1、1污水管道顶管方案初探摘要：本工程采用泥水平衡顶进，接入老井是需充分考虑安全因素。关键词：泥水平衡 顶力计算 老井接入 Abstract : This project uses slurry balance jacking, and accessing the old wells is the safety factors needing consider. Key words: slurry balance; jacking force calculation; old wells access 中图分类号：TV672+.2 文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012） 本工程
2、位于溧阳市经济开发区，因涉及接入老井、及地下土质较为复杂、地下水位较高等代表因素，编制此方案供各读者共同探讨。 1.工程概况 1.1 某工程污水管道，总长 315 米，共 4 个污水井段，现场查看确定全部改为 d1200 管径的顶管，管顶埋深在 4.8 米； 1.2 本次顶管施工设置顶管工作井 4 座，工作井采用钢筋混凝土井。 主要工程量：a、顶管工作井 2 座 b、接受井 2 座 c、顶进加强钢筋砼管，管径 1200335m，长度分别为65+120+75+75 米。最长段为 W28-W29-1 为 120 米； 21.3 本工程周边情况为，在管道沿线为厂区围墙及门卫房； 1.4 本工程顶管线
3、路土质，根据地址报告显示为埋深 1 米-7.1 米均为淤泥质流沙土，顶管顶进在此层土质中；根据 CECS 246-2008给水排水工程顶管技术规程的顶管机头的选择规定，采用泥水平衡机头顶进。又因为地下水位较为丰富，为了使沉井能顺利下沉，故采用井点降水工艺，并对周围建筑做沉降观测。 2.施工总平面布置 2.1 现场布置 根据场地实际情况合理的进行布置，生活区、办公区与施工场地分开，设施设备按现场布置图规定位置存放，并随施工基础、下部、上部等不同阶段进行场地布置和调整，最大限度的减少场地占用。 2.2 道路和场地 工区内道路通畅、平坦、整洁，不乱堆乱放，无散落物；场地平整不积水，排水成系统，并畅通
4、不堵；施工废料集中堆放，及时处理。 2.3 材料堆放 砂石分类堆放成方，砌体料归类成垛，堆放整齐，标识清晰。 2.4 周转设备存放 施工钢模、机具、器材等集中堆放整齐。专用钢模成套放置，专用钢模及配件、脚手扣件分类分规格，集中存放。 2.5 水泥库 袋装、散装不混放，分清标号、堆放整齐，目能成数。有制度、有规定，专人管理，限额发放，分类插标挂牌，记载齐全而正确，牌物帐3相符，库容整洁。 2.6 构件及特殊材料 砼构件分类、分型、分规格堆放整齐。空心板存放要注意地基承载处理和支垫点正确稳定。钢材分类集中堆放整齐。支座、垫板、预埋件等分门别类妥善保管。 2.7 清除施工污染 土方处理，应按设计要求
5、，按监理工程师指定地点处理，防止水土流失，尽量减少对周围绿化的影响和破坏。施工废水、生活污水不得污染水源、耕地、农田、灌溉渠道。工地垃圾及时运到指定地点。清洗集料，机具或含有油污的操作用水，采用过滤的方法或沉淀池处理，使生态环境受损降到最底，尤其是场内土方与场外土方的运输，加强对道路的洒水工作，以确保不致尘土飞扬。 3.沉井施工方案 3.1 沉井施工程序 清理场地测量放样基坑开挖铺设砖垫层沉井制作沉井下沉水下砼封底钢筋砼底板 3.2 沉井制作 采用一次制作、一次下沉的方案 3.3 沉井制作控制 3.3.1 模板的对销螺栓中部焊止水铁片，两头焊小钢筋头作为木瓦丝的定位销，拆模时割除外露螺栓，用环
