顶管综合项目施工关键技术交底.doc

技 术 交 底 卡
单位：中冶天工建设有限公司大唐南京电厂循环水取水工程项目经理部
工程名称（图号）
顶管工程F2301S-S0205
工程编号
052
交 底 部 位
顶管安装
时 间
/11/25
地点
项目部
交底人

参加人员
见附表
一、工程概况
1.1工程内容简述
大唐南京电厂工程（下关电厂搬迁扩建2×660MW机组）取水工程顶管共有两根，左右平行并行穿过两道长江大堤，两管中心距离14.00m，顶管单根长度均为416.5m，管道规格为D3440×34mm，材质均为Q235-B.Z（镇定钢）。两根顶管合计长度833m，总重量约2425t。
本工程循环水泵房进水间兼做顶管工作井，顶管管道中心在循环水泵房进水间一侧标高为-3.60m，在与沉管相接段一侧标高为-4.80m，顶管自流引水坡度为2.88‰。顶管顶进沿线管顶平均覆土厚度约7.7m。依照施工图纸和地质报告，顶管顶进断面土层多为③淤泥质粉质粘土与粉土互层和④粉砂夹粉质粘土中。
1.2工程特点与难点
1.2.1顶管穿越两道长江大堤，工程条件较为复杂，必要保证顶管顺利顶进，保证管道不发生失稳变形，保证管道和两道长江大堤安全。
1.2.2本次顶管单根距离长，管径大，属于大直径长距离顶管，且管道自身重量大，需要制定合理施工工艺才干满足设计和国家现行规范规定。
1.2.3本次顶管工程量大，工期紧张，两根顶管必要在枯水期内所有顶进完毕，因而必要合理安排工期，并配备优良施工装备和精练作业队伍，力保工期。
1.2.4大唐南京电厂施工现场质量、职业健康安全和文明施工管理规定高，现场应认真执行业主和监理各项指令，保证各项强制性条文顺畅实行，并保证工程符合达标投产各项规定之规定。
二、顶管施工
2.1工程进度目的：
定于11月24日开工， 03月20日顶进结束。
2.2顶管施工机械安排
本工程拟定使用一套局部气压平衡顶管机24小时持续作业。
顶管作业过程应严格控制地面沉降量，在长江大堤两侧设立一定数量观测点，保证沉降量符合规定。
2.3施工工艺流程
顶管准备
工具管就位
工具管穿墙
下管段
钢管顶进
测量
工具管纠偏
下管段与前一管段连接
顶完一段
最后一段
拆除工具管
安装中续

顶管施工工艺流程图
2.4重要施工机具及配套设备
2.4.1工具头选用
本工程顶管要穿过两道长江大堤，顶进断面大都在淤泥质粉砂层中，且都在地下水位如下，顶管通过土层易液化，土体不够稳定，因而除采用泥水平衡护壁外，尚需辅以机械平衡办法。依照以上沿线地质状况结合以往类似工程施工经验，顶进施工选用局部气压平衡顶管机。
其工作原理为：随工具管推动，网格平衡前方土体压力，同步气包送出压缩空气，通过局部气压平衡地下水压力，这样就减少了地面沉降，同步用高压水枪冲刷网格内泥土，排泥管不断将泥水和弃土混和物排出泥水仓。泥水仓要保持一定气压，使网格在一定气压下向前顶进。
2.4.2轨道及后座布置
