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頂管施工技術(shù)方案
頂管施工就是非開(kāi)挖施工方法，是一種不開(kāi)挖或者少開(kāi)挖的管道埋設(shè)施工技術(shù)。下面小編為大家分享頂管施工技術(shù)方案，歡迎大家閱讀瀏覽。
一、頂管工作原理及工藝選擇
頂管工作原理：頂管施工是以頂管工作井為起始點(diǎn)，在工作井內(nèi)安裝主頂千斤頂系統(tǒng)提供水平推力，先將安裝在導(dǎo)軌上的頂管機(jī)頭從前墻預(yù)留的出洞口破封門推入土中，由機(jī)頭導(dǎo)向，然后將鋼筋砼管跟隨機(jī)頭一節(jié)一節(jié)地推向前頂進(jìn)。與此同時(shí)，機(jī)頭挖掘的泥土被不斷排出，經(jīng)水平運(yùn)輸至工作井，再經(jīng)垂直運(yùn)輸至地面外運(yùn)棄土。采用24小時(shí)連續(xù)施工，直至機(jī)頭進(jìn)入接收井回收，完成該次頂管管道鋪設(shè)。
頂管工藝選擇：頂管有土壓平衡法、泥水平衡法及氣壓平衡法等多種施工方法，是由頂管工具管(機(jī)頭)的功能分類而定的。應(yīng)根據(jù)機(jī)頭穿越的土層性質(zhì)和地下水情況等因素，選擇合適的頂管機(jī)頭。頂管機(jī)頭安裝在管道的前端，它具有控制頂管方向、挖掘和防止坍方等功能，其外形和尺寸與管節(jié)相近。本工程擬選擇泥水平衡平衡機(jī)頭。
二、設(shè)備配置和安裝
(1)井內(nèi)頂推設(shè)備
1、主頂千斤頂：每套頂進(jìn)總站配置3臺(tái)300t油壓千斤頂，其中1臺(tái)備用。
2、組合支架：主頂千斤頂固定在組合支架上，按管道截面左右對(duì)稱布置。
3、油泵：為保證油壓千斤頂行程同步，共同作用，采用1臺(tái)電動(dòng)高壓油泵形成并聯(lián)油路向千斤頂供油壓。每個(gè)千斤頂均備有獨(dú)立的控制閥。
4、后座承壓壁：主頂油缸提供水平推力將管道在土層中向前推進(jìn)，其反推力作用在后座鋼構(gòu)件上并傳遞擴(kuò)散到工作井后壁上。后座結(jié)構(gòu)采用50mm厚鋼板(重約2t)，和厚50cm砼墻體組成。后座與工作井后壁之間墊一層5cm厚木板，這樣即可將2臺(tái)油缸的集中頂力傳遞擴(kuò)散到工作井壁上。
5、頂鐵和分壓環(huán)：分壓環(huán)外徑、內(nèi)徑與鋼筋砼管一致，其長(zhǎng)度為50cm，二臺(tái)主頂油缸的頂推力作用在分壓環(huán)上，分壓環(huán)再均勻擴(kuò)散傳遞到砼管的后端面。環(huán)形頂鐵的結(jié)構(gòu)與分壓環(huán)一樣，它的作用是由于油缸的一次行程不足以將一節(jié)砼管推頂?shù)轿�，需要將油缸收回后，在分壓環(huán)與油缸之間加墊該頂鐵結(jié)構(gòu)，然后利用油缸的第二次行程再推，這樣反復(fù)多次即可將一節(jié)大大超過(guò)油缸行程長(zhǎng)度的砼管推頂?shù)轿弧１竟こ?.0m長(zhǎng)度的頂鐵各兩件，采用20cm厚鋼板加工而成，重量約1t。
6、中繼間的設(shè)置及位置
A、 Ø800中繼站由10個(gè)30T的液壓千斤頂組成，總頂力為300t，伸縮量均為30cm，中繼間在管道上的分段安放位置，可通過(guò)頂進(jìn)阻力計(jì)算確定。
