顶管施工工艺及流程.docx

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1、顶管施工工艺及流程一、施工工艺流程:测量引点f测量放样、复核f井下导轨机架、液压系统、止水圈等设备安装一地面辅助设施安装一顶管掘进机吊装就位一激光经纬仪安装一掘进机出工作坑一正常顶进一顶管机出洞接收，如下图所示。二、施工安排根据总工期要求及施工组织安排，为保证合同总工期目标的实现，本次顶管施工采取如下施工部署：顶进前准备工作、顶管出洞段顶进施工、顶管正常段顶进施工、顶管进洞段施工。由一名受过高度训练的操作人员，在地面控制室外内操作并仔细检测着整个操作系统、观察掘进机内的土压、油压、激光束位置。控制台提供操作数据和控制整套系统的电子按钮。控制板可以是人工控制方向和数据记录，或者是全自动控计算机控

2、制方向和记录，其他的工作人员则负责井内管道和顶铁的更换以及进行、进排泥管和电缆的连接。当掘进机到达接收井时，挖掘会暂时中断，如果遇到有地下水或软土层时，还需有洞口止水圈安装在接收口墙上。最后，掘进机头从土层出来进接收井，就完成整个管道的铺装。泥浆系统有二个作用：送走被挖掘机的渣土和平衡地下水。泥浆系统是由密封的管道组成，通过机头循环，形成泥浆混合物，由排泥管送走，最后沉淀在地面上的泥浆池内，泥浆通过众多的排泥泵被排出。再由进水泵进水送入机头，排泥由变速的排泥泵进行控制。机坑旁通装置可控制进排泥浆的速度、方向，以防止泥渣堵塞管道，淤积现场。当挖粘土时，可能使普通粘土，有一定的粘合度，可以直接将泥

3、浆排入泥浆池内，但是当挖沙土时，泥浆中必须添加一定的粘合剂（诸如膨润土等）以增加泥浆粘度，以达到排渣的最终目的。夹带泥砂的泥浆，可通过振动筛、循环沉淀器、干燥器等，处理分离渣质，泥浆被再用，渣质被积累后处理。处理渣土用翻斗车，泥浆用罐车运出场区，堆置于郊外，处理时注意不得污染路面等环境。进排泥水系统起着第二个作用：在有地下水存在的地方，掘进机表面的压力可以降低到小于水中的压力。这样避免了抽地下水的需要。进排泥水系统中的压力感应器可测出地下水的压力。机内泥水循环系统，电磁阀，旁通装置及载水阀可以起到调节水压的作用。机内电磁阀和旁通系统，可以阻止水压的变化，保持水压，在加管道时，不至于减小机头的水

4、压，保证内部压力平衡。三、泥水系统的安装泥浆池应尽量靠近工作井边，可采用并联法。泥浆池尽量靠近工作井边，可以减少排泥管路过长而且产生的管路摩阻力，沉石箱的配置可沉淀块状物，防止块状物直接进入排泥泵引起排泥泵堵塞和损坏。注浆系统应尽量使用螺杆泵以减少脉动现象，浆液应保证搅拌均匀，系统应配置减压系统，在泵出品处1米外以及机头注浆处各安装一只隔膜式压力表。四、主要材料准备本工程管道为钢筋混凝土管(I)本工程所用管节为“F”管，管受力性能好，接头稳定性高，接口处止水密封性能好。(2)管材运送、起吊均应有专用夹具，搁置时应用方木垫高，防止“F”型管接口的套环受压变形。五、劳动力准备工种人数工作内容工长1

5、管理和指导各工种工作电焊工2现场焊接、切割等起重指挥1指挥各类吊车吊车司机1现场设备吊运和管节、土箱吊放挖机司机1出土拌浆工4拌制各类浆液电工2电器和电路检修机修工2负责机械设备维修保养操作司机2负责操作顶管机辅助工4负责配合顶管施工测量人员2负责工程放样及测量合计22六、顶进前准备工作1、地面准备工作D在顶管推进前，按常规进行施工用电、用水、通道、排水及照明等设备的安装。2）备齐施工材料、设备及机具，以满足本工程的施工要求。3）井上、井下建立测量控制网，并经复核、认可。2、井下准备工作（1）洞门安装由于洞圈与管节间存在着4cm的建筑空隙，在顶管出洞及正常顶进过程中可能出现外部土体及触壁泥浆涌

