施工工艺
施工顺序:
工作井施工 → 顶进设备安装调试 → 吊装砼管到轨道上 → 连接工具管 → 装顶铁 → 开启油泵顶进 → 出泥 → 管道贯通 → 拆工具管 → 砌检查井
施工方案
一、施工测量方案
1、施工放线工作准备
根据管线铺设走向,用全站仪在现场地面上准确放出管道铺设的中线控制桩,并确定顶坑位置,桩点必须是所顶管道的中心点。如遇障碍物,操作井位置应根据现场情况予以适当调整。控制桩放好后必须用砼保护好,待工作坑开挖后将中线和中心点引至工作坑内,便于随时检查和复查,并进行保护,以利于安装导轨和管道在顶进过程中检查复核之用。
二、开挖工作坑
1、工作坑开挖与支护
(1)竖井工作坑施工前必须完成降水。
(2)工作坑的开挖采用人工开挖配合吊车使用吊框出土。
(3)按设计工作竖井断面尺寸开挖。
2、顶管工作坑允许偏
3、顶管工作井内设备安装
导轨设置是顶管工程的关键。导轨方向应绝对和管轴线方向平行,且导轨中心间距轴线和所要顶进管道轴线的垂直投影线完全重合一致。导轨标高偏差应符合规范要求。
(1)导轨安装
A、控制导轨的中心位置和高程。
B、导轨安装枕木上。
C、控制导轨顶面的高程,其纵坡与管道纵坡一致。
D、导轨必须直顺,高程和中心必须严格控制。
(2)千斤顶安装
采用2台双作用活塞式液压千斤顶。千斤顶安装高度宜使着力点位于管端面垂直径的1/4处。着力点在与水平直径成45°的顶管圆周上,合力作用点在管道圆心上。
(3)顶铁安装
顶铁安装必须顺直,无歪曲斜扭曲现象。尽量使用长度大的顶铁,减少连接数量。顶进施工时,顶铁上方及侧面不得站人,并及时观察异常迹象,防止崩铁伤人。
(4)后座墙与后背
后座墙与后背是千斤顶的支撑结构。该反作用力称为后座力。顶进时,千斤顶的后坐力通过后背传递给后座墙。后背和后座墙应有足够的强度和刚度。
三、顶管施工方法
1、引入测量轴线及水准点
(1)将地面的管道中心桩引入工作井的侧壁上。
(2)将地面上的临时水准点引入工作井底不易碰撞的地方。
2、下管
(1)下管前,严格检查管材。
(2)第一节管下到导轨上时,应测量管的中线及前后端管底高程。
(3)安装户口铁或弧形顶铁保护管口。
3、千斤顶和顶铁的安装
千斤顶是掘进顶管的主要设备。千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4~1/5处。
(1)千斤顶的高程及平面位置。
(2)安装顶铁应无歪斜、扭曲现象,必须安装直顺。
(3)每次退千斤顶加放顶铁时,应安放最长的顶铁。
(4)顶进中,顶铁上面和侧面不能站人,随时观察有无扭曲现象,防止顶铁崩离。
4、顶进施工
顶进施工应遵循“先挖后顶,随挖随顶”的原则。工作坑内设备安装完毕后,即可进行试顶。接口在顶进前先用胶水将遇水膨胀止水圈贴在管口上,管里缝再用水泥砂浆勾缝填充密实。为防止顶进过程中管与管错口,两管之间接口处安装钢内胀圈固定。同时防止顶管导致周围土体松动,在管壁外侧安装设置钻有蜂窝状小孔的压浆管,以便管道顶进完成后对土体与管道之间空隙压浆。
顶进施工时,主要利用风镐在前取土,千斤顶出镐在后背不动的情况下将管道向前顶进。其操作过程如下:
(1)安装好顶铁并挤牢。
(2)启动油泵,千斤顶进油,将管道推向前一定距离。
(2)、关闭油泵,打开操作阀门,千斤顶回油,活塞缩回。
(3)、添加支撑块,反复进行上述步骤,直至需要安装下一节管道。
(4)、移除支撑块,放置管道,使用环形橡胶密封圈连接混凝土管道,以确保接缝间隙均匀受力,保证管道间的连接安全。
