管機(jī)頭，使頂管機(jī)與管道脫開，此時(shí)必須再次檢查分離情況，確認(rèn)后將頂管機(jī)吊出井外，運(yùn)往維修場地。（11）、勞動(dòng)組織每班作業(yè)人數(shù)及職責(zé)分工表序號職務(wù)人數(shù)主要職責(zé)備注1班長1全面負(fù)責(zé)全過程2安全員1負(fù)責(zé)全班作業(yè)過程的安全全過程3測量員2負(fù)責(zé)測量、指導(dǎo)糾偏工作兩班4設(shè)備操作員2負(fù)責(zé)頂進(jìn)設(shè)備和糾偏設(shè)備的操作兩班5掘進(jìn)人員12負(fù)責(zé)工作面土方挖掘及運(yùn)送工作三班（12）、機(jī)具設(shè)備序號設(shè)備名稱規(guī)格單位數(shù)量備注1氣壓平衡工具管臺(tái)1帶糾偏裝置2空壓機(jī)臺(tái)23發(fā)電機(jī)臺(tái)1備用4空氣濾清器個(gè)15液壓油泵臺(tái)1自制6液壓千斤頂個(gè)47導(dǎo)軌副18頂鐵套19吊車QY16臺(tái)110挖掘工具鐵鍬等11運(yùn)土小車個(gè)2自制12注漿設(shè)備套1（13）、安全措施1、嚴(yán)格按照安全用電強(qiáng)制措施和機(jī)械操作規(guī)范要求組織實(shí)施施工作業(yè)。2、根據(jù)土質(zhì)情況，合理、嚴(yán)謹(jǐn)驗(yàn)算壓縮空氣的消耗量和