二程式拖拉法施工.docx

一、机械顶管施工
全封闭式气压法顶管施工流程：
工作井施工→井内设备安装调试→顶管出洞→出土→顶进、注浆→测量纠偏→顶管进洞（与污水井连接）→管道接口勾缝

顶管工作平面图
工作井的施工
根据现场情况，结合图纸与我施工单位常规顶管工作井结构，工作井施工。
顶管施工的接收井与工作井均采用沉井法施工，根据设计图纸，接收井井内壁宽度为4.0米，两边壁厚均为0.5米，整个沉井宽度B＝5.0米；工作井壁宽度为6.0米，两边壁厚均为0.5米，整个沉井宽度B＝7.0米。井壁开孔需在下沉封底后，顶管施工时用机械切除。
混凝土采用C20水下砼封底,下沉采用不排水下沉，水下混凝土封底。沉井浇底板后连接管道的两边采用旋喷桩处理，洞口处旋喷桩桩需加密，具体尺寸见下图（工作井平面图）。
工作井施工顺序：垫层→支模→绑扎钢筋→现浇沉井下半部→下沉→接沉井上半部→下沉到位→水下混凝土封底→浇底板→旋喷桩处理。

接收井

工作井
井室

井室平面图
先就地进行沉井制作，达到一定的强度后将沉井沉到设计标高，沉井直接一次性制作下沉。

沉井剖面与平面图
主要施工方法
一、根据现场地质，在沉井制作前，先把地表一层的杂填土清除掉，然后换填上一层厚的碎石砂垫层并夯实。
碎石砂垫层分层摊铺，每次厚度为250mm，然后人工初步平整，再采用蛙式打夯机依次夯打3～4遍，此时碎石密实度约为中密，承载力标准值约为400～700kPa之间。
碎石砂垫层下面为素填土，根据地质报告，其承载力基本值为160kPa。
二、井壁采用组合木模板，与混凝土接触面先进行刨光，与刃脚接触的空隙要塞严防止漏浆。沉井的外侧模板采用竖缝支立，立好后严格核对上下口各部分尺寸、井壁的垂直度。支撑拉杆完成后必须检查是否牢固。支模板时模板与地面距离为30cm，不能直接支撑到地面，以免沉井因加重而自动下沉造成混凝土发生裂纹。
模板的安装顺序：刃脚斜面模板→井孔模板→绑扎钢筋→设内外模间支撑→支立外模板→设内外模间拉筋→调整各部分尺寸→全面紧固支顶、拉杆、拉箍→固定撑杆和拉缆。
内外模采用φ14mm止水螺栓对拉固定。井壁之间设置横撑和斜撑，施工平台采用钢门式支架搭设，门式架之间采用纵横钢管连接固定。
三、钢筋绑扎在内模支立完毕，外模尚未扣合时进行。先将制好的焊有锚固钢筋的刃脚踏面摆放在碎石砂垫层的刃脚画线位置，进行焊接后再布设刃脚钢筋、内壁纵横筋、外壁纵横筋，内外侧箍筋设置保护层垫块。（钢筋布置图详见设计图纸）
四、浇筑混凝土
砼浇筑分层连续进行，每层约0.25m，上层混凝土必须在下层砼初凝前振捣，砼采用插入式振捣器振捣，振捣时注意边角、牛腿位置要充分振捣密实，振捣按从下到上、从角到中的顺序，并且严格控制振捣时间，以防过振和漏振。
五、养生
浇筑后10h即可遮盖浇水养护。如果气温持续较高，终凝后即可遮盖浇水养护，防止烈日暴晒。
六、拆模
（1）、在混凝土强度达2.5Mpa以上时，方可拆除直立的侧面模板，且应先内后外。
（2）、当混凝土强度达70％后，方可拆除刃脚斜面的支撑与模板。
（3）、拆模的顺序是：井孔模板→外侧模板→刃脚斜面的支撑及模板。
拆除刃脚下的支撑应对称依次进行
顶管设备安装
(1)井内顶管设备及安装
顶管选用2台200T的液压顶管机千斤顶，供油为电动油泵，千斤顶行程为1500mm。