在井下顶进轴线后方，布置四台主千斤顶，分两列布置，主顶千斤顶为单冲程千斤顶，总行程为1.10m，主顶千斤顶每只最大顶力为4000kN；主顶支架上装有活动底架，顶进用导轨上也装有活动底架，便于调节轴线。将顶进管段安放在主千斤顶前面导向轨道架上，管道最前面是泥水平衡工具管。导轨全长6.5m，顶管导轨两旁搭设平台，可放置顶铁、中转泥浆箱和灰渣泵以及配电箱、电焊机、主油泵车等。顶管后座墙前放一块70mm厚后座钢板，四只千斤顶紧靠在后座钢板上，安装规定与轨道坡度一致，并与工作井后墙密贴，如有缝隙要用砂浆或混凝土填塞密实，其容许垂直偏差为±3mm，四只千斤顶安装在支架上，支架与底板预埋件焊牢，千斤顶与顶管轴线偏差以及先后水平差均应控制在±3mm以内，千斤顶与顶管轴线不平行度应控制在±3mm以内，两只千斤顶之间设有测量平台，平台上安放有经纬仪和水准仪，用以检测顶管迈进偏差。
顶进设备安装之前，先进行顶进轴线精准放样，轴线放好后，安装顶进后座；之后安装主顶装置和导轨；再之后搭设井内工作平台，安装其她设备；进行顶进设备调试工作。
本工程顶管按2.88‰坡度进行，后座及轨道布置时其坡度同管道轴线。后座布置时，充分考虑到墙体构造容许受力，减少顶力对墙体构造影响。
运用设立在工具头上纠偏油缸，通过纠偏油缸不同角度伸缩，实现坡度调节。
2.4.3顶进系统
主顶机械装置采用西德生产双作用油缸四只，该油缸行程1100mm，顶力为4000KN，油压50MPa。主顶千斤顶共计顶力最大可达16000KN，四只油缸有其独立油路控制系统，可依照施工需要通过主顶装置来辅助纠偏。
2.4.4出土系统
出土系统采用水力机械出泥方式，通过泥浆泵排入沉井旁1#泥浆池中，泥浆通过泵送至二道堤外2#泥浆池，再通过泵送至江边泥驳上，最后按照航道部门规定抛填至江心。
2.4.5中继环
本工程单根顶管长度为416.5m，依照施工经验和顶力计算，每根管道均需设立两只中继环，中继环位于工具管后50m和200m处，在顶进施工过程中，中继环设立也可依照实际状况作恰当调节。
中继环行程为30cm，实际使用时不得超过25cm。
中继环通过联动装置控制，按设定程序自动运营，在施工时也可改为手动控制，由人工操作。
2.4.6通风系统
为保证管内操作人员具备良好作业环境，管内采用Φ48镀锌钢管输送通过空气净化系统过滤冷却压缩空气通风，压缩空气经冷却器干燥除去某些水分，经空气滤清装置将空气净化，工地配备6m3/min空压机2台。通过2只6 m3气包供气。
2.5泥浆减阻
本工程顶管通过重要土层为Ⅲ1灰黄～黄灰色淤泥质粉质粘土和Ⅲ1t灰色粉砂，该层土含砂量不均，局部较大，因而，在施工中，需依照实际状况配制触变泥浆。
顶进施工中，运用触变泥浆可以减小顶进阻力。顶进时通过管道上压浆孔，向管道外壁压入触变泥浆，在管道外形成一种泥浆环套，以减小管外壁与土体间摩擦力，从而减小顶推力。故在工具管尾部环向呈90°角布置三只压浆孔，在钢管节上每隔50m布置三只压浆孔，可依照实际状况布置在中继环处。压浆原则是：先压后顶，随顶随压。工具管尾部压浆量控制在0.2m3～0.4m3，补压浆次数及压浆量控制在0.1m3～0.2m3。在穿越长江大堤下管节预先加工8只压浆孔供环向加固大堤补浆之用。
触变泥浆由膨润土、水和CMC按一定比例混合而成，本工程规定泥浆比重在穿越长江大堤时恰当加大。触变泥浆拌制要严格按照操作规程进行，泥浆拌好后应放置24小时方可使用，施工期间规定泥浆不失水、不沉淀、不固结，既要有一定粘度，也要有良好流动性。压浆是通过储浆池外压浆泵将泥浆压送至管道内，经由压浆孔至管壁外。施工中在压浆泵、工具管尾部等处装有压力表，便于观测、控制和调节压浆压力。
