Φ2200泥水平衡顶管施工方案.pdf
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1、 目 录 第一部分:工程概况及编制依据 z 一、工程概况 二、工程地质 三、顶管工程量 四、编制依据 第二部分:主要工序施工技术方案 一、顶管施工方法 二、顶管施工措施 第三部分:质量保证措施 一、主要分部分项工程质量控制措施 二、对常见施工质量通病的防治措施 三、季施工及渡汛防台措施 第四部分:安全施工、文明施工措施 一、安全施工保证措施 二、文明施工保证措施 第一部分:工程概况 一、工程概况 工程名称:建设单位:设计单位:二、工程地质 具体情况见地质报告。三、本段顶管工程量 序号 管段 管道 管径mm 长度m 管材 施工方法 1 四、编制依据 1。2。3.第二部分:主要工序施工技术方案 一
2、、施工方法 1、主要工程量:序号 顶进方向 管径 MM 长度(M)管内底标高M 地面标高M 备注 2、顶管机选型 选择好顶管掘进机对顶管施工是至关重要的.为此根据本工程顶管口径、施工条件和土质情况,加上本公司掌握的类似条件下的施工经验,2200管道采用TK式2200泥水平衡顶管机。2200泥水平衡顶管机由本公司自己制作,2200顶管机结构形式:二段一铰,外形尺寸:总长4。20M,前壳体长2。0M,后壳体长2.20M,外径尺寸为 2。66M。3、泥水平衡顶管机的施工原理及施工方法 3。1、施工原理、性能 当掘进机正常工作时,进排泥阀均打开,而机内旁通阀则关闭。泥水从进泥管经过进排泥阀门而进入掘进
3、机的泥水仓里。而泥水仓里的泥水则通过由排泥管道排出,只要调节好进、排泥水的流量,就可以使掘进机的泥水仓中建立一定的压力。3。2、指标、特点 泥水平衡式顶管掘进机除了具有二种平衡机理、自动化程度高、质量易控制等特点外,还有以下特点:A、可以控制切土口的大小,并且本机型掘进机的刀盘是处于浮 动状态,当前方土压力变小时刀盘可自动伸出,相应的切土口会变小,始终保持一定的力,平衡正面的土压力,从而达到避免前方土体塌陷而造成地面沉降.B、当通过含砂量比较大的土层时可适当增加泥浆浓度,在刀盘与前方土体之间形成一层泥膜,可达到稳定前方土体的效果可使顶进面始终处于平衡的最佳状态,有效地控制地表沉降。3。3、与其
4、他型式顶管方法相比泥水式顶管具有以下优点:A。适用的地质范围较广,如遇到地下水位较高以及地质变化范围大的土质条件,它都能适用.B。可保持挖掘面的相对稳定,对周围土层的影响较小,施工后地面沉降也相对较小。C。泥水顶管的推力较小.D。工作坑内作业环境较好,由于采用泥水输送弃土,没有吊土、搬运土方等较易发生危险的作业.可以在大气常压下作业。如挖掘面稳定,不会造成地面沉降而影响交通及各种公用管线的安全。e.由于可以连续出土,因此大大提高了推进速度。由于采用了方向诱导装,使得该机型常规顶速可达到 20-40M/天,并且施工精度极高,方向误差可控制在 10MM 以内。3。4、泥水质量控制 密度 泥水的密度
5、是一个主要控制指标。泥水密度比重不宜过高或过低,过高将影响泥水的输送能力,过低将破坏开挖的稳定。经计算,适用于本工程的泥水密度范围应在 1。21。25T/m3.粘度 泥水的粘度是另一个主要控制指标。从土颗粒的悬浮性要求而言,要求泥水的粘度越高越好,根据泥水处理系统的自造浆能力,随着顶进节数的增加,泥浆越来越浓,粘度也呈直线上升,而粘度的增加并非说明泥浆的质量越来越高,因此,泥水粘度的范围应在 2025S,考虑到粘度的调整有一个过程,应在泥浆粘度为 22S 时(调整槽粘度),即可逐渐添加 CMC,添加量的多少视粘度下降的趋势而定。泥水监控是一个使用小调整使用大调整使用的无限循环过程,是一个动态变
