顶管专项施工方案.doc

一、工程概况 1.1、工程简介本工程地处温州市瓯海区仙岩街道及丽岙街道，南起仙岩工业区污水处理厂厂外检查井,沿高压走廊往北敷设至规划一号路,与丽岙1200污水干管经规划1500排入规划污水泵站，污水管线全长3030m。污水主管采用DN1200、DN1000F型钢筋混凝土玻璃纤维增强树脂复合管（国标级管）采用封闭式机器掘进顶管施工。主管检查井采用钢筋混凝土沉井，共27座（分别为6.5*3.7米共10座，7000cm共6座，4.5*2.7米共9座，5000cm共2座。）沉井后背的最大承受顶力为230T，管材的允许纵向顶力为280T。 1.2、工程建设各方主体单位 工程名称：温州市仙岩二级污水管网（一期）工程工程地点：温州市仙岩街道及丽岙街道农业种植区建设单位：温州市瓯海区人民政府仙岩街道办事处设计单位：温州市城建设计院勘察单位：浙江中鑫工程勘察有限公司监理单位：温州市恒信市政建设监理有限公司施工单位：温州红旭市政工程建设有限公司 二、工程地质水文条件 2.1周边环境条件由于本工程地处郊区，工程的沉井和顶管基本上在农田周围施工，沿线基本上没有综合管线。 2.2工程地质状况 根据温州市勘察测绘研究院提供的岩土工程勘察报告，依据勘探深度范围内自上而下地层取素填土、粘土、淤泥质粘土，粘土共4个工程地质层。现取上三层分述如下： 第0层粘土：灰色；松散状，主要由碎石、块石、砂、粘性土组成，以粘性土为主。新近人工堆积而成，未经压密处理。 第层-粘土：灰色，灰黄色，可塑软塑状，局部流塑状，中高压缩性，刀切面平整光滑，韧性高，干强度高，摇振反应无，见氧化物斑点，向下土体渐软，为地表硬壳层，土体不均一，局部相变为淤泥质粘土，部分地段顶部30cm40cm为耕植土。层顶埋深0.000.9m，层顶高程3.254.18m，厚度1.42.3m， 第1层-粘土：青灰色，流塑状，高压缩性，刀切面平整光滑，韧性高，干强度高，摇振反应无，含小量粉砂、贝壳碎片及少量腐植质。全场分布，层顶埋深0.002.6m，层顶高程-1.092.12m，厚度11.823.1m， 本工程的顶管标高为-0.749-1.125。位于1层。 2.3工程水文条件场区地下水情况(引用勘察报告中数据）场地地下水上部主要为孔隙水，孔隙潜水赋水介质为素填土、粘土、淤泥、淤泥质粘土等，水量贫乏，土体透水性较差，水迳流条件差，受大气降水和地表水体补给，以向邻区排泄和蒸发为主。勘察期间测得地下水水位埋深0.301.10m，水位高程2.253.31m.初见水位与稳定水位基本一致。根据区域水文资料及当地经验，地下水长期变幅0.502.0m。地下水位埋较浅，对顶管施工有一定的影响，应做好相应的排水、隔水措施。水质分析结果，拟建场地环境类型为类，地层渗透性影响为B类，现状条件地下水及河水样对混凝土结构具有微腐蚀性；受地层渗透性影响，按弱透水层中地下水考虑，水样对混凝土结构具有微腐蚀性。 三、编制依据危险性较大的分部分项工程安全管理办法建质200987号混凝土及钢筋混凝土排水管GB/T11836-2009给水排水管道施工及验收规范GB50268-2008给水排水构筑物工程施工及验收规范GB50141-2008混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2002工程测量规范GB50026-2007施工现场临时用电安全技术规范JGJ46-2005起重机械安全规程GB6067建筑施工安全检查标准JGJ59-2011温州 市城市地下管线管理办法温政办201470号建筑基坑支护技术规程JCJ120-99 本工程的地质勘察报告、施工图纸以及现行相关规范标准等。 顶进施工法用钢筋混凝土排水管（JC/T640-2010）； 四、施工部署4.1顶管施工方法及顶管机型选择4.1.1施工工艺及技术构成 本工程采用泥水平衡施工顶管施工，详见以下顶管施工工艺流程图。