其它设备包括：导轨、千斤顶架、替顶分压环、后承压板、操作平台、爬梯等。
用25吨吊机将上述设备吊入工作井中。
(2)工作井地面设备
工作井的地面需布置一系列与顶管施工有关的设备，如空压设备、液压设备、泥浆站、起重设备等。
①空压机
选用多台电动空压机，用于生产压缩空气，经过净化后输入管道内，以保证管道内工作人员的安全。
②油压系统
选用多台高压油泵，通过高压油路管向顶推油缸输送液压。
③泥浆站
在井外用膨润土配制泥浆，供顶管时注浆使用，减少土体与管外壁的摩擦阻力。
④起重设备
管节入井及挖出的土方提升到井外，需用起重设备，可用16吨汽车吊吊装、吊运。
顶管出洞
当井内、井外的准备工作全部准备好后，可将机头吊放到井内轨道上，调整好方向，开始顶管的出洞，工作台井壁前墙有机头及管道出洞的预留洞口，为防止井外水土从预留洞口与机头外壁之间的缝隙流入工作井内，预留洞口与管道间设有密封装置。
(1)洞口密封结构
顶管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之间的间隙流入工作井内，同时也起定位作用。
根据管道中心与井壁预留洞孔的间隙，制作一个钢结构的内套环，套环内圈设有橡胶止水带环，套环安装在井内预留洞孔与管节之间，外围焊接在洞口的预埋钢板上，内圈橡胶紧贴管节。
(2)破墙出洞
当机头前端进入洞口密封圈后，即可破墙出洞，工作井预留洞口是采用砖砌体临时封堵，在顶进前采用风镐凿除内层一部分墙体，然后将机头推进，依靠机头前端刃口破除外层墙体，即可进行正常的顶管施工。
(3)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，整条管道都难于顶好，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。
（4）顶管推力计算
本工程管径大, 前方迎面阻力大。所以根据顶管的经验，两个后座梁及护壁0.4m+后座浇筑0.3m钢筋砼是完全可以承受的。
注浆减阻
将膨润土泥浆注入管道的外周，使管道外壁形成泥浆套，减少管道外壁与周围土层之间的摩擦阻力，膨润土泥浆是在地面泥浆站拌制好静置几小时后，通过注浆泵向管道内泵送。
注浆主管采用φ50mm钢管,从泥浆站直通机头,主管沿线每间隔约10m设一个三通连接注浆支管，每条支管采用φ25mm橡胶管，沿顶管横断面弧形布置，支管上设3~4个三通，连接管壁上预留的注浆孔。顶管过程中应专人交替打开注浆孔阀门，不断地向管外壁注浆。机头尾端要紧随管道顶进同步压浆，后方各注浆点位还必须跟补浆。
压浆数量和压力
一般压浆量是管道外周环形空隙的1.5~2.0倍，注浆压力根据埋设深度和土的天然重度而定，本工程拟用指标为1.5rH，r为土的重度，H为土的复盖深度，不同的地质条件，灌浆压力各不相同，施工过程中区别对待。
测量纠偏
管道是否沿着设计线路顶进，是靠测量方法进行监测、检查，平面偏差采用经纬仪测量检测，高程偏差采用水准仪测量。测量的频率一般每天四次或每顶进一节管测量一次，特殊情况次数增多。
通过测量检查的管道偏差，是通过布置在机头上的四组纠偏千斤顶来进行调整，若机头偏左，则千斤顶采取左伸右缩的调整方法，反之亦然
二、二程式拖拉法施工
井室施工

