市政给排水工程机械顶管钢板桩支护施工方案Word格式.docx

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位

数量

进场日期

备注

1

主顶泵站

2m3

台

30KW

2

顶管机

Φ1000DK式

53KW

3

卷扬机

5T

4

3T

5

电动葫芦

6

空气压缩机

VY-12／7-b

7

电焊机

BX1-500F-3

8

砂浆搅拌机

200L

9

装卸机

ZL40

10

平板车

25T

11

自卸车

12T

12

吊车

50T

吊顶管机

13

8t

14

16t

立、拆架子

15

主顶镐

YDT3138

16

顶铁

弧形（6块）

套

17

护口铁

O型

块

18

风镐

个

19

电钻

D24

20

水钻

D40

21

提升设备

∏形框架

22

经纬仪

J2

23

水准仪

S3

3.3材料准备

用于本工程的主要材料混凝土管、钢材、工字钢材料从材料生产厂家或合格的销售商处采用汽车运至工地，地材（碎石、砂）等主要从附近的料场采购，均采用汽车运至工地堆料场集中堆放。

根据工程特点及施工进度计划，考虑唐山实际情况，综合资源供应能力和项目需求，项目部按业主及监理要求做好材料集中堆放，确保施工过程中地材的供应。

材料供应厂家的选择和确定，均在进料前对材料进行质量检验，确认合格后，方可签订供货合同。

材料进场后，再次经过工地检验，经检验合格后，方可投入使用。

所有材料的进场和发放必须进行计量和检验，严格材料管理。

3.4测量仪器配备

仪器名称

型号

单位

数量

备注

激光指向仪

经纬仪

DJ2

水准仪

DS3

4、主要施工方法

4.1钢板桩施工

4.1.1基本构造

钢板桩使用25B型工字钢制作，桩长16米，按“丁”字加固打法，互相咬合，以增加强度和闭水效果。

水平支撑周圈为25B型工字钢，自上端0.5m处加设第一道支撑，往下每间距1.0m布置一道。

水平支撑的角部均加斜撑，采用25B型工字钢，斜撑距离端部1.50m。

钢板桩做好后，根据管道标高，在顶进位置开洞进行顶管施工，其开洞上、下口位置钢板桩均增加一道水平支撑。

详见施工图，附后。

4.1.2钢板桩施工工艺流程

根据施工图放出沉桩定位线及高程→表层土平整、铺垫工作面→导向架安装→钢板桩打入→挖土→焊接支撑

4.1.3导向架的安装

在钢板桩施工中，为保证桩轴线位置的正确和桩的竖直，控制桩的打入精度，防止桩屈曲变形和提高桩的贯入能力，设置一定刚度的、坚固的导向架、亦称“施工围檩”。

由导梁和围檩桩组成，围檩桩的间距为2.5-3.5米。

导梁的高度要适宜，要有利于控制钢板桩的施工高度和提高施工工效。

导梁不能随着钢板桩的打设再产生下沉和变形。

导梁的位置应尽量垂直，并不能与钢板桩碰撞。

4.1.4钢板桩打设

要正确选择打桩方法、打桩机械和流水段划分，以便使打设后的板桩墙有足够的刚度和良好的防水作用，且板桩墙面要保持平直。

根据现场施工条件，采用单独打入法。

