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頂管施工技術

作者:  來源:本站  發表時間:2018-06-06 14:35:47   瀏覽:
 

第一章   工程概況

      1.1、工程概況

木沉港泵閘及水立交工程二標段為木沉港泵閘及水立交2標工程為婁江水立交樞紐項目,水立交采用2D3200鋼管穿越婁江和312國道,頂管單根長度252米,雙管施工,管道間距為:4.4米。滿足大于管外徑的要求。管材采用DN3200鋼管,鋼管壁厚35mm。采用焊接施工,頂管工作井和接收井均采用沉井施工。工作井外徑為17.2*15m,接收井外徑為:17.2*11m,井高度分別為19米和18米。頂管高程位置為-8.8~-12m,管道中心高程-10.4m。本工程管道穿越婁江河,河底最深處淤泥高程為-2.65(實際測量),本工程管道覆土厚度為6.15米,根據頂管技術操作規程,最小覆土厚度不小于1.5倍管外徑即4.91米,本工程覆土厚度滿足施工要求。穿越婁江距離約75米。穿越312國道約60米。

                                   


                                 頂管工程平面位置圖

    具體位置如下:

 

      本工程沉井主要作用是作為管道的工作井、接收井,具體尺寸及數量如下表;                                          

   序號

 

   尺寸(m

 

  深度(米)

環境

1

頂管工作井

17.2×15

工作井

19

2

頂管接收井

17.2*11

接收井

18

  312國道綠化帶

     1.2、頂管工程土層情況及地質分布表

   沉井下沉切入土層情況及地質分布表數據顯示,工作井如下圖:


   接收井地質情況:

 

 

    沉井根據地質報告,大部分底板均坐落在5層灰色粉質粘土層,穿越微承壓水4-14-2層,初見水位標高為1.16-2.44m。沉井采用三軸攪拌樁帷幕止水。(基坑方案已論證)

    頂管施工主要在4-2層灰色粉細砂層進行施工。

    1.3、工程地質、水文情況

    1 、工程地質情況

     工程場區根據巖土工程勘察報告,在勘探深度內(沉井深度范圍)的巖土層分為5個主層,但分布不均勻,自上而下分布如下:

 

     第二章  施工前準備  

        2.1、施工準備階段

熟悉結構設計圖和建設單位提供的相應有關資料,了解地質、地貌等情況,掌握結構施工區域的地下管線分布,以確保頂管施工的安全。利用附近的固定建筑物設置控制點。以上施工放樣完畢后須經技術部門復核后方可開工。

        2.2、材料進場準備

頂管工程中所用主要材料包括:鋼管等。工程所用材料根據工程施工進度分批進場,保證施工進度,考慮廠家生產供應能力、工程進度、氣候條件等因素,結合施工高峰期需用量,保證有充足的儲備。

        2.3、機械設備進場準備

   施工機械設備主要有頂管機、挖掘機、自卸汽車、起重機、發電機等。 

                    機 械 設 備 表            1

    

 序號

機械設備名稱

數量

序號

機械設備名稱

數量

1

汽車吊

1

8

250噸液壓油頂

10

2

電焊機

3

9

膨潤土泥漿攪拌機

1

3

自卸汽車

2

10

電纜線

若干

4

水泵

1

11

5

挖掘機

1

12

6

泥漿泵

2

13

7

泥水平衡頂管機

1

14

第三章 頂管施工

         3.1、頂管工程量統計表

本工程共2DN3200(內徑)頂管,頂管采用鋼管施工,單根長252(含穿墻段1.5m*2,井間管段長249m,管道外徑3270mm,壁厚35mm,鋼管管材,焊接連接。采用NPD-3200型泥水平衡頂管機施工。

        3.2、泥水平衡式頂管簡介

  采用NPD-3200型泥水平衡頂管機施工。構造圖如下:

 