施工准备测量放样顶进设备安装导 轨 安 装后座顶板安装后座千斤顶安装洞口止水装置安装顶管机出洞出泥准备后座千斤顶顶进拆除封门顶管机试运行顶管机井内就位管节顶进顶进纠偏管内出泥偏差测量轴线控制管节拼装接口检验管节进场验收管段顶进结束竣工测量设备转移循环 4.1.2顶管工程施工技术构成图顶管施工工艺流程图 二、顶管工程施工技术构成图 三、泥水平衡顶管工艺基本原理泥水平衡顶管工艺基本原理是将已调成一定浓度和比重的泥水，通过送泥水系统送至顶管机头前挖掘面处，泥水在挖掘面上形成一层不透水的泥膜，可阻止泥水向挖掘面里面渗透，同时调节泥水压力来平衡地下水压力和土压力，达到稳定挖掘面的目的；顶管机头前进的4.1.2泥水平衡顶管工艺原理同时刀盘切削土体，被切削下来的残土与泥水充分拌和后，由排泥系统输送至地面泥水分离设备进行处理，分离出的残土被运走，泥水再送入送水系统循环使用。顶管机具有遥控操作系统，削土、出土、纠偏、测量均可在管道外进行遥控，对于大口径管道施工较为有利。由于采用泥水机械双重平衡，能有效支护开挖面土体，控制地表沉降。 4.1.3泥水平衡顶管施工特点4.1.3.1 适用的土质范围比较广，如在地下水压力很高以及变化范围较大的条件下也可适用；4.1.3.2可有效的保持挖掘面的稳定，对所顶管周围的土体扰动比较小，因此施工引起的地面沉降很小；4.1.3.3与其他类型顶管工艺相比，泥水顶管施工时的总推力比较小，尤其是在淤泥、淤泥质土层表现得更为突出，适宜较长距离顶管；4.1.3.4工作井内的作业环境比较好，作业也比较安全，由于它采用泥水管道输送弃土，不存在吊土、搬运土方等容易发生危险的作业；4.1.3.5泥水输送弃土的作业连续不断地进行，泥水外运委托有资质的企业承担外运业务，施工现场做好冲洗准备，保持文明施工，施工进度快，能有效的保证工期。 4.1.4顶管机的选型本顶管工程选用NSPD系列（公称直径选用1200、1200两种）泥水平衡式顶管掘进机，配套主顶设备、触变泥浆系统各一套，配备行吊一台。 NSPD系列泥水平衡式顶管掘进机参数：公称直径（mm）1200外形尺寸DL（mm）14603800刀盘动力（KWset）152纠偏油缸（KNstset）500504液压工作站（KW）2.2机内配管直径（mm）100 4.2施工准备 4.2.1施工现场核查4.2.1.1本顶管工程在地处郊区，周边均为农田，在顶管作业前应做好充分准备，尽量减少对农作物的破坏。4.2.1.2施工前对现场进行地质核查，如发现与详细地质报告有不符之处，需报与设计及监理工程师处理，以确定施工方案。4.2.2现场围护施工现场围护，按照温州市有关文明施工布置。4.2.3施工用电布置用电布置如下：建设单位在施工期间提供箱变用电量为180KVA，基本满足施工需求；另外根据顶管需要配备200KW发电机一台备用。为确保安全用电，顶管沿线设立临时电线杆及分配电箱，线路架空敷设，设置总电箱，按建设工程施工现场供用电安全规范要求，对施工现场的电气设备均采用具有重复接地的专用保护零线的五线制（即供电方式采用TNS系统），在场内分别布置动力、照明等线路。4.2.4人材机组织顶管机械设备、管材进场准备及施工人员组织对顶管配套设备、设施进行检修及调试，使其保持在良好的待用状态；提前做好管材供应计划，将相应的管材技术参数以书面形式向管材生产厂家交底，进场时安排好管材验收工作；安排顶管施工经验丰富的班组进驻现场施工，施工前做好全面的技术交底和安全交底，确保有关劳动安全及施工技术教育，加强工人的劳动安全意识，提高施工技术水平。4.2.5测量准备4.2.5.1井下高程点的设置：施工时地面高程点的导入采用悬挂钢卷尺法。导入标高之前，首先在工作井的适当位置埋设高程点，待稳定后进行高程导入。工作井内的高程点必须大于2个，并在施工中要定期互相校对。顶进过程中高程测量可依靠工作井内的任一水准点作为后视高程点，校核激光束高程和已顶进管道高程。4.2.5.2中心测量控制直线顶管施工，首先将管道中心桩用经纬仪（精度2）引入工作井两侧井壁上或支架上，作为顶管中心的测量基线，然后将其投入工作井内，将激光经纬仪安装在工作井靠近后背并在两侧顶镐架子中间稳定的位置，（固定有独立的特制安装支架）通过调整使仪器强制对中点位于中线位置，对出竖盘角度值使激光束符合设计坡度值。这样通过调整激光斑点与机头内测量靶中心重合，顶进过程中测量靶中心和激光斑点的偏离值即为顶管中心和高程的偏差值。此偏差值可通过顶管机内摄像头直接反映到地面操作台，作为顶管中心和高程控制的依据。