4.2m×6.9m矩形頂管施工方案

3.施工籌劃3.1施工進度支配本工程頂管工程施工支配需依據始發(fā)井、接收井的土建施工進度進行支配。當兩井的混凝土結構澆筑完成，并經養(yǎng)護達到設計規(guī)定的強度指標后，即認為具備頂管進場施工條件。我方將依據總包要求的時間組織人員進場進行場地布置，并隨即進行設備的安裝和調試工作。總工期30日歷天。附圖-03施工進度支配圖。3.2機械設備支配依據工程量及施工須要，頂管頂進主要施工機械設備配備狀況見表3-1。主要施工機械設備配備表表3-1序號機械或設備名稱型號規(guī)格數(shù)量國別產地制造年份額定功率kW1矩形頂管機及配套設施4.2m×1套中國20103302主頂裝置自制1套中國20103注漿泵SYB50-50-11臺中國200544汽車吊300T1臺中國2005\5履帶吊150T1臺中國2006\6潛水泵2.2KW3臺中國20052.27污泥泵NL100-162臺中國200598電焊機ZXG-3002臺中國2006219空壓機3m31臺中國2006\10全站儀GTS-61臺日本2006\11經緯儀J21臺中國2006\12水準儀S31臺中國2006\3.3材料供應支配依據工程量和施工須要，頂管頂進主要材料供應見表3-2。頂管主要材料供應表表3-2序號主要設備用量1矩形管節(jié)（1.523節(jié)2特別管節(jié)1節(jié)3襪套（橡膠簾布）1根4止水帶24根5聚硫密封膏150kg6水泥10噸7膨潤土10噸820mm20092寸白鐵管100101寸白鐵管33.4勞動力支配支配依據工期及頂管施工工藝要求，現(xiàn)場勞動力配置見表3-3。勞動力配置表表3-3工種人數(shù)工作內容工長2管理和指導各工種工作電焊工4現(xiàn)場焊接、切割等起重指揮2指揮各類吊車吊車司機2現(xiàn)場設備吊運和管節(jié)、土箱吊放挖機司機2出土拌漿工4拌制各類漿液電工1電器和電路檢修機修工2負責機械設備修理保養(yǎng)操作司機2負責操作頂管機協(xié)助工12負責協(xié)作頂管施工測量人員2負責工程放樣及測量合計=SUM(ABOVE)353.5施工現(xiàn)場平面布置依據甲方供應的現(xiàn)場允許運用范圍，結合實際的施工須要，在始發(fā)井旁邊地面配置一臺150T的桁架式履帶吊，同時在場地內進行頂管動力站、集土坑、拌漿系統(tǒng)、管節(jié)堆場、料庫、危急品倉庫、辦公區(qū)域等設施的布置。由于涉及到頂管機頭和管節(jié)的吊裝，運用包括300噸汽車吊在內的大量重型機械，要求施工便道具備相應的承載力。為此施工道路施工前首先運用壓路機壓實路面，先鋪15cm厚的碎石基層壓實，在此基礎上制作鋼筋混凝土道路，承重道路結構為厚20cm的C30混凝土，配筋Φ16@200雙向網片。我方同時配備肯定數(shù)量的路基板和厚鋼板，滿意某些重型機械施工臨時需求。場地內各材料堆場采納10cm厚道渣基層，上設10cm厚素砼面層。為了防止揚塵，在施工圍墻內其它位置設5~7cm厚素砼。附圖-04施工場地平面布置圖。4.頂管施工方案及技術措施4.1頂管施工工藝流程測量放樣測量放樣安裝機架、后靠、主頂裝置安裝機架、后靠、主頂裝置設備調試設備調試頂管出洞頂管出洞頂管頂進頂管頂進吊放墊塊或管節(jié)置吊放墊塊或管節(jié)置頂進測量頂進測量頂管機進洞頂管機進洞頂管機分解、吊出接收井頂管機分解、吊出接收井置漿液置換漿液置換拆除管內設備、嵌縫、清理、接頭處理置拆除管內設備、嵌縫、清理、接頭處理置附圖-05頂進工藝圖。4.2頂進前的施工打算工作4.2.1地面打算工作1)在頂管推動前，按常規(guī)進行施工用電、用水、排水及照明等設備的安裝。