DN1800氣壓平衡頂管施工方案上課講義

1、DN1800 氣壓平衡頂管施工方案工程概況 ：施工地點(diǎn)：義烏市香山路-江濱南路交叉口 1800污水干道管網(wǎng)管道工程，在施工中我們碰到很多困難，發(fā)現(xiàn)地層和地質(zhì)與原地質(zhì)報(bào)告提供的情況存在較大差異，通過(guò)大開(kāi)挖的施工發(fā)現(xiàn)該地下層面都是比較尖硬的風(fēng)化巖石層面，由于樓下村王宅村居民房動(dòng)遷存在一定困難，按原來(lái)的施工方案施工將會(huì)造成周?chē)木用穹康顾?，甚至?xí){到居民的生命安全，其后果不堪設(shè)想。原本我們想采用日本最先進(jìn)的破碎掘進(jìn)機(jī)來(lái)實(shí)施該段頂管施 工，經(jīng)過(guò)各方領(lǐng)導(dǎo)討論，考慮到以下幾種情況：第一 . 日本進(jìn)口破碎機(jī)械費(fèi)用成本大。第二 . 該段頂管根據(jù)實(shí)際情況只能一次性成功。第三. 頂管工作井需要增加（因?yàn)樵摍C(jī)不宜

2、長(zhǎng)距離頂管）第四. 施工現(xiàn)場(chǎng)用電和場(chǎng)地不夠配置。綜合以上種種原因和成本費(fèi)用實(shí)際考慮， 我們將確定采用手掘式氣壓平衡施工方法，具體實(shí)施方案如下：一、頂管總體施工方案由于樓下村王宅村管道段情況復(fù)雜，該段居民動(dòng)遷出現(xiàn)一定困難，影響我們?cè)瓉?lái)的施工方案，經(jīng)過(guò)各方的討論和研究，計(jì)劃在樓下村王宅村管道 段采用氣壓人工氣泵鎬槍掘進(jìn)方法頂管施工方案。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(guò)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(lái)確定），來(lái)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

3、的頂部就形成一個(gè)超過(guò)平衡壓力的 氣體壓力區(qū)。在這一壓力作用下，地層空隙中的水被擠出，地層也從原來(lái) 的飽和狀態(tài)過(guò)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： V地表面T地下水位氣壓地下水壓力設(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(mén)；4-空壓機(jī)；5-第二 道氣閘門(mén)；6-空氣濾清器；7-防漏氣裝置；8-送氣管道2、氣壓平衡頂管施工工藝流程三、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)

4、整，確保頂進(jìn)軸線(xiàn)的精度。導(dǎo)軌設(shè)置坡度與設(shè)計(jì) 軸線(xiàn)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 600mm。導(dǎo)軌安裝允許偏差：軸線(xiàn)位置：士 3mm 頂面高程：+3mmi兩軌間距：士 2mm2、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“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“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)度，本工程承壓壁的 設(shè)計(jì)承壓能力為1600T4、安裝主頂設(shè)備：主頂設(shè)備安裝在承

5、壓壁前方，使頂管掘進(jìn)機(jī)和管道 向軸線(xiàn)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(duì)工具管前后端的中心方向偏 差和相對(duì)高差進(jìn)行測(cè)定。6、管節(jié)吊裝管節(jié)吊裝主要采用 16T 氣吊裝卸，并用專(zhuān)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(wú)縱向裂縫等，對(duì)馬蹄型端面，裂縫、管壁粗糙不得使 用。經(jīng)檢查合格的管子吊至頂管的工作坑導(dǎo)軌上，準(zhǔn)備連接頂進(jìn)。對(duì)于 管的承插口尺寸，結(jié)構(gòu)應(yīng)認(rèn)真測(cè)量，符合標(biāo)準(zhǔn)方可下管頂進(jìn)。8、管道接口管道接口

6、選用與 F 鋼承口管管材相互配套的契形橡膠圈柔性接口 。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：一般采取先破碎后頂?shù)脑瓌t，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石糾偏時(shí)才能向 前超挖。規(guī)定開(kāi)挖范圍，不得超挖，管端上部可超挖15m m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石基面吻合； 不得擾動(dòng)管底下部的地基土；挖出的土石要及時(shí)外運(yùn)；開(kāi)挖要及時(shí) 配合頂進(jìn)操作，及時(shí)測(cè)量，以便頂力限制在較小的范圍；管前挖土石深 度，一般為千斤頂出鎬長(zhǎng)度。土石質(zhì)好，可超前500mm

7、以?xún)?nèi)，不宜超前過(guò)長(zhǎng)，以免引起管位偏差大和管端上方土石坍塌。(2) 、運(yùn)土石工作坑采用人工挖土石吊車(chē)垂直吊升出坑，然后采用人工裝車(chē)運(yùn)至指定堆土場(chǎng)堆放，如果出土石量大采用自卸汽車(chē)運(yùn)土石。管道內(nèi)土石方通過(guò)管內(nèi)水平運(yùn)輸和工作坑吊車(chē)垂直運(yùn)輸提升至地面，管內(nèi)水平運(yùn)輸通過(guò)小四輪車(chē)拖運(yùn)土，人工或卷?yè)P(yáng)機(jī)吊運(yùn)，然后將土石方運(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(jiàn)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(mén)，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出地下

