1、中国第二十二冶金建设公司 The 22nd Metallurgical Construction Company of China 1一、特点平衡效果好，施工速度快、对土质的适应性强；采用地面遥控操作，操作人员不必进入管道。管道轴线和标高的测量用激光仪连续进行的，能做到及时纠偏。适用范围:主要用于各种粘性土和砂性土的长距离顶管,特别是对地表沉降要求较高时,效果更明显。二、本工程采用的施工及验收规范1、土方与爆破工程施工及验收规范 GBJ201-832、建筑地基处理技术规范 JBJ79-913、地基与基础工程施工及验收规范 GBJ202-834、地下工程防水技术规范 GBJ108-875、混凝土
2、结构工程施工及验收规范 GB50204-926、建筑机械使用安全技术规程 JGJ33-867、施工现场临时用电安全技术规范 JGJ46-888、给水排水构筑物施工及验收规范 GBJ141-90三、工程地质情况回填土：沿管线均有分布，厚度 4-9m，主要由建筑垃圾、卵石、砂土、炉渣和粘性土组成。粉细砂：透镜体分布卵石层顶面，厚度 1-2.5m，褐黄-褐灰色，成分主要是长石、石英、含有少量卵砾石，稍密。卵 石 层 ：主 要 由 石 英 岩 、砂 岩 、花 岗 岩 组 成 。粒 径 40-100mm，最 大 200mm。砂土 充 填 。地 下 水 位 于 地 下 1-1.5m。【包 括 土 层 的
3、分 布 、组 成 、厚 度 、土 体 承 载 力 、与 管 壁 的 摩 擦 力 以 及 地 下 水 的 情况 】四、管道非开挖施工泥水平衡顶管设备较多，本文以 1500 遥控式泥水平衡强力顶管掘进机为例进行介绍。4.1、顶管掘进机选型及其配套设备中国第二十二冶金建设公司 The 22nd Metallurgical Construction Company of China 21500 遥控式泥水平衡 强力顶管掘进机，前方筒由二段组成，后方筒 为设备动力与控制段，总长度 4.5 米，操 纵系统由可编程序控制，在地面控制台遥控操纵。该机型在大量施工中证 明对稳定土体，控制地表隆沉量以及对恶劣地质
4、条件都是有效的。具有较强的破碎功能，并加大了截割功率，使之更具有适应性。主顶系统由四根推力为 200 吨、行程为 3.5 米的双级等推力油缸，与可调速的液压泵站组成。四根油缸安装在油缸架内，安装后的油缸中心线必须与顶进轴线平行。泥浆输送系统由两台渣浆泵、控制阀组、管路、水箱等 组成。整套顶管设备总用电量约 170kW 左右。4.2 施工工艺4.3 顶管工作井开挖施工准备 测 量 放 样顶进设备安装导轨安装后坐千斤顶安装后 坐 顶 板 安 装洞 口 止 水 装 置 安 装掘进机试运行掘进机穿墙敲除洞口砖墙后坐千斤顶顶进出 泥 准 备偏差测量 轴线控制管内出泥土顶进纠偏管 道 顶 进竣工测量顶 进
5、 结 束设备转移工作井施工掘进机井内就位沉 淀 池 施 工进 排 泥 泵 管泥 浆 搅 拌 筒中国第二十二冶金建设公司 The 22nd Metallurgical Construction Company of China 3顶管工作井主要有两种，一为钢板桩式，一 为沉井式。其工作井尺寸计算如下所示。4.3.1 适 用 于 钢 板 桩 支 护 的 工 作 井 尺寸的确定。a、工作井 宽度的计算W=D+2B+2b+2C 式中 D管道外径 B工作宽度b支撑宽度 C降水宽度 b、工作井长度计算长度 L=a+b+c+d+e+f+1.5H 式中 a钢 板桩厚度 b工字钢厚度 c钢板厚度 d方木厚度 e
6、液压顶进 装置长度 f顶铁长度 H单根管长度4.3.2 适 用 于 沉 井 式 的 工 作 井 尺寸的确定。a、工作井 宽度的计算W=D+2B+2b式中 D设备外径 B工作宽度b、工作井长度计算长度 L=a+e+f+1.1H式中 a后背 长度 e液压顶进装置长度 f顶铁长 度 H单根管长度中国第二十二冶金建设公司 The 22nd Metallurgical Construction Company of China 4工作井的施工将另行介绍。4.4.7 出井洞口洞口半径均比管大 100mm（D=2040mm），并采用 砖墙封堵。预留洞口底部与地板之间不低于 500mm。工作井预留洞口预埋钢阀
