大直径长距离泥水平衡顶管施工工法.doc
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1、 天津市市级工法申报资料天津市市级工法申报资料 大直径长距离泥水平衡顶管施工工法大直径长距离泥水平衡顶管施工工法 天津三建建筑工程有限公司天津三建建筑工程有限公司 20232023 年年 8 8 月月 目目 录录 1 1、申报表申报表1 1 2 2、工法内容工法内容8 8 天津市建设领域工程建设施工工法申报书 (2023(2023 年度年度)工法名称大直径长距离泥水平衡顶管施工工法 申报单位 天津三建建筑工程有限公司 主管单位 天津市建工集团(控股)有限公司 申报时间 2023 年 8 月 31 日 天津市城乡建设和交通委员会 印制 工法名称 大直径长距离泥水平衡顶管施工工法 重要完 成单位
2、天津三建建筑工程有限公司 通讯地址 河东区八纬北路 17 号 邮编 300170 联系人 宋红智 电话 24142423 主 要 完 成 者 姓名 职务 职称 所在工作单位 李锦春 总工 高工 天津三建公司 赵淮伟 技术经理 工程师 天津三建公司 何志宏 项目经理 助工 天津三建公司 徐双燕 技术负责人 工程师 天津三建公司 郭岩川 技术负责人 助工 天津三建公司 本工法应用的工程名称及时间 2023 年津南污水解决厂(纪庄子污水解决厂迁建)配套进出水管网工程 本工法关键技术名称及鉴定期间 顶管泥水平衡施工工法关键技术于 年 月 日通过天津市建委组织的鉴定。本工法关键技术获成果奖励的情况 工法
3、内容简述:本工法为大直径长距离泥水平衡顶管施工工法,原理为:顶管施工中,采用水力输送弃土,同时运用泥水压力来平衡地下水压力和土压力进行施工。大直径长距离泥水平衡顶管施工工法理论就是以具有一定量粘土的且具有一定相对密度的泥浆水充满掘进机的泥水舱,并对它施加一定的压力,以平衡地下水压力和土压力进行施工,按照该理论,泥浆水在挖掘面上能形成泥膜,以防止地下水的渗透,然后再加上一定的压力就可以平衡地下水压力,同时也可以平衡土压力。关键技术及保密点:(有专利法权的,请注名专利号):泥水平衡式顶管施工最大的优点是:1、合用的土质范围比较广,如在地下水压力很高,以及变化范围很大的条件下,它都合用。2、可有效地
4、保持挖掘面的稳定,对顶管周边的土体扰动比较小。因此,采用此方法顶管引起的地面沉降较小。3、与其它类型的顶管比较,泥水顶管施工时的总推力比较小,特别在粘土层这种表现得更为突出,所以特别合用于长距离顶管。4、工作坑内的作业环境较好,作业比较安全,由于它采用泥水管道,输送弃土,不存在吊土,搬运等危险的作业。5、泥水输送弃土为连续作业,因此进度比较快。技术水平和技术难度(涉及与国内外同类技术水平比较):最长顶管长度为 400m,管道直径为 3m,跨度及直径较大,在天津地区同类工艺中比较少见。工法应用情况及推广应用前景:本工程为天津市纪庄子污水解决厂迁建工程,共计 10 个标段,对此顶管施工做出了专门的
5、工法规定,此工法对此后天津市顶管工程中有相称大的推广作用,比较利于天津市的土层。经济效益或社会效益:1 应用本工法达成了设计图纸的设计意图,满足了质量规定,同时使工程施工顺利的进行下去,避免了明开施工的放坡,缩小了施工占地,节约了占地费用以及美化了管线周边的环境。工法重要完毕单位意见 批准申报市级工法 年 月 日(公 章)主管单位 推荐意见 批准申报市级工法 年 月 日(公 章)专家评审意见 评审组长:年 月 日 市建交委审定意见 年 月 日(公 章)工法内容工法内容 大直径长距离泥水平衡顶管施工工法 天津三建建筑工程有限公司 1 1、前言前言 顶管工程分为若干个分部、分项工程,本工程为天津市
