顶管法隧道工程施工专项方案25Word文档格式.docx
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(3)用注浆法加固的洞口外段应有检测结果,确保在增加洞外土体固结力的同时地面无明显隆起或沉降。
5.拆除封门时应符合下列规定:
(1)釆用钢板桩支撑时,可拔起或切割钢板桩露出洞口,并釆取措施防止洞口上方的钢板桩下落;
必须考虑在拆除过程中将要采取的加固措施。
(2)采用沉井时,应先拆除内侧的临时砖墙或混凝土封门,再
拆除井壁外侧的封板或其他封填措施。
(3)封门和封板一旦拆除后,必须在确保人身安全的前提下,立即清除洞口外可能存在的金属物件(如短钢筋、钢管等)或较大的硬块等障碍物。
(4)在不稳定土层中顶管时,封门拆除后应马上将顶管机切入土层,避免前方土体松动和坍塌。
6.顶管出洞施工步骤按下图进行:
项管出洞准备工作完毕
洞圈内H型钢拔除(凿除钻孔灌注桩)
I~
顶管机切削加固土体
I二
机头切口进入原状土
建立正面土压力,实时调整顶进参压注泡沫,润滑刀盘、改良土体一
进入正常顶进状态,控制地面沉降
图2-1顶管出洞施工步骤图
基本要求
7.顶管进出洞防护措施应符合设计或施工工艺要求。
8.洞口凿除物应及时清除,顶管出洞不应损坏洞口止水装置。
9.顶管基座应有充足强度、刚度,并满足顶管装拆和检修要求。
基座导轨高程、轨距及中位位置应准确、固定牢固。
10.顶管工作井结构强度、几何尺寸、抗渗等级应满足设计文件要求。
11.开洞门前应进行试探孔,单圆至少5孔(即上、中、下、左、
右),双圆至少9孔,无异常时方可凿除洞门。
图2-4洞门试探孔情况
12.进出洞加固范围应符合设计文件规定,地基处理施工应按《建筑地基处理技术规范》有关规定进行质量验收。
13.顶管进出洞之前,必须进行顶管进出洞条件验收,检查项目包括:
(1)施工现场已完成设计、勘察交底情况,分部、分项安全、技术、质量交底完成情况;
(2)施工组织设计、顶管进出洞施工、测量及监测等专项方案上报及批复情况;
(3)顶管机安装调试及初步验收情况,顶管施工后配套设施(如水平运输电机车、垂直运输行车)准备、就位情况;
(4)设计要求的进、出洞加固措施完成情况(附施工记录,如釆用三轴搅拌桩,需提供三轴搅拌桩施工参数自动监测记录装置记录的数据)、各项加固指标达到设计要求情况(附检测报告);
地基加固范围洞圈内样洞开取情况;
围护结构与加固区之间夹缝加固施工完成。
(需说明补强加固与车站主体结构施工顺序)。
(5)降水井及观测井布设情况,初始水位及试抽水情况;
(6)顶管进、出洞范围内需保护建(构)物、管线等现状调查
情况及相对应保护措施制定情况;
(7)井下测量控制点布设及保护情况,洞圈复核数据及上报情况,基座摆放位置与洞圈实测数据符合情况;
(8)地面及构(建)筑物监测点按监测方案布设情况,各监测点初始值测定情况;
(9)潜在的风险源进行辨识和分析情况,有针对性、可操作性的应急预案编制情况;
(10)应急设备、物资准备及应急人员安排情况。
主控项目
14.顶管进出洞前应对洞圈和基座进行复测确认。
(1)检查数量:
全数;
(2)检查方法:
髙程、平面及定向测量。
15.顶管出洞防护装置的安装应符合施工工艺要求,并满足止水效果。
每个洞圈;
(2)检验方法:
外观观察。
10.3.3管节制作
1.基本要求
钢筋混凝土管节应用高强度的钢模制作,管节制作的钢筋、混凝土施工应按按《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204)有关规定进行质量验收。
2.主控项目
(1)钢筋混凝土管节的外观质量不应有严重缺陷。
1)检查数量:
全部;
2)检查方法:
观察,检查技术处理方案。
(2)钢筋混凝土管节抗压、抗渗等级应符合设计文件规定。
同一配合比每工作台班制作抗压试件一组,每10环制作抗渗试件一组;
查检验报告。
3.一般项目
(1)钢筋混凝土管节的钢筋骨架应焊接并在靠模上制作成型。
