管道頂進施工方案

1、管道頂進施工方案1、頂管施工的總體設想、本工程將根據(jù)具體的地質條件，對觸變泥漿材料，頂管注漿工藝，管接口和中繼間密封，頂管進出洞口措施等進行優(yōu)化，使本工程的施工質量達到更有效的控制。、本工程頂管將采用泥水平衡頂管掘進機。此類機頭適合本工程地質條件下的頂管，并具有頂進速度快、沉降易控制、便于操作，施工可靠性好等特點。2、本工程難點及針對性措施(1)、本次頂管距離為90ml且管道軸線主要位于粉質粘土層之間，含水率低，土質較硬，勢必會造成頂力的迅速增加，如何減小頂進阻力是本次頂進急需解決的重要問題。( 2) 、針對性措施頂進過程中的偏差與管道頂進阻力， 地面沉降， 管道接口水密性及管道水力條件有很大

2、關系， 所以下面的控制及測量方法是必不可少的。 在工作井后靠前中間設置牢固的測量平臺。 平臺高度與軸線標高相匹配，激光經緯儀設置在平臺上，調整紅外線激光方向，高度與設計軸線一致， 在機頭后殼體圓心處設有一激光靶， 光靶上的光點位置讀數(shù)就是機頭的實際偏差， 現(xiàn)場施工時結合仰俯傾斜儀判斷機頭的水平狀態(tài)， 可根據(jù)光靶上光點位置來判斷糾偏數(shù)據(jù)， 從而確定糾偏動作。在機頭將要到達接受井時， 要精確測出機頭姿態(tài)位置， 滿足預留孔與機頭同心的要求。針對頂管施工的特點， 我們在頂進施工過程中將采取下列措施：針對長距離的頂管，首先要嚴抓頂進時的觸變泥漿減摩的管理工作，在采用機尾壓漿的常規(guī)手段的同時， 做好沿線補

3、漿和洞口補漿 工作，且嚴格保證控制壓漿量，確保減阻漿套的形成和完整。頂進時 勤糾偏，微糾偏，小動作，盡可能在一定程度上減小頂力。3、頂管施工工藝工藝流程圖、頂管基本工藝整個頂管過程大致可分為三個階段： 出洞前準備階段，正常頂進階段，進洞及后期收尾階段。a.出洞前準備階段本階段工作包括： 起重設備就位， 頂管設備進場，洞口止水裝置 安裝，軸線放樣，立后靠，機坑導軌 、主頂油缸組測量安裝就位，泥水系統(tǒng)及管道系統(tǒng)安裝就位、操縱平臺搭建。電氣控制線路布置、儲水箱及泥水泵安裝就位、 壓漿系統(tǒng)及其管道安裝就位、 頂管機頭下井就位、各部分設備調試運行、聯(lián)機總調試、觸變泥漿攪拌儲存。b. 出洞及正常頂進階段打

4、開洞門、機頭頂入洞口后下設備段。轉接油管、電纜及泥水管后繼續(xù)頂進。油缸頂?shù)轿缓?，拆除泥水管和電纜，第一節(jié)砼管下井，設備段與第一節(jié)砼管合攏， 接通泥水管和電纜繼續(xù)頂進。 重復上述過程。 在頂進過程中每頂一節(jié)管子對頂進軸線作一到二次測量， 確定糾偏的方向和時機； 并對機頭前 10 米， 后 20 米的地面沉降監(jiān)測點作一測量，以便當班施工人員能及時采取相應措施，控制沉降幅度。整個頂進過程中須在壓漿孔向管壁外注入觸變泥漿， 以便頂進的定量定點壓漿，減小頂進時管外壁阻力，填充擾動土中空隙，減小地面沉降。嚴格執(zhí)行班長交接班一小時銜接制度， 交待上班各類情況， 共同觀察工作現(xiàn)狀，以保證全頂程的連續(xù)無間斷。c

5、. 進洞及后期收尾工作本工程包括： 接收導軌就位， 洞口止水裝置安裝， 機頭偏差復測，井位復測，打開洞門，機頭進洞，管道內清理，洞口井壁與砼管節(jié)間連接處理，水泥漿液置換外壁減阻泥漿，機坑內設備拆除和吊運。管道清洗，管節(jié)偏差測量記錄。、頂管機的選用我方將選用適合于本地區(qū)土質， 較易于控制沉降量的全封閉大刀盤 ?1200泥水平衡式頂管機， 部分管線采用土壓平衡頂管機。 我公司曾用這兩種設備參與了大量的頂管工程施工，并取得了較好的效果。主要組成部分及功能：a. 機殼為兩段一鉸形式， 前后殼體通過糾偏油缸聯(lián)接， 糾偏缸的各種組合動作可使前后殼體按需要的方向產生折角， 在頂進過程中產生糾偏效果。前后殼體

