[建筑土木]机械顶管施工方案土压平衡

[建筑土木]机械顶管施工方案土压平衡内容摘要：

mm，外径为 D=1530 以及 1640mm。 各橡胶圈中间用δ =10mm 钢板作为隔挡和固定橡胶圈用。 止水圈橡胶质量应达到：拉伸度≥ 300%，邵氏硬度在 50177。 5186。 范围之内。 3．． 工工 艺艺 准准 备备 吊装系统 D2400 每根理论重量为： 17 吨。 技术人员实际测量吊车与竖井中心距离， D2400 安 排吊车 100 吨 ； D2400 机头重量为 45 吨； 减阻系统 管道顶进过程中减小摩擦阻力采用触变泥浆，现场设置搅拌罐一台，储存罐两个，每个 3 立方米。 触变泥浆管路使用 DN50 钢管，泥浆通过离心泵送至坑下管道内。 顶进开始前 做好 触变泥浆 配比，用搅拌机拌和足量浆液以备使用。 动力系统 D2400 顶管动力配套 序号 设备名称 数量 总功率 (kw／ h) 1 刀盘电机 2 44 2 输送泵电机 1 22 3 纠偏油泵电机 1 4 4 液压系统电机 2 30 5 注桨电机 1 11 6 桨液搅拌机 1 11 7 电焊机 1 30 15 9 合计 152 预制设备 2400 预制设备 序号 设备名称 单位 数量 备注 1 机头管 米 9*3 2 个工作坑， 1 坑 双向顶进， 1坑单向顶进， 每个方向 3 根，每根 3 米 2 中继间钢制管 米 4*3 37361 套； 37 402 套； 40411 套。 每套长 3 米 3 钢承口砼管Ⅲ级 米 其它 机械 设备 序号 设备名称 单位 数量 规格 1 载重汽车 台 1 8t 2 测量用激光经纬仪 台 1 SY27J2JDE 3 离心水泵 台 1 Φ 100 4 油泵车 台 1 5 中继间设备 组 1 井底内平面布置 ⑴ 工作井内机具 名称 单位 数量 规格 主推进千斤顶 台 6 200t 行程 主推千斤顶泵站 套 1 护口铁 套 1 自制 16 洞口密封环 套 1 自制 ⑵ 布置的管线及电缆 名 称 规 格 触变泥浆管 Φ 50 集水坑排水管 Φ 75 动力电缆 2条， 150mm2 自控电缆 1 条 有线通讯电缆 1 条 管内断面布置 砼 管内布置 管线如下表： 序号 名 称 规 格 材料 单位 数量 触变泥浆管 50（ 2 寸） 钢 管 及胶管 条 1 动力电缆 150mm2 条 2 1 照明线 36V10mm2 条 1 2 自控电缆 条 1 3 通讯电缆 条 1 4 人工动力车 立方 辆 1 以上管线除 5 照明线在管线中区域布置外，其余全部与顶管管线通长。 顶进人员分工 17 序号 人员 数量 职责分工 1 组长 1 指挥、调度、质量控制 2 技术人员 2 技术管理、质量管理、施工记录、施 工分析 3 操作员 2 顶管机操作 4 机、电维修员 2 制备检修并兼职其它工作 5 起重工 1 驾驶 6 测量员 1 顶进轴线测量、控制 7 注 浆工 4 拌浆、压浆 、抽浆 8 辅助工 1 挂号钩等 9 运土工 8 管内运土 10 挖掘机 1 驾驶、土方拢堆 合计 23 4． 初初 始始 顶顶 进进 顶进准备工作完成后，开始初始顶进。 初始顶进在顶管工作中起着很重要的作用，一要穿过工作井洞口，在这过程中保证洞口结构不被破坏，同时水和 流砂不进入顶坑。 二要保证高程、中心偏差最小，为正常顶进打下良好的基础。 初始顶进速度控制 对全套顶进设备作一次系统调试，应特别注意仿形刀在穿越加固层时的切削性能。 在确定顶进设备运转情况良好后，把机头顶进洞圈内距加固层 10cm 左右。 洞门密封圈的制作：为了防止泥浆从管节外壁和工作井之间的间隙中流出， 18 而使水土流失造成地面沉降，同时影响触变泥浆套的形成而降低减摩效果，在洞圈上预设阻浆密封装置。 机头穿墙顶进：在拔除钢封门后，应立即开始顶进机头，由于正面为全断面水泥土，为保护 刀盘和仿形刀，顶进速度应适当减慢，使刀盘和仿形刀能对水泥土进行对矩形断面彻底切削。 另外由于此段土体过硬，螺旋机出土时可加适量清水来软化和润滑土体。 