泥水平衡頂管施工工藝

針對本項(xiàng)目的特性技術(shù)方案簡述目錄施工技術(shù)篇一、工程概述二、總體施工部署及施工思路2.1初步施工安排2.2總體計(jì)劃2.3工程管理目標(biāo)2.4施工的前準(zhǔn)備工作2.5施工組織管理2.6項(xiàng)目施工總體思路及工藝2.7施工總平面圖布置規(guī)劃三、重點(diǎn)、關(guān)鍵和難點(diǎn)工程的施工方案、工藝及其措施簡述3.1重點(diǎn)、關(guān)鍵和難點(diǎn)工程分析及應(yīng)對措施3.1.1城市中心區(qū)的和諧施工3.1.2交通疏解、管線改遷及征地拆遷對工程前期推進(jìn)影響大3.1.3盾構(gòu)始發(fā)與到達(dá)施工難度大3.1.4基坑安全施工3.1.5頂管施工重難點(diǎn)分析及應(yīng)對措施3.1.6泥水盾構(gòu)刀盤、刀具設(shè)計(jì)3.2本項(xiàng)目主要工程施工方案及工藝簡述3.2.1豎井（工作井）施工頂管施工盾構(gòu)施工3.2.4管道功能性試驗(yàn)3.2.5其他附屬及機(jī)電安裝工程四、交通疏導(dǎo)方案規(guī)劃4.1交通疏導(dǎo)原則及規(guī)定4.2交通疏解實(shí)施程序4.3交通疏解方案五、地下管線及其他地上地下設(shè)施的保護(hù)加固措施5.1地下管線保護(hù)措施5.2建構(gòu)筑物保護(hù)措施六、施工保障措施6.1施工質(zhì)量保障措施6.1.1質(zhì)量目標(biāo)6.1.2質(zhì)量保證體系6.1.3質(zhì)量保證制度6.1.4主要工程施工質(zhì)量控制措施6.2施工安全保障措施6.2.1安全目標(biāo)安全保證體系安全保證制度主要工程施工安全控制措施6.3應(yīng)急預(yù)案6.3.1應(yīng)急救援中心的職責(zé)6.3.2信息報(bào)告及處理6.3.3應(yīng)急決策及響應(yīng)6.3.4應(yīng)急救援的資源配置6.4文明施工及環(huán)境保護(hù)措施6.4.1管理體系文明施工措施環(huán)境保護(hù)措施七、本項(xiàng)目擬配備的機(jī)械設(shè)備情況三、重點(diǎn)、關(guān)鍵和難點(diǎn)工程的施工方案、工藝及其措施簡述3.2本項(xiàng)目主要工程施工方案及工藝簡述3.2.2頂管施工針對本項(xiàng)目陸地段雙排2-DN1200mm壓力管。擬采用泥水平衡頂管施工。3.2.2.1施工工藝流程及施工步驟管道頂進(jìn)施工工藝流程見圖3.2-24,總體施工步驟見表3.2-1所示。3.2.2.2管道的吊裝汽車吊下管，下每節(jié)管子要檢查管節(jié)的高程和導(dǎo)向，看其是否符合設(shè)計(jì)要求，檢查管節(jié)是否完全貼臥于導(dǎo)軌上。管節(jié)的一端制成插頭，插頭上有密封圈凹槽，相鄰管段連接時(shí)，先在插頭上安裝好密封圈，在承口內(nèi)安裝好墊片，然后將插頭插入插口即可。管道頂進(jìn)時(shí)，承口始終朝后，液壓千斤頂前方頂鐵做成插頭式，以便與管道承口均勻牢固接觸。接頭墊片的作用是傳遞頂力，使頂力傳遞均勻，墊片的寬度要比管壁小，以防止管道的邊緣開裂。