6、間有橡膠止水圈確保殼體外泥水不滲入機體內。b. 大刀盤大刀盤以設定的壓力正面平衡土體，并通過VVVF變速調節(jié)正面土體切削量。是種可靠直觀的機械平衡頂管機。c. 動力系統(tǒng)通過電動機、減速箱等部件為大刀盤提供足夠的轉矩。1) 糾偏油缸組合動作、 在需要方向上使前后殼體產生折角， 在頂進過程中產 生糾偏效果。2) 主頂進系統(tǒng)設置主頂進系統(tǒng)由油缸組、頂進環(huán)、鋼后靠及液壓泵站等組成，其主要功能是完成管節(jié)頂進，是頂管設備系統(tǒng)的主要組成部份。主頂系統(tǒng)的頂進速度由VVVF控制可實施無級變速、啟動和停止 由電氣系統(tǒng)聯(lián)動控制。油缸組油缸組由 4 只油缸分兩列左右對稱布置， 每列各 2 只油缸疊積而成，并用可分式結

7、構的支座固定，用聯(lián)接梁連成一體。油缸選用國產的雙沖程、 雙作用等推力液壓千斤頂， 每只油缸最大推力為2000KN裝備最大推力為8000kN,滿足頂管最大允許頂力 的要求。液壓泵站選用2臺A2F28RP科軸式柱塞油泵，配備Y200L 6型電機。通過調速閥可改變油泵的流量， 據(jù)頂進時的工況要求及時控制主頂油缸的頂速。 以滿足開挖面土壓平衡的條件， 從而起到控制地面沉降的作用。后靠管節(jié)頂進時油缸的反力， 通過后靠均勻地傳遞到工作井井壁上，避免井壁受力不均或局部受力過大造成井壁結構破壞。后靠安裝時，應與頂進軸線保持垂直， 與井壁間的空隙應用素混凝土填實， 確保整體接觸。主頂進裝置主要技術參數(shù)油缸數(shù)量：

8、4 只油缸尺寸：DX d x L= © 250 x © 220X 3500mm油缸行程：S=2800mm限定油壓：P額=25MPa限定推力：F額=1500kN最高油壓：Pma> 31.5MPa最大推力：Fmax= 2000kN頂進速度：V=0-80mm min油泵型號： A2F28RP2 Pmax=31.5MPa Q=28L/min電機型號：Y2006 N=18.5KW n =1000rpmd. 泥水系統(tǒng)以一定水壓、流速的水流稀釋、攪拌泥水艙泥漿，并將泥漿帶至地面沉淀池。該水流水壓比地下水壓略高，精度為 0.2 米水頭，以平衡地下水壓，這是本頂管機又一確保控制地面沉降

9、的又一特點。 管道及送排泥泵為4 寸系統(tǒng)。e. 電氣控制系統(tǒng)傳遞各種操縱指令； 調節(jié)各執(zhí)行元件的狀態(tài)； 在頂管機機頭內設有監(jiān)聽、監(jiān)視、通訊、對話系統(tǒng)，頂管機的各部件工作情況均可通過電視及PLC互控傳遞至地面操作臺，全部操作均可在地面完成。f. 機內液壓接受控制系統(tǒng)的指令，為機內各系統(tǒng)液壓執(zhí)行元件提供液壓能。4、頂管進出洞口措施管道所在土層不良， 頂管難度高， 頂管進出洞口時除采取安裝洞口止水裝置外，還需采取防止機頭進洞磕頭措施。、洞口止水裝置制井時頂管井洞口預埋鋼板，在圓周上均布M24螺栓，頂進施工 前安裝雙道橡膠止水帶及止水帶鋼壓板，并將壓板螺絲緊固。、機頭進洞止沉機頭進洞時， 機頭后 5

10、節(jié)管材預埋鋼板， 每節(jié)管道頭尾處焊接鋼法蘭，利用M20螺桿將每節(jié)管道依次連接，使其形成10m長半剛體共同抵抗機頭重力引起的洞口磕頭現(xiàn)象， 同時延長工作坑內導軌也可克服部分磕頭現(xiàn)象， 洞口土體加固及開洞鑿樁有效控制標高同樣對止沉起相應作用。5、管材控制措施、卸車卸車采用專用吊具卸管材，以確保管口質量。、驗收本段頂管管材尺寸精度越高， 關節(jié)間間隙越小， 由此造成的水土流失越少， 周邊環(huán)境的沉降量就越小， 因此控制好管材的質量是本段頂管施工的一個重要環(huán)節(jié)。 我方將嚴格按照國家頂管用管材質量驗收標準分別進行廠內和現(xiàn)場驗收，逐節(jié)檢查管節(jié)質量。、廠內驗收我方將在管材進場前到管材廠內進行管材驗收， 著重對管