7、兰，内径与洞口大小一致（D=2040mm），法兰宽度大于 250mm（D=2540mm）。如下图所示。预留洞口止水装置( 见下图)在前座墙上预留钢法兰，我们在法兰上安装工作井洞口止水装置，该装置必须与导轨上的管道保持同心， 误差应小于 10mm 。工作井洞口止水装置密封为橡胶止水法兰。在机头将要到达接收井时，要精确测出机头姿态位置，尽量满足预留孔与机头有同心的要求。4.5 承压壁承压壁是承受和传递全部顶力的后座墙，更应具有足够的强度和刚度，并有足够的安全度。后靠钢板用 组合箱形结构工预制钢筋混凝土块。在后靠和混凝土平面之间最好衬满 50mm 松木板等材料，承 压壁的面积一般为 2*3m。4.6
8、 导轨基坑导轨应具有足够的强度和刚度。在工作井底板基础上有条件应事先预埋钢板， 预埋钢板的位置与基坑 导轨相吻合，以便 导轨 与之焊接。 预埋钢板上的锚固钢筋要焊牢并有足够的锚固强度，导轨安放后，还应在二侧用型钢支撑好，必要时再浇筑混凝土，确保 导轨在受撞击的条件下，不走动，不 变形导轨选用定型导轨。导轨材料选用槽钢25， 轨间距如下 图所示：预埋钢板法兰顶管外径+200螺栓橡胶圈中国第二十二冶金建设公司 The 22nd Metallurgical Construction Company of China 54.7 地面设施的施工4.8 顶管设备安装。4.8.1 顶力计算：顶力计算应考虑以
9、下内容:a、主千斤 顶的最大设计顶力不能超过顶进油缸的总顶 力；b、考虑管节的允许抗压强度，最大 顶力压强不能超过管节的允许抗压强度；c、考虑后背的最大允许顶力，不能超过后背墙的允许顶力；d、考虑一定的安全系数，为了防止遇到各种情况，必须留有充分安全的余地。e、中继间的设置4.8.1.1 总顶力计算公式：P=D2/4* r(H+2/3*D)tg2(450+/2)+ fDL式中 P计 算总顶力 （kN） r管道所处土层重力密度（kN/m3 ） H管顶以上覆土厚度（m） D管道外径（ m）管道所 处 土层的内摩擦角（） 管道单位长度自重（kN/m ）f管壁与土 层的磨擦阻隔力 L计算顶进长 度（m
10、 ）4.8.1.2 管节的允许抗压力计算：P= f（D-d）d式中 P计 算总顶力 （kN） D管道外径（ m）d管壁厚度（m）4.8.1.3经计算得出本工程顶管最大顶力值为：6371kN。DtAH中国第二十二冶金建设公司 The 22nd Metallurgical Construction Company of China 6【根据大量顶管工程实例结合本工程地质报告，取经验数据 P= 9500 kN，最大顶进距离为 180 米。C50 砼 管抗压强度为 23.1N/mm2，砼管最大承压 9100KN，顶进阻力超过砼管所能承受的额定压力。故各施工段 选用顶力为 200t 的液压千斤顶四台，中
11、继站一套。 】9.7.2 主 顶 油 缸 架 是 拼 装 式 结 构 ，主 顶 油 缸 架 的 安 装 也 要 定 位 准 确 。保 证 油 缸 受 力 点 的 正 确 位 置 。其 高 程 和 平 面 安 装 误 差 小 于 5mm。电动超高压液压泵应安装在工作井以外，并 应保证油路畅通，不影响坑内顶管施工。根据受力分析，顶管管道中心以下 R/4-R/5 位置为受力中心点，但因顶力较大，需选 用四个千斤顶环周并列 顶进，千斤 顶的顶力的合力位置必 须与顶进抗力的位置在同一轴线上，避免 产生顶进力偶。安装完 毕 后应检查千斤顶的稳定性。98 泥 水 输 送 系 统 安 装9.8.1 根 据 顶
12、 进 长 度 ，土 质 情 况 等 因 素 计 算 选 择 排 泥 泵 、进 水 泵 的 型 号 ，通 常 按下 式 计 算 ：L2=L+ H +l2+ h +lL2排泥管的最大长度； H基坑深度； L=顶进最长距离l2基坑到沉淀池排泥口的最远距离； h- 沉淀池排泥口到地面的高度l阀门 、管件等局部阻力折算的长度，可取 1020 米。将本工程参数带入 L2=200+7+1.5+16+15=293.5 米。然后可求得扬程总损失=hf2L2=0.1293.5=29.5 米即为排泥泵的扬程。排泥泵的流量由其管径选顶 DN100。9.8.2 注浆为机头同步注浆和管道补浆二部分。采用同一根总管和同一种
13、浆液配方。触变泥浆由地面液压注浆泵通过管路压送到各注浆孔。在机头处应安装隔膜式压力表，以检验浆液是否到达指定位置，在所有注 浆孔要设置单向阀、球 阀、软管和接头的耐压力为 5 Mpa。在整个管道中间每间隔 3 个管子设 1 个补浆断面，一般为 3、4 个注浆孔，补浆应按顺序依次进行，每班不少于二次循 环，定量压注。触变泥浆的配方和性能指标膨 润 土 纯 碱 掺 加 剂 漏 斗 粘 度 视 粘 度 失 水 量 终 切 力 比 重 稳 定 性中国第二十二冶金建设公司 The 22nd Metallurgical Construction Company of China 7(秒 ) CP ml (
