顶管施工方案及质量保证方法.docx

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顶管施工方案及质量保证方法

顶管施工方案及质量保证方法

一、顶管工程概况

本工程共有顶管2处，所有顶管材质均为d800钢筋混凝土管。

具体为纬二路W1～W4（140m）和W5～W26（945m），本工程采纳人挖机顶顶管法，与顶管相配套的工作井和接收井均采纳钢筋混凝土沉井。

工作井和接收井依照检查井位置距离布置，即每只工作井向上、下游两头开顶，顶完后工作井、接收井作为管线的检查井，具体工作井、接收井的做法见后设计图。

二、沉井施工

一、沉井施工流程

基坑测量放样→基坑开挖→刃脚垫层施工→立井筒内模和支架→钢筋绑扎→立外模和支架→浇捣混凝土→养护及拆模→封砌预留孔→井点安装及降水→凿除垫层、挖土下沉→沉降观看→铺设碎石及混凝土垫层→绑扎底板钢筋、浇捣底板混凝土→混凝土养护→素土回填。

二、基坑测量放样

依照沉井设计图纸，沉井基坑开挖深度取1.5米，沉井刃脚外侧面至基坑边的工作距离取2米，基坑边坡采纳1:

1。

整平场地后，依照沉井的中心座标定出沉井中心桩、纵横轴线操纵桩及基坑开挖边线。

施工放样终止后，须经监理工程师复核准确无误后方可动工。

3、基坑开挖

经监理工程师认可的基坑开挖边线确信后，即可进行挖土工序的施工。

挖土采纳1立方米的单斗挖掘机，并与人工配合操作。

基坑底面的浮泥应清除干净并维持平整和干燥。

为避免流砂及管涌产生采纳在基坑边设置一套轻型井点降水，在底部周围设置排水沟与集水井相通，集水井内聚集的雨水及地下水及时用水泵抽除，避免积水而阻碍刃脚垫层的施工。

4、刃脚垫层施工

刃脚垫层采纳片石垫层、砂垫层和混凝土垫层一起受力。

（1）砂垫层厚度的确信

砂垫层厚度Ｈ可采纳如下计算公式计算：

H＝Ｎ／Ｂ＋γ砂Ｈ≤［σ］

依照计算结果，不管是工作井仍是接收井，砂垫层厚度Ｈ均为30（厘米）。

砂垫层采纳加水分层夯实的方法施工，夯实工具为平板式振捣器。

（2）混凝土垫层厚度的确信

混凝土垫层厚度可按下式计算公式计算：

ｈ＝（Ｇ0／Ｒ－ｂ）／2

依照计算结果，混凝土垫层厚度ｈ为20厘米。

混凝土垫层表面应用水平仪进行校平，使之表面维持在同一水平面上。

五、立井筒内模和支架

由于顶管沉井高度达5.7m左右，因此，井身混凝土分二节浇捣，内模一样分二节安装。

井筒模板采纳组合钢模与局部木模相互搭配，以保证内模的密封性。

六、钢筋绑扎

沉井钢筋现场设加工厂成型制作，井壁钢筋分二次绑扎接高，ф16以上钢筋采取闪光对焊工艺接长，绑扎时接头彼此交叉。

井壁双层钢筋用ф10钢筋撑脚把网片撑开。

钢筋规格、尺寸应符合设计图纸要求和规定，绑扎钢筋时应采纳撑件将二层钢筋位置固定，保证钢筋设计间距。

为了保证爱惜层的厚度，应在钢筋与模板之间设置同强度标号的水泥砂浆垫块，垫块应与钢筋扎紧并相互错开。

钢筋绑扎完成后，应上报监理工程师进行隐蔽验收。

隐蔽验收合格后，方可进行立外模。

7、立外模和支架

沉井制作采纳组合定型钢模板，在沉井插筋部位用木模板距离拼装，拼装的木模表面刨光，拼缝周密平整。

