污水管过河顶管施工方案
-
顶管施工方案
1
、概况
本
工程污水管道过河段采用顶管法施工，
分别
3/W
→
2/W
管径
Φ
1350
，
长
40m
；
和
8/W
→
7/W
管径
Φ
12
00
，长
90m
。管材要求用“
F
”型钢承口式钢筋砼管，钢套
环接口，楔型
橡胶圈止水。顶管施工围护采取
SMW
工法。
< br>
2
、施工准备
A
、测量放样：根据提供的坐标基准点，按照设计图进行放样定位及高程引<
/p>
测工作，
并做好临时标志。
然后请现场监
理复核验收，
及时整理测量复核技术资
料，由监理签字确认。<
/p>
B
、设备准备：本工程选用三轴搅拌桩
机和钢板桩桩机组合成
TSII
型
SM
W
专用钻机进行施工。
C
、
材料准备：
开钻前在附近搭设临时水泥仓库或散
装水泥罐。
并备作水泥。
3
、围护施工（
SMW
工法）
A
、开挖导沟：根据基坑围护内控制线及围护结构平面尺
寸开挖出导沟，遇
地下障碍物及时清除。开挖余土及时清理。
B
、设置导向围檀：采用
500
×
300
的
H
型钢，纵横搁置，平行于导沟的型钢
放在上面。然后在型钢上设定施工
标志，标志用红漆划定。
C
、搅拌桩施工及型钢插入：
a
、连接方法：
ⅰ、跳槽式双孔全套复搅式连接：一般情况下均采用该种方式进行施工。
ⅱ、
单侧
挤压式连接方式：
对于围护墙转角处或有施工间断情况下采用此连
接。
b
、搅拌速度及注浆控制
施 工 时 间
度
搅拌时间-
下沉、提升关系图
提
升
搅
（
2
拌
< br>注
m
/
m
浆
i
n
)
深
浆
注
拌
搅
)
沉
i
n
下
m
/
m
1
（
ⅰ、
三轴水泥搅拌桩在
下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，
同时严格控制
下沉和提升
速度。根据设计要求和有关技术资料规定，下沉和提升速度为
1-2m/min
，
在桩底部分适当持续搅拌注浆，
做好每次成桩
的原始记录。
详见上图。
ⅱ、制备水泥浆液及浆液注入
在施工
现场搭建拌浆施工平台，
平台附近搭建临时水泥库，
在开机前应
进行
浆液的搅制，开钻前对拌浆工作人员做好交底工作。水泥浆液的水灰比为
0.5
，
拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算
,
注浆压力为以浆液输送能力控制。土
体加固后，搅拌土体
28
天抗压强度不小于设计强度。
c
、
H
型钢插入
H
型钢连接采用
剖口对焊。三轴水泥搅拌桩施工完毕后，吊机应立即就位，
准备吊放
H
型钢。
a)
< br>、起吊前在距
H
型钢顶端
0.1
5m
处开一个中心圆孔，孔径约
4cm
，装好吊
具和固定钩，然后用吊机起吊
H
型钢。
b
）
、
在沟槽定位型钢上设
H
型钢定位卡
，
固定插入型钢平面位置，
型钢定位
卡
必须牢固、
水平，
而后将
H
型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插
入水泥土搅拌桩体内，垂
直度控制用线锤控制。
c)
、
根据甲方提供的高程控制点，
用水准仪引放到定位型钢上，
根据定位型
钢与
H
型钢顶
标高的高度差，在定位型钢上搁置槽钢，焊
Ф
8
吊筋控制
H
型钢顶
标高，误差
控制在±
5cm
以内。
d)
、待水泥土搅拌桩达到一定硬化时间后，将吊筋与沟槽定位型钢撤除。<
/p>
e)
、
若
H
型钢插放达不到设计标高时，
则采取提升
H
型钢，
重复下插使其插
到设计标高，下插过程中始终用线锤跟踪控制
H
型钢
垂直度。
d
、报表记录
施工过程中由专人负责记录，详细记录每根桩的下沉时间、提升时间和
H
型钢的下插情况，记录要求详细、真实、准确。及时填写当天施工的报表记录，
隔天送交监理。
e
、涂刷减摩剂
为便于今后施工，<
/p>
跟据设计要求将对围护区域所有的
H
型钢
进行回收。
因此，
减摩剂的涂刷质量应严格控制，具体如下：<
/p>
a)
、清除
H
型钢表面的污垢及铁锈。
b
）
、
减摩剂必须用电炉加热至完全融化，
用搅棒搅时感觉厚薄均匀，
才能涂
敷于
H
型钢上，否则涂层不均匀，易剥落。
c
）
、
如型钢表面
潮湿，
应先用抹布擦干表面才能涂刷减摩剂，
不可以在潮湿
表面上直接涂刷，否则将剥落。
d
