顶管施工方案

燃气管线穿越南港铁路燃气管线穿越南港铁路 DK19 088 09DK19 088 09 顶管工程顶管工程 施施 工工 组组 织织 设设 计计 单单 位 位 中铁十八局集团第五工程有限公司中铁十八局集团第五工程有限公司 时时 间间 2 2 0 0 1 1 6 6年年8 8月月7 7日日 目目 录录 第一章 综合说明 第二章 施工组织 第三章 施工进度计划 工期保证措施 第四章 主要施工工艺 第五章 监控量测 第六章 质量保证措施 第七章 协调措施 第八章 施工安全保证 文明施工措施 第九章 施工现场环保 现场维护措施 附图表 1 施工总平面图 2 主要施工机械配备表 3 施工进度计划横道图 第一章第一章 综合说明综合说明 一 编制依据一 编制依据 一 设计图纸等有关资料 二 国家 铁道部 天津市现行设计 施工规范 验收标准及有关文件 三 我公司对施工现场的实地勘察 调查资料 四 我公司积累的成熟技术 科技成果 施工工艺方法及同类工程的施工 经验以及我公司可调用到本合同段工程的各类资源 二 工程概况二 工程概况 一 工程简介 大港 LNG 出站高压天然气工程西起大港 LNG 调峰应急站 沿北穿港路南侧敷设 向东至海防路 管道全长约 2 8 公里 天然气管道设计压力为 4 0Mpa 管径 DN700 根据天然气管道的平面及铁路规划 天然气管道需要从在建南港铁路 111 号和 112 号桥墩下穿 交叉里程为 DK19 088 09 交叉角度为 61 天然气穿越南港铁 路采用内径 1750mm 顶进钢筋混凝土圆管涵 顶管顶高程 4 27m 位于相邻 111 号 墩承台底以下 0 5m 距水塘底面最低点约 3 5m 二 主要工程数量 顶进双插口 DN1750 钢筋混凝土圆管涵 112m C30 钢筋混凝土钻孔灌注桩 直 径 1m 桩长 20m 46 根 水泥搅拌桩止水帷幕 600mm 桩长 15m 374 根 50 大 口井 4 眼 三 地质情况 该段地质由上而下为 2素填土 呈褐 褐灰 灰色 粉质粘土 粘土土质 软塑 可塑状态 夹 1 少量石子 标高为 4 32 2 6m 2淤泥质粉质黏土 呈灰色 流塑状态为主 有层理 含贝壳 属高压缩性 6 土 局部夹粉质粘土透镜体 标高为 0 02 1 1m 4粉质粘土 呈灰色 流塑 软塑状态 有层理 含贝壳 属中压缩性土 6 局部夹淤泥质粘土透镜体 标高为 10 68 11m 1粉质粘土 呈灰黄色 可塑状态 无层理 含铁质 属中压缩性土 标高 8 为 15 68 15 9m 2粉土 呈灰黄色 密实状态 无层理 含铁质 属中 偏低 压缩性土 8 局部夹粉质粘土透镜体 标高为 16 68 17 4m 1粉质粘土 呈灰黄色 可塑状态 无层理 含铁质 属中压缩性土 标高 9 为 22 68 22 8m 勘察期间水面标高约 1 2m 地下水位 1 5 2 5m 三 安全 质量目标三 安全 质量目标 一 安全目标 杜绝因工亡人事故 避免重伤 因工负伤率控制在 1 以内 二 质量目标 质量达到国家施工验收规范规定的合格标准 第二章第二章 施工组织施工组织 1 成立下穿铁路保护涵项目部 项目经理惠云杰全面负责工程施工生产 安 全 质量和进度 副经理负责与地方 业主的协调及施工安全 总工负责技术 质 量管理 项目部配备相应的技术 安全 测量 物资等人员配合施工 组织架构如 下图 项目经理 惠云杰 项目总工 康胜旗项目副经理 曹占良 质 量 主 管 王 勇 安 全 主 管 王 勇 技 术 主 管 代 永 海 试 验 主 管 李 会 彬 机 械 主 管 李 在 林 物 资 主 管 王 野 计 量 主 管 刘 坤 搅拌桩队 10 人 钻孔桩队 15 人 顶管队 20 人 综合施工队 10 人 2 我项目部将针对施工组织实施的各个环节 各方面给予高度重视 分别从 前期准备 施工过程以及资金 人员 组织管理 材料供应 机械设备等各方面按 工程项目排定工期 实行项目控制 做到资源配置合理保障工程施工的供给 在施 工中使得各环节的工期均属于受控状态 3 精心编制施工组织设计 合理制定作业程序 狠抓关键环节 关键线路 突出重点 确保主体 同时又总揽全局 统筹兼顾 科学管理 确保工程按质按量 如期竣工 4 施工中 以顶管作业为重点 其他工程施工围绕顶管工程进度展开 采取 合理安排 穿插作业的流水施工作业模式 以确保工程进度和工程的顺利 按时完 工 5 临时设施及水 电 现场住房采用集装箱 临时道路利用现有道路 施工临时用电采用发电机发电 施工及生活用水利用沿线施工用水管路 详见施工现场布置图 第三章第三章 工期目标 总体安排工期目标 总体安排 一 工期目标一 工期目标 开工日期为 2016年8月20日 竣工日期为 2016年9月30日 施工计划见施工 进度计划横道图 二 总体施工流程二 总体施工流程 施工场地内管线调查 防护 改移 填筑围堰 抽水 工作坑填筑 场地平整 止水围幕及防护桩施工 基坑开挖 施工横撑 基底处理 施工滑板和后背 工 前注浆加固 顶进施工 工后注浆加固 拆除后背 等待燃气管道施工 清除基坑 填土 恢复鱼塘 竣工 三 施工机械 设备配置三 施工机械 设备配置 我项目经理部组织专门负责该项目施工设备的管理小组 按照设备进场计划提 前对已有设备进行检修维护 对外租设备提前制定租赁计划并适时签定租赁合同 