2)施工材料、設備及機具必需備齊，以滿意本工程的施工要求。3)井上、井下建立測量限制網，并經復核、認可。4.2.2井下打算工作1)洞門密封圈安裝由于洞圈與管節(jié)間存在著10cm的建筑空隙，在頂管出洞及正常頂進過程中極易出現(xiàn)外部土體涌入始發(fā)井內的嚴峻質量平安事故。為防止此類事故發(fā)生，施工前在洞圈上安裝簾布橡膠板密封洞圈，橡膠板采納12mm2)基座安裝基座定位后必需穩(wěn)固、正確，在頂進中承受各種負載不位移、不變形、不沉降。基座上的兩根軌道必需平行、等高。后靠自身的垂直度、與軸線的垂直度對今后的頂進也至關重要。鋼后靠依據實際頂進軸線放樣安裝時，與始發(fā)井內襯墻預留肯定的空隙，固定后在空隙內填C20素砼，使鋼后靠與墻壁充分接觸。這樣，頂管頂進中產生的反頂力能勻稱分部在內襯墻上。3)頂管機吊裝下井矩形頂管機頭設計總重量約130余噸，可以分為前后兩段：前段重約80噸，后段重約50噸。吊裝時選用性能優(yōu)良的300噸汽車調來吊裝機頭，為了避開頂管機頭吊裝中工作井、路面及路面下管線的損壞，在起吊時，在四個支腿下方鋪鋼制路基箱（7m×2.2m×0.43m）四塊，降低吊車對地面的壓強。頂管機頭的吊裝：頂管機從平板車上被吊起后，要作片刻的停頓，一是確定頂管機頭的實際重量是否在吊車的起重范圍內；二是視察吊車對路面及工作井的影響。在確定是平安的狀況下，將頂管機頭緩慢吊入工作井，精確地停放在基座的軌道上。先吊前段再吊后段，分兩次吊裝完畢。在頂管機頭起吊過程中，加強對四周地面的觀測，如發(fā)覺路基變形，馬上將機頭放下，吊車移位，同時對井四周原有的混凝土地面下進行注漿加固。4)主頂?shù)亩ㄎ患罢{試驗收主頂?shù)亩ㄎ粚㈥P系到頂進軸線限制的難易程度，故在定位時要力求與管節(jié)中心軸線成對稱分布，以保證管節(jié)的勻稱受力。主頂定位后，需進行調試驗收，保證12個千斤頂?shù)男阅芡旰谩?)頂管機就位、調試驗收為保證頂管出洞段的軸線限制，頂管機吊下井后，需對頂管機進行精確定位，盡量使頂管機軸線與設計軸線相符。在頂管機精確定位后，必需進行反復調試，在確定頂管機運轉正常后，方可進行頂管出洞和正常頂進工作。附圖-06始發(fā)井內平、剖面布置圖；附圖-07管節(jié)斷面布置圖。4.2.3技術交底、崗位培訓在頂管施工前，對參與施工的全體人員按階段進行具體的技術交底，使施工人員全面了解施工中將可能出現(xiàn)的各種工程難點，并努力供應施工人員的質量和平安意識。參與施工人員需按工種進行崗位培訓，考核合格后方可上崗操作。4.3頂管出洞段頂進施工頂管機頂出洞圈至頂管機切口距工作井2.65m范圍為出洞段。4.3.1封門形式本工程始發(fā)井圍護為Ф800鉆孔灌注樁，混凝土擋墻內預埋鋼洞圈，灌注樁外采納4排三軸攪拌樁做出洞加固，靠近灌注樁的一排三軸攪拌樁內密插型鋼，該排密插型鋼的三軸攪拌樁即為工作井的洞圈封門，頂管的出洞過程即為鑿除出洞口范圍內灌注樁，攪拌樁內拔除H型鋼和頂管機頭經過出洞段加固區(qū)并進入原狀土體的過程。4.3.2頂管出洞的施工步驟鑿除出洞口范圍內鉆孔灌注樁設備調試頂管機頭靠上攪拌樁封門H型鋼拔除頂管機切削加固土體機頭切口進入原狀土、提高正面土壓力值至理論計算值。4.3.3出洞段頂進施工1)起拔H型鋼前的打算工作對全套頂進設備做一次系統(tǒng)調試，由于本工程始發(fā)井出洞加固區(qū)攪拌樁設計強度為1.2MPa，在頂管機進入加固區(qū)時，應留意刀盤在穿越加固層時的切削性能，把機頭頂進洞圈內距SMW樁10cm左右。