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1、 良鄉電力管道穿越刺猬河頂管工程技術方案目 錄1.工程概況12技術方案33.施工方法及頂管防沉降措施211.工程概況1.1工程簡介本工程為房山區良鄉電力工程穿越刺猬河頂管工程，設計起點為刺猬河南岸城良35KV變電站入地后穿越刺猬河至河北岸向西北方向與長虹西路電力管線相接。原管線規劃為2.0m*2.3m暗挖隧道，穿越刺猬河部分變更為頂管穿越，頂管管徑為3000，根據河道管理部門要求，管頂覆土深度即距離河道底部應不少于2.5m，由于頂管管徑較大，根據頂管有關規范頂管覆土不小于0.8D要求，覆土深度確定為3.0m。從頂管工藝角度出發，頂管覆土深度越大越有利于頂進，但同時卻增加工作井和接收井的施工費用2、，設計時根據原隧道埋深和上述深度要求進行調整?，F狀河道上口寬42m，河底寬25m，河底和兩岸為護砌護坡結構，河底至現況地面上端為4.0m，水深約2.0m左右。1.2管線沿線水文地質條件地質條件無相關詳細資料，水文條件按地下水豐富考慮。1.3管線沿線地形地貌擬建場區位于長虹西路東側，地形較平坦，周圍無大型建筑物，河北岸為綠化帶，地勢較低，河南岸為加工廠，多為平房。1.4管線沿線周圍環境 管線穿越刺猬河，南北兩岸均緊鄰長虹西路，交通便利。1.5地下管線及障礙物情況在施工前應委托物探技術部門對工作、接收井周圍地下管線進行探查。2技術方案2.1頂管方式頂管方式擬采用土壓平衡機械頂管工藝穿越刺猬河河道，3、工作井設在刺猬河東岸，接收井設在刺猬河西岸，由東向西頂進，頂進長度120米，頂管管頂距河道底部3.0m，頂管管徑3000。坡度為0.0019，工作井向東與本工程暗挖段6標段對接，接收井向西與現況電力隧道側接，工作井和接收井坐標由設計確定。本方案有以下特點：一、本方案穿越刺猬河河道，不需大面積破壞原河道結構，不用圍堰導流，在施工中充分保證河道河底和護坡的完整性。二、采用土壓平衡機械頂管掘進技術，日掘進15米，頂管上方沉降控制在15mm以內，既快速又安全。三、工作井設在刺猬河北岸綠化帶內，接收井設在刺猬河南岸加工廠南門外，經現場踏勘，河岸兩邊道路行人車輛較少，有利于施工及運輸，社會交通影響面小。需4、要時進行社會道路交通導行。四、根據3000頂管土壓平衡頂管掘進機械（機頭長度按5.3m，直徑3570mm推算）3000，工作豎井平面尺寸（凈空）為9.0m*7.0m，接收豎井平面尺寸（凈空）為6m5m。擬建接收井井位見下圖：五、由于頂管斷面為圓形，暗挖溝道斷面為圓拱直墻，頂管與暗挖隧道接口過渡時本工程設計難點，本方案就此提出初步方案，僅供參考。擬建工作井井位見下圖：2.2工藝原理設備系統由土壓平衡掘進機、油壓裝置、泥漿系統及遙控設備組成,北側豎井為頂進工作井，南側豎井為接收井，由北向南頂進。掘進機放置井下、掘進機軸線與設計管線軌跡重合。掘進后刀盤切削下來的巖土在掘進機內經破碎，由螺旋輸送機排至5、管內小推車運至豎井位置，再經垂直運輸至地面。管子下到工作井,F型接口混凝土套管用橡膠帶密封好后由后方頂進裝置沿設計軌跡頂入地下,上方為遙控設備,控制掘進路線,不斷進行糾偏。直至頂進完成2.3工藝流程頂管工藝流程見下圖 頂管工藝流程圖下管、接口安裝水平頂進頂管出洞拆除頂管設施進 場測量放樣基坑構筑工作井設備安裝地面設備安裝進洞準備地面設備安裝機頭進洞 頂管推進中繼間安裝注漿減摩 2.4設備選型擬采用揚州廣鑫TP3000型土壓平衡頂管機，機身長5.3米，機身自重60T，機身外徑3570mm,刀盤直徑3590mm，可適用地下水豐富及全土質土層。