顶管施工原理及重难点分析和事故案例分析

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,*,顶管施工技术及重难点分析,一、顶管施工原理及主要设备和系统,二、顶管施工重难点及常见问题,三、顶管施工案例分析,四、顶管施工安全管理,工程概况,虹桥商务核,心,心区（二期,）,）区域供能,管,管沟工程包,括,括供能管沟,、,、中继泵房,以,以及与功能,项,项目一期的,联,联通段等。,主,主线管沟长,4462m,，接用户段,管,管沟长,610m,，其中顶管,段,段长,4435m,，明挖段长,637m,；管沟工程,设,设顶管工作,井,井共,30,个，另设中,继,继泵站两座,。,。,18,座主线工作,井,井及南片区,中,中继泵房围,护,护结构采用,地,地下连续墙,，,，工作井基,坑,坑平面尺寸,以,以,11m*11m,为主，最大,工,工作井基坑,尺,尺寸为,19.2m*11m,，基坑开挖,深,深度最深达,21.26m,；,10,座用户井及,北,北片区中继,泵,泵房围护结,构,构主要采用,SMW,工法桩，用,户,户井基坑平,面,面尺寸,7.9m*5.8m,，基坑开挖,深,深度达,13.5m,。,二期供能管,沟,沟主要采用,顶,顶管的施工,方,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,埋深,3.5614.24m,，用户井顶,管,管埋深,4.638.96m,。,南片区平面,图,图,北,北片区,平,平面图,1.1,顶管施工原,理,理,顶管施工的,基,基本原理为,：,：从地面开,挖,挖两个基坑,井,井，然后管,节,节从工作井,安,安放，通过,主,主顶千斤顶,或,或中继间的,顶,顶推机械的,顶,顶进，推动,管,管节从工作,井,井预留口穿,出,出，穿越土,层,层到达接收,井,井的预留口,边,边，然后通,过,过接收井的,预,预留口穿出,，,，形成管道,的,的施工。,现在比较常,用,用顶管施工,为,为泥水平衡,顶,顶管施工法,，,，其施工原,理,理：通过导,向,向头的刀削,转,转动功能将,泥,泥土、砂、,石,石破碎，由,一,一条钢管注,入,入水量，拌,成,成浆液，由,另,另一条钢管,吸,吸出浆液，,将,将浆液置于,离,离心器内离,心,心脱水，再,将,将干土卸到,斗,斗车内运去,弃,弃土的地方,，,，分离出的,水,水又回到储,水,水箱内重复,循,循环使用。,施,施工所采用,的,的主要设备,为,为信息化及,全,全自动化泥,水,水平衡顶管,机,机,1,、顶管机：,顶管机的作,用,用,切削土体并,搅,搅拌均匀,控制顶进的,方,方向。,泥水平衡顶管机,2,、主顶系统,：,：,主顶系统装,置,置由：后座,垫,垫铁、导轨,、,、千斤顶及,千,千斤顶支架,、,、后座泵站,组,组成，其作,用,用是完成管,道,道的推进。,千斤顶,主顶泵站,后座顶铁,U,型顶铁,3,、穿墙止水,环,环,穿墙止水环,安,安装在工作,井,井预留洞口,，,，具有防止,地,地下水、泥,砂,砂和触变泥,浆,浆从管节与,止,止水环之间,的,的间隙流到,工,工作井。地,下,下水丰富、,压,压力大，或,管,管道埋深较,深,深时，压板,可,可加工成绞,接,接，防止止,水,水橡胶因地,下,下水压力往,外,外翻出。,导轨,洞口止水环,预留洞口,4,、泥水系统,进、排泥浆泵,泥水分离装置,1,、泥水式排泥系,统,统的主要设备：,包,包括进排泥浆泵,、,、泥浆管、泥水,处,处理装置、泥水,箱,箱等。,2,、排泥系统有两,个,个作用：一排土,，,，二平衡地下水,。,。,循环管,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,拌浆、注浆和管,道,道三部分组成。,2,、作用：减少顶,进,进过程中的管节,与,与土体的摩阻力,。