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在我國城市化進程中，隨著城市建設的高速發(fā)展，越來越多的人涌向大型城市，伴隨而來的是排水量的增加，城市原有排水系統(tǒng)已不能滿足現(xiàn)狀。因此，越來越多的城區(qū)已經開始新建排水管道，對城市排水系統(tǒng)進行完善。然而，老舊城區(qū)之中，由于人口密集、房屋較多，加之城市道路交通壓力的日益劇增，地下管線錯綜復雜，很多傳統(tǒng)施工技術已經無法滿足現(xiàn)代施工的要求。而以微型頂管法為代表的非開槽施工技術由于能夠滿足上述要求而得到越來越多的應用。以寶山再生能源項目配套污水外排工程為例，此項目位于上海市寶山區(qū)羅涇厚板廠地塊產業(yè)園內和市政金石路。由于13＃-17＃管道需穿越北蕰川路、護廠河、高壓鐵塔、地下管線等，傳統(tǒng)的開槽埋管或圍護工法井施工已無法滿足本項目施工的要求。而以微型頂管搖管施工法形成的鋼沉井（直徑2.59m），由于占用面積小，對周邊地下管線及交通影響較小，施工周期短，能夠滿足本項目的各項要求。對于微型頂管施工，該施工工法具有以下優(yōu)點：2.1工作坑占地面積小，大量減少開挖面，亦可只開挖一個工作坑進行接入勾頭施工。2.2管道鋪設精度高，通過經緯儀激光制導滿足排水管道重力流要求。2.3有良好的經濟效益，微型頂管技術直接將鋼筒作為了圍護結構，極大減少了基坑圍護結構的費用以及施工準備的時間。2.4管道鋪設后管壁與土層之間無空隙，不存在沉降隱患。3.1本工法適用于地下情況復雜、施工場地受限的區(qū)域改造或穿越道路的管道工程。微型頂管工程施工原理：從地面開挖兩個基坑井，采用激光經緯儀定向導向頭內箭頭，精度可控制在±5cm以內。然后管節(jié)從工作井安放，通過主頂千斤頂或中繼間的頂推機械的頂進，推動管節(jié)從工作井預留口穿出，穿越土層到達接收井的預留口邊，然后通過接收井的預留口穿出，形成管道的施工。①施工前根據圖紙針對施工區(qū)域進行地下管線勘測，確定施工范圍內的所有障礙物并測量其標高、分析是否會對微頂管施工產生影響。②使用RTK測量儀對井位中心點進行放樣定點，并根據甲方提供的水準點布置臨時基準點以便施工。①首先根據放樣點進行人工開挖探溝機械作為輔助，開挖至2-3m，進一步確保無地下管線。②確認無地下管線后進行工作井制作。微型頂管泥水平衡工作井施工采用機械施工操作，所采用的機械設備為日本進口，設備名稱為搖管機，型號為Φ2590型,輔助設備為EX200型伸縮臂挖掘機。搖管機將鋼筒（壁厚為26mm，內徑為2590mm，每節(jié)鋼筒的長度均為2.0m，鋼筒之間采用焊接方式連接，鋼筒的下部切割為鋸齒狀，齒深為5cm。焊接時焊縫要求平滑，不得有氣孔夾渣等焊接缺陷，發(fā)現(xiàn)缺陷及時修補，焊縫高度不得小于8mm，鋼桶之間要求密封連續(xù)焊接，采用360°環(huán)向滿焊。）安裝至設計標高后，采用挖掘機將鋼筒內的土取出，取土結束后立即采用3m厚壓密注漿封底。③鋼桶之間要求密封連續(xù)焊接，采用360°環(huán)向滿焊（內外兩面），要求焊縫處不得出現(xiàn)氣孔沙眼。④鋼套筒下沉到設計高程土方開挖后立即對基坑底部進行混凝土封底，混凝土采用C35P6水下混凝土，澆筑厚度為1m。澆筑振搗后立即注水防止產生管涌、流沙等現(xiàn)象。✹根據方案搖管施工需鋼套筒下沉到設計高程后方可進行土方開挖。但根據現(xiàn)場實際情況由于井位基坑較深（最深處約15m），挖機由于作為搖管機下沉動力，一次性完成下沉工作機械動力不足且下方土壓力較大。所以采用邊下沉邊開挖模式（每2m下沉/開挖一次）。①兩導軌應順直、平行、等高，其坡度應與管道設計坡度一致。安裝后的導軌必須穩(wěn)固，在頂進中承受各種負載時不產生位移、不沉降、不變形。導軌安放前，應先復核管道中心的位置，并應在施工中經常檢查校核。②微型頂管配套需工作井與接收井各一座。