顶管施工方案

1 顶管施工顶管施工 工程中的应用工程中的应用 一 工程概况一 工程概况 投资 排污管口径 DN 2200 长 度为 652 08m 埋深在 5 0 6 5m 之间 工期 150 日历天 二 顶管施工方法的选用二 顶管施工方法的选用 该工程原设计拟采用大开挖分段埋管施工 我公司中标后 经 精心分析 提出宜采用顶管施工的方法 顶管施工既不需要控槽或 水下控泥 也不需要降低地下水位 可以直接在地下水位以下的土 层中长距离顶进 因而避免了施工对路面交通设置的影响 也避免 了大量的土方工程 可提高施工速度 降低造价及对地面的影响 且该地区靠海土质为软土 无坚硬的岩层及弱风化岩层等均有利于 采用顶管施工方法 经建设单位批准 设计院重新出图改为 DN2200 钢筋砼顶管专用管材 三 顶管施工工艺原理三 顶管施工工艺原理 1 特点 采用敷设管道 既不需要挖槽或水下挖泥 也不需要 降低地下水位 可以直接在地下水位以下的土层中长距离顶进 穿 越江河和地面建 构 筑物 也可直接通向水域 因而避免了施工 对航运 铁道或公路交通的影响 避免了大量的土方工程 在市区 施工可以避免大量拆迁 2 适用范围 本工法最适用于软土地区 可穿越粘性土 粉性 土以及砂土等土层 但应尽量避开渗透系数大 上面又无不透水层 2 或弱透水层的砾石和粗砂层 此工法不适用于坚硬的岩层及弱风化 岩层 3 工艺原理 在敷设管道前 先建造一个工作坑 井 在坑内 顶进轴线的后方 布置一组行程较长和千斤顶 一般每组为 4 只或 6 只 将敷设和管道放在千斤顶前面的导向导轨架上 管道的最前 端是一台三段双铰型工具管 工具管与管段之间采用焊接方法连接 千斤顶顶推时 以工具管开路 推着管段穿过坑壁上的穿墙洞 孔 把管道压入土中 与此同时 进入工具管的泥被高压水冲成泥浆 用水力吸泥机通过管道运出坑外 当千斤顶达到最大行程后 全部 缩回 放入顶铁 千斤顶继续顶进 如此不断加入顶铁 管段不断 向土中延伸 当工具管和第一节管段几乎全部顶入土中后 吊去全 部顶铁 将第二节管段吊入 焊在第一节管段的后面 继续顶进 如此循环施工 直至全部顶完 管道外壁压注触变泥浆 以减少四 周的摩阴力 当管道顶进阻力超过主千斤顶的顶进能力时 则采用 中继接力技术 将管段分成数段 段间加入中继环 以接力方式分 段克服摩阻力 各中继环的运行 触变泥浆的压浆由许算机控制或 乍动控制 管道的顶进方向由经结纬仪定向和指向 较长管道宜由 陀螺经纬仪测定 激光指向仪指向计算机光靶自动显示偏差 管道 的上下偏差由水位连通器测定 四 项管施工工艺流程框图四 项管施工工艺流程框图 顶管施工工艺框图 3 测量 控制 工作井 施工 顶管设备安装 装壮志凌云 管材运进 嵌油膏 安木环 拆封墙 始项 顶进 泥浆处理外运 安装中继站 站台站台票站 站 继续顶进 站台站台票站 站 顶至接收井 拆封墙 顶入 设备拆除 站台站台票站 站 注触变泥浆 置换泥浆 4 五 顶管施工方法五 顶管施工方法 1 顶管的前提条件和施工中需注意的问题 顶管施工时必须具备的条件 临时施工便道通至作业现场 顶管工作井 沉井 施工完毕 顶管设备进场 安装完毕 根据工程现场地质情况 该工程的顶管基本工艺宜为 采用泥 水顶管推进机进行顶管施工 管外壁注触变泥浆及管外壁涂石蜡的 减阻措施 其施工步骤如顶管工艺流程图所示 施工中应注意的问题 a 施工排水 每个顶管工作井周围要在沉井顶面设砖围墙 以防止雨水和泥 