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1、頂管施工工藝及施工方案1.1頂管機簡介1、頂管機工作原理頂管施工工作原理是頂管機用于地下挖土，同時，借助 于設在工作井或中繼間中油缸的推力，把頂管機及其隨后的 管節，一節節地從工作井推到接收井中的一種非開挖敷設地 下管道的施工方法。圖1.1-1工作原理圖泥水處理機2、該泥水平衡頂管機主要特性用適用土質范圍廣，可以地下水壓力較高以及土壤變化范圍較大的條件下使用；機器在施工中穩定性比擬好，不易跑偏；特別適合淤 泥、沙層地質。錐體與泥土倉殼體形成二次破碎功能，破碎 進停止)一總管閥門關閉一井內快速接頭拆開一下管節一接 長總管f循環復始。(3)注漿原那么。合理布置注漿孔，使所注潤滑泥漿在管 道外壁形成2、均勻的泥漿套。壓漿需堅持“先壓后頂、隨頂隨 壓、及時補漿”的原那么，壓漿泵和輸出壓力控制在0.3 0.4MPao(4)注漿質量的控制措施。頂進施工前要做泥漿配合比 實驗，找出適合于施工的最正確泥漿配合比。膨潤土中蒙脫石 含量要求260% o(5)觸變泥漿配比和技術參數觸變泥漿配比和技術參數見表1.6-1、1.6-2。表1. 6-1觸變泥漿配比dm3)及主要性能指標膨潤土 (kg)CMC(kg)純堿 (kg)水(kg)粘度(s)失水量 (ml)觸變性狀態583.03.490040. 510.0較好中稠表1.6-2膨潤土觸變泥漿技術參數滿足下表比重1. 1 1. 6g/cm3失水量30spHO,說3、明頂管機逆時針方向滾動。 如果HbHa0,說明頂管機順時針方向滾動。豎直偏角的監測電子水準儀可直接測量頂管機的俯仰角變化，上仰或下 俯其角度增量的變化方向相反。水平偏角的監測電子經緯儀可直接測量頂管機的左右擺動，左擺或右擺水平方向角的變化方向相反。3、激光導向監測頂管機上安裝的激光導向系統，是從一固定基準點向頂 管機測量板發射激光束，然后計算出頂管機相對設計線路的 偏差位置。頂管機相對設計軸線的偏差值顯示在監控顯示器 上。操作人員在控制室內，通過控制系統修正頂管機的偏差。測量時自動監測與人工監測相互糾正，以進一步提高頂 管機姿態監測的精度。圖1.7-2激光導向監測示意圖4、頂管機姿態調整(1)4、滾動糾偏由于刀盤正反向均可以出土，因此通過反轉頂管機刀盤, 就可以糾正滾動偏差。允許滾動偏差小于等于1.5 ,當超 過1.5。時頂管機自動控制系統會報警，提示操作者切換刀 盤旋轉方向，進行反轉糾偏。(2)豎直方向糾偏通過攝像頭監控，發現頂管機姿態豎直方向出現變化時,操作司機應迅速作出反響；降低推進速度；并讓測量人員根 據雙光靶測量導向系統出現的垂直偏差值，計算出實際偏差 量反響給操作司機；然后操作司機根據實際偏差量及時作出 糾偏。糾偏方法：當頂管機出現磕頭現象時，頂管機底部千 斤頂可以加大頂力，讓頂管機機頭往上糾偏。當頂管機出現 上仰時，頂管機上部千斤頂可以加大頂力，讓頂管機機頭往 下糾偏。(5、3)水平方向糾偏與豎直方向糾偏的原理一樣，左偏時加大左側千斤頂的 頂力，右偏時那么加大右側千斤頂的頂力。(4)糾偏考前須知切換刀盤轉動方向時，先讓緩慢降低刀盤轉速，間隔 一段時間后，再改變轉動方向，以保持開挖面的穩定。要隨時根據開挖面地層情況及時調整頂進參數，修正 頂進方向，防止偏差越來越大。頂進時要及時進行糾偏，削除偏差后，再繼續向前頂 進。1.8 進洞止水安裝(1)頂管過程中，管子與洞口之間都必須留有一定的間 隙。