DN1800气压平衡顶管施工方案

DN1800气压平衡顶管施工方案

工程概况：

施工地点：义乌市香山路-江滨南路交叉口φ1800污水干道管网管道工程，在施工中我们碰到很多困难，发现地层和地质与原地质报告提供的情况存在较大差异，通过大开挖的施工发现该地下层面都是比较尖硬的风化岩石层面，由于楼下村王宅村居民房动迁存在一定困难，按原来的施工方案施工将会造成周围的居民房倒塌，甚至会威胁到居民的生命安全，其后果不堪设想。原本我们想采用日本最先进的破碎掘进机来实施该段顶管施工，经过各方领导讨论，考虑到以下几种情况：

第一.日本进口破碎机械费用成本大。

第二.该段顶管根据实际情况只能一次性成功。

第三.顶管工作井需要增加（因为该机不宜长距离顶管）

第四.施工现场用电和场地不够配置。

综合以上种种原因和成本费用实际考虑，我们将确定采用手掘式气压平衡施工方法，具体实施方案如下：

一、顶管总体施工方案

由于楼下村王宅村管道段情况复杂，该段居民动迁出现一定困难，影响我们原来的施工方案，经过各方的讨论和研究，计划在楼下村王宅村管道段采用气压人工气泵镐枪掘进方法顶管施工方案。

二、施工工艺流程

1、工艺原理概述：

气压平衡式顶管的工作原理是，通过作用于临时掘进工作面上的气体压力（这里的气体压力一般根据工具管底部的地下水压力来确定），来阻止地下水。在整个掘进工作面的高度范围内，作用的气体压力是相等的，但地下水的压力是有梯度的，因此在工具管的顶部就形成一个超过平衡压力的气体压力区。在这一压力作用下，地层空隙中的水被挤出，地层也从原来的饱和状态过渡到半饱和状态，从而起到平衡挖掘面的作用。

工艺原理图：

设备布置图：

1-冷却塔；2带纠偏装置的工具管；3-第一道气闸门；4-空压机；

5-第二

道气闸门； 6-空气滤清器；7-防漏气装置；8-送气管道

2、气压平衡顶管施工工艺流程

顶管施工准备

工作坑设备安装 工具管出洞 顶进 气压加压

挖掘出土

地面设备安装

注浆材料准备

注浆

地面沉降控制

布点

顶至接收坑

地面沉降点下管、安管

测量、纠偏

三、具体实施方案

1、导轨安装：导轨安放在混凝土基础面上，导轨定位后必须稳固、正确，在顶进中承受各种负载时不移位、不变形、不沉降。导轨安放前，应先复核管道中心位置但在安装时必须复核。导轨面标高按管道设计标高设置，在顶进中经常复核调整，确保顶进轴线的精度。导轨设置坡度与设计轴线相同。顶进工作坑的混凝土基础面的标高等于管底标高减去导轨构造高度和管壁厚度之和（约600mm）。导轨安装允许偏差：轴线位置：±3mm；顶面高程：+3mm;两轨间距：±2mm。

2、顶铁采用U形顶铁：U形顶铁通常是一个内径较小、外径与“F”管相同的，有一定厚度的钢结构件，主要作用是把主顶油缸的点推力，分布在被顶“F”管的圆周上，使“F”管受力均匀并保护管节的端面。

3、设置承压壁：安装在工作坑后座墙与主千斤顶之间的钢结构件。承压壁承受和传递全部顶力，必须具有足够的刚度和强度，本工程承压壁的设计承压能力为1600T

4、安装主顶设备：主顶设备安装在承压壁前方，使顶管掘进机和管道向轴线方向顶进的加力组合装置。由组合千斤顶架、4只主千斤、油泵站2管阀、马蹄形顶铁、环行顶铁组成。

5、工具管安装

将制做好的工具管平稳安放在导轨上后，对工具管前后端的中心方向偏差和相对高差进行测定。

6、管节吊装

管节吊装主要采用16T气吊装卸，并用专用吊具，以保护管口不被损坏。

7、安装管节

管节安装下管前先进行外观检查，包括管端的平直度，管壁表面的光滑度，端面上有无纵向裂缝等，对马蹄型端面，裂缝、管壁粗糙不得使用。经检查合格的管子吊至顶管的工作坑导轨上，准备连接顶进。对于管的承插口尺寸，结构应认真测量，符合标准方可下管顶进。

8、管道接口

管道接口选用与F钢承口管管材相互配套的契形橡胶圈柔性接口。

9、顶管作业

（1）、掘进

顶管掘进主要采用人工挖掘出土，施工中应做好管内的通风工作，确保人身安全。工作面挖土操作的主要点为：一般采取先破碎后顶的原则，以保证不超挖，在遇到大的石块或者偏差较大必须采取挖土石纠偏时才能向前超挖。

①规定开挖范围，不得超挖，管端上部可超挖15mm,以减小顶进阻力，特别是管底土基的135度包角范围内，一定要保持管底壁与土石基面吻合；

②不得扰动管底下部的地基土；③挖出的土石要及时外运；④开挖要及时配合顶进操作，及时测量，以便顶力限制在较小的范围；⑤管前挖土石深度，一般为千斤顶出镐长度。土石质好，可超前500mm以内，不宜超前过长，以免引起管位偏差大和管端上方土石坍塌。

（2）、运土石

工作坑采用人工挖土石吊车垂直吊升出坑，然后采用人工装车运至指定堆土场堆放，如果出土石量大采用自卸汽车运土石。

管道内土石方通过管内水平运输和工作坑吊车垂直运输提升至地面，管内水平运输通过小四轮车拖运土，人工或卷扬机吊运，然后将土石方运至在指定的地点进行堆置。

（3）、气压平衡装置的起用

当遇见含水量较大或流砂现象的地层时，为保持掘进面的稳定，防止出现坍塌，而引起地面的塌陷，应立即起用气压平衡装置。

首先，关闭顶管机第一道压气舱门，使工作舱与大气隔绝。在工作舱完全密封的情况下，向工作舱输入压缩空气，气体的压力一般要高出地下水压力0.01MPa,以阻止地下水涌入工作舱，达到平衡掘进面地目的。第2步作业人员进入物料舱，关闭第二道舱门，也向该舱输入与工作舱同等压力的压缩空气，然后打开第一道舱门，作业人员开始掘进作业。第三步当物料舱装满后，停止掘进，关闭第一道舱门，打开第二道舱门，装土、运输。如此反复循环作业。为保证作业人员的安全，必须保证最大工作气压限制在0.36Mpa的人体能承受的安全气压。

挖掘、气压加压操作流程