TP3000型土壓平衡頂管機2.5管節、接口及管內支架布6、置頂管管節采用3000鋼筋混凝土管,為F型鋼承口級管標準。防水等級為級防水，鋼筋混凝土管外徑3570mm，壁厚285mm，每節管重18.4T，接口采用楔形遇水膨脹橡膠密封圈。電力支架預埋鋼圈在管節預制時進行預埋。 根據電力隧道有關規范要求頂管管節內電纜支架布置見下圖：2.6豎井結構 豎井結構為鋼格柵+連接筋+鋼筋網+混凝土+錨管+臨時支撐的聯合支護體系，采用礦山法錨噴砼支護豎井施工。2.6.1豎井凈空尺寸：工作井：9m7m9.85m，(長寬深)；接收井：6m5m11.82m，(長寬深)。初襯結構厚度250mm，底板結構厚度300mm。2.6.2根據我公司以往施工圖紙和經驗，豎井結構簡圖如下,進7、行施工圖設計需進一步進行結構驗算。2.7頂管管節與暗挖隧道的連接頂管工作井內頂管管節與暗挖隧道在頂管豎井內通過檢查井加現澆鋼筋混凝土電力溝方式進行連接。檢查井為5.0*4.0m矩形檢查井，結構厚度500mm，現澆溝道斷面尺寸為2.0*2.1m，檢查井和溝道可以一次澆注完成。2.7.1頂管施工完成后回填級配砂石至檢查井地板標高。2.7.2檢查井、溝道采用現場支模，整體澆注。2.7.3在明溝與暗挖隧道對接處由于兩種結構存在差異，暗挖隧道與明溝對接為變斷面施工。2.7.4兩個溝道對接變形縫按有關規范要求設置。2.7.5現澆結構與頂管豎井初襯之間回填按筑路標準。接收井內頂管和暗挖隧道的連接方式經現場勘8、查，接收井西側為現況2.0*2.6米溝道及5.2米檢查井一座。檢查井內向西甩口預留溝道長度為2.0米檢查井底板距現況地面10.4米，接收井內頂管與暗挖隧道連接有兩種方案可供選擇：2.8頂管管節與檢查井連接頂管管節最后一節為特殊管節，在距管節末端端面1625mm處設置預埋鋼環，在頂進完成后在鋼環上焊接止水環，澆注在檢查井模筑混凝土內，完成管節與檢查井的剛性防水。2.9頂力計算（1）控制土壓力值PP=K0hK0靜土壓系數，按土質取0.33土容重h復土深度P=0.33197.55 =47.34KPa （2）頂管機初始推力FOFO=PR2R混凝土管有效半徑FO=47.343.14（1.79）2 =479、6.28KN （3）一次頂進管子阻力PO=fDL f磨阻系數，按土質取8D管外徑L頂進長度PO =83.143.57120 =10761.41KN （4）一次頂進總推力F1F1=F0+P0 F1=476.28KN +10761.41KN =11237.69KN （5）考慮注漿減摩效果后實際總推力FF=F1減摩系數0.8F=0.811237.69KN =8990.15KN （6）每延米推力為74.92KN/m （7）混凝土管控制頂力Fc 3000鋼筋混凝土管廠家提供資料為19242KN。（8）中繼間計算由于3000鋼筋混凝土管能承受最大頂力19242KN，注漿減阻后實際總推力為8990.15KN10、，工作井主頂推力可設計為12000KN，即200T主頂油缸6臺，不需要設置中繼間。2.10場地布置工作豎井占用刺猬河河東岸部分綠化帶，占地300平米（30m10m）。接收豎井設在刺猬河西岸加工廠西大門外，占地105平米（15m7m），占用現況道路（寬7米）?，F況道路被占用后采取交通導行，施工便道設在道路東側人行步道和綠化帶上。