）
、
如
H
型钢在表面铁锈清除后不立即涂减摩剂，
必须在以后涂料施工前抹
去表面灰尘。
e
）<
/p>
、
H
型钢表面涂上涂层后，一旦发现涂层
开裂、剥落，必须将其铲除，重
新涂刷减摩剂。
f
）
、基坑开挖后，设置支撑牛腿时，必须清除
H
型钢外露部分的涂层，方能
电焊。地下结
构完成后拆除支撑，必须清除牛腿，并磨平型钢表面，然后重新涂
刷减摩剂。
g
）
、
浇注压顶圈梁时，
埋设在圈梁中的
H
< br>型钢必须用牛皮纸将其包裹与混凝
土隔开，否则将影响
H
型钢的起拔回收。
4
、井点降水
本工程基坑开挖面标高处于－
5M
至－
6M
之间，根据地质资料反映，处于第
②层，
土质为灰色淤泥质粘土，
以及各种井点的适用范围，
宜
选用电渗井点与喷
射井点相结合。
因为在淤泥质粘土中光用喷射
井点降水效果较差，
增加电渗井点
对透水性差的土起疏干作用，
使水排水。
采用井点降水对坑底土体进行加固处理，
降水强度为开挖面以下
1m
。
5
、基坑开挖及钢围檩、支撑
①、基坑开挖采用
25
履带吊车挂抓斗
进行。同时用车辆装载外运，禁止堆
放在基坑四周，减小对基坑围护的压力和对整个施工
现场文明的影响。
②、
根据设计基坑
设二道围檩及支撑，
并都有标高要求。
开挖到第一道围檩
中心线以下
300MM
前浇筑顶围檩，待围檩
砼强度达到
100%
后方继续开挖。控制
第二道围檩中心张以下
300MM
前浇筑或架设第二道钢筋砼
围檩，
或钢围檩及钢支
撑，待围檩砼强度达到
< br>100%
后方可继续开挖。
③
、基坑开挖到设计标高后，于
4h
内浇筑素砼垫层，并在
48h
内浇筑砼底
板，底板强度砼达到
100%
后，顶管工作坑浇筑钢砼前导墙及后靠背。
< br>
④、基坑开挖时注意：
a<
/p>
、
基坑开挖过程中如发现围护结构渗漏，
必须随时封堵，
封堵后继续开挖。
b
、钢围檩与钢支撑连接处围檩和支撑的翼缘和腹板加焊加劲板，加劲板的
厚度不小于
10MM
。
c
、基坑开挖，支撑充分利用时挖效应，严格控制基坑变形，保证施
工安全。
6
、顶管施工
①、顶管机选型
a
、选型理由
我们决定在本工程中投入一台
Ф
1200
小刀盘土压平衡顶管机和一台
Ф
1350
< br>小刀盘土压平衡顶管机。加泥式小刀盘土压平衡顶管机的特点：
土压平衡顶管掘进机是靠密封舱内的土体来平衡正面土体的，
密封舱内始终
被土体充填，靠底部的螺旋机输送出土，并不要求开挖面土体有较好的自立性，
因此较适合在粉砂土淤泥质粘土等较软土质中进行施工。
< br>土压平衡顶管掘进机无须借助气体即可平衡正面土体，
减少了工人的劳动强
度，也不会产生因无法保持气压而引起的正面土体坍塌。
能较好的地适应土质的变化，
小刀盘能将土体搅拌均匀，
< br>必要时可以加水或
加泥进行土体改良，
以适应不同的土质
情况，
采用螺旋机出土，
能排除石子等小
块硬物。
在密封舱板上开有人孔，当遇到障碍物时可以加气
压排障进行施工。
如现场有场地和水源等有利条件，
在螺旋机出土口安装一只土箱，
用高压水
将土冲
成泥水，
用管道污泥泵送出管道弃土，
即出土采用水力输送，<
/p>
可以减少土
体在管道内的水平运输时间，对长距离顶管较为有利。
b
、结构形成
小刀盘土压平衡顶管机正面的小刀盘主要是起搅拌土体的作用，
其作用面积
是最重要的参数，因此在顶管机正密封舱上部布置两个小刀盘。
密封舱的下部是螺旋机进土口，
在密土舱左侧半腰开有一个人孔，
如果遇一
障碍物时，可以在加气压的情况下，打开人孔，进入掘机正面
排除障碍物。密封
舱板上还布置有两个土压传感器和六个加泥孔，
两个土压传感器布置在密封舱板
的半腰部；
六个加泥孔两个布
置在螺旋机进土出口两边，
四个布置在小刀盘投影
位置的上半个
圆周处，呈
60
º均布。上部四个加泥孔可以加水或加泥改良土
体，
使土体在密封舱内呈软塑～流塑状，
土体分布更均匀，
有利于顶管机的正常运行，
下部两个加泥孔可以进一步改善螺旋机进
土口处的土质，保持出土顺畅。
顶管机为二段一铰结构，顶管
机长径比（即纠偏灵敏度）为
L/D=1.08
。纠
偏系统由
4
台
150t<
/p>
双作用油的缸及控制阀件组成，
4
组油缸
呈斜向
45
º正交布置，
每个纠偏油缸
都通过万向铰将顶管掘进机前后壳体连接在一起，
使顶管掘进机能
