新编定向钻法施工和泥水平衡顶管法施工工艺

新编定向钻法施工和泥水平衡顶管法施工工艺内容摘要：

质雷 达同时进行全线物探。 2）导向孔轨迹的设计 （ 1）根据现场勘查作业位置和设计勘察结果来设计钻孔轨迹。 穿越起点、终点、铺管深度由勘察结果及设计的要求而定。 （ 2）导向孔一般由三段组成，第一弧形孔段、直线孔段、第二弧形孔段。 本工程导向轨迹设计见附图 4。 3）钻机试钻 各系统运转正常后试钻，钻进 12 根钻杆后检测各部位运行情况，各种参数正常后按次序钻进。 4） 钻导向孔 导向孔的钻进是整个定向钻施工的关键，钻杆按设计的进入点以预先确定的角度钻入地层，在钻进液喷射钻进的辅助作用下，钻孔向前延伸。 导向钻头前端为 一造斜面，当钻具在不回转顶进时，造斜面对钻头有个偏斜力，钻头向着斜面的反方向偏斜，实现造斜钻进，完成弧形孔段的施工；当钻具在回转顶进时，由于斜面在旋转中斜面的方向不断改变，斜面周围向各方向受力均等，钻头沿其轴向的原有趋势直线前进。 钻入 1～ 3m 钻杆后，由导向设备探测钻头位置向钻手提供，并进行记录， 5）反拉扩孔 在导向孔完成之后，开始回扩，共计 5 级，回扩头依次为Φ 400、Φ 600、Φ 900、 Φ1200 、 Φ1500。 在回扩的同时不断向孔中注入泥浆，以稳定孔壁。 孔扩大至 1500mm，开始回拖 DN1000 钢管。 将 已焊好的钢管一次性按原导向孔轨迹拖入孔中。 6）管线回拖 回拖是定向穿越的最后一步，也是最为关键的一步。 在回拖时进行连续作业，避免因停工造成阻力增大。 管线回拖前要仔细检查各连接部位的牢固。 7）泥浆控制：泥浆是定向穿越中的关键因素，穿越经过地层有：粉质砂、细砂及含有机物的粉质粘土。 为了扩孔顺利，对泥浆的要求比较高，为克服对付这种不利因素，我们将采取以下措施： （ 1）水源采用水车提供，在水池中配浆。 （ 2）按照事先确定好的泥浆配比用一级膨润土加上泥浆添加剂，配出合乎要求的泥浆。 （ 3）使用的泥浆添加剂 有：降失水剂、提粘剂和防塌润滑剂等。 所加添加剂采用进口的环保型添加剂，符合环保要求。 剩余废浆用罐车送至垃圾填埋场。 （ 4）为了确保泥浆的性能，使膨润土有足够的水化时间，在用量不改变的情况下，我们采取增加泥浆储存池的数量，在此工程中我们使用 1 个配浆池和 2 个泥浆搅拌池。 （ 5）泥浆在各个阶段所起的作用如下： ①钻导向孔阶段要求尽可能将孔内的杂物携带出孔外，同时维持孔壁的稳定，减少推进阻力； ②预扩孔阶段要求泥浆具有很好的护壁效果，防止地层坍塌，提高泥浆携带能力； ③扩孔回拖阶段要求泥浆具有很好的护壁、携带 能力；同时还有很好的润滑能力，减少摩阻和扭矩。 竣工资料编写 施工完成后，根据导向孔施工时的实际轨迹位置绘制竣工图，完成竣工资料的编写。 竣工资料要包括所铺管线准确的地面位置及各点的深度。 设计概况 本工程管线在穿越长韩路时，需加套管从现况道路的地下穿越，其套管内径 2020mm，采用泥水平衡机械顶管施工方法穿越，共穿越 1 条现况道路 ， 总长度 46米。 穿越的工程量见表 65： 施工准备 1） 施工前先修建设备和材料进场的临时通道 ； 架设临电及临水管线；选好泥 浆 处理 场地 、弃土暂荐场地及施工配套设施安装场地。 