8、水 壓力O.OIMPa,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(mén)，也向該艙輸入與工作艙同等壓力 的壓縮空氣，然后打開(kāi)第一道艙門(mén)，作業(yè)人員開(kāi)始掘進(jìn)作業(yè)。第三步當(dāng)物 料艙裝滿(mǎn)后，停止掘進(jìn)，關(guān)閉第一道艙門(mén)，打開(kāi)第二道艙門(mén)，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（4）、頂管施工測(cè)量頂管施工測(cè)量工作分以下四個(gè)方面：、頂進(jìn)前的準(zhǔn)備階段測(cè)量：工作坑開(kāi)挖之前應(yīng)對(duì)工作坑軸線(xiàn)，距離和 引臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)貫通，頂進(jìn)前應(yīng)對(duì)工作坑的方位，高程進(jìn)行復(fù)測(cè)， 并標(biāo)定管道中心線(xiàn)

9、， 設(shè)立臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)。 開(kāi)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(guò)程中的測(cè)量：管道軸線(xiàn)及高程均由激光經(jīng)緯儀測(cè)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(guò)觀察激光光點(diǎn)偏移及頂進(jìn)長(zhǎng)度，判斷管道前進(jìn)的趨勢(shì)，及時(shí) 采取糾偏措施，校正前管段方向。主要是對(duì)首節(jié)管進(jìn)行測(cè)量，每天不少于 2次。除對(duì)首節(jié)管頻繁測(cè)量外，每頂進(jìn) 30m-50m還對(duì)整個(gè)頂進(jìn)管段進(jìn)行復(fù) 測(cè)，檢查中間管節(jié)有無(wú)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(cè)量糾偏一次。、地面觀察測(cè)量：為檢查地面有無(wú)沉陷和隆起， 開(kāi)始頂進(jìn)前，應(yīng)在路面上選好基線(xiàn)（中心軸線(xiàn)） ，在慢車(chē)道和快車(chē)道兩端橫

10、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(duì)通過(guò)有地面建 筑物的頂段，在其建筑物上選點(diǎn)作為沉降觀測(cè)點(diǎn)。、工程竣工測(cè)量：工程 完工后，對(duì)過(guò)程測(cè)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(cè)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(duì)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(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)，確認(rèn)安全以后，方可讓施工人員進(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%，

11、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(cè)。b 管道照明：所有管道內(nèi)均采用 36V 安全電壓照明，電線(xiàn)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(zhǎng)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：

12、偏差范圍大于20mnS寸，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(xiàn)偏差防治頂管施工前應(yīng)對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行認(rèn)真調(diào)查。 工程部設(shè)專(zhuān)職測(cè)量員負(fù)責(zé)全過(guò) 程的測(cè)量工作，按照測(cè)量、糾偏的原則認(rèn)真操作，頂進(jìn)過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)繪制 頂進(jìn)曲線(xiàn)，采用同種規(guī)格油壓千斤頂，保持頂力與管道中心線(xiàn)重合。加強(qiáng) 施工質(zhì)量的控制，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(duì)頂 管后背進(jìn)行加固，預(yù)防位移

13、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(xiàn)的發(fā)展趨勢(shì)， 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(hào)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(guò)程中減小摩阻， 每根設(shè)置注漿孔，在頂進(jìn)過(guò)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DN50mn鋼管，分支用DN20m橡膠管。注漿方法：在隨行管道中進(jìn)行注漿，隨頂進(jìn)同步注漿，隨頂隨注，管 線(xiàn)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

14、不大于 0.6Mpa,注漿量為0.6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，因此該托架無(wú)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(zhǎng)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 25 30m時(shí)，應(yīng)進(jìn)行最后的復(fù)測(cè)。主要目的是：最后 確

15、定頂管機(jī)與設(shè)計(jì)軸線(xiàn)及進(jìn)洞洞口的相對(duì)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(cè)積累資料。（ 10）拆除洞口封門(mén)拆除洞口封門(mén)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(zhuān)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(chē)輕輕起吊晃動(dòng)頂管機(jī)頭，使頂管機(jī) 與管道脫開(kāi)，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(chǎng)地。（11）、勞

16、動(dòng)組織每班作業(yè)人數(shù)及職責(zé)分工表序號(hào)職務(wù)人數(shù)主要職責(zé)備注1班長(zhǎng)1全面負(fù)責(zé)全過(guò)程2安全員1負(fù)責(zé)全班作業(yè)過(guò)程的安全全過(guò)程3測(cè)量員2負(fù)責(zé)測(cè)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12負(fù)責(zé)工作面土方挖掘及運(yùn)二班進(jìn)人員送工作(12)、機(jī)具設(shè)備序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)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(chē)QY30臺(tái)110挖掘工具鐵鍬等氣壓氣泵鎬槍11運(yùn)土小車(chē)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氣壓壓力。3、通過(guò)在操作艙安裝攝像頭和通訊設(shè)備，