矩形顶管施工方案

目录HYPERLINK一、编制依据及说明 1HYPERLINK1.1编制依据 1HYPERLINK1.2编制说明 1HYPERLINK二、工程概况 1HYPERLINK2.1地理位置及周边环境 1HYPERLINK2.2工程简介 2HYPERLINK2.3工程地质及水文地质 3HYPERLINK2.3.1工程地质 3HYPERLINK2.3.2水文地质 3HYPERLINK三、施工计划 6HYPERLINK3.1工期计划 6HYPERLINK3.1.1Ⅰ号出入口 6HYPERLINK3.1.2Ⅱ号出入口 6HYPERLINK3.2材料计划 6HYPERLINK3.3设备计划 6HYPERLINK四、顶管机概况 7HYPERLINK4.1刀具配置 7HYPERLINK4.1.1先行刀配置 8HYPERLINK4.1.2主切削刀 8HYPERLINK4.1.3周边切削刀配置 8HYPERLINK4.1.4中心刀配置 8HYPERLINK4.1.5搅拌棒配置 8HYPERLINK4.1.6刀具磨损检测 9HYPERLINK4.1.7以下是顶管机刀盘配置示意图 9HYPERLINK4.2驱动装置 12HYPERLINK4.3壳体配置 13HYPERLINK4.4螺旋输送机配置 13HYPERLINK4.5控制系统 13HYPERLINK4.6气压装置 13HYPERLINK4.7顶管机纠偏系统 13HYPERLINK4.8导向系统 13HYPERLINK4.9减摩系统 13HYPERLINK五、施工工艺及施工方法 14HYPERLINK5.1施工工艺流程 14HYPERLINK5.2施工方法 14HYPERLINK 14HYPERLINK5.2.2施工测量 18HYPERLINK5.2.3顶管始发进洞段施工 19HYPERLINK5.2.4顶管正常段顶进施工 20HYPERLINK5.2.5顶管正常接收施工 23HYPERLINK5.2.6顶管弃壳接收施工 23HYPERLINK5.3施工技术措施 26HYPERLINK5.3.1顶管接收后注浆 26HYPERLINK5.3.2顶管接口、止防水措施 26HYPERLINK5.4施工重难点及分析 27HYPERLINK5.4.1路面沉降的控制 27HYPERLINK5.4.2顶管机的出洞和进洞 28HYPERLINK5.4.3对周边管线的保护 28HYPERLINK六、顶管预制管节生产 29HYPERLINK6.1管模设计 29HYPERLINK6.1.1设计简介 29HYPERLINK6.1.2设计要求 29HYPERLINK6.1.3钢模特点 29HYPERLINK6.2施工准备 30HYPERLINK6.2.1施工场地布置 30HYPERLINK6.2.2原材料质量控制 30HYPERLINK6.2.3管节钢模质量控制 31HYPERLINK6.3生产工艺 32HYPERLINK6.3.1钢筋骨架的制作加工 32HYPERLINK 33HYPERLINK6.3.3管节混凝土浇筑 34HYPERLINK6.3.4蒸养、脱模、养生 35HYPERLINK6.3.5选用的主要加工机械 35HYPERLINK6.3.6检验与试验 36HYPERLINK6.3.7管节的标志与保护措施 38HYPERLINK6.4管节的运输和堆放 38HYPERLINK6.4.1运输 38HYPERLINK6.4.2贮存及堆放 39HYPERLINK6.4.3管节吊装下井 39HYPERLINK6.5管节安装 39HYPERLINK七、顶管施工吊装 39HYPERLINK7.1吊装作业概况 39HYPERLINK7.2起重运输和吊装的选用 41HYPERLINK7.2.1起重机械 41HYPERLINK7.2.2吊索具配备 41HYPERLINK7.2.3管节运输车辆： 41HYPERLINK7.3吊装验算 41HYPERLINK7.3.1吊车配置验算 41HYPERLINK7.3.2吊车挂钩下钢丝绳验算 42HYPERLINK7.3.3卸扣验算 42HYPERLINK7.4吊装施工机具配备 42HYPERLINK7.5管节吊运、安装 43HYPERLINK7.6管节吊装安全措施 43HYPERLINK7.7管节吊装注意事项 45HYPERLINK八、施工安全保证措施 46HYPERLINK8.1组织保障 46HYPERLINK8.1.1总体组织 46HYPERLINK8.1.2顶管施工组织管理机构 46HYPERLINK8.1.3顶管施工组织机构 46HYPERLINK8.2技术措施 46HYPERLINK8.2.1端头加固施工 46HYPERLINK8.2.2防止磕头措施 50HYPERLINK8.2.3顶管机的维修保养 50HYPERLINK 50HYPERLINK8.3应急预案 53HYPERLINK8.3.1事故风险分析 53HYPERLINK8.3.2应急指挥机构 55HYPERLINK 56HYPERLINK8.3.4处置程序 56HYPERLINK8.4监控量测 61HYPERLINK九、劳动力计划 62HYPERLINK十、计算书及相关图纸 63HYPERLINK10.1顶管机顶进动力系统计算 63HYPERLINK10.1.1顶管机推力计算 63HYPERLINK10.1.2推进系统配置 66HYPERLINK10.2刀盘驱动动力系统计算 66HYPERLINK10.2.1刀盘扭矩计算 66HYPERLINK10.2.2刀盘扭矩配置 66HYPERLINK附图 67武汉轨道交通X号线一期工程土建第X标段XX站附属顶管施工方案一、编制依据及说明1.1编制依据1、《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》的通知（建质[2009]87号）；2、工程地质勘察报告及现场调查所掌握的地质、环境资料；3、设计图纸及图纸会审文件；4、对现场及始发、接收车站周边环境的实地深入调查和了解；5、《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33-2012）；6、《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）；7、《施工现场安全生产保障体系》（DBJ08-903-2003）；8、《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-2011)；9、《城市轨道交通工程质量安全检查指南（试行）》(建质[2012]68号)；10、《顶管工程施工规程》（DG/TJ08-2049-2008）；11、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；12、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）；13、《建筑工地施工现场供电安全规范》（GB50194-93）；14、《钢筋焊接及验收规范》（JGJ18-2003）；15、《地下防水工程质量验收规范》（GB50208-2002）；16、《市政地下工程施工及验收规程》（DG/TJ08-236-2006）；17、《工程测量规范》（GB50026-2007）；1.2编制说明本方案适用于XX站附属Ⅰ、Ⅱ号出入口过路段顶管始发、正常掘进、到达段施工，包含端头加固、管节预制、设备和管节吊装、通道顶管掘进、接口环梁施工等内容。二、工程概况2.1地理位置及周边环境武汉市轨道交通X号线一期工程XX站位于鹦鹉大道，沿鹦鹉大道南北向敷设。车站东临鱼塘，西邻月湖、琴台大剧院，南临长江一桥匝道，北临长江广场。鹦鹉大道规划道路红线宽80米，经过交通导改后，现状双向6机动车道（由南向北3机动车道，由北向南3机动车道）。