触变泥浆用量重要取决于管道周边空隙大小及周边土质特性，由于泥浆流失及地下水等作用，泥浆实际用量要比理论用量大得多。实际压浆量普通可达理论值4～5倍，但在施工中还要依照土质状况、顶进状况、地面沉降规定等做恰当调节。
泥浆暂定配合比为：膨润土:水:Na2CO3:CMC=1:(5~6):(20~30)：(20~30)
触变泥浆指标表：
项次
项 目
性 能 指 标
检查办法
1
比重
1.1～1.15g/cm3
泥浆比重计
2
粘度
18～25s
500ml漏斗法
3
PH值
7～9
PH试纸
4
失水率
<25 cm3/30min
失水仪
5
稳定性
≤0.02g/ cm2
稳定性筒
合理泥浆搅拌办法是保证泥浆质量重要环节，该工程采用RM－型2m3泥浆搅拌机进行搅拌。其搅拌程序为：水（1.4m3）+Na2CO3+膨润土（搅拌3分钟）+CMC（增粘剂）+水（0.6m3，搅拌5分钟）=2m3新浆，投料是要严格按照以上顺序进行。泥浆配备时，先配备两罐（4m3），然后进行取样检查，在拟定泥浆性能参数合乎规定后，方可进行批量生产。
2.6洞口加固
顶管施工前出洞口采用石灰土分层夯实封堵，随沉井下沉时应封堵完毕，内侧用闷板封堵。当顶管开始要顶进时，拆除预留洞密封闷板，工具管头应与门洞尽量接近，一旦将闷板抽出，顶管工具头应以最迅速度出洞顶进。
2.7工具管穿墙
工具管穿墙前需做好下列检查工作：
① 工具管纠偏灵活，液压系统无渗漏。
②工具管调零对的。
③工具管调正好穿墙位置（管端容许稍稍向上，不能向下），主千斤顶顶住顶铁。
打开穿墙洞闷板，立即将工具管顶进，从此开始，管道应持续顶进，直到穿墙止水安装完毕。
当工具管尾部将要出洞时，暂停顶进，安装穿墙止水，其中挡环、轧兰在工厂加工制作。其安装顺序是：一方面安装挡环，接着绕5道盘根，再安装挡环和轧兰，最后焊卡马板。完毕上述工作后，管道继续顶进，借助顶进力量，通过卡马板将盘根压紧，最后固定轧兰。
2.8顶进施工
本工程采用一只局部气压泥水平衡工具管，逐根顶进施工。
2.8.1顶进测量
本工程两根顶管长度均为416.5m，引水管穿墙管起始处中心标高为 -3.6m，设计顶管结束处标高为 -4.8m，其落差为1.2m，整根顶管坡度为0.288%，在这样坡度不大状况下顶管，难度较小。因此本工程测量办法如下：
A．在沉井内，测放顶管轨道时，其管道坡度与顶管轴线坡度一致，在顶管过程中使管道迈进方向与平顶相吻合。
B．由于顶管轨道与设计轴线相吻合，可以相应主顶千斤顶也进行轻微调节，使主千斤顶顶力方向、轨道与设计轴线完全吻合。以避免互相影响，影响顶管施工质量。
C．井上测放轴线及由上面向井内传递顶进方向。
D．在顶管过程中，采用全站仪进行全过程测量。
E．先在主顶力架内测放一种测量平台。
F．测量平台上架设全站仪，将激光经纬仪目镜视准轴与顶管轴线吻合，同步将视准轴对准工具头光耙中心，然后将仪器固定，不再变更激光经纬仪视准轴方向。进行全过程监测工具头行进路线。
G．顶管顶到规定距离，对所测轴线、标高进行进一步复测，发现问题及时进行纠正。
H．施工期间，在顶管通过两道长江大堤上各设立7组位移、沉降观测点，每组6个测点，组织测量人员对位移沉降观测点进行观测记录，多测量、勤记录，一旦发现数据异常，应及时停止顶进，并采用有效应急办法。
J．管内定向测量