圖3.2-23管道頂進(jìn)施工工藝流程圖表3.2-1頂管施工總體步驟表?i觸變泥紫管步驟施工見圖步驟二：頂進(jìn)設(shè)備的安裝步驟三：洞口加固止水及出洞［后建墊就〔后畔I工作花?i觸變泥紫管步驟施工見圖步驟二：頂進(jìn)設(shè)備的安裝步驟三：洞口加固止水及出洞［后建墊就〔后畔I工作花后姑構(gòu)堵山形理供］［■環(huán)形頂說］甌〔過瓠嫉〕「\H「步驟四：頂進(jìn)及泥漿系統(tǒng)麗管機(jī)I——-yL攜淀管.任殖管步驟五：頂進(jìn)中泥水壓力的控制及觸變泥漿的減阻排整流■控制既裳魔?技刮步驟施工見圖步驟施工見圖3?2?2.3設(shè)備安裝及頂進(jìn)本工程采用泥水平衡頂管工藝施工，將已調(diào)成一定濃度和比重的泥水，通過送泥水系統(tǒng)送至頂管機(jī)頭前挖掘面處，泥水在挖掘面上形成一層不透水的泥膜，可阻止泥水向挖掘面里面滲透，同時(shí)調(diào)節(jié)泥水壓力來平衡地下水壓力和土壓力，達(dá)到穩(wěn)定挖掘面的目的；頂管機(jī)頭前進(jìn)的同時(shí)刀盤切削土體，被切削下來的殘土與泥水充分拌和后，由排泥系統(tǒng)輸送至地面泥水分離設(shè)備進(jìn)行處理，分離出的殘土被運(yùn)走，泥水再送入送水系統(tǒng)循環(huán)使用。圖3.2-24頂進(jìn)設(shè)備示意圖（1）混凝土靠背洞口位置用定型模具預(yù)留，現(xiàn)場泥漿由自卸汽車直接排出施工現(xiàn)場以外。（2）導(dǎo)軌安裝:導(dǎo)軌安裝時(shí)和工作井底板預(yù)埋鋼板焊牢，并用型鋼支撐或用混凝土圍牢。導(dǎo)軌安裝前要先復(fù)核管道中心位置，確保導(dǎo)軌的高程、軸線位置準(zhǔn)確。導(dǎo)軌定位必須穩(wěn)固，在頂進(jìn)中承受各種負(fù)荷時(shí)不位移、不變形、不沉降。導(dǎo)軌必須符合中線、高程的要求，且在安裝后和頂管前，其軸線位置、高程等必須進(jìn)行驗(yàn)收，軸線位置偏差不超過3mm，頂面高程偏差不超過3mm，兩軌內(nèi)距偏差不超過2mm。導(dǎo)軌端不能距工作壁太遠(yuǎn)，一般應(yīng)控制在500mm左右，導(dǎo)軌安裝時(shí)預(yù)留縫高度以100?150mm為宜，導(dǎo)軌以水平安裝為佳，特別在軟土中頂進(jìn)，不能帶坡操作。每進(jìn)完一節(jié)管子應(yīng)校對導(dǎo)軌高程、中線及水平，并隨著管道頂進(jìn)荷載的變化及時(shí)校正導(dǎo)向軌。機(jī)械頂進(jìn)設(shè)備包括千斤頂、液壓油泵、頂鐵、頂進(jìn)機(jī)頭等液壓系統(tǒng)、機(jī)械頂進(jìn)系統(tǒng)以及輔助頂進(jìn)系統(tǒng)；機(jī)械頂進(jìn)設(shè)備安裝根據(jù)設(shè)計(jì)已定位的管道中線利用機(jī)械吊裝，人工輔助定位固定；機(jī)械頂進(jìn)設(shè)備安裝完成后施工前應(yīng)試運(yùn)行無誤后方可頂進(jìn)施工。千斤頂安裝：千斤頂必須符合中線和水平要求，且要以管道中心線為軸對稱布置。主頂油缸架安裝要定位準(zhǔn)確，保證油缸受力點(diǎn)的位置正確，其高程和平面安裝誤差應(yīng)控制在3mm以內(nèi)。安裝在油缸架上的油缸中心誤差控制在3mm以內(nèi)。千斤頂固定在支架上，其合力的中心點(diǎn)在管道中心線上；千斤頂?shù)挠吐窇?yīng)并聯(lián)，每臺(tái)千斤頂應(yīng)有進(jìn)油、退油的控制系統(tǒng)。千斤頂?shù)奈恢靡宋挥诠艿来怪敝睆降?/3?1/4處，使千斤頂合力位置和頂進(jìn)抗力的位置在同一軸線上，避免產(chǎn)生頂力偶，使管道發(fā)生高程誤差。