【文章內容簡介】 無需降水、方向易控且穩(wěn)定，出的泥漿需要另外采用泥水處理設備處 理 ，全封閉作業(yè)；適合本工程復雜地層地下水位以下頂管施工，基本不會造成地面沉降，可以確保工程質量。全線共設 13座頂管工作井、 12座接受井，頂進總距離 3312米，一次單向最長頂進長度為 221米，詳見下圖。 二、頂管施工程序 頂管施工程序詳見 附圖 9：頂管施工總流程圖 。 三、 頂 管工 作井 、接收井施工方案 頂管工作井施工方案 ①頂管工作井制作方案 根據本工程的特點，經比較研究，頂管工作井采用鉆孔灌注樁圍護加襯砌的結構形式，鉆孔灌注樁外設深層水泥攪拌樁注漿止水。工作井完成頂管 施工后，在其內建造檢查井。 ②頂管工作井的結構 根據本工程所使用的泥水平衡頂管機的結構參數及頂管管材參數（每節(jié)管長暫按 2米計算），工作井采用方型結構，凈空尺寸為： ，井體深度根據具體井位確定。 根據地質條件，采用深層水泥攪拌樁加鉆孔灌注樁形成防水帷幕和抗土井壁，防止塌方滲水和流入淤泥，井壁內襯鋼 筋混凝土。井深、樁深根據每個工作井的不同逐個設計，最大井深 ，最大樁深 15米。旋噴樁、鉆孔灌注樁樁徑 Φ 600mm，襯砌鋼筋混凝土厚 ，下厚 ，砼強度 C30，底板為鋼筋混凝土結構，厚 ，砼強度 C30。 帷幕形成后采取垂直開挖。井底淤泥較厚的井，為防止出土后井底淤泥上涌 (本工程井底下淤泥最深達 8米 )，在開挖之前對井底下土層實施基礎加固措施，擬采用深層水泥攪拌樁進行地基加固，加固深度為（井底以下淤泥深度 +1 m）。 襯砌井壁采用“逆作法施工”。施工時，樁壁鑿毛、清洗，并且嚴格按照施工縫處理，確保樁與襯砌形成一個整體 工作井壁樁頂做混凝土環(huán)梁，井內型鋼支護，詳見 附圖 5：工作井結構示意圖 。 底板制作完后安裝頂管軌道和設備。 工作井后背采用混凝土后背，穿墻洞口的井體外側 水泥攪拌樁加固，起到擋土、阻水的作用，使頂管工具頭順利安全地進出洞口。加固體無側抗壓強度不小于 。 ③頂管工作井施工順序 工作井施工工藝流程為：鉆孔灌注樁施工 井外深層水泥攪拌樁、井底水泥攪拌樁 第一節(jié)井壁挖土 第一節(jié)井壁和角撐制作 下一節(jié)井壁挖土 下一節(jié)井壁制作 最后一節(jié)土方開挖 鋼筋砼底板澆筑 最后一節(jié)井壁鋼筋混凝土制作。 施工中需注意以下幾點： ，上一節(jié)井壁鋼筋制作時，先預留出下一節(jié)井壁制作時的鋼筋。井身混凝土澆筑時，每層混凝土高度控制在 50cm以內。 ：上一節(jié)井壁砼強度達到設計強度的 70％時，進行最后一節(jié)的土方開挖，開挖深度至底板的土基面。人工平整土基面，鋪設砼墊層，然后進行底板鋼筋制作和砼的澆筑；底板鋼筋制作時，要預留井 壁鋼筋；底板砼澆筑完后，再進 行井壁的鋼筋、模板安裝及混凝土澆筑。 ，樁及井混凝土均需添加速凝劑或早強劑。 ④工作井內導軌安裝 在澆筑井底板混凝土時，嵌入枕木，上鋪 30號輕軌作為頂管導軌，具體尺寸見 附圖 7：頂管導軌安裝示意圖 。 ⑤頂力計算和千斤頂選用 對 DNl000混凝土管，使用觸變泥漿降低頂力，按 100m頂距計 為 F＝ ，不使用觸變泥漿為 F=1354t(粗礫砂層 )，見 計算書 1：頂力計算書 。 