机械顶管施工专项方案.doc

1、沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统）1目 录1 工程概况 .22 施工方案选择 .23 顶管工程施工流程图 .34 顶管施工 主要设备 .45 顶管设备安装 .46 工具头吊装下井、全套设备调试 .57 顶管顶进示意图 .68 泥水平衡式顶管工艺流程图 .79 顶管工程力学参数确定 .7管段顶力计算 .810 顶管主要施工工序 .910.1 进出洞措施 .910.2 主顶系统 .1010.3 泥浆系统 .1010.4 测量系统 .1110.5 纠偏系统 .1210.6 管内供电系统 .1210.7 管内通风及气体检测系统 .1210.8 管

2、内通讯及监控系统 .1210.9 顶管施工中其他附属工序 .1311 顶管施工简图 .1412 顶管施工环境保护措施 .1512.1 防粉尘措施 .1512.2 防噪音措施 .1511.3 泥浆处理措施 .1613 安全生产保证措施 .1513.1 安全生产措施1613.2 建构筑物保护措施.20沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统）21 工程概况1、本工程部份管段采用顶管施工，管材采用 RPMP 玻璃纤维夹砂管。工作井及接收井采用沉井施工，工作井和接收井平面形状为圆形或矩形，平面尺寸为4500 mm（22 座） 、5000mm（9 座） 、

3、 8000mm（26 座） 、矩形 8000 mm*5000（5 座） 。顶管总长度为 5444.1m ，管径为 DN800（448.5m ） 、DN1000(4301.8.8m ) 、DN1200 （1542.8m） 、DN1400（96m）四种规格。 2 施工方案选择一、根据地质资料及现场勘查，本工程具有以下特点、难点：1、本场地为三个连接段的施工点，沙江路和郎碧路顶管段为素填土、粉质粘土和淤泥质土,宝安大道北紧靠茅洲河北岸，水位受大气降水及河涌潮水影响较大，地下水位埋深比较浅；顶管主要在淤泥层、砂层及素填土中顶进，地下水丰富。2、各施工段均为长距离顶管施工，顶管阻力较大，需要采用的技术工

4、艺（减阻、中继环技术）施工难度较大，技术含量高。3、施工精度要求高，一次顶进长度最长约 125 米，容易出现顶偏现象，需严格控制施工精度。二、基于以上特点，本工程顶管工艺拟采用泥水平衡式顶管，它具有以下优点：1、工具头为密闭施工，可避免地下水及软弱土层对施工的影响；2、可有效保持挖掘面的稳定，减少对土体的扰动；3、顶管总推力比较小，适宜长距离顶管；4、弃土由管道抽排出，有效改善作业环境，提高安全性；5、工作效率高，施工进度快；沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统）3图 3-1 顶管施工工艺流程图3 顶管工程施工流程图管道排泥下一管节吊放就位管

5、道贯通、回收工具头工作井、接收井施工施工前期准备测量放样、复核工作井上下设备安装准备工具头吊装下井、全套设备调试工具头穿墙顶进后续吊放玻璃钢管是否需加中继环加中继环管道顶进闭水试验竣工验收、清场测量控制及纠偏否废泥浆外运沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统）44 顶管施工主要设备密封泥水平衡式工具头 4 个。10 台渣浆泵、6 台螺杆式泥浆泵、输泥输浆管路 4 套、吊机 4 部，后座泵站 4 套、整体式顶进构架 4 套、泥水处理系统 4 套、激光经纬仪 4 台，另外还有通用设备电焊机、水泵、泥浆桶、泥浆池、泥浆车等。5 顶管设备安装1、工作井

