顶管施工原理及重难点分析和事故案例分析课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,顶管施工原理及重难点分析和事故案例分析,顶管施工原理及重难点分析和事故案例分析,1,优选顶管施工原理及重难点分析和事故案例分析,优选顶管施工原理及重难点分析和事故案例分析,2,工程概况,虹桥商务核心区（二期）区域供能管沟工程包括供能管沟、中继泵房以及与功能项目一期的联通段等。主线管沟长,4462m,，接用户段管沟长,610m,，其中顶管段长,4435m,，明挖段长,637m,；管沟工程设顶管工作井共,30,个，另设中继泵站两座。,18,座主线工作井及南片区中继泵房围护结构采用地下连续墙，工作井基坑平面尺寸以,11m*11m,为主，最大工作井基坑尺寸为,19.2m*11m,，基坑开挖深度最深达,21.26m,；,10,座用户井及北片区中继泵房围护结构主要采用,SMW,工法桩，用户井基坑平面尺寸,7.9m*5.8m,，基坑开挖深度达,13.5m,。,二期供能管沟主要采用顶管的施工方式，共,29,段，其中,4200mm,钢顶管长,2751m,，共,11,段；,4000mm,砼顶管,1024m,，共,8,段；,3500mm,砼顶管长,343m,，共,10,段；,3000mm,砼顶管长,66m,。主线顶管埋深,3.5614.24m,，用户井顶管埋深,4.638.96m,。,工程概况 虹桥商务核心区（二期）区域供能管沟工程包,3,南片区平面图 北片区平面图,南片区平面图 北片区,4,1.1,顶管施工原理,顶管施工的基本原理为：从地面开挖两个基坑井，然后管节从工作井安放，通过主顶千斤顶或中继间的顶推机械的顶进，推动管节从工作井预留口穿出，穿越土层到达接收井的预留口边，然后通过接收井的预留口穿出，形成管道的施工。,现在比较常用顶管施工为泥水平衡顶管施工法，其施工原理：通过导向头的刀削转动功能将泥土、砂、石破碎，由一条钢管注入水量，拌成浆液，由另一条钢管吸出浆液，将浆液置于离心器内离心脱水，再将干土卸到斗车内运去弃土的地方，分离出的水又回到储水箱内重复循环使用。施工所采用的主要设备为信息化及全自动化泥水平衡顶管机,1.1顶管施工原理顶管施工的基本原理为：从地面开挖两个基坑井,5,1,、顶管机：,顶管机的作用,切削土体并搅拌均匀,控制顶进的方向。,泥水平衡顶管机,1、顶管机：泥水平衡顶管机,6,2,、主顶系统：,主顶系统装置由：后座垫铁、导轨、千斤顶及千斤顶支架、后座泵站组成，其作用是完成管道的推进。,千斤顶,主顶泵站,后座顶铁,U,型顶铁,2、主顶系统：千斤顶主顶泵站后座顶铁U型顶铁,7,3,、穿墙止水环,穿墙止水环安装在工作井预留洞口，具有防止地下水、泥砂和触变泥浆从管节与止水环之间的间隙流到工作井。地下水丰富、压力大，或管道埋深较深时，压板可加工成绞接，防止止水橡胶因地下水压力往外翻出。,导轨,洞口止水环,预留洞口,3、穿墙止水环 穿墙止水环安装在工作井预留洞口，具有防,8,4,、泥水系统,进、排泥浆泵,泥水分离装置,1,、泥水式排泥系统的主要设备：包括进排泥浆泵、泥浆管、泥水处理装置、泥水箱等。,2,、排泥系统有两个作用：一排土，二平衡地下水。,循环管,4、泥水系统进、排泥浆泵泥水分离装置1、泥水式排泥系统的主要,9,5,、触变泥浆系统,泥浆搅拌桶,触变泥浆泵,触变泥浆管,1,、主要设备：由拌浆、注浆和管道三部分组成。,2,、作用：减少顶进过程中的管节与土体的摩阻力。降低地面沉降,5、触变泥浆系统泥浆搅拌桶触变泥浆泵触变泥浆管1、主要设备：,10,6,、测量系统,激光经纬仪,操作台,机头测量靶,1,、测量系统的主要设备：,激光经纬仪、测量靶和监示器组成。,2,、测量系统的作用：,监示顶管施工过程中顶管机推进的轴线偏差。