设备管理部门要确保设备的完好率 进出场要有详细的记录 使用过程中要有真实 的履历书 全面记录使用 维修 保养的全过程 施工中拟投入的机械设备情况见 附表 拟投入的主要施工机械配备 四 施工工期保证措施四 施工工期保证措施 工程施工中 我们将根据设计图纸和有关施工规范规程 精心编制施工组织设 计 合理制定作业程序 运用网络技术 科学策划 狠抓关键环节 关键线路 突 出重点 确保主体 同时又总揽全局 统筹兼顾 科学管理 确保工程按质按量如 期竣工 为了保证按质按量完成本工程的施工 采取以下组织措施 一 快速 一次性组织足够的施工人员 机械设备和物资材料进场 按工 作内容和进度配齐各生产要素 保证 三快 即进场快 安家快 开工快 抓住 有利施工季节 实现施工进度的良好开端 二 健全组织机构 做到事事有人主管 事事有人落实 事事有人督察 项目部设专职干部负责协调地方 铁路等对外关系 为项目施工创造良好的外部环 境 利用我司的优势 保证人员 设备等的快速调度及适时足量供应 三 根据总体目标和施工进度顺序 施工难度 环境等特点 提前预测可 能发生的影响工期因素 超前谋势 采取有效措施 抓住关键 重点突破 并备有 应急措施 四 建立奖罚制度 对将工期提前的班组给予一定的经济奖励 对将工期 拖延的施工班组进行处罚或更换施工班组 做到工期与经济效益挂勾 五 协调与甲方 监理 设计单位的关系 各单位互相配合 对图纸上表 示不明 错误或设计变更的部分要及时提出 不能因施工图纸方面的原因拖延工期 六 在取得甲方 监理 设计单位的支持下 积极推广新技术 新工艺 加快施工进度 七 加强质量检查工作 做到隐蔽工程验收一次通过 避免返工或返修 以免影响工期 八 做好雨季施工的防护措施 给工人配备雨衣 雨鞋等用品 备足水泵 及时排干施工现场的积水 给出工作面 将雨天对施工的影响降到最低 九 从优化施工方案上保证 本工程中 工程结构复杂 施工难度大 特别是顶管工程是控制本工程总工期 的关键 施工方案编制时 必须充分考虑到这一点 安排好这各项工序的流水作业 进程 使各分项工程的流水作业相应衔接 从而可在有效控制成本的基础上 加快 整个工程的施工 十 从组织机构 资源配置上保证 组织我公司最精干的人员 组成项目经理部 负责本工程的施工 并且配置先 进 齐全的机械设备 充足的周转材料和资金保障 确保工程顺利进行 十一 从施工计划上保证 按照总体工期要求 合理安排每一分项的施工计划 做到总体安排和见缝插针 相结合 千方百计确保关键 总揽全局 每月制定月施工计划 每周制定周施工计 划 同时 制定相应的材料 设备 劳动力和资金供应计划 由专职人员负责 十二 从工序安排上保证 做好每个工期的准备工作 使各工序连接合理 紧凑 每一个工序应为下一个 工序创造条件 十三 从安全生产上保证 根据本工程的特点 制定专门安全技术措施 并组织专门安全小组负责日常的 安全检查 严格执行 三级安全生产的交底 制度 十四 从后勤供应上保证 加强机械设备和车辆保养 维修 搞好职工食堂 防病治病 保障职工身体健 康 保证正常出勤率 保障施工正常运转 十五 从工作机制上保证 健全奖罚制度 开展施工竞争 比质量 比安全 比工效 比进度 比文明施 工 对按质按量安全完成周月计划的施工班组 给予表扬与奖励 反之给予批评 以提高施工人员的积极性 十六 从外部环境上保证 加强与交警部门 城市综合执法部门 公安部门以及周边各单位的联系 做好 与当地政府部门 沿线单位和群众的协调工作 取得他们的支持 使工程能顺利进 行 十七 定期召开工程施工协调会 邀请相关部门负责人参加 现场解决影 响工期施工进度的各种因素 十八 细化材料供应计划 并在施工过程中经常检查修正 满足施工进度 要求 对材料认真检查验收 发现不合格品及时做出拒收 退货等处置 十九 加大文明施工管理力度 改善劳动环境 发挥工会的作用 组织职 工搞好文娱活动 使职工保持良好的工作状态 第四章第四章 主要施工工艺主要施工工艺 一 施工工艺流程一 施工工艺流程 监控量测布点 初始值测量 场地内管线改移 防护 地基注浆加固 工作坑 止水帷幕及钻孔桩 工作坑开挖及支撑 工作坑底板浇筑 顶进设备安装 调试 泥水平衡掘进机进洞 吊放第一节钢筋混凝土管 顶进 注浆减阻 依次循环 泥水平衡掘进机出洞 顶管结束 二 施工准备二 施工准备 保护涵定位 施工征地 场地内管线改移 防护 三通一平完成 人员 机械 上场 同时监控量测布点 测出初始值 对工作井处筑岛封堵防护抽水 防止河水 灌入基坑 三 基础注浆加固三 基础注浆加固 1 保护涵管底位于游泥质粉质黏土层上 结合本工点地下水丰富的特点 需 要对基底进行注水泥 水玻璃浆加固 注浆方式以地面注浆为主 最后密封注浆孔 2 地基注浆范围 铁路段为圆管范围以及圆管边缘外侧各4米 普通段为圆 管范围以及圆管边缘外缘各1米 固化深度为保护涵管底以上4m至管底以下3m 顶 进就位前注工前双浆液 顶进就位后注水泥浆工后浆 注浆加固后需采用雷达检测 其密实度 加固后的地基满足承载力不小于120KPa的要求 3 注浆工艺 采用重探锚杆50钻机钻孔 在 42的钻杆上打上花眼 长2 5 8米 间距1米 梅花型布置 制成花管 当花管钻至设计深度时 通过钻杆向土体注浆 1 埋孔口管 将内径 60的1米铁管埋入地面0 8 0 9米深 