泥水平衡法机械顶管施工工法1

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1、泥水平衡法机械顶管施工工法安徽省新路建设工程集团有限责任公司XXX XXX XXX1.前言顶管施工是一种非开挖管道施工方法，不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。 顶管技术在我国已得到大量地实际工程应用，且保持着高速的增长势头 ，无 论在技术上、顶管设备还是施工工艺上取得了很大的进步，在某些方面甚至达到了世界领 先水平。 1984 年前后，我国的北京、上海、南京等地先后开始引进国外先进的机械式顶管设备，使我国的 顶管技术上了一个新台阶。顶管分为人工掘进式顶管、机械 顶管，机械 顶管又根据不同的平衡理 论分为气压平衡、泥水平衡和土压平衡。目前，机械顶管的的使用已经较为广泛， 顶管技 术在 XX 市

2、的市政建设中大量采用。随着技术引进，XX 市也逐步推广机械顶管施工技术。本次的 XXXXXXXX 路泥水平衡法机械顶管的管径、管道埋置深度 为 XX 之最。本工法根据 XXXXXXXXXX 路泥水平衡法机械顶管的施工经验编制。2.工法特点泥水平衡法机械顶管相较于传统大开挖管道施工及其他顶管方法有以下优点：2.1、顶管施工能穿越公路、铁路、桥梁和地面建筑物。不开挖地面，不拆迁，不破坏地面建筑物；不影响交通；不破坏环境；施工不受气候和环境的影响；省时、高效、安全，综合造价低，具有显著的经济效益和社会效益。2.2、可有效保持挖掘面的稳定，对管体周围的土体扰动较 小，因此施工引起的地面沉降也较小，稳定

3、土层的同时也克服了大开挖管道回填 时路面沉降的 质量通病。2.3、顶管施工不占用地面空间 ，能于地面以上道路施工同步， 缩短了工期。2.4、泥水平衡法机械顶管工具管及 钻头形成了封闭仓，有效保护了井下操作人员，不会造成因土体失稳引起的坍塌事故，比其他 顶管方法增加了安全性。3.适用范围本工法适用土层为粘土、粉质 粘土、砂 质粉土、中细砂、砂砾，适用环境为地表沉降要求严格的部位，开挖深度大于 6 米的管道，交通繁忙、人口密集的城镇管道施工。4.工艺原理4.1 土体的平衡原理顶管掘进机正常工作时，刀盘 按预先设定的压力紧贴在被切削的土体断面，在后方顶力作用下一方面旋转切削土体，一方面向前推 进维持

4、土体的平衡。顶进中如果土体硬度增大，顶速不变时，刀盘受到迎面阻力大于预设 定的刀盘压力，刀 盘渐渐向后 缩回，保持刀盘对土体的压力不变。在刀盘缩回时，刀盘的切土口自 动增大，切削土体的量增大，土体 对刀盘的压力减小。土体压力增大时，刀盘仍然以预设定的土 压力与土体在新位置保持平衡。配合手动调节刀盘切土口和预设压力大小的调节功能，可以使土体 侧压力得到非常精确的平衡。停机时手动关闭切土口，刀盘仍然保持预定压力紧贴土体，并且将泥水 仓与开挖面隔离。无 论 土体过软或过硬，当自动调节范围到达极限值时，刀盘报警装置报 警，提醒操作人 员注意，通过调节顶速，重新设定刀盘压力等手段，使土体维持新的平衡。4

5、.2 土层中地下水的平衡原理向开挖仓注入一定压力的泥浆，该泥浆除能够将土层中的 颗粒带走外，通 过控制出泥流量的大小，就可以简单而准确地控制泥水 仓中的水压力，平衡地下水。5.施工工序流程及操作要点5.1 工序流程（见图 5.1）图 5.1 泥水平衡法机械顶管施工工序流程测量放线工作井、接收井沉井制作、养护临时供电专家论证专项方案编审沉井下沉、就位水下砼封底、养护沉井抽水、砖砌井靠背、导轨安装、进出口密封泥浆池选定管材采购管材进场 顶进 膨润土制备钻头出土井中井、骑马井砌筑、回填设备调离 泥浆池处理5.2 泥水平衡法机械顶管施工示意图5.3 操作要点5.3.1、测量要复核，交桩要明确顶管用的水