施工前兩井各架設一臺龍門吊以便于后續(xù)機械設備和管材下吊。③工作井中機械頂管后背為鋼筒井井壁，后靠背安裝時應與管道中心在一條直線上，避免產生偏心受壓。后續(xù)施工時工作井后背與機臺間隙用三角鐵焊接加固后才能進行頂管施工。①將經緯儀架設于工作井與接收井中心點線，拉出連接兩點的水準線，并利用垂線與卷尺定出微型頂管機的設備位置。防止施工時產生偏心壓力。②為確保管道頂進安全進行，施工前經緯儀需經過調試。①導向施工前激光指向儀和激光導向鉆頭無線連接，激光導向鉆頭和其中一個導向桿一端連接。②利用推進裝置把連接有激光導向鉆頭的導向桿打入開通好的作業(yè)孔中。③把導向桿依次打入作業(yè)孔中，直至第一節(jié)帶有激光導向鉆頭的導向桿進入接收井中，至此導向完成。✹導向桿長75cm、內徑6cm、壁厚1.5cm。導向機頭又稱TCZ機頭，具有方向誘導裝置（大頭外徑6cm、小頭外徑2cm、長50cm）。施工時導向產生的扭力在50-100Nm之間，產生的頂力在20-40KN之間。✹通過觀察激光指向儀的情況來確定導向是否發(fā)生偏移（若能觀察到激光則沒發(fā)生偏移，如觀察不到激光則發(fā)生偏移）。✹如若發(fā)生偏移通過TCZ機頭自帶遙控裝置經行糾偏。①先導管按照激光經緯儀設定坡度頂進進入接收坑，卸下導向頭，開始連接黑管，頂進黑管。✹黑管長80cm、內徑20cm、壁厚1cm。黑管和導向桿之間用預制管道連接，大頭連接黑管、小頭連接導向桿（大頭內徑22cm，小頭外徑6cm）。施工時產生頂力在50-80KN之間。①管道頂進前先安裝改良機頭。機頭小頭與黑管連接，大頭與球墨鑄鐵管連接。②改良機頭設置3個注漿水眼，120°分布機頭后端。潤滑泥漿通過高壓水管（經過高壓水泵）與機頭連接，以減少阻力。③管道頂進過程中，每節(jié)管道需要進行油缸推進及回縮，安裝液壓油管及高壓水管。每頂進0.8m接收井內拆除黑管，依次循環(huán)。至此整個頂管施工完成。✹球墨鑄鐵管長1.5m、內徑30cm、壁厚4cm。球墨鑄鐵管與黑管之間用改良機頭連接，大頭連接球墨鑄鐵管，小頭連接黑管（大頭內徑38cm，小頭外徑20cm、長1.2m）。施工時產生的頂力在120-150KN之間。隨著頂進長度的增加，管壁與土層的摩阻力則隨之加大，雖然利用觸變泥漿可以減阻，加長頂進距離，但是有一定的限度。頂進長度增加以后，管壁的施工應力也越來越大，管壁承受的施工應力，以及工作坑后背結構和頂進設備的頂力，都有一定的限度，因此采用中繼間接力，提高一次頂進的長度，減少工作坑。中繼間設置規(guī)范參考《給排水工程頂管技術規(guī)程》（CECS246：2008）。
fk — 管道外壁與土的單位面積平均阻力（kN/m2）NF=π*（0.48）2*60/4=10.85（KN）F=π*0.48*40*7.0+10.85=432.87（KN）計算需432.87kN的頂力推動，實際施工程中選用的頂管推進臺為160噸，可以提供1600kN的頂力，能夠滿足施工要求。頂進糾偏勤測量、多微調，在偏差超過2cm時開始使用機頭配臵的糾偏油缸進行糾偏。向哪側偏轉即加大此側糾偏油缸頂力。偏差超過5cm時，立即停止頂進施工，經過現(xiàn)場情況勘察探摸后，制定糾偏方案，并嚴格按糾偏方案執(zhí)行。機頭滾動偏差通過經緯儀激光反射進行糾正，允許滾動偏差小于等于5cm，超過5cm時，經緯儀看不到激光，提示切換旋轉方向。泥水平衡頂管機在掘進過程中，采用了激光導向控制系統(tǒng)。位于工作后方的激光經緯儀發(fā)出激光束，調整好所需的標高及方向位置后，對準掘進機內的定位光靶上，激光靶的影像被捕捉到機內攝像機的影像內，并輸送到挖掘系統(tǒng)的電腦顯示屏內。操作者可以根據需要開啟位于掘進機內置式油缸進行伸縮，為達到糾偏的目的，調整切削部分頭部上下左右高度。在整個掘進過程中，甚至可以獲得控制整個管道水平、垂直向5cm內的偏離精度。施工完成后，鋼筒井壁開孔，為防止土體從孔洞流出，造成相鄰路面及構筑物發(fā)生沉降，采用加裝鏡面框，起到止水止泥的作用。