新加坡施工组织设计(土压平衡)

第一章 施工方案的总说明 一、综合说明 我公司具有丰富的顶管施工经验。具有长期从事顶管的研究、设计、制造和施工一条龙的专业队伍，目前公司具有从微型口径到D3500大口径成系列的土压和泥水平衡顶管掘进机，能应对各种复杂水文地质情况。由于我们用成熟的顶管设备和施工技术进行施工，在没有采取任何地基加固和保护措施的前提下，地表隆沉精度控制得非常好，最大沉降值小于20mm，地下管线和邻近建筑物安然无恙，没有受到任何损坏和影响。并且上述工程全部为优良，受到业主和监理的普遍赞扬。 二、采用的技术规范（规程）和标准 标准名称 标准号 《上海市政工程施工及验收规程》 （2005年） 《建设工程质量检验评定标准》 DBJ301－88 《市政排水管道工程施工及验收规程》 DBJ08－220－96 第二章、顶管施工方案 土压平衡顶管施工工艺图 2.1顶管主要工作量 序号 顶 程 管 径 长 度m 掘进机类型 1 原井～1/RN D1200 200 大刀盘土压平衡

2 1/RN～3/LY D1200 200 多刀盘土压平衡

3 3/LY～2/LY D1200 150 大刀盘土压平衡 2.2选择适合本工程顶管机头及其配套设备，顶进设备及应急时采取的技术措施

1．选择顶管掘进机

选择好顶管掘进机对顶管施工是至关重要的。根据地质资料，本工程顶管穿越土层基本上都在粉沙及砾石层中，该土层土体非常差，所以我们选择大刀盘土压平衡顶管掘进机。 土压平衡掘进机具有沉降控制精度高，顶进速度快，便于操作和维修，施工可靠性好等特点。并且我公司根据大量施工实践，针对粉沙及粉质粘土的特点，改进设计了主轴密封，采用H型迷宫密封和Yx型聚胺脂密封的双道密封形式，从而解决了主轴密封性能不可靠的难题。掘进机的灵敏度也是设计的重要参数，对顶管的纠偏影响很大。灵敏度应根据顶管穿越土层的N值来确定。但是，对上海地区的软土，灵敏度过高， 土体反力不够，往往纠偏反应差，灵敏度过底，掘进机结构长度太长，所需纠偏力也大，D1200掘进机取值0.9－1.2， 结合本工程的特点，灵敏度1.0。在考虑灵敏度的同时，针对本工程的具体条件，对前后方筒之间的密封性能也进行了验证。土压平衡掘进机的取土是由斜置的螺旋输送机完成的，螺旋输送机的设计考虑到应有一定的障碍物通过能力(φ100颗粒)和足够的转矩安全系数，并能轧碎一般障碍物。纠偏油缸成井字形布置，每组由800kN油缸，最大纠偏倔角度为2度，足够满足本工程的纠偏要求。大刀盘土压平衡掘进机的主要技术参数如下： ①结构形式：二段一铰②外形尺寸：总长4.00m，外径1440mm，前壳体长1.4m，后壳体长2.6m。 ②灵敏度：D／L＝1.0 2．主顶进系统 主顶进系统共有4只2000KN双冲程等推力油缸，行程3000，总推力8000KN（实际控制顶力为6000KN），4只主顶油缸组装在油缸架内，安装后的4只油缸中心位置必须与设计图一致，以使顶进受力点和后座受力都保持良好状态。安装后的油缸中心误差应小于10mm。主顶液压动力机组由二台大流量斜轴式轴向柱塞泵供油，采用大通径的电磁阀和系统管路，减小系统阻尼，油缸可以单动，亦可联动。主顶系统由PLC可编程序计算器控制，并采用变频调速器实现流量的无级调速。主顶系统操作台设在地面控制室内。

3．注浆设备系统 对长距离顶管能否及时地有效地向管节外围压注触变泥浆，以形成和维护好泥浆套，起到高效的减摩作用，往往是顶管成败的关键。为确保本工程的顶管外壁能形成良好的泥浆润滑套，共设置二根总管，二套管路系统。一根专门用于掘进机尾部的同步注浆，另一根用于补浆。（见左图） 本顶管施工用的膨润土触变泥浆，是在地面压浆站配制后，通过二台液压注浆泵压入二根输浆总管，一根总管压注到机头后的储浆箱内，再由螺杆泵把储浆箱内的浆液压入掘进机尾部的同步注浆口。另一根总管压注到管节上设置的环形分管的各个注浆孔，不断补充管外壁渗透到土层中的泥浆，以便形成管节外围完整泥浆套。地面储浆箱外形尺寸L×B×H＝2×1.5×1m=3m3，机内储浆箱外形尺寸L×B×H＝2×0.8×1m=1.6m3。膨润土泥浆搅拌时间必须大于30分钟，经过充分搅拌的泥浆抽入储浆箱进行发酵，发酵时间大于6小时，再通过液压注浆泵压入管内，在膨润土泥浆压入以前，对储浆箱内径发酵的泥浆再一次搅拌，以减少压浆管道的阻尼。注浆泵站由SYB50／50—II型单缸液压注浆泵和液压动力站组成，注浆量Q＝80L／min，注浆压力P=0.08～0.1MPa， 输浆总管由φ2”镀锌钢管和球阀、水暖管件等组成，与管节上各压浆孔接通的环形管，采用φ1”高压软管。 注浆设备主要技术参数 单缸液压注浆泵型号：SYB50／50－II 注浆流量：Q＝80L／min 注浆压力：P＝4Mpa 油泵型号：10SCYl4—lB Q＝10ml／r p＝31.5MPa 电机型号：Y112M—4 N=4KW N=1450r/min 4.出土操作 土压平衡掘进机的取土是由斜置的螺旋输送机完成的，螺旋输送机的设计考虑到应有一定的障碍物通过能力(φ100颗粒)和足够的转矩安全系数，并能轧碎一般障碍物。为了方便工人施工及进度，我们特在管内安装导轨，由特制的出土车拉出土方。5.主要顶管施工机械设备表 机 械 名 称 规格型号 额定(KW) 或容量(m3)吨位(KW)

