4.2m×6.9m矩形顶管施工方案

3.施工筹划3.1施工进度计划本工程顶管工程施工计划需根据始发井、接收井的土建施工进度进行安排。当两井的混凝土结构浇筑完成，并经养护达到设计规定的强度指标后，即认为具备顶管进场施工条件。我方将根据总包要求的时间组织人员进场进行场地布置，并随即进行设备的安装和调试工作。总工期30日历天。附图-03施工进度计划图。3.2机械设备计划根据工程量及施工需要，顶管顶进主要施工机械设备配备情况见表3-1。主要施工机械设备配备表表3-1序号机械或设备名称型号规格数量国别产地制造年份额定功率kW1矩形顶管机及配套设施4.2m×6.9m(外尺寸)1套中国20103302主顶装置自制1套中国20103注浆泵SYB50-50-11台中国200544汽车吊300T1台中国2005\5履带吊150T1台中国2006\6潜水泵2.2KW3台中国20052.27污泥泵NL100-162台中国200598电焊机ZXG-3002台中国2006219空压机3m31台中国2006\10全站仪GTS-61台日本2006\11经纬仪J21台中国2006\12水准仪S31台中国2006\3.3材料供应计划根据工程量和施工需要，顶管顶进主要材料供应见表3-2。顶管主要材料供应表表3-2序号主要设备用量1矩形管节（1.5m/节）23节2特殊管节1节3袜套（橡胶帘布）1根4止水带24根5聚硫密封膏150kg6水泥10吨7膨润土10吨820mm厚胶合板200m292寸白铁管100m101寸白铁管30m3.4劳动力安排计划根据工期及顶管施工工艺要求，现场劳动力配置见表3-3。劳动力配置表表3-3工种人数工作内容工长2管理和指导各工种工作电焊工4现场焊接、切割等起重指挥2指挥各类吊车吊车司机2现场设备吊运和管节、土箱吊放挖机司机2出土拌浆工4拌制各类浆液电工1电器和电路检修机修工2负责机械设备维修保养操作司机2负责操作顶管机辅助工12负责配合顶管施工测量人员2负责工程放样及测量合计353.5施工现场平面布置根据甲方提供的现场允许使用范围，结合实际的施工需要，在始发井附近地面配置一台150T的桁架式履带吊，同时在场地内进行顶管动力站、集土坑、拌浆系统、管节堆场、料库、危险品仓库、办公区域等设施的布置。由于涉及到顶管机头和管节的吊装，使用包括300吨汽车吊在内的大量重型机械，要求施工便道具备相应的承载力。为此施工道路施工前首先使用压路机压实路面，先铺15cm厚的碎石基层压实，在此基础上制作钢筋混凝土道路，承重道路结构为厚20cm的C30混凝土，配筋Φ16@200双向网片。我方同时配备一定数量的路基板和厚钢板，满足某些重型机械施工临时需求。场地内各材料堆场采用10cm厚道渣基层，上设10cm厚素砼面层。为了防止扬尘，在施工围墙内其它位置设5~7cm厚素砼。附图-04施工场地平面布置图。4.顶管施工方案及技术措施4.1顶管施工工艺流程测量放样安装机架、后靠、主顶装置设备调试顶管出洞顶管顶进吊放垫块或管节置顶进测量顶管机进洞顶管机分解、吊出接收井置浆液置换附图-05顶进工艺图。4.2顶进前的施工准备工作4.2.1地面准备工作1)在顶管推进前，按常规进行施工用电、用水、排水及照明等设备的安装。2)施工材料、设备及机具必须备齐，以满足本工程的施工要求。3)井上、井下建立测量控制网，并经复核、认可。4.2.2井下准备工作1)洞门密封圈安装由于洞圈与管节间存在着10cm的建筑空隙，在顶管出洞及正常顶进过程中极易出现外部土体涌入始发井内的严重质量安全事故。为防止此类事故发生，施工前在洞圈上安装帘布橡胶板密封洞圈，橡胶板采用12mm厚钢压板作靠山，压板的螺栓孔采用腰子孔形式，以利于顶进过程中可随管节位置的变动而随时调节，保证帘布橡胶板的密封性能。2)基座安装基座定位后必须稳固、正确，在顶进中承受各种负载不位移、不变形、不沉降。基座上的两根轨道必须平行、等高。后靠自身的垂直度、与轴线的垂直度对今后的顶进也至关重要。