,。降低地面沉降,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,要设备：,激光经纬仪、测,量,量靶和监示器组,成,成。,2,、测量系统的作,用,用：,监示顶管施工过,程,程中顶管机推进,的,的轴线偏差。,7,、纠偏系统,纠偏液压泵,纠偏千斤顶,1、主要设备：,纠,纠偏千斤顶、油,泵,泵站、位移传感,器,器和倾斜仪组成,。,。,2、作用：控制,顶,顶管施工中的顶,管,管机推进方向。,顶管施工的工艺,流,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,术,1,、出洞,洞口止水,洞口土体加固,2,、正常顶进,3,、泥水循环,泥水压力表,进、排泥浆管,4,、测量,5,、纠偏、数据传,输,输,4,组纠编千斤顶,纠偏千斤顶设在,顶,顶管机前后段之,间,间，共,4,组千斤顶。通过,组,组合动作，控制,顶,顶管机的顶进方,向,向。,当激光点偏移测,量,量靶中心，表明,顶,顶管机偏移轴线,推,推进，就要启动,纠,纠偏动作。（如,激,激光点往上移动,，,，说明机头是往,下,下偏移，必须伸,出,出下面的,2,组千斤顶）。,角度,倾斜仪,位移传感器,纠偏动作控制在,地,地面操作室的操,作,作台远程控制，,如,如何确认操作的,正,正确性是通过远,程,程数据传输来实,现,现。,1,、纠偏量的控制,是,是通过安放在纠,偏,偏千斤顶上的位,移,移传感器来实现,。,。,2,、顶管机的状态,（,（水平倾斜、扭,转,转）由安放在机,头,头的角度倾斜仪,来,来体现。,数据显示表,6,、触变泥浆,在顶进过程中，,随,随着距离的增长,，,，管道的摩阻力,也,也随之增大。为,了,了提高顶进施工,的,的效率，在施工,过,过程中尽可能地,降,降低管道外侧的,阻,阻力，通常情况,下,下往管外侧喷谢,触,触变泥浆，降低,顶,顶进的阻力。,触变泥浆管,膨润土分散在水,中,中，其片状颗粒,表,表面带负电荷，,端,端头带正电荷。,如,如膨润土的含量,足,足够多，则颗粒,之,之间的电键使分,散,散系形成一种机,械,械结构，膨润土,水,水溶液呈固体状,态,态，一经触动（,摇,摇晃、搅拌、振,动,动或通过超声波,、,、电流）、颗粒,之,之间的电键即遭,到,到破坏，膨润土,水,水溶液就随之变,为,为流体状态。如,果,果外界因素停止,作,作用，水溶液又,变,变作固体状态。,该,该特性称作触变,性,性，这种水溶液,称,称为触变泥浆。,注浆孔的形状及,布,布置：在每节管,的,的前端布置一道,触,触变泥浆注浆孔,，,，数量为,6,个，孔的布置均,匀,匀。经过不断压,浆,浆，在管外壁形,成,成一个泥浆套。,8,、穿墙进洞,接收井进洞处理,与,与工作井相同，,当,当顶管顶到墙体,位,位置时，凿穿实,际,际工具头进洞位,置,置的混凝土，迅,速,速顶出工具头。,9,、管内通风,1,、施工人员需,进,进入管道内作,业,业或检查维修,设,设备时，施工,前,前须对管道内,进,进行通风，施,工,工过程中应连,续,续对管道内通,风,风；,2,、临时进入长,时,时间没有对管,道,道内通风的管,道,道作业时，须,对,对管道内通风,30min,后，并对管道,内,内进行毒气监,测,测，明确安全,后,后才能进入管,道,道内作业；,3,、管道钢管顶,进,进施工时，焊,接,接过程中应对,管,管道内进行通,风,风，减少烟雾,进,进入管道内，,减,减少烟雾对测,量,量激光束的影,响,响；,10,、管内照明,1 管内照,明,明电源应与动,力,力电源分开，,设,设置独立电源,控,控制；,2 管内照,明,明电压应采用,低,低压，电压一,般,般采用36V,、,、24V、12V、6V，,管,管道内气体严,重,重潮湿时宜采,用,用6V电源；,3 管道内,照,照明应能清淅,地,地看清管道内,的,的环境。