按穿墙孔与接受孔实际坐标进行测量放线，定出控制轴线，然后将控制轴线投影到工作井测量平台及沉井壁后方两个平台。测量平台标高应按管道设计标高及工具头测量点位置来拟定。
本工程工具管采用光靶接受系统，顶管测量采用激光束，具备相称高精度，并在顶进过程中随时可掌握偏差状况。
由于采用激光束进行测量，精度高，因而在初次定向基本上，半途进行2～3次复核，进洞阶段再作一次复核。
2.8.2顶进
工具管开始在工作井穿墙出洞后，就可进行正常顶进施工，第一节钢管顶进结束后，缩回主顶千斤顶，拆除洞口处管线，吊放下一节钢管节，焊接连接，再继续顶进。
排泥水管采用Φ108无缝钢管法兰连接，排出泥水比例普通为1:8泥浆浓度，泥水由吸泥设备，通过排水管道送至地面泥浆池。
顶进施工必要进行同步压浆，以减少摩阻力。
顶进过程中需依照地质报告计算顶管正面积极土压力和水压力，通过控制排泥速度或顶进速度，使搅拌室内泥水压力较正面积极土压力和水压力之和大20Kpa以上，以保持挖掘面土体稳定，减少对土体扰动和损失。泥水仓内泥水压力由安装在隔板上压力计测定。
在穿越长江大堤时，应严格控制施工参数，控制大堤合计沉降量不大于30mm。
2.9顶管管节间焊接连接及防腐
本次顶管管段长度重要为6.6m段，各管节之间采用手工电焊连接。焊接前应对焊缝及其两侧母材表面进行清理，需除锈、割渣、去油污，以防止焊接缺陷产生。后接钢管与前一节钢管对接安放时应对齐，紧密贴靠并将后一节钢管固定。施工时钢管内外侧同步施焊，焊条采用E4316焊条，直径为Φ4.0~Φ6.0mm，由专业焊工分层施焊。焊缝外观应饱满、平顺，无气孔、夹渣等缺陷，内部按比例进行超声波探伤，其合格级别应为现行国标《钢焊缝手工超声波探伤办法及质量分级法》（GB11345）B级检查Ⅲ级。
焊接完毕并经冷却后，进行安装焊缝防腐。防腐采用快干型环氧树脂涂料，涂层干膜厚度≥1mm，表干时间5分钟左右，30-60分钟内强度满足顶管规定。
顶管管道防腐涂层卫生安全性均应符合现行原则《生活饮用水输配水设备及防护材料安全评价原则》关于规定。
2.10收尾
顶进到设计位置后，将管道内所有机械设备拆除并迅速撤出，工具头暂时留在里面，待水下沉管开挖时，由潜水员进行水下冲泥后进行水下割除，在水下气割前顶管管道内要注水，工具头内电气某些要拆除并密封，切割后起吊上船并运走。同步在工作井一端将管道口用闷板暂时封死，工程投入运营前再拆除。
顶进管道容许偏差(mm)
项目
容许偏差mm
轴线位置
50
管道内底高程 D≥1500
+40 -50
相邻管间错口
≤2
2.11泥浆使用和管理
本工程重要在粉砂层和粉土层中顶进，泥浆使用和管理是工程核心，因而应选用适当泥浆质量。顶进施工前要做泥浆配合比实验，找出适合于施工最佳泥浆配合比。
2.11.1泥浆制作设施
其规模是依照泥浆制作和现场解决能力拟定，其设施布置在场地内，涉及泥浆存储池、泥浆制作材料存储平台和泥浆搅拌机。
建一座4.0m*2.0m*1.2m泥浆池，泥浆池底板下铺100mm厚碎石，上面浇筑150mm厚C25砼，池壁240mm厚砖墙、M5水泥砂浆砌筑，墙面用1：2水泥砂浆抹面压光。池内有搅拌机，可以按规定随时搅拌。
2.11.2泥浆使用
泥浆作用在于维护管道外壁稳定，本工程施工所用泥浆规定粘度恰当、比重叠理、稳定性好、过滤失水量小，泥皮形成时间短且薄而又有韧性。顶进中应依照不同土层状况，选用适当泥浆比重、粘度等指标。
