机械顶管的施工专项方案.doc

沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 1 目目 录录 1工程概况 2 2施工方案选择 2 3顶管工程施工流程图 3 4顶管施工主要设备 4 5顶管设备安装 4 6工具头吊装下井、全套设备调试 5 7顶管顶进示意图 6 8泥水平衡式顶管工艺流程图 7 9顶管工程力学参数确定 7 管段顶力计算8 10 顶管主要施工工序 9 10.1 进出洞措施9 10.2 主顶系统10 10.3 泥浆系统10 10.4 测量系统11 10.5 纠偏系统12 10.6 管内供电系统12 10.7 管内通风及气体检测系统12 10.8 管内通讯及监控系统12 10.9 顶管施工中其他附属工序13 11 顶管施工简图 14 12 顶管施工环境保护措施 15 12.1 防粉尘措施15 12.2 防噪音措施15 11.3 泥浆处理措施16 13 安全生产保证措施 15 13.1 安全生产措施16 13.2 建构筑物保护措施.20 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 2 1工程概况 1、本工程部份管段采用顶管施工，管材采用 RPMP 玻璃纤维夹砂管。工作 井及接收井采用沉井施工，工作井和接收井平面形状为圆形或矩形，平面尺寸为 4500 mm（22 座） 、5000mm（9 座） 、8000mm（26 座） 、矩形 8000 mm*5000（5 座） 。顶管总长度为 5444.1m ，管径为 DN800（448.5m） 、 DN1000(4301.8.8m ) 、DN1200（1542.8m） 、DN1400（96m）四种规格。 2施工方案选择 一、根据地质资料及现场勘查，本工程具有以下特点、难点： 1、本场地为三个连接段的施工点，沙江路和郎碧路顶管段为素填土、粉质 粘土和淤泥质土,宝安大道北紧靠茅洲河北岸，水位受大气降水及河涌潮水影响 较大，地下水位埋深比较浅；顶管主要在淤泥层、砂层及素填土中顶进，地下水 丰富。 2、各施工段均为长距离顶管施工，顶管阻力较大，需要采用的技术工艺 （减阻、中继环技术）施工难度较大，技术含量高。 3、施工精度要求高，一次顶进长度最长约 125 米，容易出现顶偏现象，需 严格控制施工精度。 二、基于以上特点，本工程顶管工艺拟采用泥水平衡式顶管，它具有以下优 点： 1、工具头为密闭施工，可避免地下水及软弱土层对施工的影响； 2、可有效保持挖掘面的稳定，减少对土体的扰动； 3、顶管总推力比较小，适宜长距离顶管； 4、弃土由管道抽排出，有效改善作业环境，提高安全性； 5、工作效率高，施工进度快； 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 3 图 3-1 顶管施工工艺流程图 3顶管工程施工流程图 管道排泥 下一管节吊放就位 管道贯通、回收工具头 工作井、接收井施 工 施工前期准备 测量放样、复核 工作井上下设备安装准备 工具头吊装下井、全套设备调试 工具头穿墙顶进 后续吊放玻璃钢管 是否需加中继环 加中继环 管道顶进 闭水试验 竣工验收、清场 测量控制及纠偏 否 废泥浆外运 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 4 4顶管施工主要设备 密封泥水平衡式工具头 4 个。10 台渣浆泵、6 台螺杆式泥浆泵、输泥输浆管 路 4 套、吊机 4 部，后座泵站 4 套、整体式顶进构架 4 套、泥水处理系统 4 套、 激光经纬仪 4 台，另外还有通用设备电焊机、水泵、泥浆桶、泥浆池、泥浆车等。 5顶管设备安装 1、工作井内设备安装 工作井内设备安装包括后座垫铁、导轨、油缸支架及油缸、测量棚、穿墙止 水设备的安装。 (1)后座垫铁安装 后座垫铁是把主顶油缸推力的反力传递到顶进井后座墙处，通过后座垫铁， 可把油缸的反力较均匀地传递到后座墙上，这样后座墙就不太容易损坏。 现根据图纸将垫铁的安装位置放好线，在后座墙体表面把后座垫铁的四个角 的位置用红油漆作好标志，凿平垫铁范围内的墙体，底部用砖块垫平，将后座垫 铁吊到安装位置，调整横向纵向的方向(采用 2mm 的薄铁皮垫底部)，该平面需 要垂直于顶管的顶进方向，定位安装尺寸误差控制在 2mm 以内，调整好后，后 座垫铁与后座墙的空位插入 18200 钢筋支模采用 C30 混凝土填充密实。 (2)导轨安装 基坑导轨是由两道平行的轮子固定在钢支架上构成，主要作用有两点：一是 使推进管在顶进井中有一个稳定的导向，并使推进管沿该导向进入土体；二是让 环形、弧形顶铁工作时有一个可靠的托架。 在基坑底板面放出顶管的顶进轴线，先调整导轨的中线对准顶进轴线，根据 图纸，垫高导轨调整导轨的高度，当纵向及高程调整好后，将导轨与底板预留钢 筋焊牢，空隙采用混凝土浇捣填实，导轨的定位安装尺寸误差控制在 2mm 以内。 (3)油缸支架及油缸安装 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 5 油缸支架是由槽钢焊接合成的一个支架，起固定主顶油缸的作用，使油缸工 作时有一个可靠的托架。 根据基坑底板面放出顶管的顶进轴线，先调整支架的中线对准顶进轴线，根 据图纸，垫高支架调整支架的高度，当纵向及高程调整好后，将支架与底板钢筋 焊牢，空隙采用混凝土浇捣填实，24 小时后，将油缸吊装到支架上，采用钢板 压实，油缸支架及油缸的定位安装尺寸误差控制在 2mm 以内。 (4)测量棚搭设 测量棚位于油缸及后座垫铁位置，在测量时起保护仪器作用，并作为激光经 纬仪的基座。顶部采用 25 钢管焊成支架，上面铺石棉瓦。 (5)穿墙止水设备安装 穿墙止水设备安装在工作井出洞洞口，具有制止地下水和泥砂流到工作井的 作用，穿墙管预制好后，运输到现场，先将预埋的穿墙管凿出，焊接位置清除干 净，吊装预制件到安装位置对中后焊牢。 (6)工作井集水坑排水 在顶进井的一侧设一 0.6m0.6m0.6m 的集水井，浇筑底板时四周向集水 井位置倾斜，形成排水坡度，收集由管道内流出的水及基坑的积水，集水井内布 置一个潜水泵抽水到三级沉淀池沉淀后，排到市政下水管道。 2、地面设备安装 工作井地面设备安装包括：主控棚搭设及主顶装置安装、泥浆棚搭设及泥浆 系统设备安装、通风棚及通风设备安装。 (2)主控棚搭设及主顶装置安装 主控棚内主要放置顶管操作平台、主顶泵站。主顶装置包括主顶油缸(井下)、 主顶泵站(含控制部分)及油管。主顶油缸的推进和回缩是通过主顶泵站来控制的。 (3)泥浆棚搭设及泥浆系统设备安装 泥浆棚采用 25 钢管焊成支架，上面铺石棉瓦。泥浆棚内主要放置一个电 箱、两台泥浆泵及一个泥浆箱。 (4)通风棚及通风设备安装 通风棚采用 25 钢管焊成支架，上面铺石棉瓦。通风棚内主要放置一个鼓 风机，起防晒挡雨作用 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 6 6工具头吊装下井、全套设备调试 工作井上下设备安装完毕后，将运到现场的工具头吊装下井，将电力电缆、 信号线、油管接好，对整机进行现场调试、对整体式顶进构架进行调试、对泥水 处理系统进行调试、调好测量系统的激光经纬仪，调试工作必须全面细致，确保 正式顶进时设备的万无一失。 7顶管顶进示意图 - 图 7-1 泥水平衡式顶管机顶进示意图 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 7 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 8 8泥水平衡式顶管工艺流程图 图 8-1 泥水平衡式顶管工艺流程图 顶管工种： 工具头机械工兼测量工 泥浆工 电工 电焊工 起重工 杂工 整体式顶进构架调节顶块 泥水处理系统处理砂土、装车、外运 顶进前准备所有机械设备交班检查 工具头刀盘转动、开进出渣浆泵 顶进、调整进出渣浆泵流量到达平衡 拆开各管路、玻璃钢管吊装及接 口连接、各管路安装 1 个行程顶 进结束 测量工具头的偏位、作好记录、纠偏 1 节玻璃钢 管顶进 1 个顶进循环结束、重复顶进 1 个行程 顶管管内管道： A 电缆管 B 触变泥浆管 C 进泥浆管 D 出泥浆管 E 信号线 F 油管 压触变 减阻浆 泥浆 制作 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 9 9顶管工程力学参数确定 顶管过程是一个复杂的力学过程，它涉及材料力学、岩土力学、流体力学、 弹塑性力学等诸多学科。但顶管计算的根本问题是要估计顶管的推力。顶管的推 力就是顶管过程管道受的阻力，包括工具头正面泥水压力、管壁摩擦阻力。泥水 平衡压力：在封闭的工作仓内加泥水压力平衡地下水压力，是防止泥砂涌入的重 要方法。泥水压力一定要合理。压力较小，大量的泥砂涌入，会造成路面破坏， 地表设施受损；压力过大，会增大主千斤顶负荷，严重的可能产生冒顶现象。 管段顶力计算管段顶力计算 一、一、DN1200DN1200 玻璃钢管段玻璃钢管段 1、顶力计算 以 100m 长顶管段为例计算：管顶覆土 5.45m LfFF 00 式中： F总推力（kN） F0初始推力（kN） f0每米管子与土层之间的综合摩擦阻力（kN/m） （1） 2 0 4 )( cwe BpppF 式中： Bc管外径，取 1.5m Pe挖掘面前土压力（取 Pe150kPa） Pw地下水压力（kPa） P附加压力（一般取 20kPa） 1000105.4554500Pa54.5kPa ghpw 式中： 水的密度（kg/m3） g 重力加速度（m/t2） h 地下水位到挖掘机中心深度，取 4.75m 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 10 得： F0（150+54.5+20）3.141.51.5/4397（kN） （2） WfRSf 0 式中： R综合摩擦阻力（kPa） ，取 8kPa S管外周长（m） ，得 S3.141.54.71（m） c B W每米管子的重力（kN/m） ，得 W1.591015.9（kN/m） f 管子重力在土中的摩擦系数，取 0.2。 