3000泥水平衡頂管施工方案

1、3000泥水平衡頂管施工方案工作井施工完成后，開始頂管施工，針對施工地區(qū)的土質(zhì)情況，我方計劃采用泥水平衡頂管施工方案。1、泥水平衡頂管施工工藝一、泥水平衡式頂管微型掘進(jìn)機(jī)被主頂油缸向前推進(jìn)，掘進(jìn)機(jī)頭進(jìn)入止水圈，穿過土層到達(dá)接收井，電動機(jī)提供能量，轉(zhuǎn)動切削刀盤，通過切削刀盤進(jìn)入土層。挖掘的土質(zhì)，石塊等在轉(zhuǎn)動的切削刀盤內(nèi)被粉碎，然后進(jìn)入泥水艙，在那里與泥漿混合，最后通過泥漿系統(tǒng)的排泥管由排泥泵輸送至地面上。在挖掘過程中，采用復(fù)雜的泥水平衡裝置來維持水土平衡，以至始終處于主動與被動土壓之間，達(dá)到消除地面的沉降和隆起的效果。掘進(jìn)機(jī)完全進(jìn)入土層以后，電纜、泥漿管被拆除，吊下第一節(jié)頂進(jìn)管，它被推到掘進(jìn)機(jī)的

2、尾套處，與掘進(jìn)頭連接管頂進(jìn)以后，挖掘終止、液壓慢慢收回，另一節(jié)管道又吊入井內(nèi)，套在第一節(jié)管道后方，連接在一起，重新頂進(jìn)，這個過程不斷重復(fù)，直到所有管道被頂入土層完畢，完成一條永久性的地下管道。掘進(jìn)機(jī)在掘進(jìn)過程中，采用了激光導(dǎo)向控制系統(tǒng)。位于工作后方的激光經(jīng)緯儀發(fā)出激光束，調(diào)整好所需的標(biāo)高及方向位置后，對準(zhǔn)掘進(jìn)機(jī)內(nèi)的定位光靶上，激光靶的影像被捕捉到機(jī)內(nèi)攝像機(jī)的影像內(nèi)，并輸送到挖掘系統(tǒng)的電腦顯示屏內(nèi)。操作者可以根據(jù)需要開啟位于掘進(jìn)機(jī)內(nèi)置式油缸進(jìn)行伸縮，為達(dá)到糾偏的目的，調(diào)整切削部分頭部上下左右高度。在整個掘進(jìn)過程中，甚至可以獲得控制整個管道水平、垂直向5cm內(nèi)的偏離精度。當(dāng)工作井完成以后，經(jīng)調(diào)試完

3、畢的液壓系統(tǒng)，頂管掘進(jìn)機(jī)便通過運輸至工地，并安裝就位至導(dǎo)軌上，微型掘進(jìn)設(shè)備還包括，操縱室和遙控臺、液壓動力站、后方主頂、泥水循環(huán)裝置，激光定位裝置，減摩劑攪拌注入裝置，泥水處理裝置；其他輔助裝置包括起重機(jī)，發(fā)電機(jī)、卡車、電焊機(jī)等。隨后，微型掘進(jìn)裝置上。泥水平衡式頂管突出的優(yōu)點：（1）適用的土質(zhì)范圍比較廣，如在地下水壓力很高，以及變化范圍很大的條件下，它都適用。（2）可有效地保持挖掘面的穩(wěn)定，對所頂管子周圍的土體擾動比較小，因而由頂管引起的地面沉降較小。（3）與其他類型的頂管比較，泥水頂管施工時的總推力比較小，尤其在粘土層這種表現(xiàn)得更為突出，所以特別適用于長距離頂管。（4）工作坑內(nèi)的作業(yè)環(huán)境較好