止水環(huán)結構采用鋼法蘭加壓板，中間夾裝 20mm 厚的橡膠止水環(huán)，該橡膠環(huán)具有較高的拉伸率（大于 300）和耐磨性，硬度為 45～55，永久性變形不大于 10％，鋼材選用 Q235.借助管道頂進帶動安裝好的橡膠板形成逆向止水裝置。安裝固定好后，鋼環(huán)板與鋼護筒內壁滿焊焊接固定。鏡面止水框安裝流程：焊接鋼板環(huán)--安裝橡膠圈--安裝鋼壓板--安裝螺栓固定。根據設計圖紙，對于出入洞口一定范圍內進行壓密注漿，改良加固處理。 | 頂管施工班組 | 搖管施工班組 | 1 | 工種 | 數量（人） | 工種 | 數量（人） | 2 | 測量員 | 1 | 測量員 | 1 | 3 | 班組長 | 1 | 班組長 | 1 | 4 | 操作手 | 2 | 挖機駕駛員 | 1 | 5 | 電焊工 | 1 | 電焊工 | 1 | 6 | 電工 | 1 | 電工 | 1 | 7 | 普工 | 2 | 普工 | 1 |
工程質量是工程施工的靈魂，質量的好壞直接體現(xiàn)了施工單位的管理和技術水平，作為通過ISO9001-2000idt質量保證體系認證的施工企業(yè)，我公司將根據本工程實際，制定切實可行的《質量計劃》，以ISO9001-2000idt質量保證體系進行工程全過程控制；用系統(tǒng)工程理論進行總體規(guī)劃，采用先進的、合理的、成熟的施工技術和工藝，以解決難點工序為主要內容，實行技術骨干定崗定責，嚴格執(zhí)行監(jiān)理程序，以確保本工程質量達到高標準。7.2.1在管道頂進施工之前，首先要確定管道在垂直和水平方向上與設計軌跡的允許偏差，在這一最大偏差的限制下，所鋪設的管道應符合管道的功能要求。1、頂進管道不偏移，管節(jié)不錯口，管道坡度不得有倒落水。2、管道接口套環(huán)應對正管縫與管端四周，管端墊板黏接牢固、不脫落。3、管道接頭密封良好，橡膠密封圈安放位置正確，需要時應按要求進行管道密封檢驗。4、管節(jié)無裂紋、不滲水，管道內部不得有泥土、建筑垃圾等雜物。5、頂管結束后，管節(jié)接口的內側間隙應按設計規(guī)定處理；設計無規(guī)定時，可采用石棉水泥、彈性密封膏或水泥砂漿密封，填塞物應抹平，不得突入管內。7.2.3管節(jié)頂進過程中，進水系統(tǒng)與出水系統(tǒng)都需要達到一定的壓力以保證機頭內外水土壓力平衡。以一定水壓、流速流量，將切削下來的泥塊在泥水艙內攪拌成泥漿，并將其攜送至地面廢漿沉淀池。廢漿經沉淀池沉淀后用水泵抽回儲水箱循環(huán)利用。
7.2.4測量糾偏基坑施工現(xiàn)場必須組織專職量測小組。量測小組在施工單位項目部技術負責人領導下，負責測點埋設、日常量測和數據處理等工作，并及時向主管技術領導和部門反饋量測數據。施工完成后，鋼筒井壁開孔，為防止土體從孔洞流出，造成相鄰路面及構筑物發(fā)生沉降，采用加裝鏡面框，起到止水止泥的作用。止水環(huán)結構采用鋼法蘭加壓板，中間夾裝 20mm 厚的橡膠止水環(huán)，該橡膠環(huán)具有較高的拉伸率（大于300）和耐磨性，硬度為45～55，永久性變形不大于 10％，鋼材選用 Q235.借助管道頂進帶動安裝好的橡膠板形成逆向止水裝置。安裝固定好后，鋼環(huán)板與鋼護筒內壁滿焊焊接固定。鏡面止水框安裝流程：焊接鋼板環(huán)--安裝橡膠圈--安裝鋼壓板--安裝螺栓固定。7.2.6當掘進機停止工作時，要防止泥水從土層或洞口及其他地方流失，導致掘進面失穩(wěn)。7.2.7應經常檢查管縫的密封性，管縫密封性不好時注入管外壁與土層之間的減摩泥漿從管縫漏出，管壁與土層之間無法形成良好地漿套，反而會增加頂管的阻力，影響管道的頂進長度。7.2.8在掘進過程中，應注意觀察地下水壓力的變化，并及時采用相應的措施和對策保持挖掘面的穩(wěn)定。7.2.9在頂進觀察中，應隨時注意挖掘面是否穩(wěn)定，不定時的檢查泥水的濃度和相對密度是否正常，還要注意排泥泵的流量和壓力是否正常，防止排泥管的淤泥和堵塞現(xiàn)象。