B、 按常規(guī)，由于機(jī)頭前方迎面阻力和管道外壁阻力等不確定因素太多，為留有較大的安全頂力儲(chǔ)備，因此第一號(hào)中繼間應(yīng)盡量設(shè)置在距機(jī)頭比較近的位置處，一般設(shè)置在距機(jī)頭20m處附近(，后面的中繼間再按一定長(zhǎng)度布置。本工程每段頂管只需設(shè)置一座中繼間，即1#中繼站。
三、頂管工具管安裝
頂管機(jī)頭維修調(diào)試好，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后，被吊放到工作井內(nèi)導(dǎo)軌上。檢查測(cè)定機(jī)頭與軌道是否平衡、吻合，機(jī)頭的前后端中心方向和相對(duì)高差小于2mm，然后對(duì)機(jī)頭的油路、泥漿和操縱系統(tǒng)等設(shè)備進(jìn)行逐一連接，各部件連接牢固，不得滲漏，安裝正確，并對(duì)各系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)真檢查和試運(yùn)行。
四、工作井地面設(shè)施
1、膨潤(rùn)注漿系統(tǒng)：包括膨潤(rùn)土拌合池、壓漿泵、管道等。對(duì)于長(zhǎng)距離頂管，泥漿泵的泵壓能力要求更高，壓力不得低于3Mpa。
2、棄土泥漿池：采用泥水平衡，井上地面需設(shè)置棄土泥漿池。棄土泥漿經(jīng)過(guò)泥漿泵送入泥漿車運(yùn)到政府指定地點(diǎn)排放。沉淀池設(shè)置兩個(gè)連在一起的循環(huán)過(guò)濾池。單個(gè)泥漿池內(nèi)空尺寸為長(zhǎng)10m，寬5m, 高度為2m,四周井壁采用750mm磚砌墻體，采用Mu100的磚，M10水泥砂漿砌筑，內(nèi)外抹20mm厚的水泥砂漿;井底采用30cm厚的C15混凝土基礎(chǔ)底板。
3、蓄水池：采用泥水平衡，機(jī)頭前方需要大量水供高壓水破土，需在地面上建造一蓄水池，蓄水池內(nèi)空尺寸為長(zhǎng)5m，寬5m, 高度為2m,四周井壁采用750mm磚砌墻體，采用Mu100的磚，M10水泥砂漿砌筑，內(nèi)外抹20mm厚的水泥砂漿;井底采用20cm厚的C15混凝土基礎(chǔ)底板。
4、高壓油泵站：包括高壓油泵、油管、油箱、限壓閥、溢流閥和壓力表等指示保護(hù)裝置。選用1臺(tái)50Mpa高壓油泵，液壓系統(tǒng)設(shè)備安裝完畢后要進(jìn)行試車，使用過(guò)程中定時(shí)檢修維護(hù)，及時(shí)排除故障。
5、空壓站：是向管道內(nèi)及機(jī)頭供氣，以確保管道內(nèi)工作人員的呼吸安全和氣倉(cāng)內(nèi)帶壓條件。由空壓機(jī)生產(chǎn)壓縮空氣，通過(guò)凈化后輸入管道內(nèi)。采用1臺(tái)3m3的空壓機(jī)。
6、泥漿站：包括壓漿泵、攪拌機(jī)、泥漿池、管道、壓力表和閥門等，用以向管道內(nèi)供應(yīng)減阻泥漿。共配置1臺(tái)壓漿泵(0.8Mpa)。
7、起重設(shè)備：選用一臺(tái)25噸汽車式起重機(jī)。
五、頂管出洞
當(dāng)井內(nèi)、井外的準(zhǔn)備工作全部完成后，可將機(jī)頭吊放到井內(nèi)導(dǎo)軌上，調(diào)整好方向，開(kāi)始頂管的出洞，工作井壁前墻有機(jī)頭及管道出洞的預(yù)留洞口。由于地下水位比較豐富，為防止井外水土從預(yù)留洞口與機(jī)頭外壁之間的縫隙流入工作井內(nèi)，預(yù)留孔洞與管道間取消常規(guī)的密封裝置而改用動(dòng)密封裝置。
