【泥水平衡法】【袖阀管注浆】施工方案-光汇及大鹏湾油库顶管方案.pptx.docx

深圳市天然气储备与调峰库工程天然气高压管道支线（含中压管道）工程（葵涌段）光汇至中石化道路顶管施工（专项）方案A编制：审核：批准：深圳市建安（集团）股价有限公司二零一七年四月十二日1编制依据11.2本工程采用的施工技术标准及验收规范：12工程概况11. 1工程简介12. 2iL质青23. 3地形地貌23施工准备33.1 技术准备34. 2材料设备备.34施工进度计划安排35. 1施工内容36. 2施工计划安排37. 351.45主要施工方法68. 1高压旋喷桩施工69. 2工作井、接收井开挖及护壁施工810. 3顶管工作井内设备安装1311. 顶进施工145.4.1概述145.4.2顶管施工工艺选择145.4*3IHlj=j-155.4.4工作井内布置155.4.5顶管施工工艺流程175.4.6顶管掘进机选型175.4.7二次破碎舱215.4.8主驱动235.4.9主动较接节245.4.10顶进系统示意图265.5顶力算例265.5.1顶力计算265.5.2管材受力分析275.5.3ljj275.6顶管顶进系统施工要求285.7穿墙止水环305.8触变泥浆系统315.9泥水循环系统325.10泥水处理系统345.11通风系统345.12通讯与工业电视监视系统355.14测量系统355.15纠偏系统375.16顶管顶进工艺375.17垂直运输工具的选择415.18管道组对焊接施工416顶管沿线地质保护措施426.0.1光汇管廊架袖阀管注浆保护措施426.0.2顶管对大鹏湾防洪渠防护措了457沉降监测461. 1周边沉降监测467. 2工作井护壁的沉降监控468. 3监测预警措施478质量控制478.1 质量控制制度479. 2质量控制措施479/1：一j'、'：4910. 1安全规定4911. 安全措施：4912. 3安全保证措施5110事故应急预案.5513. 1应急预案的任务和目标5514. 2应急预案工作流程5515. 3应急预案启动涉及的事故内容5716. 4应急预案的起动前提5717. 5应急预案的启动和响应5718. 6应急预案的终止5719. 7应急预案的应急反应组织机构及职能5810.8应急计划的建立6310.9应急预案的培训与演练6510.10应急预案实施终止后的恢复工作6610.11专项应急预案67一、顶进空间环境危险分析7810. 12应急救援物资8511文明施工及环境保护8511. 1文明施工8511.2环境保护8612附录图表88附录1项目管理人员资格证书88附录2特种作业人员资格证书95附录3现场平面布置图98附录4施工计划横道图99附录5主要机械使用计划100附录6主要材料使用计划101附录7沉降监测点分布图1021编制依据1.1 相关文件1.1.1 中国市政工程中南设计研究总院有限公司设计的深圳市天然气储备与调峰库工程高压管道支线（含中压管道）工程（葵涌段）工程施工图。1.1.1 1.2施工现场踏勘资料。1.1.3 设计地质勘探资料。1.1.4 本公司有关施工、施工质量、安全生产、技术管理等文件。1.2本工程采用的施工技术标准及验收规范:1.1.1 1油气长输管道工程施工及验收规范（GB50369-2014）01.1.2 油气输送管道穿越工程施工规范（GB50424-2015）。1.1.3 施工现场临时用电安全技术规范（JGJ46-2005）o1.2.4混凝土质量控制标准（GB50164-2011）1.2.4建筑桩基技术规程（JGJ94-2008）1.2.5深圳市建设委员会颁发的有关市政规程、安全及文明施工文件。2工程概况2.1 工程简介2.1.1 工程名称:深圳市天然气储备与调峰库工程高压管道支线（含中压管道）工程（葵涌段）2.1.2 建设单位：深圳市燃气集团股份有限公司。2. 1.3设计单位：中国市政工程中南设计研究总院有限公司。2. L 4监理单位：深圳市燃气工程监理有限公司。2. 