7.2.10應計算好后背墻的承載力，一旦頂力大于后背墻的極限承載力，后背墻破裂將導致頂管作業(yè)較長時間停頓，長時間停頓直接導致阻力增大。8.1沿工作井四周設置1.2米高的固定護欄，護欄上掛安全網，工作井四周要掛相應的警示標語。夜間應設置照明紅燈警示。8.2挖土施工時工作井必須設置爬梯，供人員上下井用。8.3挖出的土石方應及時運離工作井，不得堆放在工作井四周5米范圍內。8.6 在開通預留孔洞時，要注意腳手架穩(wěn)定牢固，同時要注意鑿除順序，操作人員站立位臵等，以防磚墻突然倒坍，要有專人監(jiān)護觀察。8.7嚴格遵循土方開挖程序，控制均勻挖土，防止發(fā)生偏位，嚴重傾斜或管涌等現(xiàn)象，做好作業(yè)前和施工中的通風換氣工作，每次進入管道時，保證管內通風，以免導致人身事故。4 在吊裝管子時，井下垂直點不準站人，與管體平衡點不準站人，防止懸空慣性而碰撞傷人。8.9加強機械設備維護、檢查、保養(yǎng)。機電設備由專人操作，認真遵守用電安全操作規(guī)程，防止超負荷作業(yè)。8.10開挖前詳細了解沿線管線資料，做好沿線管線保護措施。8.11作業(yè)人員輪換制，避免勞動強度過大引起危險。8.12頂進過程中，施工人員必須使用安全帶，洞口必須有施工人員照應，洞內用不大于12伏照明燈照明，每班作業(yè)時必須有合格的電工當班。施工中始終貫徹“安全第一、預防為主、綜合治理”的安全生產方針，做好工人的安全“三級”教育工作，并逐一考核，合格者方可上崗操作，工人上崗前，現(xiàn)場專職安全員要做好安全技術交底，專業(yè)工長要對工人做好技術交底。8.13頂管施工需安裝送風裝置向工作面送風，頂進過程中發(fā)現(xiàn)不明管道時應通知有關人員，禁止私自處理。當地層有異味時應馬上撤離現(xiàn)場。9.1認真學習環(huán)境保護法和集團環(huán)境體系程序文件，執(zhí)行當地環(huán)保部門的有關規(guī)定。會同有關部門組織環(huán)境監(jiān)測，調查和掌握環(huán)境狀態(tài)，督促全體職工自覺做好保護工作，并認真接受業(yè)主和環(huán)保部門的監(jiān)督指導。9.2加強施工管理，實行文明施工，對環(huán)境有污染的廢棄物，需排放時，必須經過監(jiān)理，并經過有關部門同意達到指定地點掩埋式銷毀。9.3對進出場道路，不亂挖亂棄、旱季注重道路灑水養(yǎng)護，降低粉塵對環(huán)境的污染，雨季做好溝渠疏通，防止因雨水剝離道路造成污染。9.4泥漿運輸采用專門的泥漿運輸車。泥漿車采用全封閉的罐式運輸車。運輸車在罐頂和底部設進漿口和排漿口。泥漿通過泥漿泵打入罐車，裝滿后，將進漿口封閉，運輸至指定地點棄漿，通過排漿口排出。運輸罐車的封閉性較好，杜絕泥漿運輸過程中的污染。9.5工程竣工后，認真清理沿線雜物，拆除臨建，并將垃圾棄至指定地點。根據原設計圖紙要求，原設計DN300管道施工段采用5座頂管井，進行直線頂管施工。由于本工程橫穿溫川公路和一條河流，該區(qū)域施工場地狹窄、交通量大、綠化面積大且大型苗木較多，按傳統(tǒng)排管法將造成大面積綠化遷移、交通封閉，河道開挖橫斷環(huán)境影響極大。經過本工法施工在保證滿足使用需求的情況下，有效節(jié)約成本投入。使用本工法進行頂管施工，由曲線頂管變更為直線頂管，減少了需要制作的沉井，因此減少了因土方運輸造成的環(huán)境污染和各類管線的遷移，并且減少了封閉道路施工的時間對附近的居民的正常出行影響較小，有效縮短施工工期。對本項目而言，微型頂管施工法占地面積小、土方開挖量少、對周邊環(huán)境、交通地下管線等影響較小，大大縮短了施工周期（每段施工3-5天），同時在質量上也滿足了施工要求，使得本項目得到了圓滿完成了建設單位的要求。
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