顶管泥水平衡施工方案.doc

1、1郑州市生态水系输水管线刘砦、荆胡段改迁工程施工一标顶管施工方案合同编号： ZZYY-2015-0210编制人：审核人：批准人：河南中原黄河工程有限公司郑州市生态水系输水管线 刘砦、荆胡段改迁工程施工一标项目经理部二一五年四月2顶管施工方案一、工程概况1 本次工程位于郑西客运高铁与嵩山南路旁边，工程全线长 1596.2 米，管径 DN1600。施工一标：管材采用预应力钢筒混凝土管（PCCP） ，直埋，管径1.6m，长 611m；砼顶管 275m.2 施工概况郑州市生态水系输水管线刘砦、荆胡段改迁工程施工一标段工程主要有管道铺设、阀井工程。主要工程项目：土方开挖、土方回填、混凝土浇筑、管道安装、

2、阀件安装、顶管工程等。临时工程：修建与维护施工道路、施工排水、贮运设施、停放场地、施工风水电系统、混凝土拌和系统、办公与生活营地营造、场地平整、场内道路等临建工程。计划开工日期 2015 年 4 月 10 日，完工日期 2015 年 6 月 28 日。工程质量目标为合格工程。二、工作井、接收井施工工作井、接收井采用开挖下沉工艺，即地面挖土下沉、支模、扎筋、浇砼，最后封底施工的工艺，采用集水井排水降低地下水位后，人工配合长臂挖掘机一次性挖土下沉到位。（一） 、工作井，接收井施工工艺流程、基坑开挖同时实施井点降水，直至管道顶进验收完成后，对路面或原地坪修复回填后拆除井点。（二） 、 模板施工基坑开

3、挖 垫层浇筑 内壁清理 钢筋绑扎外模安装 井体混凝土浇筑筑 底板钢筋绑扎 底板混凝土浇筑砼养护3施工前，首先在垫层上测设好刃脚及井体尺寸平面投影线，用墨斗弹好墨线。1 、模板使用木模，选用强度高的九夹板。模板拼缝要紧密,并用双面胶带粘贴,以防漏浆。自制木模表面平整光滑，其长度和宽度误差不得超过 3mm，不平整度不得超过 5mm，拼接的两块板高差不得超过 1mm，板间拼缝不得大于2mm。模板制作检查后应涂抹脱模油整齐堆放备用。2 、模板支架采用建筑常用扣件和 483.5 钢管搭设。严格执行JGJ130-2001 建筑施工扣件或钢管脚手架安全技术规范。3 、钢筋混凝土井壁模板安装：支模前应根据轴线

4、弹好模板控制线和位置线。模板限位采用电焊 12 限位钢筋,保证模板不偏离轴线并不损坏原钢筋。 为防止墙下部漏浆,墙模板和导墙拼缝处须用双面胶带粘贴,以防漏浆。 墙 体 模 板 安 装 图4m厚 接 缝 钢 板 止 水 6060604 、模板的拆卸（1）非承重模板拆除时，结构砼强度不宜低于 1.2Mpa。（2）侧面模板应在混凝土强度达到其表面及棱角不因拆模而损伤时；墩、墙、柱部位不低于 3.5MPa 时，方可拆除。（3）拆模时不要用力过猛过急，拆下来的材料要及时运走，整理。拆模过程中模板要传递下来，不得抛掷，拆下后立即清理干净。（三） 、钢筋工程钢筋制作及管理4工程施工所需钢筋进场时必须有出厂质