1.5施工单位：深圳市建安（集团）股份有限公司。2. 1.6施工工期：2016年6月18日2017年4月14日，总工期300天2.1.7本工程为深圳市天然气储备与调峰库工程高压管道支线（含中压管道）工程。桩号K0+000-K0+83.5管段采用顶管法先施工d2000钢筋混凝土套管，再在套管内安装天然气管道。顶管管材采用钢筋混凝土（In级管），接头形式为钢承口管，顶管长约82m。顶管工作井为圆形钢筋混凝土井，设计内径为&2m,高度为8.Im0高压、中压燃气管道同一套管内敷设，高压管道长度约82米，设计压力6.OMPa,管径由813X19.1,直缝双面埋弧焊接钢管。中压管道管径由406X8无缝钢管82米。设计压力0.3MPa02.1.8根据现场丈量数据，工作井、接收井距房屋、油管支架基础距离符合施工安全间距。2.2 地质勘察情况根据设计提供的勘察报告显示2.2.1 表面1至2米为素填土，灰黄色，稍湿，稍密状，主要由粘性土回填而成，含45%的砖块及块石。2.2.2 中间层为中砂、浅灰色，饱和，稍密状，颗粒成份主要为石英，分选性一般，含少量有机质。大约在-3米至-5米处有2米左右的淤泥、灰黑色，饱和，软塑状，具腥臭味。2.2.3 下层-5至-8米处顶管层为中砂、浅灰色，饱和，稍密状，颗粒成份主要为石英，分选性一般，含卵石，块径30mm-60mm,约20%。2.3 地形地貌2.3.1 根据设计图纸和现场勘查，本次顶管地点位于光汇石油至中石化大鹏湾油库道路，其间横穿光汇石油管廊约4米，光汇石油门前道路约18米，大鹏湾防洪渠约20米，中石化大鹏湾油库门前道路绿化约22米，其于在华安库区内。2.3.2穿越管道中心线距光汇石油管廊架基础最近处约2.2米，基础深度未知。工作井中心距中石化大鹏湾油库大门约为9米。3施工准备3.1 技术准备3.1.1 认真组织和落实主要工程技术人员，熟悉施工图，领会设计意图阅读建设单位述及的规定、要求和参照标准。3.1.2 1.2向施工人员做好质量安全技术交底工作。3.1.3 进行施工测量和现场放线工作：确定管线范围内及施工需用场地内所有障碍物，如管线、电线电缆、树木及附近房屋等的准确位置。做好迁移和保护措施。3.2 材料设备准备3. 2.1机械、材料进场准备，按照材料、机械计划需要分批进场。4. 2.2按施工平面布置图修建临时设施，设置装、运临时用水的设施、安装临时用电线路，利用工作井内集水井进行机械排水。5. 2.3进行顶管所用设备的加工制作。根据顶进长度，准备好各类管线和所需的辅助物（固定架等）。4施工进度计划安排4.1施工内容本分项施工内容为：6. 1.1高压旋喷止水桩施工。1.1.2 工作井、接收井施工。1.1.3 钢筋混凝土套管顶进施工。4.2 施工计划安排本分项工程的施工总体计划，以本标段总的施工计划为依据，在确保工程质量、施工安全的大前提下，优化资源配置，挖掘人员和设备潜力，充分发挥本队综合优势，确保不影响本标段的总体计划。现场设高压旋喷止水桩一组、顶管工作坑、接收坑开挖队一组，顶管顶进队二组分两班施工。主要部位施工计划见附施工进度横道图。4.3 保障措施为保证以上生产进度计划能顺利得到实施，我们将从如下几方面采取措施予以保障。4.3.1组织保障：本工程实行项目管理。总公司调集所需设备、物资及劳动力，项目经理由优秀项目经理李建军同志担任，技术负责人由李大伟同志担任，工程技术骨干由具备丰富经验的现场管理人员组成，具体组织机构及组成人员如图4.3-10图4.3-1施工组织机构施工组织机构联系方式序号姓名职务联系电话备注1李建军项目经理133229991022贺德贵项目执行经理138025785693张朗修专业技术负责人139273082584张都恒质安总监136826892585张志朋质检员181245484076李青安全员138233383437王礼洋施工员181240747108廖景云资料员152192436119周华荣测量员1868492253210罗建忠顶管机组长1591546976811杨波管道机组长136039944404.3.2机械、材料保障根据施工进度安排，列出机械、材料使用计划，举全公司之力，对公司现有材料和机械设备进行全面检修保养，确保以最佳的状态，提前一周落实到位，并随时准备组织进场投入生产。