施工現場用不低于2米的圍擋加以封閉。鋼筋加工在場外進行，豎井周邊設備擺放、棄土臨時保存位置、管材堆放及材料場地布置均應考慮防止過度荷載造成井口三角區土體滑移。至少在井口邊2米以外。2.11施工用水用電現場臨時用水布置:豎井臨時施工用水,主要為豎井初襯結構施工用水，由于現場11、條件所限，可由水車運送?，F場臨時用電布置:豎井使用發電機組提供施時用電,用電量為l50KW。如甲方不能提供，我單位將租用發電機組提供施工用電，根據環保要求，發電機組應使用低噪音環保型。2.12施工進度安排單個豎井工期15天，頂管10天（包括設備拆裝、頂進），進出場5天，總工期30天）。綜合考慮總體施工進度計劃安排和現有施工能力及不確定因素，豎井施工至封底每道工序的工期如下：序號部位豎井1施工準備22鎖口圈梁開挖13鎖口圈梁砼澆注24井身施工85封底2工期合計152.13施工人員安排根據工程的規模和進度計劃要求，每個豎井擬投入的勞動力如下：施工豎井勞動力安排（兩班作業）鋼筋工電工電焊工砼工噴砼工12、木工普工426422202.14施工機械設備投入考慮到施工場地情況，根據工程內容和各項施工工序要求，本工程擬投入的機械設備如下：工程機械設備安排序號設備名稱規格型號數量（臺）進場日期備注1空壓機9m3/min4開工之日豎井用風2攪拌機JZC-3502開工之日混凝土工程用3砼噴射機PZ-52開工之日兩臺/豎井4電焊機BS5004開工之日加工用7軸流風機11KW4開工之日隧道8風鎬G104開工之日2臺/豎井9砂輪切割機402開工之日外加工10鋼筋彎曲機Q402開工之日外加工11鋼筋切斷機JL402開工之日外加工12調直機G-122開工之日外加工13電葫蘆5T4開工之日垂直運輸2.15質量控制標準：13、頂管質量標準：中 心 30mm 高 程 +10 mm -20 mm管間錯口 10 mm2.16主要工程量管井降水 6口/井，深度15米，400無砂管；頂管3000鋼筋混凝土管 120米；頂管豎井（錨噴支護） 2座；3.施工方法及頂管防沉降措施3.1施工降水 根據地勘報告，受大氣補給及刺猬河滲漏影響，地下水較淺，初步安排在每個豎井四周打6口降水井，進行管井降水，將地下水降至底板以下0.5-1.0m，降水施工所需的設備及技術參數需由現場試驗鉆提供的地下水資料確定。3.2豎井施工豎井施工采用錨噴逆作礦山法施工，豎井的施工原則:快開挖、強支護、小分塊、短進尺、早成環。豎井施工工序分四步施工。即:施工準14、備、井圈施工、井身開挖、豎井封底。豎井開挖支護施工工藝流程: 施 工 準 備 井 圈 開 挖 井圈鎖口砼施工 人工開挖土方 架立格柵鋼架、噴砼支護 豎 井 封 底 A、鎖口圈梁在豎井的四周設置40鋼管欄桿，高度為1.2 m并掛綠網。豎井鎖口圈梁寬900mm、厚600mm鋼筋混凝土結構。鎖口圈梁施工程序:測量放線-挖槽-墊層混凝土-養護-縱向預留鋼筋-綁扎鎖口圈梁鋼筋-安裝豎井井架及梯道預埋件-支搭鎖口圈梁模板-養護-拆模工作井鎖口圈梁開挖土方時,比設計尺寸外擴100mm。根據測量所放坑位,開挖工作井鎖口圈梁土方,回噴100mm厚C20混凝土臨時支護。 鎖口圈梁開挖土方完成后,綁扎鎖口圈梁鋼筋,15、同時預埋豎井側墻豎向連接筋。支立模板、灌注混凝土,圈梁采用C30的現澆混凝土。B、豎井井身開挖豎井井身采用分段開挖,分階段支護,隨挖隨支護,每循環挖深0.5m左右,開挖后初噴混凝土30mm然后安裝鋼架,標高5m以上每550mm設一榀，以下每500mm設一榀,工作井接收井每榀打設323錨管，長度2m,水平間距1m. 