11、材的外表和尺寸進行檢查。管身外觀無裂縫、無蜂窩麻面。承插口圓度、端面垂直度、平面度；鋼套環(huán)圓度、內徑尺寸、壁厚、長度；橡膠圈寬度、高度等尺寸精度要求將偏差控制在0.75mm，若有達不到此要求的管材，一率退還廠家，不得運往現(xiàn)場投入使用。、現(xiàn)場驗收a、管身外觀裂縫、蜂窩麻面情況。b、對承插口圓度、端面垂直度、平面度；鋼套環(huán)圓度、內徑尺寸、壁厚、長度；橡膠圈寬度、高度等尺寸進行復核，確保運輸過程中無磨損c、對質量有問題的管節(jié)做好標記，通知工程師代表或廠方，及時采取修補或更換措施。、管材堆放安裝、管節(jié)堆放于平整場地上，并采用方木固定防止?jié)L動，管節(jié)排列整齊，避免管接口相互碰撞，管節(jié)堆放一層。采用 25

12、噸起重機， 用專用吊具吊起, 以保護承插口， 安放于頂管基坑軌道上，就位后用頂鐵頂進。6、減摩注漿措施頂管時所遇到的摩擦力主要分為機頭摩擦力和管壁摩擦力， 為了減少摩擦力確保順利頂進， 因此采取潤滑漿減摩措施， 根據(jù)實際情況，潤滑漿減摩又分為頂進時的機尾同步壓漿和管道補漿。 從機頭后第一節(jié)管至管道最后一節(jié)管布置注漿閥管， 整段管道每隔 5 米設置一圈壓漿閥管，每圈設4 個壓漿孔，每個壓漿孔上安裝一只 l 寸球閥，由橡膠軟管與壓漿總管相連，壓漿總管是一根2 寸白鐵管，連接壓漿泵，以上壓漿系統(tǒng)上設有流量、壓力調節(jié)閥。、漿液配制重量比：膨潤土:CMC純堿：水= 104:1.05:3.05:800、漿

13、液拌制完成后，存放與儲漿筒內儲存發(fā)效24小時以上方可使用。、機尾同步壓漿：以形成原始漿套，填充固有間隙和機頭糾偏 間隙，一次注漿量控制在100L/m左右。、沿線管節(jié)補漿：因地下水作用，根據(jù)經驗，一般情況每頂進10m漿液損失10溢右，因此每頂10m管道全斷面沿線補充適當漿液量10L/m,以補充管道沿線漿套缺損。、定點壓漿：根據(jù)地面沉降測量反饋數(shù)據(jù)，對沉降過大處補償性壓漿，以支承地表荷載。7、主要方法、頂管阻力的估算：根據(jù)頂管理論，頂管時總推力R為頂管機頭迎面阻力N與管壁四周摩擦阻力 F 之和。頂管阻力的計算：本工程頂進長度以最長一段計算，工作井段頂管計算取205 米：F=F1+F2其中F一總推力

14、F1迎面阻力F2一頂進阻力F1 = % /4*D2*P （T管外徑1.8m P一控制土壓力）P=KCX RX HO式中KO-靜止土壓力系數(shù)，一般取0.55HO-地面至掘進機中心的厚度，取最大值5.0m丫 -土的濕重量，取1.9T/m3P=0.55X 1.8X5.0=4.95TF1=3.14/4X 1.82 X 4.95=12.59TF2=%DXfXL式中：f管外表面綜合摩阻力，取0.4T/M2（本次工程位于粉質粘土，管外壁采用觸變泥漿減阻，使用優(yōu)質膨潤土，故取值為 0.4）D管外徑1.8mL 頂距90mF2=3.14X 1.8X0.40X 90=203.47TF=F1+F2=12.59+203

15、.47=216.06T經計算得知頂管的總推力為216.06T,小于設計后靠最大承載力（ 5000KN ，即 500T） .滿足施工要求。（ 2） 、進出洞措施：、 頂管能否順利出洞是頂管得以成功的基礎， 我們充分考慮到本工程的土質條件，管道埋設較深和地下工程的不可預見性和危險性，結合我們的成熟經驗， 提出以下出洞措施：進出洞口地基加固用壓密注漿法進行。、為使頂管出洞口不發(fā)生水土流失，導致工程受損，在出洞口安裝可靠的止水裝置是十分必要的， 本工程采用的洞口防水裝置為雙道橡膠法蘭形式，具有以下特點：a、具有良好的水密性能；b、安裝簡便易行。 為使進出洞口止水裝置發(fā)揮良好的水密性， 必須在安裝該裝置

