1、3000泥水平衡頂管施工方案工作井施工完成后，開始頂管施工，針對施工地區的土質情況，我方計劃采用泥水平衡頂管施工方案。1、泥水平衡頂管施工工藝一、泥水平衡式頂管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，采用復雜的泥水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
2、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5cm內的偏離精度。當工作井完成以后，經調試完
3、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。泥水平衡式頂管突出的優點：（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
4、，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。1084972 1563頂管系統總體布置圖1 頂鐵 2油缸架 3油缸 4-測量系統 5后靠背6導軌 7止水膠板 8管道 9掘進機 10-油泵11汽車吊 12-泥漿池 13-通風機 14-管材 15-泥漿外運車二、施工工藝流程：測量引點工作井施工測量放樣井下導軌機架、液壓系統、止水圈等設備安裝地面輔助設施安裝頂管掘進機吊裝就位激光經緯儀安裝掘進機出工作坑正常頂進頂管機進接收坑，如下圖所示。頂管機出洞頂管設備就位機頭刀盤運轉頂管機進洞送排泥泵開啟頂進出土泥水分離主頂推進到位回縮
5、主頂拆除管內管線管節安裝安裝管內管線棄土出運頂管機轉場進洞密封器安裝出洞密封器安裝放樣、復核井施工頂管井回填頂管井施工三、地面準備工作 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。施工用電每臺套采用150KW的發電機組。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。現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。 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)。 井上，井下建立測量控制網，并經復核報驗監理認可。三 、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
6、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。基座上的導軌按照頂管設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。四、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、 后座墻后座墻是頂進管道時為千斤頂提供反作用力的一種結構，有時也稱為后座、后背或者后背墻等。在施工中，要求后座墻必須保持穩定，一旦后座墻遭到破壞，頂進工程就要停頓。后座墻設計要通過詳細計算，其重要程度不亞于頂進力的預測計算
7、。1后座墻主要有功能是在頂進過程自始至終地承擔主頂工作站頂管前進時的后坐力。后座墻的最低強度應保證在設計頂進力的作用下不被破壞，要求其本身的壓縮回彈量為最小，以利于充分發揮主頂工作站的頂進效率。在設計和安裝后座墻時，應使其滿足如下要求。（1）、要有充分的強度在頂管施工中能承受主頂工作站千斤頂的最大反作用力而不至破壞。（2）、要有足夠的剛度當受到主頂工作站的反作用力時，后座墻材料受壓縮而產生變形，卸荷后要恢復原狀。如壓縮回彈量大，會導致大量行程消耗在后座墻壓縮變形土，從而大在降低千斤頂的有效沖程，使頂進效率降低。故后座墻必須具有足夠的剛度。（3）、后座墻表面要平直后座墻表面應平直，并垂直于頂進管
8、道的軸線，以免產生偏心受壓，使頂力損失和發生質量、安全事故。（4）、材質要均勻后座墻材料的材質要均勻一致，以免承受較大的后座力時造成后座墻材料壓縮不勻，出現傾斜現象。4、 泥水系統、水壓控制、注漿量的計算 一、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
9、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。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。二、注漿量的計算21注漿量計算本工程每1米注漿量計算如下：VDwTL3.142.60.110.816 m3（1）按照地質條件。一般壓漿量為計算的150200，本工程在粉砂土頂進，
10、按照200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和土的天然重度而定，經驗為23H，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1：3（5）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
11、止。根據本工程特點，初步設計每3節管（每節2米長）布設1節注漿管，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。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，
12、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，從而影響注漿效果。(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柱塞液壓，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150m增設壓漿泵以增大壓力。5、 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。控制臺提供操作數據和控制整套系統的電子按鈕。控制板可以是人工控制方向和數據記錄，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
