曲线顶管施工专项方案

曲线顶管施工专项方案内容摘要：

力 (KN/m2)，本工程采用触变泥浆减阻技术后，根据 GB502682020 规范中表 规定，取 Fk =(KN/m2) NF—— 顶管机的迎面阻力 (KN)；本工程采用泥水平衡顶管机，根据 GB502682020规范中表 ， NF=π Dg178。 P/4 式中 Dg—— 顶管机外径（ mm），本工程中 Dg= P —— 控制土压力，其值同管中最大覆土深度 (m)179。 ，本工程中 p=179。 =(KN/m2) 所以， Fp=179。 179。 339179。 +179。 178。 179。 247。 4 = 经计算得知顶管的顶进阻力为 ，大于 顶管工作井 、管材的 设计允许最大顶力 10000KN，顶管时只能用其 90%，10000*=9000KN。 主顶使用每只只最大推力为 1940KN 的油缸六只，在推进时，每只油缸的最大顶力不得超过 1500KN。 剩余顶力需要设置中继间来解决。 20 中继间的设置 本工程的Φ 2200 顶管最大顶力限制在 9000KN 以下，顶进长度较长，因此 要用到中继间接力顶进。 一个 中继间设计总推力 F′ =9000KN（由 16 只 500KN 小千斤顶组成）。 经计算得知顶管的顶进阻力为 ，则需要由中继间分担的剩余顶力为=。 所以需要设置单个推力 F′ =9000KN（由 16 只 500KN 小千斤顶组成）的中继间 2 个才能满足顶力要求。 计算如下： F=π178。 Do178。 L178。 f k F—— 最大许用顶力 (KN)， F＝ 9000(KN) Do—— 管节外径 (m)， D=(m) L—— 主顶油缸推动的管节长度 (m) fk— — 管道外壁与土的单位面积平均摩阻力 (KN/m2)，本工程采用触变泥浆减阻技术后，根据 GB502682020 规范中表 规定，取 fk =(KN/m2) 所以 L=F/π Do fk =9000/179。 179。 =(m)，取 167m 主顶油缸推动的管节长度最大为 167m。 因此，全长 339m 的顶管段， 需要设置中继间两套， 我们在顶管开始 80m 处布置 第一 套 中继间， 在顶管开始 200m 处布置 第二 套 中继间。 中继间由前壳体、千斤顶及后壳体组成。 前壳体与前接管连接，后壳体与后接管连接，前 后壳体间为承插式连接，两者间依靠橡胶止水带密封，防止管道外水土和浆液倒流入管道内，钢壳体结构进行精 21 加工，保证其在使用过程中不发生变形。 中继间壳体外径与管节外径相同，可减少土体扰动、地面沉降和顶进阻力。 中继间密封装置采用径向可调形式，密封配合面的加工精度和密封材料的质量应满足要求。 中继间外壳在伸缩时，滑动部分应具有止水性能和耐磨性，且滑动时无阻滞。 中继间安装前应检查各部件，确认正常后方可安装；安装完毕应通过试运转检验后方可使用。 中继间的启动和拆除应由前向后依次进行。 拆除中继间时，应具有对接头的措施；中 继间的外壳在安装前进行防腐处理。 中继间接力顶进流程、 启动中继间液压动力站 中间继油缸伸 25cm 中间继油缸 卸荷 主顶 油缸 顶进、中间继油缸缩回 22 顶管纠偏 纠偏装置 纠偏是通过顶管机上的纠偏铰产生折角而进行的，顶管机为二段一铰结构，顶管机长径比 (即纠偏灵敏度 )为 L/D=。 纠偏系统由 8台 50t 双作用油缸及控制阀件组成， 4 只油缸呈斜向 45176。 正交布置，每个纠偏油缸都通过万向铰将顶管掘进机前后壳体连接在一起，使顶管掘进机能在一定范围内任意做出纠偏动作。 4 只纠偏油缸由 4 个三位四通电磁换向阀控制，每个油缸的前后腔均安装有平衡阀， 当纠偏油泵关闭时，平衡阀能将油缸前后腔油路关闭，使油缸内始终保持高压，确保纠偏动作的可靠。 