钢后靠根据实际顶进轴线放样安装时，与始发井内衬墙预留一定的空隙，固定后在空隙内填C20素砼，使钢后靠与墙壁充分接触。这样，顶管顶进中产生的反顶力能均匀分部在内衬墙上。3)顶管机吊装下井矩形顶管机头设计总重量约130余吨，可以分为前后两段：前段重约80吨，后段重约50吨。吊装时选用性能优良的300吨汽车调来吊装机头，为了避免顶管机头吊装中工作井、路面及路面下管线的损坏，在起吊时，在四个支腿下方铺钢制路基箱（7m×2.2m×0.43m）四块，降低吊车对地面的压强。顶管机头的吊装：顶管机从平板车上被吊起后，要作片刻的停顿，一是确定顶管机头的实际重量是否在吊车的起重范围内；二是观察吊车对路面及工作井的拆除管内设备、嵌缝、清理、接头处理置影响。在确定是安全的情况下，将顶管机头缓慢吊入工作井，准确地停放在基座的轨道上。先吊前段再吊后段，分两次吊装完毕。在顶管机头起吊过程中，加强对周围地面的观测，如发现路基变形，立即将机头放下，吊车移位，同时对井周围原有的混凝土地面下进行注浆加固。4)主顶的定位及调试验收主顶的定位将关系到顶进轴线控制的难易程度，故在定位时要力求与管节中心轴线成对称分布，以保证管节的均匀受力。主顶定位后，需进行调试验收，保证12个千斤顶的性能完好。5)顶管机就位、调试验收为保证顶管出洞段的轴线控制，顶管机吊下井后，需对顶管机进行精确定位，尽量使顶管机轴线与设计轴线相符。在顶管机准确定位后，必须进行反复调试，在确定顶管机运转正常后，方可进行顶管出洞和正常顶进工作。附图-06始发井内平、剖面布置图；附图-07管节断面布置图。4.2.3技术交底、岗位培训在顶管施工前，对参加施工的全体人员按阶段进行详细的技术交底，使施工人员全面了解施工中将可能出现的各种工程难点，并努力提供施工人员的质量和安全意识。参与施工人员需按工种进行岗位培训，考核合格后方可上岗操作。4.3顶管出洞段顶进施工顶管机顶出洞圈至顶管机切口距工作井2.65m范围为出洞段。4.3.1封门形式本工程始发井围护为Ф800钻孔灌注桩，混凝土挡墙内预埋钢洞圈，灌注桩外采用4排三轴搅拌桩做出洞加固，靠近灌注桩的一排三轴搅拌桩内密插型钢，该排密插型钢的三轴搅拌桩即为工作井的洞圈封门，顶管的出洞过程即为凿除出洞口范围内灌注桩，搅拌桩内拔除H型钢和顶管机头经过出洞段加固区并进入原状土体的过程。4.3.2顶管出洞的施工步骤凿除出洞口范围内钻孔灌注桩设备调试顶管机头靠上搅拌桩封门H型钢拔除顶管机切削加固土体机头切口进入原状土、提高正面土压力值至理论计算值。4.3.3出洞段顶进施工1)起拔H型钢前的准备工作对全套顶进设备做一次系统调试，由于本工程始发井出洞加固区搅拌桩设计强度为1.2MPa，在顶管机进入加固区时，应注意刀盘在穿越加固层时的切削性能，把机头顶进洞圈内距SMW桩10cm左右。H型钢拔除前工程技术人员、施工人员应详细了解现场情况和封门图纸，分析可能发生的漏水情况，并准备相应措施，制订拔桩顺序和方法，分工明确，并由专人统一指挥。2)起拔H型钢措施H型钢拔除按由一边向另一边一次拔除的原则进行。起拔时，起重吊装人员应配合默契，保证H型钢拔出时迅速和安全。3)顶进施工在洞圈内的H型钢全部拔除后，应立即开始顶进机头，由于正面为全断面的水泥土，为保护刀盘，顶进速度应放慢。另外，可能会出现螺旋机出土困难，必要时可加入适量清水来软化或润滑水泥土。顶管机进入原状土后，为防止机头“磕头”，拉紧机头和前三节管节之间的拉杆螺丝，同时适当提高顶进速度，使正面土压力稍大于理论计算值，以减少对正面土体的扰动及出现地面沉降。4.3.4出洞段的各类施工参数顶管机从始发井出洞后，应尽量减少水土流失，控制好地面沉降。应不断根据地面沉降数据的反馈进行参数调整，及时摸索出正面土压力、出土量、顶进速度、注浆量和压力等各种施工参数最佳值，为正常段施工服务。4.4顶管正常段顶进施工4.4.1各类施工参数的控制1)正面土压力的设定本工程采用土压平衡式顶管机，是利用土压力平衡开挖面土体，达到支护开挖面土体和控制地表沉降的目的，平衡土压力的设定是顶进施工的关键。