大直徑長距離泥水平衡頂管施工工法研究樣本(共32頁)

1、大直徑長距離泥水平衡頂管施工工法研究天津市市級工法申報資料大直徑長距離泥水平衡頂管施工工法天津三建建筑工程有限公司2013年8月目 錄1、 申報表12、 工法內(nèi)容8 天津市建設領域工程建設施工工法申報書 ( 2013年度) 工法名稱大直徑長距離泥水平衡頂管施工工法 申報單位 天津三建建筑工程有限公司 主管單位 天津市建工集團（控股）有限公司 申報時間 2013年8月31日 天津市城鄉(xiāng)建設和交通委員會二一三年印制工法名稱大直徑長距離泥水平衡頂管施工工法主要完成單位天津三建建筑工程有限公司通訊地址河東區(qū)八緯北路17號郵編300170聯(lián)系人宋紅智電話24142423主要完成者姓名職務職稱所在工作單位

2、李錦春總工高工天津三建公司趙淮偉技術經(jīng)理工程師天津三建公司何志宏項目經(jīng)理助工天津三建公司徐雙燕技術負責人工程師天津三建公司郭巖川技術負責人助工天津三建公司本工法應用的工程名稱及時間2013年津南污水處理廠（紀莊子污水處理廠遷建）配套進出水管網(wǎng)工程本工法關鍵技術名稱及鑒定時間頂管泥水平衡施工工法關鍵技術于 年 月 日通過天津市建委組織的鑒定。本工法關鍵技術獲成果獎勵的情況工法內(nèi)容簡述： 本工法為大直徑長距離泥水平衡頂管施工工法，原理為：頂管施工中，采用水力輸送棄土，同時利用泥水壓力來平衡地下水壓力和土壓力進行施工。 大直徑長距離泥水平衡頂管施工工法理論就是以含有一定量粘土的且具有一定相對密度的泥

3、漿水充滿掘進機的泥水艙，并對它施加一定的壓力，以平衡地下水壓力和土壓力進行施工，按照該理論，泥漿水在挖掘面上能形成泥膜，以防止地下水的滲透，然后再加上一定的壓力就可以平衡地下水壓力，同時也可以平衡土壓力。 關鍵技術及保密點：（有專利法權的，請注名專利號）： 泥水平衡式頂管施工最大的優(yōu)點是： 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，對頂管周圍的土體擾動比較小。因此，采用此方法頂管引起的地面沉降較小。 3、與其它類型的頂管比較，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

4、坑內(nèi)的作業(yè)環(huán)境較好，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)，因此進度比較快。技術水平和技術難度（包括與國內(nèi)外同類技術水平比較）：最長頂管長度為400m，管道直徑為3m，跨度及直徑較大，在天津地區(qū)同類工藝中比較少見。工法應用情況及推廣應用前景：本工程為天津市紀莊子污水處理廠遷建工程，共計10個標段，對此頂管施工做出了專門的工法要求，此工法對今后天津市頂管工程中有相當大的推廣作用，比較利于天津市的土層。經(jīng)濟效益或社會效益：1應用本工法達到了設計圖紙的設計意圖，滿足了質(zhì)量要求，同時使工程施工順利的進行下去，避免了明開施工的放坡，縮小了施

5、工占地，節(jié)約了占地費用以及美化了管線周邊的環(huán)境。工法主要完成單位意見同意申報市級工法年 月 日（公 章）主管單位推薦意見同意申報市級工法年 月 日（公 章）專家評審意見評審組長：年 月 日市建交委審定意見年 月 日（公 章）工法內(nèi)容大直徑長距離泥水平衡頂管施工工法天津三建建筑工程有限公司1、 前言頂管工程分為若干個分部、分項工程，本工程為天津市在施的重點工程之一，我公司承建項目的第六標段，標段全長3200m，工程穿越津港公路及南引河，其中WE7WE8長度400m為工程頂管距離最長的部位。大直徑長距離泥水平衡頂管施工工法是利用泥水平衡原理通過設置中繼站采取泥水觸變減阻等技術措施進行400m管道的

6、頂進。2、 工法特點 ，對頂管周圍的土體擾動比較小。因此，采用此方法頂管引起的地面沉降較小。 ，泥水平衡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。 、水平撐支護，坑內(nèi)的作業(yè)環(huán)境較好，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)。 ，因此進度比較快。 ,是目前天津市污水管道中最大的頂管管道，采用NPD3000型頂管機，千斤頂配備610個。3、 適用范圍適用的土質(zhì)范圍比較廣，在地下水壓力很高，以及變化范圍很大的條件下，都可適用。 4、 工藝原理5、 施工工藝流程及操作要點 操作要點，水泥攪拌樁進行地下水的攔截，且基坑開挖后制作冠