为连接汉阳、汉口、武昌三镇的交通主干道，车流量较大,现状地面下管线涉及水务、电信、电力等市政管线。与附属结构Ⅰ、Ⅱ号出入口相关的管线主要有三条，如下图所示：图2.1附属结构周边管线图对附属结构施工影响较大为平衡东西月湖水位的PS,1000砼管，埋深6米，与顶管施工端面最近仅50cm，已向南改签，现距Ⅰ号出入口施工范围最近40米，基本不影响施工；其次为铸铁给水管，埋深约2米，直径450，正在使用，距顶管施工端面约4.5米；再次为2号出入口敞口段附近污水管，距离开挖面5.28米；另外在鹦鹉大道上分布有雨水管路群，,300波纹管，埋深均在地下1米左右。表2.1附属结构和管线关系建（构）筑物名称与通道距离规格材质目前状况平衡月湖水位管距Ⅰ号出入口顶管段0.5米,1000砼已废除给水管距顶管施工端面4.5米,450铸铁正在使用污水管距Ⅱ号出入口敞口段开挖面5.2米,1000砼正在使用雨水管群地下1米,300波纹管正在使用2.2工程简介车站共设置3个出入口和2个紧急疏散出入口，以满足乘客进出车站及疏散要求，同时兼顾过街功能。出入口通道型式为整体式钢筋混凝土矩形结构，敞口段及始发接收井采用明挖法施工，围护结构采用钻孔灌注桩+旋喷止水桩及内支撑系统支护。Ⅰ、Ⅱ号出入口位于车站东南侧鹦鹉大道上的绿化带中，平行于鹦鹉大道布置。其中过鹦鹉大道段采用顶管法施工，敞口段及始发接收井采用明挖法施工；Ⅰ号出入口长约85米，敞口段宽6.2米，Ⅱ号出入口长约90米，敞口段宽8.2米，顶管段尺寸均为外包尺寸)m。Ⅰ号出入口顶管在鹦鹉大道东侧始发井始发，在鹦鹉大道西侧接收井接收，顶管段平均埋深5.8米；Ⅱ号出入口顶管在鹦鹉大道东侧始发井始发，掘进至鹦鹉大道西侧后顶管弃壳，顶管段平均埋深7米，顶管管片均采用预制管片。顶管段上方的鹦鹉大道是连接汉阳、汉口、武昌三镇的交通主干道，车流量较大，对地面沉降控制要求高，施工难度较大。2.3工程地质及水文地质2.3.1工程地质场区位于武汉市江汉一桥南岸，地形较为平缓，场区地面高程23.15-26.4m。根据本次勘察资料显示，拟建工程场区所处地貌为长江Ⅰ级阶地，属河流堆积平原区。车站范围内地层主要为近代人工填筑土层（Qml/）、湖积层（Ql/4）第四系全新统冲积层（Qal/4）。场区沿线基岩主要为志留系（S）泥岩、粉砂岩，岩面整体上向北倾向汉江。据野外钻孔岩性描述、原位测试结果及室内土工试验成果，将拟建工程场地勘探深度范围内的地层划分为5大层18个亚层。附属结构开挖土层自上而下分为：（1-1）杂填土，（1-2）素填土，（1-3b）黏土，（3-1）黏土，（3-2）粉质粘土，（3-5）粉质粘土夹粉砂。出入口敞口段底板位于（3-1）黏土层，顶管掘进断面位于（1-3b）黏土层。1-3b黏土：灰色～灰褐色，软塑，局部流塑，质较均，部分段含贝壳碎片，靠近月湖侧部分段顶部为淤泥质黏土。呈层状分布于人工填土层下部，揭示层厚0.80～6.30m。2.3.2水文地质场区地表水体主要为月湖湖水，其水量主要来源于大气降水、地表径流和人工蓄水，水位变幅较小。根据含水介质和地下水的赋存状况，可将场区内地下水划分为上层滞水、第四系松散岩类孔隙承压水、基岩裂隙水三种类型。1)上层滞水主要赋存于填土层中，其含水与透水性取决于填土的类型。上层滞水的水位连续性差，无统一的自由水面，接受大气降水和供、排水管道渗漏水垂直下渗补给，水量有限。勘察期间，稳定水位埋深多在1.0～1.8m。2)第四系松散岩类孔隙承压水主要赋存于3-5层粉质黏土夹粉砂及4-1层粉、细砂层中，具承压性。3)基岩裂隙水主要赋存于强～中等风化基岩裂隙中，与上覆透水层水力联系密切。基岩裂隙水总体水量贫乏。根据水质分析成果，对顶管施工影响较大主要为地表水，即月湖湖水。另外，施工场地内分布有雨水管路网，管路埋深约地下1米，部分管路可能存在破损情况，管内存水会向周围土体渗漏。图2.2XX站总平面图图2.3Ⅰ号出入口场地布置图图2.4Ⅱ号出入口场地布置图三、施工计划3.1工期计划3.1.1Ⅰ号出入口Ⅰ号出入口顶管施工计划为：2016年7月25日——2016年8月20日。3.1.2Ⅱ号出入口Ⅱ号出入口顶管施工计划为：2016年8月22日——2016年9月20日。3.2材料计划投入顶管机顶进施工的施工材料计划如下表：表3.1材料投入表序号材料名称规格单位数量备注1管节6900mm×4900mm×1500mm节312管节6900mm×4900mm×1000mm节23膨润土T164水泥P.O42.5T45电缆线m953.3设备计划投入顶管机顶进施工的设备、工机具等计划如下表：表3.2顶管顶进施工设备、工机具计划表序号名称规格单位数量备注1履带式起重机QUY200/200t履带吊台12交流电焊机400A台23钢丝绳6×37+1-φ65mm×10m条44钢丝绳6×37+1-φ56mm×10m条45钢丝绳6×37+1-φ34mm×10m条46钢丝绳6×37+1-φ21.5mm×10m条27土压平衡顶管机6900mm×4900mm台18对讲机台49卷扬机台1序号名称规格单位数量备注10出土小车台211注浆泵SYB50-50-1台212潜水泵2.2KW台313污泥泵NL100-16台314空压机3m3台215全站仪GTS-6台116经纬仪J2台217水准仪S3台2四、顶管机概况4.1刀具配置图4.1矩形顶管机示意面本顶管机配置刀盘8个，各刀盘直径：,24504只、,20002只、,13002只，厚度200mm；刀具配备有先行刀、切削刀、中心刀三种，考虑到每次顶进距离较短，在本顶管选型中不考虑顶进过程中换刀。主要参数如下：开口率：60%切削率：82.2%搅拌率：74.2%耐磨措施：耐磨焊刀座设计：花键联接刀具配置、焊接样式，数量详见下文：4.1.1先行刀配置适当配置先行刀，先行刀在开挖面沿径向分层切削，先行刀高度稍低于中心刀但高于切削刀，与切削刀保持一定的高度差，发挥其高耐磨、工作截面相对较小和分配扭矩小的特点，可以有效防止切削刀的超前磨损。4.1.2主切削刀主切削刀正反方向布置，确保每个轨迹最少有2把；主切削刀排列方式为整体连续排列。针对粉质粘土、粉土和粉细砂地质，主切削刀部分的合金采用大块圆角、高韧性、高耐磨性合金侧嵌式，以保证主切削刀能够承受粉质粘土、粉土、粉细砂的冲击和磨损，用于切削，进土。4.1.3周边切削刀配置在此地质条件下，刀盘外缘配置周边切削刀，保证开挖直径。4.1.4中心刀配置顶管机8个刀盘中心采用中心刀，用于切削、定位。4.1.5搅拌棒配置为了预防结泥饼，每只刀盘幅臂背后焊接搅拌棒，在刀盘转动的同时，搅拌棒跟随转动，防止土体在刀盘形成结泥饼及快速排渣，具体尺寸详见下图。图4.2搅拌棒设置图4.1.6刀具磨损检测因顶进距离短，地层对刀具磨损较小，在刀具耐磨性上做了加强，无需配置刀具耐磨损检测。4.1.7以下是顶管机刀盘配置示意图1、下部直径D2450的刀盘配置图4.3下部直径D2450的刀盘配置图表4.1下部直径D2450的刀盘配置表下部D2450刀盘（刀盘一）序号名称数量功能1中心刀1切削、定位2主切削刀A19切削，进土3主切削刀B19切削，进土4边切削刀A6成孔切削，进土5边切削刀B6成孔切削，进土6周边切削刀6保径7双刃先行刀22先行分割切削2、上部直径D2450的刀盘配置图4.4上部直径D2450的刀盘配置图表4.2上部直径D2450的刀盘配置表上部D2450刀盘（刀盘二）序号名称数量功能1中心刀1切削、定位2主切削刀A17切削，进土3主切削刀B17切削，进土4边切削刀A6成孔切削，进土5边切削刀B6成孔切削，进土6周边切削刀6保径7双刃先行刀22先行分割切削3、中部D1300刀盘配置示意图图4.5中部D1300刀盘配置示意图图4.3中部D1300刀盘配置示意表