6、化过程。检查配比是否合理的标准是地面沉降量,沉降量得到控制后就要注意泥水指标的变化趋势,使之稳定在某一区域内。4、顶管工作井现场布置 4.1、工作井地面布置:以下只是作为正常情况下的布置,施工阶段根据施工场地的大小作适当调整.A、顶管顶进施工前,按常规进行施工用电、用水、排水及照明等设备的安装;B、可满足顶管顶进施工的地面基础设施搭建完成;C、顶管顶进所需要施工材料、设备及机具必须备齐、备足 D、整个泥水平衡系统安装并单机调试完成;E、井上、井下建立测量控制网,并经复核、认可.履带吊(或汽吊)储泥箱工作井注浆系统配电间料具间废物箱厕所成品管控制台材料仓库主顶动力站门卫成品管配电间 4。2、井内
7、布置 工作井井内布置主要是后靠背、导规、主顶油缸、油泵车、钢扶梯等。顶管工作井井内布置图2583 中继间履带吊(或汽吊)后靠背69613顶管掘进机1管道1爬梯顶铁导轨主顶油缸47452387910注浆泵主顶油泵车12注浆管13注浆桶11111012工作井井内布置主要是后靠背、导轨、主顶油缸、油泵车等.1、止水装置安装 顶管施工过程中对洞口止水装置的密封性能要求较高。施工中应严格按设计要求进行止水装置安装。2、导轨安装 顶管导轨的定位准确与否,将直接关系到今后顶管的顶进轴线,故顶管导轨位置需按设计轴线进行准确放样,避免顶管出洞出现的“磕头”现象。、本工程导轨选用钢质材料制成。在安装导轨时,应时刻
8、检查两导轨是否顺直、平行、等高,其纵坡应与管道设计坡度一致;、导轨安装的允许偏差:轴线位置:3MM;顶面高程:0+3MM 两轨内距:2MM、安装后的导轨应牢固,严禁在使用中产生位移,并应经常检查校核.3、主顶油缸安装 主顶进系统是根据工作井所能承受的最大顶力及总推力确定的,施工时主顶油缸组装在油缸架内,安装后的油缸中心位置必须与设计图一致,以使顶进受力点和后座受力都保持良好状态。安装后的油缸中心误差应小于 10MM。具体安装要求如下:、千斤顶宜固定在支架上,并与管道中心的垂线对称,其合力的作用点应在管道中心的垂直线上;、千斤顶的油路应并联,每台千斤顶应有进油、退油的控制系统。4、油泵安装和运转
9、 主顶液压动力机组(即油泵)由二台大流量斜轴式轴向柱塞泵供油,采用大通径的电磁阀和系统管路,减小系统阻力,油缸可以单动,亦可联动。主顶系统由PLC 可编程序计算机控制,并采用变频调速器实现流量的无级调速。主顶系统操作台设在地面控制室内。油管布置时应顺直、转角少。除此之外还应注意以下几点:、油泵在选择时应与千斤顶相匹配,并应有备用油泵;油泵安装完毕,应进行试运转;、顶进开始时,应缓慢进行,待各接触部位磨合后,再按正常顶进速度顶进;、顶进中若发现油压突然增高,应立即停止顶进,检查原因并经处理后方可继续顶进;、千斤顶活塞退回时,油压不得过大,速度不得过快。5、顶铁的选择、安装和使用 本工程在顶管施工
10、时,将采用 U 型顶铁及环形顶铁。A、顶铁的安装和使用、安装后的顶铁轴线应与管道轴线平行、对称,顶铁与导轨和顶铁之间的接触面不得有泥土、油污;、更换顶铁时,使用的顶铁长度应符合施工要求;顶铁拼装后应锁定;、顶铁的允许联接长度,应根据顶铁的截面尺寸确定.当采用截面为20cmx30cm 顶铁时,单行顺向使用的长度不得大于1。5m;双行使用的长度不得大于2。5m,且应在中间加横向顶铁相联;、顶铁与管口之间应采用缓冲材料衬垫,当顶力接近管节材料的允许抗压强度时,管端应增加 U 形或环形顶铁;、顶进时,工作人员不得在顶铁上方及侧面停留,并应随时观察顶铁有无异常迹象。B、顶铁的质量要求、顶铁应有足够的刚度