5、量保证单及试验报告，其力学特性必须符合现行国家标准。在监理见证下须按批号、数量、炉号、种类、等级、生产厂家抽样做拉力、冷弯试验，复试合格后才投入使用，并报请现场监理工程师验收，复试不合格的作为不合格品做退货处理。钢筋接头：直径在 16mm 以上热轧钢筋接头宜采用闪光接触对焊或用电弧焊，16mm 以下可用电焊，也可用铁丝绑扎接头。采用电弧焊的搭接焊或绑条焊时，两搭接钢筋的轴线必须在同一直线上，搭接长度、焊接高度必须符合规范要求。同一截面内的受拉钢筋，其焊接接头的截面积之和不得超过钢筋总截面的50。钢筋最小搭接长度 LeE=1.2La。钢筋最小锚固长度：钢筋最小锚固长度与砼的标号，钢筋种类、结构的

6、抗震等级有关，必须达到设计图纸的要求。钢筋最小锚固长度必须大于或等于250mm。（四） 、混凝土浇筑井体混凝土采用商品砼泵送浇筑，当采用插入式振捣器时振捣砼的移动间距不得大于振捣器作用半径的 1.5 倍，并应避免碰撞钢筋、模板、预埋管、吊环等，振捣器插入下层不少于 50mm。在砼浇筑过程中，应经常观察模板、支架、钢筋预埋件和预留孔洞情况，当发现有变形、移位时，应及时采取措施进行处理。墙板砼分层振捣，使用插入式振捣器时每层厚度不大于 50cm，振捣棒不得触动钢筋，除上面振捣外，下面要有人随时敲打模板。井壁墙板入料点对称布置，浇筑高度必须平衡上升，浇筑速度尽量放缓一些。（五） 、 混凝土养护混凝土

7、采用草包覆盖洒水养生。在养护过程中，如发现遮盖不好，浇水不足，以致表面泛白或出现干缩小裂缝时，要立即仔细加以遮盖，加强养护工作，充分浇水，并延长浇水日期，加以补救。（六） 、 底板浇筑待井壁混凝土强度达到设计值 50%后，开始进行底板钢筋绑扎，然后浇筑底板混凝土。三、顶管施工5（一） 、顶管施工安排本工程顶管机采用适用于各种软土地质的泥水平衡式顶管机顶进施工，顶管主顶机械总顶力为 12000kN。本工程共有顶管施工段 275 米,埋深约 68m。采用泥水式平衡顶管机进行施工。计划安排二班倒施工，每天施工完成 20m。（二） 、顶管测量系统测量的方法1、通视条件下的测量使用交汇法引工作井及接收井

8、预留洞口中心至各自的井壁。置经纬仪至 A 点，后视 B 点，作 BA 直线的延长线，并在工作井后部定出一点 C。保证 C、A、B 在一条轴线上，置经纬仪在 C 点上，后视 A 点，在工作井井壁上定出一点 A，置激光经纬仪基座于井下 D 点，并抄平固定激光经纬仪架，置经纬仪于 A 点，后视 B 点，在激光经纬仪器架上定出 D 点，D 点同A，AB 点在竖直方向上成一直线，安装激光经纬仪于仪器架上，对中 D 点，后视 A 点，依设计轴线打好角度，即可定出轴线。2、不通视条件下的测量引出 A、B 两点后可根据导线法以及平移法定出 C、D 其余步骤同通视条件下测量定位。（三） 、顶管施工准备现场准备分

9、两个阶段进行。第一阶段为预埋件的制作、预埋。第二阶段由井上和井下布置组成。井上布置包括行车、气压设备、供电、注浆设备、弃土装置、供水、换气等七大部分组成。井下布置由测量、放样、复核、井内设备安装等四个环节组成。其中井内设备安装包括钢梯和洞口后座浇灌及有关的顶进设备、照明、通讯等安装。顶管施工采用外径泥水平衡顶管机，最大后顶力为 1200t。首先按照设计图纸，准确放置工作井的位置，构筑基坑。 1、地质条件本工程范围内的土层从上往下依次为：素填土、粉质粘土、粉土。2、顶管机本工程选用泥水平衡顶管系统。泥水加压平衡顶管工法的特征是在机械掘削式顶管前部的刀盘附近安装隔6板，形成泥水压力仓，将加压的泥水