根據頂力計算，按使用觸變泥漿的頂力選用頂鎬和設計后背，主頂擬采用2臺 300 t 千斤頂，提供 600 t 頂力，中繼環(huán)采用泥水平衡頂進機配備的中繼環(huán)，提供頂力為 360 t。 ⑥后背建立 按土質計算，工作井頂力受力面井壁自然土（最不利）的承載力為 649 t，滿足加觸變泥漿后主頂設計頂力的要求。后背結構見 附圖 5：工作井結構示意圖 。 后背承載力計算見 計算書 2：后背計算書 。 ⑦工作平臺 由于采用泥水平衡頂管機進行施工，管道頂進、出土均采用地面遙控，因此地面平臺設計于工作井井邊設欄桿圍護，一角留人員上下扶梯口，中間設立起重架，配 3t電葫蘆和 5t門吊式起重機各一臺，供運料垂直及水平運輸，詳見 附圖 5：工作井平臺結構示 意圖 。 頂管接收井及檢查井圍護施工方案 ①施工工藝 根據本工程的特點，同樣擬采用“鉆孔灌注樁加井外深層水泥攪拌樁止水”方式建造頂管接收井和檢查井圍護，完成頂管施工后，在其內建造檢查井。井底淤泥較厚的井，在開挖之前同樣對井底下 （井底以下淤泥深度 +1m）土層實施深層水泥攪拌樁進行地基加固措施。 ②接收井、檢查井圍護結構 接收井、檢查井圍護設計為方型結構形式，其凈空尺寸為： 接收井： ； 檢查井圍護： ； 井深、樁深根據每個井的不同逐個設計，最大井深 ，最大樁深 15m。 旋 噴樁、鉆孔灌注樁樁徑 Φ 600mm，井底 C25混凝土封底，厚 30cm。同樣，接收井洞口外圍 ，以上詳見 附圖 6：接收井、檢查井圍護結構示意圖 。 ③頂管接收井、檢查井圍護施工程序 其施工程序為：鉆孔灌注樁施工 井外深層水泥攪拌樁、井底水泥攪拌樁施工 井壁挖土 井底砼封底 （檢查井制作）。 四、管道 頂進 方案 管道頂進設備及配套設施選擇 本工程頂管主要穿越淤泥、粉土、粗礫砂層，而且管道高程絕大部分位于地下水位以下，因此，本工程利用泥水平衡頂 管機頭，采用加漿減摩及加設中繼間等措施進行長距離頂管。泥水平衡頂管機利用加壓的泥水及刀盤推動切削刀進行挖掘施工，壓力泥水在挖 掘泥土的表面形成一層泥膜，通過壓力的作用與挖掘面的土壓和地下水壓力保持動態(tài)平衡，有效地穩(wěn)定挖掘面，將頂管施工對地面的影響即地面沉降減少到最少。挖掘機正常工作時，進排泥閥打開，機內旁通閥關閉。泥水從進泥管經過進泥閥進入頂管機挖掘面的泥水倉里，挖掘的泥砂經同泥水攪拌后，通過排泥管的排泥泵送到地面的泥水分離裝置。泥水分離裝置將泥砂和水分離后，泥水再次送入刀盤循環(huán)使用。這些工序完全由中 央操作盤進行遙控。詳見 附圖 3：泥水平衡頂管系統示意圖 。 ①頂管工作井內主頂設備 根據頂力計算，選用 300t千斤頂，每井設 2 臺。 ②頂進設備 根據工程地質條件及長距離頂進需要，本工程頂進設備選用可糾偏的泥水平衡頂管機頭及其配套設備（進排泥泵、基坑旁通、泥水管路系統、高壓油泵、頂鐵等）和中繼間，其中，泥水平衡頂管機頭詳見 附圖 4：泥水平衡頂管機頭示意圖 。分前段殼體、糾偏段、后段殼體三部分，前段殼體包括 大刀盤及其動力系統、破碎倉和泥水倉，后段殼體設有導航靶及泵站，中間糾偏段設有糾偏千斤頂，糾偏角度 176。；泥水管路設于其中。主要參數指標見下表。 