为避免接缝间隙过大易漏浆，在其接缝表面采纳粘贴包箱纸。

立模前所有模板涂刷脱模剂，使砼表面能平整、滑腻。

内外模板顺序原则上先立内模，后立外模。

模板与钢筋安装应相互配合进行。

模板采纳双层钢筋用ф48×3钢管作竖围囹，ф25钢筋弯成与井壁同圆形作水平围囹，内外模用ф16对拉螺杆与模板围囹结合牢固，确保井壁厚度。

螺杆上设一道止水片，止水片与螺杆满焊。

模板支架及脚手架采纳ф48×钢管扣件搭设。

支架依照立模及钢筋绑扎，砼浇捣的需要分层架立。

支架的底脚衬垫30×60木板，支架每隔9m设一道剪力撑与地面的夹角操纵在45度左右。

外脚手架的纵向立杆间距为1.4m,横向立杆间距为1.2m。

八、浇捣混凝土

工作井——总高度为5.7m，分二次浇捣完成，二次下沉。

第一次浇捣3.0m（～）；第二次浇捣高度2.7m（～）。

本工程砼采纳商品砼，配砼泵车用布料管直接对称浇筑砼。

浇筑采纳水平分层法，每层操纵在30cm左右，用插入式振动器有顺序的振捣。

每节砼浇捣完成，在砼初凝前，井壁厚度中设一条环形凹型施工缝，深6cm，三分之一壁厚度。

再次浇筑时，施工缝需凿毛，清除浮石，冲浇干净，用同品种水泥高标号砂浆1～2cm进行接浆。

砼养护采纳浇水养护，很多于十四天。

每次浇筑砼在同一车内取二组试块一组三块作强度标养检测，加一组六块作抗渗标养检测。

在下一节沉井砼强度达到100%后，再浇捣上一节沉井。

九、养护及拆模

混凝土浇捣完成后应及时养护，养护方式可采纳自然养护和塑料膜覆盖法。

在养护进程中，对混凝土表面需浇水湿润，严禁用水泵喷射而破坏混凝土。

养护时应确保混凝土表面不发白，至少养护七天以上。

养护期内，不得在混凝土表面加压、冲击及污染。

在拆模时，应注意时刻和顺序。

拆模时刻操纵在混凝土浇捣后的3～4天内进行，过早或过晚的拆模对混凝土的养护都是不利的；拆模顺序一样是先上后下，警惕谨慎，以避免对混凝土表面造成破坏。

关于分段浇捣混凝土部位，应保留最后一排模板，利于向上接模。

10、沉井下沉

依照沉井的自重计算下沉系数与稳固系数。

沉井下沉前，割除对拉螺栓的拉杆，并用水泥砂浆分二次对拉杆割除位置进行修补。

（1）抽承垫木

①抽承垫木必需在刃脚混凝土达到设计规定的强度后进行。

②抽承垫木应分区域，顺顺序、均衡对称同步地进行。

并应注意沉井周围下沉是不是均匀、定位支点处的承垫木应最后抽除。

抽承垫木要统计块数，不得漏抽。

（2）排水下沉

①本工程采纳排水法下沉。

②下沉前，在沉井外壁涂热沥青。

③排水下沉时，采纳机械配合人工进行挖土，先由井中央挖向周围，每层挖土厚～0.5m，在刃脚处留1～1.5m台阶。

沿井壁每2～3m一段向刃脚方向逐层全面、对称、均匀的削落台阶，每次削5～10cm；当土层经不住刃脚的挤压破裂，沉井便在自重作用下均匀破土下沉。

④挖土时各井孔的土面高差一样不宜超过0.5m。

（3）助沉纠偏

①沉井下沉进程中，刃脚下产生地基反力，当沉井下沉系数小于设计下沉系数时，许诺采纳加载助沉，加载平台应符合重物堆放方便和结构安全等要求，重物堆放重心应依照施工组织设计规定，加载时加载范围内的其他工作应停止。

