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1、新建铁路敦煌至格尔木线（某某段）站后工程DGQHZHHl标段顶管工程专项施工方案中国铁建编制:审核：批准:某某二十二局总承包公司总承包公司敦格铁路工程指挥部年九月二日1二、施工工艺流程2三、管节验收及其堆放3四、顶管设备4五、顶管工艺5六、顶管施工应急预案19一、工程概况及机具1、本工程主干管顶管段施工，采用F型钢筋於管，管径为D300o2、工具管2.1 根据本工程的特点选用工具管应具备以下性能：(1)工具管要求能有效的阻止开挖面坍塌。(2)顶管施工过程中有可能碰到不明地下障碍物，工具管要求排障能力要强。2 .2工具管选择根据工期及工程的土质为粗砂和卵石的特点，本工程中采用DK式的土压平衡顶管
2、机，配备数量为3套。3 .顶管施工工艺流程见下页4 .顶进设备及附属设备安装5 .1主顶机机架的安装4.2安装在工作井内的顶推设备主要是主油缸，其作用是造成强大的顶力将管道沿着设计轴线顶出工作井。4.3本工程主顶管装置共有六只千斤顶，分两列布置，主顶千斤顶为等推力双冲程千斤顶，2.OM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160T,主顶最大总顶力为960T,大于设计顶力420OKN及3500KN,主顶动力站由一台63Mlr的轴向柱塞泵驱动，可以满足5cmmin的顶进速度，另外也可以通过调节变频器改变油压泵流量，从而控制顶速。4.4泥水平衡顶管施工工艺图如下：二、施工工艺流程顶管
3、施工工艺流程框图每批管子运至工地后，会同工程师代表一起逐节检查管节质量。具体有以下几个方面：1、管身裂缝情况；2、承插口圆度、端面平行度；对质量有问题的管节做好标记，通知工程师或厂方，及时采取修补或更换措施；在施工地点临时性工作区域内合理布置施工场地，管节堆放场地事先经清理平整，在堆放管节时须用专用吊具在中心吊孔中吊起，以保护承插口。管节须排列整齐，堆放动作轻缓，避免管节间碰撞。就位后立即用方木垫稳，确保管子稳定。四、顶管设备针对本工程沿线水文、地质及施工条件，为确保顶管施工质量和进度，减少对地面构筑物及公用管线的影响。本工程中顶管机采用泥水机械平衡式顶管机。该类顶管机在软土地层中能自动平衡正
4、面土体压力、有效控制地面沉降、操作安全可靠、施工速度快的较好机型之一。该机的各主要组成部分及功能汇总如下：1、机壳：为两段一较形式，前后壳体通过纠偏油缸联结，纠偏缸的各种组合动作可使前后壳体在需要的方向产生折角，在顶进过程中产生纠偏效果。前后壳体间有橡胶止水圈确保壳外泥水不渗入机体内。2、大刀盘及刀架：刀盘能自动前后浮动，浮动量13CM,以316Tm2的设定压力自动平衡正面土体。在转动时刀架可相对伸缩，以自动调节正面土体切削量。这种可靠直观的机械平衡方式是本机最大优点之一。3、动力系统：通过油马达、减整箱等部件为大刀盘提供足够的转矩。4、纠偏油缸:组合动作，在需要方向上使前后壳体产生折角，在顶
5、进过程中产生纠偏效果。5、主顶系统：主顶系统由若干油缸组成：主顶系统的顶进速度由VVVF控制，可实施无级变速，启动和停止由电气系统联动控制。6、泥水系统：以一定水压、流速的水和稀释、搅拌泥水舱中泥浆，并将泥浆水带至地面沉淀池。该水流水压比地下水压略高，以确保切削面土层无水土流失。水压在225m水龙头范围内可调，精度为0.2m水头。7、电气控制系统：传递各种操纵指令，调节各执行无件的状态；在顶管机机头内设有监听、监视、通讯、对话系统，顶管机的各部件工作情况均可通过电视及P1.C工控制传递至地面操作台，全部操作均可在地面完成。8、液压泵：接受控制系统的指令，为各系统液压执行无条件提供液压能。五、顶
