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1、 顶管专项施工方案1双曲线顶管专项施工方案双曲线顶管专项施工方案1.1.工程概况工程概况XX 市 XX 污水处理厂三期工程进厂主干管过和睦港顶管工程位于钱塘江北侧。顶管工作井位于东侧；顶管接收井位于西侧。自工作井到接收井的距离为 364m，采用双曲线顶进，曲率半径均为1000 米，本工程顶管共有并排的两个顶程，并排管的中心距为 5.3米，均采用 2200“F”型钢承口钢筋混凝土管顶进。管节之间采用楔形橡胶圈密封，利用多层胶合板作衬垫材料。顶管要穿越和睦港，和睦港宽度约 50 米。顶管覆土 13.810.0 米。2200“F”型钢承口钢筋混凝土管均为直线顶管。顶 程长度(m)管径(mm)备 注工
2、作井接收井36422200直线顶管,双管， “F”型钢承口钢筋混凝土管2.2.地质情况与存在问题及处理方法地质情况与存在问题及处理方法2.12.1 地质情况地质情况本工程位于位于钱塘江老海塘位置，顶管穿越的土层为全断面2层砂质粉土，地表现状为农田。为适应顶管作业面得土层情况，顶管宜采用泥水平衡顶管机进行施工。2.22.2 存在问题存在问题及处理方法及处理方法顶管专项施工方案2本工程存在以下两个问题：2.2.12.2.1 在和睦港东侧有部分建（构）筑物未完全拆除，顶管施工需要从部分建（构）筑物下穿越，由于本次顶管施工属于大口径顶管，地面沉降较大，对上面的建（构）筑物有一定的影响。处理方法：顶管施
3、工穿越建（构）筑物时，将机舱内的土压力加大到被动土压力的 1.051.1 倍，减小出水量，同时加强对地面沉降的观测，随时调整机舱内的土压力和出水量，顶进结束用粉煤灰和水泥浆置换触变泥浆。2.2.22.2.2 穿越和睦港的 DN1600 给水管设计中心线与和睦港桥桥台的距离为 3 米，由于对和睦港桥桥台的实际情况不了解，安全距离过小。处理方法：首先，要准确的了解和睦港桥桥台的结构情况，其次，将 DN1600 给水管顶管轴线放出，并对和睦港桥桥台的实际位置进行探测，掌握准确的间距，保证安全净距离不能小于 1 米。3.3.顶进施工工艺顶进施工工艺顶进施工的准备工作设备安装调试顶管机出洞吊放第一管节，
4、接进出水管及各种管线顶进，至一节管节顶进结束缩回主顶千斤顶，拆进出水管及各种管线，吊放下一节管节接进出水管及各种管线，顶进依此循环吊放第一只中继间并顶进吊入管节中继间顶进主顶顶进依此循环，至一节管节顶进结束，吊放下一节管节依此循环，至吊放下一只中继间吊放管节第一只中继间顶进第二只中顶管专项施工方案3继间顶进主顶顶进依此循环，至最后一只中继间吊放吊放管节(21)中继间依次顶进(22)主顶顶进(23)依此循环(24)顶进结束。4.4.顶管掘进机选型与设计顶管掘进机选型与设计顶进采用泥水机械平衡顶管机，其基本原理是借助于压力平衡以达到出泥平衡，从而减少地面沉降。即维持正面土压力介于土体的主动土压力与
5、被动土压力之间，通过 PLC 控制正面土压力，使之在设定范围内浮动，当压力过小时，切土口开口量减小，大刀盘外浮，使正面压力升高，反之亦然，这一平衡过程是由一套液压伺服系统来进行控制的。除了这种机械平衡以外，还采用泥水平衡，顶进时，循环的高压水将切削下的土体搅拌成泥浆，同时平衡地下水位，使开挖面的水压与地下静水压力相近，减少地表沉降。该顶管机具有遥控操作系统，开挖、出土、纠偏、测量均可在管道外进行遥控，对于大口径管道施工较为有利。由于采用泥水机械双重平衡，能有效支护开挖面土体，控制地表沉降。4.1 主顶进装置主顶进系统由底架、油缸组、顶进环、钢后靠及液压泵站等组成，其主要功能是完成管节顶进，是顶
