人工巨型頂管施工綜合技術(shù)方案一、工程概況1.1項(xiàng)目基本參數(shù)本工程為城市主干道排水管道改造項(xiàng)目，頂管段全長(zhǎng)280米，采用DN3000mmⅢ級(jí)鋼筋混凝土管（JC/T640-2010標(biāo)準(zhǔn)），單節(jié)管長(zhǎng)2.5米，管體混凝土強(qiáng)度等級(jí)C50，抗?jié)B等級(jí)P8。管道設(shè)計(jì)坡度0.3%，管底高程-6.8m至-8.2m，覆土厚度5.2-7.5m。1.2地質(zhì)水文條件根據(jù)勘察報(bào)告，施工區(qū)域土層分布自上而下依次為：①素填土層（厚1.2-1.8m）→②粉質(zhì)黏土層（厚2.5-3.2m，γ=19kN/m3，c=22kPa，φ=18°）→③粉細(xì)砂層（厚3.5-4.8m，標(biāo)貫擊數(shù)N=15-22擊）→④圓礫層（厚2.0-3.5m，粒徑20-50mm含量占35%）。地下水位位于地面下3.2m，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。1.3周邊環(huán)境條件管道沿線需穿越現(xiàn)狀主干道（寬24m）、雨水方溝（斷面2m×1.5m）及通信管線（埋深1.2m）。距工作井東側(cè)8m處有3層磚混結(jié)構(gòu)民房，基礎(chǔ)形式為條形基礎(chǔ)，埋深1.5m。施工范圍內(nèi)地下管線已通過物探及人工探坑核實(shí)，主要包括Φ300mm給水管（埋深2.0m）、Φ150mm燃?xì)夤埽裆?.8m）及多條通信光纜。二、施工總體部署2.1施工組織架構(gòu)設(shè)立頂管專項(xiàng)工作組，配置：項(xiàng)目經(jīng)理（持一級(jí)建造師證）1人、技術(shù)負(fù)責(zé)人（高級(jí)工程師）1人、專職安全員2人、測(cè)量工程師2人、頂管操作手4人、普工15人。實(shí)行"三檢制"質(zhì)量管控體系，每日召開技術(shù)交底會(huì)及安全巡查會(huì)。2.2施工平面布置工作井設(shè)置于道路北側(cè)綠化帶內(nèi)，采用6m×8m×9m（長(zhǎng)×寬×深）矩形結(jié)構(gòu)；接收井為5m×5m×8m圓形結(jié)構(gòu)，兩口井間距280m。施工區(qū)劃分：管材堆放區(qū)（20m×10m）、出土區(qū)（15m×8m）、設(shè)備區(qū)（12m×6m）及辦公區(qū)（15m×5m），各區(qū)用2m高彩鋼板圍擋分隔，主出入口設(shè)置洗車平臺(tái)（長(zhǎng)8m×寬3m）。2.3施工進(jìn)度計(jì)劃總工期60天，關(guān)鍵線路：工作井施工（15天）→設(shè)備安裝調(diào)試（5天）→頂進(jìn)施工（35天）→閉水試驗(yàn)（3天）→場(chǎng)地恢復(fù)（2天）。頂進(jìn)施工按每天8-10m控制，穿越主干道段（24m）計(jì)劃3天完成，設(shè)置2個(gè)作業(yè)班組輪班作業(yè)。三、施工準(zhǔn)備3.1技術(shù)準(zhǔn)備編制《頂管施工專項(xiàng)方案》并通過專家論證，組織施工人員進(jìn)行三級(jí)技術(shù)交底，留存影像記錄建立測(cè)量控制網(wǎng)：布設(shè)3個(gè)一級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)、2個(gè)二等水準(zhǔn)點(diǎn)，工作井內(nèi)設(shè)置4個(gè)強(qiáng)制對(duì)中觀測(cè)墩進(jìn)行有限元模擬計(jì)算：采用Plaxis3D軟件分析頂進(jìn)過程中地表沉降，最大沉降量預(yù)測(cè)值18mm3.2工作井施工3.2.