井室示意图
井室施工参照前面机械顶管的井室施工。
管道轴线测量放样：
以经监理复核无误管道中以线及临时水准点为依据，根据设计图纸放出管道轴线位置，并做上标记
钻机定位、控制测量仪安装
泥浆制备：
定向钻进及扩孔应该按地层条件配制泥浆，泥浆性能指标的调整应该符合下面要求：
1、粘度应能维护孔壁稳定，并将钻进屑携带到地表；
2、泥浆的失水量控制，一般地层30min内泥浆的失水量宜控制10-15ml，水敏性易坍塌和松散地层失水量宜控制5ml以下；
3、泥浆的PH值应控制在8-10之间。
护孔泥浆应在专用的搅拌器中配处理制，并具有足够的供应量，从钻孔返回的泥浆及时外运，满足工程文明施工和环保要求。
护孔泥浆应视不同扩孔阶段分别选用泥浆压力与流量，不可所有阶段都用同一种压力与流量。
钻杆使用要求：
1、钻杆的机械性能主要是强度和扭矩，其规格、型号应符合扩孔扭矩和回拉力的要求；
2、钻杆外径宜大于73mm，钻杆的曲率半径应补小于钻杆外径的1200倍；
3、钻杆的螺纹应该洁净，旋扣前应涂上丝扣油；
4、弯曲和有损伤的钻杆不得使用；
5、钻杆内不得混进土体和杂物以免堵塞钻杆和钻具的喷嘴。
试钻
确定两个位置，试钻拖拉，如果没有问题进行下一步骤。
导向孔钻进
导向孔钻进要遵循以下规定：
1、钻机开动后，必须先进行试运转，时间不少于15分钟，确定各部分运转正常后方可钻进；
2、首根钻杆入土钻进时，应采用轻压慢转的方法，稳定入土点位置，符合设计入土倾角后（如下图所示）方可开始钻进；
3、导向孔钻进时，造斜段探测控制点设置间距为1.5-3.0m，直线段可按一根钻杆长设置，现场按要求填写好记录，并应绘制出钻孔轨迹剖面图；
4、造斜段曲线钻进时，应按地层条件及时调定推进力，防止钻杆发生过度弯曲；
5、导向孔轨迹偏差不得大于终孔直径，超出误差允许范围应退回进行纠偏；
6、二程式拖拉法导向孔应按管道设计高程及坡度控向钻进，钻头光源必须密封可靠，电路连接稳定。
回拉管材
回拉管材前应检查管材连接的热熔焊接质量，待焊接自然冷却后，检查合格方能进行回拉管材。

回拉力计算示意图
Pt=Py+Pf （1）
Py=∏DkRa/4 （2）
Pf=∏DLf （3）
式中：Pt—回拉力（KN）；
Py—管周摩阻力（KN）；
Dk—扩孔钻头外径（m），一般为管道外径1.1~1.3倍；
D—管道外径（m）；
Ra—迎面土挤压力（KPa）；
L—管道长度（m）；
f—管周与土的单位侧壁摩擦力（KPa）。
在进行管材回拉施工时，先通过上面公式算出回拉力，在回拉施工中，派专业的操作人员作业，密切注意钻机回拉力、扭矩变化，采取措施尽可能减少摩擦阻力，并按要求做好现场记录。
管材熔接连接
（1）焊接准备。热熔焊接施工准备工作如下：
①将与管材规格一致的卡瓦装入机架;
②准备足够的支撑物, 保证待焊接管材可与机架中心线处于同一高度, 并能方便移动;
③设定加热板温度200～220℃ (具体温度以厂家提供的数据为准) ;
④接通焊机电源, 打开加热板、铣刀和油泵开关并试运行。
（2）焊接。焊接工艺流程如下: 检查管材并清理管端→紧固管材→铣刀铣削管端→检查管端错位和间隙→加热管材并观察最小卷边高度→管材熔接并冷却至规定时间。
在焊接过程中, 操作人员应参照焊接工艺卡各项参数进行操作, 而且在必要时, 应根据天气、环境温度等变化对其进行适当调整:
①核对欲焊接管材规格、压力等级是否正确,检查其表面是否有磕、碰、划伤, 如伤痕深度超过管材壁厚的10% , 应进行局部切除后方可使用;
②用干净的布清除两管端的油污或异物;
③将欲焊接的管材置于机架卡瓦内, 使两端伸出的长度相当(在不影响铣削和加热的情况下尽可能短) , 管材机架以外的部分用支撑物托起, 使管材轴线与机架中心线处于同一高度, 然后用卡瓦紧固好;
④置入铣刀, 先打开铣刀电源开关, 然后再合拢管材端, 并加以适当的压力, 直到两端有连续的切屑出现后(切屑厚度为015～110mm, 通过调节铣刀片的高度可调节切屑厚度) , 撤掉压力, 略等片刻,再退开活动架, 关闭铣刀电源;
⑤取出铣刀, 合拢两管端, 检查两端对齐情况(管材两端的错位量不能超过壁厚的10% , 通过调整管材直线度和松紧卡瓦予以改善; 管材两端面间的间隙也不能超过下表
不同管径电熔通电时间表
管径DN(mm)
通电时间(s)
通电电压(v)
300
700
15
400
800
18