钢筋骨架制作允许偏差应符合表3.0.5的规定。
表3.0.5钢筋骨架制作允许偏差
项次
检测项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
1
主筋长度、主筋圆弧半径(mm)
±
10
每环管节骨架抽查2只,各测6处,用钢尺量
2
主筋间距(nun)
5
每环管节骨架抽查2只,毎只用钢尺量两端、中间各一点,取最大值,各测6处
3
分布筋长度(剛)
4
分布筋间距(mm)
每环管节骨架抽查2只,每只用钢尺量两端、中间各一点,取最大值,各测6处
箍筋间距(mm)
每环管节骨架抽查2只,每只用钢尺量连续三档,取最大值,各测6点
6
钢筋保护层厚度(mm)
+5,0
每环管节骨架抽查2只,用钢尺沿钢模周边检查每弧面3点,每端面2点,共测10点
检验数量和检验方法:
按表的规定检查。
(2)钢筋混凝土管节的外观质量不宜有一般缺陷。
1)检查数量:
2)检查方法:
(3)钢筋混凝土管节尺寸允许偏差应符合表3.0.7的规定。
表3.0.7钢筋混凝土管节尺寸允许偏差
管节宽度(mm)
0.4
每环管节抽查2块,各测4处,用游标卡尺量测
管节厚度(mm)
+3,-1
管节孤弦长(mm)
1.0
每环管节抽查2块,各测4处,用钢卷尺量测
环面平整度(质)
0.5
每环管节抽查2块,各测4处(每凸面测2处),用靠尺和塞尺量测
端面平整度(mm)
(4)钢筋混凝土管节应进行检漏测试。
每生产50环抽检4块。
按0.8MPa压力下恒压3小时,渗水高度W5cm的管节为合格。
10.3.4顶管顶进
1.施工参数控制
(1)正面土压力的设定
土压平衡式顶进机,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。
土压力釆用Rankine压力理论进行计算:
PJl=KOyZ上
PT=KOvZT
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》及本工程详勘资料)
Y:
土的容重,取加权平均值。
根据上述公式计算的理论计算值,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对应的调整。
(2)主顶力的设定
封闭式顶进机的顶力R估算由顶进机前端的迎面阻力N和注入触变泥浆后的管壁外周摩阻力F组成,其公式表示如下:
R=N+F=SXPt+fXLXl(为圆顶进机经验公式,供参考)
S:
机头截面积,m2
Pt:
机头底部以上1/3高度处的被动土压力,KN/m2
H=V*(H+2Z)/3)*/g\45*+<
p/2)+2*c*壇(45・+仞2)
V:
土的容重,KN/m3
H:
顶进机顶土层厚度,m
D:
顶进机髙度,m
C:
土壤的黏聚力,根据当地的土层特性取22KN/m2
6:
土的内摩擦角,度
f:
采用注浆工艺的摩阻系数,可通过实际试验确定,一般取f=4〜6KN/m2
L:
机头或管节周长,m
1:
顶进长度,m
主顶力随顶进距离的增加而增大。
顶进机机头出洞,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。
在正常顶进中,要注意主顶力的增大应该是缓慢的,而不允许有突变。
(3)中继间布置
1)布置原则
为了减少顶进阻力,提高顶进质量,减少地表变形,施工中必须釆用中间接力顶进。
当总推力达到中继间推力40%〜60%时,设置第一只中继间,第一只中继间设于顶管机尾部处,起辅助纠偏效果。
以后每当达到中继间推力的70%~80%时,开启中继间。
(4)出土方案及出土量控制
顶管推进与出土应同步进行,根据顶进距离计算理论出土量,实际出土量还应根据地面沉降以及盾构推进参数实时控制。
(5)管节减摩
在顶进施工中,为减少土体与管节间的摩阻力,通过从管节内部的注浆孔向外压注减摩泥浆,使管节四周形成一圈泥浆套以达到减摩效果,同时对于周围受扰动土体也有一定的充实效果。
