《顶管施工工艺》word版.doc

改进市政工程施工工艺记顶管施工顶管施工是一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、地面建筑物以及地下管线等。随着顶管不断发展，顶管施工技术已逐步发展成为一种以气压平衡、泥水平衡和土压平衡为理论基础的非开挖施工技术。顶管掘进机形式也得到了进一步细化。目前，顶管施工技术已成为一种常规的施工方法被采用，自来水管、煤气管、动力电缆、通信电缆和发电厂循环系统等许多管道也采用了顶管施工技术。尤其是污水治理工程中顶管施工技术得到了普遍使用。长距离大口径顶管、小口径微型顶管、曲线顶管也得到了长足的发展，成为顶管家族中的骄傲。在临汾市污水处理厂改扩建工程截污管道施工过程中，我公司抓住机遇，通过学习考察，将理论和实践相结合，改变过去落后的手掘式顶管方法，采用了相对较为先进的挤压式施工工艺和一系列新的施工设备，大大提高了施工进度、质量、安全等各方面要求，实现了长距离大口径顶管的市政管线施工的目标。一、顶管管材为保证顶管工程的进度、安全、质量要求，首先我们对顶管管材上进行了改进，在过去传统的钢筋砼顶管管材上增加了钢承插和橡胶密封圈，有效保证了管道的强度和密闭性。管径从1米到3.6米全部进行了更新和改进。二、工作坑和接收坑工作坑是安放所有顶进设备的场所，也是顶管掘进机的始发场所。接收坑是接受掘进机的场所。因此，顶管施工前必须首先在顶管线路上按设计标高修建工作坑和接收坑。根据设计图纸要求，在本次工程施工中，全线采用钢筋砼沉井法。在沉井施工工程中，我公司引进了先进的机械设备长臂挖掘机，有效保证了沉井施工的进度和安全性。1、制作工艺流程：放线基坑开挖夯实基底刃脚砖模安设刃脚铁件、绑钢筋井身模板浇筑混凝土养护、拆模拆砖座。2、下沉工艺流程：下沉准备工作设置长臂挖机、排水泵挖土下沉观测纠偏沉至设计标高、核对标高降水设集水井、铺设封底垫层绑底板钢筋、隐检底板浇筑混凝土。工作坑沿顶管路线前顶方向须设置予留洞口；反向加垫后靠背，圆形井壁或钢板桩井施工的一般须在井壁和后靠背之间加设后背墙。三、 管道顶进施工工艺顶管掘进机及其顶管施工的主要配套设备 挤压式顶管施工工艺测量定位设施安装止水圈后背铁道轨测量复核机头入洞开 洞入土正常顶进输泥水下管顶进机头出洞开 洞顶出机头出坑泥浆置换完 成1、 顶管工程力学参数的确定顶管管道承受的阻力，包括工具管切土正压力和管壁摩擦阻力，依据设计要求，在考虑安全系数及地下工程的复杂性和不可预见因素的前提下，计算最大控制顶力顶力计算：通常确定机械顶管总顶力，使用经验计算方式： P=NGL 其中： G单位长度管体自重（KN/m）N土质系数P总顶力L最长顶距2、顶进设备的选用顶管施工的主要配套设备有主顶设备、基坑导轨、千斤顶、高压油泵、顶铁、工具管及运出土设备等。千斤顶是掘进顶管的主要设备，考虑到为避免千斤顶故障而影响工程进度，故采用两套设备。千斤顶在工作坑内的布置采用四台上下并列式，顶力合力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线防止产生顶时力偶，造成顶进偏差。根据施工经验，顶管上半部管壁与土壁有间隙时，千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的上下1/41/5处为宜。高压油泵由电动机带动油泵工作，选用额定压力为62Mpa的ZB-500塞泵，经分配器，控制阀进入千斤顶，各千斤顶的进油管并联在一起，保证各千斤顶活塞的出力和行程。顶铁是顶进作业不可却少的设备，有环型、U型顶铁之分，它放置在顶管管材和主顶设备之间，起到将顶力分散并将顶力均匀作用与管材，进而保护管材并延伸主顶设备作用力的作用。起重设备架设在工作坑上空，为的是将顶管管材运到工作坑内。注浆设备的采用是顶管施工的重要一环，在顶进过程通过对含有注浆孔的管道注浆使管道周壁形成环形的泥浆套，从而降低了顶进阻力，既保护了管材又使得长距离大口径顶管成为可能。此外，输土装置、测量系统、洞内通风和照明设施也是施工中不可忽略的环节。3、进出洞口措施顶管顺利进出洞是顶管成功的基础，我们考虑到土质条件，提出以下进出洞口措施：1）沉井时如造成洞口周围地基塌陷，应进行回填粘土压密加固，必要时加以管井降水疏干土体水分。