实用纠偏技术 在施工过程中，要根据测量报表绘制顶进轴线的单值控制图、顶管机水平与高程轨迹图、顶力变化曲线图、管节编号图，直接反映顶进轴线的偏差情况，随时掌握顶进方向和趋势，使操作人员及时了解纠偏的方向，保证顶管机处于良好的工作状态。 在实际顶进中，顶进轴线和设计轴线经常会发生偏差，因而要采取纠偏措施，减小顶进轴线和设计轴线间偏差值，使之尽量趋向一致。 顶进轴线发生偏差时，通过调节纠偏千斤顶的伸缩量，使偏差值逐渐减 小并回至设计轴线位置。 在施工过程中应贯彻“勤测、勤纠、微纠”一节管节顶进完毕 关闭中间继液压动力站 23 的原则，不能剧烈纠偏，以免对砼管节和顶进施工造成不利影响。 实际操作中还应注意，纠偏是与顶管同步进行的一项工作，在顶进中及时纠偏，采用小角度纠偏的方式。 重要的是把握顶管趋势，不能指望一蹴而就，而应缓慢地、逐步进行，若操之过急就容易造成轴线的较大折角，反而不利于顶进的顺利进行。 顶管测量及控制 轴线测量方法 施工过程中应对管道水平轴线和高程、顶管机姿态等进行测量，并及时对测量控制基准点进行复核；发生偏差时应及时纠正。 顶进施工测量前应对井内 的测量控制基准点进行复核；发生工作井位移、沉降、变形时应及时对基准点进行复核。 管道水平轴线和高程测量应符合下列规定： 1） 出顶进工作井进入土层，每顶进 300mm， 测量不应少于一次；正常顶进时，每顶进 1000mm，测量不应少于一次； 2） 进入接收工作井前 30m 应增加测量，每顶进 300mm，测量不应少于一次； 3） 全段顶完后，应在每个管节接口处测量其水平轴线和高程；有错口时，应测出相应高差； 4） 纠偏量较大、或频繁纠偏时应增加测量次数； 5） 测量记录应完整、清晰。 为了使顶进轴线和设计轴线相吻合，在顶进过程中，要经常对顶进轴线 进行测量。 在正常情况下，均由井内的激光经纬仪按设计顶进 24 轴线打出激光束，射在顶管机中心的光靶上，顶进过程中可以从监视器内观察到轴线的偏差。 施工时还要经常对测量控制点进行复测，以保证测量的精度。 另外，指示轴线在顶进过程中，必须利用联系三角形法定期进行复测，以保证整个顶进轴线的一致性。 顶进中顶管机前进趋势的测定 测定顶管机前进趋势，能达到减少测量时间的目的。 顶进中施工人员对顶管机的纠偏也迫切需要及时了解顶管机走势，以便能够较有效地纠偏。 施工人员及时了解顶管机走势，如果轴线偏差较小，且走势较好 (沿设计方位 )，有时就可省去不必要的轴线偏差测量，提供更多的顶进时间，如轴线偏差较小，但顶管机前进趋势背离设计轴线方向，施工人员也能够及时进行有效的纠偏，使顶管机不致偏离较大。 可见掌握了顶管机的走势好处显而易见，为此我们设置了顶管机前进趋势测量及计算方法。 通过观察顶管机的行进趋势来指导纠偏。 正常顶进时，顶管机位置及姿态测量每米不少于一次。 本工程测量所用的仪器有全站仪、经纬仪和水准仪。 顶管机内设有坡度板，坡度板用于读取顶管机的坡度和转角。 减阻措施 压浆孔布置 顶进施工中，减阻泥浆的运用是减小顶进阻力的 主要措施。 顶进时通过管节上的压浆孔，向管道外壁压入一定量的减阻泥浆，在管道外壁和土体之间的间隙能形成稳定、连续的泥浆环套，减小管节外壁 25 和土层间的摩擦力，从而减小顶进时的顶力。 泥浆套形成的好坏，直接关系到减阻的效果。 应遵循“同步注浆与补浆相结合”和“先注后顶、随顶随注、及时补浆”的原则。 为了做好压浆工作，在顶管机尾部的后续几节管节应连续设置注浆孔，每节管环向均匀地布置了四只压浆孔，用于顶进时及时进行跟踪注浆。 砼管节上布置有四只压浆孔，四只压浆孔成 90176。 环向分布。 顶管机后面的三节砼管节上都有压浆孔，其后每 6m 管节里有一道（四个）压浆孔。 压浆总管用２ 镀锌钢管，除顶管机及随后的三节砼管节外，压浆总管上每隔 6m 装一只三通，再用压浆软管接至压浆孔处。 顶进时，顶管机尾部的压浆孔要及时有效地跟踪压浆，确保能形成完整有效的泥浆环套。 砼管节上的压浆孔是供补压浆用的，补压浆的次数及压浆量根据施工时的具体情况确定。 