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用Φ800mm鉆孔灌注樁（間距1.0m，樁長(zhǎng)15m）+Φ600mm高壓旋噴樁（咬合200mm）止水帷幕，樁頂設(shè)置800mm×600mm鋼筋混凝土冠梁（C30，Φ20@200主筋）。3.2.2結(jié)構(gòu)施工井體采用逆作法施工：第一節(jié)井壁（地面至-2.5m）：綁扎Φ16@200雙層鋼筋，支設(shè)18mm厚竹膠板，澆筑C30P8混凝土中間節(jié)（-2.5m至-7.5m）：每2.5m為一施工段，設(shè)置6道Φ609mm鋼支撐（間距1.5m）底板施工：澆筑300mm厚C30P8混凝土，配置Φ18@150雙層雙向鋼筋，設(shè)置4個(gè)Φ300mm降水井3.2.3后靠背系統(tǒng)澆筑C35鋼筋混凝土靠背墻（6m×3m×1.2m），內(nèi)置6根I40b工字鋼（長(zhǎng)5m），與井壁間隙采用C20細(xì)石混凝土填充。后背墻承載力驗(yàn)算：R=1.3×P=1.3×(π×D×L×f)=1.3×(3.14×3×280×18)=6328kN（安全系數(shù)1.3）。3.3設(shè)備配置設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量主要參數(shù)液壓千斤頂2000kN/行程2m4臺(tái)額定壓力31.5MPa，同步誤差≤2mm電動(dòng)油泵CBZ2080/20402臺(tái)流量80L/min，功率15kW激光導(dǎo)向儀ZT30001臺(tái)射程300m，精度±5mm/100m全站儀TS601臺(tái)測(cè)角精度0.5″，測(cè)距精度1mm+1ppm泥水平衡系統(tǒng)NPD-30001套最大排泥量80m3/h，工作壓力0.6MPa軸流風(fēng)機(jī)SDF-NO92臺(tái)風(fēng)量28000m3/h，風(fēng)壓350Pa應(yīng)急發(fā)電機(jī)200kW1臺(tái)持續(xù)供電時(shí)間≥8h3.4材料準(zhǔn)備鋼筋混凝土管：進(jìn)場(chǎng)需提供出廠合格證、抗彎試驗(yàn)報(bào)告，外觀檢查允許偏差：管內(nèi)底高程±5mm，壁厚±3mm，接口尺寸±2mm橡膠密封圈：采用"q"型截面（直徑30mm），邵氏硬度65±5度，拉伸強(qiáng)度≥18MPa，斷裂伸長(zhǎng)率≥400%觸變泥漿：配比（重量比）膨潤(rùn)土20%+純堿2%+CMC0.5%+水77.5%，漏斗黏度30-35s，密度1.15-1.2g/cm3四、主要施工工藝4.1頂進(jìn)系統(tǒng)安裝4.1.1導(dǎo)軌安裝采用38kg/m鋼軌（長(zhǎng)6m），軌距2100mm，安裝高程偏差±2mm，軸線偏差±3mm。導(dǎo)軌支撐采用C25混凝土條形基礎(chǔ)（寬300mm×高200mm），通過預(yù)埋20mm厚鋼板與導(dǎo)軌焊接固定，導(dǎo)軌頂面涂抹黃油潤(rùn)滑。4.1.2千斤頂布置4臺(tái)千斤頂呈對(duì)稱布置，中心距管外壁300mm，合力中心與管節(jié)中心偏差≤5mm。千斤頂?shù)鬃捎?0mm厚鋼板（尺寸1.2m×0.8m），與后背墻之間設(shè)置50mm厚木板調(diào)平。4.1.3注漿系統(tǒng)在工具管后部及隨后3節(jié)管節(jié)設(shè)置注漿孔，每節(jié)管布置4個(gè)注漿孔（φ50mm），呈90°均勻分布。注漿泵采用變量柱塞泵（工作壓力1.5MPa），注漿管選用Φ32mm高壓膠管（耐壓4MPa），安裝壓力表及單向閥。