定期校核激光束的位置，使管子始终沿着设计轴线前进。4.2.6井内布置主要内容（1）工作井内机具：主推进千斤顶、主推千斤顶泵站、泵站、顶铁、电焊机、洞口密封环、排泥泵。（2）管线与电缆：泥水管、排泥管、触变泥浆管、空气管、工作井排水管、动力电缆、自控电缆、照明线。（3）工作井中人员上下通道采用钢梯45设置，钢梯内侧与池壁上的螺杆焊接。（4）管道内的照明采用24V安全电压，照明电源由工作井内操作平台上的配电箱供电。管道内还设有应急照明系统，因故障突然停电时，使用应急照明，保证施工人员安全撤离。（5）实行进出沉井翻牌登记制度。每位施工人员对应一面印有自己名字的工作牌。施工人员进入工作井时将双面牌翻至正面，表示已进入工作井现场作业；离开工作井时将它翻至反面，表示已离开施工现场。工艺布置参照下图（Y27.1工作井布置图为例）：DN1500管DN1500管DN1500管Co4.1m6.5m6.5m 4.2.7管内断面布置管内布置管线如下表（以DN1200管为例）：序号名 称规 格材料单位数量1出泥管100钢管条12通风管133塑料软管条13压浆管50（2寸）钢管条14进水管2寸条25动力电缆150mm2条26视频线条1 管内管线布置参见下图DN1500顶管4.2.8、地下管道内通讯、通风、电源通讯：4.2.8顶管内通讯、通风、电源顶管施工中地下通讯采用有线电话，其设置位置：掘进机操作台一部，工作井顶进控制台一部，地面一部，以此方式加强通讯联系，协调指挥作业。1、通风设施：由于管道顶进距离长，埋置深度深，管道内的空气不新鲜，加上土体中会产生有害气体，其直接影响到管内施工人员的安全与健康，必须设置通风设施；通风采用长鼓短抽的方式，即用1台混流风机设置在顶管机后面100m处向机头处鼓风，再用一台抽风机设在距出洞口10m处进行抽风，这样使空气在管内形成循环，以排出有害气体。2、电源布置：施工供电应设置双路电源，并能自动切换；动力、照明应分路供电，作业面移动照明应采用低压供电。（1）动力用电由于管道内的电机采用380V动力电，因此，进入管道的动力电必须做到二级保护和接地保护措施，动力电源线设置在操作人员不易接触处，并在电源线外增设护套，保证用电安全。（2）照明用电由于管道内的空气湿度较大，因此，采用24V低压照明电，低压电须通过变压器降压，灯具采用防水防爆灯具。 4.3主要施工机械与机具配备计划根据各施工阶段的实际需要，合理选择、布置及使用施工机械，是加快施工进度、提高工效和保证施工顺利进行的必要条件。本工程配备的主要施工机械与机具详见下表：顶管各阶段所配备的主要施工机具一览表序号机械(具)名称数量施工部位及用途备注1NSPD系列泥水平衡顶管掘进机1F型钢筋砼III级管顶进2主顶系统1主顶动力3压密注浆系统1工作井土体加固及管道注浆4触变泥浆系统1顶进时减阻5沉降观测系统1控制顶管偏移及沉降6电焊机2机具安装7行吊1吊装8汽吊1吊装9气体检测仪1有毒气体检测10激光经纬仪 J2-JDB1纠偏11全站仪 RTS630B1地面放线12水准仪 DS32高程控制13钢卷尺5m514塔尺5m2 4.4主要劳动力使用计划 施工时工作人员安排计划 （1）顶管操作工： 8人（分两班作业） （2）吊车司机： 2人 （3）测量工： 2人 （4）电工： 1人 （5）钳工： 2人 （6）普工： 6人（分两班作业） 详见所附顶管施工进度计划 4.5施工进度控制本次顶管施工部署为：2014年12月5日前完成沉井施工，混凝土强度达设计要求；顶管施工：2014年12月6日2015年1月6日。详见所附顶管施工进度计划 4.6施工用电计算 施工用电设备额定用量之和P1=150KW， 照明用电按动力负荷用电5%计算，P2=9KW， 根据公式P总=1.1（K1P1/cos+K2P2）， 取K1=0.6 ，K2=0.5，cos=0.7， 得，P总=1.1（0.6150/0.7+0.59）=146.4KW。根据计算，本工程施工最高峰期用电量约为146.4KW，施工时合理安排施工，避免所以机械设备同时使用。建设单位在施工期间提供箱变用电量为180KVA，基本满足施工需求。另外根据顶管需要配备200KW发电机一台备用。为确保安全用电，设总配电箱，顶管沿线设立临时电线杆及分配电箱，线路架空敷设，其余均按建设工程施工现场供用电安全规范有关要求设置。 