頂管、拉管施工工藝及施工方法

1、頂管、拉管施工工藝及施工方法1、工具管選型（1）根據(jù)福州市勘測(cè)設(shè)計(jì)院提供的地質(zhì)資料，本工程LG-06標(biāo)段頂管、拉管推進(jìn)主要穿越（3）淤泥及（4）粉質(zhì)粘土層，外壁與土體 間將產(chǎn)生單位摩阻力，沉井工作坑基礎(chǔ)持力層可置于（4）粉質(zhì)粘土中，局部可置于（3）淤泥，但應(yīng)采用拋石擠淤法進(jìn)行適當(dāng)處理。由 于存在（3）淤泥軟弱層，施工時(shí)應(yīng)注意護(hù)壁和排水。因此我公司選 用泥水式頂管、拉管掘進(jìn)機(jī)頭。該工具管適用此種土質(zhì)，該機(jī)形對(duì)地 下特殊地質(zhì)構(gòu)造如水包、暗濱等具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。（見(jiàn)下圖：頂管、拉管施工工藝圖）。-2說(shuō)明:1.TML掘進(jìn)機(jī)；2.注漿系統(tǒng)；3.洞口止水裝置；4.5.U 型頂鐵；6.主頂油泵;7.主頂油

2、缸；8.基坑導(dǎo)軌-nHI卜（2）泥水式頂管、拉管的特點(diǎn)：a、適用的地質(zhì)范圍較廣，如遇地下水壓力高以及地質(zhì)變化范圍大的土質(zhì)條件b 、可以保持挖掘面的穩(wěn)定，對(duì)周?chē)翆拥挠绊懕容^小。c 、與其它類(lèi)型頂管、拉管相比，泥水頂管、拉管的推力比較小， 最適宜長(zhǎng)距離頂管、拉管。d 、工作井內(nèi)作業(yè)環(huán)境較好，如挖掘面穩(wěn)定，不太會(huì)造成地面沉 降而影響交通及各種公用管線(xiàn)的安全。2、砼管材與接口形式本工程按設(shè)汁選用管材為 T 形接口形式，管材可承受最大頂力應(yīng) 大于3000KN管材進(jìn)場(chǎng)必須為合格產(chǎn)品，施工技術(shù)專(zhuān)人過(guò)檢，尺寸、 外觀不合格要求退場(chǎng)。3、頂進(jìn)設(shè)備(1) 主頂千斤頂采用15臺(tái)200KN油缸，行程1.5米，油缸安

3、裝 要垂直于后背平行于導(dǎo)軌，使頂進(jìn)受力點(diǎn)和后背受力保持良好狀態(tài)。弧型分力環(huán)，整體后背均按 3000KN頂力配備。通風(fēng)設(shè)備，電力照 明設(shè)備配齊，管內(nèi)照明用 36 伏低壓安全電壓。(2) 中繼間安裝，根據(jù)主頂系統(tǒng)，工作井和管材的最大承受推力， 工作井設(shè)計(jì)最大頂力2000KN,次頂進(jìn)不能完成，而設(shè)置數(shù)量、位置 按頂力計(jì)算安排，中繼間油缸安裝。中繼間設(shè)計(jì)安裝 200KN油缸。 800中繼間安裝油缸12臺(tái)，每套最大推力2400KN1200中繼間安 裝油缸18臺(tái)，每套最大推力3600KN1400中繼間安裝油缸21臺(tái), 每套最大推力4200KN中繼間制做要嚴(yán)格按設(shè)汁要求，內(nèi)徑誤差士 1.5mm與中繼間連接管

4、材采用特殊管材，入場(chǎng)時(shí)要加強(qiáng)檢驗(yàn)，符合設(shè)計(jì)要求方可使用。 油缸要在安裝前認(rèn)真查驗(yàn)保養(yǎng)。 在安裝中繼間環(huán) 密封時(shí)，要粘結(jié)牢固， 在止水帶外表面均勻涂滿(mǎn)潤(rùn)滑油， 以減少磨損。4、頂進(jìn)總推力計(jì)算和繼間設(shè)置(1) F = F1+F2F總推力；F 1頂管、拉管機(jī)頭迎面阻力；F 2頂進(jìn)阻力(2) Fi= n /4D2K)rHD 管外徑；K 0 = r(H+2/3D i)tg(45 0+?/2)靜止土壓力系數(shù)；r 土的天然重度(取 16KN/M3)； H 管頂土層厚度；(3) F2=n DfLD 管外徑；f 采用注漿工藝的摩阻系數(shù)(此處取 4KN/M);L全部頂進(jìn)長(zhǎng)度；(4) 計(jì)算不同直徑工具管迎面阻力 F