6、在施的重点工程之一,我公司承建项目的第六标段,标段全长 3200m,工程穿越津港公路及南引河,其中 WE7WE8 长度 400m 为工程顶管距离最长的部位。大直径长距离泥水平衡顶管施工工法是运用泥水平衡原理通过设立中继站采用泥水触变减阻等技术措施进行 400m 管道的顶进。2 2、工法特点工法特点 2.1 2.12.1泥水平衡顶管泥水平衡顶管可有效地保持挖掘面的稳定,对顶管周边的土体扰动比较小。因此,采用此方法顶管引起的地面沉降较小。2.2与其它类型的顶管比较,泥水平衡平衡顶管施工时的总推力比较小,特别在粘土层这种表现得更为突出,所以特别合用于长距离顶管。2.3工作坑采用水泥搅拌止水帷幕加冒梁
7、、水平撑支护,坑内的作业环境较好,作业比较安全,由于它采用泥水管道,输送弃土,不存在吊土,搬运等危险的作业。2.4 泥水输送弃土为连续作业,因此进度比较快。2.5 管道直径为 3m,是目前天津市污水管道中最大的顶管管道,采用 NPD3000 型顶管机,千斤顶配备 610 个。2.6 3 3、合用范围合用范围 合用的土质范围比较广,在地下水压力很高,以及变化范围很大的条件下,都都可可合用。4 4、工艺原理工艺原理 5 5、施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点 5.1 工艺流程 5.2 操作要点 5.2.15.2.1 顶管工作坑采用灌注桩在基坑周边作防护,水泥搅拌桩进行地下水水的的拦截,且
8、基坑开挖后制作冠梁对基坑进行支护加固。水平支撑是什么?几道?水平支撑是什么?几道?5.2 2土体加固、洞口破除、止水:5.2 2.1土体加固 工作工作坑进出洞口位臵设计增设了三排8501200三轴搅拌桩,进行土体加固,三轴搅拌桩深度为嵌入基坑地面以下5m。?5.3.2洞口止水 根据顶进施工技术及验收规范相关规定,顶管基坑内进出洞口设立一道止水墙。止水墙与支护灌注桩连接,厚度0.2m;高5m,宽8m,内部设立725钢筋作为主筋加固并与灌注桩连接,混凝土强度等级C30。止水圈由四部分组成:止水墙、预埋螺栓、橡胶止水圈、压板。l-止水墙;2-预埋螺栓;3-橡胶止水圈;4-压板 止水墙配筋示意图 5.
9、3.3洞口破除 顶进基坑:顶管导轨及机头安装就位后,用风镐对灌注桩进行破除,破除后的洞口应为圆形,圆心与管道中心保持一致,洞口直径大于管道外径10cm。灌注桩破除到位后,顶进。5.4开机头:用吊车将现场的管道吊入基坑内,当机头就位后,一方面接通机头刀盘旋转电源,开动刀盘使其向左或向右旋转,再接通进泥泵和排泥泵电源,泥浆由进泥管进到泥水平衡仓,充满泥水平衡仓,由出泥管回到泥浆池,形成循环泥浆管路。再接通机头刀盘顶进电源,使刀盘主轴向前行进,同时开动基坑内顶镐,推动机头向前行进,当顶进1节管的长度后,关闭机头进泥阀门和出泥阀门,并使用排泥泵将管路中的泥浆抽空,若已顶进3节管后,应在顶进时注入触变泥
10、浆。卸掉基坑内各种接25cm20cm7 2510灌注桩锚入灌注桩20CM 12200头软管和电缆管路,使主顶镐回缩,移走顶铁,用吊车将混凝土管下到位,重新快速连接各种接头软管和电缆管路,使顶管就位,反复以上操作环节循环顶进。在顶进过程中预先在拟定的管道点位向管壁外侧同步注入泥浆,以减少侧壁顶进时的阻力,并支撑周边的土层。5.5顶管顶进:5.5.1 顶管机头安装到轨道上,复核管道中心与顶管机头后,顶管机头顶进,顶进机头在没有所有进入洞时,在机头中心、高程偏差不大于20mm,不考虑纠偏,如中心、高程偏差大于20mm,及时拟定纠偏方案,纠偏高程时,轨道上管要加配重,纠偏中心时,轨道管两侧要加支撑。5