数量 备用

D1200大刀盘土压平衡掘进机 30 1套 双冲程等推力油缸 2000KN 4只 液压动力站 30 1套 注浆管路设备 80 1套 泥水管路设备 54 1套 25T汽车吊 1台 液压注浆泵 SYB-50/50 20 1台 电焊机 直流 30 2台 污泥泵 3” 15 2台 空压站及管路 7.5 1套

6.顶管过程中的应急措施 (1) 对开挖面的土体进行改良的技术措施 为了对正面的土体进行改良，在机头迎土面的上部布置了注浆管。顶进时,通过注浆管向土体内压注一定量的泥浆并经刀盘搅拌后,可以有效地改良正面的土体，使出土保持顺畅。 (2)管节止转的技术措施 顶进时机头在小刀盘及螺旋机的作用下会发生旋转，而机头旋转尤其是转角偏大时会对顶进造成不利影响，因此对工具管要采取纠旋转措施。在机头前方筒的水平二侧焊翼板，长1.5m，宽30mm，厚25mm，以防止机头旋转。对机头的旋转主要采用加压重块的方法。在机头二侧焊压铁支架，1#与6#管二侧亦焊压铁支架。二侧先平均放压铁，共10t。一旦发现机头有微小偏转，立即将压铁移到一侧。 (4)管道内照明的应急技术措施 管道内的照明采用36V安全电压，照明电源由工作井内操作平台上的配电箱供电。工具管和中继间处均安装 lKVA36v变压器,管道内照明灯每三节管节上装一只,功率为60w。管道内还设有应急照明系统，因故突然停电时，使用应急照明，保证施工人员安全撤离。 7.顶管施工工艺的说明，最大顶推力及其限制措施 (1) 顶 管 工 艺 流 程 图

施工准备 顶进设备安装 测量放样 轨道安放 后座顶板安装 后座千斤顶安装 洞口止水装置安装 掘进机试运行 掘进机井内就位 割开闷板 后座千斤顶顶进 出泥准备 掘进机穿墙

偏差测量 出泥 顶进纠偏 轴线控制 管道顶进

接口检验 砼管进场验收 砼管拼装 施工准备 砼管顶进结束 8. 顶管工作坑设施 基坑导轨应具有足够的强度和刚度。本工程基坑导轨由型钢和钢板焊接而成。在工作井底板基础上应事先预埋钢板，预埋钢板的位置与基坑导轨相吻合，以便导轨与之焊接。预埋钢板上的锚固钢筋要焊牢并有足够的锚固强度，导轨安放后，还应在二侧用型钢支撑好，必要时再浇筑混凝土，确保导轨在受撞击的条件下，不走动，不变形。 主顶油缸架是拼装式结构，主顶油缸架的安装也要定位准确。保证油缸受力点的正确位置。其高程和平面安装误差小于5mm。 承压壁是承受和传递全部顶力的后座墙，更应具有足够的强度和刚度，并有足够安全度。本工程的承压壁设计在内衬混凝土上先用钢筋混凝土浇平，后靠钢板用δ＝70钢板，在钢板和混凝土平面之间衬满堂50mm松木板，承压壁的面积H×B＝4.2×4.2m。（见下图） 9. 工作井平面布置 1）、本工程D1200顶管采用25T汽车吊用于工作井起重作业，在工作井实行全封闭隔离，并建筑必要的生产临时设施。要保持施工现场的文明、安全和卫生整洁。(见下图)

2）、最大顶推力及其限制措施 本工程主顶液压系统最大顶推力设置为8000KN。 限制措施为控制液压系统的压力。 由于限制的系统压力较小，所以液压系统的故障将大大减小，顶管的可靠性也相应提高。 当液压系统的压力达到10MPa时,主顶液压控制台将报警，以满足限制最大顶力的措施。

工作井汽车吊10.地下管线的沉降控制保护措施 1． 地表沉降预测(派克法方法) Smax＝V1/2.5I i=R(z/2R)0.8=1.8*(6.9/2*1.8)0.8=3.02 地表损失量与以下因素有关 （1）开挖面引起的损失量 Va=0.2 （2）工具管纠偏引起的地层损失量(%) VL=1/2*1/2πDLa% =1/2*1/2*3.14*3.6*(0.5*3.14/180) =0.0246 (3)管道外周空隙引起的地层损失 1.工具管外径与管道外径的差异引起的地层损失 Vc1=πDa1K1=3.14*3.6*0.01*0.2=0.0226

3.相邻节不平整度过大引起的地层损失 Vc3=πDpapKpn=3.14*3.6*0*0*0=0 (4)其它因素引起的Vo＝0.02 ∑Ve＝Va＋VL＋Vc＋Vo＝0.02＋0.0246+0.0226+0.02＝0.087 则： V1=Ve*A=0.077%*(3.14*1.82)=0.0078 Smax＝V1/2.5I=0.005/(2.5*3.02)=0.0066=7mm 2． 地面监测，优化掘进机参数