在一定范围内任意做出纠偏运转，
4
组纠偏油缸由
4
个三位四通电磁换向阀控制，
每个油缸的前后腔
均安装有平衡阀，
当偏油泵关闭时，
平衡阀能将油缸前后腔油<
/p>
路关闭，使油缸内始终保持高压，确保纠偏动作可靠。
纠偏铰处有两道密封圈进行密封，
密封卷圈由环向压板通过压紧螺栓紧，
其
中靠前的一道封圈轴向挡板是可拆卸的，
当密封圈损坏时，
可以拆下挡板，
剥出
密封圈加以更换。
小刀盘和螺旋机分别通过减速器由电动
机驱动，螺旋机采用轴向出土的方
式，可以增加油箱的容积，提高工作效率。
c
、原理工作
加泥式小刀盘土压平衡顶管机的工作原理是：由掘进机正面的小刀盘搅拌、
切削土体，
刀盘上的几排钨钢刀可以有效地切削正面土体，
土体被切削以且，
通
过刀盘上的开口进入刀盘的密封舱，
密封舱内的土压力由两只土压传感器进行检
测，
通过土压平衡控制器来调节螺旋机转速，
从而达到控制密封舱内土压力的目
的。
该顶管拙进机采用土压平衡机理，
即将正面压
力控制在土体的主动土压力与
被动土压力之间，维护开挖面的稳定。小于主动土压力，会
导致地表沉陷，大于
被动土压力，会引起面隆起。
该掘进机由
PLC
控制，
能自动调整螺旋机转速，
因此能有效维持开挖面土体
的稳定。<
/p>
②、主顶装置
主顶装置共有六只千斤顶分别两列布置，主顶千斤顶为等推力双冲程千斤
顶，总行程为
3.70m
，
2.0m
长的管节可以一次顶进完成，无须加放顶块。每只最
大顶力为
< br>200t
，
主顶最大总顶力为
1
200t
，
满足设计顶力的要求。
主顶
动力站由
一台
63ml/r
的轴向柱塞
泵驱动，可以满足
5cm/min
的顶进进度，另外也可能通<
/p>
过调节变频器来改变油泵流量，
从而控制顶速。
< br>主顶千斤通过一个顶进环作用在
管节尾部，
使管节能均匀
受力，
千斤顶的合力中心应位于管节中心，
以免顶进轴
线产生偏差。
主顶装置上装有活动底架，
便于调
整轴线。
顶进用的导轨上也装有
活动底架，
除了用于调整轴线外，
还可在顶进施工中根据需要调节砼管节位置的
高低，保证洞口处的橡胶止水圈顺利套在顶管机及管节上。
③、顶进设备安装
a
、把地面上建立的测量控制网络引放至工作井内，并建立相应的地面控制
点，便
于顶进施工时进行复测。
b
、工作井
内测量放样，精确测放出顶进轴线。
c
、安装顶后靠。后靠采用整块箱型结构钢后靠，与井壁的接触面积大于
4m
×
3m
范围，以扩大井壁受力面积，有利于工作井
的稳定。顶进后靠的平面应垂
直于顶进轴线，后靠井壁结构砼之间的空隙要用砂浆或砼堵
塞密实。
d
、安装主顶装置和导轨。
先将它们大致固定，然后在测量的监测下，精确
调整它们的位置，直到满足要求为止，随
即将它们固定牢靠。
e
、工作井内的
平面布置。见附图。搭建井内工作平台、安装配电箱、主顶
动力箱、
控制台等，
敷设各种电缆、
管线、
油路等，
井内平面布置要求布局合理，
保证安全，方便施工。<
/p>
f
、
地面辅助
设备的安装及平面布置。
辅助设备主要有拌浆系统、
供电系统、
电瓶车充电间等的安装及调试，
此外还有管节堆场、
材料堆场、
安全护栏等的布
置。
< br>
g
、地面辅助工作及井内安装结束后，吊放顶管机，接
通电气、液压等系统，
进行出洞前的总调试。
④、出洞的技术措施
出洞的封门采用
外封门，外封门用
30
#
钢封门，钢封
门风外用防水玻璃布与
防水涂布，洞门内用两道
30
#
钢封门作横梁，与外封门及洞圈预埋铁焊接，外封
门底部低于洞门
300mm
，插入由预埋铁件组成的
楔形槽中，上部延伸到高于地
面
300mm
，并与井体钢筋连接，防止沉井时脱落。
出洞前，
先在洞口处安装双层止水带，
其作用是防止顶管机出洞时正面的水
土涌入工作井内，其另一个作用是防止顶进施工时压
入的减阻泥浆从此处流失，
保证能够形成完整有用泥浆套，
两层
橡胶止水板间可以压注角变泥浆，
使管节一
出洞便被泥浆包裹。
为了防止钢封门拔除后洞外土体涌入顶管机密封舱，在顶管机
顶入洞圈前，
用黄粘土填入密封舱，
这样既能平衡顶管机出洞时
的部分正面土压力，
又有减小
对洞口处土体的扰动和土表沉降。
出洞时可以利用沉井施工时的井点，降低洞口处的地下水位，
减小水头差，
防止洞外水涌入。
⑤、顶管机出洞
a
< br>、先在预留洞内接长面进导轨，并做好限位块。