从一角开始逐块插打，每块钢板桩自起打到结束中途不停顿。

这样，桩机行走路线短，施工简便，打设速度快。

但是，由于单块打入，易造成一边倾斜，累计误差不易纠正，墙面平直度须严加控制。

准备桩帽及送桩：

打桩机吊起钢板桩，人工扶正就位。

单桩逐根连续施打，注意桩顶高度不宜相差太大。

在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度不超过2%，当偏斜过大时，拔起重打。

4.1.5土方开挖及支撑安装

土方开挖应分层分区连续施工，并对称开挖。

土方开挖至板桩顶以下1米处，在距上端0.5m处进行第一道支撑施工，间隔1.5米1榀，根据设计位置在钢板桩内壁上焊围托架，然后吊装工字钢围檩并焊接加固。

支撑采用25B型工字钢，角部均加斜撑，采用25B型工字钢，斜撑距离端部1.5m。

钢板桩做好后，根据管道标高，在顶进位置开洞进行顶管施工，其开洞上、下口位置钢板桩均增加一道支撑。

4.2降水施工

工作坑、接收坑及顶管沿线采用管井降水，设单排降水井，井间距6m,井深32.00米，降水周期约为60天。

4.2.1施工工艺流程

放线→定位井→挖泥浆坑→挖探坑→钻机就位→钻孔→换浆→下井管→填滤料→洗井→粘土封井→下入潜水泵试抽水→铺设排水总管及沉淀池→架设电缆→联网抽水。

4.2.2放井位

按顶管施工范围及方案要求布设井位并测量地面标高。

4.2.3挖泥浆池

根据场地条件距降水井3m处挖泥浆池，每4口井共用一个泥浆池。

4.2.4埋护筒

根据表层地层情况，须设置护筒，避免泥浆浸泡、冲刷导致孔口坍塌。

4.2.5成井

采用冲击式钻机，自造浆护壁，钻井前要挖好泥浆池，采用掏渣筒掏渣，泥浆少而稠，泥浆池深度在1.0m以内，并配备泥浆罐车随时将多余泥浆运走。

井孔应保持圆正垂直。

4.2.6换浆

井管下入前应注入清水置换，用水泵或捞砂管抽出沉渣，使井内泥浆密度保持在1.15~1.25g/cm3。

4.2.7吊放井管

井管采用无砂砼管，在混凝土预制托底上放置井管，在底部中间设导中器，四周拴8号铁丝，缓缓下放，当管口与井口相差200mm时，接上节井管，接头处用玻璃丝布粘贴，以免挤入泥砂淤塞井管，竖向用2~4条30mm宽竹条固定井管。

为防止上下节错位，在下管前将井管立直。

吊放井管要垂直，并保证井孔中心，为防止雨水泥砂或异物流入井中，井管要高出地面200mm，井口加盖。

井孔中置直径70塑料管，过滤器部分制成花管，外包一层40目尼龙网。

4.2.8填滤料

井管下入后立即填入滤料。

滤料沿井孔四周均匀填入，宜保持连续，将泥浆挤出井孔。

填滤料时，应随填随测滤料填入高度，当填入量与理论计算量不一致时，及时查找原因。

不得用装载机直接填料，应用铁锹下料，以防不均匀或冲击井壁。

洗井后，如滤料下沉量过大，应补填至井口下1m处，其上用粘土封填。

滤料必须符合级配要求，合格率要大于90%，杂质含量不大于3%。

4.2.9洗井

成井后，采用空压机冲洗法，将由气管和排渣管组成的洗井器放入井底，关闭排渣管，用高压气激荡沉渣和井壁，再开启排渣管将水渣混合物吹出，这一过程反复进行，直至洗出清水，井内水位接近周围地下水为止。