11、:、顶铁宜采用铸钢整体浇铸或采用型钢焊接成型;当采用焊接成型时,焊缝不得高出表面,且不得脱焊;、顶铁的相邻面应互相垂直;、同种规格的顶铁尺寸应相同;、顶铁上应有锁定装置;、顶铁单块放置时应能保持稳定。4。3、顶管机吊装就位、调试验收 在顶管机吊下井后,为保证顶管出洞段的轴线控制,需要对顶管机进行精确定位,尽量使顶管机中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,只有在确定顶管机运转正常后,方具备顶管出洞条件,以保证顶管出洞和今后的顶进顺利。5、管内布置(2200)动力电缆注浆总管管内布置图寸进排泥管 6、主顶进系统 主顶进系统共有 6 只 200T 单冲程等推力油缸,行程 180
12、0MM,总推力 1200T,6 只主顶油缸组装在油缸架内,安装后的 6 只油缸中心位置必须与设计图一致,以使顶进受力点和后座受力都保持良好状态。安装后的油缸中心误差应小于10MM。主顶液压动力机组由二台大流量斜轴式轴向柱塞泵供油,采用大通径的电磁阀和系统管路,减小系统阻力,油缸可以单动,亦可联动。7、管子与接口 7。1管子(1)根据设计,本标段工程所用管节为”F管,”F”管受力性能好,接头稳固性高,接口处止水密封性能好。(2)管材运送、起吊应有专用夹具,搁置时应用方木垫高,防止“F”型钢板受压变形。(3)管材供应:在顶进过程中,管材的供应是非常重要的,如果供应不及时造成顶进停止,后果是非常严重
13、的,由于机头重量一般较大,长时间的滞留会造成机头沉降,使轴线发生偏差;或已顶好的管子和周围土体粘结,使得摩阻力增大。因此,在开始顶进前,需制定详细周全的供应计划,现场应备有足够余量。7.2接口 顶进前应对砼成品管、钢套环、橡胶密封圈和衬垫从尺寸、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。橡胶圈的外观和任何断面都必须质密、均匀、无裂缝、无孔隙或凹痕等缺陷,橡胶圈应保证清洁、无油污,不能在阳光下直晒.楔形橡胶圈自然周长应与砼顶管槽口周长的85,套上槽口后橡胶圈的伸长率为15左右.橡胶圈应牢固地粘结在砼管的槽口上,粘结强度应以
14、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。顶管结束后,应按设计要求在内间隙嵌以弹性密封胶,要求与二管口抹平.8、顶管动力、照明 8.1、顶管动力配套 序号 设备名称 数量 功率(kw)1 刀盘电机 4 30 2 纠偏油泵电机 1 5 3 注浆泵电机 1 5.5 4 进排泥泵 2 22 5 电焊机 1 10 6 主顶油泵车 1 30 动力电缆设置:管内设置二路电缆,按其配套动力负载功率,选择电缆规格,供电采用TN-S方式,三相五线制移动电缆装接。8.2、照明配套 管内照明采用 36V 电源专用箱及 3KV 以下的变压器,输出电压 24V,能满足管道内照明亮度要求。在管道
15、右上方每隔 10m 布置一个灯架,照明电缆也固定在上面,按顶进距离逐步延伸装置.9、顶管施工人员管理网络、施工工艺、施工进度、最大顶力及其限制、中继间设置 9.1顶管施工人员管理网络 施工组织管理网络 质量管理网络 生产经理 项目经理 常务副经理 技术员 施工员 安全员 测量员 材料员 文明施工员 资料员 取样员 质量员 生产经理 质量经理 项目经理 常务副经理 技术员 施工员 安全员 测量员 材料员 文明施工员 资料员 取样员 质量员 安全管理网络 安全经理 项目经理 项目安全员 顶管施工队 沉井施工队 常务副经理 文明施工管理网络 文明施工经理 项目经理 项目文明施工员 顶管施工队 沉井施
