泥水平衡機(jī)械頂管工程施工方案

1、C2-02泥水平衡機(jī)械頂管工程施工方案工程名稱:牡丹江市陽明區(qū)磨刀石鎮(zhèn)污水收集管網(wǎng)（301國道管線）工程施工單位:哈爾濱鐵路工程建設(shè)有限公司編制日期:2020年04月虹日一、工程概況1二、編制依據(jù)1三、施工方案及技術(shù)措施11、機(jī)頭選型12、平面布置、井內(nèi)布置及管內(nèi)布置33、出土方案44、出洞方案45、測量以及設(shè)備安裝46、泥水系統(tǒng)的安裝67、頂進(jìn)開始調(diào)試階段以及土體取樣68、頂進(jìn)過程中的方向控制79、測量與方向控制要點(diǎn)710、頂管動(dòng)力、照明配套811、管接口質(zhì)量控制812、液壓系統(tǒng)913、注漿減磨10一、工程概況本工程為牡丹江市陽明區(qū)磨刀石鎮(zhèn)污水收集管道（301國道管線）新建工程，沿301國道

2、南側(cè)布置，收集南側(cè)企業(yè)污水排入污水廠。由牡丹江市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)。在301國道新建的D=4.0m污水管道及DN300壓力污水管道，并經(jīng)由東西四路接入原有排水管道中，新建污水管道總長3587.12m。重力流污水管徑D=0.4m,采用聚乙烯鋼塑復(fù)合纏繞管，并用卡箍式彈性密封件接口聯(lián)接；壓力污水管道管徑為DN300mm采用K9級離心球墨鑄鐵管，并用T型承插柔性膠圈接口聯(lián)接。頂管部份采用機(jī)械頂進(jìn)，K147+850國道下方頂管長30米；K147+400省道下方頂管長15米，兩處頂管穿越公路，采用PE管頂管，管徑為400。所有管件及閥門均采用與管道相同等級的管件。土質(zhì)條件：地基承載力大于

3、120Kpa二、編制依據(jù)根據(jù)招標(biāo)機(jī)構(gòu)發(fā)布的招標(biāo)文件、工程量清單、工程圖紙，國家現(xiàn)行及省市地方發(fā)布的工程施工規(guī)范、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編制，本著技術(shù)先進(jìn)、方案合理、進(jìn)度滿足要求的原則進(jìn)行編制。三、施工方案及技術(shù)措施1、機(jī)頭選型1.1 本工程由于本工程工期緊，為確保工程質(zhì)量萬無一失，確保絕對工程安全，我公司根據(jù)以住施工經(jīng)驗(yàn)，決定采用NPD-B600型具有破碎功能的泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)。1.2 具基本原理是主軸偏心回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而破碎的泥水平衡頂管機(jī)，其刀盤的正面，開口比較大，便于大塊的卵石等能進(jìn)入頂管機(jī)內(nèi)，刀盤正面上下兩個(gè)泥土和石塊的進(jìn)口，其開口的面積約占頂管機(jī)全斷面的15%-20%1.3 刀盤由設(shè)在主軸左右兩側(cè)

4、的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)是通過行星減速器帶動(dòng)小齒輪，然后再帶動(dòng)設(shè)在中心的大齒輪。大齒輪與主軸及軋輻聯(lián)接成一體。主軸的左端安裝有刀盤。這樣，只要刀盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，刀盤也就轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)軋輻也轉(zhuǎn)動(dòng)。在掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)，刀盤在一邊旋轉(zhuǎn)切削土砂的同時(shí)還一邊作偏心運(yùn)動(dòng)把石塊軋碎。被軋碎的石塊只有比泥土倉內(nèi)與泥水倉聯(lián)接的間隙小才能進(jìn)入掘進(jìn)機(jī)的泥水倉，然后從排泥管中被排出。1.4 另外，由于刀盤運(yùn)動(dòng)過程中，泥土倉和泥水倉中的間隙也不斷地由最小變到最大這樣循環(huán)變化著，因此，它除了有軋碎小塊石頭的功能以外還始終能保證進(jìn)水泵的泥水能通過此間隙到達(dá)泥土倉中，從而保證了掘進(jìn)機(jī)不僅在砂土中，即使在粘土中也能正常工作。1.5 一般情