7、梁對基坑進行支護加固。水平支撐是什么？幾道？、洞口破除、止水：工作坑進出洞口位置設計增設了三排8501200三軸攪拌樁，進行土體加固，三軸攪拌樁深度為嵌入基坑地面以下5m。？根據(jù)頂進施工技術及驗收規(guī)范相關規(guī)定，頂管基坑內(nèi)進出洞口設置一道止水墻。止水墻與支護灌注樁連接，；高5m，寬8m，內(nèi)部設置725鋼筋作為主筋加固并與灌注樁連接，混凝土強度等級C30。止水圈由四部分組成：止水墻、預埋螺栓、橡膠止水圈、壓板。 l-止水墻；2-預埋螺栓；3-橡膠止水圈；4-壓板 止水墻配筋示意圖頂進基坑：頂管導軌及機頭安裝就位后，用風鎬對灌注樁進行破除，破除后的洞口應為圓形，圓心與管道中心保持一致，洞口直徑大于管

8、道外徑10cm。灌注樁破除到位后，頂進。：用吊車將現(xiàn)場的管道吊入基坑內(nèi)，當機頭就位后，首先接通機頭刀盤旋轉電源，開動刀盤使其向左或向右旋轉，再接通進泥泵和排泥泵電源，泥漿由進泥管進到泥水平衡倉，充滿泥水平衡倉，由出泥管回到泥漿池，形成循環(huán)泥漿管路。再接通機頭刀盤頂進電源，使刀盤主軸向前行進，同時開動基坑內(nèi)頂鎬，推動機頭向前行進，當頂進1節(jié)管的長度后，關閉機頭進泥閥門和出泥閥門，并使用排泥泵將管路中的泥漿抽空，若已頂進3節(jié)管后，應在頂進時注入觸變泥漿。卸掉基坑內(nèi)各種接頭軟管和電纜管路，使主頂鎬回縮，移走頂鐵，用吊車將混凝土管下到位，重新快速連接各種接頭軟管和電纜管路，使頂管就位，重復以上操作步驟

9、循環(huán)頂進。在頂進過程中預先在確定的管道點位向管壁外側同步注入泥漿，以減少側壁頂進時的阻力，并支撐周圍的土層。：，復核管道中心與頂管機頭后，頂管機頭頂進，頂進機頭在沒有全部進入洞時，在機頭中心、高程偏差不大于±20mm，不考慮糾偏，如中心、高程偏差大于±20mm，及時確定糾偏方案，糾偏高程時，軌道上管要加配重，糾偏中心時，軌道管兩側要加支撐。，測量管道中心線及前后端管底高程，檢查合格后，頂進至前一節(jié)管后端，并與之連接。在安裝頂管時，頂管接口膠圈施工，嚴格按照設計和規(guī)范要求實施。：，前端有環(huán)形頂鐵連接。在頂管頂進一段距離后，要加設弧形活動頂鐵，做一次頂進再下后一節(jié)管時，可將其吊

10、移。在正式頂進前，對所有機器、電路、油路及其它設備進行最后一次測試。無誤后即開始頂進。，先不轉刀盤將機頭緩慢平推入洞內(nèi)。³min。此時泥水分兩部分流出，一部分由機頭外流出井，另一部分由機頭出泥管排出。，機頭克服刀盤旋轉產(chǎn)生的扭矩，靠的是機頭重量產(chǎn)生的與軌道的摩擦力，如果盤刀吃土太深扭矩大，機頭會旋轉，所以頂進速度不要太快，第一節(jié)管進洞階段，刀盤速度控制在10-20mmmin，此階段重點是找正管子中心、高程，偏差控制在±5mm之內(nèi)；³min，泥漿由頂管機出泥管排入砂水分離設備。機頭全部入土后，高程、中心偏差大于±10mm要糾偏，此時糾偏用機頭糾偏設備。初始

11、頂進最終把中心控制在5mm以內(nèi)，高程控制在+10mm以內(nèi)，為后面的掘進打下好基礎。，掘進機機頭進入止水圈接觸到坑外側土體，機頭刀片開始工作，掘進出的土體在切削刀盤內(nèi)粉碎，進入泥漿艙，在那里與泥漿混合，泥漿通過排泥管輸送到地面上。掘進機完全進入土層后，電纜及泥漿管拆除，下第一節(jié)頂管，將其推到掘進機尾套處與掘進機頭連接，頂進，每節(jié)頂管頂進均安裝前一節(jié)頂管后連接進行頂進。頂管施工中，為了使挖掘面保持穩(wěn)定，泥水在挖掘面上形成一層不透水的泥膜，它可以阻止泥水向挖掘面里面滲透。同時，泥水本身具有一定壓力，可以用來平衡地下水壓力和土壓力。開挖面的泥水平衡是使泥水艙內(nèi)保持一定壓力，使其與地下水壓力相平衡。泥水