微型掘進機被主頂油缸向前推進,掘進機頭進入止水圈,穿過土層到達接收井,電動機提供能量,轉動切削刀盤,通過切削刀盤進入土層。挖掘的土質,石塊等在轉動的切削刀盤內被粉碎,然后進入泥水艙,在那里與泥漿混合,最后通過泥漿系統的排泥管由排泥泵輸送至地面上。在挖掘過程中,采用復雜的土壓平衡裝置來維持水土平衡,以至始終處于主動與被動土壓之間,達到消除地面的沉降和隆起的效果。掘進機完全進入土層以后,電纜、泥漿管被拆除,吊下第一節頂進管,它被推到掘進機的尾套處,與掘進頭連接管頂進以后,挖掘終止、液壓慢慢收回,另一節管道又吊入井內,套在第一節管道后方,連接在一起,重新頂進,這個過程不斷重復,直到所有管道被頂入土層完畢,完成一條永久性的地下管道。掘進機在掘進過程中,采用了激光導向控制系統。位于工作后方的激光經緯儀發出激光束,調整好所需的標高及方向位置后,對準掘進機內的定位光靶上,激光靶的影像被捕捉到機內攝像機的影像內,并輸送到挖掘系統的電腦顯示屏內。操作者可以根據需要開啟位于掘進機內置式油缸進行伸縮,為達到糾偏的目的,調整切削部分頭部上下左右高度。在整個掘進過程中,甚至可以獲得控制整個管道水平、垂直向30cm內的偏離精度。

當工作井完成以后,經調試完畢的液壓系統,頂管掘進機便通過運輸至工地,并安裝就位至導軌上,微型掘進設備還包括,操縱室和遙控臺、液壓動力站、后方主頂、泥水循環裝置,激光定位裝置,減摩劑攪拌注入裝置,泥水處理裝置;其他輔助裝置包括起重機,發電機、卡車、電焊機等。隨后,微型掘進裝置上。   

3.3、泥水平衡頂管的作業優點

   (1)、適用的土質范圍比較廣,如在地下水壓力很高,以及變化范圍很大的條件下,)它都適用。

   (2)、可有效地保持挖掘面的穩定,對所頂管子周圍的土體擾動比較小,因而由頂管引起的地面沉降較小。

   (3)、與其他類型的頂管比較,泥水頂管施工時的總推力比較小,尤其在粘土層這種表現得更為突出,所以特別適用于長距 離頂管。

   (4)、工作坑內的作業環境較好,作業比較安全,由于它采用泥水管道,輸送棄土,不存在吊土,搬運等危險的作業。

   (5)、泥水輸送棄土為連續作業,因此進度比較快。

   主要設備參數

  本工程使用的主要設備揚州廣鑫制造的NPD-3200型泥水平衡偏壓破碎型頂管機。主要參數如下:1、尺寸:全長(mm):5000;重量(T):52。2、切削刀盤:電機功率(KW):15*8;轉矩(KN.m):150;轉速(rpm/min)2;3、糾偏系統:油缸數量(個):2;油缸推力(T):15×8;糾偏角度:上下1.7°, 左右1.2°;電機功率:0.75;4、泥水系統 :排泥泵(KW):22;送泥泵(KW):15;送排泥管:4”;5、頂進速度mm/min0~120。  6、機頭總功率:160。本工程頂管機頭采用260噸汽車吊進行吊裝。

         3.4、頂管施工工藝流程圖 

  

        3.5、頂力計算、最大頂距確定和準備工作

本工程頂管單元長度根據設計圖紙的井室位置、地面運輸和開挖工作坑的條件、頂管需要的頂力、后背與管口可能承受的頂力等因素確定單元長度。頂力計算時分不同管徑取一個最大管徑和最大單元長度進行計算。本工程頂管采用DN3200鋼管施工,管節長8.8米,采用焊接。

    1)、頂力的計算

    最大推力計算,采用經驗公式,按最大頂距252米計算:

    F=F1+F2    式中:F—總推力;   F1—端阻力;   F2—側壁摩阻力;F1=п/4×D2×P

    式中D—管外徑;P—控制土壓力;P=Ko·γ·Ho   式中:Ko—靜止土壓力系數,一般取0.55

     Ho—地面至掘進機中心的高度,取值14m             γ—土的重量,取1.9t/m3

     P= Ko·γ·Ho =0.55*1.9*14=14.63t/m2

     F1=3.14/4*3.27*3.27*14.63=122.8t      F2=πD·f·L

    式中:f—管外表面綜合磨擦阻力,根據地質勘察報告,位于砂土層,取值0.30T/m2(觸變泥漿采用優質膨潤土)

