机械顶管施工专项方案Word格式.doc

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10.9顶管施工中其他附属工序 13

11 顶管施工简图 14

12 顶管施工环境保护措施 15

12.1防粉尘措施 15

12.2防噪音措施 15

11.3泥浆处理措施 16

13 安全生产保证措施 15

13.1安全生产措施…………………………………………………………………16

13.2建构筑物保护措施…………………………………………………………...20

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1工程概况

1、本工程部份管段采用顶管施工，管材采用RPMP玻璃纤维夹砂管。

工作井及接收井采用沉井施工，工作井和接收井平面形状为圆形或矩形，平面尺寸为f4500mm（22座）、f5000mm（9座）、f8000mm（26座）、矩形8000mm*5000（5座）。

顶管总长度为5444.1m，管径为DN800（448.5m）、DN1000（4301.8.8m）、DN1200（1542.8m）、DN1400（96m）四种规格。

2施工方案选择

一、根据地质资料及现场勘查，本工程具有以下特点、难点：

1、本场地为三个连接段的施工点，沙江路和郎碧路顶管段为素填土、粉质粘土和淤泥质土,宝安大道北紧靠茅洲河北岸，水位受大气降水及河涌潮水影响较大，地下水位埋深比较浅；

顶管主要在淤泥层、砂层及素填土中顶进，地下水丰富。

2、各施工段均为长距离顶管施工，顶管阻力较大，需要采用的技术工艺（减阻、中继环技术）施工难度较大，技术含量高。

3、施工精度要求高，一次顶进长度最长约125米，容易出现顶偏现象，需严格控制施工精度。

二、基于以上特点，本工程顶管工艺拟采用泥水平衡式顶管，它具有以下优点：

1、工具头为密闭施工，可避免地下水及软弱土层对施工的影响；

2、可有效保持挖掘面的稳定，减少对土体的扰动；

3、顶管总推力比较小，适宜长距离顶管；

4、弃土由管道抽排出，有效改善作业环境，提高安全性；

5、工作效率高，施工进度快；

3顶管工程施工流程图

后续吊放玻璃钢管

废泥浆外运

否

测量控制及纠偏

竣工验收、清场

闭水试验

管道顶进

加中继环

是否需加中继环

工具头穿墙顶进

工具头吊装下井、全套设备调试

工作井上下设备安装准备

测量放样、复核

施工前期准备

工作井、接收井施工

管道贯通、回收工具头

下一管节吊放就位

管道排泥

图3-1顶管施工工艺流程图

4顶管施工主要设备

密封泥水平衡式工具头4个。

10台渣浆泵、6台螺杆式泥浆泵、输泥输浆管路4套、吊机4部，后座泵站4套、整体式顶进构架4套、泥水处理系统4套、激光经纬仪4台，另外还有通用设备电焊机、水泵、泥浆桶、泥浆池、泥浆车等。

5顶管设备安装

1、工作井内设备安装

工作井内设备安装包括后座垫铁、导轨、油缸支架及油缸、测量棚、穿墙止水设备的安装。

（1）后座垫铁安装

后座垫铁是把主顶油缸推力的反力传递到顶进井后座墙处，通过后座垫铁，可把油缸的反力较均匀地传递到后座墙上，这样后座墙就不太容易损坏。

现根据图纸将垫铁的安装位置放好线，在后座墙体表面把后座垫铁的四个角的位置用红油漆作好标志，凿平垫铁范围内的墙体，底部用砖块垫平，将后座垫铁吊到安装位置，调整横向纵向的方向（采用2mm的薄铁皮垫底部），该平面需要垂直于顶管的顶进方向，定位安装尺寸误差控制在2mm以内，调整好后，后座垫铁与后座墙的空位插入ф18@200钢筋支模采用C30混凝土填充密实。

