頂管施工方法

頂管施工方法頂管施工工藝流程施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→工作井施工→施工平臺(tái)制裝→后背安裝→導(dǎo)軌安裝→主頂千斤頂安裝→油泵安裝→頂鐵安裝→洞口密封安裝→鑿洞口→整體運(yùn)行調(diào)試→正常頂進(jìn)→下管→對(duì)口→接進(jìn)排泥管→繼續(xù)頂進(jìn)→機(jī)頭出洞→結(jié)束工作坑施工冠梁及腰梁、后背墻和封底的施工要求冠梁及腰梁現(xiàn)澆混凝土支撐施工應(yīng)一次連續(xù)澆搗，不得留施工縫，并要隨打隨抹，保證表面平整。澆搗混凝土過程中，必須保證鋼筋的混凝土的保護(hù)層厚度滿足設(shè)計(jì)要求。鋼筋下料加工應(yīng)按配圖現(xiàn)場(chǎng)放樣，經(jīng)檢查無誤后方可施工。 無特殊說明，鋼筋接頭均采用焊接，焊接接頭應(yīng)相互錯(cuò)開，位于同一連接區(qū)段內(nèi)的鋼筋接頭面積百分率不應(yīng)大于50%。鋼筋焊接的焊縫厚度不應(yīng)小于0.3d，焊縫寬度不應(yīng)小于0.8d。澆搗混凝土過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制水灰比，并保證每管線調(diào)查：工作坑施工前需進(jìn)行地下管線的調(diào)查，提出對(duì)原有管線的保護(hù)方案，施工中不得損壞原有管線。根據(jù)施工圖紙，現(xiàn)場(chǎng)找出現(xiàn)況管線的所在位置，測(cè)出高程，查明材質(zhì)、管線類型及使用情況?，F(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)未在施工設(shè)計(jì)圖上標(biāo)出的管道，挖探坑，及時(shí)搞清管道的位置、走向、高程。對(duì)施工有影響的現(xiàn)況管道，須采取合理的保護(hù)措施。頂進(jìn)施工中，距現(xiàn)況管道管徑的五倍范圍內(nèi)，須降低頂進(jìn)速度。探槽：工作坑施工須先開挖探槽，開挖相互垂直的二條探槽，分別平行與垂直于頂進(jìn)軸線，其長(zhǎng)度須大于工作坑開挖范圍1米，深度的確定須配合地下管線調(diào)查資料，通常在2米左右。冠梁：工作坑上口設(shè)混凝土冠梁，冠梁尺寸為寬×高＝1200mm×800mm，其頂面標(biāo)高為從自然地面下反0.5米。主筋使用8根，Φ22的螺紋鋼，箍筋使用Φ10的鋼筋，間距150毫米，混凝土強(qiáng)度C30。土方開挖：待冠梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%后進(jìn)行基坑土方開挖；采用機(jī)械與人工配合挖土，垂直運(yùn)輸采使用吊車和土斗。開挖順序由上至下、對(duì)角開挖、中間留核心土的方式進(jìn)行，為了保證安全，嚴(yán)禁同層貫通挖土。每一循環(huán)挖深0.6米，開挖土方要堆積在基坑邊10米以外，及時(shí)運(yùn)出場(chǎng)外，不得大量堆積在基坑邊，造成基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)受力過大，造成坍塌事故。腰梁：土方開挖至腰梁位置，設(shè)置一道800*600mm的鋼筋混凝土腰梁，其中有直撐與角撐兩種形式。后背墻及封底：頂進(jìn)坑采用鋼筋混凝土后背墻及封底，在挖深達(dá)到頂進(jìn)坑底標(biāo)高后施作，其間使用Φ18鋼筋，雙層排列，鋼筋間距200mm，底板厚度為400mm，混凝土要求強(qiáng)度為C30；工作井基礎(chǔ)及導(dǎo)軌導(dǎo)軌必須符合中線、高程的要求，且在安裝后和頂管前，其軸線位置、高程等必須進(jìn)行驗(yàn)收，軸線位置偏差不超過3mm，頂面高程偏差不超過3mm，兩軌內(nèi)距偏差不超過2mm。