并用水泥浆固 定 2 安装钻机 50锚杆钻机可以调整立轴的角度 钻机就位后 按设计角度 调整钻机的立轴 角度调好后将钻机稳固好 防止钻孔期间移位 3 钻孔 用50锚杆钻机带花管钻至设计深度 4 制浆 采用PO42 5硅酸盐水泥和水玻璃按设计要求配制成AB浆液 5 注浆 采用XPB 10低压注浆泵将调配好的AB浆液送入孔内 初始阶段会 从孔口冒出一定量的清水和稀浆 当注入一定量的水泥浆后孔口会冒出好水泥浆 当发现冒出好水泥浆时 停泵 按上止水阀封住孔口 6 注浆压力 没有封口时压力会在0 2 0 4Mpa间摆动 封住孔口后压力会 升至0 4 0 6Mpa期间摆动 当压力升至0 4 0 6Mpa期间时 应调整电机的转数降 低水泥浆的注入量 使注浆维持稳定并保持一定的时间 7 注浆量 以7米的孔深为例 水灰比1 1 扩散半径0 5米考虑 可计算如下 7 3 14 0 5 0 5 0 4 0 8 1 1 1 9m3 1 9 1 5 1 27t 每个孔应在1 3吨左右 如注浆孔的注浆量小于应测算数量时可适当调整注浆 压力 如在0 4 0 6压力下 已满足该注浆量时 视为注浆完毕 8 提升花管 根据勘察报告 花管尽量位于粉土和粉质粘土层位处 当压力 和注浆量满足设计要求后 提升花管 移至下一孔位 9 间隔施工 在设计梅花桩布孔的情况下 要采取间隔施工的措施 孔间距 按1米布置 第一批孔施工完毕后 在孔间插空施工第二批孔 四 工作坑布设四 工作坑布设 本涵在南港铁路西侧设工作坑实施顶进作业 工作坑边缘距离南港铁路上行线 54m 接收坑设于南港铁路东侧距铁路下行线53 6m 工作坑及接收坑采用20m的钻 孔灌注桩防护 并采用I45b双拼钢板桩腰梁及 325mm钢管支撑进行支撑 工作坑周围采用双排水泥搅拌桩止水帷幕防水 每根水泥搅拌桩桩长15m 桩径 60cm 桩间距为40cm 基坑内设 50大口井降水 确保工作坑的安全无水作业 工作坑基底铺设50cm厚C45钢筋混凝土垫层 导轨连接件预埋其中 导轨置于混 凝土上 后背墙采用C40钢筋混凝土 导轨采用60kg钢轨 工作坑开挖期间工作坑 两侧堆载不得大于20KPa 止水帷幕与钻孔灌注桩施工时应间隔进行 不得连续 五 钻孔灌注桩施工五 钻孔灌注桩施工 1 测量放线 先由专业测量工程师进行全站仪放桩位坐标点 然后在中心点四周布设四个控 制护桩以校核护筒埋设位置和钻机对位 2 护筒的制作与埋设 护筒采用厚 4mm 6mm 钢板制作 水中桩节长 4m 陆地桩护筒节长 2 米 内径比设计桩径大 20cm 一般情况下选用挖埋法 护筒外 面与原土间用粘土填满 夯实 严防地表水从该处渗入 埋设时 要求准确竖直 护筒顶部高出施工地面 30cm 高出孔外水位 200cm 其中心轴线应正对测量标定 的桩位中心 其偏差不得大于 5cm 倾斜度不得大于 1 3 钻机就位前进行设备检修和试运转 根据地层情况决定泥浆指标 确定流 浆方向 修筑泥浆池 泥泥浆浆性性能能指指标标表表 泥浆性能指标 地层情况相对 密度 粘度 pa s 含砂率 胶体率 酸碱度 pH 正循 环钻 孔 方法易坍地层 1 1 1 3 16 22 4 958 11 4 钻机就位时用方木垫平 道木要密排布 尤其是在正循环钻机头部更要多 加枕木 枕木数量要能够满足施工中钻机前部不下沉为止 钻头对位时要钻头中心 线对准桩孔中心 误差控制在 1cm 以内 5 钻孔 正循环钻机成孔 钻机就位前 对钻孔各项工作再次进行检查 确保各项工作正常 钻机就位后 将钻杆中心准确对准孔位中心 保证底座和顶端平稳 钻进中不产生位移或沉陷 开孔前 由质检工程师检查验收合格后 才可开孔钻进 开始钻孔时应稍提钻 具 以正循环方式在护筒内造浆 制浆前应先把粘土块打碎 使其在搅拌中易于成 浆 提高泥浆质量 并开动泥浆泵进行循环 待泥浆均匀后开始钻进 若无法形 成较理想的泥浆时 加入膨润土或优质粘土进行搅拌造浆 待泥浆性能符合要求后 方可钻进 钻具下入孔内 钻头应距孔底钻渣面 20 50cm 并开动砂石 泥浆 泵 使冲洗液循环 2 3min 然后开动钻机 钻进过程采用正循环钻进 慢慢将钻 头放至孔底 轻压慢转数分钟后 逐渐增加转速和增大钻压 并适当控制钻速 特 别是钻孔深度达到护筒埋置以下后 钻速适当减慢以防塌孔 正常钻进时 应合理调整和掌握钻进参数 不得随意提动孔内钻具 操作时应 精力集中 掌握升降机钢丝绳的松紧度 减少钻杆水龙头晃动 在砂砾层钻进时 易引起钻具跳动 蹩车 蹩泵 钻孔偏斜等现象 故操作时应特别注意 控制给进 加大泵量 降低转速 加接钻杆时 应先将钻具稍提离孔底 待冲洗液循环 3 5min 后再加接钻杆 钻进过程中要及时填写钻孔施工记录 交接班时应详细交 待本班钻进情况及下一班需注意的事项 另外须随时注意护筒口泥浆面高度 发现 有漏浆情况出现时 须及时报告 查明原因 并及时补水入护筒 钻渣和废浆外运 至指定位置 以免造成环境污染 钻进中控制水头高度 并经常测定泥浆性能 保持一定的比重 粘度和含砂率 否则进行更换或补浆 根据铁路施工要求 泥浆比重一般不超过 1 2 当沉淀池中 的沉渣较多时 及时外运 以保证泥浆性能符合要求和泥浆循环系统畅通 钻孔前先用水准仪确定护筒标高 并以此作为基点 按设计要求的孔底标高计 算孔深 以钻具长度确定孔深 孔深偏差不短于设计深度 超钻深度不大于 