焊接縱向鋼筋及安裝鋼筋網,復噴混凝土至設計厚度，結構厚度為250mm。 施工采用人工開挖,人工裝渣,吊車提升吊篼出渣,循環進尺0.5m,初期支護緊跟封閉。開挖井壁土方采用先對角開挖,噴射砼封閉后再對邊開挖,嚴禁整個墻體或較長邊墻或四角同時懸空。按設計步距作一步距開挖一步距,每個步距的16、工序包括開挖土方、掛網片、安置格柵、焊連接筋、打錨管、噴射C20混凝土封閉成環。當一個步距初支施工完成以后,才可以開挖下一個步距。為保證豎井施工安全，在施作過程中在井壁長邊三分點設置兩道臨時對撐，豎向每兩米一道。四角設置斜撐，豎向間距也為兩米一道。井身開挖支護至設計標高后現澆300mm厚C30砼封底，井底預留集水坑。3.3頂進施工3.3.1測量控制(1)針對永久性水準點、導線建立臨時水準點,將核對資料報送項目技術主管,經項目技術主管審批合格后方可進行下一步工作。(2)施工過程中對以下工序進行測量控制:工作井開挖時的上口、管道頂進時的軸線、高程。(3)控制點設置必須符合有關的規范和規定,在施工過17、程中建立測量控制系統,控制點設在不宜擾動、視線清楚、方便控制、易于核對處。(4)由于頂管距離較長,必須采用人工和激光測量相結合的測量手段,為確保測量精度,在機頭距離接收井50m左右時,需暫停頂進進行一次全面的測量校核。(5)高程測量:在地面上把永久水準引測至井邊,通過垂直吊鋼尺引測至井下,設臨時水準點,再在管道內架設水準儀測量機頭內標靶,即可知道機頭高程偏差。閉合差按二級水準控制。(6)軸線測量:在井內設固定測量點,經緯儀調好垂直角度,從鏡子看光靶上刻度。(7)根據接收井預留孔間隙,考慮到豎井施工存在誤差,機頭操作存在誤差,把管內導線測量誤差控制在土25mm,導線測量回數為一測回,必要時增加測18、回數。3.3.2設備安裝（1）起重:下管采用25T汽車吊。掘進機自重30T,工作井完成由100T汽車吊吊入。 （2）后背、導軌及頂鎬的安裝后背采用錨噴結構加鋼后背。安裝導軌以及頂鎬,先根據導軌本身的尺寸計算出導軌頂面至軸線的高差h,至水平儀于井下,在井四周作出4一6個臨水點,保證軸線標高臨水點高程=h,安放導軌時可用線繩在相對的兩個臨水點拉出一條直線,使導軌頂輕觸于線繩既可,然后根據軸線調整導軌軸線在豎直方向上于已知軸線的豎直投影線重合,導軌軸線方向調整好后再精調導軌的高程,最后支撐導軌至井壁上。導軌采用16號工字鋼,兩導軌平行,等高架在5個16號工字鋼上,兩端工字鋼固定。頂鎬安裝用鎬架,在后19、靠背安裝完畢后進行,抄平頂鎬要保證頂鎬后部貼緊后靠背,頂鎬必須偶數對稱布置。3.3.3平面布置、井內布置及管內布置(1)在工作井范圍內實行全封閉隔離施工,并布置以下必要的設施:辦公室、倉庫、配電間、管材及材料堆放區、泥漿設備。布局要合理,環境整潔、衛生,并有專職人員進行管理。(2)井內布置工作井井內布置主要有輔助鋼制后靠背、砼后背、導軌、主頂鎬、油泵動力站、鋼制扶梯、泥漿泵、“U”形頂鐵和“O”形護口圈等。(3)管內布置動力、照明、電訊電纜,燈具,軌道等,為保障井內施工人員的人身安全,改善勞動條件,根據實際需要增加通風管道和強力鼓風機。(4)泥漿及遙控設備在工作井一側放置泥漿設備及頂管操作臺。20、3.3.4管道頂進與糾偏（1）頂管機就位用100噸吊車吊裝頂管機,將頂管機放入頂進坑內的導軌上,頂管機前端距井壁 約300毫米。