4、，作業(yè)比較安全，由于它采用泥水管道，輸送棄土，不存在吊土，搬運等危險的作業(yè)。（5）泥水輸送棄土為連續(xù)作業(yè)，因此進(jìn)度比較快。1084972 1563頂管系統(tǒng)總體布置圖1 頂鐵 2油缸架 3油缸 4-測量系統(tǒng) 5后靠背6導(dǎo)軌 7止水膠板 8管道 9掘進(jìn)機(jī) 10-油泵11汽車吊 12-泥漿池 13-通風(fēng)機(jī) 14-管材 15-泥漿外運車二、施工工藝流程：測量引點工作井施工測量放樣井下導(dǎo)軌機(jī)架、液壓系統(tǒng)、止水圈等設(shè)備安裝地面輔助設(shè)施安裝頂管掘進(jìn)機(jī)吊裝就位激光經(jīng)緯儀安裝掘進(jìn)機(jī)出工作坑正常頂進(jìn)頂管機(jī)進(jìn)接收坑，如下圖所示。頂管機(jī)出洞頂管設(shè)備就位機(jī)頭刀盤運轉(zhuǎn)頂管機(jī)進(jìn)洞送排泥泵開啟頂進(jìn)出土泥水分離主頂推進(jìn)到位回縮

5、主頂拆除管內(nèi)管線管節(jié)安裝安裝管內(nèi)管線棄土出運頂管機(jī)轉(zhuǎn)場進(jìn)洞密封器安裝出洞密封器安裝放樣、復(fù)核井施工頂管井回填頂管井施工三、地面準(zhǔn)備工作 在頂管頂進(jìn)施工前，按要求進(jìn)行施工用電，用水，通道，排水及照明等設(shè)備的安裝。施工用電每臺套采用150KW的發(fā)電機(jī)組。水需從外拖運，要修進(jìn)場簡易便車道，保證施工管材料、設(shè)備及機(jī)具進(jìn)場。還需鋪毛渣石的場平?，F(xiàn)場設(shè)備擺放空間至少需長45米，寬55米的平整封閉場平區(qū)域。 施工材料，設(shè)備及機(jī)具必須備齊，以滿足本工程的施工要求。管節(jié)等準(zhǔn)備要有足夠的余量(3040m)。 井上，井下建立測量控制網(wǎng)，并經(jīng)復(fù)核報驗監(jiān)理認(rèn)可。三 、井下準(zhǔn)備工作及井內(nèi)布置工作井井內(nèi)布置主要是后靠背、導(dǎo)

6、軌、主頂油缸、油泵動力站、鋼制扶梯等。頂管基座為鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件，頂管基座位置按管道設(shè)計軸線準(zhǔn)確進(jìn)行放樣，安裝時按照測量放樣的基線，吊入井下就位安裝固定?；系膶?dǎo)軌按照頂管設(shè)計軸線并按實測洞門中心居中放置，并設(shè)置支撐加固，保證基座穩(wěn)定不變形。四、技術(shù)交底，崗位培訓(xùn)在頂管施工前，對參加施工的全體人員分階段進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，對各技術(shù)工種進(jìn)行崗位培訓(xùn)，經(jīng)考核合格后，才能上崗。3、 后座墻后座墻是頂進(jìn)管道時為千斤頂提供反作用力的一種結(jié)構(gòu)，有時也稱為后座、后背或者后背墻等。在施工中，要求后座墻必須保持穩(wěn)定，一旦后座墻遭到破壞，頂進(jìn)工程就要停頓。后座墻設(shè)計要通過詳細(xì)計算，其重要程度不亞于頂進(jìn)力的預(yù)測計算

7、。1后座墻主要有功能是在頂進(jìn)過程自始至終地承擔(dān)主頂工作站頂管前進(jìn)時的后坐力。后座墻的最低強(qiáng)度應(yīng)保證在設(shè)計頂進(jìn)力的作用下不被破壞，要求其本身的壓縮回彈量為最小，以利于充分發(fā)揮主頂工作站的頂進(jìn)效率。在設(shè)計和安裝后座墻時，應(yīng)使其滿足如下要求。（1）、要有充分的強(qiáng)度在頂管施工中能承受主頂工作站千斤頂?shù)淖畲蠓醋饔昧Χ恢疗茐?。?）、要有足夠的剛度當(dāng)受到主頂工作站的反作用力時，后座墻材料受壓縮而產(chǎn)生變形，卸荷后要恢復(fù)原狀。如壓縮回彈量大，會導(dǎo)致大量行程消耗在后座墻壓縮變形土，從而大在降低千斤頂?shù)挠行_程，使頂進(jìn)效率降低。故后座墻必須具有足夠的剛度。（3）、后座墻表面要平直后座墻表面應(yīng)平直，并垂直于頂進(jìn)管