50cm 孔径用孔径仪测量 若出现缩径现象应进行扫孔 符合要求后方可进行下 道工序 6 清孔 钻孔达到要求深度后采用灌注桩孔径检测系统进行检查 各项指标符合要求后 立即进行清孔 清孔须达到符合设计及规范要求 即 孔内排出或抽出的泥浆手摸 无 2 3mm 颗粒 泥浆比重不大于 1 1 含砂率小于 2 粘度 17 20s 浇筑水下 混凝土前孔底沉渣厚度 摩擦桩不大于 20cm 严禁采用加深钻孔深度的方法代替 清孔 在清孔排渣时注意保持孔内水头 防止坍塌 浇筑水下混凝土前 检查沉渣厚 度 进行二次清孔 必要时用高压风冲射孔底沉淀物 立即浇注水下混凝土 保证 孔底沉渣厚度不大于设计要求 7 验孔 采用检孔器验孔设备检查孔深 孔径 倾斜度及孔底沉砟厚度 达到要求监理 工程师签证后方可进入下道工序 8 钢筋笼制作 安装 钢筋笼主筋接头采用闪光对焊 每一截面上接头数量不超过 50 加强箍筋 与主筋连接全部焊接 钢筋笼的材料 加工 接头和安装须符合要求 钢筋笼采用 加工场集中加工 运输车运输至现场 临近既有线的桩位 钢筋笼分段加工 孔口对接 以免吊装时发生意外倾倒影 响行车安全 钢筋骨架的保护层厚度须符合设计要求 采用定位钢筋每隔 2m 设置一组 每 组 4 根均匀设于桩基加强筋四周 使用汽车吊装 接长安装钢筋笼 并在孔口牢固定位 以免在灌注混凝土过程 中出现浮笼现象 9 安装导管 试拼 检验 安放导管 利用导管二次清孔 检查孔底沉碴厚度 10 灌注水下混凝土 计算和控制首批封底混凝土数量 下落时有一定的冲击能量 能把泥浆从导管 中排出 并把导管下口埋入混凝土中不小于 1m 足够的冲击能量能够把桩底沉渣 尽可能地冲开 是控制桩底沉渣 减少工后沉降的重要环节 灌注连续进行 中途停歇时间不超过 30min 在整个灌注过程中 及时提升导 管 控制导管埋深 导管在混凝土埋深不小于 2m 考虑桩顶含有浮渣 灌注时水下混凝土的浇筑面按高出桩顶设计高程 100cm 控制 以保证桩顶混凝土的质量 11 泥浆清理 为保护环境 钻孔桩施工中产生的废弃泥浆 经泥浆分离器处理后 运往指定 的废弃泥浆堆放场地 并做妥善处理 12 质量检测 所有钻孔桩桩身混凝土质量均进行桩基无破损检测 按设计要求在钢筋笼安装时预埋超声波检测管 成桩后进行超声波检测 对质 量有问题的桩 钻芯取样进行鉴定检验 六 水泥搅拌桩止水帷幕施工六 水泥搅拌桩止水帷幕施工 工作坑的周围采用双排水泥搅拌桩止水帷幕防水 水泥搅拌桩长为 15 米 桩 径 0 6 米 咬合 0 2 米 桩间距 0 4 米 水泥含量 18 水泥搅拌桩的质量控制措 施如下 1 平整场地 水泥搅拌桩施工现场平整 清除地表一切障碍物 回填底洼场地 分层回填黏 性土填料并予以适当压密 不得回填杂填土 2 试验 水泥搅拌桩施工前必须进行工艺性试桩 不少于 2 根 通过试验确定制桩工 艺和参数 应使桩体连续 均匀 强度满足设计要求 经过监理单位确认后 方可 进行施工 3 定位 根据测定的中心位置将钻机就位 并检查调整 桩位误差不得大于 5cm 垂直 偏差不得超过 1 桩直径和桩长不得小于设计值 4 搅拌下沉 搅拌机冷却水循环正常后 启动搅拌机电机 放松起重机钢丝绳 使搅拌机沿 导向架切土搅拌下沉 使土搅松 下沉速度由电机的电流监测表控制 工作电流不 应大于 10A 如下沉速度太慢 可从输浆系统补给清水以利钻进 当搅拌机下沉到一定深度时 既开始按预定掺入比和水灰比拌制水泥浆 并将 水泥浆倒入集料斗内备喷 5 喷浆搅拌提升 搅拌机下沉到设计深度后 开启灰浆泵 其出口压力保持 0 4 0 6Mpa 使水 泥浆自动连续喷入地基 搅拌机边喷浆边旋转边严格按已确定的速度提升 直到设 计要求桩顶标高 6 重复搅拌下沉 为使以喷入土中的水泥浆与土充分搅拌均匀 再次将搅拌机边旋转边沉入土中 直到设计要求深度 7 清洗 向已排空的集料斗注入适量清水 开启灰浆泵 清洗管道中残留水泥 直至冲 洗干净 同时将搅拌头清洗干净 8 移位 重复上述步骤 进行下一根桩的施工 七 冠梁施工七 冠梁施工 钻孔桩检验合格后开挖破桩头 绑扎钢筋 经监理检验合格后立模浇筑砼 拆除模板后覆盖洒水养生 八 工作坑降水八 工作坑降水 工作坑采用大口井降水 在防护桩的内侧对角各打一眼大口井 井深 10 米 直径 0 5 米 大口井井中距钻孔桩外皮 1 米 管材为无砂砼管 九 工作坑开挖 支护九 工作坑开挖 支护 采用机械 1m 挖掘机 配合人工挖土 工作坑开挖时应分层 分段平衡开挖 每层应先挖中间土后两侧土 每层挖土厚度不宜超过 3m 开挖至支撑下 500mm 后及时设支撑 在支撑未达到正常使用前 不得超挖下层土 开挖至距坑底 300mm 时应人工开挖 找平 坑底施工误差按 20mm 计 支护采用 I45b 双拼钢板桩腰梁及 325mm 钢管支撑进行支撑 腰梁下采用角 钢焊接成三角进行承托 腰梁与排桩的间隙采用 C30 细石混凝土充填密实 十 工作坑垫层 顶管后背墙施工十 工作坑垫层 顶管后背墙施工 混凝土浇筑前 要做好各项准备工作 保证现场的用电 照明 振捣器 振捣 棒 平板振捣器能正常使用 以及混凝土溜管连接可靠 无漏口及破损 为保证工 程质量和加快施工进度 本工程中所涉及的混凝土全部采用商品混凝土 混凝土运 到现场后 先由现场的施工技术人员和质量负责人对其进行检查 