就位后先檢查頂管機的軸線是否與機坑軸線、導軌軸線以及主頂油缸 的軸線保持一致,發現偏差立即調整。無誤后再進行頂管機電路、油路、注漿系統 的安裝調試。（2）機頭入洞先將洞口處的墻壁鑿除,洞口處,人工向前挖土500800 mm,再將機頭 徐徐推進洞口里,待刀盤全部進洞,調整止水圈位置,使其完全封閉地下水。然后開動頂管機刀盤,待土倉壓力升到0.1 MPa時,這時螺旋輸送機的土壓也上升到0.07 MPa左右。掘進機開始入土時,機頭外露,只存在軌道對機頭的摩擦力,機頭易發 生旋21、轉,故在入土前兩米頂進時,頂進速度控制在5毫米/分鐘以下,以防機頭整 體旋轉,并觀測機頭傾角和旋轉變化,及時修正和調整。傾角的變化用糾偏千斤頂 調正,旋轉角大于士30度時,可使用刀盤反轉調正,頂進2米以后在機頭不旋轉的 情況下可逐漸加大頂進速度。（3）機頭完全入土后,土倉壓力控制在5080KPa,將前3節管子與掘進機頭做剛性連接。剛開始向井下管、裝管時,用鋼支架或倒鏈固定已頂入的管節,防止油縮回過程中管節后退。（4）正常頂進1)土倉壓力的設定:按計算表數值設定,施工時設備自控可保證10%的土倉壓力:遇有砂層、砂礫石層、下穿道路、離構筑物較近時,土倉壓力設定適當加大30%左右,以提高安全系數。222、)觸變泥漿減阻:頂管過程中,須同步注入減阻泥漿,它是減少頂進阻力、 提高頂進速度的重要一環,減阻泥漿采用膨潤土配制而成。膨潤土一般要求膠質價 在80以上。膨潤土進場后,先測定其膠質價,根據膠質價確定配合比。膨潤土泥漿重量配合比膨潤土膠質價膨潤土水堿60-701005242370-801005241.5280-901006142390-1001006141.5-2膨潤土泥漿的拌和時間一般為20至30分鐘。泥漿制備后,須靜置24小時方可使用,使其充分吸水,膨潤成膠體,使用比重計測其比重,掌握在1.15g/cm3為宜。 在機頭尾部設置有觸變泥漿注漿孔,頂進施工的同步注入觸變泥漿,以形成原始漿套:每節23、混凝土管均有三個注漿孔,頂進過程中,通過注漿孔持續補漿。注漿使用擠壓式注漿泵,注漿口壓力控制在0.130.22 MPao視儲漿池內觸變泥漿下降的速度及頂鋪壓力表讀數調節注漿壓力。3)頂進測量:初始頂進每1米測量一次,并做記錄。正常頂進時,每頂進3米 測量一次,遇有糾偏每1米測量一次,測量時要注意照射到機頭激光靶上的激光點 和管道中心軸線的一致性,若出現偏差通知機手及時調整。測量人員分別繪制出管道中心及高程曲線圖,隨時預測機頭的前進趨勢。4)頂進糾偏:不斷地觀察光靶上激光點的行走軌跡,如發生偏移大于20毫米, 預測機頭又有向偏差大的方向發展的趨勢時,要采取糾偏措施。糾偏時開動糾偏千斤頂。糾偏時每24、1米測量1次,并做機頭和機尾的數據比較,有回歸趨勢時,保持 一段頂進距離后,要停止糾偏,防止左右擺動。糾偏的原則是勤糾、微糾,每次糾 偏量不要過大,而且要注意發展趨勢,當上下、左右均發生偏差時,先糾上下、后糾左右。5)頂進速度:頂進速度控制在30毫米- 50毫米/分鐘,人洞后的前10米以及糾 偏時用較低速度,以后視出土情況、刀盤扭矩情況適當加快頂進速度。6)出土外運:掘進機刀盤切削破碎土體,由螺旋輸送機將泥土輸入到管道內 部,使用土車通過管道將泥土運入頂進坑中,再使用吊車運到地面,倒入泥土暫存區,定期外運。7)安裝管節:管節下坑前先進行外觀檢查,包括管端面是否平直、管壁表面 是否光潔、管體上有25、無裂縫等等,檢查合格的管子用吊車放到頂進坑內的導軌上, 進行頂進。