500
900
20
600
900
23
700
1000
24
800
900
32
900
900
38
1000
1000
39
1100
1100
41
1200
1200
43
1400
1300
48
1500
1800
48
管材分节下井
（1）下管前，必须按管材管件产品标准逐节进行外观检验，不合格者严禁下管敷设。
（2）下管方式应根据管径大小、沟槽形式和施工机具装备情况，用人工+机械将管材放入沟槽。下管时需采用汽车吊车16T，平稳下沟，不得与沟壁、槽底激烈碰撞吊装时应设两个吊点，严禁穿心吊装。
管道贯通
重复上面的步骤吧把管道连接贯通，管道与检查井的连接是要注意：
（1）管道与检查井连接时，应采用现浇混凝土包封插入井壁的管端。混凝土包封的厚度不宜小于100mm，强度等级不得低于C20。为防止现浇混凝土因收缩导致连接处渗水，管端处设遇水膨胀橡胶圈以确保连接处密封。具体做法详见下图。

（2）当管道敷设在软土地基或不均匀地层上时，检查井与管道连接可设过渡段。过渡段由不少于两节短管柔性连接而成。
注浆填充
工艺流程
调整浆液凝结时间
↓
工作准备 → 浆液配合比的确定 → 配料和拌合 → 灌注浆液 →终止注浆
↑
检查注浆设备
操作方法
①浆液配合比的确定
浆液为水泥粉煤灰浆，浆液配合比通过现场试验确定。粉煤灰掺量一般为水泥用量的30%，水灰比宜为1：1～1：1.15。
②灌注浆液
为了保证混凝土管与地层密贴，要及时进行背后回填注浆。
背后注浆可采用注浆压力和注浆量进行综合控制。注浆压力的选定应考虑浆液的性能，一般为0.1～0.4Mpa。注浆时，要观察压力和流量变化，压力逐渐上升，流量逐渐减少，当注浆压力达到设计终压，再稳定3min，即可结束本孔注浆。
终止注浆：每根注浆管注浆结束后封堵注浆口以免浆液回流，每次注浆结束后必须对制浆设备、注浆泵和注浆管进行彻底清洗。整个注浆结束后，应对注浆孔和检查孔封填密实。
质量标准
①注浆用水泥、粉煤灰等原材料必须符合设计要求及有关规范、标准的要求。检查方法：检查出厂合格证、试验报告。
②注浆量及注浆压力应满足设计要求。注浆压力0.1～0.2Mpa。
检查方法：查看压力表，检查注浆记录。
③注浆后管材背后的土体应密实，不得有空隙，并经地质雷达检测合格。
检查方法：地质雷达检测报告。
需要注意的问题
1施工时必须把好材料的质量关，选用供货质量稳定的供货商以保证材料质量。
2浆液应搅拌充分，拌和应连续，防止搅拌不充分等造成浆液流动性差、有固结块等。
安全、环保措施
1、安全操作要求
①施工中，应定期检查电源线路和注浆设备的电器部件，确保用电安全。
②经常检查和清洗注浆管，防止堵塞，发现问题，应及时处理。
③制浆作业时，作业人员应使用防尘用具和胶皮手套。
④当泵压出现异常增高，先松离合器，排除故障后方可继续施工。
2、环保措施
①浆液配置时应加强作业区的通风。
②应采取有效措施防止浆液的遗洒和漏浆。
③浆液应随配随用，剩余的浆液不得随意弃置。
回填
（1）管道回填应从管道检查井等构筑物两侧同时对称进行，并确保管道和构筑物不产生位移。必要时应采取临时限位措施，防止上浮和位移。
（2）从管底基础至管顶以上0.5m范围内，必须采用人工回填，严禁用机械推土回填。
（3）管顶0.5m以上沟槽采用机械回填时应从管轴线两侧同时均匀进行，并夯实、碾压。
（4）回填时管道沟槽内应无积水，不得带水回填，不得回填淤泥、有机物等，回填土中不得有石块、砖及其它杂硬物体。
（5）当沟槽采用钢板桩支护时，在回填达到规定高度后，方可拔除钢板桩。钢板桩拔除后应及时回填桩孔，并采取措施填实。当采用砂灌填时，可冲水密实；必要时也可采用边拔桩边注浆的措施。
（6）沟槽回填应分层对称回填、夯实，每层回填高度不宜大于0.2m。在管顶以上0.5m范围内不宜用夯实机具夯实。
（7）沟槽回填材料及密实度要求详见下表及下图：

回填密实度要求