12、壓力過大，地面隆起；泥水壓力過小，地面沉陷。因此每段頂管施工前根據(jù)此段穿越土層及地下水位情況設定泥水艙基準面泥漿壓力。當偏差流量為正值時，頂管機處于“超挖”狀態(tài)，偏差流量為負值時，頂管機處于“溢水”狀態(tài)，當發(fā)現(xiàn)掘削量過大時，應立即檢查泥水密度、粘度和切口水壓，查明原因后應及時調(diào)整相關參數(shù)，確保開挖面穩(wěn)定。，在安裝下一節(jié)管子時，主頂油缸回縮，此時由于主動土壓力的作用，常會造成掘進機和管子的后退，前端土體也隨之滑裂，推進方向出現(xiàn)偏差。，機頭后方連續(xù)放置注漿管，頂進時不斷注漿充填水泥漿使?jié){液在管外壁形成比較完整的漿套，以后再間隔二節(jié)管子放置一節(jié)有注漿孔的管子用以補漿。頂進過程中遇到土質(zhì)變堅硬，向土倉

13、內(nèi)加水或泥漿，掘進機上設有加泥孔，通過加泥孔向掘進面加泥；頂進過程中遇到土質(zhì)軟，第一節(jié)至第三節(jié)管及工具頭聯(lián)成一體，以增加整體的剛度，從而可避免機頭突然沉陷。，覆土較深，所需頂力較大，須用注漿減摩的辦法來減小頂進時的阻力。本次注漿材料主要采用鈉基膨潤土，膨潤土液具有良好的觸變性。要使膨潤土液更適于注灌，更易成為完整的漿套，與管壁之間的摩擦力更小，就需添加一些添加劑，一般用純堿作為分散劑，用CMC作增粘劑，針對不同土質(zhì)條件和現(xiàn)場實際情況配制漿液。注漿效果的好壞，除與選用注漿材料有關以外，還與注漿泵的選用、注漿孔布置，和注漿壓力大小都密切相關。為確保注漿達到最佳效果，頂進前四節(jié)頂管都設置注漿孔，以后

14、每隔二節(jié)設有注漿孔的管子。注漿時要連續(xù)不斷地補充，形成一個完好的漿套。注漿孔的位置設置在管子的前端，這樣注進的漿液先在管外壁與鋼環(huán)帶之間形成漿套，被擠出后，即在土壁上形成較為均勻的漿套；頂管內(nèi)注漿孔按120度布置，共3個，如右側注漿孔布置圖。為防止注出去的漿液倒流，每一注漿孔設置單向閥。另外，注漿時要作好對注漿壓力的控制，不宜過高避免發(fā)生冒漿，注漿泵選用脈動很小的螺桿泵。 施工中管線布置 ，通風是不容忽視的問題。在頂進超過40m以上時，操作人員在管子內(nèi)要消耗大量的氧氣，而管內(nèi)會出現(xiàn)缺氧，還有一些有害氣體夾雜其間。為了操作人員健康及安全，必須靠通風設施來解決。我們采用鼓風機和抽風機相結合的方式來

15、解決這一問題，將鼓風機和抽風機安裝在工作坑的上方，以塑料管通入管道內(nèi)。，照明電線，水管，輸油管，通風管等各種管線，一般均懸掛在管子頂壁及側壁上，為保證施工有條不紊，預先在管子內(nèi)壁上設置固定裝置。做這些管線時，一定要作好接頭，彎頭的處理，并經(jīng)常檢查。管內(nèi)采用12V低壓照明。，采用激光導向控制系統(tǒng)，測量儀器位于頂進后方，在主頂設備后方底板砼上，預埋鋼板，做托架，調(diào)整到所需的標高及管線軸線方向后，對準掘進機內(nèi)定位光靶上，并使其在監(jiān)控顯示屏上反映出來。操作人員根據(jù)投影影像判斷頂進偏差情況。頂進剛進入土層時，頂進34節(jié)后，正常頂進，每頂進1m測量一次，在進入接收井前30m范圍增加測量頻率，。本工程中繼間

