顶管施工方案.docx

顶管施工方案工程概况工程概况工程概况该工程为综合管廊工程的一部分由于化章街及综合通道交通繁忙疏解困难支管廊明挖施工无法进行因此过路支管廊采用的钢筋混凝土套管采用顶管施工工艺其中综合通道支管为钢筋混凝土套管埋深顶管长度米综合通道燃气支管为钢筋混凝土套管埋深顶管长度米场地工程地质情况地勘资料不详工艺选择顶管施工根据业主提供的地堪资料及现场实际勘察情况选用人工掘进顶管施工或水冲式机头顶管施工两种工艺然后在工作坑内借助顶进设备把敷设的管子按设计中线和高程的要求顶入并用水力或小车将土从管中运出掘进顶管采用企口钢筋混凝土管施工准备生产准备进行施工测量和放线工作确定管线范围内及施工用地内所有障碍物如管线电线杆高架桥墩等的准确位置现场调查顶管地段内主要障碍物有排水管供水管水掣井电力电讯管道和渠箱位置和标高地面交通情况较复杂按施工平面布置图修建临时设施安装临时用水用电线路并试水试电修好临时排水沟订购所需铁井盖井圈进行顶管所用非标准设备的安装技术准备组织现场施工人员学习审查施工图纸和进行各专业图纸会审进行设计要求和施工技术交底编制好顶管施工工艺卡做好顶管施工人员的再培训工作绘制临时工程及施工非标准设备工具图纸主要项目施工方法管节与接头由于本管道为污水管道为防止污水渗漏和地下水涌入管节间必须有可靠的防水措施顶管管材采用企口加强型钢筋混凝土管双层钢筋网在端部加密接头采用形钢板套环钢套环厚度毫米管端面安装形橡胶止水环顶进完毕后填塞环氧树脂砂浆工作坑的布置工作坑是顶管施工的工作场所其位置可根据以下条件确定根据管线设计工作坑可选在检查井处单向顶进时应选在管道下游端以利排水考虑地形和土质情况有无可利用的原土后背工作坑与可能穿越的建筑物要有一定安全距离距水电源较近的地方等根据施工现场实际情况拟设顶管工作井一个接收井一个工作坑的尺寸工作坑应有足够的空间和工作面保证下管安装顶进设备和操作间距坑底长宽尺寸可按如下公式计算底宽式中工作坑底宽度被顶进管子外径底长式中工作坑底长管子顶进后尾端压在导轨上的最小长度混凝土管一般留每节管子长度出土工作间隙根据出土工具确定一般为千斤顶长度后背所占工作坑厚度考虑到坑内后背采混凝土墙受力面铺设钢板壁后灌注水泥浆加固本工程工作井和接收井采用矩形井井内设集水坑工作井的施工顶管法施工的工作坑它作为临时施工过程进出口以及建成永久性地下管线检查井工作井采用现浇钢筋混凝土矩形井工作坑导轨设置及基础加固工作坑底可根据土质管子重量及地下水情况做好基础以防止工作坑底下沉导致管子顶进位置的偏差导轨的作用是引导管子按设计的中心线和坡度顶进保证管子在顶入土之前位置正确导轨安装牢固与准确对管子的顶进质量影响较大因此安装导轨必须符合污水管中心高程和坡度的要求本工程采用钢轨作导轨基础采用钢筋混凝土基础当工作坑底土质松软有地下水时应采用混凝土封底厚度为混凝土底板漏水处应灌注水泥浆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算顶管的推力和后背承载能力顶管的推力就是顶管过程管道受的阻力包括工具管切土正压力管壁摩擦阻力及工具管气水压力工具管切土正压力与土层密实度土层含水量工具管格栅形态及管内挖土状况有关根据有关工程统计资料软土层一般为硬土层通常在大于时表明土质较好可考虑取消格栅采用开敞式工具管其中顶管正阻力顶管正面积顶管正阻力系数管壁摩擦阻力管壁与土间摩擦系数及土压力大小有关根据有关工程统计资料管壁摩擦阻力一般在之间通常减少管壁摩擦阻力的措施有管壁与泥土间加泥浆套减阻使管外壁形态规则和表面光洁减少管道拐弯等