工作井需用工字鋼搭制一米高的平臺(tái)，然后安置導(dǎo)軌等附屬設(shè)備；導(dǎo)軌選用30號(hào)輕型鋼軌，兩軌平行、等高，與平臺(tái)焊接。導(dǎo)軌中心與頂進(jìn)軸線在同一垂直面。用擋鐵把導(dǎo)軌固定住，擋鐵與平臺(tái)焊接牢固；導(dǎo)軌安裝前要先復(fù)核管道中心位置，確保導(dǎo)軌的高程、軸線位置準(zhǔn)確。導(dǎo)軌定位必須穩(wěn)固，在頂進(jìn)中承受各種負(fù)荷時(shí)不位移、不變形、不沉降。導(dǎo)軌安裝后，導(dǎo)軌縱坡應(yīng)與管道縱坡一致；兩根導(dǎo)軌應(yīng)直順、平行、等高，導(dǎo)軌安裝牢固。工作井基座、導(dǎo)軌、頂鎬示意圖設(shè)備管道頂進(jìn)設(shè)備根據(jù)地質(zhì)條件決定采用泥水平衡式頂管機(jī)實(shí)現(xiàn)頂進(jìn)施工。根據(jù)地質(zhì)工程報(bào)告，結(jié)合我公司的工程經(jīng)驗(yàn)，選擇泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)從結(jié)構(gòu)原理上能夠保證安全、優(yōu)質(zhì)、高效地完成在粉土層的頂進(jìn)施工任務(wù)。該類掘進(jìn)機(jī)前端設(shè)有密閉泥水倉，通過泥水壓力的控制來保證切削土體的穩(wěn)定性，從而避免或減小對(duì)地面及附屬物的影響。工序頂進(jìn)前先把工作機(jī)頭頂進(jìn)，后接著下鋼柔口、對(duì)口焊接絲杠、接進(jìn)排泥管、頂進(jìn)。頂進(jìn)過程中晝夜倒班施工，以防因中途停滯增大頂進(jìn)阻力。頂管施工工藝流程：測(cè)量放線→工作井施工→施工平臺(tái)制裝→后背安裝→導(dǎo)軌安裝→主頂千斤頂安裝→油泵安裝→頂鐵安裝→洞口密封安裝→鑿洞口→整體運(yùn)行調(diào)試→正常頂進(jìn)→下管→對(duì)口→接進(jìn)排泥管→繼續(xù)頂進(jìn)→機(jī)頭出洞→結(jié)束洞口止水裝置為保證頂管機(jī)入洞后周圍泥水或觸變泥漿不從管道外壁周圍在洞口涌出，需要在入洞口安裝封閉裝置。同時(shí)有利于機(jī)頭入洞時(shí)保證機(jī)頭與周圍土體形成一個(gè)封閉的整體，保證泥水的循環(huán)體系。頂管機(jī)頂入前，將封閉裝置安裝在洞口預(yù)埋鋼筋上，用螺栓固定，在壓板上安裝預(yù)制好的橡膠套環(huán)。針對(duì)本工程的特點(diǎn)，設(shè)雙層止水門簾間隔200mm，中間填充盾尾密封油脂。初始頂進(jìn)機(jī)頭調(diào)試完畢和其他設(shè)備都安裝、調(diào)試完畢便開始初始掘進(jìn)速度控制用工作井頂進(jìn)設(shè)備進(jìn)行速度控制，分為兩個(gè)部分，機(jī)頭入洞階段速度控制在3～5mm/min，影響速度因素：一是道盤切削水泥砂漿砌體厚度，當(dāng)?shù)侗P轉(zhuǎn)速2.2轉(zhuǎn)/min時(shí)，頂進(jìn)速度3～5mm/min，砌體切下厚度1.4～2.3mm，在這樣厚度下磚成粗粉末狀，便于泥漿帶出；二是機(jī)頭沒入土?xí)r，機(jī)頭克服刀盤旋磚產(chǎn)生的扭矩，靠的是機(jī)頭重量產(chǎn)生的與軌道摩擦力，吃刀太深扭矩大，機(jī)頭會(huì)旋轉(zhuǎn)。第一節(jié)管進(jìn)洞階段，刀盤速度控制在10～20mm/min，此階段重點(diǎn)是找正管子中心、高程，偏差控制在±5mm之內(nèi)，所以速度不要太快。同時(shí)為了更好的克服機(jī)子的旋轉(zhuǎn)，機(jī)頭進(jìn)洞時(shí)在機(jī)子斜上方放兩根枕木，用倒鏈拉住導(dǎo)軌兩側(cè)擠住枕木。