16、工队 常务副经理 通讯联系 医院急救中心 120 火警 119 匪警 110 工地现场值班电话:有关负责人、电话:项目负责人、电话:安全员负责人、电话:技术负责人、电话:施工负责人、电话:9。2、顶管施工工艺 顶管施工工艺流程图 工程开始 测量放样 放样复核 基坑构筑 工作坑设备安装 地面设备安装 出洞准备 注浆材料准备 机头出洞 中继间安装 顶管推进 注浆减摩 下管、接口安装 水平顶进 顶管进洞 9.3、顶管施工周期 注浆、辅助系统安装 3天 测量及导 主顶、后座 机头拼装 联机调试 轨安装 系统安装 及调试 出洞施工 推进施工 1天 2天 1天 1天 20M/1天 1天 进 设备转场 洞
17、3天 9.4、顶管施工工期进度表 工程项目 工程量 工期 月份 顶 管 施 工 9。5、推进最大顶力计算 该计算以 2200-300 米为例,作如下计算:根据设计图纸显示,设计管内底标高为-M。FF1+F2 其中 F-总推力 Fl-迎面阻力 F2顶进阻力 F1/4D2P(D管外径 2.64M P控制土压力)PK.H。式中 K。静止土压力系数,一般取 0。55 Ho-地面至掘进机中心的厚度,取最大值 7.8M 土的重量,取 1.9T/M3 P0。551。97.88。15T/M3 F13.14/42。6428。1544。589T F2DfL 式中:f管外表面综合摩阻力,此处取 0.4T/M2 D管
18、外径 3。55M L顶距 300M F23。142。640.4300=994。75T,因此总推力 F44.589+994.751039。341T 根据以上计算,总推力需1039.341T.9。6、由于本工程距离超出 300 米应采用中继间具体详见下图:中继间主要技术参数 序号 机头型号及参数名称 2400砼管泥水平衡顶管机 1 油缸数量 30只 2 油缸长度 640MM 3 油缸直径 175MM 4 油缸行程 380MM 5 限定油压 32.5MPa 6 限定推力 50T 7 顶进速度 30CM/min 8 油泵型号 ZDT80 9 油泵车电动机型号 Y180L-6 10、顶管进出洞措施 10
19、.1、工具管出洞技术方案 1、旋喷桩加固 为确保顶管机头的安全出洞,防止泥土涌进,我们计划在沉井施工的前,在顶管机头进出洞施工 D800 注双液浆。1)、双液浆施工参数 A.喷射压力 20MPa。B.水灰比 0.81。0。C.注浆管直径 42mm。D.钻头旋转速度 22r/min。E.钻头提升速度 25cm/min。F.浆液流量 80L/min.2)、施工程序 A.钻机定位:旋喷施工前,应首先进行场地平整和桩位布置并做好排水设施,然后钻机定位,管架安放平稳,旋喷管允许倾斜度小于1。5。B.钻孔:用低压 1。0N/MM 清水或粘土浆喷射,边喷边回转钻杆,使钻头钻至设计标高,当遇到坚硬地层或障碍物
20、时,要摸清情况,采取地质钻等措施.钻孔位置与设计位置的偏差小于 50mm。C.横向喷射:钻孔结束,用钢球或压差阀关闭喷出孔,接通管路压送浆液,高压浆液从特制钻头侧面喷嘴射出.D.旋喷:按照预定的旋喷参数先进行试喷,现场试验,优化参数,保证符合设计要求检查并排除故障。E.回转提升:喷嘴回转、提升,形成旋喷桩。F.冲洗:喷射完毕后,把注浆管等机具设备冲洗干净,浆液换成水,进行清洗喷射,泥浆泵及管路内不得存有水泥浆。G.形成旋喷桩体,将钻机等设备移至新孔位。3)、施工要点 A.把好浆液质量关,及时进行流动度、粘度的检验,保证浆液配比,确保其可喷性和稳定性。B.控制好钻头旋转速度,避免速度过低,固结形
