頂管施工技術方案

　　頂管施工就是非開挖施工方法，是一種不開挖或者少開挖的管道埋設施工技術。下面小編為大家分享頂管施工技術方案，歡迎大家閱讀瀏覽。

　　一、頂管工作原理及工藝選擇

　　頂管工作原理：頂管施工是以頂管工作井為起始點，在工作井內(nèi)安裝主頂千斤頂系統(tǒng)提供水平推力，先將安裝在導軌上的頂管機頭從前墻預留的出洞口破封門推入土中，由機頭導向，然后將鋼筋砼管跟隨機頭一節(jié)一節(jié)地推向前頂進。與此同時，機頭挖掘的泥土被不斷排出，經(jīng)水平運輸至工作井，再經(jīng)垂直運輸至地面外運棄土。采用24小時連續(xù)施工，直至機頭進入接收井回收，完成該次頂管管道鋪設。

　　頂管工藝選擇：頂管有土壓平衡法、泥水平衡法及氣壓平衡法等多種施工方法，是由頂管工具管(機頭)的功能分類而定的。應根據(jù)機頭穿越的土層性質和地下水情況等因素，選擇合適的頂管機頭。頂管機頭安裝在管道的前端，它具有控制頂管方向、挖掘和防止坍方等功能，其外形和尺寸與管節(jié)相近。本工程擬選擇泥水平衡平衡機頭。

　　二、設備配置和安裝

　　(1)井內(nèi)頂推設備

　　1、主頂千斤頂：每套頂進總站配置3臺300t油壓千斤頂，其中1臺備用。

　　2、組合支架：主頂千斤頂固定在組合支架上，按管道截面左右對稱布置。

　　3、油泵：為保證油壓千斤頂行程同步，共同作用，采用1臺電動高壓油泵形成并聯(lián)油路向千斤頂供油壓。每個千斤頂均備有獨立的控制閥。

　　4、后座承壓壁：主頂油缸提供水平推力將管道在土層中向前推進，其反推力作用在后座鋼構件上并傳遞擴散到工作井后壁上。后座結構采用50mm厚鋼板(重約2t)，和厚50cm砼墻體組成。后座與工作井后壁之間墊一層5cm厚木板，這樣即可將2臺油缸的集中頂力傳遞擴散到工作井壁上。

　　5、頂鐵和分壓環(huán)：分壓環(huán)外徑、內(nèi)徑與鋼筋砼管一致，其長度為50cm，二臺主頂油缸的頂推力作用在分壓環(huán)上，分壓環(huán)再均勻擴散傳遞到砼管的后端面。環(huán)形頂鐵的結構與分壓環(huán)一樣，它的作用是由于油缸的一次行程不足以將一節(jié)砼管推頂?shù)轿�，需要將油缸收回后，在分壓環(huán)與油缸之間加墊該頂鐵結構，然后利用油缸的第二次行程再推，這樣反復多次即可將一節(jié)大大超過油缸行程長度的砼管推頂?shù)轿�。本工�?.0m長度的頂鐵各兩件，采用20cm厚鋼板加工而成，重量約1t。

　　6、中繼間的設置及位置

　　A、 Ø800中繼站由10個30T的液壓千斤頂組成，總頂力為300t，伸縮量均為30cm，中繼間在管道上的分段安放位置，可通過頂進阻力計算確定。

　　B、 按常規(guī)，由于機頭前方迎面阻力和管道外壁阻力等不確定因素太多，為留有較大的安全頂力儲備，因此第一號中繼間應盡量設置在距機頭比較近的位置處，一般設置在距機頭20m處附近(，后面的中繼間再按一定長度布置。本工程每段頂管只需設置一座中繼間，即1#中繼站。

　　三、頂管工具管安裝

　　頂管機頭維修調試好，運到現(xiàn)場后，被吊放到工作井內(nèi)導軌上。檢查測定機頭與軌道是否平衡、吻合，機頭的前后端中心方向和相對高差小于2mm，然后對機頭的油路、泥漿和操縱系統(tǒng)等設備進行逐一連接，各部件連接牢固，不得滲漏，安裝正確，并對各系統(tǒng)進行認真檢查和試運行。