5、況下，刀盤每分鐘旋轉(zhuǎn)45轉(zhuǎn)，每當(dāng)?shù)侗P旋轉(zhuǎn)一圈時(shí)，偏心的軋石?動(dòng)作達(dá)2023次。由于本機(jī)有以上這些特殊的構(gòu)造，因此它的破碎能力是所有具有破碎功能的掘進(jìn)機(jī)中最大的，破碎的最大粒徑可達(dá)掘進(jìn)機(jī)口徑的40%-45%之間，破碎的卵石強(qiáng)度可達(dá)200Mpa1.6 本掘進(jìn)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：A、頂管機(jī)、主千斤頂、泥水循環(huán)系統(tǒng)和泥水分離裝置（DESANDMAN成套化。B、帶錐形破碎機(jī)的條幅刀盤，能破碎小于外徑30%一軸強(qiáng)度196Mpa(2000kg/cm2)的礫石。C、該機(jī)能適用各種土壤條件，如粘質(zhì)土、砂土、砂礫混合卵石土和軟巖上。D使用安裝在軌道上的主頂油缸。一次頂進(jìn)長度超過100mE、該機(jī)由一人在地面遙控操縱即可。F

6、、可在控制臺上進(jìn)行電視監(jiān)測及方向控制，精度高。帶有ISEKI專利的RSGX光靶方向控制系統(tǒng)，有經(jīng)驗(yàn)的操作人員可以將方向誤差控制在10mm內(nèi)！G使用主千斤頂不間斷便可單獨(dú)頂進(jìn)一節(jié)管子。H、泥水分離裝置DESANDMAN-種密封性好，操作靈活的分離系統(tǒng)，且能節(jié)省安裝空間。1.7 此機(jī)型在現(xiàn)今使用較廣，我們有著成功施工經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)成熟、可靠，對土層擾動(dòng)少的特點(diǎn)。偏心破碎泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)是根據(jù)含水量較高的沙礫土而專門設(shè)計(jì)的。因此特別適應(yīng)本工地基頂管的施工O2、平面布置、井內(nèi)布置及管內(nèi)布置2.1 在工作井范圍內(nèi)實(shí)行全封閉隔離施工并有專職人員進(jìn)行管理。2.2 現(xiàn)場布置采用16t汽吊，設(shè)備進(jìn)場時(shí)，采用16t

7、汽車吊車。2.3 管道頂進(jìn)時(shí)，起吊設(shè)備采用跨距為14m的龍門行車(起重能力為30t),行車導(dǎo)軌與頂管中心線應(yīng)平行鋪設(shè)，并與管中心左右對稱。2.4 井內(nèi)布置：工作井井內(nèi)布置主要是后靠背、導(dǎo)軌、主頂油缸、油泵動(dòng)力站、鋼制扶梯等。3、出土方案3.1 泥水平衡式頂管的出土采用全自動(dòng)的泥水輸送方式，被挖掘的土通過在機(jī)艙內(nèi)的攪拌和泥水形成泥漿，然后由泥漿泵抽出，高速排土。在沉井上部砌2只沉淀池。沉淀的余土外運(yùn)需按文明施工要求和渣土處理辦法，運(yùn)到永久堆土點(diǎn)，不得污染沿途道路環(huán)境。4、出洞方案4.1 為防止出洞口及頂進(jìn)過程中泥水壓力過大涌入工作井內(nèi)，在洞口內(nèi)預(yù)先安裝一個(gè)單法蘭穿墻鋼套管，用于安裝橡膠止水圈及止

