珠港澳大桥珠海连接线控制性工程生产实习报告
目录： 1.前言
1.1 实习时间 1.2 实习地点
1.3 实习目的与任务
2.珠港澳大桥珠海连接线控制性工程概况 2.1 施工场地的地理位置 2.2 施工场地的工程地质概况 2.3 施工场地的水文地质概况 3.技术方案的选定
4.施工工艺流程及工艺参数 5.施工设备的选配 6.施工组织及管理
7.安全保证措施及质量保证措施
1. 前言
1.1实习时间
2013年7月5日——2013年8月 1.2实习地点
广东省珠海市香洲区拱北 1.3实习目的与任务
生产实习是在完成基础课程与部分专业课程的室内理论教学、地质认知实习及专业教学实习后而开展的现场实践性的教学实习，是理论结合实际的锻炼性实习，是检验与巩固基础课程与专业课程学习成果的教学实习，同时也是学习专业技术课程后向工程师发展的必要的教学实习。
通过生产实习，应该在牢固掌握室内教学的基础课程、基本理论与基本知识的同时，熟悉本专业相应的业务范围与性质、基本操作技能、施工的各个工艺流程与环节、各种设备与工具及施工组织与管理，为后续专业课程的学习与深造打下一个良好的基础，培养在实际工作中能独立分析问题、解决问题的基本能力，为走上工作岗位奠定扎实的基础。 2. 珠港澳大桥珠海连接线控制性工程概况 2.1施工场地的地理位置
拱北隧道位于广东省香洲区，毗邻澳门，东边为拱北海湾，西边紧邻边防五支队、拱北口岸及联检大楼重要建筑，隧道暗挖段下穿环境保护要求极高、政治因素极为敏感的拱北海关，见图1。
图1
2.2施工场地的工程概况
拱北隧道为港珠澳大桥珠海连接线的关键控制工程，隧道起点位于拱北湾海域，接珠澳人工岛之后的拱北湾大桥，终点位于广东省公安边防第五支队茂盛围管理区。隧道沿线途经人工岛、边防五支队营地、拱北口岸限定区域、边界分界河、茂盛围，涉及到口岸、边防部队等部门，并且与城市道路多次交叉，需要协调的部门众多，协调难度大，其中，以隧道穿过拱北口岸段尤为突出。
隧道暗挖段采用36根直径为1620mm管幕均匀布置在隧道开挖轮廓周围，形成超前支护帷幕。管幕之间间距约35. 7cm左右。管幕长度为255. 43-260. 36m，平均长度为257. 92m，总重量约8089. 3吨。根据管幕埋置深度，管幕壁厚划分为20mm, 24mm两个等级。管幕纵向采用F型接头进行连接，每隔4节管幕设置一处纠偏接头。奇数管幕在顶管完成之后采用微膨胀自密实混凝土进行填充，偶数管幕在暗挖施工完成之后进行填充。隧道暗挖段采用“管幕+冻结法”施工，管幕平均长度257.927m/根。目前在国内是最长的，位于曲率半径R=885.852m～906.298m的缓和曲线和圆曲线上，φ1620mm管幕37根，其中试验管1根。每节管长4m，采用F型承插口连接，其中壁厚24mm的管幕19根，壁厚20mm的管幕17根；一个断面共36根管幕组成的管幕群，在国内、国际上也罕见，具体布置见图2。
图2
2.3施工场地工程地质概况
工程场地地层由上至下依次为杂填土、淤泥及淤泥质土、粘性土、砂砾、淤泥质土、粗(砾)砂、砂(砾)质粘性土、残积土、全风化黑云母斑状花岗岩和强风化黑云母斑状花岗岩。其中，表层海相、海陆交互沉积层厚度约为28—35m，中层砂(砾)质粘土层0. 5 —8. 2m，下伏全一强风化黑云母斑状花岗岩，层厚超过20m，见表1。
表1 管幕段工程地质特征表
2.4施工场地水文地质概况
地下水主要为孔隙潜水，水位埋藏浅(约地面下1m)，水量丰富。地表水主要是海水;地下水主要赋存于淤泥、中砂，粗、砾砂及砂混淤泥质土，其中，相对松散的粗粒类砂土为强透水层，淤泥或淤泥质土、粘性土、残积土为相对弱透水层。海域部分的地下水对混泥土结构具有弱腐蚀性，对混泥土结构中的钢筋具有中等腐蚀性，对钢结构具有中等腐蚀性;场地土对混凝土结构具有中等腐蚀性。陆域部分的地下水对混泥土结构具有弱腐蚀性;对混泥土结构中的钢筋具有弱腐蚀性，对钢结构无腐蚀性;场地土对混凝土结构无腐蚀性。 3. 施工方案的选定