水冲入 B 小车轨道安装 小车轨道是顶管开始时保证管子中心位置和标高准确性的关键 装置 必须严格按照规范要求找正顶进的方向和标高 轨道与井底 的预埋件要焊牢 以防止顶进过程中出松动变形 C 顶进设备和运输设备 必须按照设计要求选择合理的顶进设备 针对工程量和工期特 点 本工程拟投入一套顶管设备 每套设备配备 6 台 L 700 毫米行 程的 300 吨液压千斤顶及相应的油泵和管路 顶管工作井垂直运输 及短距离水平运输 采用 400 钢管支撑和 800 钢管 132a 工字钢 轨道 而成的四角龙门桁吊 龙门桁吊上设 G 16 吨电动葫芦 5 d 管材选用 管材采用 DN2200 钢筋混凝土顶管专用管材 管自重 12 吨 根 长度 3 米 根 在使用必须对管材进行检查 其项目有 管口是否破捐 漏浆 管口圆度 承口插口的尺寸 管身是否 有露筋 裂纹 空鼓等现象 此外 管材的类型必须与图纸相符 不可错用 对管道进行排管理体制 拟出一份排管图并在管身上编 号以免用错 2 触变泥浆系统 准备工作 a 设置临时水准点 确定好中线位置 b 液压系统和顶进系统试运行 c 靠背是否牢固 d 泥浆系统 膨润土准备一个井段的使用量 搅拌机 压浆机 管路和阀门等配备齐全 试运行正常 e 发电照明设备齐全并有备用 顶进 本工程采用泥水顶管推进机 1 套 泥水顶管推地机的各项性能指标 内径 DN2200 外径 DN2680 全长 4400mm 切削刀盘驱动马达功率 22KW 4P 2No 切削刀盘转速 1 3 rpm 切削刀盘转矩 262 2 tf m 6 切削刀盘允许平衡土压 137 kpa 纠偏千斤顶 4 12 吨 液压驱动马达 5 5KW 4P 1No 进排泥管道管径 DN150mm 顶进速度 2 3 节 天 当顶管机头顶进接收井时 应立即凿开井内管口砖墙 使机头 慢慢进入接收井 整个顶管过程中要做到勤测量 勤校正 缓慢纠 偏 正常顶进时每顶进一米即测一次 测量记录要及时 准确 顶管外径 DH 2 68 米 泥浆环厚度为 20 毫米 为了使膨润土 充分分散 泥浆拌和后停滞时间在 12 小时以上 泥浆池容积 V D L 2 3 14 2 68 0 02 4 5 2 1 49 米 3 L 12 小时顶进长度 设 3 立方米储泥池 2 3 个 以备周转使用 泥浆配制 膨润土运到现场后要分批测得膨润土的胶质价 然后按下表配 制泥浆 7 膨润土胶质价膨润土水碳酸钠 60 701005242 3 70 801005241 5 2 80 901006142 3 90 1001006141 5 2 加浆设备 采用 BW250 50 型注浆泵 压力为 30 50 公斤 厘米 2 排量 150 250 升 分 灌浆时 压力控制在 2 公斤 厘米 2 0 2Mpa 左右 每次顶进时要先开泵对前封闭和补浆孔压浆 以形成很好的泥 浆环 下定前应水后加浆阀门方可拆加浆管 以防止泥浆倒流 灌浆的正确方向是与顶管顶进方向相同 安装管道时 应注意 管道上注浆管孔的方向与顶进方向相同 3 顶进力的计算 根据沿线土质情况报告 已详细了解沿线的土质和地下水情况 同时在沉井施工时应密切注意记录其土质情况和地下水情况 采用 遥控式泥水顶管推进机进行顶管施工 该机通过泥水平衡原理 能 平衡地下水压 适宜于本工程的粗砾石砂土的地质结构 按天然含水量的粗砾砂土和局部存在硬塑性淤泥层等不良地质 管 外壁注触变泥浆 管道外径 DH 2680 