中部D1300刀盘（刀盘三）序号名称数量功能1中心刀1切削、定位2主切削刀A8切削，进土3主切削刀B8切削，进土4边切削刀A4成孔切削，进土5边切削刀B4成孔切削，进土6周边切削刀4保径7双刃先行刀10先行分割切削4、中部上下D2000刀盘配置示意图中部上下D2000刀盘（刀盘四）序号名称数量功能1中心刀1切削、定位2主切削刀A14切削，进土3主切削刀B14切削，进土4边切削刀A4成孔切削，进土5边切削刀B4成孔切削，进土6周边切削刀4保径7双刃先行刀16先行分割切削图4.6中部上下D2000刀盘配置示意图图4.4中部上下D2000刀盘配置示意表4.2驱动装置刀盘的驱动方式有液压马达驱动方式和电动机驱动方式两种。为保证刀盘驱动有足够的脱困扭矩，拟配582KW功率的刀盘电动驱动，顶管机刀盘工作扭矩达到刀盘1：420KN·m、刀盘2：240KN·m、刀盘3：55KN·m，极限扭矩达到刀盘1：470KN·m、刀盘2：260KN·m、刀盘3：60KN·m。动结构包括轴承、马达、减速器，刀盘驱动采用电动方式。刀盘通过螺栓和轴承的内齿圈联接在一起，主驱动系统通过电动马达和变速箱的传动最终驱动主轴承的内齿圈来带动刀盘旋转。此驱动配置有一下特点:1、独特的内置式箱型结构承受轴向力，承载能力强、变形小的特点；2、独特的前置式推力轴承，具有尺寸及承载力大、寿命长和整个驱动装置受力状态良好等优点；3、采用大模数硬化的齿轮副（m=18）完全能满足在本工程地质条件下长时间施工需要；4、充分考虑在复杂地层中顶管作业驱动扭矩大的特点，单个驱动单元扭矩系数α均为2.42，最大达2.94；5、每个驱动装置均由独立的变频控制，可实现0~2r/min无级调速，也可任意调整旋向而控制顶管机姿态。图4.7刀盘驱动示意图4.3壳体配置1、前后壳体采用两节并上下分体布置，有利于长距离运输；2、前壳体面板上分布有注浆口，用于改良土仓内土体；3、后壳体止水密封后分布注浆口，同样可以减小磨阻力；4、各壳体采用承插式连接，成插口均进行机械加工，能有效地减少机内渗漏现象增强密封效果。5、前壳体上部增设3mm注浆钢套板，有利于防止机头背土，增加机头在砂性土中的润滑性。4.4螺旋输送机配置1、采用2台大口径（φ=530mm）径向出土螺旋输送机，出土量大；2、变频调速（0~18r/min），采用专业厂家生产的定制的推力轴承，具有寿命长、传动平稳等优点；3、采用齿形密封圈，具有密封效果好、寿命长等优点；4、针对复杂地层采用两个清障检修口该螺旋机。4.5控制系统1、采用机内机外二种操作模式，机内切换；2、采用集中控制，操作室统一操作（包括所有顶管施工用电）并实施监控；4.6气压装置1、泥仓腹板内预装气压管道和气压阀门与地面的气压站联通；2、采用土压原理气压补偿，确保泥仓内压力恒定；3、气压站配备变频式螺杆空压机，保持输出气压平稳并可以无极调速。4.7顶管机纠偏系统①、推进系统采用18台150T油缸左右均衡布置，最大推力可达到2700t；②、通过纠偏油缸进行纠偏。4.8导向系统导向系统采用8个刀盘的8把中心刀及周边刀进行定位导向，顶进过程中采用激光经纬仪24小时不间断对中，倾斜仪测量，一旦顶进产生偏离，及时采用纠偏系统进行纠偏控制。4.9减摩系统减摩系统采用预埋在管节小口上的10个1寸的注浆孔，在顶管顶进时通过注浆管路向注浆孔内注入膨润土浆液进行润滑减摩。五、施工工艺及施工方法5.1施工工艺流程图5.1顶管流程图5.2施工方法5.2.1施工准备1、地面准备工作⑴在顶进前，按常规进行施工用电、用水、通道、排水及照明等设备的安装。⑵备齐施工材料、设备及机具，以满足本工程的施工要求。⑶井上、井下建立测量控制网，并经复核、认可。2、井下准备工作⑴洞门安装由于洞圈与管节间存在着15cm的建筑空隙，在顶管出洞及正常顶进过程中极易出现外部土体及触壁泥浆涌入始发井内的严重质量安全事故。为防止此类事故发生，施工前在洞圈上安装帘布橡胶板密封洞圈。洞口止水装置应安装在洞口设计预留法兰上。由橡胶止水圈与翻板组成，需与设计管位保持同心，误差<2mm。安装前须对帘布橡胶板上所开螺孔位置、尺寸进行复核，确保其与洞圈上预留螺孔位置一致。安装顺序自上而下进行。压板螺栓应可靠拧紧，使帘布橡胶板紧贴洞门，防止矩形顶管出洞后浆液泄漏。图5.2洞门止水帘布安装示意图⑵基座及顶进后靠、机架的安装始发井结构施工时在底板预埋30*30cm钢板，基座下井后与其焊接，确保基座在顶进过程中承受各种负载不位移、不变形、不沉降。洞门段的延伸导轨在工作井导轨铺设完成以后跟进铺设等安装。规格采用43kg/m的重轨长度大约在1.5米。导轨安装完成后，可以稍微抬高，防止顶管机进洞后会出现磕头现象。顶管机放置在始发托架上，始发托架及钢后靠连成一个整体。同样在接收井内也需安装一个接收架。随着顶进的进行，轨道沿顶进方向沿伸，机架及后靠便滞留在工作井内。后靠自身的垂直度、与轴线的垂直度对今后的顶进也至关重要。为保证力的均匀传递，钢后靠根据实际顶进轴线放样安装时，在钢后靠与始发井内衬墙间预留一定的空隙（空隙大小为10cm），现浇素混凝土填充此空隙。其目的是保证钢后靠与墙壁充分接触。这样，顶管顶进中产生的反顶力能均匀分部在内衬墙上或加固土。钢后靠的安装高程偏差不超过5mm，水平偏差不超过7mm。图5.3基座安装实例照片图5.4后靠顶进系统安装实例照片⑶顶管机吊装下井矩形顶管下井以及吊出需要采用大型起重设备，具体吊装方法参照吊装方案。各主要部件尺寸重量参数见下表：表5.1各主要部件尺寸重量参数表序号名称单件重量（kg）数量合计重量（kg）1刀盘11572231442刀盘21600232003刀盘3520210404刀盘41525230505驱动箱动箱体266002132007驱动箱体3850217008驱动箱体44500290009纠偏油缸600181080010螺旋输送机45502910011前壳体（上部）2875012875012前壳体（下部）3247023247013后壳体（上部）1580011580014后壳体（下部）1820011820015纠偏泵站20001200016组装零部件450014500合计165T⑷设备下井安装始发托架、后顶装置下井安装调试→刀盘及驱动段下井放置在始发架上→后部纠偏铰接段整体下井，放置在发射架后与刀盘及驱动段用螺栓连接、紧固→螺旋机下井并安装到位→环形顶铁和U型顶铁下井安装→电器柜安装。主顶的定位及调试验收：主顶的定位将关系到顶进轴线控制的难易程度，故在定位时要力求与管节中心轴线成对称分布，以保证管节的均匀受力。主顶定位后，需进行调试验收，保证所有千斤顶的性能完好。顶管机就位、调试验收：为保证顶管出洞段的轴线控制，顶管机吊下井后，需对顶管机进行精确定位，尽量使顶管机轴线与设计轴线相符；在顶管机准确定位后，必须进行反复调试，在确定顶管机运转正常后，方可进行顶管出洞和正常顶进工作。⑸顶进系统安装工作井基架安装焊接→顶管机限位装置焊接→后靠拼装→前后壳体拼装→首节管下井→止退装置焊接→动力系统安装→操作台安装→联机调试图5.5顶管始发井内平面布置图图5.6顶管始发井内剖面布置图5.2.2施工测量1、测量流程图5.7施工测量工序图2、平面控制测量⑴空导点和洞门复测：先对业主提供的空导点进行复测并上报监理,然后对出洞口和进洞口进行复测。⑵始发架定位：因设计线路较短且为直线,所以我们把两洞门中心连线作为矩形顶管掘进的轴线。放出该轴线后通过全站仪投到井下作为始发架的定位的中心轴线。⑶施工导线点的控制：根据复测后的空导点施工现场布设控制网，然后利用全站仪传递到施工导线点，所有导线按一级导线的要求进行测量并不断对控制点进行检查。3、高程控制测量根据业主提供的高程控制点实测两洞门的实际高程，并在出洞口的井上和井下各布置两个高程控制点，并定期对其进行复测。4、顶管机和管节的跟踪测量顶管机进洞前开始对机头进行跟踪测量，在顶管机背面仪表盘处及后靠背上装置激光经纬仪，随着机头的顶进，随时跟踪测量，根据测量的成果，对顶管机的左右上下位移进行随偏随纠。测量时每天做好测量原始记录，并观察已顶进完成的管节沉降情况。