2）为使出洞口在施工中不发生泥水流失，洞口止水装置必须良好，必须做到：止水胶圈安装平整牢固，水密性良好;止水胶圈安装位置必须与管道在同一轴线。3）为了确保工具管安全进出洞，尽量避免泥水流失，造成地面塌陷，在必要时，我们可以对洞口外的土体采取压密注浆进行加固。4、触变泥浆施工触变泥浆施工是挤压式顶管区别于手掘式顶管的核心之处。为了减小管道外壁的摩阻力，一是必须在钢承口管外壁打蜡（减小管道外壁的摩阻力和防吸水增加压力）；二是管道外围压注触变泥浆。触变泥浆压注力和耗量：触变泥浆的压注力应与注入土层的土体压基本相当或略大，而触变泥浆的耗量亦应略大于或等于地层土体的损失量。触变泥浆的配比及拌制：1）根据以往施工经验及多次试验，调整成品膨润土的配合比；2）泥浆的拌制要均匀。首先将定量的水放入拌和桶内，开动拌和机徐徐投入膨润土，拌和2-3分钟，继续搅拌7-8分钟，即成泥浆。制成的泥浆排放入贮浆池内贮存12小时，使膨润土、水、碱发生置换作用，形成稳定性良好，且有一定粘度的泥浆，使用时用泵压至管道外围。为了防止贮浆池内泥浆离析，应间歇地对贮浆池内泥浆进行搅拌。3）触变泥浆的压注方法：采用在顶管工具管压浆、中继环补浆的方法，对工具管压浆要与顶进同步，以迅速在管道外围空隙形成粘度高、稳定性好的膨润土泥浆层。中继站补浆是在已有泥浆层的基础上改善泥浆层，补充其损失量。工具管尾部第一压浆孔后的10m处设置第一道补浆孔，此后每隔6m通过管节上的补浆孔补浆，以保证管道处围空隙充满触变泥浆，补浆始终要坚持从后向前补压和及时补浆的原则。对于各层土质，特别在夹砂土层施工时根据其渗透系数充分考虑泥浆的损失，调整注浆压力和注浆量。5、顶管推进1）最大允许推顶力顶管中推顶力不仅受设备的制约，而且受工作井后靠土体稳定的允许反力和管材轴向承压力的限制，因此在顶管施工中允许推顶力应受诸多因素中的最小允许承载力来决定。6、接口安管前再次检查管子接口的槽口尺寸，橡胶圈和衬板的外观和质地。确认合格后方可使用。接管时可在接口外均匀涂上抹薄层硅油等橡胶无腐蚀性的润滑材料以减小摩阻力，承插接管时加力要均匀，应保证橡胶圈不移位，不反转，不露出管外，顶管结束后要按设计要求对管接口进行处理。7、顶管施工顶管施工质量的好坏与设备安装的精确度有直接的关系。安装前，应根据已知的控制点、标高，准确无误地测放出进出洞口的标高和顶管的轴线，并依此测放设备和安装位置。导轨、千斤顶支架、靠背等设备必须安放准确牢固，以保证顶管的顺利进行。1）、准备工作：A、机械顶管后背工作坑验收合格后，安装顶管设备，首先安装后背。（1）机械顶管后背结构为：沉井墙+混凝土+后背铁。（2）在沉井墙壁前垂直地面放置后背铁，后背铁与沉井墙面之间的空隙10cm和预留孔洞以C30素混凝土浇灌填充。（3）顶进坑后背要有足够的强度，在顶进过程中能承受千斤顶的最大作用力； （4）后背墙表面要平顺，并且垂直于顶进管道的轴线，避免产生偏心受压。B、 导轨安装导轨安装是顶管施工中一项重要的工作，安装的准确与否直接影响管道的顶进质量。（1）将钢质导轨平铺于沉井底板之上，测量导轨的中线位置与高程偏差，其允许偏差为： 导轨内距：2mm； 中 心 线：3mm； 顶面高程：03mm。（2） 两导轨要平行、等高，其纵坡与管道设计坡度一致；（3） 使用30#工字钢稳固导轨，工字钢一端须牢牢抵在工作坑侧墙上，另一端与导轨焊接，每根导轨不需少3根工字钢。（4） 安装后导轨要牢固，不得在顶进施工中产生位移，且需设专人经常进行检查；C、止水环安装为防止推进机入洞时泥砂涌入工作坑，在顶进方向的墙壁上需安装止水环。首先，进行测量，确定止水环安装的位置；其次，将止水环底圈固定到墙壁上，用混凝土封闭底圈与墙壁之间的缝隙；然后，在底圈上固定防水橡胶板；最后，安装止水圈压板。在推进机入洞之前才允许将止水环内的墙壁凿除。D、 掘进机就位用吊车吊装顶管机，将顶管机放入顶进坑内的导轨上，顶管机前端距井壁约300mm。就位后先检查顶管机的轴线是否与机坑轴线、导轨轴线以及主顶油缸的轴线保持一致，发现偏差立即调整。无误后再进行顶管机电路、油路、注浆系统的安装调试。E、 开洞门工具管进洞：开始顶进前，必须对所有设备进行全面检查，并经过试运转无故障后，方可开门进洞。