這樣不但有利于控制機(jī)頭的旋轉(zhuǎn)，而且能避免機(jī)頭入洞后的扎頭。測(cè)量初始頂進(jìn)后500mm，頂進(jìn)測(cè)量開始，每頂進(jìn)300mm做一次中心、高程記錄。糾偏頂管機(jī)頭沒有全部進(jìn)入洞時(shí)，在機(jī)頭中心、高程偏差不大于±20mm，不考慮糾偏，因?yàn)榇藭r(shí)軌道在控制前進(jìn)方向，另外因機(jī)頭沒有全進(jìn)管，此時(shí)糾偏如不采取措施，糾偏沒效果反而使第一節(jié)管偏離軌道。如中心、高程偏差大于±20mm，要停止頂進(jìn)，由項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人主持研究是否糾偏及糾偏方案，此時(shí)糾偏高程時(shí)，軌道上管要加配重或者事先用鋼繩把機(jī)頭與基座固定在一起，防止機(jī)頭入洞下沉；糾偏中心時(shí)，軌道管要加兩側(cè)支撐，并用千斤頂在機(jī)身兩側(cè)支撐，輔助糾偏。機(jī)頭全部入土后，高程、中心偏差大于±10mm要糾偏，此時(shí)糾偏用機(jī)頭糾偏設(shè)備，但應(yīng)用人工操作、全站儀測(cè)量，暫不用自動(dòng)糾偏設(shè)備。初始頂進(jìn)終點(diǎn)，中心控制在5mm以內(nèi)，高程控制在±10mm以內(nèi)，為以后掘進(jìn)打下好基礎(chǔ)。減阻漿減阻當(dāng)機(jī)頭全部進(jìn)入后封閉后，開始由機(jī)頭向管內(nèi)壁減阻漿，減阻漿壓力初始頂進(jìn)時(shí)控制在100～200KPa，流量控制在0.1m3/min。正常頂進(jìn)施工泥漿控制泥漿在整個(gè)頂管過程中起著關(guān)鍵作用，泥漿的壓力、濃度影響挖掘面的穩(wěn)定性。泥漿濃度流量影響到切削下土體能否正常送到地面。泥漿配比要在優(yōu)選貨源的前提下優(yōu)化配比，并能根據(jù)土質(zhì)變化及時(shí)變化。泥水倉泥漿壓力取決于地下水壓力，及時(shí)測(cè)得觀測(cè)數(shù)據(jù)，確定泥水壓力，使泥水倉壓力始終大于水壓力。頂進(jìn)操作程序頂進(jìn)啟動(dòng)刀盤系統(tǒng):啟動(dòng)排泥、進(jìn)泥泵，泥路循環(huán)，出水正常后，開進(jìn)排泥閥，關(guān)旁通，出水再次正常后啟動(dòng)千斤頂油泵，出鎬推進(jìn)；機(jī)頭頂進(jìn)：工作井頂進(jìn)千斤頂設(shè)定頂進(jìn)速度100mm/min，在操作手控制下，千斤頂以100mm/min速度頂進(jìn)。同時(shí)，流量計(jì)測(cè)量流量，通過PLC調(diào)整工作井變頻泵，使排泥管流量保持在1.07m3/min。壓力計(jì)Z1測(cè)量壓力，通過PLC系統(tǒng)，控制Z1電動(dòng)閥的開啟度，保持泥水倉壓力。下管時(shí)的操作程序關(guān)閉進(jìn)排泥閥，保持泥水倉壓力，旁通閥打開沖洗排泥管路；全部千斤頂停止頂進(jìn)，停止油泵；機(jī)頭刀盤停轉(zhuǎn)；待排泥管路沖洗干凈后，停止輸泥泵、排泥泵；關(guān)閉觸變泥漿、輸泥管、油管、排泥管閥門。拆除工作井管接口各種管線、電纜，管內(nèi)應(yīng)急燈工作；下管焊接。注漿系統(tǒng)潤(rùn)滑漿液只有在下管焊管時(shí)不補(bǔ)漿，其他時(shí)間全部補(bǔ)漿。潤(rùn)滑漿液以頂管機(jī)頭的同步加漿非常重要，機(jī)內(nèi)人員在機(jī)頭頂進(jìn)時(shí)要觀察注漿壓力和流量，并作記錄。每次下管后頂進(jìn)前，機(jī)頭操作人員要開啟觸變泥漿與排泥管聯(lián)通閥門5~15秒，以使管內(nèi)觸變泥漿由凝膠變成膠體，減少壓力損失。