8、水封板。由于頂進(jìn)距離長，造成管材表面及F型鋼套環(huán)、砂等對橡膠止水圈不可避免的磨損，需經(jīng)常更換橡膠止水圈。因此，我們在洞口里側(cè)增加一道橡膠止水圈，當(dāng)需更換外部橡膠止水法蘭時(shí)，洞口內(nèi)部的橡膠止水圈可防止地下水進(jìn)入井內(nèi)。5、測量以及設(shè)備安裝5.1 測量的方法5.1.1 通視條件下的測量使用交匯法引工作井及接收井預(yù)留洞口中心至各自的井壁。置經(jīng)緯儀至A點(diǎn)，后視B點(diǎn)，作BA直線的延長線，并在工作井后部定出一點(diǎn)C。保證CAB在一條軸線上，置經(jīng)緯儀在C點(diǎn)上，后視A點(diǎn)，在工作井井壁上定出一點(diǎn)A,置激光經(jīng)緯儀基座于井下D點(diǎn)，并抄平固定激光經(jīng)緯儀架，置經(jīng)緯儀于A點(diǎn)，后視B點(diǎn)，在激光經(jīng)緯儀器架上定出D點(diǎn)，D點(diǎn)同A,A

9、,B點(diǎn)在豎直方向上成一直線，安裝激光經(jīng)緯儀于儀器架上，對中D點(diǎn)，后視A,點(diǎn)，依設(shè)計(jì)軸線打好角度，既可定出軸線。5.2 不通視條件下的測量5.2.1 引出A、B兩點(diǎn)后可根據(jù)導(dǎo)線法以及平移法定出CDA,其余步驟同通視條件下測量定位。5.3 后靠背導(dǎo)軌及后頂?shù)陌惭b5.3.1 軸線確定后先安放后靠背，后靠背后部距離井壁100200mm調(diào)整后靠背前后以及左右方向，應(yīng)盡量保證后靠背的中心于軸線相重合。5.3.2 在軸線定好后既可安裝導(dǎo)軌以及后頂，先根據(jù)導(dǎo)軌本身的尺寸計(jì)算出導(dǎo)軌頂面至軸線的高差h,至水平儀于井下，在井四周作出46個(gè)臨水點(diǎn)，保證軸線標(biāo)高-臨水點(diǎn)高程=h,安放導(dǎo)軌時(shí)可用線繩在相對的兩個(gè)臨水點(diǎn)拉出

10、一條直線，使導(dǎo)軌頂輕觸于線繩既可，然后根據(jù)軸線調(diào)整導(dǎo)軌軸線在豎直方向上于已知軸線的豎直投影線重合，導(dǎo)軌軸線方向調(diào)整好后再精調(diào)導(dǎo)軌的高程，最后支撐導(dǎo)軌至井壁上。5.3.3 引軸線至井底前后兩側(cè)AB兩點(diǎn)，分中后靠背，在后靠背上作一分中點(diǎn)C,開始放置后靠背時(shí)盡量使C點(diǎn)在AB的延長線上，此值可肉眼鑒定，誤差不應(yīng)大于10cm,在后靠背邊緣定出任意等高兩點(diǎn)DD,測量AD和AD,的距離，只需保證AD的距離名等于AD,的距離既可，誤差不應(yīng)大于3cm,導(dǎo)軌左右方向確定后既固定下面兩側(cè)各一點(diǎn)，后使用線墜調(diào)整前后方向既可，最后根據(jù)實(shí)際情況填塞C15-C30的混凝土至井壁到后靠背的間隙，后方頂?shù)陌惭b在后靠背的安裝完畢