包括观察其外观 测坍落度 如不符合要求 应立即要求搅拌站更换混凝土 待自检和监理检验均合 格后方可浇筑 浇筑时混凝土溜管应自始至终垂直垫层的平面 浇筑顺序应先从垫 层的中央浇筑 均匀由里向外周圈式扩散 由于垫层的混凝土用量较少 可一次浇 齐 振捣时先用平板振捣器将垫层的大面平整一遍 后用插入式振捣棒对垫层的边 角振捣 最后瓦工用木抹子对其表面抹平搓毛 浇筑后覆盖工程专用塑料薄膜进行 养护 混凝土浇筑同时 派专人制作试块 共计 3 组 其中一组为 28 天标养 另 外两组为同期养护 十一 顶管施工十一 顶管施工 一 一 导轨的安装 导轨的安装 导轨采用 60Kg 重型导轨 安放在砼基础面上 导轨定位时必须稳固 准确 在顶进过程中承受各种荷载时不移位 不变形 不沉降 两根轨道必须相互平行 等高 导轨面上的中心标高按顶管管内底标高设置 在顶进中经常观测调整 以确 保顶进轴线的精度 导轨安放前先校核管道中心位置 导轨的轨距计算公式如下 B 2 R 外 2 R 内 2 1 2 其中 B 导轨与砼相接触的间隙 mm R 外 管节外半径 mm R 内 管节内半径 mm 二 二 工作坑内其它设施的安装 工作坑内其它设施的安装 主顶坑内要布置低压电源插座 以供坑内照明使用 位置应靠近后背墙 以利 接线方便 在距后背墙 1 米处安装激光经纬仪 安装时应先安装经纬仪特制支架 支架用 40 钢管和 5 毫米厚的钢板制作 用 14 膨胀螺栓将支架底盘和混凝土基 础固定 工作坑内作固定式踏步走道 30 槽钢做主梁和基坑防护桩焊接 将 5 5 的角 钢焊在指定位置 在角钢上用 5 厘米厚木板卡住 侧面用 50 钢管作为栏杆扶手 与槽钢焊接 三 三 顶管设备选择 顶管设备选择 1 顶管机头选择 根据现场土质和施工环境条件 同时考虑到顶管距离 顶管施工排土 施工时 地面沉降控制难易程度等 顶管机头采用泥水平衡顶管机 2 千斤顶及支架 保护管结构控制顶力 7450KN 主顶坑设 4 个液压千斤顶 200 吨 双层千斤 顶支架 两个高压油泵 32MPa 其中一个作为备用 和高压油管 其中高压油泵 是布置在地面上的 液压千斤顶 200 吨 和千斤顶支架布置在主顶坑内 安装时 先下千斤顶支架 后下千斤顶 用 8 吨吊车吊装 分两步进行 第一步先安装底层 的支架 稳好后安装下面一排的两个千斤顶 第二步安装上面的支架 稳好后再安 装上面一排的两个千斤顶 稳好后可用调整垫对千斤顶的位置进行细部调整 使千 斤顶顶力的合力点落在管中心下 1 4 管内径处 砼底板 连接槽钢 钢导轨 千斤顶 激光经纬仪 预埋钢板 型顶铁 厘米 3 高压油泵 首先在地面上布置电器控制间 小集装箱 布置在顶坑的侧面 其它各种设 备的摆放以不影响测量放线为原则 即尽可能的不要摆在管线的中线上 将高压 油泵放进电器控制间内 以利于观察和操纵 各种线路要固定牢靠 易于分辨 查 找方便 再安装高压油管将液压千斤顶和高压油泵联接起来 将高压油泵上的油箱 灌满抗磨 19 液压油 接通电源 进行空顶试顶 顶时应先排空千斤顶内的空气 当出镐和回镐往返两个来回正常时即可使用 4 减阻设备 减阻设备包括注浆减阻设备和管外皮刷腊减阻设备 1 注浆减阻设备 注浆减阻设备紧靠电器控制间 包括拌浆机 储浆池 注浆泵 储水池 因拌 浆机进料口比较高 可在其高度的一半的位置上搭设工作平台 以短钢管做支架上 面排木板 将做触变泥浆的原材料膨润土 工业碱码放在木板之上 上面覆盖彩条 布或苫布 以防下雨受潮失效 储浆池和储水池用 5 毫米厚钢板制成 应紧靠拌浆 机 使拌浆和存浆方便 注浆机采用螺杆式 进浆口连接处为普通胶管 出浆口连 接处为高压胶管 高压胶管采用 50 压力 8 公斤长 20 米 注浆干管为 50 钢 管 干管之间安装铸铁球阀进行连接 支管为 1 胶管 在混凝土管壁上的注浆孔 予埋 1 钢管 露出管壁 15 厘米 内设塑料单向止水阀 注浆孔每节管设 3 个 位置分别在管顶两侧和管顶夹角为 120 的位置上 按触变泥浆的配合比例将膨润土 水 碱投入拌浆机内进行搅拌 搅拌均匀后 排放至储浆罐待用 2 管外皮刷腊减阻设备 管外壁涂腊的具体做法 将石蜡和 10 的柴油混合放在金属容器内用火加温 将石蜡融化 并趁热将溶液用羊毛刷均匀刷在混凝土管外壁上 冷却后在管外壁上 形成一层乳黄色的隔膜层 要求涂抹前混凝土管外壁清洁无泥水 石蜡涂抹均匀 为了减少顶进压力排管顺序与以往不同 按机头后跟 10 节带注浆孔管 7 节普 通管 第一节管的注浆孔设阀门 四 四 顶进中线型控制及量测设备 顶进中线型控制及量测设备 1 测量仪器配备与检验 配备索佳 EST210 型全站仪 测角精度 2 测距精度 2mm 2ppm 尼康铅 垂仪 精度 1 4 万 国产 J2 经纬仪 自动安平水准仪 AP 128 顶管施工测量 所使用的仪器 附件须及时送质检单位检验 并在使用过程中经常进行检查 2 控制测量 平面控制 由于工作井和接收井两井通视 地面测量能够采用 2 级全站仪直接布置地面 控制桩 在顶管施工期间必须对控制桩进行复测 每顶进 30m 对控制桩复测一次 井上坐标点向井下传递采用联系三角形方式 点位由尼康铅垂仪垂直投设 井下控制顶进方向的基准点用钢架埋设或固定点 同时在测量仪器的对面井沿 口与井壁上分别设置测量仪器的复测校核点 以便在管道顶进轴线测量过程中对仪 