5.2.3顶管始发进洞段施工1、进洞顺序第一阶段：设备下井就位、安装、调试、安装止水装置；第二阶段：出洞洞门凿除；第三阶段：顶管机顶就位后立即组织对出洞区域的围护桩（即旋喷桩和钻孔灌注桩）进行凿除，围护结构破除后切削加固土、掘进正常推行。2、进洞段施工⑴洞口凿除：出洞之前对全套顶进设备做一次系统调试，在确认顶进设备正常后，开始采用切割设备凿除井壁洞口钢筋混凝土，安装洞门止水装置。⑵顶进施工：在洞圈内的墙壁结构全部破除后，应立即开始顶进机头，由于正面为全断面的水泥土，为保护刀盘，顶进速度应放慢。另外，可能会出现螺旋机出土困难，必要时可加入适量清水来软化或润滑水泥土。顶管机进入原状土后，为防止机头“磕头”，宜适当提高顶进速度，使正面土压力稍大于理论计算值，以减少对正面土体的扰动及出现地面沉降。顶管机彻底进入洞门后，需检查洞口止水装置是否有损坏，如有损坏应立即整修，确保泥水、浆液的不外漏。⑶出洞段的各类施工参数：顶管机从始发井出洞后，应尽量减少水土流失，控制好地面沉降。顶管机出洞进入正常土体后3m范围内的顶进作为本工程顶管的试验段，应不断根据地面沉降数据的反馈进行参数调整，及时摸索出正面土压力、出土量、顶进速度、注浆量和压力等各种施工参数最佳值，为正常段施工服务。5.2.4顶管正常段顶进施工1、顶进轴线控制顶管在正常顶进施工中，必须密切注意顶进轴线的控制。在每节管节顶进结束后，必须进行机头的姿态测量，并做到随偏随纠，且纠偏量不宜过大，以免土体出现较大扰动及管节间出现张角。由于是矩形顶管，因此对管道的横向水平要求较高，所以在顶进过程中对机头的转角要密切注意，机头一旦出现微小转角，应立即采取刀盘反转、加压铁等措施回纠。顶进轴线偏差控制要求：高程±50mm；水平：±50mm。2、地面沉降控制在顶进过程中，应合理控制顶进速度，保证连续均衡施工，避免出现长时间搁置情况；不断根据反馈数据进行土压力设定值调整，使之达到最佳状态；严格控制出土量，防止欠挖或超挖。3、管节减摩为减少土体与管道间摩阻力，在管道外壁压注触变泥浆，在管道四周形成一圈泥浆套以达到减摩效果，在施工期间要求泥浆不失水，不沉淀，不固结，以达到减小总顶力的效果。⑴泥浆配比：每立方膨润土水纯碱CMC200KG850KG10KG0.5KG触变泥浆指标：序号项目性能指标检验方法1比重1.1~1.6g/cm3泥浆比重器2粘度25S500ml漏斗法3PH值9PH剂4失水率＜25cm3/30min失水仪5稳定性0.02g/cm2.d稳定性筒⑵压浆孔及压浆管路布置压浆系统分为二个独立的子系统。一路为改良土体的流塑性，对机头内及螺旋机内的土体进行注浆。另一路则是为了形成减摩泥浆套，而对管节外进行注浆。⑶压浆设备及压浆工艺采用泥浆搅拌机进行制浆，按配比表配制泥浆，纯碱和CMC应预先化开（CMC可以边搅拌边添加），再加入膨润土搅拌20分钟，泥浆要充分搅拌均匀。压浆泵采用HENY泵，将其固定在始发井口，拌浆机出料后先注入储浆桶，储浆桶中的浆液拌制后需经过一定时间方可通过HENY泵送至井下。注浆压力控制在0.3MPa左右。4、压浆施工要点①、压浆专人负责，保证触变泥浆稳定，施工期间不失水、不固结、不沉淀。②、严格按压浆操作规程施工，在顶进时应及时压注触变泥浆，充填顶进时所形成的建筑空隙，在管节四周形成一泥浆套，减少顶进阻力和地表沉降。③、压浆时必须遵循“先压后顶、随顶随压、及时补浆”的原则。④、压浆顺序：地面拌浆→启动压浆泵→总管阀门打开→管节阀门打开→送浆（顶进开始）→管节阀门关闭（顶进停止）→总管阀门关闭→井内快速接头拆开→下管节→接2英寸总管→循环复始。⑤、压浆量的计算(每节管节)为了保证注浆效果，注浆量设定为取理论值的2～3倍，具体数量根据现场实际情况及时调整。理论间隙每环：（4.93+6.93）×2×0.015×1.5=0.534m3/环。5、止退装置由于矩形顶管掘进机的断面较大，前端阻力大，实际施工中，即使管节顶进了较长距离，而每次拼装管节或加垫块时，主顶油缸一回缩，机头和管节仍会一起后退20～30cm。当顶管机和管节往后退时，机头和前方土体间的土压平衡受到破坏，土体面得不到稳定支撑，易引起机头前方的土体坍塌，若不采取一定的措施，路面和管线的沉降量将难以得到控制。在前基座的两侧各安装一套止退装置，当油缸行程推完，安装管节的时候，将销子插入管节的吊装孔。管节的后退力通过销子、销座传递到止退装置的后支柱上。止退装置和基座焊接在一起，把管节稳住。6、出土本工程出土采用螺旋输送机+轨道土箱+卷扬机+履带吊的形式出土，一节管节的理论出土量为51.2m3，在顶进过程中，应尽量精确地统计出每节的出土量，力争使之与理论出土量保持一致，确保正面土体的相对稳定，减少地面沉降量。顶管工程中，管内的出泥量要与顶进的取泥量相一致，出泥量大于顶进取泥量，地面会沉降，出泥量小于顶进取泥量，地面会隆起。这都会造成管道周围的土体扰动，只有控制出泥量与顶进取泥量相一致，才不会影响管道周围的土体，从而才能维护地面不受影响，而要作到出泥量与取泥量一致的关键是严格控制土体切削掌握的尺度，防止超量出泥。图5.7顶管施工出土布置图5.2.5顶管正常接收施工1、接收井准备接收井施工完成后，必须立即对洞门位置的坐标测量确认，并准备破除接收井洞口的围护结构。2、顶管机位置、姿态的复核测量当顶管机头逐渐靠近接收井时，应加强测量的频率和精度，减少轴线偏差，确保顶管机能准确接收。顶管贯通前的测量是复核顶管所处的方位、确认顶管状态、评估顶管接收时的姿态和拟订顶管接收时的施工轴线及施工方案等的重要依据，使顶管机在此阶段的施工中始终按预定方案实施，以良好的姿态进洞。3、顶管接收顶管机切口顶进至距离围护结构30cm时，停止顶进，洞口加固完毕并达到设计强度，将预留洞口的围护结构凿除，在接收井底板上安装接收架，将顶管机缓慢顶进接收井内，当首节管节顶进至设计位置时，应停止顶进，并利用管节内注浆孔进行水硬性浆液填充管节与洞圈的空隙。5.2.6顶管弃壳接收施工由于Ⅱ号出入口顶管接收端交通导改不能实现做接收井的条件，无顶管机分体吊出条件，故采取顶管机弃壳接收方式，具体方案如下：当顶管机刀盘切口进入加固区距离围护结构0.3m时，顶管停止顶进，开始凿除洞门，洞门完全打开后，顶管应迅速、连续顶进，尽快缩短顶管机进洞时间。机壳前端进入钢洞圈计算范围后即停止顶进，马上用钢板将机壳与洞圈焊成一个整体，并用水硬性浆液填充管节和洞圈的间隙，减少水土流失。图5.8洞圈缝隙填充及刀盘拆除1、设备拆解顶管机停到设计位置，洞门封堵、水硬性注浆完成后的一段时间后，开始设备拆除。①、架设临时钢支撑，因为设备内部拆解后破坏了原有设备结构，另外考虑后期钢筋混凝土填筑时也需要割除设备筋板，所以在拆除之前也在中部增设临时钢支撑，以确保机壳整体稳定。②、依次拆解机壳内螺旋机、油泵、马达、轴承、电机、土压计、千斤顶等设备，向后运输，从始发井吊出。（见图15）图5.9设备拆除并运至始发井③、从前部拆下刀盘，从车站中间吊装井口。④、割除胸板、壳体加强钢板，然后分批次吊出，最后采用3辆35t平板车运输撤场。2、机壳内钢筋混凝土结构施工、井接头结合车站主体结构施工设备拆解完成后既可以开始机壳内钢筋混凝土结构施工，底模、和侧模采用木模板，顶板采用钢模板。采用现浇段与井接头同步完成的施工方案。底板、侧墙与顶板则一次浇筑。侧墙浇筑利用设置在侧墙上部的临时浇注口，浇筑到位后封闭浇注口。顶板浇筑则是在接收竖井一侧设置的畚箕口，浇筑振捣密实之后。待混凝土达到初凝强度凿除竖井侧多余的畚箕口，修复与内衬结构齐平。3、顶管机弃壳运输人员、设备及材料清单①、人员配置本工程顶管机弃壳所需人员为顶管施工配置所有人员，详见表2。