(5)、洞口密封结构
出洞口密封结构的作用是阻止在顶管过程中泥水从管节与洞口间的间隙流入井内。 根据管道中心线与井壁预留孔的位置,制作一个钢结构的内套环,套环内圈设有橡胶止水板,套环安装在预留孔与管节之间,外围焊接在孔的预埋钢板上,内圈橡胶紧贴管节。(如图) 钢制法兰片止水橡胶法兰片 (6)、破墙顶进
当机头前端进入洞口密封圈后,即可破墙顶进。工作井预留洞口采用砖砌体临时封堵,在顶前采用风镐凿除内层一部分封堵墙体,然后将机头推进,依靠机头前端刀口破除外层墙体,切入土体中,随后即可进行正常顶管施工。
当出洞口外为透水性较强的砂质土层时,应事先对洞口周围一定范围的土体进行压密注浆,防止外侧的水土进入工作井。
(7)、方向监测
顶管出洞方向控制得好,整条管道才有可能顶好,顶管出洞不好,整条管道就难于顶好,故必须严格控制顶管出洞精度,采用跟踪测量,随时调整机头出洞的方向及高程偏差。
(8)、顶进施工
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分 压 环顶 进 管 节预留洞口钢套环限位器工作井前墙当工具管顶入土体后,留其尾部约300mm长搁在导轨上,缩回千斤顶活塞杆,卸走替顶和分压环,安装管节,开始进行管道的顶进施工。回缩千斤顶安装管节时,需对机头或以后的管节作临时支撑,以防机头在气压下退回,造成地面坍塌。临时支撑措施应一直维持到管外壁摩阻力大于气压反力时为止。以下就气压法顶管工艺作简单描述。
a.气压法顶管介绍
气压法顶管是在顶进管道的前方工具管(机头)内设置两道气压密封门,关闭第一道门,向前舱充入压缩空气(气压约0.030mpa,相当于3m深水头压力),由于压缩空气向正面土层的空隙中渗透,将工具管前方土层中的地下水从土壤的孔隙中排挤到远方,给工具管作业提供一个无水稳定的环境,同时,气体的压力也支撑着机头前的土体开挖面维持稳定而不坍落。
当第二道门关闭且增压,使后舱前舱压力相等后,打开第一道门,管道向前顶进同时将机头前挖出的土运到一、二道门之间的转运舱内;然后关闭第一道门,气压继续稳压机头前舱再将后舱逐渐减压为零,再打开第二道门,使后舱与管道相通,将转运舱的土运到工作井。管道是边挖边顶,开挖量与顶进长度相匹配,这是全气压人工挖土顶进法,工人需带压作业。 b.顶进平衡控制
气压平衡法顶管是一个全新的施工概念。第一、顶管掘进机在顶进过程中,气舱压力与它所处土层的地下水压力和土压力处于一种平衡状态;第二、它的开挖量与掘进机顶进所占有的土的体积也处于一种平衡状态。
在顶进过程中,其气压舱的压力P如果小于所处土层的地下水压力和主动土压力P1时,地面就会产生沉降;反之,气舱的压力如大于所处土层的地下水压力和被动土压力P2时,地面就会产生隆起,这是一个动态平衡的过程。我们要将气舱压力控制在P1至P2之间,才能称之为平衡。气压人工出土顶管的工艺流程如下:
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关闭1号门前舱加压
工人进入后舱关闭2号门
后舱加压与前舱平衡后打开1号门
前舱挖土转入后舱管道向前顶进
关闭1号门 后舱减压与大气平衡
打开2号门
转运后舱土方至工作井
(9)施工过程中注浆加固、减阻
本工程污水管下穿道路等,对地面沉降要求高,且在顶管施工过程中,容易发生流沙,影响到顶管的顺利进行和周边建筑物的安全。为防止顶管施工过程中出现坍塌等病害,确保工程施工对周围的环境影响减到最低、确保周边建筑物的安全,采用管端前注浆固结措施进行土体加固处理后,再继续顶进。
a.注浆采用水泥粉煤灰浆液灌注,水泥粉煤灰浆液的配合比为3:7,并加入早强剂。 b.管前端上下左右4个方向各钻1个?32孔,将?25注浆管打入,注浆管的打入深度为3米~4.5米/节2次。
c.拌制水泥浆,水泥浆采用200升搅拌机搅拌的方法拌制,拌制时要对水和水泥的量进行严格的控制。水泥浆太稀,加固效果不好,固结时间长,太稠,水泥浆难以压入,控制水泥浆的稠度是注浆的关键。 d.启动压浆机,把水泥浆压入。 e.注浆完毕,马上清洗灌注设备。
f.每顶进3米/节,注浆一次,交替注浆,以达到大大减少涌水量,防止塌方的目的。 g.注水泥粉煤灰浆液后,顶管阻力加大,在顶管四周加触变泥浆减阻。顶进施工过程中采用在管外壁边注触变泥浆填充管道的外周空隙边顶进的施工方法,是以稳定土层,