每延米管道注水量约为土体的 35％。 触变泥浆的应用 为减少土体与管道间摩擦力，在管道外壁压注触变泥浆，在管道四周 形成一圈泥浆套以达到减摩效果，在施工期间要求泥浆不失水，不沉淀，不固结。 压浆量的计算 (每节管节 ) 为了保证注浆效果，注浆量应取理论值的 2～ 3 倍。 V=（ D2d2） 2 300％ 测量 初始顶进后 500mm，顶进测量开始，每顶进 300mm 做一次中心、高程记录，并及时向技术负责人汇报，以便采取措施。 主要施工技术参数的控制 正面土压力的控制 土压力根据 Rankine 土压力理论进行计算，计算值作为土压力的最初设定值，在实际顶进后 ,通过顶进参数、地面沉降监测，将设定土压力值调整到,正面出土量、地面沉降情况较为理想。 出土量的控制 应尽量精确统计出每节管节的出土量，力争使之与理论出土量保持一致，以保证正面土体的相对稳定。 顶进速度的控制 在顶进时应对顶进速度作不断调整，找出顶进速度、正面土压力、出土量的最佳匹配值，以保证顶管的顶进质量。 顶进轴线的控制 高程控制 在顶进过程中一旦顶管出现上抛现象，不宜采取降低地面土压力、增大出土 19 量、过量向下纠偏等动作。 应在顶进时将机头高程始终控制在负值，这样即使在机头下沉较大时，所采取的纠偏措施也和地面沉降控制相统一。 平面控制 由于受第一条顶管顶进时挤压、压浆等影响，在已成管道周边土体强度较原状土大，在第二条顶管顶进时，机头平面可能有偏离已成管道的现象，顶进时应 把机头平面始终控制在靠已成管道方向。 转角控制 管道的横向水平要求较高，在顶进过程中对机头的转角需密切注意，机头一旦出现微小转角，应及时纠转。 a) 纠转装置纠转 安装于壳体两侧的纠转装置根据需要旋转角度，将翼板伸出壳体插入土体内，在机头向前推进时，土体在翼板上产生一侧向分力，形成一力偶使机头按所需的方向旋转，以达到纠转目的。 b) 压浆纠转 压浆纠转是利用壳体上压浆管注浆，翅板将浆液分隔成四个区域，根据纠转方向的要求，选择适当的压浆点，使压出的浆液在机头形成一力偶，使机头按所需的方向 旋转，以达到纠转目的。 c) 利用变角切口纠转 安装于机头切口环二恻的左右各二个变角切口，其千斤顶的伸缩可控制翻板的角度，顶进时产生一定的超挖，使壳体二侧土体产生一条槽形空间，并同时在机头一侧配合注浆，使机头产生一力偶，以控制机头的姿态，达到纠转的目的。 机头纠偏控制 顶管在正常顶进施工过程中，必须密切注意顶进轴线的控制。 在每节管节顶进结束后，必须进行机头的姿态测量，并做到随偏随纠，且纠偏量不宜过大，以避免土体出现较大的扰动及管节间出现张角。 5． 正常掘进 本工程顶管技术难点： ① .地下水位高， 砂层距离长，泥水仓工作面塌方； ② .解决长距离顶进 ③ .长距离顶进保证轴线偏差在左右 30mm 范围内，高程控制在 +10mm， 20mm， 20 而且管线为混凝土管，纠偏曲率半径比较大； ④ .地下水位高，纠偏难，顶管后封闭漏水问题； ⑤ .工期紧，如何在保证质量的前提下保证工期； ⑥ .供电功率大，如何保证正常安全供电。 5．施工技术 1) 下管： 当顶进结束，主顶完全收回后，拆下护口铁，开始吊运水泥管。 注意水泥管的方向和位置，并躲避人员及电缆。 2) 安拆护口铁：顶进结束并拆卸电缆后，把护口铁拆下，进行水泥管吊运，然后再把护口铁安装 上。 注意护口铁与水泥管口的形状配合，检查安装是否牢靠，吊装时注意安全。 3) 拆卸电缆：顶进结束后开始拆卸电缆，水泥管吊到位后进行护口铁安装，然后电缆穿过水泥管，再与顶管机电缆相接。 拆卸时注意安全，电缆接头处需作相应记号，防止接错。 注意，电缆接头严禁随意摆放，需放到墙体上的绝缘挂钩上的位置。 4) 主顶操作：地面操作室人员需按照操作规程对顶管机进行操作。 顶进过程中，应根据顶管机的反馈数据及时的对其姿态进行调整。 顶进结束后也应注意各项测量数据是否异常，必要时通知有关人员进行测量和维修，同时对顶管机进行相应调整。 5) 排泥、送 泥：需注意管路是否堵塞，泥浆泵是否工作正常，以及顶进结束后管路的续接工作。 