6、入始发井内的严重质量安全事故。为防止此类事故发生，根据设计要求，施工前在洞圈上安装刚性防水套管。洞口止水装置应安装在洞口设计预留法兰上。为保证较好的止水效果，根据设计图纸，在钢管与套管间加挡圈，在需与设计管位保持同心，误差2mm。挡圈与套管间的空隙用油麻填实，套管与钢管间其它部位用石棉水泥填实。（2）顶管后背墙设计顶管利用坑壁土体作后背，后背所能承受的最大的顶力取决于顶管管道所能承受的最大顶力，在最大顶力确定后，据此可进行后背的结构设计。后背的尺寸主要取决于管径大小和后背土体被动土压力。所设计的后背具有充分的强度、刚度、且后背墙表面要平直。1）后背墙布置顶管后背采用拼装式，在墙面横排20OnU

7、nX20Omm枕木，枕木前密排30#工字钢，在工字钢前再横排顶铁。横排枕木是为了使顶力均匀的分散在后背墙上,同时将工字钢下扎500mm是为了加强锚固。八、顶管出洞段顶进施工顶管进出洞是整个施工过程中的关键环节之一，进出洞成功等于整个顶管工程成功了一半。1、出洞方法安装洞口止水挡圈先将止水挡圈装置初步就位，临时固定在出洞孔井壁上，然后推进掘进机至止水挡圈，根据掘进机外圆与止水圈板内圆的周边等距离来固定止水挡圈，确保止水圈中心与管道中线轴线一致，止水圈里面与井壁要密实，以防漏浆，影响注浆效果。导轨按管道设计要求铺设，尽量向设计标高修正；在出洞孔碎上安装延伸导轨，其坡度和标高与轨道一致。(4)工程技

8、术人员、施工人员应了解施工现场情况和熟悉洞门附近的地质情况。分析可能出现洞口漏泥、水情况，井内布置一台排污泵，并制定相应的措施。顶管出洞后，洞口管壁周围采用C30膨胀混凝土填实。2、出洞注意事项在出洞前，割掉预埋钢盒外侧钢板，并将止水钢环焊接到预埋钢盒的外侧，再将止水橡胶圈安装在止水钢环上。在准备出洞时，在将钢盒内侧挡土钢板割掉，清理预留孔内的杂物后立即将工具头推进预留孔，缩短停顿时间，这时止水橡胶圈紧抱工具头外壳，发挥止水作用。顶进工具头到穿墙管内，工具头与第一节钢管采用刚性联结，避免工具头“磕头二顶管出洞的施工环节相当关键，顶管穿墙时要防止工具头下跌，在穿墙的初期，因入土较小，工具头的自重

9、仅由两点支承，其中一点是导轨，另一点是入土较浅的土体。因此，工具头穿墙时，一方面要带一个向上的初始角(约5),另一方面穿墙管下部要有支托，并且加强管段与工具管、管段与管段之间的联结。此外，工具管的推进一定要迅速，不使穿墙管内的土体暴露时间太长。顶管穿墙位置必须作好止水，防止孔口因为流失减阻泥浆,造成孔口塌陷，发生安全事故。在出洞施工初期，由于顶管机正面主动土压力远大于顶管即周边的摩擦力和与导轨间的摩擦力的总和，因此极易产生顶管机反弹，引起顶管即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。为此，在洞口的两侧平行地面各安装好一条工字钢，当主顶千斤顶准备回缩加顶铁时，将两条工字钢分别与

10、第一个顶铁的焊牢，然后回收千斤顶，防止顶管机反弹。同时，在出洞施工初期顶管机容易发生扭转现象。因为顶管机大刀盘转动时对前方土体会产生一个扭矩，根据相互作用原理，土体对顶管机同时也会产生一个扭矩。而由于顶管机周边的摩擦力和与导轨间的摩擦力很小，故摩擦力及顶管机自重所产生的反抗扭矩小于土体对顶管机产生的扭矩，所以此时顶管机会扭转。为了克服此现象，防止顶管机发生扭转，分别在顶管机的两侧焊上各一块挡板，挡板底面与导轨面平齐。当顶管机扭转时，挡板压在导轨上，防止顶管机扭转。九、顶进正常段顶进施工掘进机头开挖面引起的地层损失，机头纠偏引起的地层损失，机头后面管道外周空隙因注浆填充不足引起的地面损失，管道在

11、顶进中与地层摩擦而引起的地层扰动，管道接缝及中继间渗漏而引起的地层损失。所以在顶管施工中要根据不同土质、覆土深度和地面沉降的情况，配合测量报表的分析，及时调整泥水与土压平衡值，同时要求坡度保持相对的平稳，控制纠偏量，减少对土体的扰动。根据顶进速度，控制排泥量和地层变形的信息数据，及时调整注浆压力和注浆量，从而将轴线和地层变形控制在最佳的状态。1、顶进轴线控制顶管在正常顶进施工中，必须密切注意顶进轴线的控制。在每节管节顶进结束后，必须进行机头的姿态测量，并做到随偏随纠，且纠偏量不宜过大，以免土体出现较大扰动及管节间出现张角。由于是圆形顶管，因此对管道的横向水平要求较高，所以在顶进过程中对机头的转