②、主要设备顶管弃壳所需主要设备，详见表12所示：表5.2主要设备一览表序号设备名称单位数量备注1150T汽车吊台班4接收区域250T汽车吊台班10335t平板车台班15回厂运输1天2夜4电焊机台班305交流弧焊机台班66电动卷扬机台班307电动葫芦个615t和10t各3个8手拉葫芦个85t、3.2t、2t、1t各2个③、主要材料顶管弃壳所需主要材料，详见表13所示：表5.3主要材料一览表序号名称单位数量备注1型钢t22钢板m2210mm和20mm各1m23千斤顶个650t、32t、10t各2个4枕木m33.25钢丝绳m506电焊条包607机油kg608氧气、乙炔气套109油布（防雨、防水）张810支座、摊架、工艺架吊攀等t1011PVC给水管材m50124*8mm电缆m6013120mm电缆m5014照明灯具套215二级配电箱个116三级配电箱个2④、工期安排根据我司以往类似条件的弃壳工期安排，预计本次弃壳施工作业时间为10天。5.3施工技术措施5.3.1顶管接收后注浆顶管机头吊出接收井后，马上用砖头砌墙，将两头洞门与管节间的间隙封堵。然后在管节预留注浆孔的上部注浆，浆液自上而下从管节底部溢出，对溢出的泥浆进行集中处置。如下图所示：图5.9顶管接收后注浆示意图5.3.2顶管接口、止防水措施接口是顶管工程的关键部位，保证做好接口部分是顶管成败的关键，因此对组成接口的每一部分都必须严格遵守有关规程的要求逐一分别严格制作。管节止水圈材质为氯丁橡胶与水膨胀橡胶复合体，用粘结剂粘贴于管节基面上，粘贴前必须进行基面处理，清理基面的杂质，保证粘贴的效果。管节下井拼装时，在止水圈斜面上和钢套环斜口上均匀涂刷一层硅油，接口插入后，用探棒插入钢套环空隙中，沿周边检查止水圈定位是否准确，发现有翻转、位移等现象，应拔出重新粘接和插入。施工时如若发现止水条有质量问题，立即上报技术部门，整改后方可继续使用。管节与管节间采用中等硬度的木制材料作为衬垫，以缓冲混凝土之间的应力，板接口处以企口方式相接，板厚为15～18mm。粘贴前注意清理管节的基面，管节下井或拼装时发现有脱落的立即进行返工，确保整个环面衬垫的平整完好。顶管施工结束后，管节间的缝隙采用双组分聚硫密封膏填充。嵌缝前必须将缝隙内的杂质、油污清理干净，做到平整、干净、干燥。配制好的聚硫膏在缝两侧先刮涂一遍，第二次在缝中刮填密封膏到所需高度。要求压紧刮平，防止带入气泡而影响强度和水密性。密封膏表干时间为24h，7天后才达到80％强度，在密封膏在未充分固化前要注意保护，防止雨水侵入。图5.10管节防水示意图图5.11管节与洞门连接示意图5.4施工重难点及分析5.4.1路面沉降的控制矩形顶管施工由于其截面大，顶进过程中对地下土体的扰动较大，对路面及周边构建筑的沉降控制是施工过程中的重点和难点之一。应对措施：①在顶管机设计时严格控制壳体与顶管工作井和接收井预留洞口之间的理论间隙，在确保顶管机能够顺利出洞和进洞的情况下，理论间隙越小越好，根据我司施工经验，其理论间隙控制在单侧10~15mm为宜。②矩形顶管顶进时起初应让机头稍微上扬，让机头前部的路面稍有隆起，控制在10mm左右，顶管机及管节穿越后稍有下沉保持原有路面现状。③顶进过程中根据预设在顶管机头背面的土压表显示，严格控制左右两个螺旋输送机的出土量，确保顶进过程中真正达到土压平衡，防止因机头超挖引起局部的路面沉降。5.4.2顶管机的出洞和进洞矩形截面顶管进出洞是矩形顶管法施工地下通道的关键工序，该工序施工技术的应用直接影响到建成后地下通道的轴线质量、进出洞口处环境保护和附近道路、构建筑物安全以及工程施工的成败。应对措施：①尽量减少机头进出洞门的时间。机头准备进出洞时，应快速施工，尽量减少洞门暴露的时间。②对进出洞口区域进行土体加固。目的是将洞口处一定范围内土体预先固结，达到进出洞时所需的强度，能使洞口封门拆除后洞口处暴露的土体自立。③进洞之前进行探孔确定地层的含水量及高压旋喷桩的加固质量，根据实际需要在接收井外侧增设降水井，以确保机头顺利进洞。5.4.3对周边管线的保护矩形顶管施工对周边公用管线的保护是矩形顶管施工成败的关键之一。由于矩形顶管施工截面较大，壳体和管节之间不可避免的存在着一定的理论间隙。因此，施工期间对管线和构建筑的保护显得尤为重要。应对措施：①顶进施工前应对顶管上部及周边相对较近的管线及构建筑进行排摸并布点进行监测。对比较重要的管线有条件时应适当将其暴露。②顶进过程中应及时对壳体和管节之间的理论间隙进行注浆加固，施工时应做到随顶随注。顶管全部结束以后还应根据现场情况进行二次注浆加固，确保顶管周边道路、管线和构建筑的安全。③顶进施工时严格控制顶进速度，尽量减少顶进施工对土体的扰动。六、顶管预制管节生产6.1管模设计6.1.1设计简介本项目顶管设计采用外形尺寸b×h=6900mm×4900mm的矩形钢筋混凝土预制管节，管节混凝土标号为C50·P10，管节壁厚450mm，环宽1500mm，采用定向钢模进行预制。（见图6、图7）图6.1管节钢模尺寸设计示意图图6.2管节钢模尺寸设计示意图6.1.2设计要求根据设计施工图纸要求，拟采用本工程管片预制的钢模需满足规定的尺寸和断面，其金属厚度、加强肋、硬度以及表面处理都应达到生产符合规范GB50157-2013和GB50205-2001精度的管片要求，以形成光滑的砼表面，无不规整部位，无焊接瑕疵和混凝土蚀斑等。6.1.3钢模特点（1）主要采用焊接结构件，在制作和装配时通过采取适当措施可以有效保证底模和内外模板的尺寸公差和形位公差，某些零部件可以通过现场配作来满足整体尺寸和误差要求。（2）吊耳、销座等配件与模板采用连接角焊缝，焊接牢固、可靠。（3）尺寸控制：①内外模板上边线在同一平面内，其平面度误差<2mm，在1m长度内<0.5mm。②内外模板平面应垂直底模上平面，其误差<0.5mm。③外模板组装后，矩形框对角线误差值<5mm，上部对边长度尺寸取6000+2/0x4300+2/0，四角上嵌槽板条应对正不错缝。（4）内、外模板与底模的对应位置做了长期标记，多次拆装后可以快速识别。6.2施工准备6.2.1施工场地布置1、原材料堆场采用硬地坪，砂、石原材料根据不同规格进行分仓堆放，并挂显着标识以表明管节生产专用，水泥、掺和料、外加剂等用专用筒仓储存。2、设置独立的钢筋断料、弯折（弧）工段，采用进口弯弧机和弯折机，混凝土由专用搅拌机提供。3、管节生产车间分为五个区域:即钢筋骨架成型区、管节浇捣成型和蒸养区、管节脱模整修区、管节水养护区、管节成品堆放区。4、配置钢筋混凝土管节拼装检验平台，其表面平整度达到0.25mm，并能承受管节的重量而不变形。5、配置相应数量的管节抗渗检漏架。6.2.2原材料质量控制对管节生产的原材料根据质量体系程序文件和作业指导书、管理规定进行严格控制，把好质量关，满足工程的各项要求。管节生产使用的材料（混凝土、水泥、粉煤灰、粗细骨料、外加剂、钢筋等）应符合《GB50204-2011混凝土结构工程施工质量验收规范》、《DGJ08-236-2006市政地下工程施工及验收规程》、《GB50299-1999（2003版）地下铁道工程施工及验收规范》，且试验结果符合质量要求。1、水泥水泥是符合《GB175-2007硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》的普通硅酸盐水泥，并且储存在工厂的水泥筒仓中。2、掺和料粉煤灰是符合《JGJ28-86粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》、《DB31/T35-2006混凝土和砂浆用粒化高炉矿碴微粉》的粉煤灰，储存于工厂的粉煤灰筒仓中。3、骨料细骨料是符合《JGJ52-2006普通混凝土用砂、石质量标准及检验方法》的中砂（Mx=2.3～3.1），在产地进行分筛、水洗，储存于骨料堆场中。4、粗骨料粗骨料是符合《JGJ52-2006普通混凝土用砂、石质量标准及验收方法》5～25mm连续粒级的碎石。5、外加剂外加剂是符合《GB8076-2008混凝土外加剂》、《GB50119-2003混凝土外加剂应用技术规范》的混凝土用高效减水剂。6、混凝土混凝土满足设计指标：C50P10，经过《GB/T50107-2010混凝土强度检验评定标准》、《GB/T50080-2002普通混凝土拌合物性能试验方法》验证，满足施工要求机械拌制混凝土。