　　四、工作井地面設施

　　1、膨潤注漿系統(tǒng)：包括膨潤土拌合池、壓漿泵、管道等。對于長距離頂管，泥漿泵的泵壓能力要求更高，壓力不得低于3Mpa。

　　2、棄土泥漿池：采用泥水平衡，井上地面需設置棄土泥漿池。棄土泥漿經(jīng)過泥漿泵送入泥漿車運到政府指定地點排放。沉淀池設置兩個連在一起的循環(huán)過濾池。單個泥漿池內(nèi)空尺寸為長10m，寬5m, 高度為2m,四周井壁采用750mm磚砌墻體，采用Mu100的磚，M10水泥砂漿砌筑，內(nèi)外抹20mm厚的水泥砂漿;井底采用30cm厚的C15混凝土基礎底板。

　　3、蓄水池：采用泥水平衡，機頭前方需要大量水供高壓水破土，需在地面上建造一蓄水池，蓄水池內(nèi)空尺寸為長5m，寬5m, 高度為2m,四周井壁采用750mm磚砌墻體，采用Mu100的磚，M10水泥砂漿砌筑，內(nèi)外抹20mm厚的水泥砂漿;井底采用20cm厚的C15混凝土基礎底板。

　　4、高壓油泵站：包括高壓油泵、油管、油箱、限壓閥、溢流閥和壓力表等指示保護裝置。選用1臺50Mpa高壓油泵，液壓系統(tǒng)設備安裝完畢后要進行試車，使用過程中定時檢修維護，及時排除故障。

　　5、空壓站：是向管道內(nèi)及機頭供氣，以確保管道內(nèi)工作人員的呼吸安全和氣倉內(nèi)帶壓條件。由空壓機生產(chǎn)壓縮空氣，通過凈化后輸入管道內(nèi)。采用1臺3m3的空壓機。

　　6、泥漿站：包括壓漿泵、攪拌機、泥漿池、管道、壓力表和閥門等，用以向管道內(nèi)供應減阻泥漿。共配置1臺壓漿泵(0.8Mpa)。

　　7、起重設備：選用一臺25噸汽車式起重機。

　　五、頂管出洞

　　當井內(nèi)、井外的準備工作全部完成后，可將機頭吊放到井內(nèi)導軌上，調整好方向，開始頂管的出洞，工作井壁前墻有機頭及管道出洞的預留洞口。由于地下水位比較豐富，為防止井外水土從預留洞口與機頭外壁之間的縫隙流入工作井內(nèi)，預留孔洞與管道間取消常規(guī)的密封裝置而改用動密封裝置。

　　1、洞口密封結構：出洞口密封結構的作用是阻止在頂管過程中泥水從管節(jié)與洞口間的間隙流入井內(nèi)。由于地下水位較高，改一般性的密封結構

　　根據(jù)管道中心線與井壁預留孔的位置，制作一個雙層鋼結構的內(nèi)套環(huán)，套環(huán)內(nèi)圈設有多層橡膠止水帶，止水帶之間填充黃油，套環(huán)安裝在預留孔與管節(jié)之間，外圍焊接在孔的預埋鋼板上，內(nèi)圈橡膠緊貼管節(jié)。

　　2、破墻的出洞：當機頭前端進入洞口密封圈后，即可破墻出洞。工作井預留洞口已用鋼封門臨時封堵，在頂前采用氣割按水平方向一點點地將封門割除，然后將機頭推進，切入土體中，隨后即可進行正常頂管施工。為保證頂管機頭出洞的萬無一失，除采用大管徑井點外，應事先對洞口周圍一定范圍內(nèi)的土體進行雙液注漿壓密，更有效地防止外側的水土進入工作井。雙液注漿壓密范圍為：長2m×寬4m×深6m。

　　3、方向監(jiān)測：頂管出洞方向控制得好，整條管道才有可能頂好，頂管出洞不好，整條管道都難于頂好，故必須嚴格控制頂管出洞精度，采用跟蹤測量，隨時調整機頭出洞的方向及高程偏差。