4.7施工现场平面总布置 4.7.1施工平面布置根据现场实地踏勘的实际情况，结合本工程的特点，施工场地现状交通较便利，只需加强交通协管，确保车辆行人通行。 4.7.2材料堆场管道材料原则上堆放在工作井周围，材料调度运输方便，随用随运吊。 4.7.3场地围护根据交通管理部门及行政执法与城市管理部门的意见每个沉井采取单独围护，围护材料为注水围挡，围护边与沉井边最小安全距离不小于1米，围护高度不小于1.8米，在每个围护周围粘贴夜间反光条摆放反光锥，迎车面前方20米处放置交通导流指示牌，围护的四角绑扎夜间警示灯，按照交通管理部门的意见，每天安排交通协警指挥交通。现场的实际情况结合本工程的特点，随着施工进度及施工需要再补充相应交通设施。4.7.5施工现场总平面布置图详见所附顶管施工平面布置图、甬江路雨水管道平面布置图、雁荡东路雨水管道平面布置图。 4.8项目管理体系 4.8.1施工组织机构图项目经理： 蔡帆项目技术负责人： 唐冬林安全负责：林天贤测量负责吴高焕试验负责邵海莲材料负责邵伟强机械负责邵伟强施工负责刘应兵安保负责李万金项目常务副经理： 郑中奇质量负责：黄瑞谦 4.8.2施工人员配备根据本工程的实际情况，项目部按项目法施工管理的模式配备，实行专业分工，效益与实绩挂钩，确保工程总体目标实现。为保证工程质量、进度、安全以及工程各项工作的开展，制定各管理人员的岗位职责，要求各部门管理人员严格遵守，确保工程的顺利进行。(1)、项目经理A、贯彻公司为本工程制定的质量方针、目标，执行公司的各项规章制度并保障质量体系的有效运行，实现本工程的质量目标。B、主持本工程质量计划的编制，并全面负责项目质量计划的实施。C、严格履行工程承包合同，负责制订工程承包合同履行的具体计划。D、负责监督、协调施工现场的施工、物资供应、劳力安排、财务等各方面的工作。(2)、项目常务副经理A、贯彻执行公司为本工程制定的质量方针、目标，实现本工程的质量目标。B、协助项目经理负责工程项目质量计划的全面实施工作。C、协助项目经理抓好现场的全面施工工作。D、协助项目经理搞好安全生产及现场文明施工工作。(3)、项目技术负责人A、贯彻执行为本工程制定的质量方针、目标，实现本工程的质量目标。B、负责工程项目质量计划、施工方案、特殊过程专项方案的编制工作，与设计人员协调联系工作。C、协助项目经理搞好项目质量计划的全面实施工作。D、负责工程项目部的技术管理，抓好项目工程图纸会审，各级人员的技术交底工程技术审核、新技术的推广应用及工程技术资料记录的整理、归档等工作。(4)、施工负责人A、贯彻执行公司制定的质量方针、目标，落实本工程的质量目标。B、负责工程项目的审图、翻样及材料计划的补退工作。C、全力完成项目部下达的任务，负责对班组的全面管理，做好班组的施工任务、劳力调配等工作安排。D、抓好班组的施工进度、定额用工工作。(5)、项目材料员A、贯彻公司制定的质量方针、目标，落实本工程的质量目标。B、负责编制项目工程材料采购、申请计划，督促材料采购计划的执行。C、参与对项目工程采购物资分承包方的选择，评价与验证工作。(6)、项目安全员A、负责工程项目的安全管理，做好进场施工人员的安全知识教育。B、负责工程项目安全生产技术措施的制定，定期跟踪验证措施的落实情况。C、负责对施工全过程安全生产的指导、监督，参加班组施工安全技术交底期、定期检查各班组安全生产执行情况。(7)、项目资料员A、负责工程项目部与公司、业主、监理、质量监督等单位之间文件的传递工作。B、负责工程项目部文件和资料的控制管理工作。C、负责对项目图纸、图集、规范、行业标准、项目质量计划、作业指导书等文件的收集、编目、保管、发放工作，负责回收销毁项目作废文件。(8)、项目质检员A、负责对项目工程进场材料的把关，确保合格材料进场使用。B、负责对工序施工质量的指导、监督，对不符操作规程的野蛮操作，及时制止、整改。C、组织对分项工程、隐蔽工程的检验、验收，参与分项工程检验与工程最终检验、验收工作，及时做好分部、分项检验评定等质量记录。 4.9交通组织 本工程顶管全部处在农田处，因此施工时无需向交警部门审批。