设计单位针对口岸段暗挖隧道提出了两个初步设计方案： 初步设计方案（一）
在东西明暗交界处设置1号#、2号#工作井，暗挖隧道全长220m，隧道全环布置8根直径2.5m和42根直径1m的钢管，管内设置冻结管，填充钢筋混泥土，一次形成超前支护曲线管幕，对隧道进行分段冻结形成冻土止水帷幕，掌子面采用密排旋喷桩进行全断面加固，每循环加固长度15m。隧道采用复合式衬砌，由一次支护、二次支护、三次衬砌组成。 初步设计方案（一）的不足：（1）、富水软土地层中，长距离、大断面的曲线管幕目前在世界上尚无先例；(2)、钢管顶进轴线精度控制难以保证；（3）、直径Ф1m钢管管内空间狭小，顶进过程中如突遇障碍物，处理起来困难；（4）、近海动水条件下，长距离冻结效果难以保证，冻胀、融沉风险大；（5）、2号工作井范围内管线密集，迁改量大；（6）、右侧拱腰位置Ф2.5m钢管与拱北口岸免税商场桩基有冲突。
初步设计方案（一）的优点：“管幕、冻幕”形成后，预支护整体性好、刚度大，开挖过程中变形可控。
初步设计方案（二） 在1号#、2号#工作井之间增设中间工作井，将隧道分为123m东暗挖段和85m西暗挖段。并在1号工作井和中间工作井之间架设施工栈桥，以解决人员、材料进出口岸内施工场地的问题。大型设备、材料进出安排在夜间封关时间进行。隧道全环布置60根直径1.0m的锁扣
钢管，采用直线包络曲线的方式实现曲线直顶。管内设置冻结管，填充钢筋混泥土，一次形成超前支护直线咬合管幕。对隧道进行分段冻结形成冻土止水帷幕。其余措施与初步设计方案相同。
初步设计方案（二）的不足：（1）、口岸内增设工作井，对通关影响大，组织协调难度大；（2）、中间工作井施工场地面积997㎡，不能满足施工需要；（3）、管幕在锁扣位置不能密闭，容易形成失水通道，地表沉降不可控；（4）、顶管过程中，钢管微量转动，管间咬合难以实现；（5）、直径Ф1.0m钢管内空间狭小，顶进过程中如突遇障碍物，处理困难；（6）、2号工作井范围管线密集，迁改量大。 初步设计方案（二）的优点：（1）、实现“曲线直顶”，有利于保证顶管轴线精度；（2）、咬合管幕形成后，预支护整体性好、刚度大，开挖过程中变形可控。
考虑到施工单位的施工经验，为提高设备利用率、加快顶管施工进度及方便施工组织，设计方案中推荐采用36根Ф1620mm统一管径管幕，奇偶数号顶管采用错开布置，奇数号顶管向隧道内偏移30cm
4. 施工工艺流程及工艺参数
拱北隧道暗挖段整体施工工艺流程包括：测量定位（始发端控制点放样、UNS系统定位）——洞门破除、洞门止水安装——顶管平台搭设（钢牛腿安装、型钢平台搭设）——后背、轨道安装——顶管机安装调试——管材的加工、验收及运输——顶进（顶管机始发、减阻注浆、管节安装与顶进、泥浆处理、测量与纠偏、中继间设置、接收）——泥浆置换。
拱北隧道暗挖段整体施工流程见图3。
由于在实习过程中为参观整个顶管施工工艺流程，现就本人已参观和学习到及感兴趣的部分施工工艺流程做一初步的报告。主要包括以下内容：进出洞口止水、管节密封、顶进过程中的管节安装与顶进、润滑减阻泥浆、泥浆处理、测量与纠偏、中继间设置、钢套管接收、泥浆置换等。 4.1进出洞口止水 4.1.1进出洞门的破除
工作井地下连续墙采用C35钢筋混凝土，墙厚1.2m，因内含大量钢筋和型钢，顶管机难以破碎，因此顶管机进出洞门的连续墙需提前破除。在地下连续墙上提前放出管幕洞门轮廓线(始发端与管幕钢管同心的直径1900mm圆、接收端与管幕钢管同心的直径2000mm圆)，使人工风镐配合破碎锤破除混凝土，用气割切除钢筋网片和型钢，直至轮廓线以内地下连续墙全部破除完毕。