2.11.3泥浆管理
泥浆好坏影响到整个顶进过程，施工过程中必要对泥浆进行严格管理，为此必要做好如下工作：
a:泥浆在存储过程中要不断地搅拌循环泥浆，使之保证流动状态，使泥浆不致产生沉淀和离析。
b:由专职检查人员每天按规定期间对泥浆池泥浆进行检查。规定：每天检查不少于两次，现场普通检查两个指标：比重、黏度和胶体率。
泥浆技术指标：
比重：1.10～1.16左右；胶体率：98%以上；
粘度：18～22s； PH值≥8.5
c:在容易产生泥浆渗漏土层中施工时，应恰当提高泥浆粘度（可增长适量CMC），增长泥浆储备量，当发生泥浆渗漏时，及时堵漏和补浆，使孔内泥浆液面保持正常高度。
三、顶管施工技术保证办法
3.1工具头顶进
在沉井下沉之前，规定在穿墙管内充填通过度层夯实黄粘土与干石灰粉拌合物，夯实拌合物在工具管穿墙时起暂时止水作用，沉井下沉时要尽量减少坍方，在穿墙管一侧如有塌方则应回填粘性土，且不要混有杂物。
3.2顶进测量
管道在顶进过程中，测量员要随时观测工具管偏差状况，及时提供数据以指引纠偏，测量员应至少每顶进一块顶铁距离就测量一次工具管偏差状况，偏差较大时应加密测量次数，应注意测量校核并做好记录。
测量定位用全站仪、经纬仪、水准仪及控制质量监测设备需鉴定合格。
3.3顶进纠偏
工具头在顶进过程中由于受不均匀外力作用，头部会产生偏离轴线现象，因而在顶进过程中需经常对工具管加以纠偏，纠偏角度普通不不不大于0.5度，最大不得超过1度。
应贯彻“勤测勤纠，小角度纠偏”原则，每次纠偏角度应保持10"～20"之内，不得不不大于0.5度。在拟定纠偏角度及方向时应认真分析顶进曲线、土质状况以及纠偏压力表，紧锁压力表变化状况，特别应注意顶进轨迹变化速率状况。
禁止在主千斤顶停顶状况下进行纠偏，禁止大角度纠偏并严格按照操作规程进行操作，纠偏先后应按规定及时精确地做好各项原始记录，纠偏时要防止工具管发生扭转，一旦浮现类似状况采用偏心压重法纠扭。
3.4穿越江堤沉降控制办法
长江大堤为重要构筑物，关系到人民生命和财产安全，因而，在顶管穿越长江大堤时，必要对长江大堤进行严格沉降控制，施工前应在业主协调下，与关于水利部门办理好有关手续，理解有关规定和资料状况下进行施工。
① 引水顶管在穿越大堤时 ，应采用办法控制大堤沉降，保护大堤安全，应设立一定数量沉降、位移观测点，施工期间对沉降观测点进行观测记录，建立大堤安全报警系统。在顶管穿堤阶段，测量频度为每天二次，遇有特殊状况可再加大观测频次。
② 在过大堤前一段顶管就开始收集数据，摸索规律：a.顶进速度与沉降关系，b.顶管出土与沉降关系。
③ 当前、后两次测量发现监测点中有位移、沉降突变不不大于20mm状况时，应及时停止作业，发出警报，待关于施工技术人员检查分析因素后，才干继续顶进作业，不得冒然顶进。
④ 在顶管顶进过程中，应及时观测搅拌室内土体压力，按照方案设计压力指引操作。
⑤ 顶管穿越长江大堤时，严格控制顶进速度，禁止超挖。
⑥ 穿大堤及穿堤前、后各5米范畴内，工具管禁止纠偏。
⑦ 事先在大堤某些管段恰当加密注浆孔，一旦沉降大，即可多注泥浆来控制沉降。
⑧ 大堤上随时准备抢险队伍及相应注浆设备等。
3.5材料控制
严格执行成品、半成品和原材料验收管理制度，按规格、品种分类挂牌堆放。作好材料进场记录、质保书及外观质量检查，原材料复试。严格杜绝使用不合格产品。