10、送入泥水压力仓，使开挖面稳定，刀盘切削下来的土砂以泥水形式被输送到地面。泥水平衡顶管系统主要由顶管机、泥水输送、泥水处理及顶进管理四个系统组成。工作原理：工具管在正常作业前，刀盘与壳体外圈接触，刀排与刀盘盘体接触，泥水仓处于密闭状态，以延缓泥水压力泄漏。同时在泥水旁路切换大循环时，使泥水压力的波动对开挖面的扰动降到最小，待泥水仓中压力稳定后，启动中心轴动力泵站带动中心轴及刀架向前运动，使刀架与刀盘分离，在两者之间形成四条 70mm 的进土间隙，并由中心轴及刀架的继续伸出带动刀盘盘体的运动，使之与壳体保持一定距离，此时机头即处于待工作状态，启动刀盘驱动电机，通过第一级减速(105k 行星齿轮减速

11、机)，其输出轴上的小齿轮带动中心轴上的大齿轮(即第二级减速 i=131/17)最终带动刀盘及刀架，以 1.5rpm 转动(可正反转)切削土体。3、工作井的选择本工程由于工作井土质情况较差、工作井深度较大，故选择沉井式工作井。（四） 、工作坑设备、地面设备安装1、安装导轨：先复核管道中心位置，计算导轨轨距。采用装配式轻型导轨，按轨距安放在砼基础面上。二根轨道必须互相平行、等高，导轨面的中心标高按设计沟底标高设置，坡度与设计管道坡度相一致，工作坑的砼基础面标高为沟底标高减去导轨的构造高度和 10mm 以下调整的薄铁板厚度。导轨定位后必须稳固、正确，在顶进中承受各种负载时不位移、不变形、不沉降。2、

12、安装主顶设备：将主顶千斤顶对称布置为 4 只，固定在组合千斤顶架上作整体吊装。每台千斤顶规格一致，行程同步，油路并联，共同作用，均备有独立的控制阀，伸出的最大行程小于油缸行程 10 cm 左右。油泵设备设在距离主顶千斤顶的近处，并设置防雨棚，油路安装顺直，减小转角，接头不漏油，油泵的最大工作压力不大于 32kpa，装有限压阀、溢流阀和压力表等指标保护装置，安装完毕后必须进行试车，在顶进中定时检修维7护，及时排除故障。选择符合要求刚度的马蹄形顶铁，受力后无变形，相邻面垂直，排列不扭曲，单块放置稳定性好，连续部位不脱焊、不凸面，与导轨的接触面平整，顶进前滑动部分抹牛油润滑。环形顶铁与钢筋砼管口相吻

13、合，中间用软木板衬垫。3、安装前墙止水圈：为了防止顶管机头进出工作坑洞口流入泥水，并确保在顶进过程中压注的触变泥浆不致流失，必须事先安装好前墙止水圈，其组成部分为预埋法兰底盘、橡胶板、钢压板、垫圈与螺栓。法兰底盘予先埋设在砼沉井内，中心正确，端面平整，安装牢固，螺栓的丝口妥善保护，水泥浆予先清除。安装时先装橡胶板，后装钢压板，再上垫圈并用螺帽紧固，使其阻止水流。4、安放顶管机头：顶管机头的尺寸和结构要符合要求，在吊入顶进坑前要作详细检查。起重机卸机头时，要平稳、缓慢、避免冲击、碰撞，并由专人指挥，确保安全可靠。机头安放在导轨上后，测定前后端的中心的方向偏差和相对高差，并做好记录，机头与导轨的接