測(cè)量每次下管后對(duì)工作井中心線校測(cè)，同時(shí)人工測(cè)量機(jī)頭后第一管口、第二管口中心、高程，與計(jì)算機(jī)中記錄數(shù)據(jù)對(duì)照，同時(shí)繪制機(jī)頭、第一節(jié)管、第二節(jié)管中心、高程測(cè)繪曲線，作為糾偏方案的依據(jù)。通訊及監(jiān)控方法和措施為解決管道內(nèi)和地面之間的聯(lián)絡(luò)，在地面控制操作室、頂管機(jī)內(nèi)均安裝內(nèi)部使用程控交換電話，保證各崗位通過電話自由聯(lián)絡(luò)、信息暢通。中心高程控制管道頂進(jìn)過程中必須按操作規(guī)程要求隨頂隨測(cè)。每班組均按要求做好頂進(jìn)記錄，交接班時(shí)互相檢測(cè)成品質(zhì)量，合格方可繼續(xù)頂進(jìn)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)管道偏差為+4cm、-5cm、左右5cm時(shí)或偏差有增大的趨勢(shì)時(shí)，施工隊(duì)組必須上報(bào)施工員和相關(guān)人員，并且立即采取糾偏校正措施。邊糾偏邊校正時(shí)緩緩進(jìn)行，使管子在計(jì)算范圍內(nèi)漸漸恢復(fù)到設(shè)計(jì)軸線上。依靠頂管機(jī)中折糾偏、調(diào)偏依靠頂管機(jī)中折可進(jìn)行機(jī)械調(diào)平、調(diào)中，保證在直線頂進(jìn)施工中頂進(jìn)管體的平順。在糾偏調(diào)節(jié)過程中，依靠中折調(diào)整部分內(nèi)的4個(gè)可調(diào)式千斤頂?shù)脑谕N油壓下伸出的不同長(zhǎng)度來調(diào)節(jié)管的偏差。減阻措施觸變泥漿減阻泥漿潤(rùn)滑減摩劑又稱觸變泥漿，是由膨潤(rùn)土、CMC(粉末化學(xué)漿糊)、純堿和水按一定比例配方組成。不同的土質(zhì)，應(yīng)采用不同的配方，才能滿足不同的需要。觸變泥漿配比，根據(jù)不同土質(zhì)和某些特定的需要通過試驗(yàn)確定。觸變泥漿可按如下標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置：漿液配比減阻泥漿采用觸變泥漿，該漿液性能穩(wěn)定，且有良好的觸變性，又有一定的稠度。膨潤(rùn)土的貯藏及漿液配制、攪拌、膨脹時(shí)間，聽取供應(yīng)商的建議但都必須按照規(guī)范進(jìn)行，使用前必須先進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)砂性土，含水量高，滲透性強(qiáng)時(shí)，采用漿液的粘度要高，失水量要小，并對(duì)土層要起一定支承作用。頂管出洞后管節(jié)周圍能迅速形成泥漿環(huán)套。對(duì)粘性土，采用的漿液相對(duì)要小些。泥漿調(diào)整頂進(jìn)施工中，減阻泥漿的用量主要取決于管道周圍的空隙的大小及周圍土層的特性，由于泥漿的流失及地下水等的作用，泥漿的實(shí)際用量要比理論用量大得多，一般可達(dá)到理論值的4~5倍，但在施工中還要根據(jù)土質(zhì)情況、頂進(jìn)狀況、地面沉降的要求等做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。機(jī)頭出洞接收井準(zhǔn)備：接收井施工完成后,對(duì)洞門的方位進(jìn)行測(cè)量確認(rèn),根據(jù)穿墻管的實(shí)際標(biāo)高與接收井井底標(biāo)高的高差加工并安裝頂管機(jī)接收基座,并配備拆除鋼封門的材料和起吊機(jī)械設(shè)備。頂進(jìn)距離不足30m時(shí)派專人在接收井觀察洞口及地面土體變化并開始拆除鋼封門。