16、采用組合式密封中繼間。其主要特點是可調(diào)節(jié)、可組合、可在常壓下對磨損的密封圈進行調(diào)，從而克服了在高水頭復雜地質(zhì)條件下中繼間密封圈的磨損而造成中繼間的技術難題，。 第一個中繼間布置于管道20m處，第二道中繼間布置于管道70m處。每道中繼間安裝610只1000kN油缸，每個油缸行程為500mm，最大頂力為10000KN，額定頂力為8000KN，中繼環(huán)設計允許轉角為1度，中繼間止水橡膠可通過徑向調(diào)節(jié)螺絲自由調(diào)節(jié)，在圓角方向可以根據(jù)需要局部或整體調(diào)節(jié)，具有良好的止水性能。每道中繼環(huán)安裝一套行程傳感器及限位開關與DK-20自動控制臺相連。當設備頂力達到允許最大頂力或頂管工作坑后背墻允許最大頂力的55%（二

17、者取最小值）時，啟動第一個中繼間，后續(xù)中繼間在設備頂力達到允許最大頂力或工作坑后背墻允許最大頂力的65%時啟用。中繼環(huán)自動控制采用ZD-20中繼控制臺進行程序控制，在頂管過程中按摩擦力的大小，由控制臺自動發(fā)出信號自動控制中繼環(huán)，中繼環(huán)控制臺通過控制電纜、中繼箱、遠程傳感器及限位裝置與中繼環(huán)油泵自控箱連接。按頂進程序自動控制中繼環(huán)工作。中繼環(huán)自動控制臺具有如下功能：可以控制各中繼環(huán)按程序要求自動/手動進行頂管；可以按要求改變頂進程序；可以按受力情況調(diào)整每環(huán)頂進距離；計算機可以從自動控制臺自動取樣，設置中繼環(huán)自動/手動工作，并適時打印各類數(shù)據(jù)，供技術人員分析。 從頂管機頭向后按次序?qū)⒚慷喂芄?jié)向前推

18、移，當一組中繼間伸出時，其它中繼站應保持不動，在所有中繼站依次完成作業(yè)后，主頂工作站完成該頂進循環(huán)的最后頂進作業(yè)。6、 主要材料與設備 ：品種、強度等級符合設計要求，并有出廠合格證、出廠檢驗報告，材料進場后，按規(guī)范要求進行復檢。 ：為了保證基坑強度，選用具有一定業(yè)績及生產(chǎn)規(guī)模的廠家，在砼運至現(xiàn)場后，進行塌落度試驗，并且留置砼試件。 ： 設備名稱數(shù)量設備名稱數(shù)量25T/70T/160T吊車各1臺液壓千斤頂 200t30臺150Kw發(fā)電機3臺液壓站3部ZL50裝載機2輛頂鐵3套挖掘機2臺注漿泵3臺4”潛水泵20臺空氣過濾、除油裝置3套5T/10T裝卸汽車各2輛加長臂挖掘機3臺電焊機6臺頂管機NPD

19、30003套 ： 頂管機頭 液壓設備 油缸 泥漿泵7、 質(zhì)量控制標準 給水排水工程頂管技術規(guī)程 CECS246-2008給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范 GB50268-2008紀莊子水廠遷建配套管網(wǎng)工程巖土工程勘察報告頂管施工技術及驗收規(guī)范（試行）土壓平衡和泥水平衡頂管工程施工技術規(guī)程J10498-20048、 安全措施標準 建筑施工安全檢查標準 （JGJ59-2001） 施工現(xiàn)場臨時用電安全技術規(guī)范 （JGJ46-2005） 天津市建設工程文明安全施工管理暫行規(guī)定天津市建筑施工現(xiàn)場安全防護基本標準9、施工常見風險及應急措施 ： 、隆起 ，突然間變硬或變軟 ，如果出現(xiàn)異常的偏差或糾偏失效 ：

20、現(xiàn)場備足鋼支撐、型鋼、水泥及砂石料，并確保挖掘機、點焊接、攪拌機、噴漿機運轉良好，放置在不影響施工的地方。 對支撐除按規(guī)定頻率進行檢測外，暴雨后應加強對支撐端頭的檢查，若有脫落或移位的跡象應及時整改。加強司機安全教育嚴防挖掘機和其他工程機械碰撞鋼支撐，造成鋼支撐脫落。 支撐失穩(wěn)或脫落后，在設計位置的左右及下方及時架設臨時支撐，然后再恢復設計位置的支撐。 、隆起 在頂管通過路面設置觀測點，發(fā)現(xiàn)沉降超過警戒值應立即停止作業(yè)，必須找出原因，及時調(diào)整方案并采取相應措施后才可繼續(xù)施工。如沉降發(fā)生得到控制，則按調(diào)整方案繼續(xù)施工。 如沉降發(fā)生不能得到控制，應停止頂管作業(yè)，馬上進行換漿工作，保證地面的穩(wěn)定，確