毫米 根据本工程特点 最大顶进长度 L 80 米 考虑到管材的最大 承受应力 必须加设中继站 8 A DH L 2 68 80 663 5 米 2 f 采用注浆工艺的磨阻系数 取 f 8 12KN 最大顶进阻力 最大顶进阻力 F A f 663 5 8 12 5308 7962 KN 每个工作井配备 300T 千斤顶 2 台 千斤顶单台顶力 3000KN 总顶力 总顶力 P 2 3000 6000KN F 5308KN 但小于 7962KN 工作井配备 工作井配备 a ZB15 A 型电动油压泵 1 台 出油速度 13 升 分钟 油压 63Mpa 功率 15KW b BW250 50 型注浆泵 压力为 30 50 公斤 厘米 2 排量 150 250 升 分 中继站的设置 中继站的设置 中继站的最大顶进距离为 L 72 49 米 f 采用注浆工艺的磨阻系 取 8KN 中继站最大顶进力 P 24 25 9 8 5880 KN F 2 64 72 49 8 4810 KN 每个中继站配 YQ1 L25 型油压卧式千斤顶 24 台 9 共设置 3 个规格为 DN2200 的中继站 中继站结构详见附图 4 顶进 由于顶进距离较长为防止因阻力过大而损坏管口 应采取有效 的减阻措施 本工程拟采用触变泥浆作为减阻剂 并选用杭州临安 膨润土化工总厂生产的国家优质膨润土 其配法可根据产品性能结 合现场试验而制定 泥浆系统由泥浆搅拌机 泥浆泵 输浆主管 DN50 输浆分管 DN25 注浆孔和注浆管组成 当泥浆经注浆管注入预应力钢筋混凝土管外壁与土壤之间后 即在管外壁四周形成个完整 连续的泥浆外套 从而起到减阻的作 用 为防止触变泥浆被吸收或硬化 而造成顶管阻力增加 每次顶管时 间间隔不得超过 12 小时 顶进准备工作 a 稳导轨 导轨 38 千克 米钢轨 导轨间距 B 1540 毫米 工作井底板混 凝土上预进钢板 采用 mm 钢板 间距为 500 毫米 与钢轨爆焊接 b 打掉工和井管口临时封口 c 安装顶进设备 d 检查所有管子型号是否正确 外观有无裂缝 检查合格后方 10 可使用 前封闭及第一节管顶进 前封闭及第一节顶管由电动葫芦吊至导轨上组装 组装后不加 泥浆顶进 当前封闭管全部出顶管坑后安装后封闭密封圈 当顶进 到第一节管脱离轨道 500 毫米时 向第一节管管底注入 1 1 早强水 泥砂浆 填充前封闭与混凝土管管径之差值以防管子出顶坑后跳坑 然后注入触变泥浆 项进 a 为防止混凝土管在顶进过程中出现错口 前 10 节管加工具 涨圈 当顶力大于 550KN 时 后下的管也要使用工具圈以防管口压 坏 b 顶进时昼夜三班不间断施工 以防止因中途停置而增大压力 造成项进困难 5 顶进纠偏 顶进过程中的中心线和高程偏差 自动显示在控制室的控制屏 幕上 根据其偏差情况调整顶管机头的纠偏角度 顶进过程中出现中心偏 H 30 毫米或高程 H 20 毫米及有偏差 趋势时应考虑纠偏 纠偏用顶管机头的纠偏千斤顶调正机头与管中 心线偏角达到纠偏目的 纠偏时应每顶进 200 300 毫米测量一次 并注意管子前进的趋势 严防纠偏过急 6 泥浆补浆 顶管施工期完成后立即进行泥浆补浆 补浆的浆液采用泥浆浆 11 液 加浆设备用隔膜泵 加浆压力控制在 0 2 0 3Mpa 置换时按照 由后向前压注射器泥浆 7 管口处理 全部换浆工作完成后 打管口缝 管口可用水泥砂浆填缝 如 发现管口有渗漏现象 则采用打石棉