16、時滿足與設計軸線同軸的要求。 這樣橡膠法蘭便會被四周均勻壓縮，達到止水效果。、觸變泥漿減阻：頂力的控制關鍵是最大限度地降低頂進阻力， 而降低頂進阻力最有效的方法是注漿。 我們設想在管外壁與土層形成一條完整的環(huán)狀的泥漿潤滑套，改變原來的干摩擦狀態(tài)，就可以大大減輕頂進阻力，為要達到這一目的，要做到以下幾點：A、選擇優(yōu)質的觸變泥漿材料，膨潤土取樣測試，其主要指標為造漿率、失水率和動態(tài)塑性指數(shù)比，這些指標必須滿足設計要求。B、 在管子上預埋壓漿孔， 壓漿孔的位置要有利于漿液形成環(huán)狀。C、漿液的配置、攪拌、膨脹時間，都必須按照規(guī)范要求執(zhí)行。DK壓漿方法要以與頂進同步注漿為主，補漿為輔，在頂進過程中， 要

17、經常檢查各推進段的漿液形成情況， 還可以通過各中繼間和主頂裝置的油壓值推算出各段的注漿減阻效果，從而及時加以改進。E、 注漿設備和管路要可靠， 具有足夠的壓力和良好的密封性能。F、注漿工藝必須由專職人員進行操作，質檢員定期檢查。壓注觸變泥漿又分為三類，分別控制：a、同步壓漿，以形成原始漿套，填充固有間隙和糾偏間隙。b、沿線（及洞口）壓漿，以補充管道不成直線形成的沿線漿套 缺損。c、定點壓漿，根據(jù)沉降測量反饋數(shù)據(jù)，對沉降過大處補償性壓漿，以支撐地表。在頂管施工中， 要做好壓漿量、 點的記錄， 以確保壓漿工作到點，以降低管外壁摩擦阻力，提高頂管質量。地面沿線有專人巡視，防止壓漿打穿地層造成漿套損壞

18、。觸變泥漿的配比選料中， 對膨潤土應選擇膨脹倍率較大、 雜質小、顆粒在 150 目以上的優(yōu)質膨潤土較好。 石膏具有使泥漿保持其減摩擦效果持久的功能，同時有提高漿液的膠凝強度。從機頭后第 1 節(jié)至第 8 節(jié)管道每節(jié)設置注漿孔， 以后每隔 3 節(jié)設置一圈壓漿孔， 每個壓漿孔上安裝一只 1 寸的球閥， 由橡膠管和壓漿總管連接，壓漿總管是一根1.5 寸白鐵管，連接壓漿泵，壓漿泵選用螺桿泵。以上壓漿系統(tǒng)上設有流量、壓力調節(jié)閥，觸變泥漿選用標準的漿料， 在攪拌筒內按一定的比例兌水充分攪拌后方可使用。 配置的觸變泥漿要求粘滯度高、失水量小、穩(wěn)定性好、還要求靜切力低以滿足長距離輸送需要，理論要求：比重為1.0

19、6 1.10,黍占度為2030S靜切力80130mg/cm2,含砂率4%膠體率9095%失水率14ml/30min8、糾偏控制措施機頭前、后兩只鋼殼相套而成，為二段一鉸的焊接鋼結構圓筒，糾偏油缸設置在前、后殼體之間，可使前、后兩殼在三維作相對折角為2°左右及軸向為5 cm左右的變化。頂進軸線的偏差與管道頂進阻力、 地面沉降、 管道接口的水密性及管道水力條件有很大關系， 根據(jù)測量的機頭位置數(shù)據(jù)， 結合機頭的前后殼體間折角、 機頭滾動角 , 傾斜儀讀數(shù), 即可算出機頭的現(xiàn)存偏差及發(fā)展趨勢。根據(jù)發(fā)展趨勢確定是否需要糾偏， 決定糾偏時動作不要過大， 根據(jù)管道行程可逐漸放大， 如偏差較大時不可