6、内设备安装工作井内设备安装包括后座垫铁、导轨、油缸支架及油缸、测量棚、穿墙止水设备的安装。(1)后座垫铁安装后座垫铁是把主顶油缸推力的反力传递到顶进井后座墙处，通过后座垫铁，可把油缸的反力较均匀地传递到后座墙上，这样后座墙就不太容易损坏。现根据图纸将垫铁的安装位置放好线，在后座墙体表面把后座垫铁的四个角的位置用红油漆作好标志，凿平垫铁范围内的墙体，底部用砖块垫平，将后座垫铁吊到安装位置，调整横向纵向的方向(采用 2mm 的薄铁皮垫底部)，该平面需要垂直于顶管的顶进方向，定位安装尺寸误差控制在 2mm 以内，调整好后，后座垫铁与后座墙的空位插入 1 8200 钢筋支模采用 C30 混凝土填充密实

7、。(2)导轨安装基坑导轨是由两道平行的轮子固定在钢支架上构成，主要作用有两点：一是使推进管在顶进井中有一个稳定的导向，并使推进管沿该导向进入土体；二是让环形、弧形顶铁工作时有一个可靠的托架。在基坑底板面放出顶管的顶进轴线，先调整导轨的中线对准顶进轴线，根据图纸，垫高导轨调整导轨的高度，当纵向及高程调整好后，将导轨与底板预留钢筋焊牢，空隙采用混凝土浇捣填实，导轨的定位安装尺寸误差控制在 2mm 以内。(3)油缸支架及油缸安装沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统）5油缸支架是由槽钢焊接合成的一个支架，起固定主顶油缸的作用，使油缸工作时有一个可靠的

8、托架。根据基坑底板面放出顶管的顶进轴线，先调整支架的中线对准顶进轴线，根据图纸，垫高支架调整支架的高度，当纵向及高程调整好后，将支架与底板钢筋焊牢，空隙采用混凝土浇捣填实，24 小时后，将油缸吊装到支架上，采用钢板压实，油缸支架及油缸的定位安装尺寸误差控制在 2mm 以内。(4)测量棚搭设测量棚位于油缸及后座垫铁位置，在测量时起保护仪器作用，并作为激光经纬仪的基座。顶部采用 25 钢管焊成支架，上面铺石棉瓦。(5)穿墙止水设备安装穿墙止水设备安装在工作井出洞洞口，具有制止地下水和泥砂流到工作井的作用，穿墙管预制好后，运输到现场，先将预埋的穿墙管凿出，焊接位置清除干净，吊装预制件到安装位置对中后

9、焊牢。(6)工作井集水坑排水在顶进井的一侧设一 0.6m0.6m0.6m 的集水井，浇筑底板时四周向集水井位置倾斜，形成排水坡度，收集由管道内流出的水及基坑的积水，集水井内布置一个潜水泵抽水到三级沉淀池沉淀后，排到市政下水管道。2、地面设备安装工作井地面设备安装包括：主控棚搭设及主顶装置安装、泥浆棚搭设及泥浆系统设备安装、通风棚及通风设备安装。(2)主控棚搭设及主顶装置安装主控棚内主要放置顶管操作平台、主顶泵站。主顶装置包括主顶油缸(井下)、主顶泵站( 含控制部分) 及油管。主顶油缸的推进和回缩是通过主顶泵站来控制的。(3)泥浆棚搭设及泥浆系统设备安装泥浆棚采用 25 钢管焊成支架，上面铺石棉

10、瓦。泥浆棚内主要放置一个电箱、两台泥浆泵及一个泥浆箱。(4)通风棚及通风设备安装通风棚采用 25 钢管焊成支架，上面铺石棉瓦。通风棚内主要放置一个鼓风机，起防晒挡雨作用沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统）66 工具头吊装下井、全套设备调试工作井上下设备安装完毕后，将运到现场的工具头吊装下井，将电力电缆、信号线、油管接好，对整机进行现场调试、对整体式顶进构架进行调试、对泥水处理系统进行调试、调好测量系统的激光经纬仪，调试工作必须全面细致，确保正式顶进时设备的万无一失。7 顶管顶进示意图-图 7-1 泥水平衡式顶管机顶进示意图沙井污水处理厂配套