6、准点、控制点、设计高程的计算和放样成果，必须进行双人互相校核，放样后的控制桩并做好醒目标志，向顶管施工班组明确交桩，避免因测 量失误或交桩不明引起不必要的返工。5.3.2、工作井、接收井的钢筋砼沉井、封底、靠背的施工 质量必须满足要求a、工作井、接收井的沉井高度、砼强度、厚度、配筋必 须经过验算，在考虑成本效益的同时必须确保顶进过程安全。b、沉井下沉至设计高程 30cm 以上时，应降低下沉速度，做到少扰动基底土层，避免因不均匀下沉引起的沉井偏转和过沉。c、沉井水下砼 封底前须整平基底，确保封底厚度均匀，砼浇筑完成后根据气温条件 2-7 天后方可抽水，避免封底砼不密实 引起泉涌，给井内作业带来困

7、 难。d、靠背砼及配筋的设计和施工要能考 虑到各种地质情况，要有足够的富余系数，避免土质太硬造成顶力过大，靠背碎裂的情况发生。5.3.3、降水工作井、接收井四周井点降水是顶进作业前重要的一道工序，在天鹅湖路顶管施工时经过多次的现场验证后，我们根据地下水文情况设置了 6-10 个 30cm，深度 15m 左右的砂井，基本能满足降水要求。5.3.4、管材强度和龄期泥浆搅拌机泥浆处理机废弃土 注入管顶进施工电脑操作台泥浆流量控制器排泥管推进机导 轨顶管工程的管材，国标要求一般 为 C50 的级管。进场前先要考察管材生产厂家，选择手续齐全，质控措施有力的合格厂家，管材 进场后要逐个检验砼强 度，龄期不

8、足、强度不够的管材一律不得使用，以免顶进过程中发 生管节碎裂的情况。5.3.5、触变泥浆的使用触变泥浆由膨 润 土 、CMC(粉 末 化 学 浆 糊 )、纯 碱 和 水 按 一 定 比 例 配 方 组 成 。在管壁与土壁的缝隙间注入触变泥浆，形成泥 浆护套，减少管壁与土壁之间 的摩擦力，能 有 效 减小顶进阻力，增加顶进长度。6.材料与设备6.1 材料顶管、泥浆、钢筋、砼、砖、砂 浆6.2 设备全套设备包括：掘进机(工具管 )、纠偏装置、250t 液压千斤顶 2 台、油泵、基座 导轨、顶铁、控制系统、加泥系统、测斜仪、激光经纬仪。7.质量控制7.1 做好后封闭，减少顶进阻力。封闭效果好可充分发

9、挥触 变泥浆的作用，使顶进距离加长。7.2 根据土质情况调整加泥量。机 头前方加泥可改变土体性 质，增加其流 动性以利土压平衡，出泥顺畅。在亚砂土、粉砂土的土质条件下，加泥量为总出土量的 30为宜，而对于粘土质可适当减少加泥量。7.3 顶进钢承口管道时，将注浆 孔位置放在插口处， 让浆液直接注入 钢承口缝隙之间，浆液再由缝隙向管身外注入土与管壁的缝隙，形成很好的减阻 环 ，加大管外壁触 变泥浆的饱满度。7.4 顶进前应将千斤顶逐台调试好，采用同种 规格的油缸，并使液压泵到各千斤顶之间的距离相等，管径一致。7.5 顶管施工前应对管道通过地带的地质情况认真调查，设 置测力装置指导纠偏。 严格控制顶

10、管轴线偏差，纠偏应按照勤测 量、勤 纠偏、小量纠的操作方法进行。7.6 采用同种规格的千斤顶，使其 顶力、行程、顶速相一致，保持顶力合力线与管道中心线相重合。7.7 加强顶管后背施工质量的控制，确保后背不 发生位移，并应使后背平整，以保证顶进设备的安装精度。7.8 当掘进机停止作业时，一定要防止泥水从土 层或洞口及其他地方流失。不然，挖掘面就会失稳，尤其在出洞这一段时间 内更应防止洞口止水圈漏水。7.9 在掘进过程中，应注意观察地下水 压力的变化，特 别是有 压力水头出现时，需及时采取相应的措施，保持挖掘面的稳定。7.10 在顶进过程中，随时要注意挖掘面是否 稳定、 进排泥泵 的流量及压力是否

11、正常。防止排泥泵的排量过小而造成泥浆的淤积和堵塞现象。8.安全措施8.1 成立安全生产组织机构，建立健全安全生产责任制度和安全生产教育培训制度及安全生产技术交底制度，制定安全生 产规章制度和操作规程，保证安全生产所需资金的投入，定期安全检查，并做好安全检查记录 ，做好安全事故 预案、救援预案。专职安全员每天巡检，及时发现和消除安全隐患。8.2 严格按安全操作规程操作机械设备。在操作前必须检查操作环境是否符合安全要求，安全设施和防护用品是否安全，符合要求后才可施工。8.3 工作井、接收井安全防护 措施8.3.1 施工现场严禁闲杂人员入内，工作井周 围设置高度 1.3m 左右的防护栏；防护栏设置要