此間隙如果不把它封住，地下水和泥砂就會從該間隙中 流到接收井中，輕者會影響工作坑的作業，嚴重的會造成洞 口上部地表塌陷，甚至會造成事故，殃及周圍的構筑物和地下管線的平安。（2）當6、頂管機機頭快到達接收井導軌是，調整洞圈止水裝置中的壓板位置，以防止土體從間隙中流失而造成地面的 蹋落，并通過預留的注漿孔將水泥漿液注入洞圈間隙中。1.9 置換泥漿管道頂進施工完成后，為防止管道后期出現沉降，迫使 道路出現裂縫、沉降等；所以必須用惰性漿液將頂進過程中 的觸變泥漿置換掉。置換的泥漿采用惰性漿液（水、砂、粉 煤灰、膨潤土、消石灰以及減水劑）合適的進行置換。利用 壓注觸變泥漿的系統及管路進行置換。壓注順序：從第一節 管依次向后進行。壓注前一節管惰性漿液時，應將后續管節 的壓漿孔開啟，使原有管路中的觸變泥漿在惰性漿液的壓力 下從后續管節壓漿孔內溢出，直至后續注漿孔內冒出水泥 漿，并到達一7、定的壓注壓力時，方可停止前段管水泥漿的壓 注，確保將觸變泥漿全部置換掉。表1.10-1惰性漿液配合比表棄渣土方式材料水細砂粉煤 灰膨潤土消石灰減水 劑配合比(kg/m3 )53080040060703頂管機在頂進過程中所切削下來的土，進入泥水倉，通 過進排泥系統把渣土排到ZX-250C泥漿凈化裝置（針對茅洲 河水環境治理工程三標段地質情況定制的泥水別離器）里； 把大顆粒渣土別離出來，泥漿沉淀后，定期的用反鏟把渣土 挖到渣土車上，并往外運。為了保證渣土能及時輸送出去， 防止渣土亂倒、亂棄問題，我們與專業渣土運輸公司簽訂協 議，天氣晴朗時，渣土運輸公司直接把渣土拉到指定的渣土 場；在雨季施工時，為8、了不影響施工工期，把渣土運輸到臨 時渣土場存放，并及時的運輸到指定的渣土場。并安排專門 清潔人員對渣土運輸車、路面進行清洗，確保文明施工。1.10 閉水試驗1、基本要求（1）管段要求1）管道及檢查井外觀質量已驗收合格；2）管道未回填土且溝槽內無積水；3）全部預留孔應封堵，不得滲水；4）管道兩端堵板承載力經核算應大于水壓力的合力；除 預留進出水管外，應封堵堅固，不得滲水；（2）試驗水頭試驗水頭應以試驗段上游管頂內壁加2m計；2、試驗控制1）試驗管段灌滿水后浸泡時間不應少于24h；2）試驗水頭應按上述的規定確定；3）試驗水頭達規定水頭時開始計時，觀測管道的滲水量,直至觀測結束時，應不斷地向試驗管段9、內補水，保持試驗水 頭恒定。滲水量的觀測時間不得小于30min；4)實測滲水量應按下式計算：q= W/ (TXL)式中 q實測滲水量(L/min km)； W補水量(L)； T實測滲水觀測時間(min)； L試驗管段的 長度(m)。3、合格標準管道閉水試驗時，應進行外觀檢查，不得有漏水現象， 且符合以下規定時，管道閉水試驗為合格。實測滲水量應小于或等于按下式計算的允許滲水量。q=0.0046Di式中 q允許滲水量(m3/24h km)；Di管道內徑(mm)。經計算：DN700的允許滲水量：q=0.0046 X 700=2.25 (m3/24h km)DN800 的允許滲水量：q=0.0046 10、X 800=3.68 (m3/24h km)DN1000 的 允許滲 水量：q=0.0046 X 1000=1.6 (m3/24h km)能力更強大，破碎粒徑大。施工挖掘面穩定，對所施工頂管周圍土體擾動小，地 面沉降非常小。