在施工期间要求泥浆不失水,不沉淀,不固结。
加强润滑泥浆的压注管理,一方面要保证一定的压注量,另一方面还应保证所注泥浆要有质的要求。
如果顶进土层为粉土和粉细砂时,该土层有一定的透水性,触变泥浆会发生流失,导致泥浆套形成效果不理想,无法起到有效的减阻效果,从而增加隧道顶进的难度和风险。
针对这些特点,顶进施工前根据现场土质做相对应泥浆配合比试验,找出适合于施工的最佳泥浆配合比。
既要有良好的流动性,又要有一定的稠度,从而能更好的形成泥浆套,有效的减少顶进施工中的阻力;
在超大断面顶管机施工过程中,压浆的及时性以及压浆量的控制也直接影响到施工中的摩擦阻力及地表的沉降。
以郑州纬四路下穿中州大道隧道工程为例,其注浆孔及浆管布置如下图所示:
1)注浆孔及浆管布置
大管节注浆孔单节共12个,单边6个,分两路控制注浆。
管路接入方式:
单边分别由2寸总管接入,通过G2XG2XG1异径三通分出支路,串联5个注浆孔。
支路接入注浆孔加装电动球阀与手动球阀。
电动球阀由PLC控制,设定各阀门开启时间点,实现自动压浆。
小管节注浆孔单节共9个,由一路控制注浆。
路接入方式:
单边由2寸总管接入,通过G2XG2XG1异径三通分出支路,串联9个注浆孔。
2)注浆系统及设备
本次工程因大断面、长距离施工,所以将采用自动注浆系统。
自动注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,对机头正前方及土仓内的土体进行注浆。
另一路则是为了形成减摩泥浆套,而对管节外进行注浆。
施工中为了避免减摩浆液在管道中长距离输送的动能损失及保证每节管节压注的浆液量充足,将采用分段式自动压浆方式。
每30节管节设置一套自动控制中央控制系统,同时配备2台注浆泵。
使各区域浆液压注独立,不干涉,保证各管节压注压力及充足浆液量。
考虑本工程地质情况复杂,以及沿线周边环境的保护要求,在施工中采用的触变泥浆为厚比重浆液(如下表),此浆液具有较高的屈服值,同时压缩性及泌水性小,可有效控制地面沉降,同时能起到较好的减摩效果。
浆配合比:
(每m3泥浆)
膨润土
水
纯碱
CMC
150kg
870kg
4.5kg
4kg
地面布置一套拌浆系统、多个储浆桶及输送管道泵。
减摩浆液通过地面拌浆系统拌制,需拌制充分、均匀,送至储浆桶24小时发酵,之后通过管道泵输送至管节内的储浆桶进行浆液压注。
压浆系统包括拌浆桶、储浆池、液压注浆泵、液位计、电动阀门及管道等组成。
3)压浆工艺
本次采用自动压浆系统(同时备有手动压浆),通过估算每节管节的注浆量来控制压浆时间。
由控制柜按照PLC程序设定的顺序逐个注浆孔注浆,到2分钟后,由控制柜发出指令,使电动阀门启闭,切换到下一孔注浆,如是循环实现自动压浆。
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严格控制注浆量,每节管节的压浆量一般为建筑空隙的150%~250%,即每顶进一节大管节的压浆量为l.7〜2.9m3,每顶进一节小管节的压浆量为1.2〜2ni3。
3注浆泵需具有充足的工作压力和一定的排浆量,并带有压力调节装置,注浆过程中压力控制在0.TO.15Mpa,总管压力不超过0.20Mpao
4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。
5压浆时必须遵循“先压后顶、随顶随压、及时补浆”的原则。
6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f送浆(顶进开始)一>管节阀门关闭(顶进停止)—总管阀门关闭f井内快速接头拆开一>下管节—接2寸总管•—循环复始。
(6)土体改良
土压平衡式顶管机在施工作业中用开挖出的土体作为支撑开挖面稳定的介质,对作为支撑介质的土体要求为:
具有良好的塑形变形、软稠度、内摩擦角小及渗透率小。