再用污水泵反复恢复性抽洗，抽洗次数不得少于6次。

洗井应在成井4小时内进行，以免时间过长，护壁泥皮逐渐老化难以破坏，影响渗水效果。

洗井后可进行试验性抽水，确定单井出水量及水位降低能否满足设计要求。

4.2.10封井

井口地面以下2m范围内用粘土性土回填压实，井管要高出地面0.3m，并在周围立显著标志和加井盖予以保护。

4.2.11水泵安装

潜水泵用钢丝绳吊放。

安装并接通电源，每井附近架立电线杆，铺设电缆和电闸箱，做到单井单控电源，并安装自动抽水装置和漏电保护系统。

4.2.12铺设排水管网

排水管网采用PVC管做为排水主管路，排水管路直径300mm，必要时可采用多向排水。

排水管线布置在降水井外侧，每5~8m砖砌托台，排水管居中放置。

井口设置保护砌衬并加盖。

在排水管线转角连接处、每边中部、排水管网进入河前设置沉淀池，沉淀池采用砌砖池，须做防水处理。

排水管网向水流方向的倾斜以1‰为宜。

4.2.13抽降

联网抽降后根据区间开挖深度及观测井水位变化情况分阶段控制潜水的降深。

开始抽水时，因出水量大，为防止排水管网排水能力不足，可有间隔的逐一起动水泵。

抽水开始后，应逐一检查单井出水量、出砂量。

当出砂量过大，可将水泵上提，如出砂量仍然较大，应重新洗井或停泵补井。

4.2.14水位观测

抽水前应进行静止水位的观测，抽水初期每天早晚7点观测2次，水位稳定后应每天观测1次，水位观测精度±

2cm。

4.3顶管工作坑

顶管工作坑共设置5个，分别为26#、24#、23#、22#、20#井位置。

（顶坑布置见附图。

）

土方开挖采用机械与人工配合开挖。

在工作坑范围内实行全封闭隔离施工，并有专职人员进行管理。

4.3.1工作坑构造

顶管工作坑平面尺寸为7m×

5m，深度为11.00m。

坑壁为钢板桩，封底砼为C20混凝土厚200mm，钢筋砼后背梁宽×

高×

厚为5m×

3m×

0.6m，C20砼，配双层双向筋直径18mm＠150HRB335钢筋。

竖井封底后对洞门管顶部位沿环向（直径约3m）布设Φ48、L=2.5m、间距0.5m的超前导管共10根。

工作坑坑内布置钢制后靠背、导轨、主顶镐、油泵动力站、钢制扶梯、“U”形顶铁和“O”形护口圈。

管内布置：

压浆管（2寸）两套；

动力、照明、电讯电缆，灯具，轨道等。

4.3.2工作坑平台安装

工作坑竖井的工作平台为钢木结合式，提升设备为框架式，安装5t电动葫芦，土方、顶铁提升采用5t电动葫芦。

砼管吊装采用5t卷扬机及滑轮组。

工作坑平台选用50＃工字钢做主梁，其余格栅梁为30＃工字钢。

平台顶面标高高出地面约300mm，以便出土。

周围用砖砌挡土墙,砖砌500mm高围堰挡水，另在工作坑一端砌370墙，高700mm挡土墙，暂存泥浆。

操作平台进管及存放顶铁的一面铺150mm×

150mm方木，用扒锯钉牢，安装顶管机后，留洞口3.5m×

3.1m下管，其余铺5cm厚木板。

4.3.3顶管工作坑基础及导轨安设

1、导轨间距计算：

式中:

A－两导轨的中距，由计算确定。

A－两导轨内距（mm）；

D－管外径（mm）,D＝2.1m

h－导轨高（mm），本工程用QU100导轨，取h＝140mm；

e－管外底距枕铁（枕木）面的距离（mm），取e＝20mm。

计算结果如下：

A=980mm

2、为确保顶管施工质量，顶管坑基础采用C20混凝土基础，厚度H=20cm，在混凝土基础中每隔0.6米埋设15×

15厘米方木或枕木，作为道轨枕木（方木埋入混凝土的面用油毡包裹），混凝土基础顶面低于枕木面1cm左右。

（导轨安装图）

4.4机械顶管顶进施工

本工程采用DK式1000土压（泥水）平衡掘进机施工。

掘进机进工作坑和从接收坑取出采用50t汽车吊，其它设备进场时，采用8t汽车吊，立架子用16t汽车吊。

管道顶进过程中，起吊顶铁、护口圈和出土用电动葫芦，下管节用5t卷扬机及滑轮组。

4.4.1工作原理

DK式1000土压（泥水）平衡掘进机顶管施工方式为由大刀盘旋转，作径向切削土层，切削下的土料加入改良材料（即作泥材料）搅拌成可塑状泥浆，通过螺旋输送机送到土料斗，土料斗用人工沿管内轨道水平运到工作坑，再经电动葫芦提升至贮土（泥浆）场，土料积存一定数量后，由装载机运到弃土区。