土压力采用Rankine压力理论进行计算：P上＝K0γZ上P下＝K0γZ下P上：管道顶部的侧向土压力P下：管道下部的侧向土压力K0：软粘土的侧向系数（参考《基坑开挖手册》及本工程详堪资料），此处取0.57γ：土的容重，取17.73/mkN。Z：覆土深度。Z上约为5.68m，Z下约为9.88m根据以上理论计算，本工程初始土压力设定为P上＝0.057Mpa，P下＝0.10Mpa。以上数据为理论计算值，只能作为土压力的最初设定值，随着顶进施工，土压力值应根据实际顶进参数、地面沉降监测数据作相应的调整。2)主顶力的设定总拉力为初始拉力与各种阻力之和。FkNLfDF10πF0：总顶力标准值（KN）D1：管道的外径（m）Fk：管道外壁与土的平均摩阻力（KN/m2），此处取5.0KN/m2L：顶进长度（m）FN：顶管机的迎面阻力（KN）ssFHbaN**=4.2×6.9×17.7×5.0=2565KN则总顶力F0=2×（4.2+6.9）*36*5+2565=6561KN主顶力随顶进距离的增加而增大。顶管掘进机头出洞，在进入原状土且正面土压力没有建立之前，要控制主顶力不能过大。在正常推进中，要注意主顶力的增大应该是缓慢的，而不允许有突变。经计算，实际最大主推力为6564kN，远小于顶管机额定主顶力（为24000kN），小于管道允许顶力（pcQddcAfF53215.0，取dcf=0.309pcAf计算，为23127KN）。3)出土方案及出土量控制本工程管节内铺设16kg/m轨道，采用1台平板车和1只3.0m3土箱出土运输方案。在主顶平台上固定一台卷扬机用作拖动平板车的动力。一节管节的理论出土量为6.9×4.2×1.5=43.47m3，在顶进过程中，应尽量精确地统计出每节的出土量，力争使之与理论出土量保持一致，确保正面土体的相对稳定，减少地面沉降量。4.4.2顶进轴线控制顶管在正常顶进施工中，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，以免土体出现较大扰动及管节间出现张角。由于是矩形顶管，因此对管道的横向水平要求较高，所以在顶进过程中对机头的转角要密切注意，机头一旦出现微小转角，应立即采取刀盘反转、加压铁等措施回纠。顶进轴线偏差控制要求：高程+100mm，-80mm；水平：+100mm。4.4.3地面沉降控制在顶进过程中，应合理控制顶进速度，保证连续均衡施工，避免出现长时间搁置情况；不断根据反馈数据进行土压力设定值调整，使之达到最佳状态；严格控制出土量，防止欠挖或超挖。4.4.4管节减摩为减少土体与管道间摩阻力，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。1)泥浆配比（按公斤每立方米计）见下表:表5-2膨润土水纯碱CMC稠度40085062.512～14备注：此配比为重量比。2)压浆孔及压浆管路布置压浆系统分为二个独立的子系统。一路为了改良土体的流塑性，对机头内及螺旋机内的土体进行注浆。另一路则是为了形成减摩泥浆套，而对管节外进行注浆。3)压浆设备及压浆工艺采用泥浆搅拌机进行制浆，按配比表配制泥浆，泥浆要充分搅拌均匀。压浆泵采用HENY泵，将其固定在始发井口，拌浆机出料后先注入储浆桶，储浆桶中的浆液拌制后需经过一定时间方可通过HENY泵送至井下。注浆压力控制在0.05MPa左右。4)压浆施工要点:(1)．压浆应专人负责，保证触变泥浆的稳定，在施工期间不失水，不固结，不沉淀。(2)．严格按压浆操作规程施工，在顶进时应及时压注触变泥浆，充填顶进时所形成的建筑空隙，在管节四周形成一泥浆套，减少顶进阻力和地表沉降。(3)．压浆时必须遵循“先压后顶、随顶随压、及时补浆”的原则。(4)．压浆顺序地面拌浆启动压浆泵总管阀门打开管节阀门打开送浆（顶进开始）管节阀门关闭（顶进停止）总管阀门关闭井内