14、达 因 /mm3）12% 6 CMC 适 量 36， 30.5 9 130 1.073 0注浆压力：大于地下水压力，注浆量为土体空隙的 68 倍。9.3 顶管9.3.1 顶 进 主 要 工 序拆 除 工 作 井 内 洞 口 封 堵 门 ，使 掘 进 机 头 顺 利 入 口 。推 进 机 头 ，机 头 进 入 土 体 时 开 动 大 刀 盘 和 进 排 泥 泵 ；机 头 推 进 至 能 卸 管 节 时 停 止 推 进 ，拆 开 动 力 电 缆 、进 排 泥 管 、控 制 电 缆 和 摄 像 仪连 线 ，缩 回 推 进 油 缸 ；将 准 备 安 装 的 带 好 密 封 环 的 管 节 吊 至 坑
15、内 ，对 准 插 入 就 位 ；接 通 动 力 电 缆 、控 制 电 缆 和 摄 像 仪 连 线 、进 排 泥 管 及 接 通 压 浆 管 路 ；启 动 顶 管 机 、进 排 泥 泵 、压 浆 泵 、主 顶 油 缸 并 将 管 节 推 入 ；随 着 管 节 的 推 入 ，要 不 断 的 观 察 机 关 轴 线 位 置 和 各 种 指 示 仪 表 、及 时 纠 正 管 道轴 线 方 向 并 根 据 图 压 力 大 小 调 整 推 进 速 度 ；当 一 节 管 推 进 结 束 后 ，重 复 以 上 工 序 继 续 推 进 直 到 接 受 坑 。顶 进 到 位 时 应 做 好 如 下 工 作 ： 顶
16、 进 即 将 到 位 时 ，放 慢 顶 进 速 度 ，准 确 测 量 出 机 头 位 置 ，当 机 头 到 达 接 受坑 洞 口 封 门 时 停 止 顶 进 ； 在 坑 内 安 装 好 接 引 导 轨 ；拆 除 洞 口 封 门 ； 将 机 头 送 入 接 受 井 ，此 时 刀 盘 的 进 排 泥 泵 均 不 运 转 ；陆 续 拆 除 动 力 电 缆 、控 制 电 缆 和 摄 像 仪 连 线 、进 排 泥 管 及 接 通 压 浆 管 路 等 设 施将 最 后 一 节 管 顶 进 到 位 ；拆 除 主 顶 油 缸 、油 泵 、后 座 及 导 轨 等 设 施 ，清 理 现 场 。9.3.3 顶 进
17、作 业 应 注 意 下 列 事 项 和 要 求 ：a、开 顶 前 ，必 须 对 所 有 顶 进 设 备 进 行 全 面 检 查 ，并 进 行 试 顶 ，确 无 故 障 后 方 可 顶进 。b、顶 进 作 业 中 当 油 压 突 然 升 高 时 ，应 立 即 停 止 顶 进 ，查 明 原 因 并 进 行 处 理 后 ，方可 继 续 顶 进 。千 斤 顶 活 塞 的 伸 出 长 度 不 得 大 于 允 许 冲 程 ；在 顶 进 过 程 中 ，顶 铁 两 侧 不得 停 留 人 。向 工 作 井 下 管 时 ，严 禁 冲 撞 导 轨 ；下 管 处 的 下 方 严 禁 站 人 。c、当 顶 进 不 连
18、续 作 业 时 ，应 保 持 工 具 管 端 部 充 满 土 塞 ；当 土 塞 可 能 松 塌 时 ，应 在工 具 管 端 部 注 满 压 力 水 。中国第二十二冶金建设公司 The 22nd Metallurgical Construction Company of China 8d、在 顶 管 外 有 承 压 地 下 水 或 在 砂 砾 层 中 顶 进 时 ，应 随 时 对 管 外 空 隙 充 填 触 变 泥浆9.3.4 顶 进 测 量 与 纠 偏9.3.4.1 顶 进 过 程 中 ，每 班 均 应 根 据 测 量 结 果 绘 制 顶 管 轴 线 轨 迹 图 。9.3.4.2。在 纠 偏
19、过 程 中 ，应 勤 测 量 ，勤 纠 ,多 微 调 。9.3.4.3 顶 管 设 备 均 有 自 身 的 测 力 纠 偏 或 测 力 自 控 纠 偏 装 置 。9.4 安 全 施 工9.4.1 施 工 用 电为 保 证 施 工 人 员 生 命 安 全 ，工 作 井 内 及 顶 管 管 道 内 的 施 工 用 电 必 须 为 36V 的 安全 电 压 。夜 间 工 作 井 周 围 要 点 燃 红 色 警 示 灯 。9.4.2 操 作管 道 下 管 时 工 作 井 内 严 禁 站 人 ，当 管 道 距 导 轨 小 于 500mm 时 ，操 作 人 员 方 可 近前 工 作 。9.4.4 其 它 施 工 时 应 注 意 的 安 全 问 题 应 遵 照 本 施 工 组 织 设 计 中 “安 全 施 工 的 主 要措 施 ”的 规 定 执 行 。
