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DN1400mm土压平衡机械顶管施工方案

DN1400mm土压平衡机械顶管

三、施工方案编制依据及顶管机选型

1、临潼工程设计图纸。

2、工程所提供的地质情况。

本工程由于一次顶进距离较长，且顶管管道主要处于主要穿越沙层。为确保工程质量万无一失，确保绝对工程安全，我公司根据以往在该区域的施工经验，决定采用土压平衡顶管掘进机，由于该机采用了先进的平衡原理，因此采用该顶机除了安全可靠外安全文明生产施工组织设计方案和技术措施，顶管施工对地面的影响降至最小，该型机原理图见下图

顶管机施工原理及主要特点：

该机型的施工原理是在工具管机头设土仓，土仓中的土通过大螺旋出土机运出，通过控制大螺旋机的出土量与顶进的进尺，确保土仓中的土压力在一定范围内波动，也就确保了被开挖地层的沉降与隆起值在允许的范围内。另外，该机还在土仓中设有注浆嘴，可以对土仓中的土体进行改良，以适应不同的地层。

4.1组织方案:本次施工有四处需要机械顶管施工，每处设置工作坑一个，接收坑一个。

4.2根据工作坑与接收坑位置全线采用注浆减阻顶进技术。

4.3顶管坑的用地范围为:40平方米*70平方米，接收坑用地范围为:30平方米*40平方米.施工场地进行全面硬化。

矩形工作坑采用外侧为直径0.3米，净间距0.2米，梅花状布置两层旋喷桩，深为较管道埋深深3米的旋喷桩配合内侧较管道埋深深1米的钢筋混凝土护壁墙逆作法施工，内衬墙厚度30cm，砼强度C30。

4.5工作坑、交汇坑开挖施工方案

4.5.1依据施工图纸提供的坐标点，用全站仪放出工作坑中、坑南，坑北中线点。坑南，坑北距坑中8m，在开挖的过程中对坑南，坑北两点进行保护。

4.6工作坑的尺寸计算：

工作坑采用旋喷桩配合钢筋混凝土护壁墙逆作法施工。工作坑的上口开挖尺寸为：11*8米,井底基础尺寸为:10*7米；接收坑的尺寸为：8*7米,井底基础尺寸为:7*6米。

矩形工作坑的底部尺寸一般可按下式计算其宽度（B）与长（L）：B=D1+2b+2C

式中B——工作坑的底部开挖宽度（m）；

D1——管外径（m），此工程管径为D1400mm，故D1为1500mm；

b——管两侧操作空间（m），一般为每侧1.2～1.6m，此工程管径为D1400mm，故b约为1600mm；

C——撑板厚度（m），一般采用0.5m混凝土护壁。

L=L1+L2+L3+L4+L5

式中L——工作坑的底部开挖长度（m），

L1——管节长度（m），此工程管径为D1400mm，故L1为1700mm；

L2——顶管机长度（m），此工程管径为D1400mm，故L2为3400mm；；

L3——出土工作间长度（m），此工程管径为D1400mm，故L3为3000mm；；

L4——后背墙的厚度（m），此工程管径为D1400mm，故L4为500mm。

L5——稳管时，已顶进的管节留在导轨上的最小长度（m），一般为0.3m～0.6m，此工程管径为D1400mm，故L5为500mm；。

采用混凝土基础，浇筑宽度为全工作坑坑底。并在混凝土内部埋设重型钢轨，重轨有足够的强度，能承受较大的荷载。四周设置集水槽，深度不小于20cm，坡向集水坑，在工作坑东南角设置集水坑，深度不小于1.0米，并在集水坑顶设置井篦，防止人员失足受伤，积水坑内安装3寸污水泵及泵管，以备防汛。