H型鋼拔除前工程技術人員、施工人員應具體了解現(xiàn)場狀況和封門圖紙，分析可能發(fā)生的漏水狀況，并打算相應措施，制訂拔樁依次和方法，分工明確，并由專人統(tǒng)一指揮。2)起拔H型鋼措施H型鋼拔除按由一邊向另一邊一次拔除的原則進行。起拔時，起重吊裝人員應協(xié)作默契，保證H型鋼拔出時快速和平安。3)頂進施工在洞圈內的H型鋼全部拔除后，應馬上起先頂進機頭，由于正面為全斷面的水泥土，為愛護刀盤，頂進速度應放慢。另外，可能會出現(xiàn)螺旋機出土困難，必要時可加入適量清水來軟化或潤滑水泥土。頂管機進入原狀土后，為防止機頭“磕頭”，拉緊機頭和前三節(jié)管節(jié)之間的拉桿螺絲，同時適當提高頂進速度，使正面土壓力稍大于理論計算值，以削減對正面土體的擾動及出現(xiàn)地面沉降。4.3.4出洞段的各類施工參數(shù)頂管機從始發(fā)井出洞后，應盡量削減水土流失，限制好地面沉降。應不斷依據地面沉降數(shù)據的反饋進行參數(shù)調整，剛好摸索出正面土壓力、出土量、頂進速度、注漿量和壓力等各種施工參數(shù)最佳值，為正常段施工服務。4.4頂管正常段頂進施工4.4.1各類施工參數(shù)的限制1)正面土壓力的設定本工程采納土壓平衡式頂管機，是利用土壓力平衡開挖面土體，達到支護開挖面土體和限制地表沉降的目的，平衡土壓力的設定是頂進施工的關鍵。土壓力采納Rankine壓力理論進行計算：P上＝K0γZ上P下＝K0γZ下P上：管道頂部的側向土壓力P下：管道下部的側向土壓力K0：軟粘土的側向系數(shù)（參考《基坑開挖手冊》及本工程詳堪資料），此處取0.57γ：土的容重，取17.7。Z：覆土深度。Z上約為5.68m，Z下約為9.88m依據以上理論計算，本工程初始土壓力設定為P上＝0.057Mpa，P下＝0.10Mpa。以上數(shù)據為理論計算值，只能作為土壓力的最初設定值，隨著頂進施工，土壓力值應依據實際頂進參數(shù)、地面沉降監(jiān)測數(shù)據作相應的調整。2)主頂力的設定總拉力為初始拉力與各種阻力之和。F0：總頂力標準值（KN）D1：管道的外徑（m）Fk：管道外壁與土的平均摩阻力（KN/m2），此處取5.0KN/m2L：頂進長度（m）：頂管機的迎面阻力（KN）=4.2×6.9×17.7×5.0=2565KN則總頂力F0=2×（4.2+6.9）*36*5+2565=6561KN主頂力隨頂進距離的增加而增大。頂管掘進機頭出洞，在進入原狀土且正面土壓力沒有建立之前，要限制主頂力不能過大。在正常推動中，要留意主頂力的增大應當是緩慢的，而不允許有突變。經計算，實際最大主推力為6564kN，遠小于頂管機額定主頂力（為24000kN），小于管道允許頂力（，取=0.309計算，為23127KN）。3)出土方案及出土量限制本工程管節(jié)內鋪設16kg/m軌道，采納1臺平板車和1只3.0m一節(jié)管節(jié)的理論出土量為6.9×4.2×1.5=43.47m34.4.2頂進軸線限制頂管在正常頂進施工中，必需親密留意頂進軸線的限制。在每節(jié)管節(jié)頂進結束后，必需進行機頭的姿態(tài)測量，并做到隨偏隨糾，且糾偏量不宜過大，以免土體出現(xiàn)較大擾動及管節(jié)間出現(xiàn)張角。由于是矩形頂管，因此對管道的橫向水平要求較高，所以在頂進過程中對機頭的轉角要親密留意，機頭一旦出現(xiàn)微小轉角，應馬上實行刀盤反轉、加壓鐵等措施回糾。頂進軸線偏差限制要求：高程+100mm，-80mm；水平：+100mm4.4.3地面沉降限制在頂進過程中，應合理限制頂進速度，保證連續(xù)均衡施工，避開出現(xiàn)長時間擱置狀況；不斷依據反饋數(shù)據進行土壓力設定值調整，使之達到最佳狀態(tài)；嚴格限制出土量，防止欠挖或超挖。