7、钢筋①管节预制使用的钢筋采用甲供的形式。②每批钢筋进场要有该批钢筋的质量保证书，且必须是相同钢筋等级、相同直径、相同铸造号码、相同批号（堆号）方可称为同一批。③钢筋原材料复试检测频率以每≤60T为一单位，样本从不同堆按检验要求取相应的尺寸和数量，按国家规范规定项目和要求进行测试。④测试单位由有资质的测试机构进行测试，并出具有效的测试报告。经工程师确认后，该批钢筋挂片牌标识进入待用状态。8、焊丝（条）焊丝（条）是符合《GB/T8110-2008气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》用于钢筋搭接、固定、埋件制作、定位的焊丝（条）。9、其余预埋件其余管节生产用的埋件均是符合设计要求和国家材料检验制作标准的预埋件。6.2.3管节钢模质量控制钢模由底模、中心立柱、内模板、外模板、梯形丝杆组件组成。（1）钢筋混凝土管节精度是以钢模加工和合拢振捣后的精度作保证的，因此钢模在正式投入管节制作前必须经过四阶段检测。即加工装配精度检测、运输到厂钢模定位后的精度复测、试生产后的钢模精度同实物精度对比检测及管节三环水平拼装精度的综合检测。各项检测指标均在标准的允许公差内，经现场工程师批准，方可投入正常生产。管节的边长误差<±2mm，高度误差<1mm，上下平面矩形外框对角线误差<4mm，侧向平面与上下平面的垂直度误差<2mm。（2）在正常生产状态下，对钢模实施两种检查的管理，即浇捣前的快速检查和钢模定期检查。浇捣前的快速检查：用专用的快速测量工具对钢模中心宽度和能显示钢模正确合拢的项目进行测试。测试工具必须保持完好状态，并要妥善置放在可靠的地方；钢模定期检查是保证钢模在允许公差之内进行管节制作。如有特殊情况，可缩短其检查周期或作针对性检查。超标必须上报和及时修正。复检达标后方可继续进行管节制作。（3）钢模检查的各项目检测值都应及时准确清晰填写在规定的钢模检查表中，确保记录有效性和可追溯性。（4）对管节脱模和起吊后的钢模，必须在不损伤钢模本体的前提下进行彻底清理。确保钢模内表面和拼接缝不留有残浆和微小颗粒，以保证钢模合拢的精度。（5）脱模剂应用专门工具均匀抹刷在钢模与混凝土的所有接触面上。抹刷后应有专人检查，要不留有影响管节质量的隐患，确保脱模剂抹刷质量。（6）钢模操作工在上岗前必须按照钢模供应商提供的钢模操作手册及钢模维修手册进行理论和实际操作培训，经考核合格者予以上岗。6.3生产工艺6.3.1钢筋骨架的制作安装1、钢筋断料和弯曲成型（1）进入断料和弯曲成型阶段的钢筋必须是标识可用状态的钢筋。（2）断料、弯曲成型之前必须要有经过详细翻样确认的尺寸、形状明细表，并准备好准确的样棒和校核基模，以保证在断料、弯曲成型过程中快速检测。（3）切断和弯曲工序的操作和公差控制应遵从规范和标准中有关条款的规定。切断和弯曲成型后的钢筋制件应分类存放在支架上，并标识状态。2、钢筋骨架总装（1）根据管节钢筋骨架制作的精度特殊性，要求各单体部件制作成型精度必须满足总装精度要求。为此根据各单体部件和总装工艺的精度，专门加工相应的制作靠模，来达到各自的精度要求和总装的精度要求。（2）各单体部件和总装工序中钢筋连接均采用低温焊接工艺（即CO2低温保护焊）。焊接操作工应经过培训、考核合格后上岗。（3）按照设计和规定的要求对总装完成的钢筋骨架进行严格的质量检查，主要内容包括：外观、焊接和精度（公差）三个方面，检查合格后可挂牌标识进入成品堆放区待用。3、成品堆放和运输（1）钢筋骨架成品堆放应分类整齐堆放，并呈拱形堆放在指定区域内。（2）钢筋骨架吊装采用横担式专用工具，确保骨架在吊装过程中不产生变形。（3）钢筋骨架运输采用台车水平运输的方案。以保证钢筋骨架运输的速度能满足管节制作的需要。4、钢筋骨架入模（1）钢筋骨架的隔离器采用专用塑料支架。选用标准：应符合厚度、承受力和稳定性要求，支架颜色同管节混凝土保持基本一致，并经工程师检验认可。（2）隔离器根据不同部位分别选用齿轮形和支架形两种。其中支架形用于内弧底部；齿轮形用于侧面和端面。隔离器设垫位置正确、布设均匀。（3）钢筋骨架入模条件：应该是经检验合格认可的骨架，形状同钢模相符合的，钢筋骨架表面是符合要求的（一直要保持到混凝土浇捣前）。若钢筋骨架表面有恶化，不符合使用标准，则应采用工程师无异议的方法处理，处理后经工程师认可，方能进行下道工序作业。（4）所有预埋件按照设计要求准确就位，并固定牢靠，防止振捣时移位；（5）钢筋骨架入模位置应保持正确，骨架任何部份不得同钢模、模芯等相接触，并应有规定的间隙。入模工序全部完成后，必须经质检员检查认可，并详细记录于自检表中，由专人进行隐蔽工程验收，检查钢筋品种、规格、尺寸、长度、钢筋的位置和数量、保护层等项目，验收合格后方能进行混凝土浇筑工序。6.3.2钢模合拢钢模合拢工序操作要点：1、钢模的配件必须对号入座（钢模和配件均应编号）。2、清理必须彻底，混凝土的残渣全部铲除，并用压缩空气吹净。与混凝土接触的钢模表面清理洗刷时不准用锤敲和凿子凿，应沿其面铲除，严防钢模表面损坏。3、清理后需涂脱模油，脱模油优先采用喷涂方法，油面均匀不出现积油、淌油现象。4、模合拢前先查模底与四块侧模接触处是否干净,然后合上端头板。5、两侧板，拧定位螺栓，先中间后两头，打入定位销。6、合拢后，用内径千分卡检查钢模的内净宽度尺寸，若超过误差尺寸必须重新整模直到符合要求。6.3.3管节混凝土浇筑1、管节混凝土浇筑必须具备：钢模合拢精度和钢筋骨架入模均符合要求并已认可；混凝土搅拌系统处于正常状态和振捣器能正常运作等条件。2、混凝土供料和运输①管节混凝土由搅拌系统供应。搅拌上料系统和搅拌系统及试验室等辅助设施均应经工程师确认能满足本标段管节制作的要求。②管节混凝土搅拌配合比经模拟对比试验后，由工程师指定的配合比作为管节混凝土的基本配合比。每天混凝土开拌前根据气候、气温和骨料的含水量变化，出具当日搅拌的混凝土配合比。③根据当日混凝土配比单，调整好称量、计量系统。称量、计量系统应定期校核，把称量、计量公差控制在允许公差之内，以保证上料计量系统始终在受控状态下工作。④混凝土搅拌要充分、均匀，现场测试混凝土坍落度公差满足设计要求。⑤混凝土试块留置每次浇捣不少于3组。其中2组进标养室标养，作28天强度试验（其中有1组作备用）；另1组同管节同条件养护，测得起吊时的抗压强度。⑥混凝土倒入专用1m3（或1.5m3）贮料斗内，由电机车运输到管节车间内，经龙门吊作垂直提升运到浇筑位置，下料入模。3、混凝土布料、振捣和成型①开始阶段混凝土由贮料斗向钢模内均匀进行布料。当盖板封上后，混凝土从钢模中间下料。下料速度应同振动效果相匹配，尤其是在每块钢模即将布满时，更要控制布料速度，防止混凝土溢出钢模外。②振捣是管节成型质量的关键工序。振动时间、混凝土坍落度、布料速度和振动器的效率等是构成振捣效果的四大要素。因此在管节正式生产前，必须经过试验和试生产来确定有关制作参数。③成型后的管节外弧面的混凝土收水应根据气温间隔一定时间后进行。间隔时间一般以管节外弧面混凝土表面已达初凝来控制。收水的目的是使之表面压实抹光和保证外弧面的平整和顺，因此该工序应由熟练的抹面工来操作。④钢模内侧面和端面螺孔芯棒既要便于脱模又要防止坍孔，因此在管节混凝土初凝前先松动钢模芯棒，严禁向外抽动。当混凝土初凝后，对芯棒再次松动，直到混凝土达到自立强度后方可拆下螺孔芯棒（混凝土自立强度一般根据气温凭经验控制拆芯棒间隔时间）。6.3.4蒸养、脱模、养生1、在浇捣结束后静养2小时后开始蒸养。2、升温速度：每小时不得超过15℃，最高温度为60℃。恒温时间2小时，在恒温时相对湿度不小于90％。降温速度每小时不超过20℃。在整个蒸养过程中应有专人负责检查，并做好记录。3、整个蒸养过程中，蒸养控制室值班人员加强责任心，如实记录各温度测点的温度变化什，确保各蒸养罩内的温度的同一性，使管节均匀升温或降温。