本工程矩形顶管在粉土及粉质粘土的混合土层中推进,地质水文情况具有复杂性,依据郑州地铁矩形顶管推进的相关经验,通过土体改良,能够更好地建立正面平衡压力,降低透水性,另外机头切削下来的土体也具有更好的流塑性和稠度,
进行土体改良是保证矩形顶管机施工安全、顺利、快速施工的一项不
可缺少的重要技术手段。
改良前的土体
改良后的土体
1)土体改良的方法
本工程土体改良就是通过顶管机配置的泥水系统及泡沫装置通过刀盘和胸板上预留的注浆孔向刀盘面及土仓内注入膨润土或泡沫,利用刀盘的旋转搅拌和土仓搅拌装置搅拌使添加剂与土渣混合的方法。
在本工程粉土及粉质粘土复合地层的施工中,通过土体改良,能够更好地建立正面平衡压力,降低透水性,同时能维持机器顶进或者停止期间的土仓压力;
减少土体的压力变化;
对于多孔性土质,能防止地下水侵入过多;
减少因为磨损、堵塞、黏附而对顶进工作产生的影响,降低刀盘扭矩,提高顶进速度。
另外机头切削下来的土体也具有更好的流塑性和稠度。
2)土体改良的主要技术措施
本工程隧道部分穿越粉土和粉质粘土层,所以根据本工程的地质条件和施工经验,采取如下主要技术措施:
1在遇到粉土层的顶进中,拟采取分别向刀盘面和土仓内注入膨润土或泡沫的方法进行土体改良。
在施工中根据刀盘扭矩及螺旋机出土的情况进行调整。
2若正面地下水过于丰富,可增加对螺旋输送机内注入的膨润土,以利于螺旋输送机形成土塞效应,涌水较大时,可注入高分子聚合物防止喷涌。
(7)顶进轴线及转角控制
1)轴线控制
顶进机在正常顶进施工中,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。
顶进轴线偏差控制要求:
高程±
100mm;
水平:
100min。
2)转角控制
因为是矩形顶进机,所以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,机头及后续管节一旦出现微小转角,应立即釆取刀盘反转、加压铁等措施回纠。
顶进转角偏差控制要求:
角度±
10。
(8)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。
(1)管节应无贯穿裂缝、无大于0.2nmi宽度的顶裂裂缝。
每环检查;
观察、测量、检查施工记录。
(2)管节拼装过程中应对隧道轴线和高程进行控制,其允许偏差和检验方法应符合表4.0.10的规定。
表4.0.10隧道轴线和高程允许偏差和检验方法
项目
允许偏差
检验方法
检查频率
顶管平面
100(mm)
全站仪
1环/次
顶管高程
顶管转角
10°
(3)隧道轴线允许偏差应符合表4.0.11的规定。
表4.0.11隧道轴线允许偏差
车行道宽度(nun)
尺量:
每20m(曲线)或50m(直线)检查一次
车辆通行限界(mm)
不小于设计
全站仪隧道断面扫测,毎20m(曲线)或50m(直线)及特殊断面扫测一次
道路中心线偏位
(mm)
20
全站仪或其他测量仪器,毎20m(曲线)或50m(直线)检查一处
隧道轴线
水平(mm)
100
全站仪或其他测量仪器,每20m(曲线)或50m(直线)检查一处
轴线偏位
垂直(mm)
3.—般项目
(1)管节防水条应齐全、无缺损,且粘贴牢固、平整;
防水垫圈应无遗漏。
每环;
观察,检查施工记录。
10.3.5井接头
(1)井接头钢筋、模板、混凝土施工应按《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204)的有关规定进行质量验收;
现浇结构应按本节规定进行质量验收。
(2)井接头防水施工应按本篇第十二章有关规定进行质量验收。
(1)现浇结构的外观质量不应有严重缺陷。
全数检查;
2)检验方法:
(2)混凝土构筑物与隧道连接应严密、无渗漏现象。
观察。
(1)现浇结构的外观质量不宜有一般缺陷。
(2)井接头允许偏差应符合表6.0.6的规定。
表6.0.6井接头允许偏差
序号
检验项目
允许偏差或允许值
检查数量
范围
点数
端面垂直度(nun)
8
毎端面
2m靠尺
10.3.6管节嵌缝