导轨安装是顶管施工中的一项重要工作，安装的准确与否直接影响管子的顶进质量，因此导轨选用钢质材料制作，并应有足够的刚度，导轨设计采用重型钢导轨，其安装要求如下：安装后导轨应该牢固，不得在使用中产生位移，并且要求俩导轨应顺直，平行，等高或略高于该处管道设计高程，其纵坡应与管道设计坡度相一致。安装导轨时，应首先利用垂球和直尺确定导轨的间距和平面位置，然后测出导轨各点的实际高程，并与设计高程相比较，确定导轨的高程调整后进行安装。在混凝土基础上铆钉钢筋，将钢轨焊接在混凝土基础上铆钉的钢筋上，再进行导轨混凝土浇注，其两重轨间的混凝土面必须留为弧形，确保管壁与两重轨间的弧形混凝土面相离。导轨的安装精度必须满足施工要求。其允许偏差为：轴线3mm，顶面高程为0～+3mm，两轨间距为±2mm。

式中：A——两导轨内距（mm），

R——管外半径（mm）；

r——管内半径（mm）；

后背加固采用后背钢板，以均匀传递千斤顶的反力至钢筋混凝土护壁墙，钢筋混凝土后背墙必须保证500mm厚，钢板与钢筋混凝土护壁墙紧密相贴，保证后背体系的稳固。轴线、顶铁轴线和管道轴线相互平行。

顶管工作坑必须配备起重设备，采用门式起重机，起重能力必须满足吊装顶管机组、混凝土管和顶进设备的拆装要求。起重刚绳安全系数为8，必须有合格证。起重机操作有专人负责，严格执行操作规程。正式作业前应试吊，吊离地面10cm左右时，检查重物的捆扎情况和制动性能，确认安全后方可起吊。起重机操作有专人负责，严格执行操作规程。

4.10管道的接口形式：

顶管使用时的砼材须满足标准和设计要求，对管材材质更需要严格控制，绝对不能因一节管材受损而使整段顶管受影响。按照设计要求顶管采用球墨铸铁管，DN1400采用单胶圈T型接口。

4.13机械、机具用量：

DN1400/镇江煤矿机械厂

SC4460JY/青岛专用汽车厂

ZZ3322BM294K/青岛专用汽车厂

ZG50/上海华东建筑厂

200型，钻杆为D300mm

4.14现场电力需要：

1.备用300KW发电机组1台

2.下设315变压器1台

劳务方配合人员：25人/坑

4.16降水及排水事宜

1.沿线距离管道中线5米处，间隔25米，设置1座D600mm降水井，两侧设置，每座降水井深度为20米，管道沿线一侧设置临时排水管道，长度以沿线管道总长及至排水口为度，管径为D600mm，管材为砼管，在每座降水井处设置集水井0.7*0.7，高出地面0.5米

2.顶管坑四个角设置降水井4座，深度为25米，坑内设置2个集水坑1.5*1.5，深2米，

3.顶管坑内设置临时排水管道，长度为排出顶管坑场地为宜，管材为砼管，管径为D600mm，在每座降水井处设置集水井0.7*0.7，高出地面0.5米

4.沿线架设三相五线制电源，每座降水井处设置水泵抽水自动控制电箱，

5.每座降水井内安装3寸高扬程潜水泵1台，并配置泵管。

　　　　根据提供地质资料反映，本工程为砂石层加地下水的特殊地质特点，在施工过程中除强化管理，确保质量保证体系正常运行外，针对具体工序，技术上也采取了相应的防范措施，使工程质量有一个充分的保证。

1）建立健全质量保证体系，严格按照施工程序和监理程序认真操作。

2）严把材料质量关，并做好各项试验检测工作。对每节管的质量严格把关。所有施工人员必须持证上岗，特殊工种作业人员必须严格执行该工种的作业程序及有关规定。

3）施工人员建立质量责任制，实行严格考核。

4）进场时由测量人员仔细校核水准点，并按照相关规范建立施工控制网。对放置工作坑内的水准点、中线点进行保护，严格按照设计控制。

5）架设导轨时严格控制中线、高程、坡度。保证误差在3mm内。

6）对施工作业人员进行技术交底。管道顶进过程中，应遵循“勤测量、勤纠偏、微纠偏”的原则，控制第一根管端头的方向和姿态，并应根据测量结果分析偏差产生的原因和发展趋势，确定纠偏的措施；

