顶管施工方法

顶管施工方法顶管施工工艺流程施工准备→测量放线→工作井施工→施工平台制装→后背安装→导轨安装→主顶千斤顶安装→油泵安装→顶铁安装→洞口密封安装→凿洞口→整体运行调试→正常顶进→下管→对口→接进排泥管→继续顶进→机头出洞→结束工作坑施工冠梁及腰梁、后背墙和封底的施工要求冠梁及腰梁现浇混凝土支撑施工应一次连续浇捣，不得留施工缝，并要随打随抹，保证表面平整。浇捣混凝土过程中，必须保证钢筋的混凝土的保护层厚度满足设计要求。钢筋下料加工应按配图现场放样，经检查无误后方可施工。 无特殊说明，钢筋接头均采用焊接，焊接接头应相互错开，位于同一连接区段内的钢筋接头面积百分率不应大于50%。钢筋焊接的焊缝厚度不应小于0.3d，焊缝宽度不应小于0.8d。浇捣混凝土过程中，应严格控制水灰比，并保证每管线调查：工作坑施工前需进行地下管线的调查，提出对原有管线的保护方案，施工中不得损坏原有管线。根据施工图纸，现场找出现况管线的所在位置，测出高程，查明材质、管线类型及使用情况。现场发现未在施工设计图上标出的管道，挖探坑，及时搞清管道的位置、走向、高程。对施工有影响的现况管道，须采取合理的保护措施。顶进施工中，距现况管道管径的五倍范围内，须降低顶进速度。探槽：工作坑施工须先开挖探槽，开挖相互垂直的二条探槽，分别平行与垂直于顶进轴线，其长度须大于工作坑开挖范围1米，深度的确定须配合地下管线调查资料，通常在2米左右。冠梁：工作坑上口设混凝土冠梁，冠梁尺寸为宽×高＝1200mm×800mm，其顶面标高为从自然地面下反0.5米。主筋使用8根，Φ22的螺纹钢，箍筋使用Φ10的钢筋，间距150毫米，混凝土强度C30。土方开挖：待冠梁混凝土强度达到90%后进行基坑土方开挖；采用机械与人工配合挖土，垂直运输采使用吊车和土斗。开挖顺序由上至下、对角开挖、中间留核心土的方式进行，为了保证安全，严禁同层贯通挖土。每一循环挖深0.6米，开挖土方要堆积在基坑边10米以外，及时运出场外，不得大量堆积在基坑边，造成基坑支护结构受力过大，造成坍塌事故。腰梁：土方开挖至腰梁位置，设置一道800*600mm的钢筋混凝土腰梁，其中有直撑与角撑两种形式。后背墙及封底：顶进坑采用钢筋混凝土后背墙及封底，在挖深达到顶进坑底标高后施作，其间使用Φ18钢筋，双层排列，钢筋间距200mm，底板厚度为400mm，混凝土要求强度为C30；工作井基础及导轨导轨必须符合中线、高程的要求，且在安装后和顶管前，其轴线位置、高程等必须进行验收，轴线位置偏差不超过3mm，顶面高程偏差不超过3mm，两轨内距偏差不超过2mm。工作井需用工字钢搭制一米高的平台，然后安置导轨等附属设备；导轨选用30号轻型钢轨，两轨平行、等高，与平台焊接。导轨中心与顶进轴线在同一垂直面。用挡铁把导轨固定住，挡铁与平台焊接牢固；导轨安装前要先复核管道中心位置，确保导轨的高程、轴线位置准确。导轨定位必须稳固，在顶进中承受各种负荷时不位移、不变形、不沉降。导轨安装后，导轨纵坡应与管道纵坡一致；两根导轨应直顺、平行、等高，导轨安装牢固。工作井基座、导轨、顶镐示意图设备管道顶进设备根据地质条件决定采用泥水平衡式顶管机实现顶进施工。根据地质工程报告，结合我公司的工程经验，选择泥水平衡顶管掘进机从结构原理上能够保证安全、优质、高效地完成在粉土层的顶进施工任务。该类掘进机前端设有密闭泥水仓，通过泥水压力的控制来保证切削土体的稳定性，从而避免或减小对地面及附属物的影响。工序顶进前先把工作机头顶进，后接着下钢柔口、对口焊接丝杠、接进排泥管、顶进。顶进过程中昼夜倒班施工，以防因中途停滞增大顶进阻力。顶管施工工艺流程：测量放线→工作井施工→施工平台制装→后背安装→导轨安装→主顶千斤顶安装→油泵安装→顶铁安装→洞口密封安装→凿洞口→整体运行调试→正常顶进→下管→对口→接进排泥管→继续顶进→机头出洞→结束洞口止水装置为保证顶管机入洞后周围泥水或触变泥浆不从管道外壁周围在洞口涌出，需要在入洞口安装封闭装置。同时有利于机头入洞时保证机头与周围土体形成一个封闭的整体，保证泥水的循环体系。顶管机顶入前，将封闭装置安装在洞口预埋钢筋上，用螺栓固定，在压板上安装预制好的橡胶套环。