便为了保证施工期间的安全，需在施工区域采取施工围栏进行全封闭，同时设置警示区和缓冲区，在警示区设置“前方施工，注意安全”警示牌，缓冲区安放反光锥DN1200砼管。 五、顶管施工技术 5.1设备安装技术及措施 5.1.1沉井内导轨选用沉井导轨应具有足够的强度和整体刚度。本工程沉井导轨由型钢和钢板焊接而成。在工作井底板基础上事先预埋钢板，预埋钢板的位置与导轨位置相吻合，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，还应在两侧用型钢支撑好，必要时再浇筑混凝土，确保导轨在管道顶进和受撞击时，不产生位移，不变形；导轨的坡度应与设计轴线一致，在顶进过程中需经常进行检查和复核。导轨安装的允许偏差为：轴线位置：3mm，顶面高程：0+3mm，两轨净距：2mm。 5.1.2顶管钢后靠安装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。在钢筋混凝土后背墙前加设一块2m2m0.02m的钢板后靠，工作井后靠施工时必须保证其与顶进方向垂直。钢后靠应与管道轴线垂直，允许不垂直度为5mm/m。 5.1.3起重系统工作井起重行车负责运吊顶管机头、更换顶铁、小型设备、管材及零星材料等；行车沿顶进轴线布置。行车起吊（1）行车必须专人操作，按要求进行吊装，并严格执行操作规范。 （2）在施工过程中，施工人员必须具体分工，明确职责。在整个吊装过程中，要切实遵守现场秩序，服从命令听指挥，不得擅自离开工作岗位。 （3）有吊装过程中，应有统一的指挥信号，参加施工的全体人员必须熟悉此信号，以便各操作岗位协调动作。 （4）吊装时，起吊信号由下方工作人员指挥调配，下方指挥人员应做到传递信号迅速、准确，并在吊运开始前及时离开危险区域。（5）在整个施工过程中要做好现场的清理，清除障碍物，以利操作。（6）操作时按要求系好安全带。不准随意往井内扔东西。（7）施工人员必须戴好安全帽。（8）电线要远离钢丝绳，手柄线应绕开电机，电线与钢丝绳交叉时应隔开，严禁接触。（9）在吊装施工前，应了解天气情况，严禁在台风暴雨期间吊装。（10）经检查后确认无误，方可下达起吊命令，施工人员进入操作岗位后，仍须再对本岗位进行检查，经检查无误时，方可待命操作，如需隔日起吊，应组织人员进行现场保卫。(11) 在起吊前，应先试吊，检查各部位受力情况，情况正常方能继续起吊。(12) 起吊过程中，不得在起吊重物下面及受力索具附近停留和通过。(13)不允许有人随同吊物升降。(14)吊装施工现场，应设有专区派员警戒，非本工程施工人员严禁进入，施工指挥和操作人员均需佩戴标记，无标记者一律不得入内。(15)在吊装过程中，如因故中断，则必须采取措施进行处理，不得使重物悬空过夜。(16)一旦吊装过程中发生意外，应严格保持现场秩序，并做好记录，拍下照片，以便分析原因。 5.1.4主顶站千斤顶、主站油泵为确保管道受力均匀并提供足够的主推力，主顶站千斤顶按2只配备，行程3300mm，单只推力为200t，总推力为2200=400t；设置在管道两侧，并与管中心左右对称，确保与管道轴线平行；两只千斤顶的合力中心应低于管中心，运行应同步。最大主顶动力系统采用2台高压油泵并联控制，性能与千斤顶相匹配，油缸架采用20#槽钢焊接制作，布置应满足合力点的方向与管道轴线方向一致，设置在千斤顶附近，油管顺直，尽量减少转角。 5.1.5护口铁及顶铁同时为确保管道安全，能使管体端面传力均匀，采用1块圆形钢护口铁，护口铁须保证端面平整垂直，其厚度30cm；管道顶进过程中采用马蹄形顶铁增加顶进距离。顶铁的两个受压面应平整、互相平行。顶铁应满足传递顶力、便于出泥和人员出入的需要。马蹄形顶铁必须符合要求，刚度大，受力后不变形，相邻面垂直，排列不扭曲，不脱焊，与导轨的接触面必须平整。 5.1.6工作井止水密封环止水密封环设计本工程工作井洞口密封关系到工程能否正常施工。如洞口漏水，泥砂会涌入工作井，淹没设备，工程无法进行，同时地面沉陷，后果严重，对洞口的密封必须十分重视，应确保安全。在洞口密封设计中，采用主橡胶圈密封加可充气应急密封圈的双层密封结构，该结构的特点是：顶管过程中充气密封圈是不工作的，如果主橡胶密封圈因摩檫损坏导致密封失效，地下水涌入井内的危急情况下，可利用打气泵给充气应急密封圈充气，及时控制漏水，在安全状态下处理或更换新密封圈。