某市政工程排水管道顶管法施工

某市政工程排水管道顶管法施工1、工程概况本工程排水管道主要为排除路面雨水到泵站内。因埋深较大故采用顶管法施工，管径分别为D800mm和D1000mm，管材为钢筋砼管，共设两个顶管工作井和两个顶管接收井，顶管总长度279m，其中D800mm管道147m、D1000mm管道132m。最大顶进长度121m。均采用泥水平衡法施工。2、泥水加压平衡顶管法概述泥水加压平衡顶管工法的特征是在机械掘削式顶管前部的刀盘后安装隔板，形成泥水压力仓，将加压的泥水送入泥水压力仓与刀盘切下的土混合后由泥浆泵以泥水形式输送到地面,以实现连续顶进出土的过程。泥水加压平衡顶管工法具有平衡开挖面的侧向土压力和平衡地下水位的作用，因此在顶进的过程中能对付各种地面环境的安全和开挖面的正面稳定。泥水平衡顶管系统主要由顶管机、泥水处理、泥水输送及顶进管理四个系统组成。以下为顶管顶进施工顺序顶管顶进施工顺序图井下测量放样井下测量放样地面辅设施安装装安装顶机架与主顶装置地面辅设施安装装安装顶机架与主顶装置出洞出洞顶进管机顶进，吊下一节管节顶进管机顶进，吊下一节管节管节顶进管节顶进顶完第一管节，吊下下一节管墙顶完第一管节，吊下下一节管墙管节拼装设备管节拼装设备顶力接近许用顶力顶力接近许用顶力吊放中继间吊放中继间同二、继续顶进同二、继续顶进进洞，顶管机与管节分离进洞，顶管机与管节分离3、测量a、轴线测量为了使顶进轴线和设计轴线相吻合，在顶时过程中，要经常对顶进轴线时行测量。在正常情况下，每顶进50cm测量一次，在出洞、纠偏、进洞时，适当增加测量的次数。施工时要经常对测量控制点进行复测，以保证测量的精度。顶进测量利用J2激光经纬仪置于顶进轴线上，跟踪顶管机内光靶测尺，顶进时，施工人员随时可以直观地看出顶管机偏差情况及行进方向，同时每顶进一节管节利用J2经纬仪二测回直接在井内观测顶管机内平面测尺偏差读数。b、高程测量高程偏差测量采用水准仪测量测得顶管机中心标高，再与设计高程比得高程偏差。另外，指示轴线在顶进过程中，必须利用联系三角形法定期进行复测，以保证整个顶进轴线的一致性。c、沉降观测泥水平衡顶管在顶进过程中引起的地面沉降变化可分为两个阶段。第一阶段是指开挖面达到测点之前的沉降或隆起。它主要是由于泥水压力引起的，泥水压力过高，使开挖面受挤引起地面隆起；泥水压力过低，使开挖面应力释放引起地面沉降。第二阶段是指从顶管机切口达到测点至顶管机尾离开测点时间范围内引起的沉降或隆起。该段的地面变化主要是由顶管机及隧道移动对地层的摩擦和剪切引起的。此外，平面或高程纠偏引起的单侧土体附加应力也将影响此阶段的地面沉降。顶进施工的每个顶程都要布置地面沉降观测点，出洞后的15m范围内每隔3m布置一个沉降观测点，然后每隔5m布置一个沉降观测点，在地面重要构筑物处适当增加沉降观测点布置。在每一个顶程中还要布置两道断面沉降观测点。沉降观测点布置必须做到安全、可靠。对测量所用的仪器要经常校核，确保测量数据的准确性。顶进施工时，对沉降观测点每天进行两次观测，对要保护的构筑物处的观测点适当增加观测的次数，并及时把测量数据反馈到施工人员手中，便于指导顶进施工。保护地面构筑物的技术措施如下：①沿途设置沉降观测点，同时设几道断面观察点，每天一次观测地表沉降量，将数据及时反馈施工人员，以便根据沉降量，调整顶管参数。②顶进的前20m作为试验段，采集尽可能详尽的数据，掌握在当地土层中顶进的适宜的顶进参数，同时控制好轴线，为以后顶进创造一个良好的导向。③顶进至地面构筑物附近时，应严格控制正面土压力，将土压力控制在尽可能小的范围内，保证出土量与顶进量相匹配。同时尽量少做纠偏动作，即使做纠偏动作，幅度也不宜过大。④顶管机穿越后，会存在一定的后期沉降，此时顶进仍在进行，必须不断进行定点补压浆，支护土体，补充失水的泥浆，直至顶进结束，补压浆的地点和压浆量均应根据沉降观测数据来确定。⑤顶进结束后，构筑物下方，立即用水泥浆置换膨润土泥浆以固结土体，减少地表的最终沉降量。水泥浆仍由管道内的压将孔压注。顶进施工中，必须严格执行以上各项措施，将顶管对环境的影响降低到最小程度。4、纠偏a、纠偏装置纠偏是通过顶管机上的纠偏铰产生折角的面进行的，顶管机为二段一铰结构，顶管机长径比（即纠偏灵敏度）为L/D=1.08。纠偏系统由4台150t双作用油缸及控制阀件组成，4组油缸呈斜向45°正交布置，每个纠偏油缸都通过万向铰将顶管掘进机前后壳本连接在一起，使顶管掘进机能一定范围内任意做出纪偏动作。4组纠偏油缸由4个三位四通电磁换向阀控制，每个油缸前后腔油路关闭，使油缸内始终保持高压，确保纠偏动作的可靠。