21、成螺旋状、不完整的圆柱状体,强度低;速度过高,从喷嘴喷出的液体形成射流束的向心力剧增,减少了射流对地层的破坏力量,桩径偏小。C.钻头提升速度应控制在高压喷射中能使水泥浆液和土层充分搅拌,既保证喷射流和土体接触时间充分,固结体均匀,强度最佳,又避免浆液用量大,返浆多,造成浪费。D.合理布置场地,机具设备配套要紧密联系,尽量缩短高压输送距离。群桩施工,应先施工中心桩,然后对称施工边桩,以保证相邻边桩、中心桩初凝后,具有一定抗冲击力,不被边桩施工时穿过裂隙的强大射流破坏掉。E.施工过程中不停观察,若返浆超过 20或根本不冒浆,要及时调整钻头旋转速度和提升速度。当不返浆时,可能是有较大孔隙或暗穴,应调
22、查实际情况,浆液增加速凝剂或加大注浆量。F.旋喷施工顶部桩长应有一定的预留量,以便保证桩长及桩身顶部质量,桩顶部应保证足够厚度的埋深,以保证旋喷效果。2、为防止工具管出洞以后发生“磕”头现象,可以在底部安装延伸导轨,并将前2 节钢砼管与机头做成可调节钢性联接。3、当工具管推进完毕,安放第一节管时,应将工具管与导轨焊接牢固,防止主顶缩回以后,由于正面土压力的影响使工具管弹回。4、另外为了减小机头及管子出洞时的阻力,我们在洞口设置注浆管,以供正常顶管施工时注入触变泥浆,从而减小管子与土体之间的摩阻力。10.2、工具管进洞技术方案 1、当工具管距接收井还有30M左右时,应加强轴线复测力度,将工具管确
23、切位置测放于接收井内,从而确保安全进洞。2、当工具管推进至距接收坑井壁10CM处时,停止推进。3、在确保安全的前提下,凿除洞口,然后再将机头徐徐顶进接收井内。4、机头进洞后,及时将与机头连接的管子分离,吊起工具管以后,立即将预留孔和管壁之间的空隙用水泥砂浆填充密实。11、地下管道内通讯方式 为便于地下管道施工时,管道内与地面随时取得联系,顶管施工中地下通讯采用电话机,其设置位置:掘进机操作台一部,工作井顶进控制台一部,每套中继间各设一部,以此方式加强通讯联系,协调指挥作业。12、顶管时的意外应急措施 12.1、土质突变软 土质突然间变软,最大的问题是可能会造成机头突然沉降.为了防止土的承载力急
24、剧下降,出洞时已把前两节管子及工具管都联成了一个整体,以增加它们的刚性,从而可避免机头突然沉陷。12.2、在顶管施工过程中,如果出现异常的偏差趋势,必须在第一时间内就停下来,分析原因,找出对策再继续顶进,切不可盲目行动。操作人员必须严格遵守这样一条规定:无论何种情况,发现顶进异常一律停下来,并且及时向技术负责人如实汇报情况,以便分析原因,找准对策.12。3、还有一条就是建立意外情况立即报告制度.即当意外情况发生时,当班人员必须采用任何可采用有效通讯方式,尽快地与地面指挥中心取得联系,以便及时采取行之有效的措施.13、机头偏转及纠正措施 13.1、原因(1)在出洞之前,由于机身与导轨之间的摩阻力
25、不足以抵抗刀盘转矩的反力而使顶管机偏转,刀盘如果是顺时针方向转,顶管机则往逆时针方向偏转,反之则相反.(2)在顶进过程中,机头也会发生偏转,这种偏转往往会涉及到整条已顶进的管道.这种偏转主要是由于遇硬软不均匀土层,形成偏差,采取纠偏造成的,纠偏越频繁,这种偏转越大。13。2、采取的措施(1)利用主顶油油缸进行纠偏.(2)利用机头刀盘的旋转方向进行纠偏。(3)可在顶管机外壁上,焊上纠偏定位板。14、沼气处理及承压水方法及措施 14。1、沼气处理(1)在地下工程施工中,一般施工人员所吸入空气中的氧气(O2)不能低于20%,而硫化氢(H2S)、甲烷(CH4)以及其他有害和有毒气的浓度,不能大于有害于
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