得： f084.71+15.90.240.86（kN/m） （3）最后得出：总推力 F397+40.861004483（kN） 2、顶进系统 DN1200 玻璃钢夹砂管轴向允许推力为 10000kN 以上，根据总推力、工作井 所能承受的最大顶力及管材轴向允许推力比较后，取最小值作为油缸的总推力。 暂定工作井设计允许承受的最大顶力为 6000kN，大于 F4483kN，主顶油缸选 用 4 台 2000kN 级油缸。4 只油缸有其独立的油路控制系统，可根据施工需要通 过调整主顶装置的合力中心来进行辅助纠偏。 10 顶管主要施工工序 10.110.1 工作平台的安装工作平台的安装 工作平台应按照施工方案设计图要求支搭。 工作平台承重主梁应根据管重及其他附加载荷计算选用。主梁两端支搭在工 作坑壁外不小于1.2m。 必须根据起吊设备能力及起吊物质量核算起重架。支搭于工作平台上的起重 架，应安装牢固，并设有防雨棚。 工作坑上的平台口必须安装护栏，并设专用人行爬梯。 10.210.2 垂直起重运输设备安装垂直起重运输设备安装 安装前必须对卷扬机、电动葫芦等起重设备进行全面检查，设备完好，方可 安装。 电动葫芦起重能力应与行走梁匹配。 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 11 起重设备安装后在正式作业前必须试吊，吊离地面10cm左右时，检查重物、 设备有无问题，确认安全后方可起吊。 起重设备设专人检验、安装并必须遵守安全操作规程。 10.310.3导轨安装导轨安装 在槽底用C20混凝土铺一层20cm基础，宽度较枕木长50cm，在混凝土内部埋设 15cm15cm枕木，埋深13cm。枕木长度应比导轨外缘两边各长出30cm，间距 40cm。枕木埋入混凝土的面需包油毡。 顶管坑的支护以及平台搭设完成后，进 行导轨安装。 导轨选用须根据管径确定。 1）两导轨的间距 A0两导轨的中距 A两导轨上部的净距 a导轨的上顶宽度，采用起重机钢轨 QU100，a=100mm D管外径，D2150管外径为2570mm，D1350管外径为1634mm. h 导轨高度,采用起重机钢轨QU100，h=150 e管外底距枕木的距离，取25mm。 2）导轨安装质量检验标准 顶管导轨安装净距应符合下表要求 表表 7.1.4 顶管导轨安装净距顶管导轨安装净距 管径（mm）管外径(mm)A(mm)A0(mm)备注 13501634869969 2150257011061206 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 12 导轨应直顺、平行、等高，安装牢固，其纵坡与管道设计纵坡一致。 安装导轨高程及内距允许偏差为2mm；中心线允许偏差为3mm；顶面高程允 许偏差为0+3mm。 导轨应根据管材规格选配相应的钢轨做顶进导轨； 应在检验合格的基础上安装枕木，在检验合格的枕木上安装导轨。 结合管道基础设计，确定混凝土面的高程及宽度。水泥混凝土基础的宽度比 管外径大40mm，厚度采用2030mm，混凝土基础顶面应低于枕木顶面12cm。 10.410.4 顶进设备安装施工顶进设备安装施工 安装前应对液压缸、高压油泵、液压管路控制系统进行检查，设备完好方可 安装。 应根据顶管坑的施工设计，安装高压油泵、管路及控制系统。油泵宜设置在 液压油缸附近；油管应直顺、转角少；油泵应与液压油缸相匹配，并备有备用油 泵。 液压油缸的油路应并联，每台液压油缸应有进油、退油的控制系统。 液压油缸的着力中心应位于管总高的1/4处，且不小于组装后背高度的1/3。 工具管应在导轨、工作平台、垂直起重设备安装完成后进行安装，安装前应 对设备进行检查，使其处于完好状态。 顶铁应放置在工作坑内顶进方向的两侧，摆放整齐，方便安装。 顶铁应有足够的刚度，长短搭配满足顶进需要，外形尺寸规整，顶面与轴线 垂直，安装后的顶铁轴线应与管道轴线平行、对称，顶铁与导轨和顶铁之间的接 触面不得有泥土、油污。 更换顶铁时，应先使用长度大的顶铁；顶铁的允许连接长度，应根据顶铁的 截面尺寸确定。当采用截面为20cm30cm顶铁时，双行使用的长度不得大于 2.5m，且应在中间加横向顶铁相连。 顶进设备安装后应试车运行。 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 13 导轨及设备的安装质量应符合下列要求： 枕木的安装高程应低于管外高程12cm，间距均匀，其铺装纵坡应与管道纵 坡一致。两根导轨应直顺、平行、等高，导轨安装牢固，其纵坡与管道设计坡度 一致。 