（2）导轨安装

基坑导轨是由两道平行的轮子固定在钢支架上构成，主要作用有两点：

一是使推进管在顶进井中有一个稳定的导向，并使推进管沿该导向进入土体；

二是让环形、弧形顶铁工作时有一个可靠的托架。

在基坑底板面放出顶管的顶进轴线，先调整导轨的中线对准顶进轴线，根据图纸，垫高导轨调整导轨的高度，当纵向及高程调整好后，将导轨与底板预留钢筋焊牢，空隙采用混凝土浇捣填实，导轨的定位安装尺寸误差控制在2mm以内。

（3）油缸支架及油缸安装

油缸支架是由槽钢焊接合成的一个支架，起固定主顶油缸的作用，使油缸工作时有一个可靠的托架。

根据基坑底板面放出顶管的顶进轴线，先调整支架的中线对准顶进轴线，根据图纸，垫高支架调整支架的高度，当纵向及高程调整好后，将支架与底板钢筋焊牢，空隙采用混凝土浇捣填实，24小时后，将油缸吊装到支架上，采用钢板压实，油缸支架及油缸的定位安装尺寸误差控制在2mm以内。

（4）测量棚搭设

测量棚位于油缸及后座垫铁位置，在测量时起保护仪器作用，并作为激光经纬仪的基座。

顶部采用ф25钢管焊成支架，上面铺石棉瓦。

（5）穿墙止水设备安装

穿墙止水设备安装在工作井出洞洞口，具有制止地下水和泥砂流到工作井的作用，穿墙管预制好后，运输到现场，先将预埋的穿墙管凿出，焊接位置清除干净，吊装预制件到安装位置对中后焊牢。

（6）工作井集水坑排水

在顶进井的一侧设一0.6m×

0.6m×

0.6m的集水井，浇筑底板时四周向集水井位置倾斜，形成排水坡度，收集由管道内流出的水及基坑的积水，集水井内布置一个潜水泵抽水到三级沉淀池沉淀后，排到市政下水管道。

2、地面设备安装

工作井地面设备安装包括：

主控棚搭设及主顶装置安装、泥浆棚搭设及泥浆系统设备安装、通风棚及通风设备安装。

（2）主控棚搭设及主顶装置安装

主控棚内主要放置顶管操作平台、主顶泵站。

主顶装置包括主顶油缸（井下）、主顶泵站（含控制部分）及油管。

主顶油缸的推进和回缩是通过主顶泵站来控制的。

（3）泥浆棚搭设及泥浆系统设备安装

泥浆棚采用Ф25钢管焊成支架，上面铺石棉瓦。

泥浆棚内主要放置一个电箱、两台泥浆泵及一个泥浆箱。

（4）通风棚及通风设备安装

通风棚采用Ф25钢管焊成支架，上面铺石棉瓦。

通风棚内主要放置一个鼓风机，起防晒挡雨作用

6工具头吊装下井、全套设备调试

工作井上下设备安装完毕后，将运到现场的工具头吊装下井，将电力电缆、信号线、油管接好，对整机进行现场调试、对整体式顶进构架进行调试、对泥水处理系统进行调试、调好测量系统的激光经纬仪，调试工作必须全面细致，确保正式顶进时设备的万无一失。