7.33劳动力保障：本工程劳动力投入高压旋喷桩每天10人分两班施工。工作井护壁每天8人，上午挖井，下午绑扎钢筋，晚上加班立模浇筑混凝土。顶进施工每天28人两班倒，确保每班完成5-8米。管道组对焊接、检测、防腐及电火花检测24小时不间断循环施工。另外，在劳动力组织过程中，安排一定数量的技术人员，从事顶管操作坑、连续墙、框架支架、模板、钢筋、碎浇筑、砌筑工程的指导工作，以保证工程达到工期要求。7.3.4水、电保障：由于当地没有电源接入，拟配备140KW发电机发电，以保证生产要求；由于附近没有自来水，采用水泵抽水或水车送水至施工现场。5主要施工方法1. 1高压旋喷桩施工1.1.1 高压旋喷桩施工流程根据桩长和桩径的实际情况，采用单重管双排施工法，其工艺流程为钻孔后贯入喷射注浆管、空气管到钻孔底设计高程后喷射注浆，当压力流量达到规定值后，随即旋转和提升进行自下而上喷射。1.1.2 高压旋喷桩施工前将场地平整压实，清除构筑物桩位范围内的地上、地下障碍物。5. 4.3旋喷桩施工配合比与工艺参数确定：1、水泥用量：150T80kgm;2、水灰比：1:1.5；3、注浆压力：20-28Mpa;4、注浆量：60-100Lmin;5、喷嘴尺寸：2X20nm;6、空气压力：0.7Mpa；7、钻杆提升速度：25-30cmmin;8、旋喷转速：25rmino6. 1.4高压旋喷桩喷浆法的施工步骤1高压旋喷桩机械具有体积小（长2.2米，宽1.8米，钻架高度3.3米，重量约1.3吨，钻头直径D90）优点是钻孔孔径小，施工速度快。因有加压旋喷功能（可根据地质情况调节喷浆压力，最高可达42MPa）,故止水、固土效果好，机械体积小，操作灵活在施工中存在的安全隐患较小（不易倾翻，且倾翻时也不会损坏管廊管道或建筑物）；7. 机就位，钻机就位后，使钻头对准孔位中心，同时为保证钻孔达到设计要求的垂直度，必须作水平校正，使其钻杆轴线垂直对准孔中心位置，允许倾斜度不得大于1%；8. 孔、插管：钻孔是为将喷射注浆管插入到认定的地层中，通过钻杆内射水的方法，边射水，边插管，将插管与钻孔两道工序合二为一，钻孔时当一根钻杆用完后，停止射水，待压力下降后，迅速接长钻杆，再继续开水钻进，直到钻至设计桩长,钻孔完毕,插管作业同时完成,射水的目的是防止泥沙堵塞喷嘴，水压力不超过IMpa09. 浆：钻孔同时即可配置浆液，浆液严格按照试验选定的配合比配置，浆液要经过搅拌和两次过滤后方可进入高压泵。10. 浆液：当钻杆插到设计深度后，即可自下而上进行喷射注浆，喷嘴同时喷射出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击切割土体，即以高压发生装置喷射出不小于20MPa压力的浆液，从内喷嘴中高压喷出，同时伴有0.7MPa左右的压缩空气，从双重管的中间喷出，技术人员要注意检查注浆流量、空气压力、注浆泵压力、钻杆提升速度、转速等参数是否符合设计要求，并随时做好记录。11. ：施工完毕后，要将注浆管等机具冲洗干净，管机内不得残存水泥浆，可以把浆液换成水在地面上喷射，将泥浆泵、钻杆、高压胶管的浆液全部排出。12. 机具：把钻机移至下一孔位，进行下一孔的施工。13. 1.5施工过程中注意事项1旋喷桩的施工参数应根据地质条件、加固要求通过试验配方试验确定，并在施工中严格控制。2严格按照设计桩位、桩径和桩长施工，桩位允许偏差为正负5cm,桩径长不小于设计值,垂直度偏差小于1%,喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50m,水泥浆配比不得随意改变，并需严格过滤，防止在喷射过程中将喷嘴堵塞。旋喷过程中应防止水泥浆沉淀，宜随制随用且要在浆池上方设置一个小电动搅拌机,不间断对浆液进行搅拌，还要防止浆液离析，使浆液浓度降低。