4、管节蒸养后达到规定的强度便可脱模，脱模应注意事项：①严格按照钢模操作规程将钢模打开，在脱模时严禁硬橇硬敲，以免损坏管节和钢模；②管节脱模要用专门吊具，平稳起吊，不允许单侧或强行起吊，起吊时吊具和钢丝绳必须垂直；③起吊的管节应成侧立状态；④管节在翻身架上拆除螺栓模芯及其他附件，拆除时应按规定进行，不得硬撬硬敲，以防止损坏活络模芯、附件及管节；⑤翻身架与管节接触部位必须有柔性材料予以保护；⑥管节在内弧面醒目处应注明管节型号、生产日期和钢模编号；⑦在脱模过程中遇有管节混凝土剥落、缺损，大缺角应用SC－1混凝土粘结剂（或指定修补方案）进行修补，密封垫沟槽两侧、底面的大麻点应用107＃胶结剂加水泥腻子填平（或采用指定修补方案），并经监理认可后方可出厂。⑧管节脱模后吊运至养护水池进行7天水养护，注意管节与水的温度差不得大于20℃。6.3.5选用的主要加工机械表6.1主要加工机械一览表机械装备名称型号、产地国功率、吨位、容积单位数量钢模套1龙门吊45t台1砼搅拌机JS100060KW套1钢筋切断机QJ-409.5KW台1钢筋弯曲机GJ7403KW台2钢筋弧型弯曲机WJ40、进口3KW台1钢筋点焊机DN3-7575KVA台2CO2气体保护焊机MIG-350350KVA台7抗渗台3KW台16.3.6检验与试验1、钢模的检测①钢模运抵现场之前，全数检验，不符合质量标准不得用于生产管节；②在钢模合拢后，管节砼浇捣前，用内径千分卡检查钢模的内净宽度尺寸，要有三点以上，并如实记录在自检表中，若超过误差尺寸，则重新整模，直至符合钢模合拢精度要求。2、钢筋半成品加工及骨架的检验钢筋半成品加工及骨架的检验执行“地铁工程质量检验评定标准”。3、混凝土的检验管节混凝土的检验采用150mm的标准试件，每100m3和500m3（不足者也分别按100m3和500m3计）应分别做两组抗压强度和抗渗压力试件，其中一组在同条件下养护，另一组在标准条件下养护。4、管节的质量检验①管节每生产一环，应抽查一块进行抗掺检漏，试验的管节抗渗压力为0.8Mpa，恒压3小时，渗透深度不超过保护层5cm为合格。如发现检漏不合格管节,则不得用于工程中,此外对当日生产的每块管节进行检漏试验。②管节的检验：执行相关“市政工程质量检验评定标准”。在钢模复试合格后进行管节试生产，以检验管节钢模的制作质量，全部合格后并得到业主和工程师的认可后，再进入正式生产。单块管节的外观尺寸允许偏差：管节的边长误差<±2mm,高度误差<1mm,上下平面矩形外框对角线误差<4mm,侧向平面与上下平面的垂直度误差<2mm。5、管节出厂检验①每块管节经过严格质量检查，并逐块填写好检验表，检验后在统一部位盖上合格或不合格章，以及检验人员代号，合格的管节才能出厂。②管节出厂检验内容：a管节无缺角掉边，无麻面露筋；b管节的预埋件完好，位置正确，埋件表面无余浆；c管节型号和生产日期的标志醒目、无误；d管节生产当月的28天强度，抗渗检漏等技术质量指标符合要求。6、尺寸精度①钢筋制作质量标准。表6.2钢筋制作质量标准表序号内容允许误差(mm)1网片长,宽尺寸+5,-52网片间距+5,-53分布筋长度尺寸+5,-54分布筋间距+5,-55骨架长,宽,高尺寸+5,-56保护层+5,-37箍筋间距+5,-5②为保证装配式结构良好的受力性能，工厂每生产40~50环管片应抽检3环作水平拼装检验，三环水平拼装允许误差详见表9所示：表6.3管节质量检验标准表项目序号内容允许误差(mm)备注单节检验1管节边长+2～-22管节宽度+1～-13管节厚度+1～-14上下平面矩形外框对角线+4～-45侧向平面与上下平面的垂直度+2～-26混凝土强度等级≥C507混凝土抗渗等级≥P8水平拼装检验8环向缝间隙2mm每环测4点9成环后内径±2mm10成环后外径±3mm6.3.7管节的标志与保护措施1、必须在管节内侧显眼的地方，用适当的方法明确注上标志。在现场组装结束之前不得消失。标志内容为制造编号、制造单位、生产日期。2、由于管节在蒸养成型后，将经过脱模、翻身、转向、进出水养护池、堆放贮存、出厂运输等一系列操作步骤，为避免损坏管节的表面、边缘和角部，必须采取相应的保护措施：①管节的起吊，（根据管节不同的大小，和倒、卧状态）使用专门设计的起吊工具确保其受力均匀，并做到慢吊轻放；②管节在任何时候都应搁置在柔性材料上，如橡胶、垫木等，堆放时管节与管节之间保持一定的距离；③管节在吊运、堆放、装卸时有专人指挥，并扶持管节；④管节的缺角、大麻点经监理工程师认可后方可修补。6.4管节的运输和堆放6.4.1运输1、运输路线：管节预制场位于武汉市东西湖区，管节出场后经解放大道运至施工现场，从施工场地大门进入始发井施工场地。2、管节出厂运至工地时，管节应内弧面向上平稳地放于有专用支架的运输车辆的车斗内。3、在同一车装运两层以上管节时，管节之间应附有柔性材料的垫料。4、配备能满足施工需要的管节运输车辆，确保顶管推进连续性。5、管节运输时，必须注意，不要使其损坏，对于运输过程中被损坏的管节，应按技术负责人的指示处理。6、运输时，对混凝土管节的棱线部分，必须采取适当的防护措施，以防止损坏这部分，同时在装卸等搬运时也必须加以充分注意。7、管节接头等附件，必须分别打包，注明品种、数量后再运输。8、运输和搬运过程中损坏的管节，必须按技术负责人的指示，作废、修理等处理。6.4.2贮存及堆放1、管节应按生产日期及型号排列堆放整齐，并应搁置在柔性垫条上，垫条厚度要一致，搁置部位上下一致。2、管节堆场坚实平整，堆放整齐，堆放高度在生产地点不超过一层。3、管节贮存时，必须充分注意，不要让管节产生有害的裂纹或永久性变形等，需要选择适当的贮存场所和贮存方法，以免因其自重造成的贮存场所不均匀下沉和垫木变形而产生异常应力和变形。贮存时，必须注意，不要让油类、泥等污损管节。4、管节接头附件必须分别打包，保管在固定地方，以免丢失。保管时必须注意，不要让这些附件接触到雨水和露水等产生的潮气,不要出现锈蚀，不要粘附灰尘、砂粒等，以防降低品质。6.4.3管节吊装下井管节出厂经检验合格后运输到现场,采用200t的履带吊将管节吊装下井。6.5管节安装每节管节安装前，需先粘贴止水圈及木衬垫，管节与管节的接口部分按设计要求进行嵌填，同时，尽量保证管节与机体处于同心同轴状态。管节相连后，应在同一轴线，不应有夹角、偏转，受力面应均匀。七、顶管施工吊装顶管施工过程中的吊装作业主要包含机械设备的下井组装吊装，管节吊装等。7.1吊装作业概况6900*4900矩形顶管机外形尺寸：6920×4920×6800（宽×高×长），重约145t。砼管节外包尺寸6.9m×4.9m,重约37吨，整体吊装。图7.1顶管机示意面图7.2顶管机示意面各主要部件尺寸及重量见下表：表7.1各主要部件尺寸重量表序号名称外形尺寸宽×高×长（mm）重量（t）数量1刀盘支撑及驱动段6920*4920*34008012后部纠偏铰接段6920*4920*19006513螺旋机φ560×5950824后顶油缸架1500×4450×6100915U型顶铁3000×500×5000826管节6900*4900*1500（壁厚450）37357.2起重运输和吊装的选用7.2.1起重机械吊装机械采用中联重科QUY200履带起重机（200t）。中联重科QUY200履带起重机（200t），主吊配29米长把杆，最大仰角控制在78°详见后附吊车性能表。表7.2QUY200履带吊性能参数表起重半径R（m）有效起重量Q（t）8100-3.89100-3.81094.1-3.81183.9-3.87.2.2吊索具配备索具选用6*37mm（?56mm）,1970级,破断拉力2000KN,16M长,四点吊,卸扣四只35T/只。7.2.3管节运输车辆：100吨平板车二辆，30吨、20吨、10吨运输车若干。