8、道的軸線，以免產(chǎn)生偏心受壓，使頂力損失和發(fā)生質(zhì)量、安全事故。（4）、材質(zhì)要均勻后座墻材料的材質(zhì)要均勻一致，以免承受較大的后座力時造成后座墻材料壓縮不勻，出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象。4、 泥水系統(tǒng)、水壓控制、注漿量的計算 一、泥水系統(tǒng)泥漿系統(tǒng)有二個作用：送走被挖掘機(jī)的渣土和平衡地下水。泥漿系統(tǒng)是由密封的管道組成，通過機(jī)頭循環(huán)，形成泥漿混合物，由排泥管送走，最后沉淀在地面上的泥漿池內(nèi)，泥漿通過眾多的排泥泵被排出。再由進(jìn)水泵進(jìn)水送入機(jī)頭，排泥由變速的排泥泵進(jìn)行控制。機(jī)坑旁通裝置可控制進(jìn)排泥漿的速度、方向，以防止泥渣堵塞管道，淤積現(xiàn)場。當(dāng)挖粘土?xí)r，可能使普通粘土，有一定的粘合度，可以直接將泥漿排入泥漿池內(nèi)，但是當(dāng)挖

9、沙土?xí)r，泥漿中必須添加一定的粘合劑（諸如膨潤土等）以增加泥漿粘度，以達(dá)到排渣的最終目的。進(jìn)排泥水系統(tǒng)起著第二個作用：在有地下水存在的地方，掘進(jìn)機(jī)表面的壓力可以降低到小于水中的壓力。這樣避免了抽地下水的需要。進(jìn)排泥水系統(tǒng)中的壓力感應(yīng)器可測出地下水的壓力。機(jī)內(nèi)泥水循環(huán)系統(tǒng)，電磁閥，旁通裝置及載水閥可以起到調(diào)節(jié)水壓的作用。機(jī)內(nèi)電磁閥和旁通系統(tǒng)，可以阻止水壓的變化，保持水壓，在加管道時，不至于減小機(jī)頭的水壓，保證內(nèi)部壓力平衡。二、注漿量的計算21注漿量計算本工程每1米注漿量計算如下：VDwTL3.14×2.6×0.1×10.816 m3（1）按照地質(zhì)條件。一般壓漿量為計算

10、的150200，本工程在粉砂土頂進(jìn)，按照200進(jìn)行注漿量控制。（2）為防止路面沉陷和地上、地下構(gòu)筑物不受擾動，頂管結(jié)束后，應(yīng)及時對管體四周的縫隙充填水泥漿，使其密實堅固，填充水泥所用設(shè)備與觸變泥漿設(shè)備相同。逐孔注漿，水泥漿液需攪拌均勻，無結(jié)塊，無雜物，注漿結(jié)束后，要及時清理注漿設(shè)備，以防堵塞。（3）注漿壓力根據(jù)管道深度H和土的天然重度而定，經(jīng)驗為23H，本工程注漿壓力為0.20.3MPa。（4）壓漿填充材料：在管頂間隙較小管段，采用管內(nèi)注漿，壓漿材料為水泥粉煤灰漿，配比為，水泥：粉煤灰1：3（5）注漿順序：每段注漿從第一孔開始，直注至下一孔出漿，依次注完。每段注漿后，靜止68小時后進(jìn)行第二次注