名 稱 型 號 GTNS Φ1000 外徑 內徑 長度 (mmmmmm) Φ122010003600 切削刀盤直徑 Φ1224 刀盤動力 (KW) 122 進排泥管 (′ ) 4 進排泥渣漿泵 (KW) 222 泥水分離器 22KW 50m3/h 最大推進速度（ mm/min） 80 最大糾偏角度 (o) 中繼環(huán)配備 (T) 360 整體式頂進系統 Φ800 ～ Φ2022 通用， 800T 頂進前工作準備 頂進設備安裝調試前，先進行工作井地面設施安裝： ①起吊設施：管材采用門吊調運（ 5t）；其它材料設備采用電葫蘆（ 3t）調運。 ②供電設施：頂管機及配套設備功率 88kw，輔助照明 35kw，配兩套供電線路，另備用 200kw發(fā)電機一臺。 ③供水設施：供水管接到觸變泥漿池邊。 ④注漿設施：在工作井附近搭建儲存注漿材料膨潤土防雨棚， 儲存量 10t。 頂管頂進施工流程 工作井及接收井施工及制作管材 頂進設備地面安裝調試 吊裝機頭到軌道 安裝洞口止水 圈、連接好機頭 連接進排泥管線及各種電纜 開始頂進 出泥 千斤頂回縮 拆進出泥管及各種管線 吊第一節(jié)管材 安裝管材接口并頂進 加中繼間頂進 最后管道貫通 機頭抵達接收井并起吊至地面 泥漿置換 拆除管道內的進排泥管線及各種電纜以及注漿管 封堵注漿口 管道接口處理 、洞口管縫處理 砌檢查井 閉水試驗 井位回填和恢復路面。 管道頂進全程注漿減摩。開始慢頂多測，當利用主站千斤頂頂進正 常后，每頂行程測定管道方位一次，及時糾偏，如此循序頂進。 頂進過程中密切做好頂管應力、應變監(jiān)測，管道內有毒氣體測試，地面沉降和構筑物沉降及位移監(jiān)測，監(jiān)測工程保持監(jiān)測的連續(xù)性。 管道頂進技術措施 本頂管工程中，一次單向最長頂進長度為 221米，須采用長距離頂管工藝進行施工。長距離頂管必須采用有效的減阻和精確的測量定位措施。 ①管外壁涂蠟措施 下管前在管外壁涂改性石蠟，以減少管道項進阻力。 ②觸變泥漿減阻措施 本工程由于進行長距離頂進，必然增大阻力，限制主頂站頂力，為保證正常頂進施工，頂進過程中使用 觸變泥漿減阻工藝?？紤]采用膨潤土觸變泥漿進行減摩，注漿漿液是在地面注漿系統配制后，經過充分攪拌發(fā)酵，再通過液壓注漿泵進入輸漿總管及管節(jié)上的環(huán)形分管，壓入管節(jié)上的注漿孔形成管節(jié)外圍泥漿套。 減摩劑由優(yōu)質膨潤土、化學漿糊、純堿和水按一定比例組成。本頂管主要于淤泥、粉土、粗礫砂等土層經過，頂管中， 保 證潤滑泥漿的穩(wěn)定性和潤滑性，根據不同土質，采用不同配方，具體配方通過現場試驗確定。 漿孔布置 在混凝土管節(jié)雄頭一側按 120176。 設置三個孔，壓漿總管安裝于管節(jié)斷面右側，每隔三節(jié)管（ 6m） 接一三通 閥門至 管節(jié)注漿孔，在頂管機尾部環(huán)向均勻設置 3只壓漿孔，其后的連續(xù) 3節(jié)都設置注漿 孔 ，其后則每三節(jié)管有一節(jié)布置有壓漿孔。 嚴格按壓漿操作規(guī)程進行。為使頂進時形成的建筑間隙及時被泥漿所填補形成泥漿套，必須堅持“ 先 壓后頂、隨壓隨頂、及時補 漿” 的原 則。