针对本工程的特点，设双层止水门帘间隔200mm，中间填充盾尾密封油脂。初始顶进机头调试完毕和其他设备都安装、调试完毕便开始初始掘进速度控制用工作井顶进设备进行速度控制，分为两个部分，机头入洞阶段速度控制在3～5mm/min，影响速度因素：一是道盘切削水泥砂浆砌体厚度，当刀盘转速2.2转/min时，顶进速度3～5mm/min，砌体切下厚度1.4～2.3mm，在这样厚度下砖成粗粉末状，便于泥浆带出；二是机头没入土时，机头克服刀盘旋砖产生的扭矩，靠的是机头重量产生的与轨道摩擦力，吃刀太深扭矩大，机头会旋转。第一节管进洞阶段，刀盘速度控制在10～20mm/min，此阶段重点是找正管子中心、高程，偏差控制在±5mm之内，所以速度不要太快。同时为了更好的克服机子的旋转，机头进洞时在机子斜上方放两根枕木，用倒链拉住导轨两侧挤住枕木。这样不但有利于控制机头的旋转，而且能避免机头入洞后的扎头。测量初始顶进后500mm，顶进测量开始，每顶进300mm做一次中心、高程记录。纠偏顶管机头没有全部进入洞时，在机头中心、高程偏差不大于±20mm，不考虑纠偏，因为此时轨道在控制前进方向，另外因机头没有全进管，此时纠偏如不采取措施，纠偏没效果反而使第一节管偏离轨道。如中心、高程偏差大于±20mm，要停止顶进，由项目技术负责人主持研究是否纠偏及纠偏方案，此时纠偏高程时，轨道上管要加配重或者事先用钢绳把机头与基座固定在一起，防止机头入洞下沉；纠偏中心时，轨道管要加两侧支撑，并用千斤顶在机身两侧支撑，辅助纠偏。机头全部入土后，高程、中心偏差大于±10mm要纠偏，此时纠偏用机头纠偏设备，但应用人工操作、全站仪测量，暂不用自动纠偏设备。初始顶进终点，中心控制在5mm以内，高程控制在±10mm以内，为以后掘进打下好基础。减阻浆减阻当机头全部进入后封闭后，开始由机头向管内壁减阻浆，减阻浆压力初始顶进时控制在100～200KPa，流量控制在0.1m3/min。正常顶进施工泥浆控制泥浆在整个顶管过程中起着关键作用，泥浆的压力、浓度影响挖掘面的稳定性。泥浆浓度流量影响到切削下土体能否正常送到地面。泥浆配比要在优选货源的前提下优化配比，并能根据土质变化及时变化。泥水仓泥浆压力取决于地下水压力，及时测得观测数据，确定泥水压力，使泥水仓压力始终大于水压力。顶进操作程序顶进启动刀盘系统:启动排泥、进泥泵，泥路循环，出水正常后，开进排泥阀，关旁通，出水再次正常后启动千斤顶油泵，出镐推进；机头顶进：工作井顶进千斤顶设定顶进速度100mm/min，在操作手控制下，千斤顶以100mm/min速度顶进。同时，流量计测量流量，通过PLC调整工作井变频泵，使排泥管流量保持在1.07m3/min。压力计Z1测量压力，通过PLC系统，控制Z1电动阀的开启度，保持泥水仓压力。下管时的操作程序关闭进排泥阀，保持泥水仓压力，旁通阀打开冲洗排泥管路；全部千斤顶停止顶进，停止油泵；机头刀盘停转；待排泥管路冲洗干净后，停止输泥泵、排泥泵；关闭触变泥浆、输泥管、油管、排泥管阀门。拆除工作井管接口各种管线、电缆，管内应急灯工作；下管焊接。注浆系统润滑浆液只有在下管焊管时不补浆，其他时间全部补浆。润滑浆液以顶管机头的同步加浆非常重要，机内人员在机头顶进时要观察注浆压力和流量，并作记录。每次下管后顶进前，机头操作人员要开启触变泥浆与排泥管联通阀门5~15秒，以使管内触变泥浆由凝胶变成胶体，减少压力损失。测量每次下管后对工作井中心线校测，同时人工测量机头后第一管口、第二管口中心、高程，与计算机中记录数据对照，同时绘制机头、第一节管、第二节管中心、高程测绘曲线，作为纠偏方案的依据。通讯及监控方法和措施为解决管道内和地面之间的联络，在地面控制操作室、顶管机内均安装内部使用程控交换电话，保证各岗位通过电话自由联络、信息畅通。中心高程控制管道顶进过程中必须按操作规程要求随顶随测。每班组均按要求做好顶进记录，交接班时互相检测成品质量，合格方可继续顶进。当发现管道偏差为+4cm、-5cm、左右5cm时或偏差有增大的趋势时，施工队组必须上报施工员和相关人员，并且立即采取纠偏校正措施。