6) 沉淀池：及时的清除淤泥，注意沉淀池的水位变化，并避免杂物掉入池中堵塞管道。 7) 二级沉淀池：注意泥浆浓度及水位的变化，避免杂物掉入池中堵塞管道。 8) 泥浆浓度调整：根据地勘报告和排出的泥浆，来判断挖掘面面土层的变化，以便对泥浆浓度及时的进行调整，确保挖掘面的土体稳定。 根据泥水顶管的技术要求，泥浆密度需达到 ~。 9) 触变泥浆配置：根据施工情况配置触变泥浆，及时进行壁后注浆以减阻，并根据挖掘面的土质情况对泥浆成分进行改良调 整。 基本是每隔一根管就进行一次注浆。 21 6. 触变泥浆系统 本工程顶距长，顶进过程中使用中继间和触变泥浆减阻，但中继间的增加加大了设备的投入，同时给供电带来比较多的困难，如果触变泥浆系统做得好，减阻效果明显，会加大中继间之间的距离，减少中继间数量，减少设备投入，同时减轻供电压力。 如触变泥浆配比适当，压力控制的合理，在砂层中的减阻效果同样能达到在粘土层中的减阻效果，提高触变泥浆减阻效果的因素有浆液配比、静置时间、加浆压力、保证在全部顶进管路上任何时间都有膨润土压入。 ⑴ 泥浆配比 泥浆配制主要材料是膨润土，在 货源上要优选颗粒细、胶质价高的膨润土，在制作过程中，搅拌要充分均匀，触变泥浆配比如下表： 触变泥浆配表 膨润土胶质价 膨润土（ Kg） 水（ Kg） 碱 NaCO3（ Kg） 60~70 100 524 2~3 70~80 100 524 ~2 80~90 100 614 2~3 90~100 100 614 ~2 ⑵ 触变泥浆储浆罐 预计每天顶进 12m，需加浆液体积为： V= 3*12)(41 22  dD 式中： D顶管机外径 d管外径 渗入量按 3 倍加浆量计。 储浆要保证 24 小时的静置时间，至少做 2个 3m3储泥罐，轮流使用。 ⑶ 加浆压力 触变泥浆压力大于地下水压力，泥浆会以溶胶状渗入土层，静止后会以凝胶状封住土层孔隙，触变泥浆压力大于主动土压力，触变泥浆会托住土层，触变泥浆压力大于被动土压力，土层会破坏。 触变泥浆压力设定在主动土压 22 力加水压与被动土压力加水压之间。 基准线按管底。 触变泥浆以顶管机头的同步加浆非常重要，机内人员在机头顶进时要观察注浆压力和流量，并作记录。 每次下管后顶进前，机头操作人员要开启触变泥浆与排泥管联通阀门 5~15 秒，以使管内触变泥浆由凝胶变成胶体，减少压力损失。 计算触变泥浆用量时，应考虑管道外皮与机头外皮的直径差，产生的缝隙填充量，考虑 1kg 的液压力，理论用量为 :缝隙填充量 *3=实际触变泥浆用量。 7. 贯通掘进 刀盘速度控制在 10~20mm/min，此阶段重点是找正管子中心、高程，偏差控制在177。 5mm 之内，所以速度不要太快。 进入加固区后，操作人员须与接收井观 察人员随时保持联系，确保能及时停止泥水置换。 8. 接口处理 顶进完成后，进行接口处理。 两管端接口处使用 200mm 宽， δ=13mm 橡胶圈置于管壁外端，管壁内端接缝使用 PS－ 852 双组份聚硫密封膏填充密实。 密封膏技术参数如下： 密度， g/cm3 177。 适用期， h 2～ 6 表干时间， h ≤24 渗出性指数 ≤4 流变性 下垂度（ N 型）， mm ≤3 流平性（ L 型）， mm 光滑平整 低温柔性， ℃ 30 40 30 拉伸粘接性 最大拉伸强度， MPa ≥ ≥ ≥ 最大伸长率， % ≥100 ≥400 ≥300 ≥200 加热失重， % ≤10 ≤6 ≤10 23 24 笫笫 6 章章 工工 程程 测测 量量 顶管施工测量是顶管施工中一个十分重要的工作环节，为保证施工中管道位置的准确性，结合该工程的特点，采取地面控制测量及井下控制测量。 为满足施工需要，现场组建测量小组由测量工程师负责，专职负责控制测量及日常的施工测量。 面面 控控 制制 点点 的的 布布 设设 根据委托方提供的测量控制点的坐标和高程，布置现场的测量控制点，并设永久性测量控制桩。 导线两端点依附于高一级的控制点。 在工作井及接收井附近适当加密导线点，以利于井下投点。 面面 控控 制制。