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泥水平衡顶管施工工艺

针对本项目的特性技术方案简述目录施工技术篇一、工程概述二、总体施工部署及施工思路2.1 初步施工安排2.2 总体计划2.3 工程管理目标2.4 施工的前准备工作2.5 施工组织管理2.6 项目施工总体思路及工艺2.7 施工总平面图布置规划三、重点、关键和难点工程的施工方案、工艺及其措施简述3.1 重点、关键和难点工程分析及应对措施3.1.1 城市中心区的和谐施工3.1.2 交通疏解、管线改迁及征地拆迁对工程前期推进影响大3.1.3 盾构始发与到达施工难度大3.1.4 基坑安全施工3.1.5 顶管施工重难点分析及应对措施3.1.6 泥水盾构刀盘、刀具设计3.2 本项目主要工程施工方案及工艺简述3.2.1 竖井(工作井)施工3.2.2 顶管施工3.2.3 盾构施工3.2.4 管道功能性试验3.2.5 其他附属及机电安装工程四、交通疏导方案规划4.1 交通疏导原则及规定4.2 交通疏解实施程序4.3 交通疏解方案五、地下管线及其他地上地下设施的保护加固措施5.1 地下管线保护措施5.2 建构筑物保护措施六、施工保障措施6.1 施工质量保障措施6.1.1 质量目标6.1.2 质量保证体系6.1.3 质量保证制度6.1.4 主要工程施工质量控制措施6.2 施工安全保障措施6.2.1 安全目标6.2.2 安全保证体系6.2.3 安全保证制度6.2.4 主要工程施工安全控制措施6.3 应急预案6.3.1 应急救援中心的职责6.3.2 信息报告及处理6.3.3 应急决策及响应6.3.4 应急救援的资源配置6.4 文明施工及环境保护措施6.4.1 管理体系6.4.2 文明施工措施6.4.2 环境保护措施七、本项目拟配备的机械设备情况三、重点、关键和难点工程的施工方案、工艺及其措施简述3.2 本项目主要工程施工方案及工艺简述3.2.2 顶管施工针对本项目陆地段双排2-DN1200mm压力管。

拟采用泥水平衡顶管施工。

3.2.2.1 施工工艺流程及施工步骤管道顶进施工工艺流程见图3.2-24,总体施工步骤见表3.2-1所示。

3.2.2.2管道的吊装汽车吊下管,下每节管子要检查管节的高程和导向,看其是否符合设计要求,检查管节是否完全贴卧于导轨上。

管节的一端制成插头,插头上有密封圈凹槽,相邻管段连接时,先在插头上安装好密封圈,在承口内安装好垫片,然后将插头插入插口即可。

管道顶进时,承口始终朝后,液压千斤顶前方顶铁做成插头式,以便与管道承口均匀牢固接触。

接头垫片的作用是传递顶力,使顶力传递均匀,垫片的宽度要比管壁小,以防止管道的边缘开裂。

图3.2-23 管道顶进施工工艺流程图 表3.2-1 顶管施工总体步骤表步骤施工见图步骤一:工作井的施工工作坑施工数据计算后背及井内设备安装 接收井施工泥浆池施工 止水圈安放开挖洞口土方初期顶进顶进设备就位、调试吊装架支塔 触变泥浆洞口土体加固顶进施工触变泥浆注浆置换泥浆施工检查井施工坑内管道安装接收井施工井坑回填、管道清洗下一循环顶管施工功能性试验步骤二:顶进设备的安装步骤三:洞口加固止水及出洞步骤四:顶进及泥浆系统步骤五:顶进中泥水压力的控制及触变泥浆的减阻步骤六:顶管机的接收施工3.2.2.3 设备安装及顶进本工程采用泥水平衡顶管工艺施工,将已调成一定浓度和比重的泥水,通过送泥水系统送至顶管机头前挖掘面处,泥水在挖掘面上形成一层不透水的泥膜,可阻止泥水向挖掘面里面渗透,同时调节泥水压力来平衡地下水压力和土压力,达到稳定挖掘面的目的;顶管机头前进的同时刀盘切削土体,被切削下来的残土与泥水充分拌和后,由排泥系统输送至地面泥水分离设备进行处理,分离出的残土被运走,泥水再送入送水系统循环使用。