4.2頂進(jìn)施工4.2.1工藝流程洞口密封→工具管下井→初始頂進(jìn)→正常頂進(jìn)→糾偏調(diào)整→管節(jié)連接→觸變泥漿注入→出土外運(yùn)4.2.2關(guān)鍵操作初始頂進(jìn)：前3節(jié)管（7.5m）為導(dǎo)向段，頂進(jìn)速度控制在10-15mm/min，每頂進(jìn)300mm測(cè)量一次，偏差控制在軸線±5mm、高程±3mm內(nèi)挖土作業(yè)：采用人工配合機(jī)械開挖，工具管前方設(shè)置格柵，開挖斷面直徑3.2m，每次開挖進(jìn)尺0.5m，嚴(yán)禁超挖（允許偏差+10mm/-50mm）出土控制：采用1.5m3抓斗+電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)提升，每小時(shí)出土量與頂進(jìn)方量偏差≤5%，出土含水率控制在25-30%泥漿管理：同步注漿壓力0.3-0.5MPa（砂層取高值），注漿量為理論空隙體積的1.2-1.5倍，注漿壓力波動(dòng)≤±0.1MPa4.3測(cè)量與糾偏4.3.1測(cè)量控制軸線測(cè)量：采用全站儀極坐標(biāo)法，在工作井內(nèi)設(shè)置2個(gè)測(cè)站，每頂進(jìn)500mm測(cè)量一次，測(cè)角精度2″，測(cè)距精度3mm高程測(cè)量：使用DSZ2水準(zhǔn)儀配合銦鋼尺，每節(jié)管測(cè)量前、中、后三點(diǎn)，計(jì)算管底高程偏差激光導(dǎo)向：在工具管內(nèi)安裝靶盤，當(dāng)激光光斑偏離靶心超過15mm時(shí)啟動(dòng)糾偏程序4.3.2糾偏方法偏差類型糾偏措施技術(shù)參數(shù)軸線偏差≤20mm挖土校正法偏向側(cè)超挖10-15mm，另一側(cè)留土臺(tái)50-80mm20mm<偏差≤50mm頂鐵校正法楔形鋼板坡度1:50，每次調(diào)整量≤5mm高程偏差>30mm高程調(diào)整法導(dǎo)軌高程微調(diào)（每次≤2mm），配合注漿壓力調(diào)整偏差>50mm中繼間糾偏啟動(dòng)2號(hào)中繼間，頂力差控制在50-100kN4.4接口處理管節(jié)安裝前清理承插口毛刺，橡膠圈用硅油潤(rùn)滑后平展套入凹槽，安裝時(shí)采用3臺(tái)5t手拉葫蘆對(duì)稱牽引接口間隙控制在15-20mm，內(nèi)側(cè)采用膨脹水泥砂漿（水灰比0.38）填塞，外側(cè)用雙組分聚硫密封膠（寬度100mm，厚度20mm）每節(jié)管接口完成后進(jìn)行滲漏檢測(cè)，采用肥皂水涂刷接口，無氣泡產(chǎn)生為合格五、質(zhì)量控制措施5.1關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)頂進(jìn)軸線：允許偏差≤50mm/100m，全段累計(jì)偏差≤150mm管底高程：±30mm（合格率≥95%）接口質(zhì)量：間隙均勻（允許偏差±2mm），無滲漏、錯(cuò)口≤15mm觸變泥漿：每2小時(shí)檢測(cè)黏度、密度，每臺(tái)班制作試塊（70.7mm×70.7mm×70.7mm）3組5.2質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目允許偏差檢查方法檢查頻率工作井結(jié)構(gòu)尺寸±30mm鋼尺量測(cè)每5m一點(diǎn)導(dǎo)軌安裝高程±2mm水準(zhǔn)儀每導(dǎo)軌3點(diǎn)頂力控制≤計(jì)算值1.2倍壓力表讀數(shù)連續(xù)監(jiān)測(cè)管道內(nèi)底高程±30mm水準(zhǔn)儀每節(jié)管3點(diǎn)相鄰管節(jié)錯(cuò)口≤15mm塞尺全數(shù)檢查閉水試驗(yàn)滲水量≤0.05