最顯著的特點是，該機型有獨創的雙管路高壓注水裝 置，具有獨立的泥水倉及刀盤注水系統，不僅能夠清洗、冷 卻刀盤裝置，同時能夠處理一般機型難以解決的諸如硬性粘 性土質難以破碎攪拌的施工難題、另外配置了一條獨立的注 漿系統用于減摩注漿，以便長距離頂進和保證管材施工質量 的穩定。3、頂管機參數初擬選用NPD泥水平衡頂管機，參數見下表：表1.1-2泥水平衡頂管機參數表主機規格(mm)11、0120001000頂管機外徑x長度(mm)01460X400001220X3600*重量(t)6. 58四切削刀盤驅動電機(KwX set)15X215X2扭矩(T X m)99回轉數(rpm)3. 33. 3五推進系統油缸推力2X200t油缸行程2000mm六糾偏油缸糾推力42t42t數量44糾偏角度()2. 5七最大推進速度(mm/min)20200mm/min八機頭總功率(KW)3535九控制方式PLC機外控制，觸摸屏顯示十測量導向裝 置激光電子經緯 儀LT402 一臺適應地層軟土、粘土、砂土、砂礫土、硬 土均可適用十二其它1.2頂管主要施工步驟1、現場施工場地布置由于現場施工場地狹小12、，并處于交通要道，車輛來往地 比擬繁忙；因此要優化合理的布置施工場地。以盡量減少給 周圍市民帶去的不便。施工場地布置圖詳見附圖頂管施工 場地平面布置圖。2、總體施工工藝流程圖L2-1總體施工工藝流程見以下圖3、前期準備工作根據施工場地布置圖，提前安裝布置泥水別離系統、觸變泥漿系統、發電機組、管材以及井下爬梯、井下照明、井 下通風等一些輔助設備。1.3 主要施工內容頂管施工其主要內容包括：洞門止水環的安裝，主頂系 統的安裝，頂管機的組裝與調試，頂進施工，中繼間，注觸 變泥漿，頂管機姿態控制，進洞止水安裝，泥漿置換等施工 內容。1、洞門止水環安裝在工作井預留孔上，把洞門止水發蘭通過膨脹螺栓固定 在13、工作井上，然后把止水橡膠圈與壓板通過高強度螺栓固定 在洞門止水法蘭上，然后安裝第二道止水圈。安裝的法蘭與 與止水橡膠圈裝置必須與導軌上的管道軸線保持同心，誤差 應小于2mmo2、主頂系統安裝測量放線一導軌安裝一后靠背安裝一安裝主頂油缸(1)根據測量放線，確保頂進軸線的精度，使導軌設置 坡度與設計軸線相同，放出導軌安裝的位置。(2)導軌安裝。本工程頂管頂進導軌采用型號25b槽鋼 雙根方式焊接而成，根據測量放出的坐標位置，用25t的汽 車吊把導軌放入位置，然后加固穩定。圖1.3-2施工工藝流程圖（3）后靠背安裝。后靠背為鋼結構加工件；采用材質為 Q235B、厚度為20mm的鋼板加工制作，后靠背安裝14、在圓形 工作井中，必須把承壓壁的平面與頂進軸線垂直，如有發現 傾斜，那么必須重新調整，以確保頂進施工的平安。后靠背背 后與井壁之間的間隙填充C20素填混凝土，承壓壁應承受和 分散傳遞全部頂力，當后靠背強度不能滿足頂力需求時，采用加注觸變泥漿和中繼間等方法減阻，以保證后靠背的穩 定，后靠背示意圖見以下圖。圖1.3-3后靠背示意圖（4）安裝主頂油缸。把主頂油缸支架安裝在導軌上，安 裝主頂千斤頂油缸時，兩個千斤頂要調到與頂鐵受力面中心 在同一軸線上。油泵站設置在距離主千斤頂的近處，油路安 裝應順直，減少轉角，接頭不漏油，油泵站應在井口操作間 內工作。1.4 頂管機組裝調試1、頂管機組裝（1）頂管機的15、尺寸和結構應符合要求，在地面上對整機 應作詳細檢查。起重設備根據掘進機重量選擇25T的汽車起 重機，起吊前將鋼絲繩試放到井內，確保鋼絲繩夠長度。起 吊中應使用專用吊具，保證平穩、緩慢、嚴禁沖擊、碰撞， 并由專人指揮。（2）頂管機安放在導軌上后，測定前后端的中心方向偏 差和相對高差，做好記錄。