11、漿。第二次注漿壓力不變，直至壓不進(jìn)為止。根據(jù)本工程特點，初步設(shè)計每3節(jié)管（每節(jié)2米長）布設(shè)1節(jié)注漿管，依次調(diào)整注漿孔的位置，確保每個方向都能注漿潤滑?？傋{量應(yīng)不小于管外環(huán)形空間體積的2倍，考慮到泥漿的漏失，必須經(jīng)常性地連續(xù)補漿，確保泥漿套的完整。注漿減磨要點：(1) 選擇優(yōu)質(zhì)的觸變泥漿材料，對膨潤土取樣測試。主要指標(biāo)為造漿率、失水量和動塑比。(2) 在管子上預(yù)埋壓漿孔，壓漿孔的設(shè)置要有利于漿套的形成。(3) 膨潤土的貯藏及漿液配制、攪拌、膨脹時間，聽取供應(yīng)商的建議但都必須按照規(guī)范進(jìn)行，使用前必須先進(jìn)行試驗。(4) 壓漿方式要以同步注漿為主，補漿為輔。在頂進(jìn)過程中，要經(jīng)常檢查各推進(jìn)段的槳液形成

12、情況。(5) 注漿設(shè)備和管路要可靠，具有足夠的耐壓和良好的密封性能。在注漿孔中設(shè)置一個單向閥，使?jié){液管外的土不能倒灌而堵塞注漿孔，從而影響注漿效果。(6) 注漿工藝由專人負(fù)責(zé)，質(zhì)量員定期檢查。(7) 注漿泵選擇脈動小的柱塞液壓，流量與頂進(jìn)速度相應(yīng)配。(8) 由于頂管線路長，為使全程注漿壓力不致相差過大，在中間還將每隔150m增設(shè)壓漿泵以增大壓力。5、 操作控制系統(tǒng)由一名受過高度訓(xùn)練的操作人員，在地面控制室外內(nèi)操作并仔細(xì)檢測著整個操作系統(tǒng)、觀察掘進(jìn)機(jī)內(nèi)的土壓、油壓、激光束位置?？刂婆_提供操作數(shù)據(jù)和控制整套系統(tǒng)的電子按鈕。控制板可以是人工控制方向和數(shù)據(jù)記錄，或者是全自動控計算機(jī)控制方向和記錄，其他

13、的工作人員則負(fù)責(zé)井內(nèi)管道和頂鐵的更換以及進(jìn)行、進(jìn)排泥管和電纜的連接。當(dāng)掘進(jìn)機(jī)到達(dá)接收井時，挖掘會暫時中斷，如果遇到有地下水或軟土層時，還需有洞口止水圈安裝在接收口墻上。最后，掘進(jìn)機(jī)頭從土層出來進(jìn)接收井，就完成整個管道的鋪裝。這以后，掘進(jìn)機(jī)被撤走，建造人工出口，接收井被關(guān)閉。一個工程常常有幾個掘進(jìn)段組成，這時，在工作井內(nèi)的頂進(jìn)設(shè)備變換方向，重新開始另一方的頂進(jìn)工作，這個過程每過一個工作井重復(fù)二次，最后鋪設(shè)成了整個下水道或輸送管道。6、 進(jìn)出洞口的措施及管道頂進(jìn)頂管和微型隧道施工中的進(jìn)出洞口作業(yè)是一項很重要的工作，施工中應(yīng)充分考慮到它的安全性和可靠性。尤其是從工作坑中的出洞開始頂管，如果出洞安全、

14、可靠又順利，那么可以說頂管施工已成功了一半。許多頂管工程就是失敗在進(jìn)出洞口這兩個環(huán)節(jié)上。頂進(jìn)前，首先對洞口6米處土體進(jìn)行土體加固，其次，為防止洞口處的水土沿工具管外壁與洞門的間隙涌入工作井，在工作井內(nèi)洞口處安裝一道環(huán)形橡膠止水圈。在頂進(jìn)施工過程中又可防止減摩漿從此處流失，保證泥漿套的完整，以達(dá)到減小頂進(jìn)阻力的效果。 工程技術(shù)人員、施工人員應(yīng)了解施工現(xiàn)場情況和熟悉洞口附近的地質(zhì)情況。分析可能出現(xiàn)洞口漏泥、水情況，井內(nèi)布置一臺排污泵，并制定相應(yīng)的措施。在機(jī)頭進(jìn)洞時因土體是流沙，地下水位高，土體松軟，地基承載力差，雖然經(jīng)過地基處理，但為了機(jī)頭頂進(jìn)安全，機(jī)頭不下沉，還應(yīng)有機(jī)頭加固措施。機(jī)頭進(jìn)洞時將機(jī)頭