m3/(m·d)水位觀測(cè)試驗(yàn)段1次5.3質(zhì)量保證措施實(shí)行"三檢制"（自檢、互檢、交接檢），每道工序填寫《質(zhì)量驗(yàn)收單》并經(jīng)監(jiān)理工程師簽字確認(rèn)建立頂進(jìn)參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控頂力、扭矩、出土量等12項(xiàng)指標(biāo)，繪制頂進(jìn)曲線管材進(jìn)場(chǎng)實(shí)行"二維碼"追溯管理，每節(jié)管編號(hào)、生產(chǎn)批次、檢測(cè)報(bào)告等信息掃碼可查六、安全與文明施工6.1安全防護(hù)體系井邊防護(hù)：設(shè)置1.2m高防護(hù)欄桿（橫桿間距300mm），掛密目安全網(wǎng)（網(wǎng)目密度≥2000目/100cm2），井口滿鋪5cm厚木板（承載力≥2kN/m2）管內(nèi)作業(yè)：配備四合一氣體檢測(cè)儀（O2:19.5-23.5%、CO<24ppm、H2S<10ppm），強(qiáng)制通風(fēng)風(fēng)量≥3次/h，作業(yè)人員佩戴雙鉤安全帶用電安全：采用TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)，工作井內(nèi)設(shè)置36V安全照明，配電箱安裝剩余電流動(dòng)作保護(hù)器（額定漏電動(dòng)作電流≤30mA）6.2周邊環(huán)境保護(hù)噪聲控制：選用低噪聲設(shè)備（晝間≤70dB，夜間≤55dB），破碎機(jī)設(shè)置隔音棚（降噪量≥25dB），夜間施工辦理《夜間施工許可證》揚(yáng)塵治理：出入口洗車平臺(tái)配置高壓水槍（壓力≥8MPa），出土車輛覆蓋篷布（覆蓋率100%），場(chǎng)區(qū)主要道路硬化（200mm厚C20混凝土）沉降監(jiān)測(cè)：沿頂管軸線每5m布設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，穿越路段加密至2m，監(jiān)測(cè)頻率：頂進(jìn)期間1次/2h，完成后1次/天（持續(xù)14天），預(yù)警值30mm6.3應(yīng)急預(yù)案塌方處理：儲(chǔ)備Φ200mm鋼護(hù)筒（長(zhǎng)6m）10節(jié)、速凝混凝土（初凝≤15min）5m3，發(fā)生塌方時(shí)立即啟動(dòng)雙液注漿（水泥:水玻璃=1:0.8）管線保護(hù)：給水管、燃?xì)夤茉O(shè)置監(jiān)護(hù)點(diǎn)，頂進(jìn)至距離管線2m時(shí)，頂速降至5mm/min，注漿壓力降低20%應(yīng)急演練：每月組織1次觸電、坍塌應(yīng)急演練，配備急救箱（含AED除顫儀）及應(yīng)急車輛（響應(yīng)時(shí)間≤15min）七、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)與流程7.1中間驗(yàn)收工作井結(jié)構(gòu)驗(yàn)收：混凝土強(qiáng)度（回彈法檢測(cè)）、鋼筋保護(hù)層厚度（電磁感應(yīng)法）、結(jié)構(gòu)尺寸偏差頂進(jìn)設(shè)備驗(yàn)收：千斤頂同步性（誤差≤2mm）、導(dǎo)向系統(tǒng)精度（±3mm/100m）、注漿系統(tǒng)密封性7.2竣工驗(yàn)收閉水試驗(yàn)：試驗(yàn)段長(zhǎng)度100m，試驗(yàn)水頭2m，浸泡24h后觀測(cè)30min，滲水量按公式計(jì)算：q=W/(T·L)（q-滲水量m3/(m·d)；W-補(bǔ)水量m3；T-觀測(cè)時(shí)間h