         D—管外徑取3.27m          L—頂距252m

     F2=3.14*3.27*0.3*252=776.2t     F=F1+F2 =122.8+776.2=899t

     工作井最大承載力為1200T,能滿足頂管施工要求,不需設置中繼間。

   (2)、地面準備工作

     ①在頂管頂進施工前,按要求進行施工用電,用水,通道,排水及照明等設備的安裝。施工用電采用臨時變壓器滿足頂進設備的功率(并備有150KW的發電機組一臺)。水需從外拖運,要修進場簡易便車道,保證施工管材料、設備及機具進場。還需鋪毛渣石的場平?,F場設備擺放空間至少需長45米,寬55米的平整封閉場平區域。

     ②施工材料,設備及機具必須備齊,以滿足本工程的施工要求。管節等準備要有足夠的余量(3040m)。

     ③井上,井下建立測量控制網,并經復核報驗監理認可。

   (3)、井下準備工作及井內布置

     工作井井內布置主要是后靠背、導軌、主頂油缸、油泵動力站、鋼制扶梯等。頂管基座為鋼結構預制構件,頂管基座位置按管道設計軸線準確進行放樣,安裝時按照測量放樣的基線,吊入井下就位安裝固定?;系膶к壈凑枕敼茉O計軸線并按實測洞門中心居中放置,并設置支撐加固,保證基座穩定不變形。

   (4)、技術交底,崗位培訓

    在頂管施工前,對參加施工的全體人員分階段進行詳細的技術交底,對各技術工種進行崗位培訓,經考核合格后,才能上崗。

   3.6、后座墻的選擇

本工程后背墻按照施工圖紙設計采用鋼筋混凝土后背墻,為保證砼后背墻受力均勻,避免局部受壓破壞,在施工時在鋼筋砼后背墻前增設20cm厚鋼板(5*5m)作為支墊,以分散千斤頂的壓力。同時頂管工作井外側采用三軸攪拌樁加固。

                   

后背墻加固區域圖

            3.6.1、后背墻的剛度要求

頂管時要求后后座墻具有充分的剛度,以避免往復回彈,消耗能量。要保證受最大頂力時不變形,或只有少量殘余變形,后座墻應盡量采用彈性小的材料。如果后座墻彈性過大,頂進的后從力先壓縮后座墻,直到后座墻被壓緊而不能再壓縮時頂力才向前發揮作用使管段前進,千斤頂卸荷,后從力解除后,后座墻雖然有殘余變形但不大,甚至可以恢復到未受荷載的狀態,可是下一次頂進時,仍要先壓縮后座墻,因而每次頂進都要浪費一段千斤頂行程于壓縮后座墻。用短行程千斤頂,行程 一般為200mm,而后座墻壓縮量為2030mm,這樣就可使千斤頂行程在頂管前進時的利用率只有70%80%,每頂進2m長的管節,需1214個行程。若再考慮到傳力工具的壓縮,需要的行程數還要增加。所以,要提高頂進效率,除采用長行程的千斤頂外,還應設法增加后座墻的剛度。

          3.6.2、后座墻的形式和類別

后座墻形式雖然多種多樣,但就其使用條件來講,基本上有以下三種:

    ①.覆土較薄或穿過高填方路基的頂管,無土抗力可利用時修建的人工后座墻;

    ②.覆土較厚時可以充分利用土抗力的天然后座墻;

    ③.在混凝土或鋼筋混凝土豎井內建筑的現澆鋼筋混凝土后座墻。

    GB5028697規范中對裝配式后座墻作出了如下規定:

    ①.裝配式后座墻宜采用方木、型鋼或鋼板等組裝,組裝后的后座墻應有足夠的強度和剛度;

    ②.后座墻土體壁面應平整,并與管道頂進方向垂直;

    ③.裝配式后座墻的底端宜在工作坑底以下(不宜小于50cm);

    ④.后座墻土體壁面應與后座墻貼緊,有間隔時應采用砂石料填塞密實;

    ⑤.組裝后座墻的構件在同層內的規格應一致,各層之間的接觸應緊貼,并層層固定。

    頂管工作坑及裝配式后座墻的墻面應與管道軸線垂直,其施工允許偏差應符合表9-3中的規定。

工作坑及裝配式后座墻的施工允許偏差(mm     2

  