出洞口密封示意图见下图。进洞口密封装置由于进洞是短时间、一次性的工作，故不必使用充气密封圈，其它应与出洞口密封装置相同。土体加固措施顶管机进出洞口是关键工序，由于顶管机重量大，在软弱地层中顶进，为防止顶管机在出洞时产生“叩头”现象，需对洞口外土体进行固化处理，同时还要有良好的止水效果，洞口注浆加固范围为洞口中心线两侧各2米，顺管道方向5米，注浆水灰比为1：0.5。 5.1.7顶管机吊运顶管机机头吊运并进行以下工作：（1）运输路线选择与考察；（2）运输时间安排；（3）向路线所经地区由交通协警进行维持交通；（4）吊装起止地点支放吊车地面应牢固；（5）运输时跟车配有经验的吊装起重工一名；（6）顶管机吊运时采用的行车先将工作井内的设备吊至地面，由平板车运输至下一个工作井，行车架立时有一台25吨的汽车吊配合。 5.2顶管顶力计算本工程直径为1200mm的泥水平衡顶管，最长距离为136m，后座设计顶力不大于230吨，管道最大顶力不允许超过280吨，根据给水排水管道工程施工及验收规范GB50268-2008规定，顶管顶进阻力计算如下：（以下按最大因素考虑）（以DN1200mm，顶进距离为136m的顶管为例，加以计算）FP=DOLfK+NF式中 FP 顶进阻力（kN）；DO 管道的外径（m），取1.500；L 管道设计顶进长度（m），取129.000；fK 管道外壁与土的单位面积平均摩阻力（kN/m2），根据给水排水管道工程施工及验收规范GB50268-2008表6.3.4-2，取3.05.0，借鉴温州地区顶管经验参数及采取多种减阻措施，取定fK值为3.0；NF顶管机的迎面阻力（kN），本工程采取泥水平衡顶管工艺，即NF=Dg2rs Hs/4，Dg为其中顶管机外径（m），取1.460；rs为土的重度（kN/m3），根据地质报告为15.48；Hs为覆盖层厚度（m），取8.67；故，FP=DOLfK+NF=DOLfK+Dg2rs Hs/4 =3.141.51363.0+3.141.461.4615.488.67/4 =1921.68+224.58=2146.26kN。即顶进阻力为2146.26kN；根据计算顶管的顶进阻力为2146.26kN，小于顶管工作井、管材的设计允许最大顶力，故选用的2只主顶油缸，单缸推力1500kN，总推力3000kN，就能满足顶力要求。 5.3顶进工序泥水平衡顶管施工工艺流程图拆开各管路、钢筋砼III级管吊装、各管路安装顶进、调整进出渣浆泵流量到达平衡工具头刀盘转动、开进出渣浆泵顶进前准备所有机械设备交班检查顶管工种：顶管操作工兼测量工泥浆工电工电焊工起重工普工顶管管内管线：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油管泥水处理系统处理砂土、装车、外运1个顶进循环结束、重复顶进1个行程整体式顶进构架调节顶块测量工具头的偏位、作好记录、纠偏泥浆制作1节砼管顶进1个行程顶进结束压触变减阻浆 5.3.1主要工序施工方法顶进前准备所有机械设备交班检查（1）联动检查，开始顶进前对机械设备进行全面检查，液压、电气、压浆、照明、通信、通风、各种阀门、压力表、测量工具、传感器等是否都进入状态，然后进行联动调试确认无故障后方可准备开始顶管。（2）凿除洞口砖砌封堵，首先在洞口底部先凿除一个小洞直通结构层外面，观察是否漏泥漏水，然后在洞口两腰及中心各凿一个小洞，观察洞口是否漏泥水，如无漏泥漏水现象，即可全面实施凿除洞口砖砌封堵工作。如有泥水渗漏现象，应立即封堵样洞，处理井壁外土体，待处理完毕无安全隐患后才能打开洞门。（3）检查洞口止水圈与机头外壳的环形间隙是否均匀密封无泥浆流入。（4）洞口加固的外段经检测地面无沉陷。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。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。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。