,6、测量系统激光经纬仪 操作台机头测量靶 1、测量系统的主,11,7,、纠偏系统,纠偏液压泵,纠偏千斤顶,1、主要设备：纠偏千斤顶、油泵站、位移传感器和倾斜仪组成。,2、作用：控制顶管施工中的顶管机推进方向。,7、纠偏系统纠偏液压泵纠偏千斤顶1、主要设备：纠偏千斤顶、油,12,顶管施工的工艺流程图：,加中继环,包括,施工准备,地下管线勘察,工作井,/,接收井施工,设备安装,后座、导轨安装,液压系统、千斤顶安装,穿墙止水环安装,泥水循环系统安装,触变泥浆系统安装,测量系统安装,照明、通风系统安装,掘进机吊装,穿墙顶进,下放管节、接管,安装中继环,正常顶进、测量,是,否,到接收井,回收掘进机,是,下一段顶管施工,设备调试,否,全段测量,1.2,主要顶管施工技术,顶管施工的工艺流程图：加中继环包括施工准备地下管线勘察工作,13,1,、出洞,洞口止水,洞口土体加固,1、出洞洞口止水洞口土体加固,14,2,、正常顶进,2、正常顶进,15,3,、泥水循环,泥水压力表,进、排泥浆管,3、泥水循环泥水压力表进、排泥浆管,16,4,、测量,4、测量,17,1）顶管机出洞时，由于机头与导轨之间摩擦力较小，难以平衡刀盘切入土体时的反力矩，机头产生偏转。,虹桥商务核心区（二期）区域供能管沟工程包括供能管沟、中继泵房以及与功能项目一期的联通段等。,9米管道重新顶至后退前；,2、路面：将塌陷路面凿开，主要管线完全暴露，确认管线破损情况，对管线进行修复（在相对应管线单位指导下实施）；,一、事故经过（N08N07砼顶管倒退事故）,b、施工前，掘进机进行维修、保养、调试和验收，施工过程加强检查，遇故障立即停止顶进修理。,三、事故原因（N08NY04地表沉陷事故）,主线管沟长4462m，接用户段管沟长610m，其中顶管段长4435m，明挖段长637m；,2、临时进入长时间没有对管道内通风的管道作业时，须对管道内通风30min后，并对管道内进行毒气监测，明确安全后才能进入管道内作业；,665米，空隙空间为：49.,地面沉降趋势稍有减缓，但地面沉降还在继续，造成N08井围档外侧人行道局部塌陷，并未对管线造成大的影响。,9米管道重新顶至后退前；,优选顶管施工原理及重难点分析和事故案例分析,1、主要设备：由拌浆、注浆和管道三部分组成。,从19日早上9点开始焊接管道止退措施，至20日凌晨2点左右，N08-N07东线第八节管道顶进至原位。,3）主顶油缸安装不平行同样会使管节产生偏转。,N08-NY04区间顶管为DN3500砼顶管（内径3500mm，外径4140mm），顶进距离39.,2）由于压注润滑泥浆方法欠佳或局部注浆过量时，使浆液不能形成箍套，而在管道底部不断积聚浆液造成钢管上漂。,顶管施工扰动分区,并将受顶管施工扰动的土体分为7个扰动区,f、所有压浆接头用生料带包扎，确保无渗漏现象。,b、掘进机纠偏液压系统遇故障。,3）顶进中可利用刀盘反力矩纠正偏转，适当加大刀盘切土深度，然后将刀盘回转方向切换到与机头偏转方向一致。,收集现场路面相关数据，判断塌陷路面范围管线分布及破坏情况；,2、对顶管轴线范围内围档进行加固，防止出现倒塌情况。,地面沉降趋势稍有减缓，但地面沉降还在继续，造成N08井围档外侧人行道局部塌陷，并未对管线造成大的影响。,注浆孔的形状及布置：在每节管的前端布置一道触变泥浆注浆孔，数量为6个，孔的布置均匀。,纠偏千斤顶设在顶管机前后段之间，共4组千斤顶。,2、通过前6节管节顶进及处理，第7节管节顶进时未设置有效的止退防退措施，仅凭类似工程的施工经验控制。,2、作用：减少顶进过程中的管节与土体的摩阻力。,管线修复完成后，将塌陷区域进行回填恢复。,5,、纠偏、数据传输,4,组纠编千斤顶,纠偏千斤顶设在顶管机前后段之间，共,4,组千斤顶。通过组合动作，控制顶管机的顶进方向。,当激光点偏移测量靶中心，表明顶管机偏移轴线推进，就要启动纠偏动作。（如激光点往上移动，说明机头是往下偏移，必须伸出下面的,2,组千斤顶）。