11、.5.2 每节顶管吊至坑内导轨上,测量管道中心线及前后端管底高程,检查合格后,顶进至前一节管后端,并与之连接。在安装顶管时,顶管接口胶圈施工,严格按照设计和规范规定实行。5.5.3 试顶:本次施工主顶设备均选用 1.0m 冲程的油缸,前端有环形顶铁连接。在顶管顶进一段距离后,要加设弧形活动顶铁,做一次顶进再下后一节管时,可将其吊移。在正式顶进前,对所有机器、电路、油路及其它设备进行最后一次测试。无误后即开始顶进。5.5.4 洞口封闭安装后,先不转刀盘将机头缓慢平推入洞内。顶进时进泥流量控制在 0.4-0.6m min。此时泥水分两部分流出,一部分由机头外流出井,另一部分由机头出泥管排出。5.5
12、.5 初始顶进的速度控制重要是机头吃土,机头克服刀盘旋转产生的扭矩,靠的是机头重量产生的与轨道的摩擦力,假如盘刀吃土太深扭矩大,机头会旋转,所以顶进速度不要太快,第一节管进洞阶段,刀盘速度控制在 10-20mmmin,此阶段重点是找正管子中心、高程,偏差控制在5mm 之内;进泥流量控制在 0.6-0.8m min,泥浆由顶管机出泥管排入砂水分离设备。机头所有入土后,高程、中心偏差大于10mm 要纠偏,此时纠偏用机头纠偏设备。初始顶进最终把中心控制在 5mm 以内,高程控制在+10mm以内,为后面的掘进打下好基础。5.5.6 当主顶油缸顶进一段距离后,掘进机机头进入止水圈接触到坑外侧土体,机头刀
13、片开始工作,掘进出的土体在切削刀盘内粉碎,进入泥浆舱,在那里与泥浆混合,泥浆通过排泥管输送到地面上。掘进机完全进入土层后,电缆及泥浆管拆除,下第一节顶管,将其推到掘进机尾套处与掘进机头连接,顶进,每节顶管顶进均安装前一节顶管后连接进行顶进。顶管施工中,为了使挖掘面保持稳定,必须在泥水舱中充满一定压力和相对密度在 1.2 左右的泥水,泥水在挖掘面上形成一层不透水的泥膜,它可以阻止泥水向挖掘面里面渗透。同时,泥水自身具有一定压力,可以用来平衡地下水压力和土压力。开挖面的泥水平衡是使泥水舱内保持一定压力,使其与地下水压力相平衡。泥水压力过大,地面隆起;泥水压力过小,地面沉陷。因此每段顶管施工前根据此
14、段穿越土层及地下水位情况设定泥水舱基准面泥浆压力。当偏差流量为正值时,顶管机处在“超挖”状态,偏差流量为负值时,顶管机处在“溢水”状态,当发现掘削量过大时,应立即检查泥水密度、粘度和切口水压,查明因素后应及时调整相关参数,保证开挖面稳定。5.5.7 当掘进机或前面几节工作管进入土体后,在安装下一节管子时,主顶油缸回缩,此时由于积极土压力的作用,常会导致掘进机和管子的后退,前端土体也随之滑裂,推动方向出现偏差。5.5.8 顶进机头入土后,机头后方连续放臵注浆管,顶进时不断注浆充填水泥浆使浆液在管外壁形成比较完整的浆套,以后再间隔二节管子放臵一节有注浆孔的管子用以补浆。顶进过程中碰到土质变坚硬,向
15、土仓内加水或泥浆,掘进机上设有加泥孔,通过加泥孔向掘进面加泥;顶进过程中碰到土质软,第一节至第三节管及工具头联成一体,以增长整体的刚度,从而可避免机头忽然沉陷。5.5.9 由于顶进距离较长,覆土较深,所需顶力较大,须用注浆减摩的办法来减小顶进时的阻力。本次注浆材料重要采用钠基膨润土,膨润土液具有良好的触变性。要使膨润土液更适于注灌,更易成为完整的浆套,与管壁之间的摩擦力更小,就需添加一些添加剂,一般用纯碱作为分散剂,用 CMC 作增粘剂,针对不同土质条件和现场实际情况配制浆液。注浆效果的好坏,除与选用注浆材料有关以外,还与注浆泵的选用、注浆孔布臵,和注浆压力大小都密切相关。为保证注浆达成最佳效
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