液壓油泵油泵設(shè)置在千斤頂附近，油管宜順直、轉(zhuǎn)角少；油泵應(yīng)與千斤頂相匹配，并有備用油泵；油泵安裝完畢，進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)。頂進(jìn)開始時(shí)緩慢進(jìn)行，待各接觸部位密合后，再按正常頂進(jìn)速度頂進(jìn)；頂進(jìn)中若發(fā)現(xiàn)油壓突然增高，立即停止頂進(jìn)，檢查原因并經(jīng)處理后方可繼續(xù)頂進(jìn)；千斤頂活塞退回時(shí)，油壓不得過大，速度不得過快。頂鐵安裝頂鐵應(yīng)有足夠的剛度，宜采用鑄鋼整體澆鑄或采用型鋼焊接成型；當(dāng)采用焊接成型時(shí)，焊縫不得高出表面，且不得脫焊。單行縱向頂鐵中心線與管道軸線一致；雙行縱向頂鐵的兩條中心線要平行，并與管軸線距離相等，且要垂直于管端平面。頂鐵的相鄰面互相垂直，頂鐵上有鎖定裝置，頂鐵放置時(shí)應(yīng)能保持穩(wěn)定?？v向頂鐵與管端面相接觸時(shí)，必須使縱向頂鐵著力點(diǎn)高度位置位于外直徑1/3?1/4處，以防止著力點(diǎn)太高造成前管低頭。當(dāng)頂力較大時(shí)，管端面應(yīng)加弧形頂鐵鋼板，以增大管端的受力面積，改善其受力情況，防止管子在頂力過大時(shí)損壞。更換頂鐵時(shí)，先使用長度大的頂鐵，頂鐵拼裝后應(yīng)鎖定。頂鐵與管口之間應(yīng)采用緩沖材料襯墊，當(dāng)頂力接近管節(jié)材料的允許抗壓強(qiáng)度時(shí)，管端應(yīng)增加環(huán)形頂鐵。頂進(jìn)時(shí)，工作人員不得在頂鐵上方及側(cè)面停留，并隨時(shí)觀察頂鐵有無異常跡象。圖3.2-25頂進(jìn)設(shè)備安裝示意圖頂進(jìn)機(jī)頭安裝經(jīng)調(diào)試完畢的液壓系統(tǒng)，頂管掘進(jìn)機(jī)便通過運(yùn)輸至工地，并采用吊車安裝就位至導(dǎo)軌上，并與管道頂進(jìn)軸線方向調(diào)整一致。掘進(jìn)設(shè)備還包括，操縱室和遙控臺(tái)、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)等輔助頂進(jìn)設(shè)備需與頂進(jìn)機(jī)頭同步安裝。整套頂進(jìn)裝置系統(tǒng)安裝完成后，必須試頂調(diào)試，試頂調(diào)試完全無誤后方可進(jìn)行施工頂進(jìn)。圖3.2-26洞門示意圖設(shè)備調(diào)試設(shè)備安裝完畢后應(yīng)對全套頂進(jìn)設(shè)備做一次系統(tǒng)調(diào)試，在確定頂進(jìn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況良好后，拆除預(yù)留洞口磚堵，然后開始機(jī)頭頂進(jìn)工作。如頂進(jìn)距離較長時(shí)，為減少頂進(jìn)阻力應(yīng)啟動(dòng)注漿減阻系統(tǒng)。機(jī)頭頂進(jìn)進(jìn)入預(yù)留洞口后立即暫停頂進(jìn)施工，在預(yù)留機(jī)械頂進(jìn)洞口處根據(jù)被頂進(jìn)管道直徑制作密封圈以保證注入管道外側(cè)觸變泥漿不在壓力作用下從頂進(jìn)洞口溢出，使灌入的觸變泥漿發(fā)揮減阻效果。機(jī)頭入土頂進(jìn)在拆除封門后，應(yīng)立即開始頂進(jìn)機(jī)頭，頂進(jìn)300mm以后，開啟加泥系統(tǒng)注入漿水，以便調(diào)節(jié)渣土的塑流性和保持土壓平衡。