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防止塌方和地面沉降,减小顶进阻力实现长距离顶管的重要措施。
压浆管设在机头尾端,紧随管道顶进同步压浆。为使管道外周形成的泥浆套始终起到支承地层和减阻作用,在中继间和混凝土管道的适当点位,还必须进行跟踪补浆,以补充在顶进中的泥浆损失量。注浆流程为:造浆静置→注浆→顶管推进(注浆)→顶管停顶→停止注浆 h.压浆设备
压浆系统设备包括:① 注浆泵(螺杆泵,排量1000L / min,压力3MPa);② 搅拌器;③ 注浆管道(主管φ50mm钢管,支管φ25mm橡胶管);④ 管路连接;⑤ 控制阀;⑥ 压力表。 i.浆液配制
触变泥浆是由膨润土、水和掺合剂按一定比例混合而成。施工现场按重量计的触变泥浆配比为:
水:膨润土 = 8:1 膨润土:CMC = 30:1 本工程拟购置膨润土袋装复合材料,在施工现场加水拌和。 j.压浆数量和压力
第一次压浆量为管道外周环形空隙的1.5~2.0倍,压注压力根据埋设深度和土的天然重量而定,本工程拟采用2γH(kPa),式中γ为土的重量,H 为管道的覆土深度。在顶进过程中,还应根据不同的土质条件和覆土厚度变化等适当调整压浆量和压力。 k.压浆孔的布置
每一压浆断面设置4个压浆孔,按圆周90°布置。压浆孔应在工厂加工好。 注浆断面的位置,拟在机头及其后面每隔10米均设置。 l.压浆方法
在每次顶进中必须对顶管机头后的第一个注浆断面上压注足量的泥浆,以使其形成完整的泥浆套,其它断面则按依次顺序作定压定量的跟踪补浆。 3、顶管测量、纠偏技术 (1)顶管测量
测量必须按照设定的管道中心线和工作井位建立地面与地下测量控制系统,控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核的地点,并加以保护,在施工期间应进行定期校核。
在顶管工作井内的后部设置测量平台,其临时水准点由地面水准点引入,在交接班时进行仪器高程的校对和调整。顶进轴线由设计管道轴线通过经纬仪引入工作井内,
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然后对中观测。
机头出洞前,必须准确测定机头刃口的轴线和标高,并将数据及时反馈,对机头安装的态势进行最后调整。
管道是否沿着设计管轴线顶进,靠测量进行检查。管道轴线偏差采用经纬仪用支导线法测量与控制,高程偏差采用水准仪测量。
测量频率:一般每顶进500mm 测量一次,特殊情况次数应增加。
全段顶完后,应在每个管节接口处测量其轴线位置和高程,有错口时,应测出相对高程。
(2)顶管纠偏
纠偏是指机头偏离设计轴线后,利用设置在机头后部的纠偏千斤顶组,改变机头端面的方向,减少偏差,目的是使管道沿设计轴线顶进。机头纠偏的好坏,将直接影响顶管施工的质量。
顶进纠偏是采用调整4台纠偏千斤顶组的办法,进行编组操作,若管道偏左则千斤顶采用左伸右缩方法,反之亦然,如果同时有高程和方向偏差,则应先纠正偏差大的一边,顶进时必须严格控制机头的走向,随时纠偏,控制好管道的线形。
纠偏时应做到在顶进中纠偏,采用小角度分次逐步纠偏,勤调微纠。纠偏工作尚应在仿真分析的指导下进行。
在顶进中顶管机头发生旋转时,可采取在管内的相反方向增加压重块或在中间站提供旋转纠正力矩等方法,直到正常,以防止偏转增大,影响出土和测量等工作。 3.5人工出土
本工程管内为人工出土,管外为机械装土运出。集中堆放再外运至6公路外的弃土场。
3.6通风照明措施
顶管内通风,如果需要进去维修设备等,进管之前需要通风,采用压入强制性通风措施,用风机通过1.5英寸钢管向顶管工具头压风。照明及用电施工用电主干线采用380V三相五线制,接通地面、工作井、管道内、工具头、管道照明采用12-24V低压电源供电。
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污水处理厂污水管网工程施工组织设计【完整版】
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