6、氧砂浆填塞养护，以防渗水。 43.3.2 沉井井壁砼抗渗要求较高，不得出现渗漏，采用抗渗 s6 混凝土。 3.3.3 施工缝周边留钢板止水条，另外砼表面凿毛处理，用水冲洗干净，方可浇筑上层砼。 3.3.4 预留洞口下沉时用钢板封堵，并用角钢加井字撑。同时对洞口用粘土和砖密实填筑。 3.4 沉井下沉 下沉前准备工作： 沉井制作完成，在保养、清理期间，需完成下沉前的如下工作： 拆模，补螺栓眼。井壁与封底砼，底板砼接触处凿毛。预留筋处理，底板与井壁预留筋上层筋向下掰，下层筋向上掰。沉井四角设立高程点，东西南北各中轴线用黑线在井壁弹注，便于下沉过程中及时测量高程，纠正偏差。对操作工人进行技术交底。本沉
7、井采用不排水下沉，待沉井刃脚砼强度达到 100%，上部强度达到 70%以上，即可开始下沉，采用泥水下沉,泥浆经沉淀后集中外运。 在沉井下沉过程中，由专人负责测量工作，专人检查及时将测量结果通知现场负责人，指挥井内施工人员及时调整、纠正，初沉时观察井的四周高程和沉井的轴线对称情况，每班不少于 2 次。 沉井下沉质量控制 技术人员加强监测，控制下沉进度及纠偏。 沉井开始下沉 4m 内，保持沉井的平台位置与垂直度的正确，防止继续下沉。 5保持沉井下沉的高程偏差、位移偏差满足规范要求，以在沉井顶板施工时消除误差。 针对下沉过程中出现偏差的不同原因，分别采取措施及时纠偏，保证沉井顺利、准确下沉到位。 距
8、终沉 2m 时，加密监测，控制下沉速度，保持沉井平衡就位，根据测试的贯性下沉量，预留一定的自沉量。 3.5 水下砼封底、底板 沉井下沉至设计标高后，应立即进行素混凝土封底施工，要求采用水下封底，并在封底混凝土顶面预留插筋，封底混凝土浇筑时，应对称均匀，防止对土层扰动。在封底混凝土强度达到设计强度值前，应保持井内外水位相等，以免封底混凝土承受水压，影响封底效果。当封底强度达到设计强度后，方可进行抽水，抽干后不得有渗水现象，否则应修补。 4.泥水平衡法顶管施工方案 4.1 设备选择 综合考虑各项因素决定采用遥控式泥水平衡顶管系统设备，遥控式泥水平衡顶管系统它有以下优点： 4.1.1 适用的地质范围
9、比较广，如遇地下水位高以及地质范围变化大的土质条件，它也能适用。 4.1.2 保持挖掘面的稳定，对周围土层的影响比较小，施工后，地面沉降也较小。 4.1.3 其他类型顶管相比，泥水式顶管的推力比较小，适宜长距离顶6管。 4.1.4 作井内作业环境比较好，作业比较安全，如挖掘面稳定，不碎地造成地面沉降而影响交通及各种公用管线的安全。由于采取泥水输送弃土，没有吊土、搬运土方等客观比较容易发生危险的作业。可以在大气常压下工作，不会有因采用气压顶管带来的各种问题以及影响作业人员的健康等。 4.1.5 可以连续出土，因此作业速度快。 4.2 进出洞口措施： 顶管顺利进出洞是顶管成功的基础，我们考虑到土质
10、条件较差，提出以下进出洞口措施： 4.2.1 进出如造成洞口周围地基塌隐，应进行回填粘土压密加固，必要时加以井点降水疏干土体水分，另外在顶留洞外侧安装槽钢封门，以便在顶进之前能顺利拆除预留孔砖墙，拔起钢封门后立即将掘进机推出洞口。 4.2.2 使出洞口在施工中不发生泥水流失，洞口止水装置必须良好，必须做到：止水胶圈安装平整牢固，水密性良好；止水胶圈安装位置必须与管道在同一轴线。 4.2.3 确保工具管安全进出洞，尽量避免泥水流失，造成地面塌陷，在必要时，我们可以对洞口外的土体采取压密注浆进行加固。 4.3 管道外围压注触变泥浆减摩 为了减小管道外壁的摩阻力，必须在管道外围压注触变泥浆。 触变泥
11、浆压注力和耗量：触变泥浆的压注力应与注入土层的土体压7基本相当或略大，而触变泥浆的耗量亦应略大于或等于地层土体的损失量。 触变泥浆的配比及拌制： 4.3.1 多次试验，采取成品膨润土的配合比如下： 膨润土:水:碱=100:614:2.0（重量比） 4.3.2 浆的拌制要均匀。首先将定量的水放入拌和桶内，开动拌和机徐徐投入膨润土，拌和 2-3 分钟，继续搅拌 7-8 分钟，即成泥浆。制成的泥浆排放入贮浆池内贮存 12 小时，使膨润土、水、碱发生置换作用，形成稳定性良好，且有一定粘度的泥浆，使用时用泵压至管道外围。 4.3.3 浆的压注方法： 采用在顶管机压浆、中继环补浆的方法，对掘进机压浆要与顶