15、與后面的五節(jié)管用拉桿連接起來，使之成為一個整體，并在導(dǎo)軌上用兩個手拉葫蘆間隔一米拉緊，從而使機(jī)頭沿著導(dǎo)軌方向順利頂進(jìn)，同時提前一個星期進(jìn)行降水施工，降低機(jī)頭進(jìn)洞時的水壓力，防止機(jī)頭進(jìn)洞引起土體流失、坍塌。機(jī)頭吊運后及時進(jìn)行洞口四周的封堵工作。 掘進(jìn)機(jī)頭頂進(jìn)到位后，吊放第一管節(jié)，拼接完畢，然后在工具管后管節(jié)內(nèi)安裝工具管輔助設(shè)備。1、管節(jié)運輸根據(jù)本工程施工場地情況，管節(jié)由25T吊車卸到指定位置后，再由吊車將地面管節(jié)吊運至井下。2、 管節(jié)頂進(jìn)頂管管節(jié)采購成品管，對成品管生產(chǎn)制造廠家制造管子的資質(zhì)和能力進(jìn)行考查。生產(chǎn)過程中派專人檢驗，檢驗質(zhì)量必須在外觀質(zhì)量、尺寸及允許偏差都檢驗合格后方可送至工地。運至

16、工地后根據(jù)標(biāo)書要求進(jìn)行抽驗，合格后才能送至工作面使用。掘進(jìn)機(jī)頭進(jìn)洞后的軸線方向與姿態(tài)的正確與否，對以后管節(jié)的頂進(jìn)將起關(guān)鍵的作用，因此在剛開始頂進(jìn)時，做好頂進(jìn)軸線偏差的控制和糾偏量的控制是關(guān)鍵。根據(jù)控制臺顯示屏激光點及時調(diào)節(jié)糾偏油缸，使其能持續(xù)控制在軸線范圍內(nèi)。要嚴(yán)格按實際情況和操作規(guī)程進(jìn)行，勤出報表、勤糾偏，每項糾偏角度應(yīng)保持1020，不得大于1°。嚴(yán)格控制機(jī)頭大幅度糾偏造成頂進(jìn)困難、管節(jié)碎裂。在穿越河道時，應(yīng)放慢頂速，并嚴(yán)格控制注漿壓力，防止貫通河床。3、頂管頂進(jìn)與地層形變控制頂管引起地層形變的主要因素有：掘進(jìn)機(jī)頭開挖面引起的地層損失，機(jī)頭糾偏引起的地層損失，機(jī)頭后面管道外周空隙因

17、注漿填充不足引起的地面損失，管道在頂進(jìn)中與地層摩擦而引起的地層擾動，管道接縫及中繼間滲漏而引起的地層損失。所以在頂管施工中要根據(jù)不同土質(zhì)、覆土深度和地面沉降的情況，配合測量報表的分析，及時調(diào)整泥水與土壓平衡值，同時要求坡度保持相對的平穩(wěn)，控制糾偏量，減少對土體的擾動。根據(jù)頂進(jìn)速度，控制排泥量和地層變形的信息數(shù)據(jù)，及時調(diào)整注漿壓力和注漿量，從而將軸線和地層變形控制在最佳的狀態(tài)。4、 觸變泥漿減摩是頂管施工中減少頂力的一項重要技術(shù)措施，在頂進(jìn)過程中，通過頂管機(jī)尾部的同步注漿與管道上的預(yù)留孔向管節(jié)外壁壓注一定數(shù)量的減摩泥漿，采用多點對稱壓注使泥漿均勻地填充在管節(jié)外壁和周圍土體的空隙來減小管節(jié)外壁和土