　　六、頂進施工

　　A、當工具管頂入沉井前壁外的土體后，留其尾部約30cm長擱置在導軌上，收回千斤頂活塞桿，卸走頂鐵，安裝管節(jié)和分壓環(huán)，開始進行管道的頂進施工。

　　B、為實現(xiàn)有一次能頂進80m的距離，本工程擬采用下述兩項技術措施：第一、在管壁外壓注觸變泥漿，形成一定厚度的泥漿套，利用觸變泥漿的潤滑作用，以減少頂進阻力;第二、采用中繼間接力頂進技術，實行分段逐次頂進。

　　C、注漿減阻：壓注觸變泥漿填充管道的外周空隙，是減小地層損失控制地面沉降，減小頂進阻力實現(xiàn)長距離頂管的重要措施。對頂管機頭尾端的壓漿，要緊隨管道頂進同步壓漿。為使管道外周形成的泥漿始終起到支承地層和減阻作用，在后續(xù)管道的適當點位，還必須進行跟蹤補漿，以補充在頂進中的泥漿損失量。壓漿所用設備有：①注漿泵(螺桿泵，排量1000L/min，壓力3Mpa);②攪拌器;③注漿管道(主管φ50mm鋼管，支管φ25mm);④管道閥門和壓力計。所用的觸變泥漿是由膨潤土、水和摻合劑按一定比例混合而成。施工現(xiàn)場按重量計的觸變泥漿配合比為：水：膨潤土=8:1，膨潤土：CMC=30:1，本工程擬購置膨潤土袋裝復合材料，在現(xiàn)場施工加水拌和。壓漿量為管道外圍環(huán)形空隙的1.5倍，壓注壓力根據(jù)管頂水壓力而定。

　　七、測量與糾偏

　　①頂管測量控制

　　測量控制網(wǎng)及井下測量平臺的建立：開工前根據(jù)設計圖紙和業(yè)主提供的測量控制點，在工作井周圍布設一個高精度的測量控制網(wǎng)，設置臨時水準點。按設計要求在地面定出管道中心線，并在工作井的兩端放設中心線樁，并按照設定的管道中心線和工作井井位建立地面與地下測量控制系統(tǒng)�？刂茦对O在不易擾動，視線暢通便于校核的地方。

　　在頂進工作井內(nèi)的頂管軸線上，靠近后靠背處，設置測量平臺，其上設置由地面水準點引入的臨時水準點，在交接班時進行儀器高程的校對與調整。頂進軸線由設計管道中心通過經(jīng)緯儀或掛垂線的方法引入井內(nèi)的，并在井內(nèi)布設2—3個后視點，以便相互校核。設置的井下測量平臺必須穩(wěn)固，不與管道、設備、后靠背接觸，不受頂管操作的影響。

　�、陧敼茌S線與標高測量

　　頂管方向和管軸線偏差采用激光經(jīng)緯儀測定，以控制掘進機的定線準直。測量方法是將激光經(jīng)緯儀設備在井下測量平臺的起始點，對準設在管內(nèi)測點的激光靶板，激光經(jīng)緯儀發(fā)射的激光束偏離光靶中心的距離，即為頂管軸線的偏差值，但方向相反。頂管標高采用水準儀測定。

　　③頂管地面測量控制

　　頂管施工地面或多或少會產(chǎn)生沉降，關鍵是要隨時進行沉降觀測并采取有效的措施。一般是在頂管軸線上每間隔10米設置一組沉降觀測點進行定點定時觀測，發(fā)現(xiàn)有較大的沉降就應進行處理。處理方式是采取地面注漿的方式，處理面積按測量情況確定。

　　④頂管糾偏

　　管道是否沿設計管軸線頂進，是靠測量方法進行檢查，管道軸線位置偏差采用經(jīng)緯儀測量檢查，管道內(nèi)底高程采用水準測量。

　　管道在頂進過程中所發(fā)生的偏差，是通過操縱機頭內(nèi)的糾偏千斤頂組來調整機頭方向完成偏差。

　　糾偏時應做到在頂進中糾偏，采用小角度分次逐步糾偏，做到勤測、勤糾。

　�、葺S線和高程控制標準

　　執(zhí)行有關規(guī)范的標準。

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