测量工具头的偏位、作好记录、纠偏测量方法，在工作井后座位置设置测量机座，测量基准由地面引入地下，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，打在工具头的测量靶位上，通过望远镜读出工具头的偏差。每隔0.5m记录一次，辅以人工测量校对。纠偏办法，顶进中发现管位偏差5mm左右，应进行校正。纠偏校正遵循“勤测量、勤纠偏、微纠偏”的原则，使管节逐渐复位，不得猛纠硬调。校正方法采用工具头自身纠偏法：控制工具头的状态(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，如果根据工具头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，如果根据工具头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。1个行程顶完后，整体式顶进构架调节顶块当顶完1个行程后，停止顶进，调节整体式顶进构架顶块，可继续顶进下一个行程。触变泥浆系统顶进过程中，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。注浆流程：造浆静置注浆顶管推进(注浆)顶管停顶停止注浆。顶完一节管后，拆开各管路、混凝土管吊装、各管路安装顶完一节管后，拆开所有管线（电力电缆、信号线、油管、进出泥浆管、触变泥浆管），进行钢筋混凝土III级管吊装连接后，安装好所有管线（电力电缆、信号线、油管、进出泥浆管、触变泥浆管），继续顶进。管节接口处理措施管节接口处理是顶管工程的关键部分，保证做好接口部分是顶管工程成败的关键，因此对组成接口的每一部分都必须严格遵照有关规程的要求逐一分别严格制作。顶进前应对钢筋砼III级管、钢套环、橡胶密封圈和衬垫板从尺寸、规格、性能、数量等均作详细调查，必须符合规范及设计要求。顶进前必须在现场作试安装，对不合格的成品管应予以剔除。钢筋混凝土管接头的槽口尺寸必须正确，光洁平整无气泡。接口应平整光滑无痕迹，材质无气孔、裂口、凹痕等缺陷，橡胶圈应保持清洁、无油污，不能在阳光下直晒。管道在承插口插入连接前，在橡胶圈斜面上和钢套环斜口上均匀刷涂一层硅油，对橡胶圈无侵蚀性，减少摩阻。严禁使用其它油脂或肥皂水之类的润滑剂。承接口插入后，应采用探棒插入钢套环空隙中，沿周边检查橡胶圈定位是否准确，发现有翻转、位移等现象，应拔出重新粘贴和插入。承插时外力必须均匀，橡胶圈不移位、不反转、不露出管外，否则应拔出重插。 5.4弃土（泥浆）处理顶管排泥系统直接影响管道的顶进速度，保证系统的正常运行至关重要，更关系到安全文明施工和环境污染问题。本顶管工程排泥采用管道泵和运输泥管，将泥浆输送至地面沉淀池由泥浆车将废弃泥浆外运出工地，由排泥系统和高压供水系统组成。排泥管采用1004mm无缝钢管制作，管节接头采用卡箍式活络接头。在管道内泥浆采用1台管道泵，将泥浆输送至地面泥浆池。沉淀池内泥浆快满时抽至泥浆罐车运至沉淀池，沉淀池需经常翻挖外运，以满足顶管连续施工。高压供水管路采用DN100钢管，管节接头采用卡箍式活络接头，地面水源地安装一台大功率管道泵串联加压向管路供水。工作井施工场地较狭窄，施工中注意合理的安排场地各个阶段的使用并保证施工安全，在出泥环节，需要及时将泥浆转运出去保证泥水系统正常运行；顶管前按规定办理好泥浆外运手续确定泥浆外运公司。 5.5检查测量（1）、顶管的方向测量，采用激光全站仪；水准测量，采用水准仪；（2）、顶管施工前建立地面与地下测量控制系统，测量控制点设在不易扰动、视线清楚、便于校核和易于保护的地方；作业前和发生工作井位移、沉降、变形时及时对测量控制点进行复核；（3）、顶管施工测量的相对坐标的X轴线应对工作井穿墙管中心与接收井的墙管中心的连线；（4）、出顶进工作井入土层，每顶进300mm，测量不少于1次；正常顶进时，每顶进1000mm，测量不少于1次；进入接收井前30m应增加测量，每顶进300mm，测量不少于1次；纠偏量较大或频繁纠偏时应增加测量次数；（5）、原始记录和测量分析资料完整归档。