3旋喷桩施工钻孔通过钻杆内射水法成孔，水的压力要控制在IMPa以内，只要保证钻杆在钻孔过程中泥沙不堵塞钻孔即可，水的压力过大,扩散半径就大,以免对周围刚施工完成的桩体造成破坏。4当喷射注浆管贯入土中，喷嘴达到高程时即可喷射注浆，在喷射注浆参数达到规定值后，才能按旋喷的工艺和提升喷射管，由下而上喷射注浆。5当拆卸钻杆或因故障停喷后再续喷时，应重复施喷不小于100mm,喷射过程中出现压力聚降、上升、孔口冒浆超过20%或完全不冒浆时，应查明原因及时处理。6对桩底及桩顶各3m范围内要进行复喷，特别快到桩头时土体粉散容易出现半径增大现象，桩头质量不宜保证，所以做好复喷是很关键的一项工作。7喷浆过程中要对喷浆量进行计算，防止喷嘴部分堵塞而降低喷浆量。8喷浆开始前一定要把钻机调整水平，确保钻杆垂直，喷浆过程中冒出的浆液、泥巴要及时清理，否则会越积越多，把钻机顶起来，容易造成钻机倾斜,最终造成桩体倾斜。9高压旋喷桩的垂直度偏差不得超过1%,桩位的偏差不250mm。10施工中严格按照现行的施工技术规范操作，控制好浆液用量、注浆压力、提升速度。并做好各项记录。5.2工作井、接收井开挖及护壁施工5.2.1土方开挖1采用人工配合挖机开挖，深坑时用长臂挖机，并及时装车外运至弃土场；2工作坑内四周设置排水沟0.3X0.3m,两角设积水井0.6X0.6X0.8m,并用潜水泵将集水井内水随时抽出，经临时排水沟排入周围排水系统；3在工作坑两侧顺管线方向的设置管线基桩和临时水准点，以便随时进行中线和标高复测。5.2.2钢筋工程钢筋加工在现场进行，施工方法简要说明如下：1钢筋进场检验钢筋进场后根据出厂质量证明书进行核验，并检查其外观,表面不得有裂纹、折痕和锈蚀现象。原材复试：按现行国家标准的规定抽取试样作力学性能的试验，复试合格后方可使用。不符合要求的钢筋立即清退。2钢筋制作、加工根据结构设计说明和相应的施工、验收规范要求，结合实际情况进行下料,连续墙钢筋竖直钢筋应埋入土中60cm以上，以利下一模钢筋绑扎连接。3钢筋保护层：靠土壁、基底及井内侧钢筋保护层厚度为50mm。4钢筋绑扎墙筋应逐点绑扎，其搭接长度及位置要符合设计和规定要求，搭接处应在中心和两端处用铁丝绑牢，钢筋搭接长度不少于30D。双排钢筋之间绑扎巾18500的间距支撑钢筋（间距支撑钢筋长度至立筋外侧），以保证钢筋的位置。墙筋保护层：垫块应绑在立筋外皮上，间距一般在Im左右。以保证主筋保护层厚度的正确。底板钢筋绑扎一般用顺扣或八字扣，底板相交点须全部绑扎，两层筋之间绑扎巾18500的钢筋马凳，以确保上部钢筋的位置。5. 2.3模板工程1模板体系本工程主体构件模板均采用成型的钢制模板施工。龙骨用巾20mm钢筋支撑,间距不大于150OnInb支撑系统采用巾48X3.5mm钢管架方式搭设。内配顶托，以利调整钢管长度，确保模板稳定。2模板支设模板工程应根据工程进度，施工前向班组提供施工图，做到预先熟悉。现场综合机组长和质安员等应向操作班组作技术交底，其主要交底内容是：轴线标高关系，支撑系统布置，节点处理，模板拼装的几何尺寸，施工方法及拼装顺序，预留插筋及予埋件安装处理方法，模板安装质量标准和安全措施。3模板拆除模板拆除后应及时进行维修、清理、堆码整齐，以利下一模施工用，模板的拆除应使混凝土有足够的强度方能拆除。4质量要求模板及其支撑系统必须符合下列规定：保证工程结构和构件各部分几何尺寸和相互位置的正确。具有足够的承载力、刚度和稳定性，能可靠地承受新浇混凝土的自重和侧压力，以及在施工过程中所产生的施工荷载。构造简单、装拆方便。模板接缝不应漏浆。模板与混凝土的接触面应涂刷隔离剂。5.2.4 混凝土浇捣本工程结构混凝土采用商品混凝土溜槽施工。浇筑结构混凝土时，不得在同一处连续布料，应按一定方向顺序布料，每层下料高度按500700mm控制，第二层下料和第一层下料之间间隔时间不得超过初凝时间.