18、體間摩阻力，起到降低頂進(jìn)時阻力的效果。在管節(jié)外壁能否形成完整的泥漿套，將直接影響到泥漿的減摩效果。減摩泥漿采用觸變泥漿，該漿液性能穩(wěn)定，且有良好的觸變性，又有一定的稠度（漿液配比見下表）。施工過程中，泥漿應(yīng)保證不失水、不沉淀、不固結(jié)，泥漿的配比應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)情況作相應(yīng)的調(diào)整，使泥漿適應(yīng)土層的特性，起到預(yù)期的減摩效果。施工過程中還可配制特殊的泥漿以滿足頂進(jìn)施工中特殊適應(yīng)土層的特性，起到預(yù)期的減摩效果。施工過程中還可配制特殊的泥漿以滿足頂進(jìn)施工中特殊要求。 漿液配比（重量比） 表3 膨潤土水純堿CMS400適量（6）（2.5）漿液質(zhì)量指標(biāo):a、稠度1214cmb、PH 910c、析水率 2%壓漿

19、時，儲漿池內(nèi)的觸變泥漿由地面上的壓漿泵通過管路壓送至管道內(nèi)的壓漿總管，并到達(dá)連通各壓漿孔的軟管內(nèi)，通過控制壓漿孔球閥來控制壓漿。5、頂管進(jìn)接收坑（1）頂管機(jī)進(jìn)洞前洞口土體加固根據(jù)頂管進(jìn)展情況，為保證掘進(jìn)機(jī)能順利進(jìn)入接收井，防止掘進(jìn)機(jī)出洞后水土沿工具管與井圈之間的建筑空隙涌入接收井內(nèi)，保證井內(nèi)接頭能順利施工。如果發(fā)現(xiàn)地質(zhì)較差，在掘進(jìn)機(jī)到達(dá)接收井前，可對洞口土體進(jìn)行深攪樁或旋噴樁加固，加固范圍洞口前5m范圍內(nèi)，洞口四周距管道外側(cè)23m。（2）頂管機(jī)狀態(tài)的復(fù)核測量掘進(jìn)機(jī)進(jìn)入接收井前的復(fù)核應(yīng)測量頂管機(jī)所處的方位，是確認(rèn)頂管狀態(tài)、評估掘進(jìn)機(jī)出洞時狀態(tài)和擬定施工軸線及施工方案等的重要依據(jù)，使掘進(jìn)機(jī)在此階段

20、的施工中始終按預(yù)定的方案實施，以良好的狀態(tài)、準(zhǔn)確無誤地進(jìn)入接收井內(nèi)。（3）頂管機(jī)進(jìn)接收坑在接收井磚墻封門破壞后掘進(jìn)機(jī)頭應(yīng)迅速、連續(xù)頂進(jìn)管節(jié)，盡快縮短出洞時間。掘進(jìn)機(jī)整體進(jìn)洞后應(yīng)盡快把機(jī)頭和混凝土管節(jié)分離，并把管節(jié)和接收井的接頭按設(shè)計要求進(jìn)行處理，減少水土流失。7、 項管施工過程中應(yīng)注意的問題1 當(dāng)掘進(jìn)機(jī)停止工作時，一定要防止泥水從土層或洞口及其它地方流失。不然，挖掘面就會失穩(wěn)，尤其是在進(jìn)洞這一段時間內(nèi)更應(yīng)防止洞口止水圈漏水。2 在掘進(jìn)過程中，應(yīng)注意觀察地下水壓力、泥水倉水壓力的變化，并及時采取相應(yīng)的措施和對策，只有這樣才能保持挖掘面的平衡穩(wěn)定。3 在頂進(jìn)過程中，隨時要注意挖掘面是否穩(wěn)定，要不時檢查泥水的濃度和相對密度是否正常，還要注意進(jìn)排泥泵的流量及壓力是否正常。應(yīng)防止排泥泵的排量過小而造成排泥管的淤泥和堵塞現(xiàn)象。4 壓漿