开始顶进前，先在洞口安装好止水装置，然后拆除24砖墙封门，随即推进工具管入洞。工具管进洞时，严格控制顶进偏差，10m以内中心偏差不得大于0.3cm，高低偏差宜抛高0-0.3cm。若达到上述要求，应拉出工具管，作第二次进洞。F、安装管节：管节安装前认真检查，确认质量合格后方可使用。管道接口为“F-C”形接口。安装管节前，应先安装止水胶圈，在管节端面粘贴好松木衬垫，再将管节吊放在轨道上稳好，使管节插口端对正前管的承口中心，缓缓顶入，直至两个管节端面密贴衬垫，并检查接口密封胶圈及衬垫是否良好，如发现损坏，应重新安装，确认完好后方可布置顶铁。G、工作面工艺：顶进管节的方向和标高控制，主要取决于挖土操作，顶管工作面上的挖土质量不仅影响顶进效率，更重要的是影响质量控制。因此，熟练的操作工是重要的技术力量。H、顶进：顶进施工，应严格控制前5m管道的顶进偏差，其左右及高程偏差均不能超过0.3cm，在顶进过程中若产生偏差，应及时纠正。要把较大的偏差作为主要突破点予以纠正。纠偏不得急于求成，应逐步进行，必须坚持“勤测、勤纠”的原则。顶进应与管外围注浆同步进行，其原则是先注浆，后顶进，随时顶进，随时注浆，以保证管外围充满泥浆套，充分发挥减阻和支撑作用。顶进速度一般为3-4cm/min，最大不超过5cm/min。管道顶进到离工作井井壁50cm时，应下管焊接，回程加顶铁，然后继续顶进。8、在顶进时应注意以下几点1)、随时注意主泵压力的变化，当发现压力突然上升时，应立即停止顶进，查明原因，以防发生意外。2)、千斤顶的伸长值，不得超过临界冲程。3)、应连续顶进，不得长时间停歇。4)、根据土质进行挖土控制，随挖随顶，顶进时及时补浆，并注意注浆压力及注浆量的控制。5)、加强对顶进速度的控制，加强监测，及时控制，纠正偏差。6)、停止顶进时，一定要使挖掘面保持一定的压力，防止土体塌方，尤其是出洞时，更应注意这个问题。7)、在掘进过程中，应注意地下水压力的变化，及时采取相应的对策，务必使挖掘面保持稳定，同时还要注意挖掘面稳定与否。为防止突然出现较大地下水造成管内施工人员的生命安全，每个工作井内顶管施工时必须布置2台4寸清水泵备用。8)、管内通风:顶进距离较长时可能管内会有缺氧现象，当顶距超过100m时，需利用离心式送风机向管内送风，以确保管内施工人员的人身安全。9、顶进监控1）、前期测量：顶管前，应在工作井处设置管道轴线控制桩和临时水准点、工作井护桩，以便复核顶管轴线和工作井位置是否移动。开始顶进前，准确测量掘进机中心的轴线和标高偏差，并作好原始记录。2）、顶进测量：测量仪器固定安放在工作井的后部千斤顶架子中心，并在工作井内建立临时测量系统。管道顶进过程中必须按要求测量和控制管道标高及中心偏差，并作好记录。每顶进50cm必须测量一次，每节管道顶进结束后时测量管道中心的轴线和标高偏差，记录交工程师审核确认，测量仪器随时校正，每一次交接班时必须校正仪器一次。3）、竣工测量：一段管顶完后，应立即在每节管道上选点，测量其中心位置和管底标高。根据测量结果，绘制竣工曲线，以便进行管道质量评定。测量地段的沉降。并作好记录以确定顶管施工对周围环境的影响情况。10、顶进后工作A、 管缝封闭顶管施工完成后，需对钢筋混凝土管节之间的缝隙进行填充处理，可以使用聚硫密封膏或石棉水泥嵌缝。B、 泥浆置换钢筋混凝土管缝封闭完成后，对管道外壁进行充填加固，把原注入的膨润土浆置换掉。使用的泥浆置换材料为水泥加粉煤灰浆，其配比为水：水泥：粉煤灰=6：1：3。由管道内部的压浆孔压注，注浆次数不少于三次，两次间隔时间不大于24小时。将注浆泵清洗干净，吸浆龙头放入灰浆池内，开启注浆泵，打开第一组注浆口，当第一组注浆口冒出灰浆后，关闭阀门，再打开第二组，以此类推，直到全线完成。再关闭所有阀门，保压十分钟，保压时注浆压力为1 MPa。泥浆置换完成后，应拆除主通道浆管和管内弧形浆管就地清洗，以免浆液凝固堵塞。C、 封堵注浆孔泥浆置换完成后，需对注浆孔进行封堵，可使用石棉水泥进行打口处理。D、 竣工测量竣工测量要求测量管道的水平偏差、高程偏差、管间错口，并对管道外观进行查验，并记录测量结果。E、设施拆除套管顶进、换浆、检测全部完成后，拆除顶镐、后背铁等设备。