沉井下沉到设计标高时应先卸载，卸下的重物应随卸随运，不该堆放在沉井边。

②沉井纠偏应依照测量资料随偏随纠，当沉井偏斜达到许诺值的1／4时便要纠偏，沉井下沉进程中要做到勤测、勤纠、缓纠。

③沉井初沉时期纠偏应依照“沉多则少挖”“沉少则多挖”的原则在开挖中纠偏。

刃脚下挖土要慢慢扩大，不能一次过量掏挖，不要通过大量挖土来纠偏。

④水或冲气方式纠正井体倾斜时，可在沉井偏高的一例在井壁外插入射水管或冲气管进行射水或冲气，减少井壁摩阻力。

射水或冲气管亦可预埋设在井壁内适当位置，供纠偏时依照偏斜方式进行纠偏。

用射水法纠偏后如留有射水孔宜用厚触变泥浆或砂土填满。

⑤井下沉过快时，在沉井外壁间填粗糙材料，或将井筒外的土夯实，加大摩阻力。

（4）下沉观测

①沉井下沉时应注意观测，刃脚标高每班至少测量一次，轴线位移2～3天测一次，当沉井每次下沉稳固后应进行高差和中心位移测量。

②初沉时期每2h至少测量一次，必要时应持续观测、及时纠偏。

③终沉时期每小时至少测量一次，在软土地层中如停止挖土后沉井仍不能自沉时应当即采取方法操纵下沉。

当沉井下沉接近设计标高时应增强观测，待8h内沉井自沉累计不大于10mm时方可进行封底，现在井体的标高位移和倾斜应在许诺误差范围内，并经查验合格。

1一、沉井封底

（1）预备工作：

①沉井下沉至设计标高的要求范围内，经沉降观测沉降率在许诺范围内即可进行封底。

②封底方式应依照设计规定，若排水封底有困难需改变封底方式时主动与设计单位联系。

③沉井封底前应绘出沉井内开挖锅底简图。

④封底前应预备好集水井筒。

（2）干封底与浇筑钢筋混凝土底板：

①封底前应整理好锅底和清除浮泥，对新老混凝土接触面应凿毛清洗，井内积水应尽可能排干并在每一个井格底部中央设置至少一个集水井，其深度和大小要知足水泵吸水要求。

②本工程封底前依照设计规定，先铺片石，填平整实后再浇筑素混凝土封底，此类工作均须沿井壁周围向中央进行。

素混凝土封底应一次浇筑、分格、逐段、对称进行，不得半途停顿，幸免产生施工缝而造成渗漏现象。

混凝土封底的同时集水井不得填没，排水工作继续进行，以保证混凝土在终凝前不浸水。

素混凝土封底的表面应平整，当强度达到设计强度的25％以上时才许诺在上面绑扎底板钢筋。

钢筋扎好经查验合格后方可浇筑底板混凝土。

③当底板钢筋混凝土强度达到设计要求时，依照抗浮计算，地下水位操纵值可适当提高。

沉井能知足抗浮要求时方可封填集水井，封填先应清洗干净，封填必需密实避免渗漏。

④钢筋混凝土底板表面应平整，整个底板不得有渗漏现象，如发觉渗漏点应压浆堵漏。

漏水严峻时应设置临时泄水管引流，在压浆堵漏后再封锁泄水管。

⑤封底依照底梁分格情形进行对称分格置换，先清除1～2个井格内的土体，抛大石块铺填碎石，浇筑素混凝土垫层，然后依次进行。

1二、沉井施工质量要求

（1）基坑开挖后，下设砂填层1m，井壁周围均匀设置垫木，垫木长度为2m，厚度0.2m，宽度0.3m，每米内垫木很多于于四块，垫木中心浅与刃脚中心浅重合，埋置深度为其侧壁厚度的一半。