泥水平衡压力在封闭的冲泥舱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过小大量的泥砂涌入会造成路面破坏压力过大会增大主千斤顶负荷严重的可能产生冒顶现象泥水平衡压阻力计算如下其中顶管泥水阻力顶管外径一顶管泥水最大压力在考虑最大一次顶进距离为时顶管总阻力为以上三种阻力之和考虑地下工程的复杂性及不可预见因素顶管设备取倍能力储备设备顶进能力待定后背结构及抗力计算后背作为千斤顶的支撑结构因此后背要有足够的强度和刚度且压缩变形要均匀所以应进行强度和稳定性计算本工程采用厚钢板后背这种后背设置简单安装时应满足下列要求使千斤顶的着力中心高度不小于后背高度的后背垫铁可用钢板后背后松散砂层灌注水泥砂浆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相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现象是正常的顶管时后背不应当破坏以免产生不允许的压缩变形后背不应出现上下或左右的不均匀压缩否则千斤顶支承在斜面后背的土上造成顶进偏差为了保证顶进质量和施工安全应进行后背的强度和刚度计算根据顶进需要的总顶力运用朗肯土压力公式核算后背受力及挡桩的长度使土体所受的力小于土壤的允许承载力顶进设备顶进设备主要包括千斤顶高压油泵顶铁等千斤顶千斤顶是掘进顶管的主要设备本工程拟采用台液压千斤顶千斤顶的工作坑内的布置与采用个数有关如一台千斤顶其布置为单列式应使千斤顶中心与管中心的垂线对称使用多台并列式时顶力合力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线防止产生顶时力偶造成顶进偏差根据施工经验采用人工或机械挖运土方管上半部管壁与土壁有间隙时千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的处高压油泵由电动机带动油泵工作选用额定压力为的柱塞泵经分配器控制阀进入千斤顶各千斤顶的进油管并联在一起保证各千斤顶活塞的出力和行程一致顶铁顶铁是传递和分散顶力的设备要求它能承受顶压力而不变形并且便于搬动根据顶铁旋转位置的不同可分为横顶铁顺顶铁和形顶铁三种横向顶铁安装在千斤顶与方顶铁之间将千斤顶的顶推力传递给两侧的方顶铁上使用时与顶力方向垂直起梁的作用横顶铁断面尺寸为长度按被顶管径及千斤顶台数而定本工程选用长度为的横顶铁用型钢加肋和端板焊制而成顺顶铁纵向顶铁放置在面铁与被顶的管子之间使用时与顶力方向平行起柱的作用在顶管过程中起调节间距的垫铁因此顶铁的长度取决于斤顶的行程管节长度出土设备等而定通常有等几种长度横截面为两端面用厚钢焊平顺顶铁的两顶端面加工应平整且平行防止作业时顶铁发生外弹形顶铁安放在管子端面顺顶铁作用其上它的内外径尺寸与管子端面尺寸相适应其作用是使用顺顶铁传递的顶力较均匀地分布的到顶管端断面上以免管端局部顶力过大压坏混凝土管端大口径管口采用环形小口径管口可采用半圆形其它设备工作坑上设活动式工作平台平台用号工字钢梁上铺方木工作坑井口处安装一滑动平台作为下管及出土使用在工作平台上设起重架上装电动卷扬机其起重量应大于管子重量工作棚用帆布遮盖以防雨水顶进施工工作坑内设备安装完毕经检查各部处于良好状态即可进行开挖和顶进首先将管子下到导轨上就位以后装好顶铁校测管轴线和管底标高是否符合设计要求合格后即可进行管前端挖土顶进利用千斤顶出镐在后背不动的情况下将被顶进管子推向前进其操作过程如下安装好顶铁挤牢管前端已一定长度后