13、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。6、 進出洞口的措施及管道頂進頂管和微型隧道施工中的進出洞口作業是一項很重要的工作，施工中應充分考慮到它的安全性和可靠性。尤其是從工作坑中的出洞開始頂管，如果出洞安全、可靠又順利，那么可以說頂管施工已成功
14、了一半。許多頂管工程就是失敗在進出洞口這兩個環節上。頂進前，首先對洞口6米處土體進行土體加固，其次，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環形橡膠止水圈。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。 工程技術人員、施工人員應了解施工現場情況和熟悉洞口附近的地質情況。分析可能出現洞口漏泥、水情況，井內布置一臺排污泵，并制定相應的措施。在機頭進洞時因土體是流沙，地下水位高，土體松軟，地基承載力差，雖然經過地基處理，但為了機頭頂進安全，機頭不下沉，還應有機頭加固措施。機頭進洞時將機頭與后面的五節管用拉桿連接起來，使之成
15、為一個整體，并在導軌上用兩個手拉葫蘆間隔一米拉緊，從而使機頭沿著導軌方向順利頂進，同時提前一個星期進行降水施工，降低機頭進洞時的水壓力，防止機頭進洞引起土體流失、坍塌。機頭吊運后及時進行洞口四周的封堵工作。 掘進機頭頂進到位后，吊放第一管節，拼接完畢，然后在工具管后管節內安裝工具管輔助設備。1、管節運輸根據本工程施工場地情況，管節由25T吊車卸到指定位置后，再由吊車將地面管節吊運至井下。2、 管節頂進頂管管節采購成品管，對成品管生產制造廠家制造管子的資質和能力進行考查。生產過程中派專人檢驗，檢驗質量必須在外觀質量、尺寸及允許偏差都檢驗合格后方可送至工地。運至工地后根據標書要求進行抽驗，合格后才
16、能送至工作面使用。掘進機頭進洞后的軸線方向與姿態的正確與否，對以后管節的頂進將起關鍵的作用，因此在剛開始頂進時，做好頂進軸線偏差的控制和糾偏量的控制是關鍵。根據控制臺顯示屏激光點及時調節糾偏油缸，使其能持續控制在軸線范圍內。要嚴格按實際情況和操作規程進行，勤出報表、勤糾偏，每項糾偏角度應保持1020，不得大于1。嚴格控制機頭大幅度糾偏造成頂進困難、管節碎裂。在穿越河道時，應放慢頂速，并嚴格控制注漿壓力，防止貫通河床。3、頂管頂進與地層形變控制頂管引起地層形變的主要因素有：掘進機頭開挖面引起的地層損失，機頭糾偏引起的地層損失，機頭后面管道外周空隙因注漿填充不足引起的地面損失，管道在頂進中與地層摩
17、擦而引起的地層擾動，管道接縫及中繼間滲漏而引起的地層損失。所以在頂管施工中要根據不同土質、覆土深度和地面沉降的情況，配合測量報表的分析，及時調整泥水與土壓平衡值，同時要求坡度保持相對的平穩，控制糾偏量，減少對土體的擾動。根據頂進速度，控制排泥量和地層變形的信息數據，及時調整注漿壓力和注漿量，從而將軸線和地層變形控制在最佳的狀態。4、 觸變泥漿減摩是頂管施工中減少頂力的一項重要技術措施，在頂進過程中，通過頂管機尾部的同步注漿與管道上的預留孔向管節外壁壓注一定數量的減摩泥漿，采用多點對稱壓注使泥漿均勻地填充在管節外壁和周圍土體的空隙來減小管節外壁和土體間摩阻力，起到降低頂進時阻力的效果。在管節外壁
18、能否形成完整的泥漿套，將直接影響到泥漿的減摩效果。減摩泥漿采用觸變泥漿，該漿液性能穩定，且有良好的觸變性，又有一定的稠度（漿液配比見下表）。施工過程中，泥漿應保證不失水、不沉淀、不固結，泥漿的配比應根據不同的地質情況作相應的調整，使泥漿適應土層的特性，起到預期的減摩效果。施工過程中還可配制特殊的泥漿以滿足頂進施工中特殊適應土層的特性，起到預期的減摩效果。施工過程中還可配制特殊的泥漿以滿足頂進施工中特殊要求。 漿液配比（重量比） 表3 膨潤土水純堿CMS400適量（6）（2.5）漿液質量指標:a、稠度1214cmb、PH 910c、析水率 2%壓漿時，儲漿池內的觸變泥漿由地面上的壓漿泵通過管路壓
19、送至管道內的壓漿總管，并到達連通各壓漿孔的軟管內，通過控制壓漿孔球閥來控制壓漿。5、頂管進接收坑（1）頂管機進洞前洞口土體加固根據頂管進展情況，為保證掘進機能順利進入接收井，防止掘進機出洞后水土沿工具管與井圈之間的建筑空隙涌入接收井內，保證井內接頭能順利施工。如果發現地質較差，在掘進機到達接收井前，可對洞口土體進行深攪樁或旋噴樁加固，加固范圍洞口前5m范圍內，洞口四周距管道外側23m。（2）頂管機狀態的復核測量掘進機進入接收井前的復核應測量頂管機所處的方位，是確認頂管狀態、評估掘進機出洞時狀態和擬定施工軸線及施工方案等的重要依據，使掘進機在此階段的施工中始終按預定的方案實施，以良好的狀態、準確
20、無誤地進入接收井內。（3）頂管機進接收坑在接收井磚墻封門破壞后掘進機頭應迅速、連續頂進管節，盡快縮短出洞時間。掘進機整體進洞后應盡快把機頭和混凝土管節分離，并把管節和接收井的接頭按設計要求進行處理，減少水土流失。7、 項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
21、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。8、 頂管施工測量和方向控制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。2 施工頂管測量和方向控制在后頂觀察臺架設J2型激光經緯儀一臺，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
22、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(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，糾偏角度應保持在1020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3 注意問題頂管施工初次放樣及頂進尤為重要，另外由于頂管后靠頂進中要產生變化，后臺的布置應保持始終不變形、移位來確保頂管施工測量的正確性。工作井寬為6米，長為8米，為鋼板樁井，井深需要具體的圖紙確定。
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