4.1.2进出洞门止水安装
由于本工程地下水及管幕顶进时减阻润滑注浆均具有一定压力，为防止地下水及润滑浆从洞门处泄漏，需在始发口安装止水装置。洞门止水由预埋孔口管及洞门密封装置组成。 孔口管采用16mm厚钢板卷制而成，内径有Φ1780mm、Φ1880mm两种规格。其中Φ1780mm为始发井孔口管，Φ1880mm为接收井孔口管，长度均为1200mm钢筒。钢筒一侧边缘外焊100mm宽16mm厚钢板法兰，孔口管加工误差应小于3mm。洞门破除后安装孔口管，孔口管与管幕钢管同心，安装中心点偏差应小于3mm，法兰与地下连续墙内立面平行并凸出地下连续墙5cm，垂直偏差应小于3mm。
本工程采用德国海瑞克顶管机洞门密封装置，其采用可拆卸式折页压板衬双层帘布橡胶止水密封，其主要由折页式压板、帘布橡胶圈、扩大钢环、连接钢环组成。顶管施工前，通过螺栓将止水装置安装于洞口孔口管上，施工完毕后可拆卸再安装于下一处顶管施工位置，实现循环利用,洞门止水装置见图4。
图4
接收井洞门止水装置的安装图
4.2管节连接与密封
通过在管幕端头焊接20mm厚环形钢板和40块20mm厚纵向加劲板的形式形成管幕承口与插口，接头考虑了不小于0.26°转角的适应能力，以适应管节之间偏转的需要。为了补偿加劲圆环端的不平度，增加受力的均匀性，同时为了保持管节之间的开口度，根据管节之间的张角，在承口与插口环向钢板之间设置松木垫块，其厚度为18mm。在承口与插口环向钢板上设置20个螺栓孔，采用M33限位螺栓进行连接。
本工程管幕为曲线顶进，管幕纵向接头采用F型承插口柔性接头进行连接。在插口处通过设置两道鹰嘴形橡胶圈进行止水密封，以防地下水进入管道内。其接头形式见图5。
图5
管节拼接时接头位置图
4.3顶进过程中的管节安装与顶进 4.3.1管节拼装
管节间采用F型接头连接。一节管节顶进完成后，启用管节尾部管刹制动系统，防止管节在停止顶进时后退。管节拼装时在前方管节尾端先垫入松木板，后方管节公口处安装鹰嘴形橡胶圈，旋转后方管节使法兰螺栓孔对应，用主顶把后方管节缓慢顶入前方管节，顶进到位后拧上限位螺栓。 4.3.2顶进
管幕顶进需控制速度，使顶管机前进速度与排除土体体积保持动态平衡，以免超挖造成掌子面坍塌或使刀盘过载。由于本工程管节为F承插口式连接，当刀盘长时间沿同一方向旋转，切削的反向力矩易造成顶管机偏转过大。应根据顶管机的旋转角适时改变刀盘旋转方向，保证顶管机旋转控制在一定范围。 4.3.3管幕顶力
施工图设计管幕最大顶力为895t，最大顶力出现在底部的18#和20#孔。试验管计算顶力为430t，
4.4润滑减阻泥浆
本工程为曲线顶管，顶距256.5m，顶进精度要求高。如泥浆配比适当，压力控制合理，则减阻效果好，可以降低顶力，还可以提高掘进方向的可控性。
优质膨润土泥浆具有良好的触变性与润滑性，将其压到管外壁，包裹住管子，可大大减少管外壁与土壤间的摩阻力，同时保护管外壁不受磨损。若压浆技术得当，压浆管分布合理，膨润土质量好，摩阻力可大为降低。
减阻材料选用美国捷高公司生产的易钻（Hydraul-EZ）膨润土，易钻（Hydraul-EZ）是一种经特别化学处理，易于混合、高粘性、200bbl.造浆率的膨润土，由优质钠基膨润土制成，其中添加的多种聚合物有效提高了泥浆的悬浮性、护壁性及润滑性能，能够应用于各种地层情况。、
在制作过程中，搅拌要充分均匀经过充分搅拌发酵后，再通过液压注浆泵压入管内，膨润土泥浆搅拌时间必须大于30分钟。在膨润土泥浆压入以前，对储浆箱内经发酵的泥浆再一次搅拌，以减少压浆管道的阻尼。减阻泥浆采用液压注浆泵注浆，注浆压力设定在主动土压力加水压与被动土压力加水压之间，试验管期间控制注浆压力≯0.1Mpa。注浆管路采用DN32mm高压软管。