图3.2-24 顶进设备示意图(1)混凝土靠背洞口位置用定型模具预留,现场泥浆由自卸汽车直接排出施工现场以外。

(2)导轨安装:①导轨安装时和工作井底板预埋钢板焊牢,并用型钢支撑或用混凝土围牢。

导轨安装前要先复核管道中心位置,确保导轨的高程、轴线位置准确。

导轨定位必须稳固,在顶进中承受各种负荷时不位移、不变形、不沉降。

②导轨必须符合中线、高程的要求,且在安装后和顶管前,其轴线位置、高程等必须进行验收,轴线位置偏差不超过3mm,顶面高程偏差不超过3mm,两轨内距偏差不超过2mm。

③导轨端不能距工作壁太远,一般应控制在500mm左右,导轨安装时预留缝高度以100~150mm为宜,导轨以水平安装为佳,特别在软土中顶进,不能带坡操作。

每进完一节管子应校对导轨高程、中线及水平,并随着管道顶进荷载的变化及时校正导向轨。

④机械顶进设备包括千斤顶、液压油泵、顶铁、顶进机头等液压系统、机械顶进系统以及辅助顶进系统;机械顶进设备安装根据设计已定位的管道中线利用机械吊装,人工辅助定位固定;机械顶进设备安装完成后施工前应试运行无误后方可顶进施工。

(3)千斤顶安装:①千斤顶必须符合中线和水平要求,且要以管道中心线为轴对称布置。

主顶油缸架安装要定位准确,保证油缸受力点的位置正确,其高程和平面安装误差应控制在3mm以内。

安装在油缸架上的油缸中心误差控制在3mm以内。

②千斤顶固定在支架上,其合力的中心点在管道中心线上;千斤顶的油路应并联,每台千斤顶应有进油、退油的控制系统。

③千斤顶的位置宜位于管道垂直直径的1/3~1/4处,使千斤顶合力位置和顶进抗力的位置在同一轴线上,避免产生顶力偶,使管道发生高程误差。

(4)液压油泵①油泵设置在千斤顶附近,油管宜顺直、转角少;油泵应与千斤顶相匹配,并有备用油泵;油泵安装完毕,进行试运转。

②顶进开始时缓慢进行,待各接触部位密合后,再按正常顶进速度顶进;顶进中若发现油压突然增高,立即停止顶进,检查原因并经处理后方可继续顶进;千斤顶活塞退回时,油压不得过大,速度不得过快。

(5)顶铁安装①顶铁应有足够的刚度,宜采用铸钢整体浇铸或采用型钢焊接成型;当采用焊接成型时,焊缝不得高出表面,且不得脱焊。

②单行纵向顶铁中心线与管道轴线一致;双行纵向顶铁的两条中心线要平行,并与管轴线距离相等,且要垂直于管端平面。

③顶铁的相邻面互相垂直,顶铁上有锁定装置,顶铁放置时应能保持稳定。

④纵向顶铁与管端面相接触时,必须使纵向顶铁着力点高度位置位于外直径1/3~1/4处,以防止着力点太高造成前管低头。

⑤当顶力较大时,管端面应加弧形顶铁钢板,以增大管端的受力面积,改善其受力情况,防止管子在顶力过大时损坏。

⑥更换顶铁时,先使用长度大的顶铁,顶铁拼装后应锁定。

⑦顶铁与管口之间应采用缓冲材料衬垫,当顶力接近管节材料的允许抗压强度时,管端应增加环形顶铁。

⑧顶进时,工作人员不得在顶铁上方及侧面停留,并随时观察顶铁有无异常迹象。

图3.2-25 顶进设备安装示意图(6)顶进机头安装①经调试完毕的液压系统,顶管掘进机便通过运输至工地,并采用吊车安装就位至导轨上,并与管道顶进轴线方向调整一致。

②掘进设备还包括,操纵室和遥控台、泥水循环装置,激光定位装置,减摩剂搅拌注入装置,泥水处理装置;其他辅助装置包括起重机等辅助顶进设备需与顶进机头同步安装。

③整套顶进装置系统安装完成后,必须试顶调试,试顶调试完全无误后方可进行施工顶进。

图3.2-26 洞门示意图(7)设备调试设备安装完毕后应对全套顶进设备做一次系统调试,在确定顶进设备运转情况良好后,拆除预留洞口砖堵,然后开始机头顶进工作。

如顶进距离较长时,为减少顶进阻力应启动注浆减阻系统。

机头顶进进入预留洞口后立即暂停顶进施工,在预留机械顶进洞口处根据被顶进管道直径制作密封圈以保证注入管道外侧触变泥浆不在压力作用下从顶进洞口溢出,使灌入的触变泥浆发挥减阻效果。