混凝土振捣采用插入式振捣棒振捣，棒径50mm棒为主，30mm棒为辅，要求快插慢拔，插点均匀逐点移动，移动间距不大于50Omnb不得漏振，振捣时间以混凝土表面出现浮浆，混凝土不下沉为宜，振捣上层混凝土时，振捣棒要插入下层50mm,振捣时，棒不能碰撞各种预埋件和钢筋。振动棒插入的间距一般为40Onim左右，振捣时间一般为1530s,并且在2030min后对其进行二次复振。洞口处浇筑混凝土时，洞口两侧同时下料，高度一致，振捣时振捣棒离洞口边30Cm以上，两侧同时振捣，以防洞模变形。混凝土表面收浆后，用木抹子槎压平整，要求槎压不少于3遍，必要时加塑料薄膜覆盖、养护，防止表面出现裂缝。护壁施工完成后，即进行底板施工。首先将井内积水抽排干，再将井底清除至设计底板以下100nim。先浇筑IoOnIm厚素碎垫层,再按设计图纸进行钢筋投设，经验收合格后进行碎浇筑。养护715天后方可使用。混凝土试块留置：因每段连续墙混凝土浇注工作量均未超过100立方，因此每次取样留置一组标准试件，每组三个试件应在同盘混凝土中取样制作。5.2.5 顶力计算与后背设计本工程是将壁板加厚作为千斤顶的后背墙。后背结构及抗力计算后背作为千斤顶的支撑结构，要有足够的强度和风度，且压缩变形要均匀。所以，应进行强度和稳定性计算。本工程采用组合钢结构后背，这种后背安装方便，安装时应满足下列要求：施工千斤顶的着力中心高度不小于后背高度的1/3。顶力计算推力的理论计算:F=F1+F2其中F-总推力FI-迎面阻力F2-顶进阻力F1=114×D2×P（D-管外径2.4MP-控制土压力）P=KO×XHO式中Ko-静止土压力系数，一般取0.55H0-地面至工具管中心的厚度，取平均值7MY-土的湿重量，取1.5T/M3P=0.55×1.5×7=5.77T/M2Fl=3.14/4X2.4X2X5.77=21.74TF2=11D×F×L式中F-管外表面平均（根据顶进距离平均淤泥土）综合摩阻力，取0.8T/M2D-管外径2.4M1.-顶距，取最大值75mF2=3.14×2.4×0.8×75=452T因此，总推力F=21.74+452=474T.根据总推力、工作井所能承受的最大顶力及管材轴向允许推力比较后，取最小值作为油缸的总推力。工作井允许承受的最大顶力为1168T,主顶油缸选用4台320T（3000KN）级油缸。每只油缸顶力控制在120T以下，这可以通过油泵压力来控制，千斤顶总推力480T。因此我们无需增加额外的顶进系统即可满足要求。后背的计算后背在顶力作用下,产生压缩,压缩方向与顶力作用方向一致。当停止顶进，顶力消失，压缩变形随之消失。这种弹性变形即象是正常的，顶管中，后背不应当破坏，产生不允许的压缩变形。后背不允许出现上下或左右的不均匀压缩。否则，千斤顶在余面后背上，造成顶进偏差。为了保证顶进质量和施工案例，施工时应后背的强度和刚度计算。说明：后座墙厚度50OnIm混凝土强度为C30,配G22150双层钢筋后靠背受力计算公式R=Ab(Hp2÷2ChKp+hHKp)式中：R-总推力之反力(一般大于推力的1.2-1.6)a-系数(取1.5-2.5之间)，此处取2B-后座墙的宽度(M)此处取4.0米Y-土的容重(KNM3)H-后座墙的高度(M),此处取2.0米Kp-被动土压系数tg2(45°+2)c-土的内聚力(kPa)一般情况下取10h-地面到后座墙顶部土体的高度(M),此处取2米按上式计算，工作井加护套后能承受2623T顶力实际顶力396T。完全能满足要求。5.3顶管工作井内设备安装5 .3.1导轨安装:本工程导轨使用高度为14Onim的钢轨，安装道轨用木枕，经计算D=2000三混凝土管导轨宽度为176Omnb轨底并和型钢焊接成一体。安装时和工作井底板预埋钢板焊牢，并用型钢支撑或混凝土固定。导轨安装前要先复核管道中心位置，确保导轨的高程、轴线位置准确。导轨定位必须稳固、正确，在顶进中承受各种负荷时不位移、不变形、不沉降。导轨安装符合下列规定：1两导轨应顺直、平行、等高，其坡度应与管道设计坡度一致。当管道坡度现时，导轨可按平坡铺设。