8)下管時,機頭在停止頂進的狀態下,刀盤轉3-5分鐘,在停機和同時螺旋輸 送機出土的情況下,排土液壓門關閉,并斷電以保證土壓倉土壓達到平衡。下管工序完成后,再頂進時,應先開刀盤,再依次開螺旋輸送機、推進系統。 9)機頭出洞:機頭推進到距接收井約2米處,拆除接井坑洞口處的墻壁,從接收洞口中心部位打進一根鋼釬尋找機頭,洞口處的土體開裂并向外凸出,仔細測量機頭上、下、左、右的四個方向,與出洞口的大小、位置合適時,啟動主頂油缸繼續推進,至中心刀露出時,停止推進。安置機頭接收托架,然后,慢慢將機頭推入接收坑內。10)使用吊車將機頭吊運出坑26、。（5）頂進中的控制。A、頂進時出土率控制值95-98%,根據實際情況及時調整。泥水平衡頂管掘進機用頂進油缸的伸出長度來計量出土率。B、管道頂進過程中,頂管中心和高度由激光導向儀進行測量,其糾偏精度由激光導向儀發射到掘進機測量用的靶盤隨時進行控制,確保偏差度不超過3cm。管道每推進250-300mm時測一次中心軸線,若一發現偏移趨勢就進行糾偏,若偏移量達到20mm時,立刻停止頂進,查明原因有措施保證后再頂進,確保頂管軸線的質量,勤測勤糾。C、根據地面和構筑物沉降監測反饋信息及時調整土壓力控制值、出土量與頂進速度。D、若出現沉降值超標,立即停止頂進,查明原因,采取相應措施后才能重新頂進,確保河底27、安然無恙。（6）沉降觀測管道頂進過程中,沿線每10米布置測點,刺猬河兩側護坡各增加坡頂和邊坡兩個測點，每天上、下午各觀測一次,并做好原始記錄,對現況道路進行沉降觀測,若發現路面有沉降立即停止施工,分析原因并制定相應的整改措施,確保安全后再進行頂進施工。（7）泥漿置換頂管完成后及時對管道外壁進行充填加固,把原注入的膨潤土漿置換掉。 使用的泥漿置換材料為水泥加粉煤灰漿,其配比為水:水泥:粉煤灰=5: 1: 3。通過管道內部的壓漿孔壓注,注漿次數不少于三次,兩次間隔時間不大于24小時， 每二節混凝土管編為一組,分為注漿孔與排漿孔。將注漿泵清洗干凈,吸漿龍頭放入灰漿池內,開啟注漿泵,打開第一組注漿孔,28、當第一組排漿孔冒出灰漿后, 關閉閥門,再打開第二組,以此類推,直到全線完成。再關閉所有閥門,保壓三十 分鐘,保壓時注漿壓力為1.0 Mpa。泥漿置換完成后,應拆除主通道漿管和管內弧形漿管就地清洗,以免漿液凝固 堵塞。（8）設施拆除套管頂進、換漿、檢測全部完成后,拆除頂稿、后背鐵等頂管設備。3.3.5防止地面沉降措施（1）刺猬河為房山區良鄉重點水系，為防止河道及地面沉降或隆起，每節砼套管設專用注漿孔,按120度分布。配制1: 2水泥砂漿由一側注漿孔注入,另一側注漿孔溢出,對頂管施工中的膨潤土泥漿進行置換,在管頂與復土之間進行填充。（2）加強頂管中心軸線上方地面的沉降觀測,監測頻率為每天一次,路面沉降達到1cm為報警值,其他管線沉降報警值為0.5cm。3.3.6土方及泥漿外運土壓平衡掘進機械出土含水量很少，不用再進行二次處理即可裝車外運。本次施工現場在刺猬河河道附近,必須兼顧河道周圍的環保效果。3.3.7河道恢復及道路回填頂管注漿密實度符合要求后，進行頂管井回填處理。由于頂管坑工作面較小，換填好土并夯實達到做路的密實度要求，以保證將來道路施工質量，當頂管坑周圍原狀土為軟土時采取級配石回填至現況路面，并用平板夯夯實，經檢測密實度達到要求后方可進行下道工序的施工。河道根據河道管理部門的要求進行清理、恢復。