注浆控制采用海瑞克提供泥浆分配器进行控制。每台顶管机配备16个泥浆分配器，每个分配器注浆范围为15m，可控制4节管节。主管与每根支管连接处安装阀门，支管与管道上的注浆口连接处设置单向阀。
每4节钢管布设1组注浆孔，每组3个注浆口，环向呈120°布置。通过操作室内控制面板，操作手可根据管内观测人员检查情况对管节内任意一处注浆孔进行定量注浆控制。为了保证顶进过程中管节与土体之间形成良好的减阻效果，顶管机从始发开始至接收完成，进行全过程持续注浆，见图6。
图6
4.5泥浆处理
海瑞克自带泥水分离系统具有很好的泥水处理能力及泥浆储备能力。由海瑞克提供泥水分离系统内部的泥浆池基本能够满足施工期间泥水需求量。考虑泥水分离器泥浆储备备用措施，在泥浆分离系统附近增设一临时储浆池约30m³。从掘进面由泥浆本抽出泥浆通过泥浆处理系统，将泥浆中泥砂等物质从泥浆中分离出来，呈干塑状渣土汇集到收集槽内，外运弃置；而净化处理后的泥浆则进入循环池中，若其各项指标符合要求，则根据需要采用泥浆泵将循环池中的泥浆泵入顶管机内达到循环使用的目的，并根据需求不断补充清水；若净化处理后的泥浆其各项指标不符合要求，则采用泥浆泵将其泵入废浆池，集中外运弃置。 4.6测量与纠偏
4.6.1轨迹测量及纠偏
顶进过程中主要由UNS模糊逻辑自动纠偏。掘进机配备MK20双向传感器陀螺仪指向精度可达到1mrad，即每掘进20m测量系统可能出现的最大误差为±2cm，管幕施工时每20m做一次校正测量，修正测量系统偏差。
人工测量发现测量系统存在偏差后，将测量差值输入导向系统，并可设置掘进机回归方式。根据校核距离20m和测量系统偏差值≤±2cm，采取缓和曲线回归，并限制最大纠偏曲率。
4.6.2 F型接头张开量调节
圆曲线段施工时，利用工具管千斤顶在线路的最前端按设计转角要求顶出转角，当周围土体提供的抗力足够时，后续管节将在顶推力的作用下自然转向，从而形成曲线段，同时在后续管节的加劲圆环之间依次插入楔形垫块，保持管节之间的开口度，并调节螺栓使之张角不能过大。楔形垫块一方面可以补偿加劲圆环端面的不平度，增加受力的均匀性，另一方面可使其反复承载时有一定的变形能力。
试验管先从缓和曲线顶进，然后逐渐过渡到圆曲线上，缓和曲线上共有管节约23节，管间张角在顶进过程中需要调整，到圆曲线段时，管节之间的张角固定，不再进行调整。 4.6.3纠偏系统操作
根据控制面板及测量数据可以随时调整掘进机机头的3个千斤顶的任意一个千斤顶，进行纠偏控制。 4.7中继间设置
在试验管施工时，为了应对突发事件和验证中继间工作性能，在试验管施工时设置1组中继间，中继间位于掘进机后方50m位置，见图7。中继间最大顶力600t，当后方主顶顶力超过450t时，启用中继间。
图7
4.8钢套管接收
4.8.1顶管机定位及接收洞门位置复核测量
顶管推进至离接收洞口20米时，对顶管机的位置进行准确的测量，明确掘进机中心轴线与隧道设计中心轴线的相对位置，同时对接收洞门位置进行复核测量，
确定顶管机的贯通
姿态并制定掘进纠偏计划。在考虑顶管机的贯通姿态时注意两点：一是顶管机贯通时的中心轴线与隧道设计轴线的偏差，二是接收洞门位置的偏差。综合这些因素在隧道设计中心轴线的基础上对机头的姿态进行适当调整。纠偏要逐步完成，每一环纠偏量不能过大。 4.8.2接收
钢套筒由半圆形筒体组装而成，中间接缝处由螺栓-法兰连接。套筒尾部为原型端盖，通过法兰与套筒连接，见图8。
图8
通过对顶管机头的顶进数据及测量定位数据分析，推算出机头接收的具体部位，利用全站仪精确放出机头接收轮廓线，提前对机头接收部位地下连续墙进行破除施工，然后搭设接收平台，安装接收装置，安全、精确、高效的对机头进行接收。 4.8.2.1钢套筒与工作井壁的连接