機(jī)頭初入土?xí)r，因機(jī)頭在軌道上沒有足夠抵抗力矩，使刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)機(jī)頭易產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，故在入土的初始2m時(shí)，頂進(jìn)速度控制在5mm/min以下，以防止機(jī)頭旋轉(zhuǎn)，并不間斷地觀測機(jī)頭傾角和旋轉(zhuǎn)角，傾角發(fā)生變化用糾偏千斤頂調(diào)正，旋轉(zhuǎn)角大于±50，刀盤開反轉(zhuǎn)調(diào)正；在頂進(jìn)2m后機(jī)頭不旋轉(zhuǎn)的情況下，逐漸加大頂進(jìn)速度。機(jī)頭尚未完全入土?xí)r，土倉壓力控制在0.1~0.15MPa；機(jī)頭全部入土后，下第一節(jié)管做后封閉洞口管壁外側(cè)空間；然后向機(jī)頭殼體注漿孔注1：2水泥砂漿充填機(jī)頭外超挖的空間，注漿壓力控制在0.4MPa。為防止機(jī)頭初出洞時(shí)洞口土質(zhì)不穩(wěn)定而產(chǎn)生塌方，在洞口處內(nèi)置剛性漲圈。后封閉采用環(huán)形橡膠板緊貼土體，洞口側(cè)墻用環(huán)形鋼板覆壓，防止加注觸變泥漿時(shí)發(fā)生跑漿現(xiàn)象。管道安裝頂進(jìn)掘進(jìn)機(jī)完全進(jìn)入土層以后，停止液壓頂進(jìn)系統(tǒng)與掘土頂進(jìn)電源，挖掘終止、待千斤頂液壓慢慢收回，然后拆除與機(jī)頭連接的電纜、進(jìn)出水泥漿管，吊下第一節(jié)頂進(jìn)管安裝在導(dǎo)軌上，并啟動(dòng)千斤頂推到掘進(jìn)機(jī)的尾套處，與掘進(jìn)頭連接完成后，然后安裝與機(jī)頭連接的電纜、進(jìn)出水泥漿管并啟動(dòng)液壓頂進(jìn)系統(tǒng)與掘土頂進(jìn)電源開始管道頂進(jìn)。第一節(jié)管頂進(jìn)以后，重復(fù)上述施工程序，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(gè)過程不斷重復(fù)，直到所有管道被頂入土層完畢，完成管道頂進(jìn)施工。頂進(jìn)時(shí)按照預(yù)定參數(shù)控制土倉壓力，遇有砂礫石層、距離建筑物較近時(shí)，土壓設(shè)定適當(dāng)加大，提高安全系數(shù)；在一些復(fù)雜地段，如地質(zhì)情況較差且距民房較近時(shí)，通過機(jī)頭殼體注漿孔注漿，對土體進(jìn)行加固；加固漿液采用水泥漿或酸性水玻璃。觸變泥漿減阻是長距離頂管施工經(jīng)常采用的減阻方式，能有效減小阻力，最大限度地加長頂距；在機(jī)頭尾部設(shè)有觸變泥漿注漿孔，每節(jié)鋼筋混凝土管設(shè)注漿孔，頂進(jìn)時(shí)隨時(shí)注漿。圖3.2-27觸變泥漿注漿示意圖在前1?4節(jié)管頂進(jìn)的過程中如果停機(jī)，則有可能出現(xiàn)頂進(jìn)管段回彈，這時(shí)需要在回鎬下管時(shí)加方木支撐，或在回鎬之前多頂100?200mm，可保持前幾節(jié)管回彈而不影響后節(jié)管的安放。頂進(jìn)速度控制在30?50mm/min,前30m和糾偏時(shí)用低速，之后視出土攪拌、刀盤扭矩情況適當(dāng)加快頂進(jìn)速度；下管時(shí)，在機(jī)頭停止頂進(jìn)狀態(tài)下，刀盤空轉(zhuǎn)3?5min，在停機(jī)時(shí)關(guān)閉螺旋輸送機(jī)排泥液壓門，并斷電以保證土壓倉土壓。