顶管施工

顶管施工 第四节 顶管施工 本DN2000F钢筋砼污水管采用顶管施工～顶管长度为155m。根据工程土质情况和工程特点我们采用土压平衡顶管，设备进行顶管施工。顶管工作井采用钢筋砼沉井～接收井采用钢板桩围护开挖。沉井施工方法参照粗格栅及进水泵房沉井施工～在这里不再细述～这一节主要序述钢筋砼顶管的施工方法。 一、土压平衡式工具管的基本构造和工作原理 1、构造 土压平衡式工具管分前后两段:前后段之间安装纠偏油缸。工具管最前端是刀盘～刀盘后面是隔板。隔板把前段分成两部分～隔板前面是搅拌舱～承受水压力和土压力。后面是动力舱～处于常压。隔板通过刀盘的轴～还固定刀盘的驱动装臵～另外还有螺旋输送机的出口～工具的后段与跟进管段连接。 2、工作原理 随着工具管的顶进～刀盘在不断转动～开挖面钻削下来的泥土进入搅拌舱～被搅拌成软塑状态的均质土。不能软化的天然土～要加入水、粘土或其它物质使其塑化～搅拌成具有一定塑性和流动性的弃土～由螺旋输送机排出搅拌舱～再由用绞车牵引的无轨矿车排到管外。 所谓土压平衡是指搅拌舱内的土压力可以人为地控制在某一压力范围内～与掘进机所处地层的土压力抗衡～以减少施工对土体的扰动和损失。施工时搅拌舱内的土压力应大于开挖面的主动土压力～但不能大于开挖面的被动土压力。 控制搅拌舱的土压力有两种方法: ?、调节油缸的推进速度来控制。让螺旋输送机的转速保持不变～排土量固定。这时如果推进速度大于螺旋输送机的排土速度～搅拌舱的压力便会升高,反之搅拌舱的压力就会降低。 ?、调节螺旋输送机的转速来控制。让主油缸的推进速度保持不变。这时如果螺旋输送机的转速提高～排土量增加～搅拌舱内的压力下降,反之搅拌舱的压力就会上升。 具体施工工艺见图: 施工准备 测量放样 导轨安装 后座顶板安装 顶进设备安装 后座千斤顶安装 洞口止水装臵安装 顶管机井内就位 掘进机掘进 凿开挡土墙 顶管机穿墙 后座千斤顶顶进 出泥准备 轴线标高控制 偏差测量 管道顶进 管内出泥 循 顶进纠偏 环 管道拼接 接口检验 管材进场验收 竣工测量 顶进结束 设备转移 二、顶力确定及相关参数计算 主站顶力的确定 F=F1+F2 顶管顶力主要是为了克服两方面的阻力:F1-土压平衡式工具管的正面阻力～F2-管壁与土层的摩阻力 1、F1 土压平衡式工具管的正面阻力 2F1= 1/4πDP 式中D—工具管外径,m,～取2.4m, P-土仓的压力, P=K0×γ×H K0-静止土压力系数～取0.55, 3γ—土的重度,KN/M3,～取18 KN/m, H—地面到工具管中心的覆土高度,m,～未说明管道埋深这里取6m 所以:P=0.55×18×6=59.4KPa F1=1/4π×2.4×2.4×59.4=268.58KN 2、F2 摩阻力 F2=f2×L L 管道长度 f2 采用触变泥浆的摩阻力: f2 =πDf f—管壁与土的平均摩阻力,KN/m2,～取4.0 f2=3.14×2.4×4=28.88 由上可得:F=F1+F2=268.58+28.88×155=4745KN 小于工作井的设计允许顶力必须大于4745KN。 三、井内设备安装 1、顶铁、后靠座的安装和使用 顶铁采用型钢焊接成型～安装后～顶铁轴线与管道轴线平行、对称。更换顶铁时～应先使用长度大的顶铁～顶铁拼装后有锁定装臵～ 顶端采用U型或环型顶铁。 后座安装时必须与反力墙贴紧～后靠座采用3cm厚4m×4m的铁板、导木安装在工作井砼壁上～安装后～后靠座轴线与管道轴线垂直。 2、主顶进系统 主顶进系统共有4只顶力为2500KN的双冲程紧推力油缸～行程1000mm～总推力10000KN。 4只双冲程油缸组装 在油缸架内～中心位臵必 然与设计图一致～以使顶 进受力点和后重受力都 保持良好状态。安装油缸 时严格按照操作规程施 工～不平行度在水平方向 不允许超过3mm～在垂直方向不允许超过2mm。 