1、洞口密封結(jié)構(gòu)：出洞口密封結(jié)構(gòu)的作用是阻止在頂管過(guò)程中泥水從管節(jié)與洞口間的間隙流入井內(nèi)。由于地下水位較高，改一般性的密封結(jié)構(gòu)
根據(jù)管道中心線與井壁預(yù)留孔的位置，制作一個(gè)雙層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)套環(huán)，套環(huán)內(nèi)圈設(shè)有多層橡膠止水帶，止水帶之間填充黃油，套環(huán)安裝在預(yù)留孔與管節(jié)之間，外圍焊接在孔的預(yù)埋鋼板上，內(nèi)圈橡膠緊貼管節(jié)。
2、破墻的出洞：當(dāng)機(jī)頭前端進(jìn)入洞口密封圈后，即可破墻出洞。工作井預(yù)留洞口已用鋼封門臨時(shí)封堵，在頂前采用氣割按水平方向一點(diǎn)點(diǎn)地將封門割除，然后將機(jī)頭推進(jìn)，切入土體中，隨后即可進(jìn)行正常頂管施工。為保證頂管機(jī)頭出洞的萬(wàn)無(wú)一失，除采用大管徑井點(diǎn)外，應(yīng)事先對(duì)洞口周圍一定范圍內(nèi)的土體進(jìn)行雙液注漿壓密，更有效地防止外側(cè)的水土進(jìn)入工作井。雙液注漿壓密范圍為：長(zhǎng)2m×寬4m×深6m。
3、方向監(jiān)測(cè)：頂管出洞方向控制得好，整條管道才有可能頂好，頂管出洞不好，整條管道都難于頂好，故必須嚴(yán)格控制頂管出洞精度，采用跟蹤測(cè)量，隨時(shí)調(diào)整機(jī)頭出洞的方向及高程偏差。
六、頂進(jìn)施工
A、當(dāng)工具管頂入沉井前壁外的土體后，留其尾部約30cm長(zhǎng)擱置在導(dǎo)軌上，收回千斤頂活塞桿，卸走頂鐵，安裝管節(jié)和分壓環(huán)，開(kāi)始進(jìn)行管道的頂進(jìn)施工。
B、為實(shí)現(xiàn)有一次能頂進(jìn)80m的距離，本工程擬采用下述兩項(xiàng)技術(shù)措施：第一、在管壁外壓注觸變泥漿，形成一定厚度的泥漿套，利用觸變泥漿的潤(rùn)滑作用，以減少頂進(jìn)阻力;第二、采用中繼間接力頂進(jìn)技術(shù)，實(shí)行分段逐次頂進(jìn)。
C、注漿減阻：壓注觸變泥漿填充管道的外周空隙，是減小地層損失控制地面沉降，減小頂進(jìn)阻力實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離頂管的重要措施。對(duì)頂管機(jī)頭尾端的壓漿，要緊隨管道頂進(jìn)同步壓漿。為使管道外周形成的泥漿始終起到支承地層和減阻作用，在后續(xù)管道的適當(dāng)點(diǎn)位，還必須進(jìn)行跟蹤補(bǔ)漿，以補(bǔ)充在頂進(jìn)中的泥漿損失量。壓漿所用設(shè)備有：①注漿泵(螺桿泵，排量1000L/min，壓力3Mpa);②攪拌器;③注漿管道(主管φ50mm鋼管，支管φ25mm);④管道閥門和壓力計(jì)。所用的觸變泥漿是由膨潤(rùn)土、水和摻合劑按一定比例混合而成。施工現(xiàn)場(chǎng)按重量計(jì)的觸變泥漿配合比為：水：膨潤(rùn)土=8:1，膨潤(rùn)土：CMC=30:1，本工程擬購(gòu)置膨潤(rùn)土袋裝復(fù)合材料，在現(xiàn)場(chǎng)施工加水拌和。壓漿量為管道外圍環(huán)形空隙的1.5倍，壓注壓力根據(jù)管頂水壓力而定。
七、測(cè)量與糾偏
�、夙敼軠y(cè)量控制