在機(jī)頭進(jìn)洞時(shí)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(shí)將機(jī)頭與后面的五節(jié)管用拉桿連接起來，使之成為一個(gè)整體，并在導(dǎo)軌上用兩個(gè)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)。（10）頂管接頭出洞接收：接收坑機(jī)頭出口洞口可用低標(biāo)號(hào)混凝土砌堵磚封門，在掘進(jìn)機(jī)到達(dá)接收坑時(shí)，將磚封門擠倒或拆除。在接收頂管機(jī)時(shí)，應(yīng)避免引起頂管機(jī)前方土體不規(guī)則坍塌，使頂管機(jī)再次推進(jìn)時(shí)方向失控和向上爬高。對于較重的頂管機(jī)或掘進(jìn)機(jī)，應(yīng)防止其在達(dá)到接收坑時(shí)產(chǎn)生叩頭現(xiàn)象，一方面可在接收坑內(nèi)下部填上一些硬粘土或者用低標(biāo)號(hào)混凝土在洞內(nèi)下部澆一塊托板，把掘進(jìn)機(jī)托起；也可在接收坑內(nèi)再預(yù)埋一副短的延伸導(dǎo)軌，把掘進(jìn)機(jī)托起；另外，應(yīng)把掘進(jìn)機(jī)與第一節(jié)混凝土管聯(lián)接在一起。管道頂進(jìn)接收坑后，應(yīng)拆除與管道連接的連接件，然后清除機(jī)頭的附帶泥土，采用吊車將機(jī)頭吊離接收坑。圖3.2-28接收井施工示意圖3?2?2.4管道頂進(jìn)測量與糾偏掘進(jìn)機(jī)在掘進(jìn)過程中，采用激光導(dǎo)向控制系統(tǒng)控制頂進(jìn)方向及高程。頂進(jìn)施工前將激光經(jīng)緯儀安裝在千斤頂中間，使激光經(jīng)緯儀發(fā)出激光束與機(jī)頭內(nèi)定位光靶刻度盤對應(yīng)，并調(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)；設(shè)備操作施工人員可以根據(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(gè)掘進(jìn)過程中，甚至可以獲得控制整個(gè)管道水平、垂直向30cm內(nèi)的偏離精度。3.2.2.4.1管道頂進(jìn)測量（1）在施工中頂管材料主要包括：頂進(jìn)方向的垂直偏差、頂進(jìn)方向的水平偏差、掘進(jìn)機(jī)機(jī)身的轉(zhuǎn)動(dòng)、掘進(jìn)機(jī)的姿態(tài)、頂進(jìn)長度。（2）初始頂進(jìn)時(shí)每300mm測量一次，并做記錄。正常頂進(jìn)時(shí)在工作井可隨時(shí)用全站儀測量，每頂進(jìn)0.5m做一次記錄。遇有糾偏時(shí)每300mm做一次記錄。測量記錄上分別繪制高程、中心曲線圖，隨時(shí)掌握機(jī)頭頂進(jìn)趨勢。（3）頂管始發(fā)前必須認(rèn)真測定掘進(jìn)機(jī)頭的軸線和標(biāo)高，并將測量數(shù)據(jù)及時(shí)反饋進(jìn)行調(diào)整。頂進(jìn)施工中的原始數(shù)據(jù)記錄必須連續(xù)、真實(shí)、完整，記錄表格填寫清楚。