6、管工艺整个顶管过程大致可分为三个阶段：出洞前准备；正常顶进阶段;进洞及后期收尾阶段。1、出洞前准备阶段：本阶段工作包括：龙门吊安装就位、基坑导轨测量就位、洞口止水装置安装、主顶油缸组及后靠、机坑导轨安装就位、泥水系统机坑旁通阀组有管道系统安装就位、操纵平台搭建、电气控制线路布置、储水箱及泥水泵安装就位、压浆系统及其管道安装就位、顶管机头下井就位、各部分设备调试运行、联机总调试、洞口地基加固措施、顶进轴线复测、管节堆放检验、触变泥浆搅拌储存。2、出洞及正常顶进阶段：打开洞门、机头顶入洞口后下设备段。转接油管、电缆及泥水管后继续顶进。油缸顶到位后，拆除泥水管和电缆，第一节於管下井，设备段与第一节校
7、管合拢，接通泥水管和电缆继续顶进。重复上述过程。顶至预定长度后，将准备好的中继环放下，联机调试一次，重复上述过程。在顶进过程中每顶一节管对顶进轴线作一到二次测量，确定纠偏的方向和时机；并对机头前IOm,后20m的地面沉降监测点作一测量，以便当班施工人员能及时采取相应措施，控制沉降幅度。整个顶进管道从机头后设备段、第一节於管到最后一节管道，每隔6M设置一圈触变泥浆注入管道，以便顶进时定量定点压浆，减小顶进时管外壁阻力，填充扰动土中空隙，减小地面沉降。泥水系统的设定水压力一般比地下水水压高0.05kgcm2.这要根据埋深及地下水位高低情况而定。在顶进中根据机头和沉降情况再对工作土压和水压进行修正。
8、顶进过程中严格执行交接班一小时衔接制度，交待上班各类情况，共同观察工作现状，以保证全顶程连续无间断。3、进洞及后期收尾工作：该部分工程包括：托架搭建、接收导轨就位，洞口止水装置安装、洞口地基加固，机头偏差复测。井位复测、打开洞门、机头进洞并吊运、管道清洗、防腐涂料、管节偏差测量记录。为了减少顶进管节的后期沉降，在顶进完毕后还要在压浆孔向管外压水泥砂浆，以填充管外扰动土缝隙，提高管外土体的承载能力。4、最大顶力及其限制措施推力的理论计算：F=Fl十F2其中F总推力Fl一迎面阻力F2一顶进阻力Fl=114*D2*P（D管外径130OmP一控制土压力）P=Ko*Ho式中Ko静止土压力系数，一般取0.
9、55Ho地面至掘进机中心的厚度，取最大值4mY一土的湿重量，取1.9tm3对本工程每种管径及每段顶管进行计算，若顶管的最大顶力超出了工作井的极限承载力，则施工中需要设置中继间。由于设计图纸对最大顶力未明确规定，待中标后我方将根据设计要求进行计算和调整。5、触变泥浆减阻从机头后第一节校管至管道最后一节校管，每隔6M安置一圈压浆管道，每个压浆孔上安装一只1寸球阀，由橡胶软管压浆总管相连，务实、求精、团结、开拓压浆总管是一根2寸白铁管，连接压浆泵。压浆泵选用隧道公司生产的江南泵。以上压浆系统上设有流量、压力调节阀。触变泥浆选用标准配方的浆料，在拌料筒内按一定比便兑水充分拌制后，储放24小时后方可使用
10、。压浆分三类，分别控制。机尾同步压浆：以形成原始浆套，填充固有间隙；沿线（及洞口）压浆；以补充管道不直形成的沿线浆套缺损。定点压浆：根据沉降测量反馈数据，对沉降过大处补偿性压浆,以支承地表荷载。各作业班在顶管施工时作好压浆量、点的记录，确保压浆工作到点到量，以降低管外壁摩擦阻力，提高顶管质量。地面沿线有专人巡视,防止打穿地层造成浆套损坏。6、顶管机遇地下障碍物的措施本机头刀盘为大断面切削型，刀盘上焊有硬质合金刀具，并有硬质合金堆焊耐磨保护层。断面小于30CM的木桩，可以在切削成碎片后从管道中排出。非结构型石块可推其前进，在顶进一段时间后，遇疏松土层时，可将它挤入旁边土层中。以上两种障碍物已在同