（2）沉井开始下沉时，抽除垫木应在有人指挥下，分组编号按顺序依此对称，同步地抽除，抽垫进程中，应随抽随填夯砂石或砂砾石，在刃脚外填筑土堤并分层夯实。

（3）若是采纳水力机械冲泥时，应以集泥坑为圆心慢慢向周围冲射，并注意在刃脚内侧保留～1.0m，宽的土台，均衡对称地自上而下一层层冲去，严禁用水枪掏挖刃脚踏面以下的土层。

（4）采纳人工挖土时（本方案要紧采纳挖土），顺序是先中央后周围，均衡对称地进行，并应依照需要留有土台，逐层切削，使沉井均匀下沉。

（5）沉井施工刃脚底离设计标高2米时，应减缓挖土速度，严禁超挖以避免超沉。

（6）施工必需按时观测井外四角点沉降情形。

有异样及时汇报处置。

（7）井壁施工时，不能遗漏地梁，墙板、平台、水管及中距离板出水管等预留钢筋，并应留出足够搭接长度和铲开接头。

三、顶管施工

一、工具管选型

（1）顶管机型的选择，咱们要紧从环保等方面考虑，选用多刀盘土压平稳式工具管，该机型切削后的土体皆为原状土，利于弃土的外运，可不能对环境产生污染。

（2）工具管施工原理及要紧特点

多刀盘土压平稳式工具管机型源于DK式大刀盘土压平稳式工具管，所不同的是用四个对称布设小刀盘（70%的切削断面）代替了全断面刀盘，如此就解决了大刀盘的昂贵而笨重的驱动系统，使整机重量、本钱大为降低，机内空间大增，且维修简单、操作方便。

二、推力的理论计算

以一个井段为例，工作井段顶管计算：

F=F1+F2

其中F—总推力

F1—迎面阻力F2—顶进阻力

F1=π/4*D2*P（D—管外径0.86mP—操纵土压力）

P=KO*γ*HO

式中KO--静止土压力系数，一样取

HO--地面至掘进机中心的厚度，取最大值6m

γ--土的湿重量，取m3

P=**6=

F1=4**=

F2=πD*f*L

式中:

f—管外表面综合摩阻力,取M2

D—管外径0.86m

L—顶距50m

F2=***50=

F=F1+F2=+=

经计算得知顶管的总推力为，小于设计沉井后靠最大承载力（加固土体为6000KN，既600T），顶管时只能用其80%，600*=480T。

主顶利用二台100T级油缸，因此咱们无需增加额外的顶进系统即可知足要求。

3、顶管方法

（1）顶管注浆

顶力操纵的关键是最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效的方式是进行注浆。

注浆使管周外壁形成泥浆润滑套，从而降低了顶进时的摩阻力，当顶管位于粉砂土层，管周阻力较大时，拟采纳注浆减小阻力，咱们在注浆时做到以下几点：

Ⅰ选择优质的触变泥浆材料，对膨润土取样测试。

要紧指标为造浆率、失水量和动塑比。

Ⅱ在管子上预埋压浆孔，压浆孔的设置要有利于浆套的形成。

Ⅲ膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时刻，听取供给商的建议但都必需依照规范进行。

Ⅳ压浆方式要以同步注浆为主，补浆为辅。

在顶进进程中，要常常检查各推动段的浆液形成情形。

Ⅴ注浆设备和管路要靠得住，具有足够的耐压和良好的密封性能。

在注浆孔中设置一个单向阀，使浆液管外的土不能倒灌而堵塞注浆孔，从而阻碍注浆成效。

Ⅵ注浆工艺由专人负责，质量员按期检查。

Ⅶ注浆泵选择脉动小的螺杆泵，流量与顶进速度相应配。

（2）地下管道内通信方式

顶管施工中地下通信采纳敷设有线电话，其设置位置：

掘进机操作台一部，工作井顶进操纵台一部，地面一部，中继间设一部，以此方式增强通信联系，和谐指挥作业。

（3）通风设施：

由于管道顶进距离长，埋置深度深，管道内的空气不新鲜，加上土体中会产生有害气体，因此，必需设置供气系统。

通风设施用一台柴油空压机将紧缩空气输入空气滤清器，再进入储气桶，通过气压调剂阀，将紧缩空气传输至管道最前端，并将管道最前端的空气排出，以此进行空气循环。

（4）电源布置：

在顶管进程中，要紧的电源为动力用电和照明用电。

①动力用电

由于管道内的电机采纳380V动力电，因此，进入管道的动力电必需做到二级爱惜和接地爱惜方法，动力电源线设置在操作人员不易接触处，并在电源线外增设护套，保证用电安全。

②照明用电

由于管道内的空气湿度较大，因此，采纳36V低压照明电，低压电须通过变压器降压。

灯具采纳防水防爆灯具，

（5）地表隆沉操纵

①本顶管掘进机是采纳土压平稳，能够先计算出各顶管段的开挖中心处的主动土压力和被动土压力，然后将掘进机的土压力设定在此主动土压力和被动土压力之间。

②在刀盘切削搅拌的同时，主顶和中继间缓缓推动，土仓内的土压力便会缓缓升高，当土压力升到大于操纵土压力P时，把螺旋输送机打开，一部份土被螺旋输送机排出，只要把推动速度调剂到与螺旋输送机排土量相符，则可维持土压力为恒值。

③但在实际推动进程中，不可能完全处于上述理想状态，如推动速度快于排土速度，咱们就推推停停，维持向前推动；反之，则可将螺旋输送机开开停停。

不管显现哪一种情形，都必需使土仓内的土压力维持在操纵土压P±20KPa的范围内，这就能够保证土压平稳，若是土仓内的土压力小于主动土压力，地面将产生沉陷，反之，地面将隆起。

因此，操纵土压力的设置和土仓内土压力的维持是关键。

（6）测量与方向操纵

顶进的测量与方向的操纵，是采纳激光经纬仪辅以水准仪测量，通过油缸进行纠编，遵循先纠上下后纠左右的原则，咱们要做到以下几点：

①有严格的放样复核制度，并做好原始记录。

②布设在工作井后方的仪座必需幸免顶进时移位和变形，必需按时复测并及时调整。

③顶进纠偏必需勤测量、多微调，纠偏角度应维持在10'～20'不得大于1°。

④初始推动时期，方向主若是主顶油缸操纵，因此，一方面要减慢主顶推动速度，另一方面要不断调整油缸编组和机头纠偏。

⑤在每一顶程开始前必需制定坡度打算，可对设计坡度线加以调整，以方便施工和最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。

（7）进出洞口方法

①出洞方法

Ⅰ为使进出洞口顶进进程中不发生泥水流失，在进出洞口里安装橡胶止水法兰。

Ⅱ为避免掘进机出洞时产生磕头现象，能够采纳延伸导轨，并将前三节钢砼管与机头做成钢性联接。

Ⅲ紧贴工作井洞口外侧安插一排钢板桩，作为钢封门，避免洞口打开后外侧土体涌进井内。

钢板桩的深度为管底以下1.5M，宽度为3.5m。

②进洞方法：

Ⅰ一样在接收井外侧施打一排3.5M宽的钢板桩作为钢封门，便于凿除洞口，并做好进洞前的预备工作，包括人员设备；

Ⅱ机头进洞后，及时将与机头连接的管子分离，机头及时吊出井外；并抓紧处置井内泥浆和进行洞口封门止水。

Ⅲ机头进洞后止水工作抓紧作好，洞口处土体流失、管子沉降等现象就可不能发生，也是保证顶管质量的关键。

（8）顶管时的意外应急方法

依照本工程的特点及地质勘探报告，顶管如遇粉砂土层中，易产生流砂，因此本工程在顶管施工时可能碰到一些意外情形，如土质突然转变、碰到障碍物等，必需采取有效的方法来处置。