,顶管施工扰动,分,分区,并将受顶管施,工,工扰动的土体,分,分为,7,个扰动区,二、顶管施工,重,重难点分析,2.1,机头及管节旋,转,转,:,(1),原因分析：,1,）顶管机出洞,时,时，由于机头,与,与导轨之间摩,擦,擦力较小，难,以,以平衡刀盘切,入,入土体时的反,力,力矩，机头产,生,生偏转。出洞,后,后，虽然机头,后,后有管节，但,是,是还不能平衡,反,反力矩，还会,带,带着管节一起,偏,偏转。,2,）纠偏量过大,，,，纠偏频繁，,往,往往也使管节,产,产生偏转力矩,，,，引起管节偏,转,转。,3,）主顶油缸安,装,装不平行同样,会,会使管节产生,偏,偏转。,（,2,）应对措施,1,）顶进中尽量,避,避免过大及频,繁,繁的纠偏。,2,）主顶油缸安,装,装要平行于轴,线,线，控制油路,要,要使油缸动作,同,同步。,3,）顶进中可利,用,用刀盘反力矩,纠,纠正偏转，适,当,当加大刀盘切,土,土深度，然后,将,将刀盘回转方,向,向切换到与机,头,头偏转方向一,致,致。,4,）在机头一侧,加,加配重，调整,机,机头偏转。,2.2,顶管方向失控,:,(1),原因分析：,a,、工作井出洞,口,口无土体加固,措,措施。,b,、掘进机纠偏,液,液压系统遇故,障,障。,c,、掘进机纠偏,行,行程小，纠偏,力,力不够。,d,、测量数据有,误,误。,e,、纠偏不及时,，,，纠偏幅度过,大,大。,f,、遇到土质变,化,化，开挖面失,稳,稳。,（,2,）应对措施,a,、采用可靠的,进,进出洞口地基,加,加固措施。,b,、施工前，掘,进,进机进行维修,、,、保养、调试,和,和验收，施工,过,过程加强检查,，,，遇故障立即,停,停止顶进修理,。,。,e,、实行三级测,量,量复核制度。,d,、采取勤测、,微,微纠原则。,f,、遇到突发情,况,况，逐级汇报,，,，确定偏差报,警,警值，杜绝方,向,向失控。,。,3.3,顶力急剧增大,:,(1),原因分析：,a,、触变泥浆选,材,材质量不好。,b,、触变泥浆材,料,料配方不合理,。,。,c,、现场搅拌不,充,充分，水化时,间,间短。,d,、注浆孔布置,不,不合理。,e,、注浆泵耐压,低,低。,f,、注浆量没有,控,控制好。,（,2,）应对措施,a,、选材应进行,测,测试和论证。,b,、配方应进行,筛,筛分和优化。,c,、科学合理的,按,按设计的管路,进,进行布置。,d,、采用液压注,浆,浆泵，并维修,好,好，确保耐压,大,大于,2bPa,以上。,e,、注浆量和注,浆,浆压力按设计,要,要求控制。,f,、所有压浆接,头,头用生料带包,扎,扎，确保无渗,漏,漏现象。,2.3,顶进过程中蛇,行,行和滚动控制,:,(1),原因分析：,1,）由于在顶进,过,过程中对土体,的,的扰动，使土,体,体和顶管机的,周,周边握裹力减,弱,弱，纠偏过大,，,，产生蛇行。,2,）由于压注润,滑,滑泥浆方法欠,佳,佳或局部注浆,过,过量时，使浆,液,液不能形成箍,套,套，而在管道,底,底部不断积聚,浆,浆液造成钢管,上,上漂。,（,2,）应对措施,1,）加强润滑泥,浆,浆压注的科学,管,管理，确保注,浆,浆和顶进的同,步,步性，使浆液,能,能及时填充到,顶,顶进出现的空,隙,隙。,2,）补压浆要遵,守,守“全线、平,均,均、及时”的,原,原则，使管节,周,周围能均匀形,成,成泥浆套，尽,量,量避免局部超,量,量超压。,3,）在特别严重,区,区域，采用上,注,注下放和压重,的,的补救措施，,减,减少出现曲线,驼,驼峰。,3,、顶管施工事,故,故案例,N08N07,砼顶管倒退事故,N08NY04,围墙坍塌事故,一、事故经过,（,（,N08N07,砼顶管倒退事,故,故）,N08N07,区间东线顶管,为,为,DN4000,砼顶管,（内径,4000mm,，外径,464