4.4.4管節(jié)減摩為削減土體與管道間摩阻力，在管道外壁壓注觸變泥漿，在管道四周形成一圈泥漿套以達到減摩效果，在施工期間要求泥漿不失水，不沉淀，不固結。泥漿配比（按公斤每立方米計）見下表:表5-2膨潤土水純堿CMC稠度40085062.512～14備注：此配比為重量比。2)壓漿孔及壓漿管路布置壓漿系統(tǒng)分為二個獨立的子系統(tǒng)。一路為了改良土體的流塑性，對機頭內及螺旋機內的土體進行注漿。另一路則是為了形成減摩泥漿套，而對管節(jié)外進行注漿。3)壓漿設備及壓漿工藝采納泥漿攪拌機進行制漿，按配比表配制泥漿，泥漿要充分攪拌勻稱。壓漿泵采納HENY泵，將其固定在始發(fā)井口，拌漿機出料后先注入儲漿桶，儲漿桶中的漿液拌制后需經過肯定時間方可通過HENY泵送至井下。注漿壓力限制在0.05MPa左右。4)壓漿施工要點:(1)．壓漿應專人負責，保證觸變泥漿的穩(wěn)定，在施工期間不失水，不固結，不沉淀。(2)．嚴格按壓漿操作規(guī)程施工，在頂進時應剛好壓注觸變泥漿，充填頂進時所形成的建筑空隙，在管節(jié)四周形成一泥漿套，削減頂進阻力和地表沉降。(3)．壓漿時必需遵循“先壓后頂、隨頂隨壓、剛好補漿”的原則。(4)．壓漿依次地面拌漿啟動壓漿泵總管閥門打開管節(jié)閥門打開送漿（頂進起先）管節(jié)閥門關閉（頂進停止）總管閥門關閉井內快速接頭拆開下管節(jié)接2寸總管循環(huán)復始。5)壓漿量的計算(每節(jié)管節(jié))為了保證注漿效果，注漿量應取理論值的2～3倍。V=（6.960×4.260-6.9×4.2）×1.5×（200～300%）=2～34.4.5止退裝置由于矩形頂管掘進機的斷面較大，前端阻力大，實際施工中，即使管節(jié)頂進了較長距離，而每次拼裝管節(jié)或加墊塊時，主頂油缸一回縮，機頭和管節(jié)仍會一起后退20～30cm。當頂管機和管節(jié)往后退時，機頭和前方土體間的土壓平衡受到破壞，土風光 得不到穩(wěn)定支撐，易引起機頭前方的土體坍塌，若不實行肯定的措施，路面和管線的沉降量將難以得到限制。本工程實行特有的止退裝置，可有效阻擋管節(jié)的后退和避開由此帶來的前方土體沉降問題。4.5頂管進洞段施工4.5.1接收井封門形式本工程接收井圍護為鉆孔灌注樁，灌注樁外采納4排三軸攪拌樁做出洞加固，靠近灌注樁的一排三軸攪拌樁內密插型鋼，該排密插型鋼的三軸攪拌樁即為工作井的洞圈封門。頂管機起先頂進時，即可起先灌注樁混凝土的剝離鑿除工作，頂管機進洞前預留20cm左右厚度的混凝土，待機頭進洞時拔除H型鋼后，再起先鑿除預留的混凝土。4.5.2頂管機位置、姿態(tài)的復核測量當頂管機頭漸漸靠近接收井時，應加強測量的頻率和精度，削減軸線偏差，確保頂管機能精確進洞。對洞門位置的坐標測量確認，依據實際標高安裝頂管機接收基座。頂管貫穿前的測量是復核頂管所處的方位、確認頂管狀態(tài)、評估頂管進洞時的姿態(tài)和擬訂頂管進洞的施工軸線及施工方案等的重要依據，使頂管機在此階段的施工中始終按預定方案實施，以良好的姿態(tài)進洞，正確無誤地坐落到接收井的基座上。4.5.3進洞接收架搭設由于機頭重量重達100噸，加上土倉內殘留的土，重量將達到135噸左右，假如機頭干脆推動到接收井底板上，簡單造成接收井底板結構的損傷，因此，進洞前，應在接收井內預先搭設接收架。接收井施工時底板上預制兩條400cm寬的鋼筋砼梁作接收架的基礎（高度為底板至洞圈面，長度為接收井后壁至洞圈前200mm），上部焊接δ=30鋼板和12#工字鋼軌道制作而成。