14、触面必须平稳、吻合。工具管和掘进机要按设计要求，准确定位，两边对称。机头必须对电路、油路、水路、泥浆管路和操纵系统等设备进行逐一连接，各部件连接牢固，不得渗漏，安装正确，并对各分系统进行认真检查和试运行。5、安置起重机械：顶进工作坑配备一台桥式起重机（即门式行车）和一台汽车吊进行垂直运输作业。其起重能力满足顶管工具管和顶进设备的装拆、吊钢管和顶铁装拆、其他材料的垂直运输。正式作业前要先试吊，离地面约 10cm 检查重物捆扎情况和制动性能，确认安全可靠，方可使用。6、安置土方运输设备：采用泥水平衡顶管进机，以水力机械方式将泥浆通过与管路连接的吸泥泵输出并与排泥旁通装置直接输送到地面泥浆沉淀池。（

15、五） 、顶进施工1、出坑：8出洞前对所有设备进行全面检查，液压、电气、压浆、气压、水压、照明、通讯、通风等操作系统是否能正常进行工作，各种电表、压力表、换向阀、传感器、流量计等是否能正确显示其进入工作状态，然后进行联动调试，确认没有故障后，方可准备出洞，如存在问题要及时调整、维修或更换。通过水位观测孔检查洞口外段的降水效果是否达到要求；洞口止水圈与机头外壳的环形间隙均匀，密封、无泥浆流入；洞外地面无明显沉陷后，方可拆除封门。先拆除砖墙，而后拆除井外的组合钢封门。拆除封门后，在确保人身安全的前提下，立即清除洞口外可能存在的金属物件或较大的硬块等障碍物，而后将机头随即切入土层中，避免前方土体松动坍

16、落。2、顶进：（1）掘进系统起动前要确保液压泵组中的液压油充分；液压油软管和泥浆管路的每一接头可靠，接口对号；操纵台上的所有控制开关处于空档或停止位置；所有电缆和电气配线都牢靠连接；供电电源符合规定值；电动机的回转方向正确无误。（2）掘进机的所有操作都是通过操纵台上的开关来控制的，操纵人员按以下步骤进行：启动之前所有按钮开关和选择开关都处于“断开”或“停止”位置；合上电源开关指示灯亮，接通电视监视；调整测斜仪的零位；启动基坑旁位路装置的送泥泵和排泥泵；按揿液压装置的“启动”按钮；把泥浆送入掘进机后，调整泥浆压力达到稳值；启动刀盘起始顶进时，通过电视屏上土压表数值调整到设定压力值范围；确保掘进机

17、的平稳工作状态，当刀盘位移指示器指在“零位”左右时表明掘进机处于良好工作状态；掘进机在运行过程中，操纵人员要经常通过电视屏上的仪表显示进行调整，其主要操作内容为：调整土压力、挖掘刀盘位移、启闭主切削刀刃通阀、泥浆流向变换、抽除掘进机内积水。（3）主顶千斤顶的顶进操作：把“千斤顶选择”转换开关拔到“主千斤顶”的位置，绿色指示灯显亮；按下行程予调计数器的“速度仪调零”按钮；按下“千斤顶控制”的“顶出”开关，绿色指示灯亮，千斤顶启动；转动旋钮式调速阀，以调节千斤顶速度；当主顶千斤顶顶伸到数字式计算器予调的行程值时，千斤顶即自动停止， “顶出”开关动力组在卸载状态下继续运转；按下“千斤顶控制”的“回缩

18、”开关，红色指示灯亮；主顶千斤顶到达回9缩终点时，按下“关”的开关，使主顶千斤顶停止；发生紧急情况时按下“紧急制动”开关，此时各开关的运转电路和所有指示灯被全部切断；运转重新开始需要一次按“紧急制动”开关，此时“动转电源”指示灯亮。按下“千斤顶速度选择”开关，使油泵继续工作。（4）停机操作：在掘进操作完全结束后，按以一步骤进行停机：停止主顶千斤顶顶进；“切土口”开关拨到“闭合”位置；停止刀盘转动；把“机内旁通阀”拨到“闭合”位置；把“泥浆截止阀”拨到“闭合”位置；把“机内液压动力机组”开关拨到停止位置；关闭“送泥阀” “排泥阀”开启“旁通阀”三个指示灯发亮；按揿“送泥泵”的“停止”按钮；把“泄