连接采用法兰盘螺栓式连接，这样要求在破除洞口时尺寸不能太大，否则混凝土凿除过多会影响连接强度。由于掘进机进入钢套筒后会下扎，在钢套筒底部滑行，此时钢套筒靠近工作井中心的一端会随着掘进机到达向下扎头，钢套筒与井壁的连接处密封橡胶圈要求具有一定的厚度，2cm以上，使得套筒与井壁连接处具有一定的柔性变形能力。 4.8.2.2防止钢套筒纵向平移
机头进入后，会对套筒产生向前的推力，可能会带动套筒向前移动，破坏套筒与井壁处的法兰连接。
钢套筒需要设置连接杆件，防止其向前移动。通过连接杆件将钢套筒固定在基座上。 4.8.2.3钢套筒的平台
在接收井中搭设型钢平台，铺设钢板。套筒安放在钢板上后，做好拉杆连接，防止机头接收过程中套筒滑移。 4.8.2.4掘进机接收步骤：
a、掘进机在破穿素混凝土连续墙之前向钢套筒注入泥浆，并加压检查密封性能。 b、掘进机进入套筒后，放慢顶速，停止刀盘旋转，直至机头全部进入套筒，刀盘部位距套筒端盖要保持300mm以上安全距离。
c、掘进机在钢套筒内完全到位后，接收处抱箍止水抱死管节，然后在始发、接收端各8m范围内用添加速凝剂的水泥浆液置换减阻浆，形成进出洞隔水层。注浆过程中需保证接收套筒内泥浆压力，避免在管外注浆时水泥浆进入掘进机。
d、进出洞处水泥浆液终凝后，拆除钢套筒、掘进机。 4.9泥浆置换
管幕顶进完成后，管外每侧存在20～30mm间隙，其间由减阻泥浆充填，为防止减阻泥浆失水后造成地基沉降，对其进行置换注浆。置换浆液为水泥浆，注浆压力0.5 MPa，由触变注浆孔注入。进浆口相邻两侧出浆孔安装限制阀，排出置换出的减阻浆，待排浆孔排除泥浆主要为水泥浆时停止注浆，再由相邻孔注浆，分段依次进行。 5．施工设备的选配
施工设备清单
6.施工组织及管理
试验管施工项目部和分包单位共同管理，项目部提出指导意见，分包单位负责实施，施工组织机构图见图。
7.安全保证措施及环境保护措施 7.1安全注意事项及措施
(1)现场建立门卫制度，进入施工现场必须戴安全帽。现场工作区设置围挡，在工作井口和接收井口用钢管焊制防护栏，并在工作井和接收井醒目位置挂上安全标志牌。
(2)由于采用泥水平衡式机械顶管施工，实行全机械化顶进作业，避免了人工前方开挖和提升弃渣作业，增加了整个施工过程中的安全性。
(3)吊车机操工必须持证上岗，起重钢丝绳，吊具等必须经常进行检查，严禁无证人员操作吊车。吊车在进行吊装作业时，要专人指挥，现场安全员在旁协助指挥、检查。
(4)施工现场机电设备要有漏电保护装置，所有配电箱要门锁齐全，开关箱安装高度为箱底与地面的垂直距离宜大于0.6米，小于1.5米，以防止触电。施工现场设备经验收交底后，才能使用。
(5)所有暂设临时设施均按有关防火要求搭设，并设置足够数量的灭火器具，职工生活区严禁使用电炉等大功率用电器，严禁私自搭接电线。
(6)深基坑作业，注意高空坠物，在基坑四周搭设防护栏和防护网。
(7)基坑内立体交叉作业，且有多层次吊运，吊运时设备下禁止站人、鸣笛提醒。 (8)顶进时钢管受力较大，且其不是刚性连接，周围人员应保持距离，防止其弹跳伤人。 (10)工程设备有很多高压管路，需经常检查管线有无破损、接头是否完好，否则管路爆裂伤人。
(11)工程为深基坑长管道作业，设置管道内通风设备，保证管道内空气流通。 (12)尽量减少夜间施工及施工噪音。 7.2环境保护措施
(1)在施工中，严格遵守国家环境保护部门及招标文件关于环境保护的规定。
(2)成立环保小组，制定环保措施，项目部设专人负责检查、监督环保工作的落实。 (3)开工前完成工地排水和废水处理设施，生活营地设置生活污水汇集设施，防止污水直接流入水库；做到现场无积水。生活营地设立生活垃圾汇集站，专人每天进行垃圾清扫、收集，然后用垃圾车运到垃圾处理站。
(4)对生活、生产区，经常进行洒水，以控制扬尘，降低粉尘污染。严禁在生产生活区域内焚烧有毒和异臭的物品。