DN1800氣壓平衡頂管施工方案上課講義

1、DN1800 氣壓平衡頂管施工方案工程概況 ：施工地點：義烏市香山路-江濱南路交叉口 1800污水干道管網(wǎng)管道工程，在施工中我們碰到很多困難，發(fā)現(xiàn)地層和地質與原地質報告提供的情況存在較大差異，通過大開挖的施工發(fā)現(xiàn)該地下層面都是比較尖硬的風化巖石層面，由于樓下村王宅村居民房動遷存在一定困難，按原來的施工方案施工將會造成周圍的居民房倒塌，甚至會威脅到居民的生命安全，其后果不堪設想。原本我們想采用日本最先進的破碎掘進機來實施該段頂管施 工，經(jīng)過各方領導討論，考慮到以下幾種情況：第一 . 日本進口破碎機械費用成本大。第二 . 該段頂管根據(jù)實際情況只能一次性成功。第三. 頂管工作井需要增加（因為該機不宜

2、長距離頂管）第四. 施工現(xiàn)場用電和場地不夠配置。綜合以上種種原因和成本費用實際考慮， 我們將確定采用手掘式氣壓平衡施工方法，具體實施方案如下：一、頂管總體施工方案由于樓下村王宅村管道段情況復雜，該段居民動遷出現(xiàn)一定困難，影響我們原來的施工方案，經(jīng)過各方的討論和研究，計劃在樓下村王宅村管道 段采用氣壓人工氣泵鎬槍掘進方法頂管施工方案。二、施工工藝流程1、工藝原理概述：氣壓平衡式頂管的工作原理是，通過作用于臨時掘進工作面上的氣體壓 力（這里的氣體壓力一般根據(jù)工具管底部的地下水壓力來確定），來阻止地 下水。在整個掘進工作面的高度范圍內(nèi)，作用的氣體壓力是相等的，但地 下水的壓力是有梯度的，因此在工具管

3、的頂部就形成一個超過平衡壓力的 氣體壓力區(qū)。在這一壓力作用下，地層空隙中的水被擠出，地層也從原來 的飽和狀態(tài)過渡到半飽和狀態(tài)，從而起到平衡挖掘面的作用。工藝原理圖： V地表面T地下水位氣壓地下水壓力設備布置圖:1-冷卻塔；2帶糾偏裝置的工具管；3-第一道氣閘門；4-空壓機；5-第二 道氣閘門；6-空氣濾清器；7-防漏氣裝置；8-送氣管道2、氣壓平衡頂管施工工藝流程三、具體實施方案1、導軌安裝：導軌安放在混凝土基礎面上，導軌定位后必須穩(wěn)固、正 確，在頂進中承受各種負載時不移位、不變形、不沉降。導軌安放前，應 先復核管道中心位置但在安裝時必須復核。導軌面標高按管道設計標高設 置，在頂進中經(jīng)常復核調

4、整，確保頂進軸線的精度。導軌設置坡度與設計 軸線相同。頂進工作坑的混凝土基礎面的標高等于管底標高減去導軌構造 高度和管壁厚度之和（約 600mm。導軌安裝允許偏差：軸線位置：士 3mm 頂面高程：+3mmi兩軌間距：士 2mm2、頂鐵采用U形頂鐵：U形頂鐵通常是一個內(nèi)徑較小、外徑與“管 相同的，有一定厚度的鋼結構件，主要作用是把主頂油缸的點推力，分布在 被頂“管的圓周上，使“F”管受力均勻并保護管節(jié)的端面。3、設置承壓壁 ：安裝在工作坑后座墻與主千斤頂之間的鋼結構件。承 壓壁承受和傳遞全部頂力，必須具有足夠的剛度和強度，本工程承壓壁的 設計承壓能力為1600T4、安裝主頂設備：主頂設備安裝在承

5、壓壁前方，使頂管掘進機和管道 向軸線方向頂進的加力組合裝置。由組合千斤頂架、 4 只主千斤、 油泵站 2 管閥、馬蹄形頂鐵、環(huán)行頂鐵組成。5、工具管安裝將制做好的工具管平穩(wěn)安放在導軌上后，對工具管前后端的中心方向偏 差和相對高差進行測定。6、管節(jié)吊裝管節(jié)吊裝主要采用 16T 氣吊裝卸，并用專用吊具，以保護管口不被損 壞。7、安裝管節(jié) 管節(jié)安裝下管前先進行外觀檢查，包括管端的平直度，管壁表面的光 滑度，端面上有無縱向裂縫等，對馬蹄型端面，裂縫、管壁粗糙不得使 用。經(jīng)檢查合格的管子吊至頂管的工作坑導軌上，準備連接頂進。對于 管的承插口尺寸，結構應認真測量，符合標準方可下管頂進。8、管道接口管道接口