7顶管顶进示意图

-

图7-1泥水平衡式顶管机顶进示意图

顶管工种：

①工具头机械工兼测量工

②泥浆工

③电工

④电焊工

⑤起重工

⑥杂工

⑤整体式顶进构架调节顶块

泥水处理系统处理砂土、⑥装车、外运

顶进前准备①所有机械设备交班检查

①工具头刀盘转动、开进出渣浆泵

②顶进、调整进出渣浆泵流量到达平衡

④⑤⑥拆开各管路、玻璃钢管吊装及接口连接、各管路安装

1个行程顶进结束

①测量工具头的偏位、作好记录、纠偏

1节玻璃钢管顶进

1个顶进循环结束、重复顶进1个行程

顶管管内管道：

A电缆管

B触变泥浆管

C进泥浆管

D出泥浆管

E信号线

F油管

②压触变减阻浆

②泥浆制作

8泥水平衡式顶管工艺流程图

图8-1泥水平衡式顶管工艺流程图

9顶管工程力学参数确定

顶管过程是一个复杂的力学过程，它涉及材料力学、岩土力学、流体力学、弹塑性力学等诸多学科。

但顶管计算的根本问题是要估计顶管的推力。

顶管的推力就是顶管过程管道受的阻力，包括工具头正面泥水压力、管壁摩擦阻力。

泥水平衡压力：

在封闭的工作仓内加泥水压力平衡地下水压力，是防止泥砂涌入的重要方法。

泥水压力一定要合理。

压力较小，大量的泥砂涌入，会造成路面破坏，地表设施受损；

压力过大，会增大主千斤顶负荷，严重的可能产生冒顶现象。

管段顶力计算

一、DN1200玻璃钢管段

1、顶力计算

以100m长顶管段为例计算：

管顶覆土5.45m

式中：

F——总推力（kN）

F0——初始推力（kN）

f0——每米管子与土层之间的综合摩擦阻力（kN/m）

（1）

Bc——管外径，取1.5m

Pe——挖掘面前土压力（取Pe＝150kPa）

Pw——地下水压力（kPa）

△P——附加压力（一般取20kPa）

＝1000×

10×

5.45＝54500Pa＝54.5kPa

ρ——水的密度（kg/m3）

g——重力加速度（m/t2）

h——地下水位到挖掘机中心深度，取4.75m

得：

F0＝（150+54.5+20）×

3.14×

1.5×

1.5/4≈397（kN）

（2）

R——综合摩擦阻力（kPa），取8kPa

S——管外周长（m），得S＝＝3.14×

1.5＝4.71（m）

W——每米管子的重力（kN/m），得

W＝1.59×

10＝15.9（kN/m）

f——管子重力在土中的摩擦系数，取0.2。

f0＝8×

4.71+15.9×

0.2＝40.86（kN/m）

（3）最后得出：

总推力F＝397+40.86×

100＝4483（kN）

2、顶进系统

DN1200玻璃钢夹砂管轴向允许推力为10000kN以上，根据总推力、工作井所能承受的最大顶力及管材轴向允许推力比较后，取最小值作为油缸的总推力。

暂定工作井设计允许承受的最大顶力为6000kN，大于F＝4483kN，主顶油缸选用4台2000kN级油缸。

4只油缸有其独立的油路控制系统，可根据施工需要通过调整主顶装置的合力中心来进行辅助纠偏。

10顶管主要施工工序

10.1工作平台的安装

l工作平台应按照施工方案设计图要求支搭。

l工作平台承重主梁应根据管重及其他附加载荷计算选用。

主梁两端支搭在工作坑壁外不小于1.2m。

l必须根据起吊设备能力及起吊物质量核算起重架。

支搭于工作平台上的起重架，应安装牢固，并设有防雨棚。

l工作坑上的平台口必须安装护栏，并设专用人行爬梯。

10.2垂直起重运输设备安装

l安装前必须对卷扬机、电动葫芦等起重设备进行全面检查，设备完好，方可安装。

l电动葫芦起重能力应与行走梁匹配。

l起重设备安装后在正式作业前必须试吊，吊离地面10cm左右时，检查重物、设备有无问题，确认安全后方可起吊。

l起重设备设专人检验、安装并必须遵守安全操作规程。

10.3导轨安装

在槽底用C20混凝土铺一层20cm基础，宽度较枕木长50cm，在混凝土内部埋设15cm×

15cm枕木，埋深13cm。

枕木长度应比导轨外缘两边各长出30cm，间距40cm。

枕木埋入混凝土的面需包油毡。

顶管坑的支护以及平台搭设完成后，进行导轨安装。

导轨选用须根据管径确定。

1）两导轨的间距

A0—两导轨的中距A—两导轨上部的净距a—导轨的上顶宽度，采用起重机钢轨QU100，a=100mmD—管外径，D2150管外径为2570mm，D1350管外径为1634mm.h—导轨高度,采用起重机钢轨QU100，