典型的顶进坑布置见下图所示。 竖 井泥浆沉淀池电闸箱空压机操作人员宿舍wc堆土区控制室大门大门配浆区出水管入水管发电机搅拌机降水井 2） 泥浆沉淀池 在顶进坑附近 的地面 ， 需布置 一个泥浆沉淀池， 其长 宽 深为 9 米5 米 2 米 ， 采用 5mm钢板加槽钢支撑焊接而成。 3） 供水井 因施工现场缺少水源，泥水 平衡 顶管机在工作中需要清水，故需 在顶管坑占地区内设置一蓄水池，尺寸为 9 5 2m，采用 5mm 钢板加槽钢支撑焊接而成，具体结构形式参考泥浆沉淀池，可以考虑使用机坑降水供水，若供水有困难，需备用一台水车为水池 蓄水。 顶管施工方法和技术措施 1）机械顶管施工工艺流程见图 图 611 顶管工 艺流程图 施工准备 测量定位 作业坑开挖 作业坑支护 入 洞 下 管 测量纠偏 顶 进 管壁注浆 出 洞 排出泥浆 沉淀池沉淀 湿土外弃 泥浆注入 泥浆置换 洞 竣工测量 设备拆除 设备安装 完 成 2）施工方法说明 泥水平衡机械顶管施工：泥水平衡机械顶管施工是市政管道铺设的一项新技术，它省却了全线降水（仅工作坑位置降水），地面沉降小，对地面构筑物的稳定性影响小，施工不影响地面交通，顶进速度快（平均顶进速度 15 米 /天），我公司是北京市最早使用机械顶管施工的企业之一，曾穿越过河流、立交桥、高速公路等多种建筑物，曾顶进过钢管、混凝土管等多种管材，曾铺设过自来水、污水、热力、 电力、燃气、通讯等多种管线，对此施工方法已积累了丰富的施工经验，此次施工采用我公司擅长的泥水平衡机械顶管施工。 3）测量 （ 1）对建设单位提供的导线点、水准点进行复测，经核对无误后方可使用。 （ 2）平面测量控制 ①施工测量按《城市测量规范》 CJJ89《工程测量规范》 GBJ50026－ 93 的有关规定执行，对甲方提供的控制点进行复测，符合精度要求后才能进行施工测量。 根据施工需要，布设三级导线平面控制网（即采用原有控制网作为平面控制网）和高程控制网。 高程控制网采用城市四等水准测量的技术要求施测。 ②为保证测 量精度，用钢尺测量的边长，加入相应的改正，测量的平面及高程导线进行平差计算，角度取至 ，坐标及高程取到 1mm，测量工作从外业到内业必须做到步步校核。 （ 3）高程测量 ①高程控制采用城市四等水准测量的技术施测，高程闭合差在 20 l之内（ L 为水准跨线长度，以 km 计），采用 DS3水准仪进行观测，往返各一次。 ②井坑内的高程控制点采用长钢尺导入法把高程传入，向井坑内传递高程与坐标传递同步进行。 先做趋近水准测量，再做竖井高程传递。 竖井传递高程采用悬吊钢尺法，井上和井下两台水准仪同时观测读数，每次错动钢尺 35cm，施测三次，高差较差不大于 3mm时取平均值使用。 ③高程控制点的布设：可利用平面控制点的埋石作为高程控制点，也可单独控制，如特殊需要时可进行加密。 加密的水准点精度不低于高程控制点的精度，其布设形式为附合水准路线。 （ 4）施工要求 ①对于坐标点、水准点现场需采取可靠的保护措施，需设立明显的标志；施工过程中要注意对测量控制点的保护，并定期进行校测。 ②施工过程中要严格执行测量复核制度，特别是对中心线和高程、管线起终点、控制桩位、交叉点等更要严格控制，要提前做好内业，然后现场实施放样。 ③竣工测量：竣工测量在已有 的施工控制点上进行，测量人员认真做好原始记录，及时进行资料的整理、归档工作。 4）顶进坑及接收坑施工降、排水 本工程地下水埋藏较浅，开挖顶管工作坑前需要采取降水措施，以保证顶管顶进坑和接收坑的顺利开挖。 降、排水拟定采取以大口井降水为主、辅以工作坑内集水井明排的降、排水措施。 降水工作要随降水井的完成及时安排，每口井内设置 l 台Φ 25mm、扬程为 15m 的潜水泵，降水后的水位要在工作坑底面下 lm。 出现降水井不能完全实现降水效果的情况，为保证工作坑顺利开挖和支护稳定，应在工作坑内设置集水井，及时排除开挖过程中的渗 透水。 5）顶进坑施工 顶管工作坑的深度主要由设计管底高程决定，管外底高程加上机坑轨道及基础厚度，就是需开挖的坑底标高。 本工程穿越的道路较多（ 8 条），总体来说，管底高程在 5～ 之间浮动，基础厚度为 30cm，顶管工作坑开挖深度为 ～。 综合顶管机具的尺寸及作业要求，顶进 坑 尺寸定为 （长） 5m（宽） ～ （深）。 顶管坑内立面布置示意图见附图 6。 （ 1）机械顶管顶进坑采用上口混凝土地圈梁、墙壁锚喷支护。 （ 2）机械顶管顶进坑土方的开挖：上层采用机械与人工配合，下层土方在锚 喷施作的同时人工挖土，用吊车和土斗出土、运输外弃。 （ 3）地圈梁的施工：地圈梁尺寸为宽高＝ 90cm 50cm，其顶面标高为从自然地面下反。 地圈梁内侧采用钢模，混凝土标号为 C25。 （ 4）墙壁锚喷：用连接筋与砼圈梁下部的骨架连接，并在砼圈梁底部安放焊接第一层钢格栅，焊接长度≥ 9d。 分部位进行挖土、安装钢格栅、钢筋网片，并锚喷砼，依次向下逐层施工。 （ 5）顶进坑底板：顶进坑底标高与设计管内底高、管壁厚、导轨高有关。 在挖深达到工作坑底标高后施作，现浇 30cm 厚的 C25 砼。 同时安装用于固定导轨的预埋铁并 与底板钢筋焊接。 6）接收坑 （ 1）接收坑的净空尺寸为 6m（长） 5m（宽） ～ （深）。 （ 2）支护措施为锚喷护壁。 （ 3）土方的开挖、地圈梁、墙壁锚喷：同顶进坑。 7）机械顶管后背设计 （ 1）机械顶管后背结构设计为：锚喷墙 +混凝土 +后背铁。 （ 2）在锚喷墙壁前布置后背铁，后背铁与锚喷墙面之间的空隙以 C25素混凝土浇灌填充。 （ 3）顶进坑后背要有足够的强度，在顶进过程中能承受千斤顶的最大作用力； （ 4）后背墙表面要平顺，并且垂直于顶进管道的轴线，避免产生偏心受压。 8）工作坑基础施工 本工程 由于全部采用锚喷墙支护，地基土为细粉沙、亚沙土及粘土，其承载力有限，故基坑均采用混凝土垫层基础。 基础内预埋铁件，以方便导轨安装。 顶管坑内立面布置及基础形式见附图 7。 9）导轨安装 导轨安装是顶管施工中一项重要的工作，安装的准确与否直接影响管子的顶进质量，其安装要求如下： （ 1）两导轨要平行、等高，或略高于该处管道设计高程，其坡度与管道一致； （ 2）安装后导轨要牢固，不得在使用中产生位移，且需设专人进行检查； （ 3）将机械顶管导轨安放在工作坑底板上并通过地板预埋铁焊接牢固。 