由于頂進過程中需穿越粉土層和砂質土層，頂進摩擦力會較大，為達到較好注漿效果，應保持全過程注漿。 注漿量釣管材和機頭切削形成的孔洞的空隙的 ～ 。 應達到 ～ h，取γ =18KN／ m3， h=管頂覆土深度，隨距 離增加，注漿壓力適當增加。 ，管外壁砂土反流進注漿支管，注漿支管一定要安裝單向閥或球形閥； 20米時開始，主要是防止?jié){液從止水圈中散失。 ，填充頂進中產生的空隙以及置換觸壁泥漿。頂進結束之后打開管道內注漿分管，拆下單向閥，讓觸變泥漿流入管內，直至觸變泥漿流完之后恢復原有注漿系統，然后注入水泥漿。 ③ 超前加固措施 本工程約 KM管道管基落在流塑淤泥粘土中，部分頂管管頂上部為流塑淤泥粘土及松散雜填土層，為防止前方土體塌落，造成路面塌陷和周邊建筑 物基礎移動，及保證管基承載力滿足設計要求，根據設計，于頂管前先施工高壓旋噴樁進行管基管頂注漿加固處理。 ④ 中繼間的使用 為增大頂進長度，管道頂進過程中加設中繼間。 利用中繼間進行接力頂進是中長距離頂管的一項重要技術措施。中繼間的布置要求 按 頂力及操作的要求，以提高頂進速度。第一只中繼間應放在比較前面，因為頂管機的正面土壓力在推進過程中會因土質條件和施工情況等因素發(fā)生較大的變化，所以當總推力達到設計推力的 60%時就安放第一只中繼間，以后當達到計推力的 80%時安放下一只中繼間，而當主頂推力達到設計推力 的 90%時就必須啟用中繼間。 本采用中斷間為一鋼制兩節(jié)插接筒體，兩節(jié)可以伸縮滑動，環(huán)縫由密封圈，防止泥水流入管道。前后節(jié)分別與前方和后方混凝土管相連接，沿筒壁園周均布 6臺油缸 (千斤頂 )，可提供 360t頂力。當頂動前方管前進時后方管相對停止，油缸回鎬，下級中斷間或主站油缸啟動，如此往復，使多級中斷間和主站千斤頂聯合完成長距離頂施工。其結構形式見 附圖 8：中繼間結構示意圖 。 ⑤ 工作井內止水措施 ：頂管機的止水圈用帶有槽口的矩形鐵壓板進行固定夾緊，采用此種壓板能夠根據現場的實際條件方便地調節(jié)膠皮 的松緊程度。工作井出洞口出洞后設置單層止水橡膠圈，止水圈的松緊程度可以調節(jié)，橡膠止水裝置和混凝土墻之間的空隙用 PV泡 沫封堵。 ： 當工作井混凝土墻或土層出現漏水小孔時，采用磚砌墻墩，內灌高強度快干水泥。 ⑥ 頂管出洞措施 出洞止水圈安裝在接收井出洞砼墻上，安裝時要把橡膠止水圈用爆炸螺絲與夾緊鋼板固定在砼墻上。 ，防止機頭出洞后下沉。 ，以平衡重力 影響，機頭對準穿墻孔位置，管端稍稍向上撬 3～ 5mm，更有利機頭穿墻和正常頂進。 ，如有偏差，只能偏上，不能偏下，機頭尚未完全進洞前，不要糾偏。進洞后，糾偏不能大起大落。 ⑦科學控制管理泥水倉的泥水 頂進過程中，根據不同的土質條件來控制泥水。礫砂中，挖掘面很容易失穩(wěn)。這時施工操作特別仔細保持泥水穩(wěn)定。即進入頂管機泥水倉的泥水中必須含有一定比例的粘土和保持足夠的相對密度。這時除加入粘土以外，還按比例加入膨潤土及 CMC作為增粘劑 來維持泥水性質穩(wěn)定，達到保持挖掘面的穩(wěn)定。 五、 頂 管 測 量、 糾 偏技 術 要點 測量與監(jiān)控 頂管工程