2导轨安装的允许偏差应为：轴线位置：3mm顶面高程：0+3mrn两轨内距：±2mm3安装后的导轨必须稳固，不得在使用中产生位移，并应在施工中经常检查校核。两轨道之间的宽度B可以根据公式求得：B=(Do2-D2)式中：B-基坑导轨两轨之间的宽度，m；D0-一顶进管道外径，m；D顶进管道内径，m0B=2.42-22B=l.76m6 .3.2下管、顶进、出土和挖土设备：采用门式吊车下管，用千斤顶、高压油泵作为顶进设备，用泥浆泵作抽排泥浆设备，用运土车、水平牵引和垂直牵引的卷扬机作为出土设备，用钢管制作掘进工具管。5.3.3照明设备：井内使用电压不大于12V的低压照明。5.3.4通风设备：人工挖土前和挖土过程中，采用轴流鼓风机通过通风管进行送风。5.3.5工作棚架：作为防雨及安装吊运设备。工作坑上设活动式工作平台，平台用20#工字钢梁。在工作平台上设起重架，本工程垂直运输采用卷扬机提升。在第一道钢筋碎连续墙浇注完成后，安装一台卷扬机，解决该工程全部工作坑和接收坑剩余土方和所有材料的垂直运输。5.4顶进施工5.4.1概述本标段管线均采用顶管方式敷设，管线长度82m,采用采用直径2000壁厚200mm钢筋混凝土套管，在套管内敷设设DN800高压管道和DN400中压管道。5. 4.2顶管施工工艺选择1、根据地质资料及现场勘查，本工程具有以下特点、难点：1）顶管采用直径2000壁厚200mm钢筋混凝土管，顶管穿越岩层为2-1层强风化砂质泥岩层和3层中风化泥质砂岩层，局部夹有薄层至中厚层石英砂岩。2）为较长距离顶管施工，顶管阻力较大，需要采用的技术工艺（减阻）施工难度较大，技术含量高。2、基于以上特点，本工程顶管工艺拟采用泥水平衡式破岩顶管，它具有以下优点：1）工具头为密闭施工，可避免地下水及软弱土层对施工的影响；2）可有效保持挖掘面的稳定，减少对土体的扰动，有效减小对光汇管廊和地面建筑物的影响；3）顶管总推力比较小，适宜长距离顶管；4）弃土由管道抽排出，有效改善作业环境，提高安全性；5）工作效率高，施工进度快。6）能入岩施工，并具备岩石破碎功能，十分适合本项目顶管顶进。泥水平衡式工具头顶管施工形象示意图如下图5.4-1所示。5.4.3地面布置顶管工作并安排一台汽车吊，负责钢管及顶铁吊运和井内、地面的吊装工作,现场内另设临时堆场，供钢管及其他半成品、周转材料等堆放，顶管现场考虑一定钢管的贮存量。工作井围蔽内布置工具间、修理间、试验室及水泵房、空压机房、泥浆房等。自动控制台、通讯、中央控制均在顶进控制室内。由于顶管为三班连续作业施工，在工作井现场四个角上各安装鸨灯一座，供夜间现场照图3-2工作井作业面布置示意图5.4.4工作井内布置工作井内沿顶管轴线方向在临时后座墙上装刚性后座，主顶千斤顶、导轨、刚性顶铁、环形顶铁等顶进设备。工作井边侧设置下井扶梯一座供施工人员上下。管内供电及工作井内电力配电箱均位于工作井内。管内测量起始平台安装在主顶千斤顶之间轴线上，独立与碎底板连接，与千斤顶支架分离，确保顶进时测量平台的稳定。沿井壁依次安装L5寸压浆管、4寸供水和出泥管、供电、1.5寸供气管线。井内二侧工作平台布置配电箱、电焊机、泥水旁通装置、后座主顶油泵车和顶铁。管内进、排泥管、压浆管、供电、通风管分别安装于钢管左右偏下侧，采用L75X75角钢支架固定。图5.4-2工作井内布置示意图管内照明采用24伏低压照明灯，每8m布置1只。工作井内照明采用高压水银灯。施工期间在工作井内及管道内应配置足量的排水设备，以保证雨季汛期的管道安全。5.4.5顶管施工工艺流程图5.4-3顶管施工工艺流程图5.4.6顶管掘进机选型根据本工程的地质资料显示，顶管管道通过的地层主要处于强风化砂质泥岩、中风化砂质泥岩，根据以上地质情况：1、本工程选用的是一种具有破碎能力的泥水平衡的顶管机，切削下来的泥土在泥土仓内形成塑性体，以平衡士压力，而在泥水仓内建立高于地下水压力1020KPa的泥水、泥浆，以平衡地下水压力。通过把进水添加粘土等成份的比重调整到一定范围内，即使挖掘面是砂的土质，也可形成一层结实的不透水泥膜,同时平衡地下水压力和土压力。