11、类型中口径管道顶进时遇到，并顺利通过。7、顶进线型控制及测量顶管施工时采用全站仪、经纬仪、水准仪、激光测距仪进行测量。具体测量的技术要求参见桥梁工程测量的技术要求。顶进轴线的偏差与管道顶进阻力、地面沉降、管道接口的水密性及管道水力条件有很大关系，所以下面的控制及量测方法是必不可少的。在工作井后靠前设置一牢固的测量平台，平台高度与轴线标高相匹配并可作少量调节，激光经纬仪安置在平台上，调整红外线激光方向、高度与设计轴线一致。现场结合机头前后壳体间折角、机头滚动角，二维倾斜仪读数，即可测出机头的现存偏差及发展趋势。从而确定纠偏动作的方向、大小及时机。以上各参数均可在地面操纵台的电视屏幕、仪表板上看到
12、。对某一纠偏动作，机头前后壳体即在这方向上产生一定量的折角，在顶进时，机头即沿此方向纠偏。每次纠偏操作的执行均需仔细讨论，记录在册，并密切观察其后反应。当班从员须将整个管道的线型偏差量以曲线图形式绘出，以利操作控制。为了消除测量基准的误差，每顶进50M还要对测量基准作一次复测。在机头进洞前20M处，对机头的偏差进行一次精确的测量，确定纠偏控制措施，以确保机头以尽可能小的偏差进洞。8、地下、地上弃土的处置从机头切削下的土体稀释搅碎后由污泥泵送到地面。地面砌筑宽6MX长30MX深2M的泥浆沉淀池，排放入沉淀池的泥浆水经初步沉淀后重复使用。池内沉淀下的泥砂由挖土机挖出，装车运到工地附近土方临时堆放处
13、进一步脱水，待含水量低于60%时务实、求精、团结、开拓用土方车运到永久性弃土处。9、导轨铺设基坑导轨是安装在工作井内为管子出洞时提供一个基准的设备。顶管施工中常常有出洞正常了，顶管的二分之一就正常了的说法，可见导轨之重要。导轨必须具备坚固、挺直，管子压上去不变形等特性，由于DK顶管机重量重，为此采用了复合型基坑导轨。每一根导轨上都有两个工作面：水平的一个面是供顶铁在其上滑动的，而倾斜的一个面则是与管子接触的。为了测量及导轨安放的方便，导轨水平的那个面仍然与钢筋混凝土管内管底标高同一处水平面上。每一副复合导轨中还设有六只可以调节高低的撑脚，安装起来很方便。1 .1在工作井外合理位置布置触变泥浆注
14、浆机。9 .2供电照明、通讯、监控本工程中，本公司计划采用380伏电压输电。为了防止电缆线接头松动，接触电阻增加而影响供电质量，本公司使用电缆接头箱，既保证了接头质量，又可以避免包扎受潮而产生的漏电事故。另外由于变压器到顶管作业点的距离较长，可能造成沿途的较大电压降，为了防止不可预见情况的发生，本公司还要安装一套225A自动增压装置，当线路压降过大时，增压装置开启，稳定施工用电电压，保证顶进设备的正常动作。顶进施工时，顶管机所需要电力由操纵平台上的电箱用50mm2电缆直接输送到工作面，电缆采用三相五芯制，井口采用航空接头，便于拆卸，管道内用接头箱进行电缆连接，确保使用安全。顶管施工必须保证信息
15、交换的畅通，同时对施工操作人员要进行监护，防止发生安全事故，因此本公司必要设立了通讯、监控系统。通讯采用数字程控交换机，各联络点之间可以通过电话自由通讯，在管道内空气潮湿，应使用防潮防爆的矿用电话机，以保证通话质量。监控采用了两台监视器，分别对顶管机操作面和主顶操纵台进行监控。这样地面人员能及时了解施工情况，发生问题可以立即着手解决。为了解决传输信号长距离输送衰减的问题，将信号通过放大器放大后再送上地面，保证了图像的清晰。10 .顶进DK式土压平衡顶管掘进机采用计算机闭环控制的土压平衡机理，电脑控制。将士体搅拌后，经由螺旋机送到密封舱板后出土。密封舱内有两个土压传感器将测定的士压力转换成电信号输入到土压平衡控制器内，由其自动调节螺旋机变频器，改变螺旋机转速，从而改变出土速度，使之与主顶顶速相匹配，使土压舱内的压力始终控制在土体的主动土压力与被动土压力之间。顶进时，一般情况下主顶顶速是恒定的，随着土质的变化可能引起正面土压力的变化，当正面土压力高于设定土压力时，螺旋机出土加快，使正面土压力下降，降到低于设定土压力时，土压平衡控制器又会调节螺旋机变频，使出土减慢，土压力回复到设定范围，也就是维持一个动态平衡的过程。顶进施工时，必须根据覆土厚度作土质情况计算出顶管掘进机正面的水土压