器自身位置的位移情况进行检查 每顶进 30m 对控制桩复测一次 每隔 6h 对仪器位置进行观测复测一次 在井内设固定的测站 根据设计纵坡 全站仪 短距离采用经纬仪 调好俯仰 角度 在机头处设置控制管道轴线和标高的光靶 当因距离过长 不能采用一镜测 量时 则增设中转测站 顶管机头内垂直面设置顶进轴线灯箱型尖靶 在顶进过程中要经常对顶进轴线进行测量 每顶进 200 300mm 测量一次 记录 3 次 每节管子 顶进轴线与设计轴线一旦发生偏差 及时采取纠偏措施 高程控制 利用附近已知的水准点 布置二等水准线路 将高程引测到工作井附近 并设 置施工高程控制点 地面高程传递到井下时 可用钢尺垂直悬挂 下系重锤至标准拉力 然后地面 井下两台水准仪同时观测 井下布设高程控制点 2 个 顶管机头高程控制用水准仪和连通管两种方式 连通管测量为从掘进机到管尾 挂一根 10mm 透明塑料管 管内充满水 根据连通管液位面等高原理 推算出 机头水平偏差 每顶进 200 300mm 测量一次偏差值 及时掌握机头姿态和发展 趋势 顶管姿态测量 在顶管机头部两侧设一对纵向水平横尺 利用布设的三维坐标控制点 测量各 尺读数 计算出顶管转角 中心方位偏差值 顶管坡度 中心高程等数据 从而相 应调整顶管机的各个施工参数 五 五 顶管施工工艺流程图 顶管施工工艺流程图 施工准备 放样复核 工作井设备安装 进洞准备 顶进 排运弃土 测量及方向纠正 出洞准备 取出掘进机及附属设备 全线测量 置换浆液 洞口管缝处 理 结束 顶进 注浆材料准备 地面设备安装 顶管施工工艺流程图 六 六 顶管施工质量要求 顶管施工质量要求 顶进不偏移 管节不错口 管底坡度无倒落水 顶管接口套环应对正管缝与管 端外周 密贴 管端垫板粘牢 不脱落 管节不裂 不渗水 管内不得有泥土 建 筑垃圾等杂物 钢筋砼管最大偏角 0 5 30 分 管线轴线偏差不得大于 50mm 标高偏差不得大于 80 100mm 相邻管节错口 15mm 无碎裂 内腰箍不渗漏 橡胶止水圈不脱出 接口抗渗试验应达 0 11MPa 顶管在纠偏过程中 应勤测量 多微调 每项纠偏角度应保持 10 20 不得大于 1 管道顶进过程中 在邻近无需要保护的地下管线和建筑物处 地面隆起的最大 极限值为 40mm 地面沉陷的最大极限值为 60mm 七七 洞口地基加固 洞口地基加固 在顶管机头准备出洞时 机头面对的前方地层为水泥搅拌桩体 即工作井周围 水泥搅拌桩及钻孔灌注桩围护结构 正常情况下应该不会出现掘进面渗漏水 土体 崩塌失稳现象 但由于出洞前洞口处钻孔灌注桩被凿除至底端略高于洞口顶部 其 以下部分成为完全的水泥土桩且中部有空腔 因此洞口临空面桩体难以承受地层的 土压力 应进行加固以策安全 进洞情况类似 也应一同加固 具体加固方案为 在洞口围护桩外圈增加一排水泥土搅拌桩 与围护结构同时 施工 该排桩宽度比洞口宽度大 3m 深度比洞口下沿深 4m 施工方法与洞口水 泥土搅拌桩类同 D 洞口 D1 5m1 5m 洞口加固范围示意图 八 八 工作井地面设施安装 工作井地面设施安装 1 起吊设施 起吊设施配备 25 50t 汽车式起重机 2 供电设施 配备 220KW 发电机组 另配 30KW 及 75KW 发电机组若干 可按需要进行调配 输电电缆和配电箱根据各顶管掘进机功率设置 另外考虑辅助 设备及照明用电 3 供水设施 供水采用拉水车就近取水 供制备泥浆系统使用 4 注浆设备 在工作井附近搭设贮存注浆材料膨润土的防雨棚 后期置换时 贮存水泥 贮存量为 10t 拌浆桶 盛浆桶 注浆泵布置在工作井的一侧 5 顶管材料 管材 橡胶密封圈 木衬垫 6 排泥 土 系统安装 排土设 16t 汽车式吊车 利用自卸车运至临时堆放 场 排泥设泥土分泥装置 基坑旁通管 临时堆土场 泥浆箱等 九 九 井内设备安装 井内设备安装 1 铺设顶进导轨 按照井底和出洞口的相对高差 先用砌块砌筑 80 100cm 宽 垫起后铺设固定导轨的枕梁 再用 C20 砼固定 左右 前后用 22 槽钢与井壁 支撑稳固 在井壁的出洞孔内加设砼垫块 防止机头出洞后磕头 2 承压板安装 承压板采用钢板制作 后靠井壁是平面的 钢筋砼后背 则 承压板采用板式 承压板中心与主顶油缸的合力中心重合 并垂直于导轨平面 3 安装置顶油泵 安装时主顶油泵比管道中心线下移 8mm 油缸的轴线与管 道轴线平行 油缸支架下部要实 左右 后端要撑紧 4 搭设操作平台 操作平台上放置主顶油缸用的液压动力站 储油箱 配电 箱 操作设施等 同时操作平台也是施工人员使用扶梯上 下井的中转平台 平台 设置在井内接近一半的高度上 平台四周安装护栏 5 掘机井就位 沿井口边铺设路基箱板 用 50t 汽车吊车把掘进机头从井边 吊到井下位置就位 6 安装洞口止水圈 先将止水圈装置初步就位 临时固定在进洞孔井壁上 然后推进机头至止水圈 根据掘进机外圆与止水圈内圆的周边等距离来固定止水圈 确保止水圈中心与管道纵轴线一致 7 安装测量仪器 必须在井内的所有设施安装完毕后才能安装测量仪器 以 保证测量的精确性 仪器架下部用砼固定在井底板上 十 十 管节制作 管节制作 管节制作将委托有资质 产品质量好 信誉高的水泥制品厂家生产 1 工艺要求 大钢环的两端坡口需经刨床加工 顶进的圆管采用 C45 混凝土 抗渗要求不低于 P8 