9）止水环安装、机顶设备就位 （ 1）在顶进方向的墙壁上安装止水环。 首先，进行测量，确定止水环安装的位置；其次，将止水环底圈固定到墙壁上，并使用混凝土封闭底圈与墙壁之间的缝隙；然后，在底圈上固定防水橡胶板；最后，安装止水圈压板。 为防止入洞口处泥水涌入机顶坑，在掘进机入洞之前才允许将止水环内的墙壁凿除。 （ 2）顶管机的就位：用 50吨吊车吊装机头 ,机头前端要距井壁有约 30 cm 的距离。 机头就位后先检查顶管机的轴线是否与机坑轴线、导轨轴线以 及主顶油缸的轴线保持一致，发现偏差立即调整。 无误后再进行顶管机电路、油路、注浆系统的安装调试。 11）管道顶进 （ 1） 机头入 洞 先 将洞口 处的墙壁凿除，并 向前挖土 500mm，再将机头徐徐推进洞口里，待刀盘全部进洞 后 ，开动顶管机刀盘，按操作规程开始入土顶进。 待机头全部入 洞 后，下第一节混凝土管做反封闭。 （ 2） 正常顶进 ：按计算表数值设定，施工时设备自控可保证 177。 9%的泥水仓压力：遇有砂层、砂砾石层、下穿道路、离构筑物较近时，泥水仓压力设定比表中数据加大 30MPa，以提高安全系数。 ：顶进时通过机头尾部注浆孔同步注入触变泥浆，以形成原始浆套；顶进过程中 ，每节管均有三个注浆孔，通过管上 的注浆孔持续 补浆。 ：初始顶进每 50cm测量 一次，并做记录。 正常顶进时，每顶进 3 米 测量一次 ，遇有纠偏每 50 cm 测量一次 ，测量时要注意照射到机头激光靶上的激光点和管子的中心轴线的一致性，若出现偏差通知机手及时调整。 测量 人员 分别绘制 出管道 中心及高程曲线图，随时预测机头 的 前进趋势。 ：不断地观察光靶上的激光点是否偏移，如发生偏移 2cm左右，预测机头又有向偏差大的方向发展 的 趋势时，要采取纠偏措施。 纠偏时开动纠偏千斤顶。 纠偏千斤顶 顶出最大不超过 176。 ，纠偏时每 50cm测量一次，并做机头和机 尾 的 数据比较，有回归趋势 时 ，保持一段顶进距离，就要停止纠偏，防止左右摆动。 纠偏 的原则是 勤纠、微纠。 ：顶进速度控制在 30 mm～ 50 mm/min， 人洞后的 前 30 米以 及 纠偏时用较低速度，以后视出土情况、刀盘扭矩情况适当加快顶进速度。 ： 因采用泥水平衡顶管方法施工，施工时会产生大量的泥浆。 施工地区交通繁忙，空间狭窄，不能随意排放泥水。 泥水的处理使用泥浆沉降池， 通过泥浆输送机 将泥浆 输送到坑外沉降池中， 沉淀后生成湿土与清水，湿土使用卡车外运，清水可再利用，注入顶管机机头循环，如此，对环境 不会产生破坏。 ：管节下坑前先进行外观检查，包括管端面是否平直、管壁表面是否光洁度、管体上有无裂缝等等，检查合格的管子用吊车放到顶管工作坑内的导轨上，进行顶进。 ：机头推进到距 接收坑 约 2m 处，拆除接收 坑 洞口 处 的墙壁，从接收 洞口 中心部位打进一根钢钎寻找机头， 洞口处的土体 开裂 并 向外凸出，仔细测量机头的四个方向， 与出洞口的大小、位置合适时 ，启动主顶油缸继续推进，至中心刀露 出 时，停止推进。 安置机头接收托架，然后 慢慢将机头推入接收坑内 ,使用吊车将 机头 吊运 出坑。 12）。