b、纠偏在施工过程中，要根据测量报表绘制顶进轴线的单值控制图，直接反映顶时轴线的偏差情况，使操作人员及时了解纠偏的方向，保证顶管机处于良好的工作状态。在实际顶进中，顶进轴线的设计轴线经常会发生偏差，因而要采取纠偏措施，减小顶进轴线和设计轴线间偏差值，使之尽量趋向一致。顶进轴线发生偏差时，通过调节纠偏千斤顶的伸缩量，使偏差值逐渐减小并回至设计轴线位置。在施工过程中贯彻勤测、勤纠、缓纠的原则，不能剧烈纠偏，以免对砼管节和顶进施工造成不利影响。实际操作中还应注意，纠偏是与顶管同步进行的一项工作，重要的是把握顶管趋势，不能指望一蹴而就，而应缓慢地，逐步进行，若操之过急就容易造成轴线的较大折角，反而不利于顶进的顺利进行。c、在顶进中若发生机头旋转现象，可以采取改变刀盘的转动方向或在管内的相反方面增加压重块的办法处理。5、触变泥浆减阻措施a、压浆孔布置顶进施工中，减阻泥浆的运用是减小顶进阻力的主要措施。管道顶进时在掘进机后需连续放置3至4节有注浆孔的管子，不断注浆，使浆套在管子外面保持得比较完整后，再间隔3～4节管子放置一节有注浆孔管子用以补浆。向管道外壁压入一定量的减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆环套，减小管节外壁和土层间的磨擦力，从而减小顶进时的顶力。泥浆套形成的好坏，直接关系到减阻的效果。为了做好压浆工作，同时在顶管机尾部环向均匀地布置了四只压浆孔，用于顶进时及时进行跟踪注浆。砼管节上布置有四只压浆孔，四只压浆孔成90°环向分布。顶管机后面的三节砼管节上都有压浆孔，其后每三节管节里有一节管节上有压浆孔。压浆总管用D40mm钢管，支管用D25mm橡胶管。除顶管机及随后的三节砼管节外，压浆总管上每隔6m装一只三通，再用压浆软管接至压浆孔处。顶进时，顶管机尾部的压浆孔要及时有效地跟踪压浆，确保能形成完整有效的泥浆环套。砼管节上的压浆孔是供补压浆用的，补压浆的次数及压浆量根据施工时的具体情况确定。b、泥浆配制减阻泥浆的性能要稳定，施工期间要求泥浆不失水、不沉淀、不固结，既要有良好的流动性，又要有一定的稠度。触变泥浆的主要成分是膨润土、掺入碱和水配制而成。减阻泥浆的拌制要严格按操作规程进行，催化剂、化学添加剂等要搅拌均匀，使之均匀地化开，澎润土加入后要充分搅拌，使其充分水化。泥浆拌好后，应放置一定的时间才能使用。压浆是通过储浆池处的压浆泵将泥浆压至管道内的压浆总管，然后经由压浆孔压至管壁外。施工中，在压浆泵、顶管机尾部等处装有压力表，便于观察，控制和调整压浆的压力。c、压浆方法顶进施工时主要是时行同步压浆，通过顶管机尾部的四个压浆孔压注触变泥浆、压浆压力应以浆液能压出管壁外而压力最小为宜。压力太大，则管壁外土体要受到扰动，造成局部坍塌，反而不利于减阻，也影响了轴线控制；压力太小，则浆液无法压出管壁外，不能形成浆套。顶进时可以通过观察总的压浆量与顶进距离的关系来估算压浆压力是否恰当。顶进施工中，减阻泥浆的用量主要取决于管道周围空隙的大小及周围土层的特性，由于泥浆的流失及地下水等的作用，泥浆的实际用量要比理论用量大很多，一般可达理论值的4-5倍，但在施工中还要根据土质情况，顶进状况，地面沉降的要求等做适当的调整。6、顶管进洞技术措施（即接入井施工技术）6.1为保证顶管机能顺利进入接收井预留洞，在离接收井15m左右时要加强对顶进轴线的观测，及时纠正顶进轴线的偏差，保证顶管机能顺利地按设计轴线进入预留洞。为防止预留洞封门打开后洞外的土体涌入接收井内，在顶管机到达接收井前，在接收井内预留洞处安置一道橡胶止水带，以防止顶管机进洞时水土涌入井内。接收井内按顶进轴线安装接收机架，使顶管机平衡地进入接收井，防止进洞后顶管机直接落到接收井底板上，造成后续管节口质量问题。当管节顶入接收井内后施工技术人员应考虑工作井与接收井内各留出的管节长度，以方便接口施工，避免敲拆管节。顶管机进洞后顶管机与砼管节分离时必须采取措施，防止管节接头松动。并把管节和工作井，接收井的接头按设计要求进行处理。6.2管道接口处理措施管节接口处理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严格制作。顶进前应对砼成品管、钢套环、橡胶密封圈和衬垫板从尺寸、规格、性能、数量等均作详细调查，必须符合标准设计图的要求。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质密、均匀、无裂缝、无孔隙或痕等缺陷，橡胶圈应保持清洁、无油污，不能在阳光下直晒。钢套环必须按设计要求进行防腐处理，刃口无疵