,1）顶管机出洞时，由于机头与导轨之间摩擦力较小，难以平衡刀盘,18,角度,倾斜仪,位移传感器,纠偏动作控制在地面操作室的操作台远程控制，如何确认操作的正确性是通过远程数据传输来实现。,1,、纠偏量的控制是通过安放在纠偏千斤顶上的位移传感器来实现。,2,、顶管机的状态（水平倾斜、扭转）由安放在机头的角度倾斜仪来体现。,数据显示表,角度位移传感器 纠偏动作控制在地面操作室的操作台远,19,6,、触变泥浆,在顶进过程中，随着距离的增长，管道的摩阻力也随之增大。为了提高顶进施工的效率，在施工过程中尽可能地降低管道外侧的阻力，通常情况下往管外侧喷谢触变泥浆，降低顶进的阻力。,触变泥浆管,膨润土分散在水中，其片状颗粒表面带负电荷，端头带正电荷。如膨润土的含量足够多，则颗粒之间的电键使分散系形成一种机械结构，膨润土水溶液呈固体状态，一经触动（摇晃、搅拌、振动或通过超声波、电流）、颗粒之间的电键即遭到破坏，膨润土水溶液就随之变为流体状态。如果外界因素停止作用，水溶液又变作固体状态。该特性称作触变性，这种水溶液称为触变泥浆。,6、触变泥浆 在顶进过程中，随着距离的增长，管道的,20,注浆孔的形状及布置：在每节管的前端布置一道触变泥浆注浆孔，数量为,6,个，孔的布置均匀。经过不断压浆，在管外壁形成一个泥浆套。,注浆孔的形状及布置：在每节管的前端布置一道触变泥浆注,21,8,、穿墙进洞,接收井进洞处理与工作井相同，当顶管顶到墙体位置时，凿穿实际工具头进洞位置的混凝土，迅速顶出工具头。,8、穿墙进洞 接收井进洞处理与工作井相同，当顶管顶到墙,22,9,、管内通风,1,、施工人员需进入管道内作业或检查维修设备时，施工前须对管道内进行通风，施工过程中应连续对管道内通风；,2,、临时进入长时间没有对管道内通风的管道作业时，须对管道内通风,30min,后，并对管道内进行毒气监测，明确安全后才能进入管道内作业；,3,、管道钢管顶进施工时，焊接过程中应对管道内进行通风，减少烟雾进入管道内，减少烟雾对测量激光束的影响；,9、管内通风 1、施工人员需进入管道内作业或检查维修设备时，,23,10,、管内照明,1 管内照明电源应与动力电源分开，设置独立电源控制；,2 管内照明电压应采用低压，电压一般采用36V、24V、12V、6V，管道内气体严重潮湿时宜采用6V电源；,3 管道内照明应能清淅地看清管道内的环境。,10、管内照明 1 管内照明电源应与动力电源分开，设置独立,24,顶管施工扰动分区,并将受顶管施工扰动的土体分为,7,个扰动区,顶管施工扰动分区,并将受顶管施工扰动的土体分为7个扰动区,25,二、顶管施工重难点分析,2.1,机头及管节旋转,:,(1),原因分析：,1,）顶管机出洞时，由于机头与导轨之间摩擦力较小，难以平衡刀盘切入土体时的反力矩，机头产生偏转。出洞后，虽然机头后有管节，但是还不能平衡反力矩，还会带着管节一起偏转。,2,）纠偏量过大，纠偏频繁，往往也使管节产生偏转力矩，引起管节偏转。,3,）主顶油缸安装不平行同样会使管节产生偏转。,（,2,）应对措施,1,）顶进中尽量避免过大及频繁的纠偏。,2,）主顶油缸安装要平行于轴线，控制油路要使油缸动作同步。,3,）顶进中可利用刀盘反力矩纠正偏转，适当加大刀盘切土深度，然后将刀盘回转方向切换到与机头偏转方向一致。,4,）在机头一侧加配重，调整机头偏转。,二、顶管施工重难点分析2.1机头及管节旋转:,26,2.2,顶管方向失控,:,(1),原因分析：,a,、工作井出洞口无土体加固措施。,b,、掘进机纠偏液压系统遇故障。,c,、掘进机纠偏行程小，纠偏力不够。,d,、测量数据有误。,e,、纠偏不及时，纠偏幅度过大。,f,、遇到土质变化，开挖面失稳。,（,2,）应对措施,a,、采用可靠的进出洞口地基加固措施。,b,、施工前，掘进机进行维修、保养、调试和验收，施工过程加强检查，遇故障立即停止顶进修理。,e,、