7）钢筋砼管接口应保证橡胶圈正确就位，管与管之间的衬板应粘接牢固，塞缝应密实饱满；

8）顶管过程中认真做好记录，其中应涵盖以下内容：工作坑号，长度，顶进长度，管节编号，首节管子轴线、高程、趋势、顶进压力情况等。

1）、管节及附件等工程材料的产品质量符合国家有关标准的规定和设计要求。

检查方法：检查产品质量合格证明书、各项性能检验报告，检查产品制造原材料质量保证资料。检查产品进场验收记录。

2）、接口橡胶圈安装位置正确。无位移、脱落现象。

3）、无压管道的管底坡度无明显反坡现象。

4）、管道接口端部应无破损、顶裂现象，接口处无滴漏。

1）、管道内应线性平顺、无突变现象。一般缺陷部位，应修补密实、表面光洁。管道无明显渗水和水珠现象。

2）、管道与工作井、进洞口的间隙连接牢固，洞口无渗水。

3）、内有防腐层的钢筋混凝土管，防腐层应完整、附着紧密。

4）、管道内应清洁，无杂物、油污。

5）、顶管施工贯通后管道的允许偏差应符合以下：

邻管错口球墨铸铁管15%壁厚，且小于等于20mm。

6.1.1建立健全安全生产管理制度，落实安全责任制

根据国家及我公司有关安全生产政策、法规、条例和标准，结合工程项目经理部实际情况，制定项目经理部和安全生产管理制度。

建立安全生产监控网络图

项目经理部实行安全生产三组管理，即：一级管理由项目经理负责，二级管理由施工队长负责，三级管理由工程项目各作业班组长负责。

建立各岗位人员安全生产责任制，明确安全责任，做到纵向到底，横向到边，各自做好本岗位的安全工作，实行安全奖罚制度。

坚持特殊工种的持证上岗制度，杜绝无证上岗操作行为。

实行逐级安全技术交底，项目经理部安全员对安全措施的执行情况进行监督检查，并作好记录。

6）安全部门编制安全技术措施，对采用的新技术、新工艺、新材料、新结构、新设备要认真编制安全技术操作规程。

对施工机械要加强维修与保养，严格选用符合技术和安全

规定的施工机具，并坚持安全挂牌制。

8)作好安全宣传工作，施工现场设立安全生产标志、标语，提醒随时注意安全生产，各种安全设施、设备、标志不得擅自拆动。

6.1.2加强施工现场安全教育与培训

安全教育与思想教育相结合，提高操作者的安全意识和自保互保能力，牢固树立“安全高于一切”的思想。

实行“三工制”，加强工前教育、工中检查、工后讲解，积极开展各项安全活动。

对各工种要及时进行安全操作规程教育，作好岗前安全培训。

特种作业人员必须进行专门培训，考核合格，持证上岗。

6.1.3认真执行检查制度

项目经理部保证检查制度的落实，规定定期检查日期、参加检查人员。

项目经理部安全检查每周进行一次，施工作业队每天进行一次。

对特殊施工部位、特殊设备、施工危险性大，采取新工艺以及节假日前后要进行非定期检查。

7.1因本段施工穿越几处路,管道结构层上方3米属于全沙层，为防止路面下沉,顶进过程中严格保证DN1400顶管机的前仓压力,控制前方不出现塌方或空洞现象，若出现出土量突然增多情况，停止顶进，组织相关人员召开专题讨论会议，采取有效措施处理完后继续顶进.

7.2在管外壁注入一定量的触变泥浆,使管外壁的土层形成坚固的土拱,有效的保护了沿线道路的地基.

7.3在顶进的过程中严格防止中途不必要的停工.

7.4.1沿管道中线两侧设置监测点,定期和不定期的对监测点进行测量监护，观测沿线的地面沉降量。

7.4.2工作坑监护措施

1．顶管工作坑负责施工员监督工作坑是否符合安全规定。

2．工作坑监护的主要项目为：

①、顶管工作坑开挖过程是否存在超挖，是否按照方案进行。

②、工作坑边的沉降及位移，以及支护的位移。

③、后背墙的稳定性，裂痕。

3.监测的频率一天一次，由施工员在《施工日志》中记录；在雨天中，增加检查次数。

4.检查中发现异常情况，及时报告项目部负责人，由相关人员决定采取何种应急技术措施来消除隐患。

7.4.3沿线路面监护措施：

在顶管线位确定后，距管道中线10米外两侧各布设高程监测点1个，进行顶进前、顶进中、顶进后对路面监测测量，当沉降量超过20mm时，采取以下的技术方案进行补救。

1.如发现异常情况,及时对路面的过往车辆进行管制,把损失降到最低.