4.5.4頂管進洞因接收井洞門和管節(jié)間存在151.在頂管機到達距接收井6m后，起先停止第一節(jié)管節(jié)的壓漿，并在以后頂進中壓漿位置漸漸后移，保證頂管進洞前形成完好的6m左右的土塞，避開在進洞過程中減摩泥漿的大量流失而造成管節(jié)周邊摩阻力隧然上升。2.在頂管機切口進入接收井洞口加固區(qū)域時，應適當減慢頂進速度，調整出土量，漸漸減小機頭正面土壓力，以確保頂管機設備完好和洞口結構穩(wěn)定。3．頂管機切口距接收井H型鋼50cm左右時，頂管機暫停頂進，等待H型鋼的拔出。H型鋼拔除后，頂管機接著推動，緩緩地靠上預留混凝土。此時要駕馭好實際頂進距離和主頂?shù)膲毫Γ斨黜攭毫ν蝗簧仙?，馬上停止推動4．當預留混凝土鑿除完畢后，應馬上進行推動，第一節(jié)管節(jié)前端離接收井內壁約35cm時停止推動。然后將頂管機頭與管節(jié)脫開，當頂管機完全推入接收井內，4.6頂管進洞后的施工4.6.1頂管機頭吊出頂管機吊出接收井的具體實施步驟如下：1)清除機頭土壓倉內和螺旋機內的土體；2)拆除刀盤、螺旋機系統(tǒng)相關的液壓油管和電線電纜；3)拆除兩臺螺旋機，將拆下的螺旋機用出土小車拉至工作始發(fā)井，吊上地面；4)通過伸縮糾偏千斤頂和加設墊塊使機頭與管節(jié)脫開，機頭整體向前頂出，并平穩(wěn)地落在接收平臺上；5)利用300噸吊車將頂管機頭吊出接收井。4.6.2漿液置換頂管機頭吊出接收井后，立刻用磚頭砌墻，將兩頭洞門與管節(jié)間的間隙封堵。然后在首末各三節(jié)管壁后注入雙液漿，雙液漿注入24小時后，在中間管節(jié)后注入水泥漿，置換出觸變泥漿，對管節(jié)外的土體進行加固。漿液置換結束后盡快將管節(jié)和工作井鋼洞門用鋼板焊接連成一體，澆注混凝土，和工作井內壁澆平。4.6.3管節(jié)間嵌縫頂管施工結束后，管節(jié)間的縫隙采納雙組分聚硫密封膏填充。嵌縫前必需將縫隙內的雜質、油污清理干凈，做到平整、干凈、干燥。配制好的聚硫膏在縫兩側先刮涂一遍，其次次在縫中刮填密封膏到所需高度。要求壓緊刮平，防止帶入氣泡而影響強度和水密性。密封膏表干時間為24h，7天后才達到80％強度，在密封膏在未充分固化前要留意愛護，防止雨水侵入。4.7頂管施工測量4.7.1頂進軸線架設按業(yè)主所供應的城市坐標點和水準點連接出洞和進洞之間的兩點坐標及高程，以坐標值的計算建立獨立坐標系。4.7.2建立施工頂進軸線的觀測臺按獨立坐標系放樣后靠觀測臺（后臺），使它精確地移動至頂管軸線上，用它正確指揮頂管的施工，以后按施工的狀況，確定定期復測后臺的平面和高程位置。4.7.3坡度計算按三等水準連測兩井之間的進出洞的高程，計算實際頂進坡度。4.7.4施工頂管測量在后臺架設J2型經緯儀一臺，在井壁上設置后視限制點（頂進軸線）測頂管機的前標和后標的水平角和豎直角的全測回，采納fx4500P計算器編排程序計算頂管的頭尾的平面和高程偏離值，正確指導頂管施工。4.7.5留意事項由于頂管施工不同于盾構施工，所以初次放樣及頂進中測量極為重要。另外由于頂管后靠位置在頂進中可能發(fā)生改變，后臺的布置應保持固定不動，確保頂管施工測量的正確性。4.8施工用電4.8.1頂管內照明隧道照明電源電壓采納220v，帶隔離變壓器和漏電開關，供電線路采納三相五線制，用蝴蝶絕緣夾子敷設電線。4.8.2場地照明在工作井井口處，管節(jié)堆放場地及其它須要照明處設置場地照明。場地照明采納投光燈立桿架設，每桿裝設投光燈二個和相應電纜配線。井口照明采納DDG-3500鏑燈，在井口安置二個。4.8.3施工用電負荷統(tǒng)計頂管施工用電負荷統(tǒng)計表表5-5設備名稱功率