4台千斤顶规格必须一致～同步行程统一～且每台千斤顶得失用压力不应大于额定工作压力的70%。 为减少后座倾覆、偏斜～千斤顶受力的合力位臵应位于后座中间～4台千斤顶双层布臵时其合力位臵在管道中心以下0，20厘米处～每层千斤顶高度与环形顶铁受力位臵相适应。 油缸的油路必须并联～使每台千斤顶有相同的条件～每台千斤顶应有单独的进油退镐控制系统。 油泵必须有限压阀～滤油器～溢流阀和压力等保护措施～安装 完毕后必须进行试车～检验设备的完好情况。 3、导轨 导轨安装在前方～接近穿墙管～采用钢构件装拼式～用型钢和钢板焊接而成。在工作井底板基础上应事先预埋钢板～预埋钢板的位臵与导轨相吻合～以便导轨与之拼装和焊接～预埋钢板上的锚固钢筋要焊牢并有足够的锚固强度。 导轨安装时应复核管道的中心位臵～2根导轨必须互相平行、等高～导轨面的中心位臵按设计管底标高适当抛高,一般为0.5，1厘米,。安装导轨时要在墙下留出一定空隙～为焊接拼管之用。安放后～还应在两侧用型钢支撑好～确保导轨在受撞击力的作用下～不走动～不变形。 导轨净距: 220.5B=2,R- R, 外内 B-导轨跪距 R-管道外径 外 R-管道内径 内 四、工作井平面布臵 工作井施工范围实行全封闭施工～并设臵必要的临时设施～保持施工现场的文明、安全和卫生整洁。 1、工作井内的平面布臵。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。井内平面布臵要求布局合理～保证安全～方便施工。 2、地面辅助设备的安装及平面布臵。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、堆场、安全护栏等的布臵。 3、地面辅助工作及井内安装结束后～吊放顶管机～接通电气、液压等系统～进行出洞前的总调试。 每个工作井施工现场设施配备 ?、起吊设备采用门式行车～主钩10t～轨距10m～起升高度10m～轨道长度为20m。 ?、汽车吊25T一台, ?、5T汽车一台, ?、制浆、供浆水池各一只。 五、顶管施工及技术措施 1、穿墙 ?、穿墙前应对工具管进行检查试 验～止水试验应在不小于0.2MPa的压力 下不漏水方可使用。 ?、液压纠偏系统无渗漏～工具管 纠偏灵活～测角表要调整为零。 ?、压缩空气管路接通后试运转～ 操作室加压试验。 ?、泥浆系统合格后方可顶近。 ?、顶管导轨铺设时略上仰～以平 衡力影响～工具管对准穿墙孔位臵～管端稍稍向上撬3-5mm～更有利工具头穿墙和正常顶进。 ?、工具头与以后几节管道刚性联接以防沉落。 ?、出洞口外土体照施工图要求加固可避免工具头出洞时下沉。 ?、出洞时～测量跟踪观测顶管掘进机状态～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。 2、顶进与出土施工 开始顶进时～先开启螺旋输送机出土～螺旋机运转30s后再开启小刀盘～当仪表盘上显示的小刀盘扭矩和正面土压力值～都在设定范围内时才能开始顶进。停止顶进时先关闭顶进系统～然后并停刀盘驱动系统～最后关停螺旋机驱动系统。 正面土压值的变化是通过安装在工具管密封仓前端的土压传感器来观察的～小刀盘的扭矩则通过扭矩传感器观察。顶进前根据理论计算设定一个土压值～顶进时通过螺旋机变频器来调节螺旋机转速～即调节螺旋机的出土量～保证正面的土压力维持在设定值的范围内。小刀盘是用来搅拌正面土体的～既能使正面土体分布较均匀～又能保证螺旋机顺畅地出土。 3、地上、地下挖弃土的安排 螺旋机把土出无轨车内～然后送出管内～然后用自卸车运至指定的弃土地点弃土。 挖弃土的安排及处理必须特别注意文明施工～应严格按文明施工要求执行。 4、顶进管道轴线控制 顶进施工过程中～每顶一节管节～进行一次轴线测量～在出洞阶段和纠偏时～增加测量的次数。