4.4.2、顶管顶力计算

F＝K砂（34D-21）L

式中：

K砂―土质系数，取1～1.5

F—总顶力

D—掘进机外径2.13m

L—顶距70m

F＝1.5（34×

2.13-21）×

70＝5399KN＝551t

由以上计算结果可知，总顶力为551t。

4.4.3、工作坑后背长度核算

根据公式（板桩工作坑顶力与被动土压力平衡时）：

L－后背长度，F－总顶力，B－后背宽即工作坑宽，l－附加安全长度，砂土取2m。

故为保证施工安全，工作坑后方11.5m内禁止挖土方。

4.4.4后靠背、导轨及顶镐的安装

轴线确定后，先安装钢制后靠背，后靠背后部距离井壁为600mm。

浇筑宽×

厚为6m×

0.6m后背梁，埋入地下500mm。

调整靠背前后以及左右方向，应尽量保证后靠背的中心与轴线相重合。

后靠背找正后，绑扎后背梁钢筋直径18＠150HRB335级双向双层，经绑筋后浇筑后背梁砼并养护。

安装导轨以及顶镐，先根据导轨本身的尺寸计算出导轨顶面至轴线的高差h，至水平仪于井下，在井四周作出4~6个临时水准点，保证轴线标高-临时水准点高程=h，安放导轨时可用线绳在相对的两个临时水准点拉出一条直线，使导轨顶轻触于线绳既可，然后根据轴线调整导轨轴线在竖直方向上于已知轴线的竖直投影线重合，导轨轴线方向调整好后再精调导轨的高程，最后支撑导轨至井壁上。

顶镐安装用镐架，在后靠背安装完毕后进行，抄平顶镐要保证顶镐后部贴紧后靠背，顶镐必须对称布置。

布置4台320t主顶镐，对称平均布置。

4.4.5泥浆池的布置及注浆管设置

在工作坑一侧，一字排开四个泥浆池（触变泥浆、作泥泥浆各2个），水泥浆池后期用。

泥浆池设计成半地下式，长、宽、深为2m*1.5m*1m，结构为砖砌240墙，内表面抹水泥砂浆20mm厚。

压浆泵3台，其中1台备用，可调压。

注浆管主管2寸，分支管1.5寸。

压浆管设置在土斗轨道下。

4.4.6顶进过程中的三浆使用

1、触变泥浆减阻

用于全部顶管过程中的减阻。

为了减少顶进阻力，增大顶进长度，除了在管外壁打蜡外，还需采用在管壁与土壁的缝隙间注入触变泥浆，形成泥浆套，减少管壁与土壁之间的摩擦阻力。

顶管中需不断的由注浆孔注入触变泥浆，除正确认真的进行拌合、静置、注浆外，为防止触变泥浆外流，需在入洞口处增设后封闭带止浆胶圈的压盖，以能增大注浆压力，真正发挥触变泥浆减阻的作用。