泥浆配制 泥浆材料的选择、组成和技术指标要求，应经现场实验确定，找出适合于施工的最佳泥浆配合比。 减阻泥浆的性能要稳定，顶管机尾部同步注浆宜选择黏度较高、失水量小、稳定性好的材料；补浆的材料宜黏滞小、流动性好；在输送和注浆过程中应呈胶状液体，具有相应的流动性；注浆后经一定的静置时间应呈胶凝状，具有一定的固结强度。 减阻泥浆的拌制要严格按操作规程进行。 催化剂、化学添加剂等要搅拌均匀，使之均匀地化开，膨润土加入后要充分搅拌，使其充分水化。 泥浆拌好后，应放置一定的时间才能使用。 压浆是通过储浆池 26 处的压浆泵将泥浆压至管道内的压浆总管，然后经由压浆孔压至管壁外。 施工中，在压浆泵，顶管机尾部等处装有压力表，便于观察、 控制和调整压浆的压力。 压浆方法 顶进施工时主要是进行同步压浆，通过顶管机尾部的四个压浆孔压注触变泥浆，压浆压力应以浆液能压出管壁外而压力最小为宜。 压力太大，则管壁外土体要受到扰动，造成局部坍塌，反而不利于减阻，也影响了轴线控制；压力太小，则浆液无法压出管壁外，不能形成浆套。 顶进时可以通过观察总的压浆量与顶进距离的关系来估算压浆压力是否恰当。 随着顶进距离的延伸，应定期进行补压浆，补压浆通过管道内每6m 布置的压浆孔进行，补压浆可以在每节管节顶进的间隙进行，必要时在顶进过程中也可穿插进行。 顶进施工中 ，减阻泥浆的用量主要取决于管道周围空隙的大小及周围土层的特性，由于泥浆的流失及地下水等的作用，泥浆的实际用量要比理论用量大很多，一般可达理论值的 4～ 5 倍，但在施工中还要根据土质情况、顶进状况、地面沉降的要求等做适当的调整。 1 地表变形监测和控制措施 洞口密封 我们在顶管出洞口安装双层橡胶止水带，以防止洞口处水土流失，消除对地表变形的影响。 顶进施工 27 顶进出洞后，顶管机和其后的第一至第三节砼管节用拉杆连在一起，形成一个整体。 工具管和砼管节连在一起后增加了稳定性，对出洞后的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进轴线进行控制。 顶进时，发生偏差及时纠偏，严格控制正面土压力，将土压力波动控制在较小范围内，同时对轴线也要加强观测，使轴线具备良好的走势，尽量少做纠偏动作，即使纠偏，也切忌动作过大，以免对土体产生较大扰动。 顶管机通过后，经常进行补压浆，支护土体，减少后期沉降量。 为保证泥水舱压力与正面土压力平衡，必须有效控制顶进速度，如顶进速度过快，会引起顶管机正面压力过大，造成地面隆起。 反之如顶进速度过慢出土太多，正面土体过多流失，从而引起地面沉降。 为此通过控制顶进速度，使正面 水土压力保持稳定平衡，从而有效地防止地面隆起及沉降。 为安全、顺利地穿越地面，我们的顶进速度宜控制在 5cm/min 左右。 避免管节接口、中继间、工作井洞口及顶管机尾部等部位的水土流失和泥浆渗漏，并确保管节接口端面完好。 通过信息化施工，优化顶进的控制参数，使地层变形最小。 顶管触变泥浆的运用 采用同步注浆和补浆，顶进施工中，触变泥浆的运用一方面可以减小顶进阻力，另一方面起到支承土体的作用。 对顶管四周不断地进行补浆，起到支护土体的作用，及时填充管外壁与土体之间的施工间 28 隙，避免管道外壁土体扰动，减少地表变形 沉降。 布置沉降点及时进行沉降监测 顶进过程中必须掌握准确的沉降数据，以便采取合理的措施减少地表沉降量。 我们 在顶管顶进到达钱江二桥前 10 米及顶进机通过后 10 米范围， 沿顶进轴线每隔 2 米布置 一 个 沉降点。 在 以上 范围 顶进时 ， 每 4小时进行一次沉降测量，当测量累计数据沉降 接近 20 ㎜时，及时采取针对性措施，（如加压水泥浆、粉煤灰、等），以防地表变形沉降。 其余顶进时间 内 每天进行 2 次观测，直至顶进结束后 60 天， 从而准确反映地表的沉降情况。 顶管施工时主要是预。