导轨、高程及内距允许偏差为2mm，中心线允许偏差为3mm，顶面高程允许 偏差为0+3mm。 顶进设备液压系统应符合施工设计要求，管路连接不得漏油，压力表应经过 校验合格。 起吊设备各连接部件应牢固可靠，电葫芦应检验合格，限位装置齐全有效， 起吊索具（吊钩、钢丝绳）经过检验合格，安全可靠。 6.1.6. 顶管坑后背设置 后背土壁应平整，并与管道顶进方向垂直。在平直的撑板前紧贴撑板横排 20cm20cm方木，方木前放置立铁，立铁前横向叠放15cm40cm横铁。方木及立 铁应埋至工作坑底以下50cm。 (1)顶进时总顶力 P=nGL P计算总顶力（kN） G 管子单位长度管体自重（kN/m） L顶进总长度（m） n土质系数，取2.0。 取管径D2150，顶距为48米进行计算， 顶坑尺寸为96m，D2150顶管L=2m,每节 管重为7.78吨/76.244KN（北京远通制管有限公司提供）。 p=276.244248=3659.712 （全部顶力） (2)后背墙允许抗力 EpEp 后背墙的允许抗力（KN） B后背墙的宽度，取2.0米 K安全系数，取2.0 后背土体的重力密度，取20(KN/m) H后背墙高度，施工中坑壁采用钢 筋混凝土锚喷护壁，取H10米 )2h5.0(ppp2KCHKHKHKB+ Kp被动土压力系数，Kptan2(45+/2) C后背土的粘聚力（KN/m2）,取 15 Kp= tan2(45+/2)= tan2(45+/2) = tan2(45+25/2)=2.464 Ep22（0.5201002.464+201022.464+21510） 3920.6KN (3)后背墙被动土压力作用点 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 14 H0E103(2（10+32）+615)（2（10+22）+415） 4.496m (4)后背墙稳定性验算 EpH0E3920.64.49617627.02KN.mPh3659.712（2+1.075） 11253.61 KN.m 结论：后背墙稳定 (5)后背坑壁横排方木的面积 FP/ F横排方木的面积（m2） P计算顶力（kN） 土的允许承载力（kN/m2） ，取 150kN/ m2 。 一般土壤允许承载力（KN/）：150 湿度较大的粉砂允许承载力（KN/）： 100 亚粘土及密实的砂土砾土允许承载力（KN/）：200 锚喷混凝土结构能够 允许承载力（KN/）：400 F=3659.7124009.15 后背墙根据管径大小及 后背铁布局，高度一般为 24m，宽度为 1.23.0m。顶管工作坑及后背墙的施 工允许偏差见表。 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 15 10.510.5 管道顶进管道顶进 （1） 作业条件 全部设备已经检查，并经过试运行确认正常； 首节管在导轨的中心线、坡度、高程应符合导轨设备安装规定。 （2） 工艺流程 （3） 土层加固 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 16 当顶管开挖面及管顶部位遇有粉细砂及砂砾石土层时，注浆加固土层，防止 顶进过程管前产生坍塌。加固范围，管线为全线加固。加固方式为在管道内采用 钻孔方法15cm形成梅花状，钻孔高度距顶管上管壁15cm为宜，然后采用10cm 花管伸入孔内，便可注液加固土壤。 土层加固采用灌注水玻璃浆液的措施。加 固应符合下列要求： 对注浆原料进行检验，并测试凝结时间、渗透半径、酸碱 度等指标。 浆液配制搅拌时，混合顺序应按照：硫酸溶液稀释、降温后，方可 进入搅拌装置内水玻璃溶液稀释碳酸氢钠溶液进行混合。水玻璃、碳酸氢钠 溶液应按混合液凝结时间需要掺入。 每次配制浆液，需与现场注浆速度及所需 量相适宜。 （4） 触变泥浆减阻 顶管过程中，采用在管节四周注触变泥浆，减少顶力。 采用触变泥浆顶管应 包括以下设备：泥浆封闭设备、注浆泵、输浆干管、分浆罐及注浆孔等灌浆设备； 拌和机及储浆罐等调浆设备。 使用混凝土管材时，应在接口处衬垫麻辫，防止 接口漏浆。垫放防漏材料。灌浆前，应通过注水检查灌浆设备，确认设备正常、 无渗漏现象后方可灌注。 灌浆应按灌浆孔断面位置的前后顺序依次进行，并应 与管道的顶进同步。 灌注用注浆泵进行。输浆管宜用钢管或高压胶管，布设至注浆孔，加装注浆 闸门。注浆孔个数根据管径而定，一般为 4m 一处，均匀布置，并具备排气功能。 触变泥浆宜采用膨润土配制。膨润土在使用前应测定其胶质价。测定方法符合下 列规定： 将蒸馏水注入直径 25mm、容量 100ml 的量筒中，至刻度 6070ml 刻 度处。 称膨润土试料 15g，放入量筒中，再加水至 95ml 刻度，加盖封闭，摇动 5 分钟，使膨润土与水混合均匀。 加入氧化镁 1g，再加入水至 100ml 刻度，加 盖封闭摇动 1 分钟。 静置 24 小时，使之沉淀，沉淀物的界面刻度即为膨润土的 胶质价。 