2、顶管机的刀盘前面切割面安装有合金滚动滚刀及固定刮刀，刀座和刀盘焊接采用耐磨焊条。滚刀及刮刀在刀盘的4把刀杆上的布置是全段面切割布置,刀盘每转动一周，滚刀和刮刀对前面土体是全段面的滚动和刮动。顶管机在主顶装置的推动下，刀盘上的滚刀刀尖对前面坚硬的土体进行滚动挤压，使到坚硬的土体破裂；刮刀对破裂的土体进行切割，掏空前方土体，顶管机向前推进。3、顶管机的刀盘和泥土仓是个多棱体，且刀盘是围绕主轴作偏心转动，经过刀盘对前方土体切割，当有大块土体或块石进入顶管机泥土仓，经刀盘转动时就会被轧碎，碎块泥土小于顶管机的隔栅孔就进入泥水仓被泥水循环管输送走。见顶管机大刀盘简图：泥水平衡工具头示意图泥水平衡破岩顶管机1顶管机功能特点1）基本功能该顶管机均大量采用液压、控制、导向等领域的技术。其控制系统的终端全部由PLC可编程控制器直接控制，上端由上位机进行总体控制。2）总体功能特点顶管机在粘土、中风化地层施工时重点考虑以下功能：兼备复合地层的施工要求。复合地层是指淤泥、砂、粘土、中低强度的岩层等复合的地质情况。全断面、面板式刀盘设计。在岩层施工中，刀盘结构稳固，可承受更大的推力和扭矩。多个进浆喷射口设计。满足不同地层中，在掌子面形成稳定泥浆支撑、渣土快速排出的要求。高效锥式二次破碎装置。利用刀盘牛腿和锥式破碎舱剪切大块岩石。顶部舱门设计。具备快速开关、保证人员安全出入的特点。重载、长寿命定制主轴承。高扭矩电机和独立行星减速箱。掘进机内纠偏油缸和旁通阀组油缸由机内液压动力站提供动力。设备操作由地面控制室远程控制。控制室集成主顶、中继间、泥浆泵、纠偏系统的控制。全部集成于PLC界面。2顶管机机针对粘土、中风化地层的功能特点1刀盘1）刀盘设计概述全断面、面板式设计的刀盘，整体重量约4.5吨。刀盘开口率约30%。刀盘钢结构材料为Q345R或16MnR质量标准。根据我司的经验和预料的地质状况,我们将采用适应复杂地层的复合型刀盘，刀盘上安装滚刀、刮刀和边刮刀。刀盘设计带有很阔的进料口。辐臂支撑的厚壁法兰连接主驱动装置并且作为刀盘面板的基座。我司对刀盘设计做了研究，以期达到下述目标及特点：使其能够降低对刀具的磨损；采用保护刀盘的钢结构；设计以使每个旋转方向都有足够的磴土出口；两个旋转方向（左/右）；大的物料通道从刀盘外缘通到刀盘中心区域，这样便于将挖掘的物料运输到开挖舱。渣土开口设计限制大石块进入。大石块通过滚刀破碎，进入二次破碎舱后，第二次破碎至50-80三o刀盘设计图（2）刀盘配置和特点刀盘开挖直径2020mm。刀具配备：刀盘面板双刃滚刀：14把；齿型刮刀：6把；弧型边刮刀：4把。中心刀设计是通过刀盘上的开口把渣料送入渣土通道内。这样可以防止在刀盘中心形成堵塞。我司在刀盘外缘和正面区域集成了滚刀以开挖岩层或素碎，从而减少对刀具的损坏。刀座可以冲洗，以免堵塞。滚刀设计包括：8”双刃滚刀；刀刃由高质量工具钢材制造，刀刃最大可承受150MPa的压力；高质量刀体；可从刀盘辐臂内部更换；刀盘更换示意图从上面两个图纸可看出，滚刀从刀盘辐臂内部更换，即背装式。滚刀拆卸方便，仅需松开上图之螺栓6、7,拔出滚刀卡笋3即可。齿型刮刀在刀盘正面及外围区域使用，宽度为100mio刮刀也可以从刀盘后面更换刀具。刮刀安装在硝士通道的一侧。（3）钢结构耐磨保护滚刀带有高度耐磨的切削环。齿刀和弧形刮刀具有高耐磨的钢刀体和高质量的碳化切削边缘。刀齿的支撑有硬质堆焊层保护。刀盘上某些极易磨损的部分安装了特殊的耐磨保护：如刀盘的外缘和中间部分有高度耐磨硬质堆焊层。5.4.7二次破碎舱1破碎舱二次破碎采用条幅式砍切方式。二次破碎舱整合在顶管机前盾的前端，与刀盘共同形成对大块岩石第二次破碎。刀盘开口允许进入的最大颗粒尺寸为D200Oimo当大块石块经刀盘开口进入二次破碎舱后，刀盘背部的牛腿与锥形破碎舱下部的突起耐磨破碎筋组成剪切破碎机构。耐磨破碎筋为破碎机构的固定端；刀盘牛腿为破碎机构的运动端。两者配合形成剪切机构。注：刀盘牛腿的耐磨板表面到锥形破碎舱的破碎筋表面的距离是不同的。