     注:H——裝配式后座墻的高度(mm);L——裝配式后座墻的長度(mm)。

   3.7、泥水系統、水壓控制、注漿量的計算

   (1)、泥水系統

泥漿系統有二個作用:送走被挖掘機的渣土和平衡地下水。泥漿系統是由密封的管道組成,通過機頭循環,形成泥漿混合物,由排泥管送走,最后沉淀在地面上的泥漿池內,泥漿通過眾多的排泥泵被排出。再由進水泵進水送入機頭,排泥由變速的排泥泵進行控制。機坑旁通裝置可控制進排泥漿的速度、方向,以防止泥渣堵塞管道,淤積現場。當挖粘土時,可能使普通粘土,有一定的粘合度,可以直接將泥漿排入泥漿池內,但是當挖沙土時,泥漿中必須添加一定的粘合劑(諸如膨潤土等)以增加泥漿粘度,以達到排渣的最終目的。夾帶泥砂的泥漿,可通過振動篩、循環沉淀器、干燥器等,處理分離渣質,泥漿被再用,渣質被積累后處理。處理渣土用翻斗車,泥漿用罐車運出場區,堆置于郊外,處理時注意不得污染路面等環境。

進排泥水系統起著第二個作用:在有地下水存在的地方,掘進機表面的壓力可以降低到小于水中的壓力。這樣避免了抽地下水的需要。進排泥水系統中的壓力感應器可測出地下水的壓力。機內泥水循環系統,電磁閥,旁通裝置及載水閥可以起到調節水壓的作用。機內電磁閥和旁通系統,可以阻止水壓的變化,保持水壓,在加管道時,不至于減小機頭的水壓,保證內部壓力平衡。

    (2)、注漿量的計算

    本工程每1米注漿量計算如下:

    V=πDwtL3.14×3.27×0.015×10.153m3

    1)、按照地質條件。一般壓漿量為計算的150%~200%,本工程在粉質粘土頂進,按照160%進行注漿量控制。

    2)、為防止路面沉陷和地上、地下構筑物不受擾動,頂管結束后,應及時對管體四周的縫隙充填水泥漿,使其密實堅固,填充水泥所用設備與觸變泥漿設備相同。逐孔注漿,水泥漿液需攪拌均勻,無結塊,無雜物,注漿結束后,要及時清理注漿設備,以防堵塞。

    3)、注漿壓力根據管道深度H和土的天然重度γ而定,經驗為23γH,本工程注漿壓力為0.20.3MPa。

    4)、壓漿填充材料:在管頂間隙較小管段,采用管內注漿,壓漿材料為水泥粉煤灰漿,配比為,水泥:粉煤灰=13;在管頂間隙較大管段,采用管內注漿和地面注漿相結合,壓漿材料為水泥粉煤灰砂漿,配比為,水泥:粉煤灰:細砂=114。

    5)、管內注漿布孔方式:沿管線縱向每3m設一處壓漿孔。布孔方式宜采用左上方、右上方、左上方的順序。地面注漿布孔方式:沿管道上方每46m打孔至管頂空腔。

 

    6)、注漿順序:每段注漿從第一孔開始,直注至下一孔出漿,依次注完。每段注漿后,靜止68小時后進行第二次注漿。第二次注漿壓力不變,直至壓不進為止。

    對松散砂礫層及回填土層,頂進中需用水泥漿液進行土壤加固。

    根據本工程特點,初步設計每節管都設置注漿孔,依次調整注漿孔的位置,確保每個方向都能注漿潤滑。 

    總注漿量應不小于管外環形空間體積的2倍,考慮到泥漿的漏失,必須經常性地連續補漿,確保泥漿套的完整。

   (3)、注漿減磨要點:

      1)、選擇優質的觸變泥漿材料,對膨潤土取樣測試。主要指標為造漿率、失水量和動塑比。

      2)、在管子上預埋壓漿孔,壓漿孔的設置要有利于漿套的形成。

      3)、膨潤土的貯藏及漿液配制、攪拌、膨脹時間,聽取供應商的建議但都必須按照規范進行,使用前必須先進行試驗。    

      4)、壓漿方式要以同步注漿為主,補漿為輔。在頂進過程中,要經常檢查各推進段的槳液形成情況。

      5)、注漿設備和管路要可靠,具有足夠的耐壓和良好的密封性能。在注漿孔中設置一個單向閥,使漿液管外的土不能倒灌而堵塞注漿孔,從而影響這漿效果。

      6)、注漿工藝由專人負責,質量員定期檢查。

      7)、注漿泵選擇脈動小的螺桿泵,流量與頂進速度相應配。

      8)、由于頂管線路長,為使全程注漿壓力不致相差過大,在中間還將每隔400m增設壓漿泵以增大壓力。

 