触变泥浆拌和采用下列要求： 按试验确定的触变泥浆配合比，称量水、 膨润土及碱的质量。 表表 4-1 触变泥浆配比（重量比）触变泥浆配比（重量比） 膨润土的胶制价膨润土水碱（碳酸钠） 607010052423 70801005241.52 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 17 809010061423 901001006141.52 取称量水的一部分与碱配制碱溶液。 将剩余水与膨润土拌和均匀。 将制配 好的碱溶液，注入膨润土浆内，继续搅拌至均匀，形成触变泥浆。 拌制好的触 变泥浆应静置12小时后方可使用。 为了在顶进完毕后使触变泥浆固结增强，可掺入凝固剂（石膏灰）。但为了 在施工使用时保持流动性，还必须掺入缓凝剂（工业六糖）和塑化剂（松香酸钠） 。 表表 4-2 触变泥浆掺入剂配比（重量比，以膨润土为触变泥浆掺入剂配比（重量比，以膨润土为 100） 石灰膏工业六糖松香酸钠（干重）水 4210.128 掺入凝固剂时的拌和程序： 用规定比例的水分别将工业六糖及松香酸钠溶 化。将溶化的工业六糖放入石灰膏内，拌和成均匀的石灰浆。将溶化的松香酸钠 放入石灰浆内，拌和均匀。 将上述拌和好的掺入剂，按规定比例倒入已拌和好 并放置 12 小时的触变泥浆内，搅拌均匀，即可使用。 灌浆遇机械故障、管路堵 塞、接头渗漏等情况时，经处理后方可继续顶进。 10.6 进出洞措施进出洞措施 顶管进出洞是整个施工过程中的关键环节之一，进出洞成功等于整个顶管 工程成功了一半。本工程是采用沉井预埋钢盒作为预留进出洞口。 工作井出洞处理：在出洞前，割掉预埋钢盒外侧钢板，并将止水钢环焊接 到预埋钢盒的外侧，再将止水橡胶圈安装在止水钢环上。在准备出洞时，再将钢 盒内侧挡土钢板割掉，之后立即顶进，缩短停顿时间，这时止水橡胶圈已能发挥 作用了。顶进工具头到穿墙管内，工具头与第一节管采用刚性联结，避免工具头 “磕头” 。顶管出洞的施工环节相当关键，在出口的位置需要作好防水措施，根 据实际情况考虑是否需要在顶管出洞位置施工 2 个内径 1.0m 的人工挖孔成孔的 降水井，深度为顶管深度以下 4 米，在顶管穿墙时降水，避免顶管穿墙时大量的 流砂导致周边的沉降及管段的沉降。 在出洞施工初期，由于顶管机正面主动土压力远大于顶管机周边的摩擦力 和与导轨间的摩阻力的总和，因此极易产生顶管机反弹，引起顶管机前方土体不 规则坍塌，使顶管机再次推进时方向失控和向上爬高。为此，在洞口的两侧平行 地面各安装好一条工字钢，当主顶油缸准备回缩加顶铁时，将两条工字钢分别与 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 18 第一个顶铁焊接在一起撑住顶管机防止其后退。当加好了顶铁后，再割开工字钢 与第一个顶铁的焊接，然后顶进。同时在出洞之初就预设了一定的向下纠偏量， 尽可能克服出洞时机头抛高的现象。 在出洞施工初期，还容易发生顶管机扭转现象。因为顶管机大刀盘转动时 对前方土体会产生一个扭矩，根据相互作用原理，土体对顶管机同样也会产生一 个扭矩。而由于顶管机周边的摩擦力和与导轨间的摩阻力很小，故摩擦力及顶管 机自重所产生的反抗扭矩小于土体对顶管机产生的扭矩，所以此时顶管机会扭转。 为了克服此现象，当顶管机发生扭转时，用两块钢板分别在顶管机的两侧将顶管 机和导轨焊接在一起，防止顶管机扭转，然后转动刀盘，直到刀盘转顺为止，再 将钢板割开，继续顶进。依此进行下去，直到顶管机不发生扭转为止。 接收井进洞处理：顶管顶到接收井前，按设计穿墙位置在进洞位置用油漆 标志，凿薄接收井进洞位置的填充的砖，当顶管顶到墙体位置时，凿穿实际工具 头进洞位置的砖，迅速顶出工具头。进洞过程中，准备好充足稻草，穿墙位置流 砂时可采用稻草塞缝，防止过量的砂土流失，当工具头顶进到位时，接缝位置采 用预埋管引水快凝水泥封缝，之后采用双液(水泥浆、水玻璃)压浆止水。 10.7 主顶系统主顶系统 后座主顶系统主要是由主顶油泵、4 个千斤顶、操纵台和油管等四部分组成。 千斤顶是管子推进的动力，呈对称状布置在管壁周边。千斤顶的压力油由主顶油 泵通过高压油管供给，其最大压力可达 31.5MP，此时每个千斤顶的最大推力为 200T.千斤顶的推进和回缩是通过操纵台控制的。操纵方式有电动和手动两种， 本工程使用的是电磁阀操纵。 10.8 泥浆系统泥浆系统 1、顶管机进排泥浆系统 本工程进排泥浆采用循环使用，顶管机排出的泥浆经过泥浆池沉淀后，再通 过进浆泵送入顶管机泥水仓中。每套设备设置 3 个泥浆池，其中 1 个为沉淀池， 1 个为储备池，1 个为进浆池。泥浆管管径为 100mm，泥浆的相对密度为 1.3。 2、管壁触变泥浆系统 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 19 顶进过程中，需要经常进行压触变泥浆工作，以减少顶进的阻力，触变泥浆 系统由拌浆、注浆和管道三部分组成。