19、放阀”开关拨到开启位置；关闭“工作回路”开关，关闭电视监视器及主电源。3、测量：按照设定的管道中心线和工作坑位建立地面与地下测量控制系统，控制点设在不易扰动、视线清楚、方便校核的地方，并加以保护；顶进坑内设置由地面水准点引入的临时水准点，在交接班时进行仪器高程的校对与调整，顶进轴线由设计管道中心通过经纬仪引入坑内，然后对中观测；测量仪器架设在坑的后部，每个顶程结束后必须全线复测、绘制管道顶进轨迹图并由施工质监人员检查复核。4、纠偏：顶进纠偏可采取调整纠偏千斤顶的办法进行编组操作，若管道偏左则千斤顶采用左伸右缩方法，反之亦然，如同时有高程和方向偏差，则先纠正偏差大的一面。发生较大偏差要分析发展趋

20、势，采用分次逐步纠正，勤调微纠。5、压浆：压注触变泥浆填充管道的外周空隙以减少地层损失控制地面沉降和减少顶进阻力。顶管机头尾端的压浆要紧随管道顶进同步压浆，并在砼管道的适当位置进行跟踪补浆以补充在顶进中的泥浆损失量。（1）试压：压浆设备安装完毕后，由专人进行检查，然后作压水试验。（2）压浆数量和压力：一般压浆量为管道外周环形空隙 1.52.0 倍，压注压力根据埋设深度和土的天然重度而定，为 23rH。 （r土的重度，H土的复土深度）在顶进过程中要按地面变形的测试资料适当调整压浆量及压力。10（3）浆液配制：对顶管机头尾端的同步压浆材料要求粘滞度高失水量小稳定性好；对补充管道外周泥浆损失的补浆材

21、料要求粘滞度较小，流动性较大。本顶管中触变泥浆采用单液注浆，其施工现场配制的组成材料为膨润土、纯碱、CNC、水。（4）孔的布置：每个注浆断面设置 4 个压浆孔以采用多点压浆，相邻注浆断面的孔位平行布置。（5）压浆方法：在每次顶进中必须对顶管机头后的第一个注浆断面上压注足量的泥浆，以使其形成完整的泥套，其它断面则按依次顺序作定压定量的跟踪补浆，在顶进一百米范围以后的补浆断面上可每隔 24 天进行补浆。（6）置换泥浆：顶进结束后，对泥浆套的浆液进行转换，转换浆液一般有水泥砂浆并掺加适量的粉煤灰，以增加稠度，压浆体凝结浆结束后所的设备必须认真清洗。6、进坑：顶管机头进坑时，接收坑内预先安置枕垫和滚筒

22、，当顶管机前部将近接触接收坑外边时，拆除封门。当管节顶入接收坑后要考虑留出的管节长度，以尽量避免敲拆管，方便接口施工，露出的管段小于管长的三分之一。掘进机脱离管子时必须采取措施，防止管节接头橡圈的松动。7、管段连接（1） 、管节在下井前再次作外观和尺寸检查，若发现有管端破损，管端面不平整，尺寸误差较大时，不应下井。（2） 、将检查过的管节在安放 O 型橡胶圈位置一周涂上 851 聚氨脂涂膜橡胶后安装 O 型橡胶止水圈。（3）在管节端部涂上 851 后安装不衬板。（4）用 35t 吊车将管节平稳卸入井底轨道上。（5）安装环型顶铁。8、进出洞施工措施从工作井中出洞开始顶进是整个施工过程中的关键环节之一。为确保顶管机顺利出洞，防止土体坍塌涌入工作井，出洞前先在砖封门前打设一排钢板桩，钢板桩入土深度达到工作井底板以下。当顶管机出洞时，先把砖封门拆除，这时由于钢封门挡住，土体不会涌入。等到顶管机推进到距钢封门 50100mm 时，