11、后進(jìn)行，抄平后頂后只要保證所以千斤頂后平面貼實(shí)后靠背既可固定。5.3.4 導(dǎo)軌安裝完畢后需在預(yù)留洞口內(nèi)安裝副導(dǎo)軌，副導(dǎo)軌的軸線以及高程均要與主導(dǎo)軌保持一至，此副導(dǎo)軌用于防止機(jī)頭進(jìn)洞后低頭，見下圖：5.3.5 增高裝置可根據(jù)機(jī)頭重量以及增高量選擇枕木，鋼支架或硅墊層。5.3.6 洞口止水裝置的安裝，應(yīng)保證除止水圈外最小直徑大于進(jìn)洞物最大直徑的8cni防止受到進(jìn)洞物的剪切而失去止水效果，位置確定后可用水泥砂漿封堵與井壁形成的間隙，防止從間隙處漏水、漏漿。6、泥水系統(tǒng)的安裝6.1 泥漿池應(yīng)盡量靠近工作井邊，可采用并聯(lián)法。6.2 泥漿池盡量靠近工作井邊，可以減少排泥管路過長而且產(chǎn)生的管路摩阻力，沉石箱

12、的配置可沉淀塊狀物，防止塊狀物直接進(jìn)入排泥泵引起排泥泵堵塞和損壞。6.3 注漿系統(tǒng)應(yīng)盡量使用螺桿泵以減少脈動(dòng)現(xiàn)象，漿液應(yīng)保證攪拌均勻，系統(tǒng)應(yīng)配置減壓系統(tǒng)，在泵出品處1米外以及機(jī)頭注漿處各安裝一只隔膜式壓力表。7、頂進(jìn)開始調(diào)試階段以及土體取樣：7.1 頂管下井前應(yīng)作一次安裝調(diào)試，油管安裝先應(yīng)清洗，防止灰塵等污物進(jìn)入油管，電路系統(tǒng)應(yīng)保持干燥，機(jī)頭運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試各部分動(dòng)作正常，液壓系統(tǒng)無泄漏。7.2 機(jī)頭下井后刀盤應(yīng)離開封門1米左右，放置平穩(wěn)后重測導(dǎo)軌標(biāo)高，高程誤差不超過5mm既可開始鑿除磚封門，磚封門應(yīng)盡量鑿除干凈，不要遺留塊狀物，同時(shí)可進(jìn)行土體取樣工作，使用中100,L=500mm勺兩根鋼管在洞口上下

13、部各取長400mm勺土樣，取樣工作完成后隨既頂機(jī)頭，使機(jī)頭刀盤貼住前方土體。7.3 機(jī)頭屬于刀盤不可伸縮型，土壓力表所顯示的土壓力為泥倉土壓，顯示的土壓力與實(shí)際頂進(jìn)的土壓力存在一個(gè)壓力差P,此值一般取15-30T,由于進(jìn)泥口是衡定的，TCZ機(jī)頭的土壓控制主要通過頂速來調(diào)節(jié)，每次初頂時(shí)先調(diào)節(jié)好送水壓力，然后打開機(jī)內(nèi)止水閥，轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤，關(guān)閉機(jī)內(nèi)旁道，待流量達(dá)到額定值的80%寸既可開始頂進(jìn)，送水壓力可通過機(jī)內(nèi)壓力調(diào)節(jié)既可完成。8、頂進(jìn)過程中的方向控制8.1 由于機(jī)頭本身所具有的方向誘導(dǎo)裝置，糾偏操作就變的簡單易行了，操作員只要通過糾偏動(dòng)作，始終保證激光點(diǎn)在二號光耙的中心既可。9、測量與方向控制要點(diǎn)9.

14、1 有嚴(yán)格的放樣復(fù)核制度，并做好原始記錄。頂進(jìn)前必須遵守嚴(yán)格的放樣復(fù)測制度，堅(jiān)持三級復(fù)測：施工組測量員一項(xiàng)目管理部一監(jiān)理工程師，確保測量萬無一失。9.2 布設(shè)在工作井后方的儀座必須避免頂進(jìn)時(shí)移位和變形，必須定時(shí)復(fù)測并及時(shí)調(diào)整。9.3 頂進(jìn)糾偏必須勤測量、多微調(diào)，糾偏角度應(yīng)保持在10'20'不得大于0.5°。并設(shè)置偏差警戒線。9.4 初始推進(jìn)階段，方向主要是主頂油缸控制，因此，一方面要減慢主頂推進(jìn)速度，另一方面要不斷調(diào)整油缸編組和機(jī)頭糾偏。9.5 開始頂進(jìn)前必須制定坡度計(jì)劃，對每一米、每節(jié)管的位置、標(biāo)高需事先計(jì)算，確保頂進(jìn)時(shí)正確，以最終符合設(shè)計(jì)坡度要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為原則。