2.如局部出现下沉现象,在该处进行钻机钻孔注入一定量的水泥浆或砂,使下沉现象得到控制.从而有效的保护现状道路.

3.地面沉降控制保护措施

A、地面沉降控制保护措施

1）、本顶管掘进机是采用土压平衡，可以先计算出各顶管段的开挖中心处的主动土压力和被动土压力，然后将掘进机的土压力设定在此主动土压力和被动土压力之间。

2）、在刀盘切削搅拌的同时，主顶和中继间徐徐推进，土仓内的土压力便会徐徐升高，当土压力升到大于控制土压力P时，把螺旋输送机打开，一部分土被螺旋输送机排出，只要把推进速度调节到与螺旋输送机排土量相符，则可保持土压力为恒值。

3）、但在实际推进过程中，不可能完全处于上述理想状态，如推进速度快于排土速度，我们就推推停停，保持向前推进；反之，则可将螺旋输送机开开停停。无论出现哪种情况，都必须使土仓内的土压力保持在控制土压P±20KPa的范围内，这就能保证土压平衡，如果土仓内的土压力小于主动土压力，路面将产生沉降，反之，路面将隆起。因此，控制土压力的设置和土仓内土压力的保持是关键。

B、建筑物沉降控制及保护措施

在推进过程中，引起建筑物沉降的主要原因，是推进土压控制不稳定和管道内漏水，造成顶进区域内土体沉降。为防止类似的情况发生，必须做到以下几个方面：

（1）地面监测，优化掘进机参数。

在掘进机的轴线上方，每隔2M设一个沉降控制监测点，在顶进时精心组织地表监测，通过测得地表沉降数据与掘进机机内主要参数（包括推进速度、设置刀盘土压力值）进行比较，从而优化掘进机参数指导以后的推进施工，控制地表沉降，也就是控制建筑物沉降的措施。

（2）注“液态”触壁泥浆护壁稳定措施

A、在顶进过程中，要连续对管周外均匀注浆，不得间断，并要充填满管周外的孔隙。

B、顶进结束后，根据需要对管线穿过建筑物或公用管线段，用水泥浆进行置换，控制地面建筑物不沉降或将沉降控制在最小范围内。

对沿途重要建（构）筑物可能有影响的GB 51398-2019-T：光传送网（OTN）工程技术标准（无水印，带书签），在开始顶进前，在有效范围内经细致调查研究后，针对性的采用可靠加固方案进行保护。

4.顶管进、出洞安全及洞口防水密封措施

1）、在开通预留孔砼墙时，要注意凿除顺序，操作人员站立位置等，以防砼墙突然倒坍，要有专人监护观察。

2）、刚顶进时管子要防止反弹，因刚顶进管子还没有一定距离和摩阻力，很容易被洞外泥土压力挤出，因此在顶进到位收泵时，要注意观察反弹现象，如有反弹停止收泵，采取止回措施，方可收泵。止回办法可以是在主顶油泵缩回之前，用手拉葫芦将最后一节管道节拉住不让其后退，也可用柱子把管道顶住，不让其后退。

3）、为防止工作井洞口处泥水压力过大涌入工作井内以及处理洞口砖墙时人员的安全，除了在工作井预留孔处安装橡胶止水圈外，在洞口外侧施打高压旋喷桩，打开洞口砖封门以后，将工具管推进至旋喷桩处时，减慢推进速度，利用掘进机大刀盘缓慢切削旋喷桩，计算好推进距离，待磨穿全部旋喷桩以后才能正常推进。

4）、为防止工具管出洞以后发生“磕”头现象，可以在底部安装延伸导轨，导轨与预留洞口钢筋连接。宽度与井内导轨一致。

5）、当工具管推进完毕某楼消防安装工程施工组织设计，安放第一节管时，应将工具管与导轨焊接牢固，防止主顶缩回以后，由于正面土压力的影响使工具管弹回。