四、质量与材料技术控制办法
4.1质量技术控制办法
4.1.1顶管管道内不得有泥土、建筑垃圾等杂物。
4.1.2顶管在纠偏过程中，应勤测量，多微调，每项纠偏角度应保持10"～20"，不得不不大于0.5°。
4.1.3测量定位用经纬仪、水准仪及控制质量监测设备须经检定合格。在使用周期内计量工具按二级计量原则进行计量监测控制。
4.1.4施工基准量测选派经验丰富资深工程师和责任心强测量工进行。轴线定位桩须标志明显严格保护，并定期由专业测量单位进行成果校核，测量数据及时报送监理工程师，虚心听从监理指引。
4.1.5焊接设备完好，接地要好，经常检查，使其处在良好工作状态。
4.1.6焊工持证上岗，工具配备齐全，操作平台搭设牢固，并做好防护。
4.1.7施焊前对坡口进行检查、清理，使坡口处无锈蚀、水分、杂物等。当不符合规定期，应经修整合格后方可施焊。
4.1.8严格按工艺规范规定进行焊接，控制好焊接电流和电压。
4.1.9雨天禁止露天施焊。
4.1.10检查人员严格按规范规定对焊接质量进行检查、控制，保证焊缝外形、尺寸符合规范规定，对二级焊缝进行内部质量检测，使其符合规范规定。
4.1.11焊接时焊工应遵守焊接工艺，不得自由施焊。
4.1.12焊缝外形尺寸应符合现行国标《钢构造焊缝外形尺寸》规定。
4.1.13焊接现场应注意：阴雨天、风口处保护办法，焊接部位，施焊时不得淋雨、冷风吹等，可用搭设雨棚等办法加以保护。
4.1.14焊接结束后应自检，不能有咬边、气孔、收弧坑等焊接缺陷，焊接后，焊工应清理焊缝表面熔渣及两侧飞溅物，检查焊缝外观质量。检查合格后应在工艺规定焊缝部位打上焊工钢印。
4.1.15每一焊道熔敷金属深度或熔敷最大宽度不应超过焊道表面宽度。
4.1.16同一焊缝应持续施焊，一次完毕；不能一次完毕焊缝应注意焊后缓冷和重新焊接前预热。
4.2材料控制办法
4.2.1加强材料质量控制，凡工程需用成品、半成品、构配件及设备等严格按质量原则采购，各类施工材料到现场后必要由专职质检员和实验员组织关于人员进行抽样检查，发现问题采用退货办法。
4.2.2材料供应部门必要提供所有所供应产品合格证，按规程规定进行抽样复试工作。质量管理人员对提供产品进行抽查监督，凡不符合质量原则、无合格证明产品一律不准使用，并采用必要封存办法，及时退场。
4.2.3顶管管节：管道尺寸规格，特别是管口圆度等应符合规范规定，如有管口变形量超标等缺陷应退回上道工序，经返修解决合格后方可交付顶管顶进。
4.2.4焊接材料：安装焊缝焊接所用焊条为E4316，焊接材料必要是合格产品，有质量证明书，焊条药皮完好，焊芯无锈蚀状况，焊接时随领随用，不使用药皮脱落、焊芯生锈、潮湿电焊条。
4.2.5焊条储存和保管应按JB3223-83《焊条质量管理规程》规定执行。
4.2.6焊条使用前严格按使用阐明书规定进行烘干，存储在干燥地方以防止受潮生锈。焊材有专人负责保管、烘干和发放，并有详细记录。
4.2.7烘干后焊条保存在100—150ºC恒温箱内，随取随用；每位焊工备有保温筒，使用过程中保温筒通电加热，焊条用一根取一根。焊条烘干后在保温筒内超过4h后应重新烘干，烘干次数不适当超过两次。
4.2.8触变泥浆各项技术指标应符合有关规定。

附表 顶管工程技术交底学习签到单
序号
姓名
工种
日期
备注