6、選用與 F 鋼承口管管材相互配套的契形橡膠圈柔性接口 。9、頂管作業(yè)（1）、掘進 頂管掘進主要采用人工挖掘出土，施工中應做好管內(nèi)的通風工作，確保 人身安全。工作面挖土操作的主要點為：一般采取先破碎后頂?shù)脑瓌t，以 保證不超挖，在遇到大的石塊或者偏差較大必須采取挖土石糾偏時才能向 前超挖。規(guī)定開挖范圍，不得超挖，管端上部可超挖15m m以減小頂進阻力，特別是管底土基的 135度包角范圍內(nèi)， 一定要保持管底壁與土石基面吻合； 不得擾動管底下部的地基土；挖出的土石要及時外運；開挖要及時 配合頂進操作，及時測量，以便頂力限制在較小的范圍；管前挖土石深 度，一般為千斤頂出鎬長度。土石質好，可超前500mm

7、以內(nèi)，不宜超前過長，以免引起管位偏差大和管端上方土石坍塌。(2) 、運土石工作坑采用人工挖土石吊車垂直吊升出坑，然后采用人工裝車運至指定堆土場堆放，如果出土石量大采用自卸汽車運土石。管道內(nèi)土石方通過管內(nèi)水平運輸和工作坑吊車垂直運輸提升至地面，管內(nèi)水平運輸通過小四輪車拖運土，人工或卷揚機吊運，然后將土石方運至 在指定的地點進行堆置。(3) 、氣壓平衡裝置的起用當遇見含水量較大或流砂現(xiàn)象的地層時，為保持掘進面的穩(wěn)定，防止出 現(xiàn)坍塌，而引起地面的塌陷，應立即起用氣壓平衡裝置。首先，關閉頂管機第一道壓氣艙門，使工作艙與大氣隔絕。在工作艙完 全密封的情況下，向工作艙輸入壓縮空氣，氣體的壓力一般要高出地下

8、水 壓力O.OIMPa,以阻止地下水涌入工作艙，達到平衡掘進面地目的。第2步作業(yè)人員進入物料艙，關閉第二道艙門，也向該艙輸入與工作艙同等壓力 的壓縮空氣，然后打開第一道艙門，作業(yè)人員開始掘進作業(yè)。第三步當物 料艙裝滿后，停止掘進，關閉第一道艙門，打開第二道艙門，裝土、運輸。 如此反復循環(huán)作業(yè)。為保證作業(yè)人員的安全，必須保證最大工作氣壓限制 在0.36Mpa的人體能承受的安全氣壓。挖掘、氣壓加壓操作流程（4）、頂管施工測量頂管施工測量工作分以下四個方面：、頂進前的準備階段測量：工作坑開挖之前應對工作坑軸線，距離和 引臨時水準點進行復測貫通，頂進前應對工作坑的方位，高程進行復測， 并標定管道中心線

9、， 設立臨時水準點。 開始頂進的第一節(jié)管必須平穩(wěn)進洞， 位置正確。、頂進過程中的測量：管道軸線及高程均由激光經(jīng)緯儀測定， 經(jīng)緯儀架放在工作井的后部， 并固定在底板上， 頂管機后端裝設激光光靶， 操作人員通過觀察激光光點偏移及頂進長度，判斷管道前進的趨勢，及時 采取糾偏措施，校正前管段方向。主要是對首節(jié)管進行測量，每天不少于 2次。除對首節(jié)管頻繁測量外，每頂進 30m-50m還對整個頂進管段進行復 測，檢查中間管節(jié)有無下沉現(xiàn)象。當管道頂進發(fā)現(xiàn)偏斜誤差時，每頂進一 鎬即要測量糾偏一次。、地面觀察測量：為檢查地面有無沉陷和隆起， 開始頂進前，應在路面上選好基線（中心軸線） ，在慢車道和快車道兩端橫

10、向10m范圍每設置一水平基點，以保證頂進控制的精度。對通過有地面建 筑物的頂段，在其建筑物上選點作為沉降觀測點。、工程竣工測量：工程 完工后，對過程測量記錄進行認真整理，竣工后在進行一次至二次穩(wěn)定性 測量，確認符合規(guī)定標準。（ 5）、管道內(nèi)有害氣體安全保證措施及照明設施a. 掘進機工具管內(nèi)對于管道內(nèi)有害氣體，采用通風稀釋其濃度的方法， 再用有害氣體檢測儀進行檢測，確認安全以后，方可讓施工人員進入作業(yè) 面施工，以保證地下施工人員的安全。即采用 DN50鍍鋅鋼管和0.6m3/mm 電動空氣壓縮機向工作井及管內(nèi)工作面連續(xù)送風。以保證工人及其他經(jīng)許 可入內(nèi)的工作人員吸入的空氣中的含氧量不低于 20%，

11、工具管內(nèi)裝有攝像 頭，操作平臺上安裝小電視機以便于監(jiān)測。b 管道照明：所有管道內(nèi)均采用 36V 安全電壓照明，電線沿管道內(nèi)壁敷設。電纜采用橡膠三芯軟纜（規(guī)格：3*35），總長約250m燈泡采用防水 型。（ 6）、糾偏校正頂管偏差校正要以預防為主，不能等產(chǎn)生明顯超差時再進行校正。必須 逐步由誤差調整到正確，預防誤差積累，糾偏應在頂進中采用小角度逐漸 進行校正，其校正方法有：挖掘校正法：采用在不同部位調整挖土量的辦法，以達到糾偏的目的， 這種方法校正誤差范圍一般不大于 10-20mm.施工中要不斷總結經(jīng)驗，調整挖掘范圍，保證順利頂進，決不能盲目掏 挖造成偏差，也不可盲目糾偏以產(chǎn)生隱患。強制校正法：