圖3.2-29導(dǎo)向定位控制圖（4）每節(jié)管道頂進(jìn)結(jié)束，必須進(jìn)行復(fù)測，繪制管道頂進(jìn)軌跡圖（含管道高程、方向、頂進(jìn)力曲線等），并由項(xiàng)目經(jīng)理或監(jiān)理人員檢查復(fù)核；交接班時(shí)，必須認(rèn)真交接測量記錄，交清管道軌跡和糾偏趨向。（5）在市區(qū)內(nèi)施工時(shí)，為了不影響對其它地上或地下建筑物或構(gòu)筑物的擾動(dòng)，必須進(jìn)行地面變形監(jiān)測和建筑物的沉降觀測，按建設(shè)單位的要求，在指定地段進(jìn)行施工監(jiān)測布置，觀測在頂進(jìn)過程中地面變形和土體位移情況，以便及時(shí)采取措施，保證地上或地下建筑物或構(gòu)筑物的安全和正常使用。頂進(jìn)結(jié)束后應(yīng)繪制施工過程和竣工后的地面變形圖。在頂進(jìn)過程中應(yīng)采取“勤測量、多微調(diào)”的操作方法，作到及時(shí)發(fā)現(xiàn)誤差，及時(shí)加以校正，相應(yīng)抵抗力矩值也小，盡量使誤差值保持最小。3.2.2.4.2管道頂進(jìn)糾偏當(dāng)頂管機(jī)頭尚未全部進(jìn)洞前，在機(jī)頭中心、高程偏差不大于土20mm時(shí)，不考慮糾偏，因?yàn)榇藭r(shí)軌道在控制前進(jìn)方向，若糾偏不但沒效果反而會(huì)使第一節(jié)管道偏離軌道。若中心、高程偏差大于±20mm，則要立即停止頂進(jìn)，糾偏校正應(yīng)緩慢進(jìn)行，使管節(jié)逐漸復(fù)位，不得猛糾硬調(diào)。其中糾偏高程時(shí)，軌道上的管子要加配重；糾偏中心時(shí)，軌道上的管子要加兩側(cè)支撐。當(dāng)機(jī)頭全部入洞后，且高程、中心偏差大于10mm時(shí)，要及時(shí)采用機(jī)頭糾偏設(shè)備進(jìn)行糾偏，中心控制在5mm以內(nèi)，高程控制在土10mm以內(nèi)，校正方法采用工具頭自身糾偏法。這種糾偏方法可有效控制工具頭上下左右四個(gè)方向的狀態(tài)，每次糾偏幅度以5mm為一個(gè)單元，根據(jù)工具頭的測斜儀及激光經(jīng)緯儀測量偏位判斷，如果趨勢沒有減少時(shí)，增大糾偏力度；如果趨勢穩(wěn)定或減少時(shí)，應(yīng)保持該糾偏力度，繼續(xù)頂進(jìn)；當(dāng)偏位趨勢相反時(shí)，則需要將糾偏力度逐漸減少。在管道頂進(jìn)過程中，如果在粉細(xì)砂土層中頂進(jìn)速度偏低，可調(diào)低進(jìn)泥的泥漿濃度，減小頂進(jìn)速度；當(dāng)遇到軟硬程度不同的土層時(shí)，通過刀盤的轉(zhuǎn)矩判斷地質(zhì)條件；若突然變硬，則應(yīng)向土倉內(nèi)加入水或泥漿。如果對地質(zhì)勘察資料掌握比較準(zhǔn)確時(shí)，且當(dāng)穿越的軟弱地層長度小于15m時(shí)，入洞前可以采取機(jī)頭與管道、管道與管道間加接連接桿的方式進(jìn)行固定，以增加其剛性，并輔以適當(dāng)糾偏方式，防止機(jī)頭和管道“叩頭”現(xiàn)象發(fā)生。此外，當(dāng)穿越含水比較豐富的地層，且軟弱地層長度大于15m時(shí)，施工前必須要進(jìn)行抽排水，降低水位，待場地沉降穩(wěn)定后再進(jìn)行頂進(jìn)施工。3.2.2.5管道頂進(jìn)出土泥水平衡式頂管的出土采用全自動(dòng)的泥水輸送方式，被挖掘的土通過在機(jī)艙內(nèi)的攪拌