15、10、頂管動(dòng)力、照明配套10.1頂管動(dòng)力配套序號設(shè)備名稱數(shù)量總功率(kw/h)1刀盤電機(jī)2442輸送泵電機(jī)1223糾偏油泵電機(jī)144液壓系統(tǒng)電機(jī)2305注槳電機(jī)1116槳液攪拌機(jī)1117電焊機(jī)1308排水泵211合計(jì)163注：以上所列設(shè)備，并不都是同時(shí)啟動(dòng)動(dòng)力電線設(shè)置：管內(nèi)設(shè)置一二路電纜，按其配套動(dòng)力負(fù)載功率,選擇電纜規(guī)格，供電采用T5S方式，三相五線制移動(dòng)電線裝接。11、管接口質(zhì)量控制11.1 本工程所用管節(jié)為“鑄鐵管”頂管，“鑄鐵管”頂管受力性能好，接頭穩(wěn)定性高，接口處止水密封性能好。11.2 選用優(yōu)良管材并處理好管子接口頂管施工是十分重要的。要按有關(guān)規(guī)范對管材作現(xiàn)場檢查驗(yàn)收，如發(fā)現(xiàn)不合格

16、品堅(jiān)決予以退回。11.3 管材運(yùn)送、起吊均應(yīng)有專用夾具，擱置時(shí)應(yīng)用方木墊高，防止管接口的套環(huán)受壓變形。11.4 接管前再次檢查管子接頭的連接口尺寸，焊接的外觀和質(zhì)地。接管時(shí)要保證與上節(jié)管的鋼套環(huán)同軸度，并且加力要均勻，應(yīng)保證不移位，不反轉(zhuǎn)，在使用前兩天完成并檢查其牢固性。11.5 在頂進(jìn)過程中，管材的供應(yīng)是非常重要的，如果供應(yīng)不及時(shí)造成頂進(jìn)停止，后果是非常嚴(yán)重的，由于機(jī)頭重量一般較大，長時(shí)間的滯留會(huì)造成機(jī)頭沉降，使軸線發(fā)生偏差；或已頂好的管子和周圍土體固結(jié)，使得摩阻力增大。因此，在開始頂進(jìn)前，需指定詳細(xì)周全的供應(yīng)計(jì)劃，現(xiàn)場應(yīng)備有足夠余量。11.6 在本工程項(xiàng)進(jìn)過程中，特別需要對掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行維修和

17、保養(yǎng)，使掘進(jìn)機(jī)始終處于優(yōu)良的使用狀態(tài)，從而順利完成本工程實(shí)施。12、液壓系統(tǒng)當(dāng)液化油出現(xiàn)乳化時(shí)，說明液壓油己嚴(yán)重氧化，應(yīng)予以更換，更換液壓油之前須把油箱內(nèi)清洗干凈。加油必須用精濾車過濾后方可加入。另外，一旦發(fā)現(xiàn)油管老化應(yīng)予以更換。12.1 電氣系統(tǒng)電氣系統(tǒng)應(yīng)保持干燥，保持指示燈及各儀表正常。12.2 糾偏系統(tǒng)糾偏系統(tǒng)要經(jīng)常檢查是否漏油、油液質(zhì)量、油壓情況，如發(fā)現(xiàn)不正常情況及時(shí)更換。13、注漿減磨頂管的推力就是頂管過程管道受的阻力，包括工具管切土正壓力、管壁摩擦阻及工具管氣水壓力。工具管切土正壓力：與土層密實(shí)度、土層含水量、工具管格柵形態(tài)及管內(nèi)挖土狀況有關(guān)。根據(jù)有關(guān)工程統(tǒng)計(jì)資料，軟土層一般為20