(5)、测量:在顶入第一节管道时,及时校准顶入偏离,每顶入20~30cm时,测量一次中心和高程;在正常顶入过程中,每顶入50~100cm时,测量一次。中心测量:根据工作井内设置的中心桩和中心线,使用中心尺测量第一节管道前端轴线中心偏离。高程测量:使用水准仪和高程尺测量第一节管道前端内底高程,以控制顶入高程;测量第一节管道后端内底高程,以控制坡度。工作井内应设置两个水准点,以便闭合,定期核对水准点,提高精度。一个管段顶入完成后,应再次测量中心和高程,每个接口测一点,有错口则测两点。
(6)、设计坡度在安装导轨时进行调整,导轨坡度应与管道设计坡度一致,固定两侧测量点,随时校正,正负高差不得超过10mm。
(7)、管道纠偏
顶管施工比开槽施工复杂,容易产生偏差,因此需要精确确定管道中心线、顶管起点和终点标高,并做好顶入过程中的偏差校正。当测量发现偏差在10mm左右时,应立即进行校正。校正应逐步进行,偏离形成后,应缓慢进行校正,使管道逐渐复位,禁止猛纠硬调。可采用超挖纠偏法,即在偏向的反侧适当超挖,在偏向侧不进行超挖,甚至留坎,形成阻力,施加顶力后,使管道偏离回归。当偏差大于20mm时,采用千斤顶纠偏法,在超挖纠偏不起作用时,使用小型千斤顶顶在管端偏离的反侧内管壁上,另一端斜撑在有垫板的管道前土壁上,支顶牢固后,即可施加顶力。同时配合超挖纠偏法,边顶边支,直至使偏差回归。
(8)、管前挖土要求
管前挖土是保证顶入质量和地上构筑物安全性的关键,挖土方向和开挖形状直接影响顶入管位的准确性,因此应严格控制管前周围的超挖情况,在一般顶管地段,如土质较好,可超挖管端300~500mm;对于密实土质,在管端上方允许超挖15mm以内,以减少顶入阻力,管端下方135度范围内不得超挖,保持管壁与土基表面吻合。 (9)、接口处理:由于顶管采用F型接口管材,顶管完成后,管道间的缝隙使用膨胀水泥砂浆填实。采用硅酸盐膨胀水泥和清洁的中砂,配合比(重量比):膨胀水泥:砂:水=1:1:0.3,随拌随用,拌和后的量应在半小时内使用完毕。填补前,将接口润湿,分层填入,压实抹平后,在潮湿状态下养护。
5、压注水泥加固浆
管外壁压浆:由于顶入钢筋混凝土管,管壁周围土层发生松动,管壁与地层之间产生少量间隙,为使顶入管道与地层之间的间隙密实,确保顶入管段不发生沉陷,纯土层顶入时,由于管道与土层之间没有间隙,所以一般不进行压浆处理。
(1)、压浆管制作
使用φ50mm钢管,每段长度1.95m,将钢管按梅花型布置打孔,孔间距为30cm,管道之间使用螺纹连接。
(2)、压浆管布置
根据顶入混凝土管道内径大小确定,管径为φ600mm、φ800mm时,布置一根注浆管,每顶入一根管道安装两根,在混凝土管与混凝土管接缝处使用钢片焊接成卡,随着管道顶入而带动前行,直至单侧顶入完毕。
(3)、压浆
顶管完成后,利用搅拌机和高压注浆泵,通过管道注入水泥浆,压浆材料选用水泥和粉煤灰,按1∶4配制。分2-3次注入,压力从0.5MPa缓慢调至2.0MPa,使注入的水泥浆包裹混凝土管外壁,无空隙,达到防沉防裂作用。
6、回填土
顶管完成后,应按照设计要求进行井室施工。
(1)、为保证井室周围不发生沉降现象,采用干石粉分层回填。
(2)、回填土木夯实要求30cm一层,机械夯实要求20~25cm一层。回填密实度应符合质量标准。
7、闭水试验
为确保工程质量,混凝土管顶入完毕后,应对管道进行闭水试验,按照规范要求执行,达到设计要求后,方为合格成功,若无法满足要求,则重新检查整修,直至合格。