5、12 1000Fi=3.14 - 4 X 1.2 X 16 x (6.2+2/3 X 1.2) Xtg 2(450+150/2)=218.15(KN)2 1400 F仁3.14 - 4 X 1.642 X 16 X (6.895+2/3 X 1.64) Xtg(45 °+15°/2)=458.31KN(5) 計(jì)算不同直徑頂管、拉管摩阻力 F21000:頂進(jìn)長(zhǎng)度L=211.01m;F2= 3.14 X 1.2 X4X 211.01 = 3180.34 (KNF2= 3.14 X 1.64 X 4X 289.79 = 5969.20 (KN 1000總推力 F= 218.15+

6、3180.34 = 3398.49 (KN 增加一套中繼間中繼間設(shè)置在實(shí)際施工操作中，要根據(jù)頂進(jìn)過(guò)程中的工作壓力適當(dāng) 調(diào)控合理安排中繼間放置位置，避免造成不必要的損失。5、泥漿減阻措施頂進(jìn)時(shí)采用泥漿減阻，是降低頂進(jìn)阻力的最有效方法。觸變泥漿的配方和性能指標(biāo)配方膨潤(rùn)土純堿摻加劑漏斗粘 度（秒）視粘度CP失水量ml終切力（達(dá)因/mm3比重穩(wěn)定性A漿12%6%CMC適量3630.591301.0370注漿壓力：大于地下水壓，注漿量為建筑空隙的 68倍。注漿方法是由地面液壓注漿泵，通過(guò) 2”注槳管路壓送到各注漿 孔。砼管注漿孔為設(shè)計(jì)預(yù)留孔。在頂進(jìn)時(shí)每 3節(jié)安放一節(jié)有孔砼管， 注漿孔在管頭cm4個(gè)均布，

7、通過(guò)1橡膠支管接入，在所有注漿孔 內(nèi)要設(shè)置球閥，橡膠支管和接頭的耐壓為 2Mpa注漿要在管道推進(jìn) 時(shí)，這樣可以在管外壁形成泥漿套，起到減阻降壓的作用。6、泥水輸送與排放泥水管路系統(tǒng)是泥水頂管、拉管中的重要環(huán)節(jié)，它包括泥水鋼管、 泥水軟管、各種閥門(mén)、流量計(jì)和壓力表、排水泵等（見(jiàn)下圖）R-.泥漿排放采用集水池沉淀方法二次處理， 達(dá)標(biāo)排放，沉淀土方運(yùn)至 棄土場(chǎng)。7、頂管工作坑布置(1) 導(dǎo)軌安裝測(cè)量放樣按設(shè)計(jì)頂管軸線(xiàn)、高程。用經(jīng)緯儀定位，中線(xiàn)位移左右不 大于3mm高程誤差+3mm- 0。安裝時(shí)導(dǎo)軌與底板預(yù)埋鐵焊牢，并與 井壁支撐加固，確保導(dǎo)軌在受撞擊的條件下不移動(dòng)，不變形。(2) 主頂油缸安裝：安裝

8、要水平且平行于頂進(jìn)軸線(xiàn)，受力點(diǎn)要正確。高程和平面誤差小于20mm(3) 后背安裝：整體式后背，按頂力900KN配備。安裝要求，垂直 度為后背高度H=0.1%H,水平線(xiàn)與中心線(xiàn)的偏差，導(dǎo)軌長(zhǎng)度L= 0.1% L。后背與后背井壁之間的空隙用細(xì)石砼澆筑密實(shí)，確保后背頂進(jìn)時(shí)不移位及傳遞頂進(jìn)全部頂力。8洞口止水：根據(jù)設(shè)計(jì)預(yù)留法蘭，在法蘭上安裝工作井洞口止水裝置止水法蘭。止水法蘭密封為橡膠止水法蘭。安裝時(shí)要與頂進(jìn)管邊同心。安裝誤差小于20mm （洞口止水裝置見(jiàn)下圖）9、頂管、拉管進(jìn)出洞口地基加固措施1）頂管、拉管進(jìn)出洞口措施是施工成敗的關(guān)鍵。在進(jìn)出洞口先進(jìn)行壓密注漿地基加固，（工作井加固范圍為 LX BX

9、 H= 5mx 4mX 4.5m =90m3接收井加固范圍為 LX BX H= 2.5mX 4mX 4.5m= 45m3以保 證施工時(shí)順利進(jìn)出洞口，此外在進(jìn)出洞口過(guò)程中還應(yīng)保留噴射井點(diǎn)降 水措施作備用。2）壓密注漿施工注漿漿液采用42.5普通硅酸鹽水泥漿，水灰比0.6 ,外摻2%水玻 璃及2%膨潤(rùn)土，水泥摻量8%。a.壓密注漿施工工藝對(duì)于不宜用清水沖洗的場(chǎng)地，可考慮用純水玻璃或陶土漿灌滿(mǎn)閥 管內(nèi)。b.施工方案(a) 因壓密注漿影響半徑為600mm有效半徑為500mm故確定 布孔的排距和孔距均為 lm。(b) 注漿采用先從外圍， 后內(nèi)部的施工方式， 以防止?jié){液流失；(c) 改進(jìn)注漿噴頭，將常規(guī)直