①地质发生专门大的转变，突然间变硬或变软。

这能够通过刀盘的转矩来判定，若是突然变硬了，则向土仓内加入水或泥浆，掘进机上设有加泥孔，其目的确实是用来加泥的。

若是太软，这没有多大问题。

但为了避免土的承载力急剧下降，出洞时已把第一至第三节管子及工具头都联成了一个整体，以增加它们的刚性，从而可幸免机头突然沉陷。

②若是发生漏水，可把螺旋输送机出土口关闭或并得很小，同时加速推动速度，快速通过滞水层。

若是是明水，除关闭出土口外必需把螺旋输送机倒转，不使水涌入，同时，尽快找出水源，加以堵漏。

此种情形在封锁式土压平稳机头中比较容易处置。

③碰到障碍物时，能够在机头前进行注浆固结土体，然后将机头上人孔打开进行清除。

④在顶管施工进程中，若是显现异样的误差或纠偏失效，必需在许诺误差标准之内就停下来，分析缘故，找出计谋再继续顶进，切不可盲目行动。

操作人员必需严格遵守如此一条规定：

不管何种情形，超过许诺误差一概停下来，而且如实汇报情形，以便分析缘故，找准计谋。

⑤还有一条确实是成立意外情形当即报告制度。

即当意外情形发生时，当班人员必需采纳任何可采纳有效通信方式，尽快地与公司有关领导取得联系，向上级报告情形，以便及时采取行之有效的方法。

四、顶管施工质量保证方法

一、顶管前预备工作

（1）顶管施工方式的选定应依照施工沿线的地形、工程和水文地质、交通状况、地上建筑物、地下管线和有无地下障碍物等实际情形和对地表变形操纵的要求综合考虑后作出选定，必需确保安全，保证质量，经济适用，节约用地。

（2）顶管的施工顺序，应从整个排水系统考虑，一般宜从下游开始，在进行起始掘进段顶管时，应选择施工条件较好、技术风险较少，顶程较短的地段进行，同时作必要的现场技术数据的测试和分析工作，以便了解地下实际土质，适应施工环境，掌握顶管设备运转规律，合理组织操作人员，通过起始掘进段的顶进小结，进一步调整各项施工技术参数，优化下一步顶管施工工艺。

（3）所有顶管设备必须经过维修保养，经检验合格后方可运入施工现场。

在进入工作坑安装时必须进行单机和整机联动调试，在顶进中必须贯彻例行保养制度。

（4）应按保证工程质量、安全、文明施工、保护地面建筑物与地下管线、维持道路交通等要求，根据不同工程地质、水文地质与施工环境和条件合理选择顶管机头。

二、管道顶进

（1）测定实际土层中的压力值：

顶管掘进机缓缓推出洞口～1.0m的土层后停止顶进，静等2Oh后，观看顶管掘进机土层压力表上的值，若现在值与计算值不符时，以实际测定值为准，对原先计算的推动压力操纵值和总推力值进行相应的调整。

（2）出洞时管道顶迸方向操纵：

机头后的两节混凝土管与掘进机头采纳刚性连接以提高顶进时的直线度。

（3）顶进操纵参数

①出土操纵：

顶进时出土率操纵值95%～98%，依如实际情形及时调整，用顶进油缸的伸出长度来计量出土，即顶进油缸伸出75mm，出土约0.48m3。

②轴线操纵：

管道每顶进250～300nm时测一次中心轴线，若一发觉偏移趋势就进行纠偏，当偏移量≥2Omm时，立刻停止顶进，查明缘故有方法保证后再顶进，确保顶管轴线的正确，勤侧勤纠。

③土压力值操纵：

为实测土压力值的±2OkPa。

④沉降操纵：

依照地面沉降监察反馈信息及时调整土压力操纵值、出土量与顶迸速度，若发觉沉降值超标，当即停止顶迸，查明缘故，采取相应方法后才能从头顶进，确保地下管线与地面建筑物安然无悉。