7.3吊装验算7.3.1吊车配置验算表7.3吊车配置计算参数表序号项目计算参数备注1矩形顶管设备（最重一节）W146T含钢丝绳、索具2200t极限起重量P194.1-3.8（吊钩自重）29米臂杆（10米工作半径）3管节自重W242T含钢丝绳、铁扁担4200t行走状态下极限起重量P2（吊运管节）P1*0.8=72.24T200t吊车在起吊矩形顶管设备时：P1>W1,满足要求。200t吊车在起吊管节时：P1>W2,满足要求。200t吊车吊装管节行走状态下：P2>W1，满足要求。7.3.2吊车挂钩下钢丝绳验算钢丝绳采用6股*37的钢丝绳，钢丝绳直径为?56mm，查看钢丝破坏拉力总和为1970KN，安全系数6~8，取7，长度为6米，共2根。钢丝绳破断拉力总和：Fg=1970KN（起重吊装常用计算手册）换算系数：a=0.82（建筑施工手册，第五版）钢丝绳安全系数：K=8（建筑施工手册，第五版）钢丝绳允许拉力：[Fg]=a×Fg/K=0.82×1970/8=201.9KN钢丝绳受力（考虑了自重+吊具重）T=460/2/sin86/2=115.3KN﹤201.9KN经计算钢丝绳满足要求。86度ddu460.0086度ddu460.00kN189.3kN图7.3吊车扁担上钢丝绳受力2根直径56mm钢丝绳，14米长189.3kN7.3.3卸扣验算卸扣的选择与吊车钢丝绳最大受力有关。主吊卸扣选择：，考虑到未知因素，所以卸扣选择35T，满足施工要求。7.4吊装施工机具配备表7.4吊装机具一览表序号名称规格（型号）长度（m）单位数量备注1吊车200t（29）台12钢丝绳6*37（56mm）14根23卸扣35T只84铁扁担幅15铁销子幅27.5管节吊运、安装1、管节运输需要超宽车道，采用专用运输平板车利用夜间车流量少的时段，从预制厂运输至现场。2、施工场地采用30cm厚C30混凝土全部硬化，满足堆放管节承载力的要求。管节底部用木枕，防止破坏管节混凝土面。管节到现场后，质量员对管节进行表面观察后，符合要求后，才能起吊、堆放。3、管节下井采用专门起吊架，用“铁销子”插入预埋的吊装孔中，起吊。两边系围绳，下井时，控制方向。4、下井安装时，在止水圈斜面上和钢套环斜口上均匀涂刷一层硅油，接口插入后，用探棒插入钢套环空隙中，沿周边检查止水圈定位是否准确，发现有翻转、位移等现象，应拔出重新粘接和插入。5、拼装时，指挥安装人必须手势明确，指挥安装。察看管节四周间隙，配合油缸组缓缓插入切口。6、管节安装后，检查管节安装质量。如有问题，及时整改。7.6管节吊装安全措施1、起重指挥人员必须经过培训取得合格证后，方可担任指挥。作业时应与操作人员密切配合。操作人员应严格执行指挥人员的信号，如信号不清或错误时，操作人员可拒绝执行。2、起吊物件应有专人负责，统一指挥。指挥人员用声音信号、手势信号及旗语等对操作人员进行指挥，确保操作人员能够准确理解指挥人员的指挥，确保指挥人员和操作人员有效配合指挥时不准戴手套，手势要清楚，信号要明确，不得远距离指挥吊物。3、起重机的变幅指示器、力矩限制器以及各种行程限位开关等安全保护装置，必须齐全完整、灵敏可靠，不得随意调整和拆除。严禁用限位装置代替操纵机构。4、起重机作业时，重物下放不得有人停留或通过，严禁用非载人起重机载运人员。5、起重机必须按规定的起重性能作业，不得超载荷和起吊不明重量的物件。6、履带式起重机如必须带载行走时，荷载必须符合规范要求，并要求行走道路坚实平整，重物应在起重机行走正前方向，重物离地面不得超过50cm并栓好拉绳，缓慢行驶，严禁长距离带载行驶。7、履带式起重机变幅应缓慢平稳，严禁在起重臂未停稳前变换档位。起重机满载或接近满载时严禁下落臂杆。8、吊件起升过程中,操纵必须平稳,速度必须均匀,避免起升和变幅钢丝绳受冲击力。确保大件垂直起吊，严禁斜吊。吊运物上的零星物件必须清除，防止吊运中坠落伤人。9、起吊时，必须先试吊，离地不高于0.5米，经检查确认稳妥，并用围绳牵住吊物保持平稳，方可指挥起吊运行。要求试吊2次方可正常吊运。大型物件及分段翻身吊运前，划出警戒区，检查各点受力情况及吊攀的焊接质量，并经试吊，确认安全可靠，方可指挥起吊翻身。10、起重设备的安全要求①、在起吊前必须仔细检查吊具、锁具、卸扣，确保完好。②、起重吊装作业必须严格遵守起重“十不吊”的规定要求：指挥信号不明不准吊；斜拉斜挂不准吊；吊物重量不明或超负荷不准吊；散物捆扎不牢或物料装放过满不准吊；吊物上有人不准吊；埋在地下物不准吊；安全装置失灵或带病不准吊；现场光线阴暗看不清吊物起落点不准吊；棱刃物与钢丝绳直接接触无保护措施不准吊；六级以上强风不准吊。③、在吊装时应对周围环境进行检查。④、检查设备的卷扬筒的安全情况是否可靠。⑤、钢丝绳是否有损伤，发现问题及时更换，确保吊装安全。⑥、检查吊钩的上限位是否灵敏有劲。⑦、起重机设备有无异常。⑧、起重机械就位的位置应准确、坚硬。7.7管节吊装注意事项1、起重机的吊钩和吊环严禁补焊。当出现下列情况之一时应更换：①、表面有裂纹、坡口；②、危险断面及钩径有永久变形；③、挂绳处断面磨损超过高度10%；④、吊钩衬套磨损超过原厚度50%；⑤、心轴（销子）磨损超过其直径的3%～5%。2、当起重机制动器的制动鼓表面磨损达1.5～2.0mm（小直径取小值，大直径取大值）时，应更换制动鼓，同样，当起重机制动器的制动带磨损超过原厚度的50%时，应更换制动带。3、在起吊前仔细检查吊具、钢丝绳的完好情况，必须符合安全规范要求。对于吊具的检查重点是钢丝绳质量的检查，钢丝绳应符合以下要求：表7.5绳径匹配的绳卡数钢丝绳直径（mm）10以下10～2021～2628～3636～40最少绳卡数（个）34567绳卡间距（mm）80140160220240表7.6钢丝绳报废标准（一个节距内的断丝数）采用的安全系数钢丝绳规格6×19+16×37+16×61+1交互捻同向捻交互捻同向捻交互捻同向捻6以下126221136186～7147261338197以上16830154020表7.7钢丝绳锈蚀或磨损时报废标准的折减系数钢丝绳表面锈蚀或磨损量（%）1015202530～40大于40折减系数8575706050报废4、起重机司机、吊装指挥、电焊工等特殊作业人员须持证上岗，吊装前在起吊范围内设置警戒标志，并设专人警戒，禁止吊装过程中人员靠近作业范围。5、吊装作业前对所有吊装作业人员进行安全技术交底。八、施工安全保证措施8.1组织保障8.1.1总体组织顶管施工按照“安全第一”的基本原则组织施工。8.1.2顶管施工组织管理机构为保证顶管顶进施工的安全、质量和进度，项目负责人为总体负责人，总工为技术总负责人、生产经理为现场现场负责人，安全总监为现场安全负责人，进行顶管顶进施工各项工作。8.1.3顶管施工组织机构根据项目施工组织情况，成立吊装作业班组，配备足够的技术人员和技术工人，在确保人员和设备安全的前提下，保质保量完成吊装工作。人员组织如下图：组长：骆超锋副组长：吴思远、王建、周小锋、周耀升组员：凌高亭、范涛、刘龙、张旭、权永图7.1应急救援小组机构图8.2技术措施8.2.1端头加固施工顶管始发井和接收井的端头加固及后靠背加固均采用φ800@500mm三重管高压旋喷桩施工，始发加固长度为6m，宽度为11.6m，加固深度为顶管管节外边上下各3m，接收加固长度为6m，宽度为10.6m，加固深度为顶管管节外边上下各3m。1、三重管高压旋喷桩施工工艺流程三重管高压旋喷施工过工艺流程详下图所示：高压空气高压空气测量放线定桩位钻机定位调整钻杆角度钻孔横向高压喷射注浆旋转提升、拔管喷射结束器械清洗移位钻机准备配置浆液图7.2三重管旋喷桩施工工艺流程图2、施工技术参数顶管机掘进对加固端的成桩后28天强度要求为：0.8～1.2Mpa，加固体无侧限抗压强度＞1.5MPa时，顶管掘进不动，为此对双管旋喷桩的施工技术参数作以下优化：1）、地基加固采用三重管旋喷桩成桩直径为800mm，桩间间距500mm，相邻桩搭接长度300mm；2）、旋喷桩的水泥掺入量为：P·O42.5R普通硅酸盐水泥350kg/m；