6、管设备系统的主要组成部分。4.2 底架顶管专项施工方案4起承托顶管机、顶进环、砼管节之用。底架设有微调千斤顶和水平支撑，可以调节底架高程和水平位置。底架顶部设内、外两副轨道，内轨作顶管机、砼管节的承托及导向之用，外轨则为顶进环往复行走之用。4.3 油缸组油缸组由 6 只油缸分两列左右对称布置，每列各 3 只油缸叠积而成,并用可分式结构的支座固定，用联接梁连成一体。油缸选用国产的双冲程、双作用等推力液压千斤顶，每只油缸最大推力为 1940KN，装备推力为 11640KN，满足管节最大承受顶力 9000KN 的要求。油缸行程 3.5m，长度 2.5m 的管节，可一次连续顶进完成，无须再设垫块，提高
7、了工效，并减轻了劳动强度。4.4 液压泵站选用 63SCY14-1B 手动变量轴向柱塞油泵，配备 Y180L-4 型电机。通过变频调速可改变油泵的流量，据顶进时的工况要求及时控制主顶油缸的顶速。可以遥控操作。千斤顶活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快。初始顶进应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进；顶进中若发现油压突然增高，应立即停止顶进，检查原因并经处理后方可继续顶进。4.5 顶进环由顶环和顶座组成，顶环用螺栓固定在顶座上，顶座底设有滚轮，可沿底架上的外侧轨道往复运行。顶进时，油缸将顶环顶入砼顶管专项施工方案5管节尾部，与管节端部环垫板相贴，起对中及导向作用，并传递油缸顶力均
8、匀作用在砼管节上。 4.6 钢后靠管节顶进时油缸的反力，通过钢后靠均匀地传递到工作井井壁上，避免井壁受力不均或局部受力过大造成井壁结构破坏。钢后靠安装时，应与顶进轴线保持垂直，与井壁间的空隙应用素砼填实，顶力后座最小面积 4m4m，确保整体接触，能有效地传递作用力。4.7 泥水系统本顶管选用泥水机械平衡顶管机，由大刀盘将正面土体切削后，进入泥水仓，被高压水冲成泥浆，采用管道泵及输泥管路将泥浆输送至地面沉淀池排放。该系统由排泥系统和高压供水系统组成。4.8 排泥系统排泥管采用 DN100 钢管，管节接头采用卡箍式活络接头。 泥浆采用 5 台管道泵串联输送。第一台管道泵设在距顶管机约 50m 处，
9、其后每隔 200m 左右设一台。在工作井底设一台大功率管道泵，将水平输送至井底的泥浆垂直提升至地面沉淀池。 4.9 高压供水系统高压供水管路也采用 DN100 钢管。管节接头采用卡箍式活络接头， 地面水源地安装二台大功率管道泵串联加压向管路供水。管道内设一台管道泵接力输送。4.10 注浆设备系统顶管专项施工方案6在顶管施工中，特别对长距离顶管，能否及时地有效地向管节外围压注触变泥浆，以形成和维护好泥浆套，起到高效的减摩作用，往往是顶管成败的关键。本顶管施工用的膨润土触变泥浆，是在地面压浆站配制后，通过液压注浆泵压入输浆总管及管节上设置的环形分管注入至顶管机及管节的各个注浆孔形成管节外围泥浆套，
10、以完成泥浆输送。 4.11 地下管道内通讯方式顶管施工中地下通讯采用有线对讲机和手机，其设置位置：掘进机操作台一部，工作井顶进控制台一部，地面一部，中继间设一部，以此方式加强通讯联系，协调指挥作业。4.12 通风设施：由于管道顶进距离长，埋置深度深，管道内的空气不新鲜，加上土体中会产生有害气体，因此，必须设置供气系统。通风设施用一台柴油空压机将压缩空气输入空气滤清器，再进入储气桶，经过气压调节阀，将压缩空气传输至管道最前端，并将管道最前端的空气排出，以此进行空气循环。4.13 电源布置：施工供电应设置双路电源，并能自动切换；动力、照明应分路供电，作业面移动照明应采用低压供电。（1） 动力用电由
11、于管道内的电机采用 380V 动力电，因此，进入管道的动力电必须做到二级保护和接地保护措施，动力电源线设置在操作人员不易接触处，并在电源线外增设护套，保证用电安全。（2） 照明用电顶管专项施工方案7由于管道内的空气湿度较大，因此，采用 36V 低压照明电，低压电须通过变压器降压。灯具采用防水防爆灯具。5.5.顶管设备安装顶管设备安装把地面上建立的测量控制网引放至工作井内，并建立相应的地面控制点，便于顶进施工时进行复测。工作井内测量放样，精确测放出顶进轴线。安装顶进后靠。顶进后靠的平面应垂直于顶进轴线，后靠与井壁之间的空隙要用砂浆或是砼填塞密实。安装主顶装置和导轨。先将它们大致固定，然后在测量的