管内钢筋为 III 级钢筋 抗拉计算强度不小于 400Mpa 化学 成分 C Mn 6 0 5 2 生产质量的确认 将密切与质量监理工程师合作 采取定期检查 抽查 按规范要求进行取芯试验 整体受荷试验等方法检验 确认管节质量符合质量要求 十一 十一 洞口止水装置 洞口止水装置 洞口止水分出洞止水和进洞止水 二者的使用时间和使用条件是不一样的 进 洞止水装置在顶管的全过程中都在使用 止水橡胶环片总是被所有的管子摩擦 容 易被拉扯坏 出洞止水装置在机头出洞时一次性的使用 至井管接头做好后就完成 了使命 但在使用中机头并不能总是对准预留洞口的中心进洞 出现一定的偏位 设计不佳的止水装置容易被顶坏 造成止水效能失效 我们根据自己的实践经验 对通常的方法进行了一番改革 增强了止水效果 克服了渗漏水的通病 能确保顶管机头进出洞施工顺利进行 具体做法详见以下图示 进洞口注浆管 环向共4只 预埋刚法兰 焊接钢法兰 挡压钢法兰 止水高弹性橡胶法兰 管壁 进洞口止水装置安装示意图 在进洞口止水装置上 我们对常规的做法进行了两项改革 止水橡胶法兰和挡 压钢法兰 止水橡胶法兰在材质上采用高弹性橡胶 舍弃通常的平板造型 改在内 环边增厚半圆环条 目的是增加止水橡胶板对管体的抱箍力 降低被撕裂的可能性 耐磨损 橡胶法兰要寻求橡胶生产厂家专门生产 厂家根据具体的尺寸要求压模成 型 经使用单位检查确定符合要求后厂家才开始硫化 在挡压钢法兰上 摒弃以往 的钢法板做法 改成挡压钢法兰 既压紧了橡胶法兰片 又能挡住洞口注浆形成的 向洞口外的胀压力 注浆管 环向橡胶高压充水囊 钢筋砼管壁 预埋钢槽 出洞口止水装置安装示意图 在出洞口止水装置上 我们借鉴了日本的水囊技术 但我们增加了预埋钢槽 取消了活动板 对于小管径 活动板难以加工使用 止水水囊未充水时 被固定 在钢槽内 使用时 高压充水囊压紧管壁和槽底达到止水目的 实际施工中 可将充水改为充水泥浆 既止水 又完成了井接头工作 十二十二 管道接口施工 管道接口施工 管间接口采用双插式 T 型接口 接口是顶管工程的关键部分 保证做好接口部分是顶管工程成败的关键 因此 对组成接口的每一部分都必须严格遵照有关规程的要求逐一分别严格制作 顶进前对砼成品管 钢套环 橡胶密封圈和橡胶衬垫从尺寸 规格 性能 数 量等均作详细检查 必须复核标准设计图的要求 顶进前还必须在现场作试安装 对不合格的砼成品管应予以剔除 砼管接头的槽口尺寸必须正确 光洁平整无气泡 橡胶圈的外观和任何断面都必须致密 均匀 无裂缝 孔隙或凹痕等缺陷 橡 胶圈应保持清洁 无油污 不能在阳光下直晒 橡胶圈应牢固地粘结在砼管的槽口上 粘结强度应以成人用手掌用力沿轴向推 橡胶圈 橡胶圈底部粘结面不脱胶 不翘边为合格 为保证周边的粘结质量 应制作专用的顶管粘结支架 使管节离地至少 40cm 顶管管节在连接前 要在橡胶圈上和套环内壁涂一层硅油作为润滑剂 钢套环必须按设计要求进行防腐处理 刃口无疵点 焊接处平整 肢部和钢板 平面垂直 堆放时整齐搁平 插入安装前滑动部位均匀涂薄层硅油等润滑材料 对橡胶无侵蚀性 减少摩阻 承插时外力必须均匀 橡胶圈不移位 不翻转 不露出管外 否则应拔出重插 顶管结束后 清除接口内间隙的杂物 保证内间隙干燥并按设计要求在内间隙 嵌以弹性密封膏 要求与二管口抹平 管与顶管机头接口 出于防止纠偏失效的因素 机尾和第一节砼管之间 除了管端砼面与机尾顶紧 外 钢套管也与管尾钢壳焊连 此第一节管和其它管节的区别还有 注浆管孔前置 十三 顶管机头进洞与防旋措施 十三 顶管机头进洞与防旋措施 顶管机头进洞的步骤是 机头被主顶顶入洞口止水钢橡护套内 穿过内衬砼墙 旋转切刀切削洞前搅拌水泥土加固土体 主顶回缩 加装砼管 主顶顶进送机头出 洞进入自然土层 顶管机头穿过加固土体后 正面即受到约 0 12MPa 以上的水土压力 使顶进 机头后退力约 140KN 因此当千斤顶缩回安装管子之前必须作临时支撑 机头正 面承受的 140KN 的退缩力需要顶入 4 节管子后产生的摩阻力才能被平衡掉 因此 在出洞施工中必须按防退要求周密考虑安排施工 4 节管子顶入后不再安装临时支撑 但洞口附近管子由于管接缝受到地下水的 压力仍有被推出的可能 因此必须在靠洞口的管缝间安装临时连接钢板 防止收回 千斤顶后管子后退而使管缝脱开 为了防止顶管机进洞时产生磕头现象 应在洞口下部制作一块素砼托板 当顶管机头开始切削搅拌水泥土体时 推进速度应较慢 因为机头在一定的坡 度上且土体面不平整等原因 开始切削的土体只是断面的一部分 而且顶管机只靠 机壳与导轨之间的摩擦力来承受切削的反力矩 如推进速度过快 有可能刀盘不转 而机身转 因此 设置防旋转措施很有必要 防旋措施之一就是在机身和洞口上各焊一环 之间用 5t 手拉葫芦连接起来 用以承受顶管机切削的反力矩 顶管机进洞的推进过程是一个泥水平衡建立的过程 对泥水压平衡机头而言 泥水机头施工前 必须有一定粘度的 足够量的泥水供应 在泥浆槽里第一次准备 的泥浆量应有 5m3 机头在进洞段施工中 开始时由于处于水泥土加固区域 在不影响泥水系统正 常输送平衡条件下 切口水压较低 当机头穿越加固区后 随着顶进距离增长 必 须提高切口水压达到正常控制状态 十四 十四 正常顶进 正常顶进 1 顶进参数控制 1 泥水仓压力控制值为 110KPa 泥土仓压力控制值初步定为 