12、牢固、可靠。8.3.2 施工现场设置醒目的安全施工标语牌、警示牌、危险地加设警示牌，进行规范安全防护，在夜间悬挂红灯；8.3.3 做好临时用电施工安全措施和停电应急预案；8.3.4 挖出的土方要及时运走，不 让异物坠落坑内，坑内所有施工人员必须佩戴安全帽和其他安全防护措施。8.3.5 工作井、接收井设置固定爬梯，作为井内工作人员的 应急通道。8.3.6 为高效安全顺利地完成该顶管工程，我公司指定 专人每日 对各施工点（段）容易疏漏的环节进行安全巡视，由施工员做好危险源台帐认真填写巡察 记录。8.4 施工临时用电措施8.4.1 施工现场用电线路的设置和架设必须按当地有关规定与用电布置图进行。设置

13、总配电室，配电高度不低于 3m、长 4m、宽 3m。8.4.2 进出配电室的线路应从墙面的预留套管或从地沟中穿出穿进；配电柜固定在墩台上柜前柜后均设置绝缘台（垫）；配电室内设置绝缘灭火器；电工岗位责任制和安全操作规程牌上墙，安全标志牌齐全。8.4.3 施工现场临时用电根据（JGJ462005）规范。专用保护零线的设置必须采用绿/黄双色多股铜芯线，保护零线单独布设 不作他用，施工 现场电气设备 的金属外壳必须与保护零线连接，重复接地应与保护零线连接，其接地电阻值10。8.4.4 施工现场临时用电按规范做到三级配电（总配电箱分配电箱开关箱）、两级保护（总配电箱开关箱）。8.4.5 施工现场临时用电

14、设备做到“一机、一闸、一漏、一箱”， 停止作业后，操作人员要停机切断电源，锁好开关箱防止误操作。8.4.6 施工现场采用建设行业管理部门规定的有准用证的铁制标准式配电箱。配电箱和开关箱装设在坚固的支架上，其下底面与地面的垂直距离宜大于 1.2m，小于 1.5m。8.4.7 现场配电箱设有可靠有效的漏电保护器和接地设施。动力、照明用 电分开。现场所有配电箱应该编号、上锁、专人保管。线路采用架空方式，使施工用电更安全。8.4.8 外电防护搭设前与供电部门联系，履行 验收，以保障安全和符合规范。8.4.9 室外照明灯具严禁使用碘钨灯，金属外壳必需保 护接零，其灯具距离地面不得低于 3m，路灯灯头做防

15、水弯。室内灯具装 设 不得低于 2.4m 任何电器、灯具的相线必须经过开关控制，不得将相线直接引入灯具、电器。对人 员的临时宿舍的照明及插座要严格管理。8.4.10 建立建全施工现场用电档案，其内容主要包括：用 电 施工组织设计、技 术交底、检查和验收、接地电阻测试记录、定期检查 表、电工维修记录等。8.4.11 工作坑下及管道内照明用电均选用 36V 的安全电压。8.5 在顶管施工前必须了解土层的变化情况， 对于要经过的回填土地段，需要提前加固处理，以防顶管施工后地表有过大的下沉。8.6 顶管施工的地层可能会遇到有毒气体， 对施工人员的健康和生命构成危害；同 时由于顶管深度和长度会造成内部空

16、气含氧量降低，对人员造成窒息；所以有人员在顶管内操作的情况下，需要定时监测管内气体含量，采用通风装置予以解决。9.环保措施施工期间遵守国家和地方所有关于控制环境污染的法律和法规。采取有效地措施防止施工产生有害物质对河流的污染，防止 扬尘、噪音和汽油等物质对 大气的污染。9.1 工地主要出入口材料堆放、加工场所硬地化。并每天派人冲洗、清扫公共卫生，清扫地面前先将地面洒水润湿，降低粉 尘。9.2 施工机械噪音较大，居民区避免夜 间施工。9.3 施工现场施工完后，必须及 时对施工区域内的废料和杂 物进行清理。9.4 泥浆采用循环使用，顶管机排出的泥 浆经过泥浆池沉淀后，再通过进浆泵送入顶管机泥水仓中。每套设备设置 1 个大泥 浆池 20102m。经过沉淀池沉淀的泥 浆渣，雇请散体物料运输公司有准用证的车辆将其运出。未 经处理的泥浆不得直接排放至附近的沟塘或市政排水管、渠。10.资源节约以 XX 路 1400污水顶管为例，管道最大埋置深度达 10 米以上，平均埋置深度 9 米。在本工程应用中泥水平衡法机械