12、角要密切注意，机头一旦出现微小转角，应立即采取刀盘反转、加压铁等措施回纠。顶进轴线偏差控制要求：高程20mm;水平：20m2、地面沉降控制在顶进过程中，应合理控制顶进速度，保证连续均衡施工，避免出现长时间搁置情况；不断根据反馈数据进行土压力设定值调整，使之达到最佳状态；严格控制出土量，防止欠挖或超挖。3、管节减摩为控制沉降作用及减少土体与管道间摩阻力，在管道外壁压注触变泥浆，在管道四周形成一圈泥浆套以达到减摩效果，在施工期间要求泥浆不失水，不沉淀，不固结，以达到减小总顶力的效果。2）压浆孔及压浆管路布置压浆系统分为二个独立的子系统。一路为了改良土体的流塑性，对机头内及螺旋机内的土体进行注浆。另

13、一路则是为了形成减摩泥浆套，而对管节外进行注浆。3）压浆设备及压浆工艺采用泥浆搅拌机进行制浆，按配比表配制泥浆，纯碱和CMC应预先化开（CMC可以边搅拌边添加），再加入膨润土搅拌20分钟，泥浆要充分搅拌均匀。压浆泵采用HENY泵，将其固定在始发井口,拌浆机出料后先注入储浆桶，储浆桶中的浆液拌制后需经过一定时间方可通过HENY泵送至井下。注浆压力控制在O.3MPa左右。4）压浆施工要点压浆应专人负责，保证触变泥浆的稳定，在施工期间不失水，不固结，不沉淀。严格按压浆操作规程施工，在顶进时应及时压注触变泥浆，充填顶进时所形成的建筑空隙，在管节四周形成一泥浆套，减少顶进阻力和地表沉降。压浆时必须遵循“

14、先压后顶、随顶随压、及时补浆”的原则。压浆顺序地面拌浆f启动压浆泵f总管阀门打A管节阀门打开f送浆（顶进开始修管节阀门关掰（顶进停止）一总管阀门关闭并内快速接头拆开下管带接2寸总管循环复始。5）压浆量的计算（每节管节）为了保证注浆效果，注浆量应取理论值的35倍（武汉的扩散系数为35倍）。每米注浆量：V=RDWtL=3.14X（1.68/2）-（1.622）21=0.16m3经计算，本工程减磨注浆泥浆方量为0.16方m4.5.9.5止退装置由于顶管掘进机的断面较大，前端阻力大，实际施工中，即使管节顶进了较长距离，而每次拼装管节或加垫块时，主顶油缸一回缩，机头和管节仍会一起后退2030cm。当顶管

15、机和管节往后退时,机头和前方土体间的土压平衡受到破坏，土体面得不到稳定支撑，易引起机头前方的土体坍塌，若不采取一定的措施，路面和管线的沉降量将难以得到控制。在前基座的两侧各安装1套止退装置，当油缸行程推完，安装管节的时候，将销子插入管节的吊装孔。管节的后退力通过销子、销座传递到止退装置的后支柱上。止退装置和基座焊接在一起，把管节稳住。十、顶管施工技术措施1、顶管轨迹控制措施顶管机、后顶设备及反力系统都按设计坡度安置。初期顶进时顶管机应均匀出土，控制好初始偏差，并及时调整后座千斤顶合力中心来控制初始偏差，确保机头初始状态稳定和轴线顺直。由于推进距离短，需尽早调整好参数，结合地面沉降数据，调整出土速度,控制好正面土压，确保地面沉降量控制在+IOmm-20mm之间。推进时姿态需时时跟踪，一旦发现轨迹的偏依，立即采取措施，通过调整钱接油缸伸长量的手段，保证推进线路的偏差在允许的范围内。当顶管机出现一定的侧转时，可通过泥浆平衡系统来纠正侧转。较接油缸除了可进行顶进轨迹纠偏外，还具备了中续环的作用。2、顶管允许最大顶力的控制措施选用的主千斤顶总推力为1200t,实际总推力在100Ol左右，为了防止顶力过大损坏始发井结构，预防顶力超过允许值，在主顶泵站设备调试时，调整压力阀以使系统的总推力控制