11、污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统）7沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统）88 泥水平衡式顶管工艺流程图图 8-1 泥水平衡式顶管工艺流程图顶管工种：工具头机械工兼测量工泥浆工电工电焊工起重工杂工整体式顶进构架调节顶块泥水处理系统处理砂土、装车、外运顶进前准备所有机械设备交班检查工具头刀盘转动、开进出渣浆泵顶进、调整进出渣浆泵流量到达平衡拆开各管路、玻璃钢管吊装及接口连接、各管路安装1 个行程顶进结束测量工具头的偏位、作好记录、纠偏 1 节玻璃钢管顶进1 个顶进循环结束、重复顶进 1 个行程顶管管内管道：

12、A 电缆管B 触变泥浆管C 进泥浆管D 出泥浆管E 信号线F 油管压触变减阻浆泥浆制作沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统）99 顶管工程力学参数确定顶管过程是一个复杂的力学过程，它涉及材料力学、岩土力学、流体力学、弹塑性力学等诸多学科。但顶管计算的根本问题是要估计顶管的推力。顶管的推力就是顶管过程管道受的阻力，包括工具头正面泥水压力、管壁摩擦阻力。泥水平衡压力：在封闭的工作仓内加泥水压力平衡地下水压力，是防止泥砂涌入的重要方法。泥水压力一定要合理。压力较小，大量的泥砂涌入，会造成路面破坏，地表设施受损；压力过大，会增大主千斤顶负荷，严重的可

13、能产生冒顶现象。管段顶力计算一、DN1200 玻璃钢管段1、顶力计算以 100m 长顶管段为例计算：管顶覆土 5.45m LfF0式中： F总推力（kN）F0初始推力（ kN） f0每米管子与土层之间的综合摩擦阻力（kN/m ）（1） 204)(cweBp式中： Bc管外径，取 1.5m Pe挖掘面前土压力（取 Pe150kPa）Pw地下水压力（ kPa）P附加压力（一般取 20kPa）1000105.4554500Pa54.5kPaghpw式中： 水的密度（kg/m3）g 重力加速度（m/t2）h 地下水位到挖掘机中心深度，取 4.75m沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段

14、、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统）10得： F0（ 150+54.5+20）3.141.51.5/4397（kN ）（2） WfRSf0式中： R综合摩擦阻力（kPa） ，取 8kPaS管外周长（ m） ，得 S 3.141.54.71（m）cBW每米管子的重力（kN/m） ，得W1.5910 15.9（kN/m）f 管子重力在土中的摩擦系数，取 0.2。得： f084.71+15.90.240.86（kN/m ）（3）最后得出：总推力 F397+40.861004483 （kN ）2、顶进系统DN1200 玻璃钢夹砂管轴向允许推力为 10000kN 以上，根据总推力、工作井所能承受的最大顶

15、力及管材轴向允许推力比较后，取最小值作为油缸的总推力。暂定工作井设计允许承受的最大顶力为 6000kN，大于 F4483kN ，主顶油缸选用 4 台 2000kN 级油缸。4 只油缸有其独立的油路控制系统，可根据施工需要通过调整主顶装置的合力中心来进行辅助纠偏。10 顶管主要施工工序10.1 工作平台的安装 工作平台应按照施工方案设计图要求支搭。 工作平台承重主梁应根据管重及其他附加载荷计算选用。主梁两端支搭在工作坑壁外不小于1.2m。 必须根据起吊设备能力及起吊物质量核算起重架。支搭于工作平台上的起重架，应安装牢固，并设有防雨棚。 工作坑上的平台口必须安装护栏，并设专用人行爬梯。 10.2 垂直起重运输设备安装 安装前必须对卷扬机、电动葫芦等起重设备进行全面检查，设备完好，方可安装。 电动葫芦起重能力应与行走梁匹配。