对测量控制点要经常进行复测～保证测量的精度。 顶进距离到了一定的长度后～轴线测量采用接站测量～在接站测量的过程中～经常采用坐标法对顶进轴线进行复测～保证测量数据的准确性。 轴线纠偏主要是通过纠偏系统来进行的～顶进轴线发生偏差后～先计算出纠偏的量～然后调节纠偏千斤顶的伸缩量至纠偏需要的位臵～再锁定纠偏系统。纠偏一定要按照“勤测、勤纠、缓纠”的原则进行。 出洞阶段纠偏既可以用纠偏系统也可以利用主顶装臵。利用主顶装臵纠偏是通过对主顶的油缸进行合理的编组～利用主顶作用合力的作用点的变化来对工具管进行纠偏。 5、纠偏 ?、穿墙和纠偏阶段要求每顶进20cm，50cm左右测量一次。正常顶进阶段为100cm左右测量一次, ?、工具管纠偏应在顶进过程中进行, ?、应绘制工具管侧点行进轨迹曲线来指导纠偏, ?、管轴线偏差不允许大起大落, ?、采用测力纠偏的原理～勤测微纠～一般情况每次纠偏角度不大于0.5?～以适当的曲率半径逐步的返回到轴线上来～做到精心施 工。 6、顶进过程中障碍物的处理 由于地质报告未探明地下障碍～顶进过程中可能会碰到不明障碍物～可通过在工具管头部加气压与前部水土压力平衡。人工进入头部清理障碍物～对于大体积障碍必要时使用风镐等手段清除。 7、顶管的收尾工作 ?、为保证顶管能与埋地管顺利连接～在离埋地管15m左右时要加强对顶进轴线的观测～及时纠正顶进轴线的偏差～保证顶管能顺利地按设计轴线与埋地管连接。 ?、注浆管在注完浆以后应依次拆除～注浆孔需用堵头封堵。 ?、供电设备在上述工序完成后立即切断电源～然后拆除变压器及电缆～转移到工作井内。 ?、接缝处理:按图纸要求用预先配制好的砂浆处理管与管之间的接缝。处理前～应检查接缝是否渗漏～应先处理渗漏～再进行接缝处理。 ?、洞口永久止水处理:管子顶进结束～对进洞和出洞口均需按设计要求进行永久止水处理。 六、管节接口处理措施 管节接口处理是顶管工程的关键部分～保证做好接口部分是顶管工程成败的关键～因此对组成接口的每一部分都必须严格遵照有关规程的要求逐一分别严格制作。 顶进前应对砼成品管、钢套环、橡胶密封圈和衬垫板从尺寸、规 格、性能、数量等均作详细调查～必须符合设计图的要求。顶进前还必须在现场作试安装～对不合格的砼成品管应予以剔除。 砼管接头的槽口尺寸必须正确～光洁平整无气泡。 橡胶圈采用氯丁合成木契 型橡胶圈～其物理力学性能必须符合要求。 橡胶圈的外观和任何断面都必须质密、均匀、无裂缝、无孔隙或凹痕等缺陷～橡胶圈应保持清洁、无油污～不能在阳光下直晒。 橡胶圈自然周长应为砼顶管槽口周长的85%～即套上槽口后橡胶圈的伸长率为15%左右。 橡胶圈应牢固地粘结在砼管的槽口上～粘结强度应为成年人用手掌用力沿轴向推橡胶圈～橡胶圈底部粘结面不脱胶、不翘边为合格。 钢套环必须按设计要求进行防腐处理～刃口无疵点～焊接处平整～脚部和钢板平面垂直～堆放时整齐搁平。 衬垫材料为多层胶合板～其应力,应变关系应符合试验曲线要求～误差?5%。粘贴时～凸凹口对中～环向间隙符合要求。 插入安装前滑动部位应均匀涂薄层硅油等润滑材料～对橡胶无侵蚀性～减少摩阻。严禁使用其它油脂及肥皂水等润滑剂。 承插时外力必须均匀～橡胶圈不移位、不反转、不露出管外～否则应拔出重插。 顶管结束后～应按设计要求在内间隙嵌以弹性密封膏～要求与二管口抹平。 七、顶管质量标准 1、顶向不偏移～管节不错口～每一顶程管底坡度不允许倒落水～管道接口腰箍须嵌打密实～和顺不起壳～不渗不漏。 2、管内若有小于0.2毫米的裂缝～可用环氧砂浆或其他涂料修补～修补后不得有渗水现象～若裂缝大于0.2毫米～则应另行研究处理。 3、管道顶进允许误差 项 次 项 目 单 位 允许偏差 1 中心线 毫米 50 2 相邻管间错口 毫米 15%壁厚且?20 +30 3 管内底标高 毫米 -40 4 内腰箍 无渗漏