21、保路面的安全。 在頂管的施工過程中做好換漿工作，在一段管道頂進完成后，及時換漿，一般以3天為一個周期，將水泥漿從注漿高于膨潤土注漿的壓力注入，把頂管前面的第一節(jié)的注漿孔打開，使膨潤土泥漿流出，直到有水泥砂漿壓出時，再把注漿孔塞上，換漿后管的周圍有充分的水泥漿，經(jīng)過一段時間后，水泥漿溶入粉砂土中，最終改變了土質(zhì)和管壁合成一體，可充分保證塌陷問題的產(chǎn)生。 在頂通前應做好出洞前的準備工作，在機頭出洞后及時將機頭和連接的管道分離，機頭及時吊出井外，在第一時間抓緊處理井內(nèi)泥漿和進行洞口封門，保證洞內(nèi)土體和水量不流失，保證管道沉降得到控制。 根據(jù)檢測數(shù)據(jù)調(diào)整減阻泥漿注漿量，減少管節(jié)背土現(xiàn)象，控制地面沉降。

22、 ，突然間變硬或變軟。 可以通過刀盤的扭矩來判斷，如果突然變硬了，則像水倉加入水或泥漿，掘進機上設有加漿孔，其目的就是用來加泥的。如果太軟，可把第一至第三節(jié)管子及工具頭都聯(lián)成了一個整體，以增加它們的剛性，從而可避免機頭突然沉陷。 ，如果出現(xiàn)異常的偏差或糾偏失效的質(zhì)量措施 必須在允許偏差標準以內(nèi)就停下來，分析原因，找出對策再繼續(xù)頂進，切不可盲目行動。操作人員必須嚴格遵守這樣一條規(guī)定：無論何種情況，超過允許偏差一律停下來，并且如實匯報情況，以便分析原因，找準對策。 基坑開挖過程中，邊開挖邊架設鋼支撐，支撐連接處要可靠，每層開挖深度不超過設計深度，確保支撐體系穩(wěn)定；施工時嚴格控制鋼支撐各支點的豎向標

23、高及橫向位置，確保鋼支撐軸力方向與軸線方向一致；在基坑開挖期間要加強對支撐的觀察、每班要有專人巡察、當支撐軸力超過警戒值時，立即停止開挖，分析原因，制定對策；支撐施工要嚴格按設計要求架設。對支撐材料要嚴格把關，杜絕使用有缺陷的支撐材料。 應急措施： 出現(xiàn)險情時，現(xiàn)場人員立即從安全通道有序疏散； 在失穩(wěn)的鋼支撐旁加設鋼支撐，進行坑底加固，如采用注漿、高壓噴射注漿等，提高被動區(qū)的抗力，同時對周圍支撐復查，查找是否有支撐松弛，如果發(fā)現(xiàn)有支撐松弛，應立即采取加固措施； 如由于支撐失穩(wěn)已經(jīng)引起基坑坍塌，立即對基坑坍塌處回填土方，并清理基坑周邊的超載，如果圍護結構背土發(fā)生土體流失，要立即填充砂或砼，同時對

24、周圍支撐復查，查找是否有支撐松弛，如果發(fā)現(xiàn)有支撐松弛，應立即加墊木楔，防止失穩(wěn)現(xiàn)象擴散。 安全預防措施： 頂進過程中地層受力變化、頂進機頭突然出現(xiàn)栽頭后進行糾偏造成管口接口錯口位置設專人監(jiān)視； 若發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)滲漏，應及時處理。 應急措施：當漏水量較小時，采用在漏水處附近鉆孔，向管外注入聚氨酯，利用聚氨酯遇水固化的化學特點，進行止水；當漏水較大時，采用高效速凝水泥臨時封堵部分漏洞，并加設引流管，控制漏水盡量少沖刷高效速凝水泥封口，待速凝水泥達到一定的強度時，在漏點附近鉆孔注入速凝液漿進行堵漏。 布孔原則 注漿孔眼的位置及數(shù)量，則需根據(jù)不同地質(zhì)情況進行合理安設。打孔的方法可視施工條件采用機械（鉆巖機）方法。灌漿孔眼的小則需根據(jù)灌漿嘴或