边纠偏边校正时缓缓进行，使管子在计算范围内渐渐恢复到设计轴线上。依靠顶管机中折纠偏、调偏依靠顶管机中折可进行机械调平、调中，保证在直线顶进施工中顶进管体的平顺。在纠偏调节过程中，依靠中折调整部分内的4个可调式千斤顶的在同种油压下伸出的不同长度来调节管的偏差。减阻措施触变泥浆减阻泥浆润滑减摩剂又称触变泥浆，是由膨润土、CMC(粉末化学浆糊)、纯碱和水按一定比例配方组成。不同的土质，应采用不同的配方，才能满足不同的需要。触变泥浆配比，根据不同土质和某些特定的需要通过试验确定。触变泥浆可按如下标准设置：浆液配比减阻泥浆采用触变泥浆，该浆液性能稳定，且有良好的触变性，又有一定的稠度。膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间，听取供应商的建议但都必须按照规范进行，使用前必须先进行试验。对砂性土，含水量高，渗透性强时，采用浆液的粘度要高，失水量要小，并对土层要起一定支承作用。顶管出洞后管节周围能迅速形成泥浆环套。对粘性土，采用的浆液相对要小些。泥浆调整顶进施工中，减阻泥浆的用量主要取决于管道周围的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得多，一般可达到理论值的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。机头出洞接收井准备：接收井施工完成后,对洞门的方位进行测量确认,根据穿墙管的实际标高与接收井井底标高的高差加工并安装顶管机接收基座,并配备拆除钢封门的材料和起吊机械设备。顶进距离不足30m时派专人在接收井观察洞口及地面土体变化并开始拆除钢封门。测量准备：顶管机位置姿态的复核测量。顶管贯通前的测量是复核顶管所处方位、确认顶管状态、评估顶管进洞时的姿态和拟订顶管进洞施工轴线,必须使顶管机在此阶段的施工中始终按预定的方案实施,以良好的姿态出洞,正确无误地座落在接收井的基座上。在顶管机进洞前50m进行多次定向测量,确保顶管机顺利进入接收井。顶管机姿态的调整：根据土体的扰动范围,在顶管机进洞之前12m调整好进洞的姿态,必要时拧紧顶管机后部与钢柔口的连接丝杠,辅助纠偏。防止在软弱地层中机头突然下沉或左右摆动。出洞：当顶管机接近洞门时,降低顶进时的泥水仓压力,在顶管机刀盘进入穿墙管40cm时停止顶进,并尽可能地降低切口正面的压力。根据最终顶管机的位置调整接收架在井下设置位置和高程,用风镐等设备配合将顶管机迅速、连续顶出,尽可能缩短顶管机进洞时间,同时通过紧绳器调整帘布橡胶板与顶管机之间的空隙,确保不漏水,顶管机后部铰接装置出洞后,马上用水泥浆液填充管节与洞圈的间隙,减少水土流失,然后用弧型钢板与混凝土管中的预埋板焊成整体。其它：在顶管机距离沉井井壁3m时清理进洞地表范围内的材料与机械并设置警戒区,防止地面沉陷引起安全事故及财产损失。为防止进洞时混凝土管外侧减摩滑材的不必要的流失,在顶管机进洞之前8m停止注浆。通过在穿墙管上按120°预留的2个注浆孔,在顶管机进及机头后部铰接装置全部进洞后,对混凝土管与穿墙管之间的空隙进行压浆填充,防止漏水漏砂。井下准备好2台流量不小于80m3/h的排水泵,并确保其性能及状态稳定。井壁上安装爬梯和步梯,防止意外情况的发生。顶管机到达接收井时方向修正油缸恢复到0位,同时注意进洞过程中对密封件的保护。到达接收井后起吊顶管机机头时,由于机头内会有残留砂土而增加了机头重量,因此起吊工具的额定起吊重量要经过慎重考虑,确保万无一失。进洞前,计算最后一节混凝土管长度,防止顶进过程中出现更换顶铁等情况,使顶管机快速出洞,避免因换顶铁及混凝土管长度不够等原因耽误进洞时机。泥浆置换管道顶进结束后，需对管道注入减阻滑材的部分进行泥浆置换以保证土体结构的稳定性和地面道路的安全。操作方法是在原来滑材的注入孔中注入1:1的水泥浆液，压力控制在0.2~0.3Mpa。顶管施工中的质量控制工作井和接收井管顶进穿洞的准确度顶进管的中线和高程在接近穿洞前几节时就要作穿洞准备，精确测定顶管偏差，提早纠偏。顶管