管子顶进开始进行注浆，随顶随注浆以保证泥浆套环的连续性达到减阻目的。

（1）调浆设备：

拌浆机及储罐；

（2）灌浆设备：

注浆泵，输浆管；

（3）触变泥浆材料主要成分：

膨润土、碱（碳酸钢）和水；

触变泥浆拌制配合比（重量比）如下表：

膨润土的胶质价

膨润土

水

碱（碳酸钠）

6070

100

524

23

7080

1.52

8090

614

90100

（4）触变泥浆的拌合程序：

1）将定量的水放入搅拌罐内，并取其中一部分水溶化碱；

2）在搅拌过程中，将定量的膨润土徐徐加入搅拌罐内搅拌均匀；

3）将溶化的碱水倒入搅拌罐内（碱水必须在膨润土搅拌均匀后加入），再搅拌均匀，静置12小时后即可使用。

（5）注入触变泥浆应注意的事项：

1）搅拌均匀的泥浆须静置12小时后方可使用；

2）设专人负责灌注触变泥浆，并做好注浆记录；

3）与管厂商定每节管设置三个注浆孔，成120布置，预留孔内设置套扣的寸管，下管时相邻两节管错开布置；

4）灌浆前，应通过注水检查灌浆效果，确认各注浆设备及管道工作正常后方可注浆；

5）每次顶进同时注浆，按灌浆孔位置的前后顺序依次逐个进行，如遇机械管道故障或接头渗漏及时处理后再行注浆顶进。

6）触变泥浆由于砾石土的渗透性大，流失快，故泥浆需要量大，并必须及时补浆。

注浆示意图。

2、顶进过程中的作泥材料的使用

由于本顶管穿越土层为砾石层，为使顶管的正常掘进，土体要具有良好的塑流性，因此砾石层中须注入作泥材料，满足土体塑流化的要求。

具体配比见上表。

在砂砾层中顶进，作泥材料需要量也大大增加。

3、水泥浆填充

对全部顶进到位的管子进行水泥浆充填。

顶管、接口工序结束后，为防止顶管管段过路处出现沉降，立即进行由管内通过注浆孔向管外注入水泥浆填充，最大限度地消除因顶管施工造成的现况地面沉降，有效地补偿管外壁空隙部分，达到顶进管子外侧土体结构密实要求。

注浆材料为低标号水泥，第一次压注水泥浆后，停置24小时，待一次注浆初凝后，疏通注浆管，进行第二次压注补浆。

如果顶进过程中个别地段出现塌方，应认真记录塌方位置和范围，以便顶管完毕后，从地面自上而下钻孔压浆填充；

注浆压力控制在0.10.2Mpa.

水泥浆充填设备：

注浆泵，搅拌机、注浆管；

注浆时加装注浆压力表，确认各孔位注浆压力，并做好注浆记录，注浆管、接头管要求无破损，不堵塞，使管内浆液输送流畅。

为检查水泥浆充填密实度，应采用雷达探测。

4.4.7调试及顶进

顶管机下井前应作一次安装调试，油管安装先应清洗，防止灰尘等污物进入油管，电路系统应保持干燥，机头运转调试各部分动作正常，液压系统无泄漏。

掘进机下井后刀盘应离开封门600mm左右，放置平稳后重测导轨标高，高程误差不超过5mm，即可开始凿除砼封门，砼封门应尽量凿除干净，不要遗留块状物，封门凿除后，使机头刀盘贴住前方土体。