1.一般规定
顶管机施工结束后,管节间的缝隙釆用双组分聚硫密封膏填充。
嵌缝前必须将缝隙内的杂质、油污清理干净,做到平整、干净、干燥。
配制好的聚硫膏在缝两侧先刮涂一遍,第二次在缝中刮填密封膏到所需高度。
要求压紧刮平,防止带入气泡而影响强度和水密性。
密封膏表干时间为24h,7天后才达到80%强度,在密封膏在未充分固化前要注意保护,防止管节外部水侵入。
2.一般项目
(1)管节嵌缝所用的原材料质量应符合设计文件规定,并按规定进行复试。
按设计文件要求;
查质保书、复试报告。
(2)管节嵌缝施工后表面应平整,无脱落现象。
观察、查施工记录。
10.3.7浆液置换
隧道贯通,洞门封堵结束。
对管道外壁进行充填加固,将进行浆液置换。
置换浆液通过管节内注浆孔注入管道外部,置换出原注入的膨润土浆液,提髙管道周围土体的强度及不透水性,根据郑州地铁顶管施工经验本次采用了新配方的置换浆液,并且已在地铁顶管施工中应用,效果明显。
2.工艺流程
(1)浆液置换施工工艺流程:
现场工作人员先将原注浆泵清洗干净,之后接入置换将夜储浆桶,开启注浆泵。
浆液压注先从管节底部开始,按管节顺序依次奇数节压注
(1#、3#、5#……73#)o之后从隧道尾部偶数节管节往前压注(74#、
72#……2#)o底部压注完成按如是顺序压注管节中部,最后是管节顶
部,以此循环直到全线完成。
再关闭所有阀门,保压十分钟,保压时
注浆压力为2baro泥浆置换完成后,拆除主通道浆管、管内弧形浆
管、球阀就地清洗,以免浆液凝固堵塞。
(2)注意事项:
1)配比中加水量需根据釆购水泥与粉煤灰的性质决定,现场具体实施以水泥浆稠度值指标为准。
2)初凝时间需根据现场施工情况,对水泥掺量进行适当调整。
3)膨胀剂釆购后需作小样试验确定性能效果。
4)海利泵仪表盘压力W2Mpa。
泥浆拌制效果及稠度值示意图
不同水泥浆配比固结后收缩情况
10.3.8顶管法隧道工程防水
(1)顶管隧道防水应以管节自防水为基础,接缝防水为重点,并应对特殊部位进行防水处理,形成完整的防水体系;
(2)顶管隧道防水应满足环境保护和设计要求;
(3)防水材料在运输、堆放、拼装前应采取防雨、防潮措施。
2.基本要求
(1)对密封垫材料性能,除作常规性能指标(硬度、扯断强度、扯断延伸率、压缩永久变形以及遇水膨胀材料的膨胀倍率)检测外,还应按设计要求对弹性橡胶密封垫的热老化性能,硬度、扯断强度、扯断伸长率的变化率,遇水膨胀橡胶密封垫的长期浸泡水的质量变化率、反复干湿循环的性能变化率,防霉等耐久性性能指标进行检测。
(2)管节正式生产前,应按设计要求进行混凝土氯离子扩散系数(或混凝土渗透系数)检验,其指标应满足设计文件要求。
(3)管节在作密封垫前,检查密封垫沟槽内是否有大于5mm的气泡。
如果有,应采用早强聚合物水泥封闭。
管节下井前应进行缺损检查,大于10mmX15mm的缺损,应采用与管节混凝土强度相当的早强、高强砂浆或特种混凝土修补。
拼装施工、结构竣工时结构表面无渗漏裂缝,无缺棱、掉角。
(4)采用冻结法施工联络通道时,所用内衬模筑混凝土应符合设计规定。
3.主控项目
顶管法隧道防水主控项目质量检验应符合表8.2.5的规定。
表8.2.5顶管隧道防水主控项目质量检验
规定
整条隧道
隧道渗漏
隧道漏量
符合设计要求
整条隧道任
意100m2
1〜2次
尺量、观测、检查、设临时围堰储水检查
局部湿迹与漏量
2〜4次
管节混凝土
强度等级
符合设计规定
毎1管节
制作抗压试件一组
检查试验报告、质量评定记录
抗渗等级
每1管节
制作抗渗试件一组
外防水涂料层性能指标
整条隧道或单项工程
管节接缝
密封垫
常规指标
1次
检查产品合格证、质保单及
抽样
检测报告
若设计要求整环或局部嵌缝,则嵌
缝材料的检查数量与方法同
全性能检测整条隧道
2〜3次
隧道与井接头
密封材料
进出洞一组接头
检查产品合格证、质保单机抽
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