測(cè)量控制網(wǎng)及井下測(cè)量平臺(tái)的建立：開(kāi)工前根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和業(yè)主提供的測(cè)量控制點(diǎn)，在工作井周圍布設(shè)一個(gè)高精度的測(cè)量控制網(wǎng)，設(shè)置臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)。按設(shè)計(jì)要求在地面定出管道中心線，并在工作井的兩端放設(shè)中心線樁，并按照設(shè)定的管道中心線和工作井井位建立地面與地下測(cè)量控制系統(tǒng)�？刂茦对O(shè)在不易擾動(dòng)，視線暢通便于校核的地方。
在頂進(jìn)工作井內(nèi)的頂管軸線上，靠近后靠背處，設(shè)置測(cè)量平臺(tái)，其上設(shè)置由地面水準(zhǔn)點(diǎn)引入的臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，在交接班時(shí)進(jìn)行儀器高程的校對(duì)與調(diào)整。頂進(jìn)軸線由設(shè)計(jì)管道中心通過(guò)經(jīng)緯儀或掛垂線的方法引入井內(nèi)的，并在井內(nèi)布設(shè)2—3個(gè)后視點(diǎn)，以便相互校核。設(shè)置的井下測(cè)量平臺(tái)必須穩(wěn)固，不與管道、設(shè)備、后靠背接觸，不受頂管操作的影響。
�、陧敼茌S線與標(biāo)高測(cè)量
頂管方向和管軸線偏差采用激光經(jīng)緯儀測(cè)定，以控制掘進(jìn)機(jī)的定線準(zhǔn)直。測(cè)量方法是將激光經(jīng)緯儀設(shè)備在井下測(cè)量平臺(tái)的起始點(diǎn)，對(duì)準(zhǔn)設(shè)在管內(nèi)測(cè)點(diǎn)的激光靶板，激光經(jīng)緯儀發(fā)射的激光束偏離光靶中心的距離，即為頂管軸線的偏差值，但方向相反。頂管標(biāo)高采用水準(zhǔn)儀測(cè)定。
�、垌敼艿孛鏈y(cè)量控制
頂管施工地面或多或少會(huì)產(chǎn)生沉降，關(guān)鍵是要隨時(shí)進(jìn)行沉降觀測(cè)并采取有效的措施。一般是在頂管軸線上每間隔10米設(shè)置一組沉降觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行定點(diǎn)定時(shí)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)有較大的沉降就應(yīng)進(jìn)行處理。處理方式是采取地面注漿的方式，處理面積按測(cè)量情況確定。
�、茼敼芗m偏
管道是否沿設(shè)計(jì)管軸線頂進(jìn)，是靠測(cè)量方法進(jìn)行檢查，管道軸線位置偏差采用經(jīng)緯儀測(cè)量檢查，管道內(nèi)底高程采用水準(zhǔn)測(cè)量。
管道在頂進(jìn)過(guò)程中所發(fā)生的偏差，是通過(guò)操縱機(jī)頭內(nèi)的糾偏千斤頂組來(lái)調(diào)整機(jī)頭方向完成偏差。
糾偏時(shí)應(yīng)做到在頂進(jìn)中糾偏，采用小角度分次逐步糾偏，做到勤測(cè)、勤糾。
⑤軸線和高程控制標(biāo)準(zhǔn)
執(zhí)行有關(guān)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。
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