泥漿處理系統

     3.8、操作控制系統

由一名受過高度訓練的操作人員,在地面控制室外內操作并仔細檢測著整個操作系統、觀察掘進機內的土壓、油壓、激光束位置??刂婆_提供操作數據和控制整套系統的電子按鈕??刂瓢蹇梢允侨斯た刂品较蚝蛿祿涗?,或者是全自動控計算機控制方向和記錄,其他的工作人員則負責井內管道和頂鐵的更換以及進行、進排泥管和電纜的連接。當掘進機到達接收井時,挖掘會暫時中斷,如果遇到有地下水或軟土層時,還需有洞口止水圈安裝在接收口墻上。最后,掘進機頭從土層出來進接收井,就完成整個管道的鋪裝。這以后,掘進機被撤走,建造人工出口,接收井被關閉。一個工程常常有幾個掘進段組成,這時,在工作井內的頂進設備變換方向,重新開始另一方的頂進工作,這個過程每過一個工作井重復二次,最后鋪設成了整個下水道或輸送管道。

     3.9、進出洞口措施

洞口采用高壓旋噴樁加固,另在洞口處采取止水裝置。

頂進前,為防止洞口處的水土沿工具管外壁與洞門的間隙涌入工作井,在工作井內洞口處安裝一道止水裝置。在頂進施工過程中又可防止減摩漿從此處流失,保證泥漿套的完整,以達到減小頂進阻力的效果。

     3.10、長距離頂管通風機管線布置

通風是不容忽視的問題。在頂進超過40m以上時,操作人員在管子內要消耗大量的氧氣,而管內會出現缺氧,還有一些有害氣體夾雜其間。為了操作人員健康及安全,必須靠通風設施來解決。我們采用鼓風機和抽風機相結合的方式來解決這一問題,將鼓風機和抽風機安裝在工作坑的上方,以塑料管通入管道內。

      在管子內有電纜,照明電線,水管,輸油管,通風管等各種管線,一般均懸掛在管子頂壁及側壁上,為保證施工有條不紊,預先在管子內壁上設置固定裝置。做這些管線時,一定要作好接頭,彎頭的處理,并經常檢查。管內采用12V低壓照明。

   3.11、頂管施工過程中應注意的問題

     (1)、當掘進機停止工作時,一定要防止泥水從土層或洞口及其 它地方流失。不然,挖掘面就會失穩,尤其是在進洞這一段時 間內更應防止洞口止水圈漏水。

     (2)、在掘進過程中,應注意觀察地下水壓力、泥水倉水壓力的變化,并及時采取相應的措施和對策,只有這樣才能保持挖掘 面的平衡穩定。

     (3)、在頂進過程中,隨時要注意挖掘面是否穩定,要不時檢查泥水的濃度和相對密度是否正常,還要注意進排泥泵的流量及壓力是否正常。應防止排泥泵的排量過小而造成排泥管的淤泥 和堵塞現象。

     (4)、壓漿孔的處理,頂管頂進完成后,對管節上的壓漿孔進行封堵措施。

     3.12、頂管施工測量和方向控制

       3.12.1、測量及控制指標

為了保證頂進軸線控制在設計軸線允許偏差范圍內,在頂進過程中要密切注意激光點的偏向。軸線測量的控制系統設在工作井內液壓主頂裝置中間。施工中需經常對控制臺進行復測,以保證測量精度,控制臺基礎應用混凝土澆筑在沉井底板上。按獨立坐標系放樣后用測量控制臺使它精確地移動至頂管軸線上,用它正確指揮頂管的施工方向。

       3.12.2、施工頂管測量和方向控制

在后頂觀察臺架設J2型激光經儀一臺,通過后視測機頭的光靶及后標點的水平角和豎直角各一測回,編排程序計算頂管的頭部及尾部的平面及高程,測量與方向控制要點如下:①、有嚴格的放樣復核制度,并做好原始記錄。頂進前必須遵守嚴格的放樣復測制度,堅持三級復測:施工組測量員項目管理部監理工程師,確保測量萬無一失。②、布設在工作井后方的儀座必須避免頂進時移位和變形,必須定時復測并及時調整。③、頂進糾偏必須勤測量、多微調,糾偏角度保持在10’20’不得大于0.5°。并設置偏差警戒線。④、初始推進階段,方向主要是主頂油缸控制,因此,一方面要減慢主頂推進速度,另一方面要不斷調整油缸編組和機頭糾偏。⑤、開始頂進前必須制定坡度計劃,對每一米、每節管的位置、標高需事先計算,確保頂進時正確,以最終符合設計坡度要求和質量標準為原則。