拌浆是把注浆材料兑水以后再搅拌成所需 的浆液(造浆后应静置 24 小时后方可使用)。注浆是通过注浆泵进行的，根据压 力表和流量表，它可以控制注浆的压力(压力控制在水深的 1.11.2 倍)和注浆量 (计量桶控制)。管道分总管和支管，总管安装在管道内一侧，支管则把总管内压 送过来的浆液输送到每个注浆孔上去。 （1）注浆孔的形状及布置： 在每节管的一端布置一道触变泥浆注浆孔，数量为 3 个，孔的大小为 10mm，呈 120 度布置。在吊管前，根据注浆孔的位置和大小，用切割机将孔 部位的钢板割除，形成一个 10mm 的孔位，并在孔的外边加一块 3mm 厚的钢 板，具体如下图，目的保证泥浆向管壁扩散，且防止注浆口不被阻塞。然后安装 好注浆管。 注浆孔 用钢板封堵 外封钢板 图 10-1 注浆孔大样图 （2）注浆设备： 触变泥浆的压浆泵，宜采用活塞泵或螺旋泵。管路接头宜选用拆卸方便、密 封可靠的活接头。每个注浆孔宜安装阀门，注浆遇有机械故障、管道堵塞、接头 渗漏等情况时，经处理后方可继续顶进。 （3）注浆工艺流程： 造浆静置注浆顶管推进(注浆)顶管停顶停止注浆 10.9 测量测量系统系统 在顶进井后座位置设置测量机座，测量基座由地面引入地下，避免工作井的 变形引起的误差，将激光经纬仪放置在其上调平后，使激光经纬仪发射的激光沿 着顶进方向水平射出，打在顶管机的测量靶位上，通过望远镜读出顶管机的偏差 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 20 （包括轴线偏差和旋转量） ，每隔 1m 记录一次。如遇偏差纠偏时，加强测量的 频率，每顶进 0.5m 测量一次，正确引导顶管机纠偏。 10.10 纠偏系统纠偏系统 顶进中发现管位偏差 5mm 左右，即应进行校正。纠偏校正应缓缓进行，使管 节逐渐复位，不得猛纠硬调。校正方法采用顶管机自身纠偏法：控制顶管机的状 态(向下、向上、向左、向右)，这种方法纠偏方法良好，每次纠偏的幅度以 5mm 为一个单元，再顶进 1m 时，如果根据顶管机的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋 势没有减少时，增大纠偏力度（以 5mm 为一个单元） ，如果根据顶管机的测斜仪 及激光经纬仪测量偏位趋势稳定或减少时，保持该纠偏力度，继续顶进，当偏位 趋势相反时，则需要将纠偏力度逐渐减少。 10.11 管内供电系统管内供电系统 施工用电主干线采用 380V 三相五线制，接通地面、工作井、管道内、工具 头，管道照明采用 36V 低压电源供电，每隔 25m 安装电灯一个。 10.12 管内通风及气体检测系统管内通风及气体检测系统 为保证管内通风空气清新，本工程采用二台 7.5kw 鼓风机，风量 2250m3/h，工作井内用两个弯头加上 300mm 人造革风管接到管口，在顶管内接 250mm 硬 PVC 管送风，在工作人员进管前半小时进行通风。 由于顶进是在地下工作，地层中可能有许多有毒或可燃性气体，在施工中， 这些气体可能会从管道的缝隙处渗入管道内，危机施工人员的安全。为此，在每 次下井前，必须由安全员用气体检测仪对管道内进行检测，确保安全后才能进行 施工。 10.13 管内通讯及监控系统管内通讯及监控系统 为保证管内、中继环、后座泵站、地面办公室的通讯联络顺畅，在平时顶 管时，工具头操作工、后座机械工、办公室值班人员 3 个岗位通过对讲机通话， 由于对讲机的设备质量、通话距离及角度的限制，在顶进里程150m 后，工具头 与地面办公室的通话效果很差，增加有线电话的辅助通话联络方法。在工具头、 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 21 地面办公室各安装了 1 部有线电话，各个岗位可通过该有线电话自由通话。同时， 通过摄像头将工具头顶进及出土情况反映到监控系统中来，一些数据采用电脑监 控。真正做到信息化施工，实现机电一体化。 10.14 顶管施工中其他附属工序顶管施工中其他附属工序 (1)顶前准备所有机械设备交班检查 顶进前，机械工需要进行交接班手续，将记录的设备运转情况表交个下一 个班组的机械工，并进行口头的设备运转状况交班，刚上班的机械工需要对控制 台、各个泥浆泵、管道、测量系统、工具头等进行例行检查。 (2)工具头刀盘转动、开进出渣浆泵 交班和例行检查完毕后，接通电源，将工具头的刀盘转动，当设备的参数稳 定后，开进出渣浆泵，开始泥浆循环。 (3)顶进、调整进出渣浆泵流量达到平衡 工具头的操作全部采用在管道外(工作井上)控制台控制，只需 1 个机手操作， 可实现对工具头刀具的转动、纠偏控制、压力显示、实时监控(工具头安装了摄 像头、控制台上安装了电视机)。顶进千斤顶，观察工作仓的土压力表，调节渣 浆泵的流量达到工作仓的泥水平衡，其平衡的原理是，当进泥和吸泥泵稳定工作 时，调节进泥和吸泥的泵量，使工作仓内应保持一定压力，仓内泥水压力应与地 下水压力相平衡，泥水压力过大，地面隆起；泥水压力过小，地面沉陷，所以控 制顶进与出泥的速度相当关键。 (4)泥水处理系统处理好砂土、装车、外运 采用泥水平衡式工具头出土，需要在工具头中注入含有一定泥量的泥浆，通 过大刀盘切削工具头前方的原状土，与注入的泥水搅拌，泥水通过吸泥泵排到地 表泥水处理系统处理，泥浆可以反复循环使用，处理好的泥沙用泥浆车外运。 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 22 11 顶管施工简图 工作井 接收井 地面 管节 顶管施工简图顶管施工简图 出洞预留 口 管道顶 进方向 14 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 23 12 顶管施工环境保护措施 12.1 防粉尘措施防粉尘措施 1、土方开挖粉尘措施 本工程工作井、接收井平面尺寸大，埋深大，外运土方量多，土方挖运期间 若未采取有效的措施，必将造成较大的粉尘，污染周围环境，为给周围生活、工 作的居民营造健康的生活环境，拟对本工程土方挖运采取如下降尘措施： （1） 保持车辆运输路线清洁，无粉尘积聚。在土方开挖前，先做好车辆线路规 划，车辆行走线路场地不予破坏，并派专人定时冲洗线路面。 （2） 运输车辆一律雇请散体物料运输公司有准用证的车辆，绝不雇请野鸡车。 车辆装土时，不得超载，并按规定要求做好围蔽，防止在运输途中掉落污 染路面。 （3） 离开工地车辆必须在门口洗车槽处将车轮，车身冲洗干净，并经检查符合 要求后方可上路。 2、施工现场防尘措施 工地主要出入口材料堆放、加工场所硬地化。并每天派人冲洗、清扫公共卫 生，清扫地面前先将地面洒水润湿，降低粉尘。车辆出入口按文明施工要求设置 洗车槽，并配备高压洗车设施，对进出工地车辆清洗后方可上路，避免污染路面， 制造粉尘。工程施工采用商品砼，避免因现场搅拌造成粉尘污染。砂浆拌制等有 粉尘污染物所作业的工人，必须对其发放口罩，手套等防护用品。 12.212.2 防噪音措施防噪音措施 本工程由于施工机械较多，其工程施工必将产生噪音。为使工程施工噪音降 至最低，给居民影响降到最小，采取如下措施： 1、施工机械设备、噪音的控制 对现场备用的噪音较大的设备，尽量安排在白天使用。同时对操作界木机、 切割机等机械的工人，必须对其发放耳塞等防护品。 2、施工工人噪音控制 做好工人思想教育，严禁在上落班、下雨、停电等突发事件时大声喧哗。 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 24 严禁人为制造金属碰击声、敲打声。定期对在建工程四周围墙进行噪音监测，噪 音排放控制在标准内：白天控制在 70 分贝以内，晚上控制在 55 分贝以内，以确 保周围正常生活、工作秩序。 12.312.3 泥浆处理措施泥浆处理措施 本工程进排泥浆采用循环使用，顶管机排出的泥浆经过泥浆池沉淀后，再通 过进浆泵送入顶管机泥水仓中。每套设备设置 3 个大泥浆池 662m。经过沉 淀池沉淀的泥浆渣，雇请散体物料运输公司有准用证的车辆将其运出。不得随便 排入周边的江河、鱼塘，对周边造成影响。 13 安全生产保证措施 13.113.1 安全保证体系及措施安全保证体系及措施 一、安全生产措施： （一） 、安全保证体系流程图如下： 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 25 安全检查 管 线 保 护 防 物 体 打 击 定 期 安 全 检 查 不 定 期 安 全 检 查 安 全 控 制 防 火 防 涝 防 基 坑 边 坡 踏 落 防 机 具 及 设 备 伤 害 防 交 通 事 故 防 触 电 安 全 教 育 奖 惩 管 理 措 施 及 细 则 宣 传 安全教育安全责任制 项目经理：陈楚颖 技术负责人：葛永财 监督执行机构： 质量安全组 专职安全员：黄能 安 全 保 证 体 系 治 安 管 理 提高安全意识现场安全生产：李立来提高预防能力 消除隐患 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 26 （二） 、严格执行各种有关安全法规。 （三） 、对工人进行岗前三级安全教育,经考试合格后方能上岗。职工调换工种或 使用新工具、新设备的要进行岗前岗位安全教育和安全操作的培训。坚持每周案 例等。特别加强民工的安全教育(安全意识、防护技能、交通安全、法制教育)。 （四） 、严格执行各类机械设备的专人管理和操作制度，各类机械有安全防护设 备，机械设备要定期保养，经常检修，使其处于良好的状态。 （五） 、现场材料、机械、临设按施工平面图整齐放置或搭设。施工现场的坑、 洞、危险处，设防护设施和明显的警示标志，不准任意移动。在施工区域和生活 区域及道路上设置照明系统，保证夜间照明和生活用电。