測(cè)量準(zhǔn)備：頂管機(jī)位置姿態(tài)的復(fù)核測(cè)量。頂管貫通前的測(cè)量是復(fù)核頂管所處方位、確認(rèn)頂管狀態(tài)、評(píng)估頂管進(jìn)洞時(shí)的姿態(tài)和擬訂頂管進(jìn)洞施工軸線,必須使頂管機(jī)在此階段的施工中始終按預(yù)定的方案實(shí)施,以良好的姿態(tài)出洞,正確無誤地座落在接收井的基座上。在頂管機(jī)進(jìn)洞前50m進(jìn)行多次定向測(cè)量,確保頂管機(jī)順利進(jìn)入接收井。頂管機(jī)姿態(tài)的調(diào)整：根據(jù)土體的擾動(dòng)范圍,在頂管機(jī)進(jìn)洞之前12m調(diào)整好進(jìn)洞的姿態(tài),必要時(shí)擰緊頂管機(jī)后部與鋼柔口的連接絲杠,輔助糾偏。防止在軟弱地層中機(jī)頭突然下沉或左右擺動(dòng)。出洞：當(dāng)頂管機(jī)接近洞門時(shí),降低頂進(jìn)時(shí)的泥水倉壓力,在頂管機(jī)刀盤進(jìn)入穿墻管40cm時(shí)停止頂進(jìn),并盡可能地降低切口正面的壓力。根據(jù)最終頂管機(jī)的位置調(diào)整接收架在井下設(shè)置位置和高程,用風(fēng)鎬等設(shè)備配合將頂管機(jī)迅速、連續(xù)頂出,盡可能縮短頂管機(jī)進(jìn)洞時(shí)間,同時(shí)通過緊繩器調(diào)整簾布橡膠板與頂管機(jī)之間的空隙,確保不漏水,頂管機(jī)后部鉸接裝置出洞后,馬上用水泥漿液填充管節(jié)與洞圈的間隙,減少水土流失,然后用弧型鋼板與混凝土管中的預(yù)埋板焊成整體。其它：在頂管機(jī)距離沉井井壁3m時(shí)清理進(jìn)洞地表范圍內(nèi)的材料與機(jī)械并設(shè)置警戒區(qū),防止地面沉陷引起安全事故及財(cái)產(chǎn)損失。為防止進(jìn)洞時(shí)混凝土管外側(cè)減摩滑材的不必要的流失,在頂管機(jī)進(jìn)洞之前8m停止注漿。通過在穿墻管上按120°預(yù)留的2個(gè)注漿孔,在頂管機(jī)進(jìn)及機(jī)頭后部鉸接裝置全部進(jìn)洞后,對(duì)混凝土管與穿墻管之間的空隙進(jìn)行壓漿填充,防止漏水漏砂。井下準(zhǔn)備好2臺(tái)流量不小于80m3/h的排水泵,并確保其性能及狀態(tài)穩(wěn)定。井壁上安裝爬梯和步梯,防止意外情況的發(fā)生。頂管機(jī)到達(dá)接收井時(shí)方向修正油缸恢復(fù)到0位,同時(shí)注意進(jìn)洞過程中對(duì)密封件的保護(hù)。到達(dá)接收井后起吊頂管機(jī)機(jī)頭時(shí),由于機(jī)頭內(nèi)會(huì)有殘留砂土而增加了機(jī)頭重量,因此起吊工具的額定起吊重量要經(jīng)過慎重考慮,確保萬無一失。進(jìn)洞前,計(jì)算最后一節(jié)混凝土管長(zhǎng)度,防止頂進(jìn)過程中出現(xiàn)更換頂鐵等情況,使頂管機(jī)快速出洞,避免因換頂鐵及混凝土管長(zhǎng)度不夠等原因耽誤進(jìn)洞時(shí)機(jī)。泥漿置換管道頂進(jìn)結(jié)束后，需對(duì)管道注入減阻滑材的部分進(jìn)行泥漿置換以保證土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和地面道路的安全。操作方法是在原來滑材的注入孔中注入1:1的水泥漿液，壓力控制在0.2~0.3Mpa。頂管施工中的質(zhì)量控制工作井和接收井管頂進(jìn)穿洞的準(zhǔn)確度頂進(jìn)管的中線和高程在接近穿洞前幾節(jié)時(shí)就要作穿洞準(zhǔn)備，精確測(cè)定頂管偏差，提早糾偏。頂管