12、监测下，精确调整它们的位置，直至满足要求为止，随即将它们固定牢靠。工作井内的平面布置。搭建井内工作平台、安装配电箱、主顶动力箱，控制台等，敷设各种电缆、管线、油路等。井内平面布置要求布局合理，保证安全，方便施工。地面辅助设备的安装及平面布置。辅助设备主要有拌浆系统、供电系统等的安装及调试，此外还有管节堆场的安排以及吊车泊位、安全护栏等的布置。施工设备、主要配套设备和辅助系统安装完成后，应进行出洞前的试运行调试及安全性检验，合格后方进行顶进作业。操作人员应经过培训，掌握设备操作要领，熟悉施工方法、各项技术参数，考试合格方可上岗。管道内涉及的水平运输设备、注浆系统、喷浆系统以及其他辅顶管专项施工方
13、案8助系统应满足施工技术要求和安全、文明施工要求。所有设备、装置在使用中应按规定定期检查、维修和保养。6.6.进、出洞技术措施进、出洞技术措施6.1 准备工作出洞的封门采用外封门，外封门用 30#钢封门，钢封门内外用防水玻璃布与防水涂料涂布，洞门内用两道 30#钢封门作横梁，与外封门及洞圈预埋铁焊接，外封门底部低于洞门 200mm，插入由预埋铁件组成的楔形槽中，上部延伸至高于地面 300mm，并与井体钢筋连接，防止沉井时脱落。出洞前，先在洞口处安装止水带，其作用是防止顶管机出洞时正面的水土涌入工作井内，其另一个作用是防止顶进施工时压入的减阻泥浆从此处流失，保证能够形成完整有效的泥浆套，两层橡胶
14、止水板间可以压注触变泥浆，使管节一出洞便被泥浆包裹。6.2 出洞施工工作井预留洞门外壁有由 30b#槽钢板桩竖直密排组成的外封门。出洞前在预留洞门的内侧安装设有二道橡胶止水环的密封装置，一方面防止拔外封门出洞时井外水土涌入井内，另一方面可以阻止顶进时压注的润滑泥浆流失。另在预留洞圈内安装限位装置，以控制顶管出洞的轴线。拆除封门后，顶管机应连续顶进，直至洞口及止水装置发挥作用为止。顶管专项施工方案9出洞程序为：（1）凿除洞口内侧封洞的砖墙。（2）在预留洞内接长顶进导轨，并做好限位块。(3)在洞圈内割除外封门钢横梁，在洞门内用 50T 液压千斤顶将钢板桩顶松。(4)将顶管机顶入止水带内，至顶管机端
15、部离外封门约 10cm 时停止。(5)拔除外封门。(6)在顶管机尾部焊接限位块，防止主顶千斤顶缩回时，顶管机在正面土体作用下退回。(7)缩回主顶千斤顶，吊放砼管节。(8)割除限位块，继续顶进。(9)出洞时，测量必须跟踪观测顶管机状态，及时反馈指导主顶油缸进行纠偏，保证起始顶进轴线的准确性。(10)出洞后，顶管机和其后的第一节至第三节砼管节用拉杆连在一起，形成一个整体。顶管机和砼管节连在一起后增加了稳定性，对出洞后的第一个阶段的顶进施工十分有利，同时也便于在以后的顶进施工中对顶管机进行控制。6.3 进洞施工顶管管道贯通后，工作井的管端应按下列规定处理：1 进入接收工作井的顶管机和管端下部应设枕垫
16、；顶管专项施工方案102 管道两端露在工作井的长度不小于 0.5m,且不得有接口；3 工作井露出的混凝土管道端部应及时浇筑混凝土基础。7.7.顶进施工顶进施工顶进采用泥水机械平衡顶管机，顶进时应首先开通泥水系统，确保各控制阀件工作可靠，进出水顺畅，然后开启刀盘、主顶等顶进设备，操作人员应密切注意各仪表的显示状况，一般情况下通过PLC 控制正面土压力，使之在设定范围内浮动，当压力过小时，切土口开口量减小，大刀盘外浮，或主顶顶速加快，使正面压力升高，反之亦然，这一平衡过程是由一套液压伺服系统来进行控制的。除了这种机械平衡以外，还采用泥水平衡，顶进时，循环的高压水将切削下的土体搅拌成泥浆，同时平衡地下水位，使开挖面的水压与地下静水压力相近，减少地表沉降。顶进的同时应注意轴线的变化，根据激光的指示及时进行纠偏操作。顶进施工时，