20、在同一節(jié)管道內完成糾偏動作，應根據(jù)機頭偏移值計算其偏離角度同糾偏最大機頭折角比較，估算糾偏油缸深出量，通過一段管道長度修正偏移值。9、頂管通訊監(jiān)控措施本段頂管頂進必須保證信息交換渠道的暢通， 同時對施工操作人員要進行監(jiān)護，防止發(fā)生安全事故，因此需要設置通訊、監(jiān)控系統(tǒng)。通訊采用數(shù)字程控交換機，各聯(lián)絡點之間可以通過電話聯(lián)系，由于管道內空氣潮濕， 應使用防潮、 防爆的礦用電話機， 以保證通話質量。監(jiān)控采用了兩臺監(jiān)視器， 分別對工具管操作面和主頂操縱臺進行監(jiān)控。這樣地面人員能及時了解施工情況，發(fā)生問題可以及時解決。為了解決傳輸信號長距離輸送衰減的問題， 將信號通過放大器放大后再送上地面，保證圖像的清晰

21、。10、頂管內排風及氣體監(jiān)測措施為了改善管道內的工作環(huán)境， 施工時對管道進行強制通風， 由地面空壓機提供的經過濾清、 除濕、 降溫的新鮮空氣通過氣管送到施工作業(yè)面，管道內的渾濁空氣則由作業(yè)面向工作井自然流通。、風機參數(shù)：型號 : 高壓離心式通風機流量：11742504立方/小時 全壓：46034112PA轉速： 2900r/min 功率： 5.5KW、通風管道內徑200MM塑料導風管、管道內空氣體積V=1/4X 3.1415 X 1.52X330=584立方約 1 小時可循環(huán)一次空氣由于頂管覆土較深， 地層中可能存在有毒氣體等， 在施工中， 這些氣體可能會從管道的縫隙處滲入管道內， 危及施工人

22、員的安全。 為此， 每次下井時， 都由施工人員攜帶便攜式可燃性氣體監(jiān)測儀器進行測試， 確保安全才能進行施工， 否則必須進行強制通風， 待氣體濃度恢復正常后，再進行頂進施工。11、管道接口防滲漏措施管口滲漏的主要原因為橡膠圈錯位或管口不圓， 因此管材進場后嚴格檢查管材的圓度和將橡膠圈粘牢并避免其擾動為主要措施。橡膠圈粘結采用廠內加工， 避免因施工緊張而出現(xiàn)的橡膠圈粘結后膠水風干氧化時間不足而產生的質量問題。管道頂進安裝之前在橡膠圈上均勻涂抹硅油， 保證橡膠圈順利滑入接口鋼圈內不受外力影響錯位變形。12、管道外置換觸變泥漿措施機頭管道頂進時， 須壓注潤滑漿以減少摩擦。 在管道周圍的土體因漿液的滲透

23、，機頭削切土體所產生的擾動，而存在很多裂縫空隙。擾動范圍以管外壁0.3m 范圍尤為嚴重，而觸變泥漿僅能臨時填充這些空隙，隨著地下水流作用將帶走觸變泥漿，將引起水土流失，引起地面沉降。為此， 頂進后須從注漿孔向管外注水泥固化漿，減少土體的后期沉降，避免管道周圍構筑物損壞。、管材漿孔布置管材觸變漿壓漿孔管節(jié)，每道壓漿孔管上設置4 個漿孔。、注漿材料：水泥采用425#普通硅酸鹽水泥，材料配合比選擇如下： 水 : 水泥 :水玻璃 : 膨潤土 =0.6:1.0 :0.05 :0.05 , 水灰比 0.6。漿液用量為加固土體的1520%。、施工機械：注漿泵： SYB50/50-11臺拌漿桶： SM-100

24、-11臺、施工步驟：井上拌漿、 壓漿設備安裝就位后， 把壓漿軟管接入管道內壓漿孔，壓漿順序，跳孔注漿、先上后下，由管內漿孔向管外注入水泥漿；拔管后在管道內所留的壓漿孔用水泥沙漿封堵。注漿終止條件以灌漿漿量控制，約100L/m3土體。13、安全技術措施（ 1） 、認真貫徹執(zhí)行“安全第一，預防為主”的生產方針，嚴格執(zhí)行國家關于勞動生產和安全的有關規(guī)程、法規(guī)、政策，把安全工作放到第一位，并落實的實處。對員工進行“三級”教育，學習有關安全操作規(guī)程。健全各種規(guī)章制度，制定各種安全操作規(guī)程，警示牌要醒目掛在作業(yè)現(xiàn)場處，重要崗位、特殊工序制定專項安全措施，特殊工種，必須持證上崗。（ 2） 、用電安全a 、一切電器設備、路線等安拆，必須是有證的電工操作，任何人不得擅自安拆。嚴禁電路超負荷工作。杜絕各種安全事故發(fā)生。b、 露天的配電箱其底離地面應符合規(guī)范要求（ 60cm） ， 裝置牢固，