18、-30t/m2,硬土層通常在20-60t/m2。大于40t/m2時(shí)表明土質(zhì)較好。F1=S1XK1F1-頂管正阻力(t)S1-頂管正面積(m2)K1-頂管正阻力系數(shù)(t/m2)F1=S1XK1=%r2Xk1(1)管磨擦阻力：管壁與土間磨擦系數(shù)及土壓力大小有關(guān)。根據(jù)有關(guān)工程統(tǒng)計(jì)資料，管壁磨擦阻力一般在0.1-0.5t/m2之間。F2=S2XK2其中F2一頂管側(cè)磨擦力(t)S2頂管側(cè)面積(m2)K2頂管側(cè)阻力系數(shù)(t/m2)F2=S2XK2=%DLXk2為了減小頂壓進(jìn)阻力，增大頂進(jìn)力，并且為了防止出現(xiàn)塌方，頂管過程中，應(yīng)采用在管壁與土壁的縫隙間注入觸變泥漿，形成泥漿護(hù)套，減少管壁與土壁之間的摩擦力。

19、泥漿在輸送和灌注過程中具有流動(dòng)性、可泵性。a、觸變泥漿的材料觸變泥漿的主要成份是膨潤土、摻入堿和水配制而成。為了在頂進(jìn)完畢后使觸變泥漿固結(jié)增強(qiáng)，可摻入石灰膏。但為了施工使用時(shí)保持流動(dòng)性，還必須摻入緩凝劑和塑化劑。b、觸變泥漿的拌合程序?qū)⒍康乃湃霐嚢韫迌?nèi)，并取其中的一部分水來溶化堿；在攪拌過程中，將定量膨潤土徐徐加入攪拌灌內(nèi)，攪拌均勻；將溶化后的堿水倒入攪拌灌內(nèi)，再攪拌均勻，放置12h后即可使用。c、觸變泥漿應(yīng)注意的事項(xiàng)注漿孔的布置宜按管道直徑大小確定，一般每個(gè)斷面可設(shè)置34個(gè)，并具備排氣功能。攪拌均勻的泥漿應(yīng)放置一定時(shí)間方可灌注。灌漿前，應(yīng)通過注水檢查灌漿設(shè)備，確認(rèn)設(shè)備正常后方可灌注。灌漿

20、壓力可按不0.1Mpa開始加壓，在灌漿過程中再按實(shí)際情況調(diào)整。灌漿時(shí)，按灌漿孔斷面位置的前后順序依次進(jìn)行并應(yīng)與管道和中繼間的頂進(jìn)同步。灌漿遇有機(jī)械故障、管路堵塞、接頭滲漏等情況時(shí)，經(jīng)處理后方可繼續(xù)頂進(jìn)長距離頂管施工中，頂力控制的關(guān)鍵是最大限度地降低頂進(jìn)阻力，而降低頂進(jìn)阻力最有效的方法是進(jìn)行注漿。注漿使管周外壁形成泥漿潤滑套，從而降低了頂進(jìn)時(shí)的摩阻力，注漿時(shí)做到以下幾點(diǎn)13.1應(yīng)急措施13.1.1 地質(zhì)發(fā)生很大的變化，突然間變硬或變軟。這可以通過刀盤的轉(zhuǎn)矩來判斷，如果突然變硬了，則向土倉內(nèi)加入水或泥漿，掘進(jìn)機(jī)上設(shè)有加泥孔，其目的就是用來加泥的。如果太軟，可把第一至第三節(jié)管子及工具頭都聯(lián)成了一個(gè)整體，以增加它們的剛性，從而可避免機(jī)頭突然沉陷。13.1.2 在頂管