頂管施工過程測量,采用激光導向控制系統,測量儀器位于頂進后方,在主頂設備后方底板砼上,預埋鋼板,做托架,調整到所需的標高及管線軸線方向后,對準掘進機內定位光靶上,并使其在監控顯示屏上反映出來。操作人員根據投影影像判斷頂進偏差情況。頂進剛進入土層時,每頂進0.3m測量一次,頂進34節后,正常頂進,每頂進1m測量一次,在進入接收井前30m范圍增加測量頻率,每頂進0.3m測量一次。

        3.13、施工常見風險及應急措施

       3.13.1工程風險分析:

          1、支撐變形較大或失穩

          2、地面沉降、隆起

          3、地質發生很大的變化,突然間變硬或變軟

         4、在頂管施工過程中,如果出現異常的偏差或糾偏失效

         5、頂進管道滲水

         6、注漿措施

       3.13.2應急措施:

        1、支撐變形較大或失穩

     現場備足鋼支撐、型鋼、水泥及砂石料,并確保挖掘機、點焊接、攪拌機、噴漿機運轉良好,放置在不影響施工的地方。    

          對支撐除按規定頻率進行檢測外,暴雨后應加強對支撐端頭的檢查,若有脫落或移位的跡象應及時整改。加強司機安全教育嚴防挖掘機和其他工程機械碰撞鋼支撐,造成鋼支撐脫落。

        支撐失穩或脫落后,在設計位置的左右及下方及時架設臨時支撐,然后再恢復設計位置的支撐。

        2、地面沉降、隆起

           在頂管通過路面設置觀測點,發現沉降超過警戒值應立即停止作業,必須找出原因,及時調整方案并采取相應措施后才可繼續施工。如沉降發生得到控制,則按調整方案繼續施工。

           如沉降發生不能得到控制,應停止頂管作業,馬上進行換漿工作,保證地面的穩定,確保路面的安全。   

           在頂管的施工過程中做好換漿工作,在一段管道頂進完成后,及時換漿,一般以3天為一個周期,將水泥漿從注漿高于膨潤土注漿的壓力注入,把頂管前面的第一節的注漿孔打開,使膨潤土泥漿流出,直到有水泥砂漿壓出時,再把注漿孔塞上,換漿后管的周圍有充分的水泥漿,經過一段時間后,水泥漿溶入粉砂土中,最終改變了土質和管壁合成一體,可充分保證塌陷問題的產生。在頂通前應做好出洞前的準備工作,在機頭出洞后及時將機頭和連接的管道分離,機頭及時吊出井外,在第一時間抓緊處理井內泥漿和進行洞口封門,保證洞內土體和水量不流失,保證管道沉降得到控制。 根據檢測數據調整減阻泥漿注漿量,減少管節背土現象,控制地面沉降。

    3、地質發生很大的變化,突然間變硬或變軟。

     可以通過刀盤的扭矩來判斷,如果突然變硬了,則像水倉加入水或泥漿,掘進機上設有加漿孔,其目的就是用來加泥的。

   4、在頂管施工過程中,如果出現異常的偏差或糾偏失效的質量措施

     必須在允許偏差標準以內就停下來,分析原因,找出對策再繼續頂進,切不可盲目行動。操作人員必須嚴格遵守這樣一條規定:無論何種情況,超過允許偏差一律停下來,并且如實匯報情況,以便分析原因,找準對策。

   5、頂進管道滲水

            安全預防措施: 頂進過程中地層受力變化、頂進機頭突然出現栽頭后進行糾偏造成管口接口錯口位置設專人監視;若發現出現滲漏,應及時處理。應急措施:當漏水量較小時,采用在漏水處附近鉆孔,向管外注入聚氨酯,利用聚氨酯遇水固化的化學特點,進行止水;當漏水較大時,采用高效速凝水泥臨時封堵部分漏洞,并加設引流管,控制漏水盡量少沖刷高效速凝水泥封口,待速凝水泥達到一定的強度時,在漏點附近鉆孔注入速凝液漿進行堵漏。

      6、注漿措施

    布孔原則:注漿孔眼的位置及數量,則需根據不同地質情況進行合理安設。打孔的方法可視施工條件采用機械(鉆巖機)方法。灌漿孔眼的小則需根據灌漿嘴或灌漿鋼管大小確定,一般鉆孔孔徑要比灌漿嘴或灌漿管12mm.