12、偏差范圍大于20mnS寸，采取糾偏千斤頂糾偏法。襯墊校正法 : 當局部地基軟弱、地基承載力不足而使管頭底沉，這時應結合頂木校正法同時在管底下襯墊，換填砂石加木板等以增加地基強度。（7）、糾正/ 預防措施A、管道軸線偏差防治頂管施工前應對地質情況進行認真調查。 工程部設專職測量員負責全過 程的測量工作，按照測量、糾偏的原則認真操作，頂進過程中應隨時繪制 頂進曲線，采用同種規(guī)格油壓千斤頂，保持頂力與管道中心線重合。加強 施工質量的控制，確保后背不發(fā)生位移，并應使后背平整，以保證頂進設 備的安裝精度。B、處理方法重新調整千斤頂行程，頂力，頂速或重新調整千斤頂?shù)陌惭b精度。對頂 管后背進行加固，預防位移

13、繼續(xù)發(fā)展，并確保后背平整。糾偏前應認真分析頂進曲線的發(fā)展趨勢， 采取適當?shù)募m偏量， 循序漸進。（8）、頂管材質、接口及頂進減阻措施鋼筋混凝土管材選用 C50及以上高標號鋼筋混凝土 F管材，頂管接口采用與 F 管相配套的橡膠圈鋼套環(huán)企口，為了在頂進過程中減小摩阻， 每根設置注漿孔，在頂進過程中加觸變泥漿進行減阻。、注漿注漿設備：螺桿奈莫泵，攪拌器、注漿管道主管用DN50mn鋼管，分支用DN20m橡膠管。注漿方法：在隨行管道中進行注漿，隨頂進同步注漿，隨頂隨注，管 線后面管道的注漿孔視頂力的大小進行補漿用。注漿操作人員應注意：工具管后注漿應隨頂隨注，先注后頂?？刂坪米{壓力及注漿量，該頂段注漿壓力

14、不大于 0.6Mpa,注漿量為0.6立方 米/米。為防止?jié){液進入工具管前方挖掘面， 宜在距工具管后的第 3 節(jié)管節(jié) 設置注漿孔，并連續(xù)設置 23 節(jié)注漿管。以后每節(jié)再設置一根注漿管。 為 減少漿液的流失，在管節(jié)的表面涂刷“石蠟”以減少漿液失水性。（9）接收井搭建托架導軌 接收井托架的作用是將頂進接收井洞口的工具管托住， 工具管在托架上 僅推行4-5m,出洞約0.5m，因此該托架無須滾輪結構，用兩根 32#槽鋼， 按一定的寬度、接收井的總長度、頂管機出洞口的標高（略低3-5cm）,與兩側的洞口密封環(huán)在下部、左右兩側固定牢固。頂管機在距進洞口 25 30m時，應進行最后的復測。主要目的是：最后 確

15、定頂管機與設計軸線及進洞洞口的相對位置，如果此時的偏差不大，可 以進行進一步調整、糾偏，同時也為竣工復測積累資料。（ 10）拆除洞口封門拆除洞口封門的時間，一是要等到洞口的加固土體達到強度。二是要待 頂管機抵近洞口后，距離為 0.5m 時進行。頂管機進洞吊運：工具管破洞進入洞口后，為減少土體的擾動時間，可 以加快頂速，接收井派專人觀察及時與工作井頂進人員聯(lián)系，防止將管道多頂進接收井，一般管道進井約 1.0m即可,然后將頂管機與管道分離，確 認完全將頂管機與管道分離后，用吊車輕輕起吊晃動頂管機頭，使頂管機 與管道脫開，此時必須再次檢查分離情況，確認后將頂管機吊出井外，運 往維修場地。（11）、勞

16、動組織每班作業(yè)人數(shù)及職責分工表序號職務人數(shù)主要職責備注1班長1全面負責全過程2安全員1負責全班作業(yè)過程的安全全過程3測量員2負責測量、指導糾偏工作兩班4設備操作員2負責頂進設備和糾偏設備的操作兩班5掘12負責工作面土方挖掘及運二班進人員送工作(12)、機具設備序號設備名稱規(guī)格單位數(shù)量備注1氣壓平衡工具管臺1帶糾偏裝置2空壓機臺23發(fā)電機臺1備用4空氣濾清器個15液壓油泵臺1自制6液壓千斤頂個47導軌副18頂鐵套19吊車QY30臺110挖掘工具鐵鍬等氣壓氣泵鎬槍11運土小車個2自制12注漿設備套1(13)、安全措施1、嚴格按照安全用電強制措施和機械操作規(guī)范要求組織實施 施工作業(yè)。2、根據(jù)土質情況，合理、嚴謹驗算壓縮空氣的消耗量和氣壓壓力。3、通過在操作艙安裝攝像頭和通訊設備，