破碎仓示意图2舱门破碎舱顶部（12点钟位置）设置有可供人员进入开挖破碎舱室的方型舱门。舱门中心安装有土压传感器。打开舱门前，操作人员可根据传感器读数判断开挖舱门外部的水土压力。便于采取措施降低进入开挖舱的风险。舱门上还预留球阀。可利用球阀降低舱门外地下水位，也可以反向对开挖舱注射土体改良材料。3喷嘴破碎舱设置有四个喷嘴。喷嘴的布置为成对配置，分布在2、5.5、6.5、10点钟位置。其中：2、10点钟位置的喷嘴由上至下冲刷刀盘内表面，其主要作用是：形成较强的涌流效应，加大开挖舱的渣土混合率，以达到最快的排渣效率；冲刷刀盘中心区域，防止中心接泥饼。在掌子面较稳定的地层和带粘性地层中应用较多。5.5、6.5点钟位置的喷嘴冲刷锥形破碎舱的排土格栅，其主要作用是：加快渣土通过格栅的速度，防止破碎舱底部积聚渣土；清洗外圆滚刀和弧型边刮刀；在松散地层中应用较多。开挖破碎舱的四个喷嘴需成对使用，可单独一对打开，也可以四个喷嘴全部打开。喷嘴球阀通过手动开启。喷嘴前部为插入式喷头。喷头尺寸12-70mm,可产生最大为7bar的喷射压力，有效产生涌流来混合泥浆和渣土。也使设备在粘性地层中掘进速度更快。在破碎舱排土格栅后部，排浆管口两侧，还配置有两个辅助喷嘴，用于清洗排浆管口的堵塞。同时，在淤泥等软地层中掘进时，可以使用这两个辅助喷嘴进行掘进。前方的开挖舱喷嘴全部关闭，使开挖舱形成类似于土压平衡机器的掌子面压力效益，控制设备下沉和平衡掌子面。5.4.8主驱动1电机主驱动顶管设备的主驱动为电机双向驱动。安装功率为75kW,由2台30kW电机组成。每台电机单独与行星齿轮减速箱连接，并共同驱动刀盘主轴。风冷高扭矩电机采用软启动方式，采用380V交流供电，满足长距离掘进要求。按照此供电压力配置，设备可最长掘进600米，并保持电机供电电压正常,电机功率达到额定输入。输出刀盘转速为2.4rpm°主驱动额定扭距185KNm最大扭距275KNm.2主轴密封主轴密封为强制润滑式唇形橡胶密封，安装数量为3道。最大可抵御2.5bar的掌子面水土压力。强制润滑油脂通过油道进入主轴密封的骨架，并向开挖舱排出。强制润滑的主轴密封系统可保证密封工作环境，并可逐级降低掌子面的水土压力，使之不影响主轴承的润滑油腔。主轴密封示意图3主轴承主轴承为国内著名品牌，瓦房店制产品。我公司和这家公司一直有长期合作关系，公司均能按时按质提供最好的产品。主轴承由三轴滚柱轴承支撑，带有内齿圈。轴承设计使用寿命多于5,000小时（ISO281（LlO）标准）。5.4.9主动较接节主机前盾（含刀盘）长度为2,326mm,后盾长度2200mm。设备组装后总长度4500mm,较接部位承插长度为200mm。纠偏油缸共四根，沿圆周方向斜45°角布置，油缸安装点中心节圆直径为2,250三o单个纠偏油缸最大推力600kN（在315bar时）。油缸最大伸长距离为100mm0设备纠偏的最大角度为2.5°,满足施工最小转弯曲率半径为400米的隧道。整机示意图顶管机的性能参数说明顶管机主要性能参数表序号位置项目名称参数1顶管整体顶管类型泥水平衡标准开挖直径2400mm机体总长4500mm装备总功率75KW整机重量21吨2主要性能开挖直径2400mm型式多牛腿撑式驱动型式电机驱动驱动功率60KW开挖范围2400m最大转速2.4rpm3刀盘设计和刀具布置刀盘设计刀盘对地层的适应性适应性强、针对性好刀盘的开口率30%刀具布置刀具的数量14把8寸双刃滚刀刮刀的数量6把刮刀4把边刮刀各种刀具的高差设置滚刀高出刮刀13mm5.4.10顶进系统示意图一l=l=1.后座2.后座调整垫3.油缸支架4.油缸5.刚性顶铁6.U型顶铁7.过渡顶铁8.环型顶铁9 .洁动导轨10 .穿墙止水11 .后座支架12 .仪器架13 .预埋钢板顶进系统示意图5.5顶力算例5.5.1顶力计算本工程顶管段全长228m,管顶覆土取14m尸=E+oL式中：F总推力(kN)FO初始推力(kN)f每米管子与土层之间的综合摩擦阻力(kNm)=(+,+p)yBt2(1)4