灌漿是整個化學灌漿的中心環節,須待一切準備工作完成后再進行,灌漿前必須有組織地進行分工,固定崗位,尤其需要有專職熟練人員進行操作,其操作程序如下:灌漿前應對整個灌漿系統進行全面檢查,在灌漿機具運轉正常,管路暢通情況下,方可進行灌漿。對于垂直裂縫一般自下而上灌漿,水平裂縫(橫向縫)由一端向另一端或從兩端向中間進行灌漿,對集中漏水應先對漏水量的孔洞進行灌漿,在有條件的情況下,橫縫也可以幾個嘴同時灌漿。將灌漿系統和灌漿嘴牢固聯結,打開排水閥門,使水從排水閥門中流出。開放灌漿系統的全部閥門并起動壓力泵,待漿液從排水閥門中流出后,即關閉排水閥門,繼續加壓進行正常灌漿。

       3.14、頂管施工具體過程

       1、洞口破除

頂進基坑:頂管導軌及機頭安裝就位后,用風鎬對預留洞口進行破除,破除后的洞口應為圓形,圓心與管道中心保持一致,洞口直徑大于管道外徑10cm。預留洞口破除到位后,頂進。

       2、開機頭:

用吊車(260噸)將現場的管道吊入基坑內,當機頭就位后,首先接通機頭刀盤旋轉電源,開動刀盤使其向左或向右旋轉,再接通進泥泵和排泥泵電源,泥漿由進泥管進到泥水平衡倉,充滿泥水平衡倉,由出泥管回到泥漿池,形成循環泥漿管路。再接通機頭刀盤頂進電源,使刀盤主軸向前行進,同時開動基坑內頂鎬,推動機頭向前行進,當頂進1節管的長度后,關閉機頭進泥閥門和出泥閥門,并使用排泥泵將管路中的泥漿抽空,若已頂進3節管后,應在頂進時注入觸變泥漿。卸掉基坑內各種接頭軟管和電纜管路,使主頂鎬回縮,移走頂鐵,用吊車將混凝土管下到位,重新快速連接各種接頭軟管和電纜管路,使頂管就位,重復以上操作步驟循環頂進。在頂進過程中預先在確定的管道點位向管壁外側同步注入泥漿,以減少側壁頂進時的阻力,并支撐周圍的土層。

        3、頂管頂進:

        3.1頂管機頭安裝到軌道上,復核管道中心與頂管機頭后,頂管機頭頂進,頂進機頭在沒有全部進入洞時,在機頭中心、高程偏差不大于±20mm,不考慮糾偏,如中心、高程偏差大于±20mm,及時確定糾偏方案,糾偏高程時,軌道上管要加配重,糾偏中心時,軌道管兩側要加支撐。

        3.2每節頂管吊至坑內導軌上,測量管道中心線及前后端管底高程,檢查合格后,頂進至前一節管后端,并與之連接。在安裝頂管時,頂管接口膠圈施工,嚴格按照設計和規范要求實施。

        3.3試頂:本次施工主頂設備均選用1.0m沖程的油缸,前端有環形頂鐵連接。在頂管頂進一段距離后,要加設弧形活動頂鐵,做一次頂進再下后一節管時,可將其吊移。在正式頂進前,對所有機器、電路、油路及其它設備進行最后一次測試。無誤后即開始頂進。

        3.4洞口封閉安裝后,先不轉刀盤將機頭緩慢平推入洞內。頂進時進泥流量控制在0.4-0.6m3/min。此時泥水分兩部分流出,一部分由機頭外流出井,另一部分由機頭出泥管排出。