10、噴式改為濾網(wǎng)式噴頭旨在增加注 漿壓力，擴(kuò)大有效半徑，增加水泥漿的滲透力。(d) 每孔注漿時(shí)，自下而上遠(yuǎn)段注漿，每次撥管間距 0.5m,注漿壓力為0.250.35孔MPa(e) 先將注漿管壓入土層至設(shè)計(jì)深度，然后接上壓漿機(jī)，邊向 上拔起注漿管邊向土層內(nèi)注漿。 通過(guò)控制注漿量和注漿壓力來(lái)達(dá)到設(shè) 計(jì)要求。10、頂管管內(nèi)通風(fēng)：該頂管、拉管工程為長(zhǎng)距離頂管，管徑小，在 管道推進(jìn)大于 80 米至 100 米，設(shè)置通風(fēng)管道，采用 1 寸木橡膠管安 置于管側(cè)壁， 出風(fēng)口設(shè)置在機(jī)頭操作間頂管主坑安置空壓機(jī)送氣， 確 保施工安全。11、頂管、拉管工程測(cè)量：(1) 頂進(jìn)導(dǎo)向是頂管、 拉管工程的重要環(huán)節(jié)之一。 首先將

11、設(shè)計(jì)頂進(jìn) 軸線(xiàn)用經(jīng)緯儀放樣于井下作好標(biāo)記， 每頂進(jìn) 50 米要對(duì)軸線(xiàn)進(jìn)行復(fù)核， 確保正常頂進(jìn)的軸線(xiàn)正確。(2) 頂進(jìn)控制測(cè)量采用激光經(jīng)緯儀， 在初頂階段要隨時(shí)監(jiān)控工具管在正確軸線(xiàn)上穩(wěn)步推進(jìn)，每頂進(jìn) 20cm測(cè)量一次，嚴(yán)格控制工具管姿 態(tài)，發(fā)現(xiàn)誤差及時(shí)調(diào)整，初頂階段控制不少于 20M在正常頂進(jìn)階段 每頂進(jìn)50cm進(jìn)行測(cè)量，并做好測(cè)量記錄，在頂時(shí)發(fā)現(xiàn)誤差較大時(shí)要 加強(qiáng)測(cè)量。在終頂階段距接收井約 15 米左右要對(duì)頂進(jìn)中心軸線(xiàn)復(fù)核， 確保頂管、拉管出洞順利。(3) 沉降觀測(cè)點(diǎn)布置：每井之間在頂進(jìn)前要布設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn) 20 米 布設(shè)一點(diǎn)，做好標(biāo)記。在沉井周?chē)用懿荚O(shè)。在頂進(jìn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)地面 沉降隆起及時(shí)調(diào)整

12、頂進(jìn)壓力和速度。(4) 置換泥漿措施： 在頂進(jìn)結(jié)束時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)頂進(jìn)管邊外壁進(jìn) 行純水泥漿置換，使頂管、拉管周?chē)馏w強(qiáng)度得以加強(qiáng)。置換水泥漿時(shí)， 將漿管接入管兩側(cè)注漿孔， 并將注漿孔打開(kāi)， 自 機(jī)頭至工作井方向依次注入水泥漿。注意控制注漿量。12、保護(hù)地面構(gòu)筑物的措施 在頂進(jìn)時(shí)，為更好的發(fā)揮泥水平衡頂進(jìn)的優(yōu)勢(shì)，具體格施是：(1) 在頂管、拉管接進(jìn)民房或河道之前要加強(qiáng)地面上的建筑物及 地表變化的觀測(cè)， 每次頂進(jìn)時(shí)觀測(cè)機(jī)頭壓力變化及土質(zhì)變化、 保證壓 力處于平衡狀態(tài)下工作，確保安全通過(guò)河底。如發(fā)現(xiàn)路面有隆起、下 陷，隨時(shí)調(diào)整推進(jìn)速度和頂力，保持機(jī)頭前進(jìn)與土壓力平衡，達(dá)到不 擾動(dòng)管外四周的原狀土，使路面不隆起、不下陷，起到保護(hù)建筑物和 河床的目的。(2) 通過(guò)對(duì)土壓力的理論計(jì)算來(lái)指導(dǎo)施工，其計(jì)算公式如下：被動(dòng)土壓力 Pp二RHKp+2C(Kp)1/2 主動(dòng)土壓力 Pa= RHKa-2C(Ka) 1/2主動(dòng)土壓力 Pa= RHKa-2C(Ka) 1/