刀盘属不可伸缩型，土压表所显示的土压力为土仓压力，实际操作压力可控制在设计压力再加上±

20Kpa。

顶进过程中的方向控制：

方向纠偏根据光耙上激光点位置变化和倾斜仪倾斜角度进行纠偏，应始终保证激光点在光耙中心附近，并使倾斜仪角度在±

0.5°

间。

5、质量保证措施

5.1钢板桩

（1）钢板桩的设置：

位置要符合设计要求，便于顶管及检查井施工，即在井室结构最突出的边缘外留有支模、拆模的余地。

（2）基坑护臂钢板桩的平面布置形状应尽量平直整齐，避免不规则的转角。

各周边尺寸尽量符合板桩模数。

（3）在挖土、吊运、扎钢筋、浇筑混凝土等施工作业中，严禁止碰撞支撑，禁止任意拆除支撑，禁止在支撑上任意切割、电焊，也不能在支撑上搁置重物。

（4）钢板桩的检验：

钢板桩运到工地后，需进行整理。

清除锁口内杂物（如电焊瘤渣、废填充物等），对缺陷部位加以整修。

1）锁口检查的方法：

用一块长约2米的同类型、同规格的钢板桩作标准，将所有同型号的钢板桩做锁口通过检查。

检查采用卷扬机拉动标准钢板桩平车。

从桩头至桩尾作锁口通过检查。

对于检查出的锁口扭曲及“死弯”进行校正。

2）为确保每片钢板桩的两侧锁口平行。

同时，尽可能使钢板桩的宽度都在统一宽度规格内。

需要进行宽度检查，对于每片钢板桩分为上中下三部分用钢尺测量其宽度，使每片桩的宽度在同一尺寸内，每片相邻数差值以小于1mm为宜。

对于肉眼看到的局部变形可进行加密测量。

对于超出偏差的钢板桩应修整合格后再使用。

3）对于桩身残缺、残迹、不整洁、锈皮、卷曲等都要做全面检查，并采取相应措施，以确保正常使用。

4）锁口润滑及防渗措施：

对于检查合格的钢板桩，为保证钢板桩在施工过程中能顺利插拔，并增加钢板桩在使用时防渗性能，每片钢板桩锁口都须均匀涂以混合油，其体积配合比为黄油：

干膨润土：

干锯末=5：

5：

3.

（5）钢板桩吊运

装卸钢板桩宜采用两点吊。

吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多，并应注意保护锁口免受损伤。

成捆起吊采用钢索捆扎，采用专用的吊具。

（6）钢板桩堆放

钢板桩堆放的地点，要选择在不会因压重而发生较大沉陷变形的平坦而坚固的场地上，并便于运往打桩施工现场。

堆放时应注意：

1）堆放的顺序、位置、方向和平面等应考虑到以后的施工方便；

2）钢板桩要按型号、规格、长度分别堆放，并在堆放处设置标牌说明；

3）钢板桩应分层堆放，每层堆放数量一般不超过5根，各层间要垫枕木，垫木间距一般为3-4米，且上、下层垫木应在同一垂直线上，堆放的总高度不宜超过2米。

（7）钢板桩的拔除：

基坑回填后，要拔除钢板桩，以便重复使用。

拔除钢板桩前，应仔细研究拔桩方法顺序和拔桩时间，避免由于拔桩的振动影响临近原有建筑物、构筑物或地下管线的安全。

设法减少拔桩带土现象，采用灌水，灌砂措施。

先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min-2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。

拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩，可先行往下施打少许，再往上拔，如此反复可将桩拔出来。

注意一下事项：

1）拔桩起点顺序：

拔桩起点离开角桩5根以上。

可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必须时也可用跳拔的方法。

拔桩的顺序尽量与打桩时相反。

2）振打与振拔：

拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减少土的粘附，然后连振连拔。

对较难排除的板桩可先用柴油锤将桩振下100-300mm，再与振动锤交替振打、振拔。

3）对引起拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，振动锤连续不超过1.5h。

5.2工作坑

严格按照操作规程施工，不得私自改变做法。

枕铁或枕木的安装高程宜低于管外底高程2cm，间距均匀，铺装纵坡与管道纵坡一致。

两根导轨直顺、平行、等高，导轨安装牢固，其纵坡与管道设计坡度一致。

允许偏差控制如下：

顶管工作坑允许偏差表

项目

允许偏差

（mm）

检验频率

检验方法

范围

点数

工作坑每侧宽度、长度

不少于设计规定

每座

用尺量

后

背

垂直度

0.1％H

用垂线与角尺量

水平与中心线偏差

0.1％L

导

轨

高程

+3

用水平仪测

中心位移

左3以内

右3以内

用经纬仪测

5.3机械顶管顶进

5.3.1测量与方向控制

1、有严格的放样复核制度，并做好原始记录。

顶进前必须遵守严格的放样复测制度，坚持三级复测：

施工组测量