調整后應使頂管機機體與導軌緊 密接觸，讓力在導軌上均勻分布。（3）頂管機電力系統的組裝，按照電氣圖紙組裝；各系 統的電纜要連接完好，不能出現接錯、漏接、接觸不良等情 況。（4）泥漿系統的組裝，各管路連接時，按圖紙連接，避 免造成錯接管路，使各泥水系統工作出現錯亂。（5）液壓系統的組裝，首先要按液壓圖組裝，在16、連接液 壓管路時，嚴禁帶手套，油管原有的液壓油不能隨意排放， 必須用油桶收集；油管的堵頭不能隨地亂扔，需放在一個干 凈的容積內統一回收。2、頂管機調試頂管機各系統組裝完成后，先對單個系統進行調試運轉, 看是否正常，如有問題及時的查找原因，并修復，使得系統 正常運行。在調試主頂油缸時，主頂油缸2個千斤頂應共同 作用，規格一致，行程同步，油路必須并聯，并且每臺千斤 頂均備有獨立的控制閥，千斤頂伸出的最大行程應小于油缸 行程的10cm左右。然后對整機進行調試運行，以確保頂管 機在頂進過程中不出現問題。1.5 頂進施工1、頂管機出洞考前須知（1）在頂管機進出洞時，如果措施采用不當，也許會引起地表嚴重坍17、塌等事故。因此，需重點對洞圈外部土體的加 固效果進行檢查，只有在確認出洞口土體到達止水效果后, 方可進行頂管進出洞施工。(2)進出洞前在洞口安裝雙層橡膠止水裝置，其作用是 防止頂管機進出洞時正面水土涌入工作井內。且在頂管機刀 頭和密封裝置上涂抹油脂，同時包好周邊刀盤，防止刀盤上 刀頭損壞洞門密封裝置，劃傷止水橡膠。(3)從外側對頂管機進出洞口周邊進行注漿加固，對土 體進行改良，確保進、出洞的平安。(4)洞口圍護墻鑿除完成后，頂管機迅速靠上開挖面， 并調整洞口止水裝置，貫入工作面進行加壓頂進，盡量縮短 開挖面暴露的時間。2、試頂進(1)由于頂管出洞處于加固區域，為控制頂進軸線。頂 進速度不宜過快18、。在頂管出洞段頂進施工過程中，對頂管機 姿態要勤測勤糾，力爭將出洞段頂管軸線控制到最好，為后 續頂管施工形成一個良好的導向。(2)頂管機在第一個頂段作為頂進的試驗段。通過試驗 段頂進熟練掌握頂管機在本工程地層中的操作方法、頂管機 推進各項參數的調節控制方法；熟練掌握觸變泥漿注漿工 藝；測試地表隆陷、地中位移等，并據此及時詳細分析在不 同地層中各種推進參數條件下的地層位移規律，以及施工對 地面環境的影響，并及時反響調整施工參數，確保接下來的頂管平安順利施工。3、正常頂進(1)試頂進結束后，即可進行正常的頂進施工。正常頂 進時，開挖面土體經刀盤切削，切削下來的泥土進入泥土倉 內破碎、攪拌后，通過進19、排泥系統把渣土輸送至地面泥水 別離系統，大顆粒砂石經過別離排出，泥漿沉淀后往外運出; 泥漿水通過回流管道輸送至泥土倉重復利用。(2) 一節管節頂進結束后，縮回主千斤頂，吊放下一節 鋼筋混凝土管，防水裝置安裝完成并檢驗合格后，往鋼筋混 凝土管承口安裝環形頂鐵，并在混凝土管外表涂上一層防腐 材料及潤滑劑；再繼續頂進。當到達千斤頂最大行程時，縮 回千斤頂，安放頂鐵繼續頂進，循環這樣的工作，直至一個 頂段掘進完成。1.6注觸變泥漿(1)觸變泥漿減摩的作用。觸變泥漿有兩個作用：一個 是降低鋼筋混凝土頂管與外壁的摩擦阻力，減小頂進阻力； 另一個是控制地面沉降。在頂管施工中，我們利用觸變泥漿 在鋼筋混凝土頂管周圍形成漿套減小鋼筋混凝土管外壁與 地層之間的摩擦力，這是頂管施工過程中至關重要的技術措 施。(2)注漿工藝順序。地面拌漿一儲漿池浸泡水發一啟動 壓漿泵一翻開送漿閥一送漿(頂進開始)f管節閥門關閉(頂