施工区城内按有关规定 建立消防责任制，按照有关防火要求布置临设，配备足够数量的消防器材，并设 立明显的防火标志。 （六） 、加强施工现场的安全管理 1、防止道路边坡坍塌 施工中需确保道路边坡的稳定。观测基坑边坡的位移、周围地面的沉降等， 发现异常则及时处理，以确保安全。明开挖处的支撑要按要求做足。 2、安全用电 严格用电管理，现场临时电线路按施工临时设施用电安全技术规范要 求布设，必须由持证的专职电工上岗操作，不得任意拉接电线和电器设备，采用 三相五线制供电系统，各类电器设备均安设安全保险装置，严格执行一机一闸一 漏电保护开关，对电力线路、电器设备经常检查、维修、调整并做好测试、检查、 维修记录。 电气设备和线路的绝缘必须良好，各种电动机械接地，接地电阻不大于 4 欧 姆，电气设备及线路检修时，应先切断电源。 3、高压线下施工安全措施 （1） 、进行施工前，根据电力部门的要求，进行对施工管理人员及作业人员 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 27 的教育，组织施工人员认真学习电力法 、 电力设施保护条例实施细则 。 （2） 、在电塔基础上设置三点沉降观测点，施工过程必须定期进行观测，并做好 记录。 （3） 、高压线下严禁工棚住人，严禁在高压电塔上拖拉电线。 （4） 、雨天施工时，与高压线的安全距离必须保持在五米以上，若条件达不到安 全要求，必须停工。 （5） 、基坑开挖时，挖掘机应严格按照规程操作，派专人指挥，禁止操作手随意 提升挖斗，操作过程应密切注意周边情况，与高压线保持 4 米的安全距离。 （6） 、在井模板制作、钢筋绑扎、以及脚手架搭设过程，应进行严格控制，现场 派专人监控，确保搭设物在搭设、绑扎过程保持与高压线的安全距离，施工人员 不得任意挥动钢筋、模板等，以免触碰高压电线。 （7） 、吊机吊装顶管设备时，有一个旋转动作，旋转方向必须沿场地北侧旋转， 此时更加应注意与高压线保持安全距离。在以上过程中，把责任落实到人，严格 按照操作规程进行分工，每一项施工作业以前，由项目经理部对操作人员进行安 全交底，保证高压线的安全。现场指挥人员可站在吊机对面，以便于观测高压线 位置并且便于同吊机操作手沟通的位置为宜。 4、确保起重作业的安全 起重设备应有稳定的基础，钩、链、绳等符合规定，有限位、防超负荷、超 速和失灵保护装置，安设防闸瓦过度磨损的警铃自动断电保护装置，钢丝绳的安 全使用要符合有关规定，勤加检查。起重设备的焊缝、连接螺栓、滑轮、制动防 滑装置，均需经常检查，发现问题及时处理。起重吊装作业要统一指挥，统一信 号，起重设备与架空线路保持规定的安全距离，所有人员必须集中精力，注意吊 运方向，禁止在 6 级以上大风、暴雨、雷电、大雾等恶劣天气下从事吊装作业。 5、焊接钢管时的安全措施 （1）电焊机外壳，必须接零地良好，其电源的拆装应由电工进行。现场使用的 电焊机应设有可防雨、防潮、防晒的机棚，并备有消防器材。 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 28 （2）电焊机要设单独的开关，开关应放在防雨的闸箱内，拉合时应戴手套侧向 操作。 （3）焊钳与把线必须绝缘良好，连接牢固，更换焊条应戴手套，在潮湿地点工 作，应站在绝缘胶板或木板上。 （4）严禁在带压力的容器或管道上施焊，焊接带电和设备应切断电源。 （5）焊接储存易燃、易爆、有毒物品的容器或管道，应清除干净，将所有的孔 口打开。 （6）在密闭金属容器内施焊时，容器可靠接地，通风良好，并应有人监护。严 禁向容器内输入氧气。 （7）焊接预热工件时，应有石棉布或挡板等隔热措施。 （8）焊线、地线禁止与钢丝绳子接触，不得用钢丝绳或机电设备代替零线，所 有地线接头，应连接牢固。 （9）更换场地移动焊线时，应切断电源，并不得用手持焊线爬梯登高。 （10）消除焊渣时，应戴防护眼镜或面罩，防止铁渣飞溅伤人。 （11）多台焊机一起集中施焊时，焊接平台或焊件必须接零接地，并有隔光板。 （12）二氧化碳气体预热器的外壳应绝缘，端电压不应大于 36V。 （13）雷电时，应停止露天焊接。 （14）施焊场地周围应清除易燃易爆物品，或进行覆盖、隔离。 （15）工作结束后，应切断焊机电源，并检查操作地点确认无起火危险后，方可 离开。 13.213.2 建构筑物保护措施建构筑物保护措施 在施工过程中应注意采取必要的措施保护不拆迁的建、构筑物的安全。设置 沉降和水平位移观测点，注意观测基坑边坡的位移、周围地面的沉降等，发现异 常则及时处理，以确保安全。 一、对施工范围内和周边房屋建筑物等要进行施工前鉴定，必要时进行支撑 或加固。施工前先摸清周围房屋的层高、结构、地基基础的情况,到房管部门拿 沙井污水处理厂配套污水干管（二期）工程（广深公路松岗段、宝安大道北、沙江路松岗段截污系统） 29 取沿线房屋监定报告并做好记录，作为房屋保护措施的依据。 二、施工过程中对房屋及其支撑进行检测。 三、对确实属于危房的房屋，应联系有