启动油泵千斤顶进油活塞伸出一个工作行程将管子推向一定距离停止油泵打开控制阀千斤顶回油活塞回缩添加顶铁重复上述操作直至需要安装下一节管子为止卸下顶铁下管用钢套环连接混凝土管在混凝土管接口处放一圈麻绳以保证接口缝隙和受力均匀或彩和其他防渗漏措施保证管与管之间的连接安全重新装好顶铁重复上述操作顶进时应注意事项顶进时应遵照先挖后顶随挖随顶的原则应连续作业避免中途停止造成阻力增大增加顶进的困难首节管子顶进的方向和高程关系到整段顶进质量应勤测量勤检查及时校正偏差安装顶铁应平顺无歪斜扭现象每次收回活塞加放顶铁时应换用可能安放的最长顶铁使连接的顶铁数目为最少顶进过程中发现管前土方坍塌后背倾斜偏差过大或油泵压力表指针骤增等情况应停止顶进查明原因排除故障后再继续顶进管前挖土是保证顶进质量及地上建筑物安全的关键管前挖土的方向和开挖形状直接影响顶进管位的准确性因为管子在顶进中是循已挖好的土壁前进的因此管前周围超挖应严格控制对于密实土质管端上方可有空隙以减少顶进阻力管端下部中心角范围内不得超挖保持管壁与土壁相平也可预留厚土层在管子顶管过程中切去这样可防止管端下沉在不允许顶管上部土壤下沉地段顶进时管周一律不得超挖管前挖土深度一般等于千斤顶出镐长度如土质较好可超前超挖过大土壁开挖形状就易控制容易引起管位偏差和上方土坍塌在松软土层中顶进时应采取管顶上部土壤加固或管前安设管檐操作人员在其内挖土防止坍塌伤人管内挖土工作条件差劳动强度大应组织专人轮流操作管前挖出的土及时外运管径较大时可用双轮手推车推运管径较小应采用双筒卷杨机牵引四轮小车出土土运至管外再用工作平台上的电动卷扬机送至平台上然后运出坑外顶管遇流砂层或淤泥层时采用泥水压力平衡顶管使工具管内保持一定压力平衡土体和地下水压力使土体保持稳定应及时封闭工具管采用水力出泥在工具管中接入含有一定泥量的泥浆通过水枪射水冲泥泥水通过吸泥泵排到地表泥浆池中沉淀反复循环使用泥浆用槽车运走冲泥和吸泥泵稳定工作时调节冲泥和吸泥的泵量冲泥舱内应保持一定压力舱内泥水压力应与地下水压力相平衡泥水压力过大将增加主千斤顶负荷泥水冲破上覆地层达到地表造成突顶事故泥水压力过小地下水涌入冲泥舱工具管前方塌方将破坏上覆地层造成地面建筑物破坏在顶管过程中由于泥水平衡压力控制不当或停顿时间过长可能会造成突水冒顶事故和工作面塌方事故发生突顶时应该逐渐降低工具管内泥水压力使泥水压力略小于地下水压力关闭冲泥水枪和吸泥泵启动千斤顶缓慢顶进一缎距离待顶力升高采用小水力冲泥间歇启动吸泥泵排泥做小量排泥发生塌方时应该逐渐升高工具管内泥水压力使泥水压力略大于地下水压力关闭冲泥水枪和吸泥泵启动千斤顶缓慢顶进一缎距离待顶力升高采用小水力冲泥间歇启动吸泥泵排泥做小量排泥管道渗漏的治理对管道渗水和漏水点先凿形槽埋入导水水管用双快水泥封闭管周待水泥由一定强度后用手动泵压入水泥水玻璃浆液封堵顶管作业面通风顶管作业面通风采用压入强制性通风措施用风机通过英寸铁管向工作面压风顶管坑内检查井的砌筑管道完成后按设计图在坑内用砖砌筑检查井井内外批防水砂浆待砂浆达到一定强度后回填石屑至管顶面用水冲实其上用土回填分层夯实测量与纠偏顶管测量采用经纬仪和激光水准仪测量次数开始顶第一节管子时每顶进次校正时每顶进一镐即测量一次中心线测量根据工作坑内用经纬仪设置的中心桩挂小线使拉线对准垂球读管前端的中心尺刻度若拉线与中心尺上的中心刻度相重合其差值即为偏差值高程测量一般在工作坑内引设水准点停止顶进将激光水准仪支设在顶铁上测量前端管底高程顶进偏差的校正顶进中发现管位偏差左右即应进行校正纠偏校正应缓缓进行使管子逐渐复位不得猛纠硬调