        3.5初始頂進的速度控制主要是機頭吃土,機頭克服刀盤旋轉產生的扭矩,靠的是機頭重量產生的與軌道的摩擦力,如果盤刀吃土太深扭矩大,機頭會旋轉,所以頂進速度不要太快,第一節管進洞階段,刀盤速度控制在10-20mmmin,此階段重點是找正管子中心、高程,偏差控制在±5mm之內;進泥流量控制在0.6-0.8m3/min,泥漿由頂管機出泥管排入砂水分離設備。 機頭全部入土后,高程、中心偏差大于±10mm要糾偏,此時糾偏用機頭糾偏設備。初始頂進最終把中心控制在5mm以內,高程控制在+10mm以內,為后面的掘進打下好基礎。

       3.6當主頂油缸頂進一段距離后,掘進機機頭進入止水圈接觸到坑外側土體,機頭刀片開始工作,掘進出的土體在切削刀盤內粉碎,進入泥漿艙,在那里與泥漿混合,泥漿通過排泥管輸送到地面上。掘進機完全進入土層后,電纜及泥漿管拆除,下第一節頂管,將其推到掘進機尾套處與掘進機頭連接,頂進,每節頂管頂進均安裝前一節頂管后連接進行頂進。 頂管施工中,為了使挖掘面保持穩定,必須在泥水艙中充滿一定壓力和相對密度在1.2左右的泥水,泥水在挖掘面上形成一層不透水的泥膜,它可以阻止泥水向挖掘面里面滲透。同時,泥水本身具有一定壓力,可以用來平衡地下水壓力和土壓力。開挖面的泥水平衡是使泥水艙內保持一定壓力,使其與地下水壓力相平衡。泥水壓力過大,地面隆起;泥水壓力過小,地面沉陷。因此每段頂管施工前根據此段穿越土層及地下水位情況設定泥水艙基準面泥漿壓力。 當偏差流量為正值時,頂管機處于“超挖”狀態,偏差流量為負值時,頂管機處于“溢水”狀態,當發現掘削量過大時,應立即檢查泥水密度、粘度和切口水壓,查明原因后應及時調整相關參數,確保開挖面穩定。

        3.7當掘進機或前面幾節工作管進入土體后,在安裝下一節管子時,主頂油缸回縮,此時由于主動土壓力的作用,常會造成掘進機和管子的后退,前端土體也隨之滑裂,推進方向出現偏差。

        3.8頂進機頭入土后,機頭后方連續放置注漿管,頂進時不斷注漿充填水泥漿使漿液在管外壁形成比較完整的漿套.

           3.15頂管過312國道和婁江河施工措施

       1、頂進過程中,及時注入觸變泥漿,以保證土體穩定和機頭正面壓力。

       2、 頂進速度應適中。過快,產生偏差后不易糾正;過慢,易出現坍塌。

       3、 頂進一旦開始,應連續進行。如遇下列情況時,應暫停頂進,并應及時處理:a.頂管掘進機前方遇到障礙;b.后背墻變形嚴重;c.頂鐵發生扭曲現象;d.管位偏差過大且校正無效;e.頂進力超過管端的允許頂力;f.油泵、油路發生異?,F象;g.接縫中漏泥漿。   

       4、頂管掘進機進入土層過程中,每頂進300mm,測量不應少于一次;管道進入土層后正常頂進時,每頂進l 000mm,測量不應少于一次,糾偏時應增加測量次數。頂進糾偏必須勤測量、多微調,糾偏角度應保持在10′~20′,不得大于0.50,并設置偏差警戒線。

       5、 頂管掘進機開始頂進5~10m的范圍內,允許偏差應為:軸線位置3mm,高程0~13 mm。當超過允許偏差時,應采取措施糾正。在軟土層中頂進混凝土管時,為防止管節飄移,可將前3~5節管與頂管掘進機聯成一體。

       6、頂管掘進機切入土體后,應嚴格控制其水平偏差不大于5mm,其高程應為設定標高加上拋高數,其數值可根據土質情況、管徑大小、頂管掘進機的自重以及頂進坡度等因素確定,以抵消機頭到達接收坑后的磕頭而引起的誤差。當出現磕頭現象時應迅速調整,必要時應拉回后重新頂進,但必須抓緊時間迅速完成,以減少對正面土體的擾動。

       7、嚴格控制進水量和泥漿出水量,保持壓力平衡。

       8、頂管出洞時要防止泥漿泄露,加強補漿措施。必要時采取封門措施。 8、采取泥漿置換措施:頂管施工結束后,采用水泥漿置換頂進時注入的觸變泥漿。

       9、管內鋼管敷設時,鋼管每道焊縫必須經過拍片檢測,達到II級片以上才可以施工,

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