12、进同步，以迅速在管道外围空隙形成粘度高、稳定性好的膨润土泥浆层。 4.3.4 泥浆的置换 每段管道顶进完成后，立即用 2:1 水泥浆将泥浆置换出来，以确保管道外围土体有足够的支撑和减少渗漏水。 4.4 顶管推进 最大允许推顶力 顶管中推顶力不仅受设备的制约，而且受工作井后靠土体稳定的允许反力和管材轴向承压力的限制，因此在顶管施工中允许推顶力应受诸多因素中的最小允许承载力来决定。 4.5 管材和接口 我们选用符合建设单位要求的成套管材，进场时按规范进行验收，8不合格品予以清退，并附相应合格检测报告。 按管前再次检查管子接口的槽口尺寸，橡胶圈和衬板的外观和质地。确认合格后方可使用。接管时可在接口外
13、均匀涂抹上溥层硅油等橡胶无腐蚀性的润滑材料以减小摩阻力，承插接管时加力要均匀，应保证橡胶圈不移位，不反转，不露出管外，顶管结束后要按设计要求对管接口进行处理，对管道进行防腐。 4.6 顶管施工 顶管施工质量的好坏与设备安装的精确度有直接的关系。安装前，应根据已知的控制点、标高，准确无误地测放出进出洞口的标高和顶管的轴线，并依此测放设备和安装位置。导轨、千斤顶支架、靠背等设备必须安放准确牢固，以保证顶管的顺利进行。 4.6.1 推力的理论计算：（1200 计算） F=*D*L*f+N 其中 F顶进阻力 (D管外径 1.4 米 p控制土压力) PKo*Ho 式中 Ko静止土压力系数，一般取 0.5
14、5 Ho地面至掘进机中心的厚度，取最大值 6m 土的湿重量，取 1.9t/m3 P0.55*1.9*66.27t/m2=62.7KN/m 式中 f 一管外表面平均摩阻力，取 4.0KN/m2 D管外径 1.4m 9L顶距（最大顶距为 120 米） N=3.1496.47KN/m2 F=*D*L*f+N=3.14+96.47=2206.55 KN =220.66T 通过理论计算得总站选用 2 台 125T 千斤顶，设计顶力为 250T。 4.6.2 后背的计算 后背在顶力作用下，产生压缩，压缩方向与顶力作用方向一致。当停止顶进，顶力消失，压缩变形随之消失。这种弹性变形即象是正常的，顶管中，后背不
15、应当破坏，产生不允许的压缩变形。 后背不允许出现上下或左右的不均匀压缩。否则，千斤顶在余面后背上，造成顶进偏差。为了保证顶进质量和施工案例，施工时应后背的强度和刚度计算 为满足本工程顶管的要求，后背设计为长 2500mm,高 2000m,厚 500mm的砼 C25 钢筋长方体结构。 后靠背受力计算公式 式中： R-总推力之反力（一般大于推力的 1.21.6） a系数（取 1.52.5 之间） ，此处取 2 10B后座墙的宽度（M）此处取 2.5 米 土的容重（KN/M3)（取 19KN/m3） H后座墙的高度(m)，此处取 2 米 Kp-被动土压系数 c-土的内聚力（kPa) 一般情况下取 1
16、0 h-地面到后座墙顶部土体的高度（M） ，此处取 5 米 按上式计算，圆形工作井加护套后能承受 1030T 顶力实际顶力250T。完全能满足要求。 4.7 在顶进时应注意以下几点： 4.7.1 随时注意主泵压力的变化，当发现压力突然上升(有障碍物)或下降(遇软弱土层)时，应立即停止顶进，查明原因，以防发生意外。 4.7.2 千斤顶的伸长值，不得超过临界冲程。 4.7.3 应连续顶进，不得长时间停歇。 4.7.4 根据土质进行顶进压力控制，顶进时及时补浆，并注意注浆压力及注浆量的控制。 4.7.5 加强对顶进速度的控制，加强监测，及时控制，纠正偏差。 4.7.6 停止顶进，一定要使挖掘面保持一定的压力，防止漏水及土层中泥水流失，尤其是出洞时，更应注意这个问题。 4.7.7 另外，在管道在顶进过程中可能会碰到土层中夹有小石块，这些土层会对管道顶进很不利，在这一部分管道施工前我们首先要对现场进行更进一步的踏勘，与有关部门联系，进行详细的调查，掌握确凿的资料，以便制定切实可行的施工方案。