125KPa 待机 头进入正常的土层后 静置 24h 观察顶管掘进机土层压力表上的值 若此时值与 该值不符 则以测定值为准 并对原来计算的总推力值进行相应的调整 2 管道顶进方向控制 机头后的砼管子机头采用刚性连接以提高顶进时的 直线度 3 推进速度 一般控制在 10mm min 左右 4 泥水管理 泥水式机头泥水比重控制在 1 15 1 25 之间 并做好泥水与泥 渣的分离与泥渣的排放工作 5 轴线控制 管道每顶进 200mm 300mm 时测一次中心轴线 若发现偏移 趋势就进行纠偏 当偏移量达到 20mm 时 立即停止顶进 查明原因 在制订出 切实措施后再继续顶进 为确保顶管轴线的正确 勤测勤纠 2 泥水平衡顶管时机头操作顺序 当机头就位后 首先接通机头刀盘旋转电源 开动刀盘 使其向左或向右旋转 再接通进泥泵和排泥泵电源 使循环泥浆由进泥管进到泥水平衡仓 充满泥水平衡 仓 由出泥管回到泥浆池 形成循环泥浆管路 再接通机头刀盘顶进电源 使刀盘 主轴向前行进 同时开动基坑内顶镐 推动机头向前行进 若机头已顶进 3 节管后 应在顶进时注入触变泥浆 当顶进 1 节管的长度后 关闭机头进泥阀门和出泥阀门 并用排泥泵将管路中的泥浆抽空 卸掉基坑内各种接头软管和电缆管路 使主顶镐 回缩 移走顶铁 用吊车将混凝土管下到位 重新快速连接各种接头软管和电缆管 路 使顶管就位 重复以上操作步骤循环顶进 3 注浆减摩 管道外周空隙的形成主要有三个因素 一是顶管工具管比管道外径略大 二是 工具管纠偏 三是工具管及管道外周附着粘土而形成 需及时将触变泥浆填充于其 中才能使其达到支承土体和减阻的目的 这就要求对顶管机头尾部的压浆要紧随管 道顶进同步进行 在顶管顶进过程中为使管壁外周形成的泥浆环始终起到支承土体 和减阻作用 在中继环和管道的适当点位还必须进行跟踪补浆 以补充在顶进过程 中的触变泥浆损失量 一般压浆量为管道外周环形空隙的 1 5 2 0 倍 要达到以上的效果 压浆不仅要及时和适量 还必须在适当的压力下由适当的 点位和正确的方法向管外压注 压浆压力应根据管道深度 H 和土的天然重度 而 定 一般为 2 3 H 4 注浆设备系统 注浆分为机头同步注浆和管道补浆两部分 采用同一根总管和同一种浆液配方 本工程施工用的膨润土触变泥浆是在地面压浆站配置后 通过液压注浆泵压入输浆 总管及管节上设置的环形分管 注入至顶管机及管节的各个注浆孔形成管节外围泥 浆套 输出总管 50 镀锌钢管 支管 25 镀锌钢管 在机头处安装隔膜式压力 表 在所有注浆孔内设置球阀 在中继环处用高压橡胶管过渡 软管和接头的耐压 力为 5MPa 注浆泵站由液压注浆泵和液压动力站组成 5 注浆孔布置 注浆砼管的安排 在掘进机头后连续放 4 节有注浆孔的砼管子 然后隔 2 节管 子放 1 节有注浆孔的管子 这样放设 4 节带注浆孔的管子后 每隔 6 节管子安放一 节有注浆孔的管子 在中继环前后各连续放 3 节管子 每节带注浆孔的管子设 1 个补浆断面共 4 个注浆孔 均匀布置 带孔管 1 个补 浆断面上的 4 孔为对称布置 但安装时不能将注浆孔按水平轴 竖垂轴这样的状态 布置 左扭转 22 5 40 前后相邻带孔管上的注浆孔扭转至孔位相差 45 左 右 6 浆液的配比及性能指标 由于采用了压浆和补浆只用一种性能适当的触变泥浆 为满足要求 确定泥浆 的配制采用商品膨润土粉 泥浆分散剂为碳酸钠 Na2CO3 增粘剂为钠羟甲基 纤维素 CMC 泥浆的配比及性能指标见下表 表 6 10 触变泥浆的配方和性能指标 膨润土纯碱 CMC 漏斗粘度终切力失水量密度 12 14 0 1 0 5 0 02 0 05 32 38 130 10 8KP a 9 1 06 1 08 制备泥浆的设备和方法 1 制浆设备 高速回转式搅拌机 最为常用的是叶片搅拌机 通过高速回转 200 1000r min 叶片 使泥浆产生激烈的涡流 从而把泥浆搅拌均匀 搅拌试验的结果 膨润土溶解至 93 时所需时间为 4min 100 溶解时间是 9min 考虑到膨润土的溶胀 对于在使用之前可以放置较长时间的泥浆 其搅拌 时间应为 7 10min 左右 2 泥浆制备方法 一般新鲜泥浆的搅拌时间可控制在 5 10min 之间 当加入难溶于水的外加剂 时 应取较长的时间 CMC 是很难溶的物质 要使 CMC 溶解 可以在泥浆搅拌过程中 慢慢地一 点一点地往泥浆中掺加 CMC 粉末 这对增加泥浆粘度是最有效的方法 若事先用 清水溶解 CMC 成 1 3 的溶液 然后再掺入泥浆里也会很容易地混合起来 3 制备泥浆的顺序 一般制备泥浆的顺序为 水 膨润土 CMC 分散剂 其他外加 1 2 3 4 5 剂 由于 CMC 溶液可能会妨碍膨润土的溶胀 膨润 所以要在膨润土之后放入 4 泥浆的贮存 根据膨润土的膨润特性 泥浆在贮浆池内最少要贮存 12h 以上 一般贮存泥浆 采用钢制贮浆罐 7 泥浆施工 由于顶管机头外周空隙是压浆的主要部位 施工中采取同步注浆方式 即在机 头被顶进过程中所有补浆管路关闭 只开通注浆管路 注浆量要根据机头型式具体 情况具体确定 主要以压力控制 约为 0 2 0 3MPa 太高的压力会产生触变泥浆 向机头前端泥土仓 泥水仓 内串聚 使机头段周围泥土在泥浆液压的作用下形成 一定的空隙容纳触变泥浆 在后续管道的四