(8)机头入土顶进①在拆除封门后,应立即开始顶进机头,顶进300mm以后,开启加泥系统注入浆水,以便调节渣土的塑流性和保持土压平衡。

②机头初入土时,因机头在轨道上没有足够抵抗力矩,使刀盘转动时机头易产生旋转,故在入土的初始2m时,顶进速度控制在5mm/min以下,以防止机头旋转,并不间断地观测机头倾角和旋转角,倾角发生变化用纠偏千斤顶调正,旋转角大于±50,刀盘开反转调正;在顶进2m后机头不旋转的情况下,逐渐加大顶进速度。

③机头尚未完全入土时,土仓压力控制在0.1~0.15MPa;机头全部入土后,下第一节管做后封闭洞口管壁外侧空间;然后向机头壳体注浆孔注1:2水泥砂浆充填机头外超挖的空间,注浆压力控制在0.4MPa。

④为防止机头初出洞时洞口土质不稳定而产生塌方,在洞口处内置刚性涨圈。

后封闭采用环形橡胶板紧贴土体,洞口侧墙用环形钢板覆压,防止加注触变泥浆时发生跑浆现象。

(9)管道安装顶进①掘进机完全进入土层以后,停止液压顶进系统与掘土顶进电源,挖掘终止、待千斤顶液压慢慢收回,然后拆除与机头连接的电缆、进出水泥浆管,吊下第一节顶进管安装在导轨上,并启动千斤顶推到掘进机的尾套处,与掘进头连接完成后,然后安装与机头连接的电缆、进出水泥浆管并启动液压顶进系统与掘土顶进电源开始管道顶进。

②第一节管顶进以后,重复上述施工程序,另一节管道又吊入井内,套在第一节管道后方,连接在一起,重新顶进,这个过程不断重复,直到所有管道被顶入土层完毕,完成管道顶进施工。

③顶进时按照预定参数控制土仓压力,遇有砂砾石层、距离建筑物较近时,土压设定适当加大,提高安全系数;在一些复杂地段,如地质情况较差且距民房较近时,通过机头壳体注浆孔注浆,对土体进行加固;加固浆液采用水泥浆或酸性水玻璃。

④触变泥浆减阻是长距离顶管施工经常采用的减阻方式,能有效减小阻力,最大限度地加长顶距;在机头尾部设有触变泥浆注浆孔,每节钢筋混凝土管设注浆孔,顶进时随时注浆。

图3.2-27 触变泥浆注浆示意图⑤在前1~4节管顶进的过程中如果停机,则有可能出现顶进管段回弹,这时需要在回镐下管时加方木支撑,或在回镐之前多顶100~200mm,可保持前几节管回弹而不影响后节管的安放。

⑥顶进速度控制在30~50mm/min,前30m和纠偏时用低速,之后视出土搅拌、刀盘扭矩情况适当加快顶进速度;下管时,在机头停止顶进状态下,刀盘空转3~5min,在停机时关闭螺旋输送机排泥液压门,并断电以保证土压仓土压。

⑦在机头进洞时因土体是流沙,地下水位高,土体松软,地基承载力差,虽然经过地基处理,但为了机头顶进安全,机头不下沉,还应有机头加固措施。

机头进洞时将机头与后面的五节管用拉杆连接起来,使之成为一个整体,并在导轨上用两个手拉葫芦间隔一米拉紧,从而使机头沿着导轨方向顺利顶进。

(10)顶管接头出洞接收:①接收坑机头出口洞口可用低标号混凝土砌堵砖封门,在掘进机到达接收坑时,将砖封门挤倒或拆除。

②在接收顶管机时,应避免引起顶管机前方土体不规则坍塌,使顶管机再次推进时方向失控和向上爬高。

③对于较重的顶管机或掘进机,应防止其在达到接收坑时产生叩头现象,一方面可在接收坑内下部填上一些硬粘土或者用低标号混凝土在洞内下部浇一块托板,把掘进机托起;也可在接收坑内再预埋一副短的延伸导轨,把掘进机托起;另外,应把掘进机与第一节混凝土管联接在一起。

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