（6）、顶进贯通后的管道允许偏差应符合以下规定：检查内容检验依据/允许偏差（规定值或偏差值）/mm水平轴线顶进长度300m50300mL1000m100顶进长度1000mL/10管内底高程顶进长度300mDi1500+40，-50300mL1000m+60,-80顶进长度1000m+80,-100相邻管间错口钢管、玻璃钢管2钢筋混凝土管15%壁厚，且20 5.6纠偏措施 5.6.1、顶管测量系统特点a、对顶管机姿态的自动实时监控，对复杂线路的施工进行精确的导向。b、顶管机的姿态信息采用数字及图形两种形式显示在操作人员面前。c、显示顶管机的趋向，以来调整机器的姿态，每次调整不得大于5mm。d、自动对已安装管道进行测量，生成导向基准线。e、利用激光全站仪对系统内的相关点进行频繁的自动测量。f、采用可编程机动激光全站仪、自动追踪活动激光靶。 5.6.2纠偏控制顶进过程中顶管机操作者可根据顶进测量导向系统反馈的数据信息即时调整机头的姿态。为确保机头纠偏效果及时反映到顶进管道上，避免机头与前进方向倾斜前进，使用的机头外径比管道外径大20mm，使管外与土体有15mm的触变泥浆膜。当机头纠偏时，机头前进产生的侧向压力的分力要克服土体对管道的约束力，如土体是原状土，约束力会很大，土体被触变泥浆置换，触变泥浆是胶体，约束力很小，管道比较容易纠偏。 5.6.3纠偏装置纠偏是通过顶管机上的纠偏铰产生折角而进行的，顶管机为二段一铰结构。纠偏系统由2台200t双作用油缸及控制阀件组成，每个纠偏油缸都通过万向铰将顶管掘进机前后壳体连接在一起，使顶管机能在一定范围内任意做出纠偏动作。2只纠偏油缸由2个三位四通电磁换向阀控制，每个油缸的前后腔均安装有平衡阀，当纠偏油泵关闭时，平衡阀能将油缸前后腔油路关闭，使油缸内始终保持高压，确保纠偏动作的可靠。 5.6.4纠偏技术在施工过程中，要根据测量报表绘制顶进轴线的单值控制图、顶管机水平与高程轨迹图、顶力变化曲线图、管节编号图，直接反映顶进轴线的偏差情况，随时掌握顶进方向和趋势，使操作人员及时了解纠偏的方向，保证顶管机处于良好的工作状态。在实际顶进中，顶进轴线和设计轴线经常会发生偏差，因而要采取纠偏措施，减小顶进轴线和设计轴线间偏差值，使之尽量趋向一致。顶进轴线发生偏差时，通过调节纠偏千斤顶的伸缩量，使偏差值逐渐减小并回至设计轴线位置。在施工过程中应贯彻“勤测、勤纠、微纠”的原则，不能剧烈纠偏，以免对砼管节和顶进施工造成不利影响。实际操作中还应注意，纠偏是与顶管同步进行的一项工作，在顶进中及时纠偏，采用小角度纠偏的方式。重要的是把握顶管趋势，不能指望一蹴而就，而应缓慢地、逐步进行，若操之过急就容易造成轴线的较大折角，反而不利于顶进的顺利进行。根据纠偏记录及时绘制顶管机顶进轨迹，指导纠偏。 5.6.5偏差测量与纠偏记录顶管机的管道偏差测量每顶进500mm不宜少于1次，在纠偏阶段不宜少于2次，同时应记录以下内容：日期、时间、顶进长度、顶进总长度、方向测量和水准测量数据。顶管纠偏记录应包括以下内容：日期、时间、顶进长度、顶进总长度、各组纠偏油缸的纠偏量、锁紧压力和上下纠偏角及左右就偏角。 六、顶管施工质量保证措施 6.1管材质量验收要求本次顶管施工，按设计要求采用F型钢筋砼III级管，执行标准顶进施工法用钢筋混凝土排水管（JC/T640-2010），管材进场时严格按照此质量验收标准执行，并在监理单位见证取样下，送有相应资质的检测单位进行复试，复试合格后方可投入使用。钢筋混凝土III级管规格、外压荷载和内水压力检验指标表。公称内径Domm有效长度Lmm壁厚tmm裂缝荷载kN/m破坏荷载kN/m内水压力MPa120020001201071610.101500150122183 6.2顶管轴线控制措施顶管要按设计要求的轴线，坡度进行。主要是顶管机头部测量与纠偏的相互配合。纠偏是完成管道线型的主要手段。纠偏原则如下：（1）勤测勤纠：即每顶进一段距离，测量一次工具头轴线及标高偏差情况。用电话通知工具头纠偏人员，纠偏人员再将工具头现在纠偏角度、各方向上千斤顶的油压值、轴线的偏差等报给中控室，控制人员将根据设计曲线显示出纠偏方法、数据，再按此进行纠偏。（2）小角度纠偏：每次纠偏角度要小，纠偏角度变化值一般不大于0.5，当累计纠偏角度过大时应与监理工程师联系，决定如何纠偏，此时应特别慎重。（3）纠偏操作中不能大起大落，如果在某处已经出现了较大的偏差，这时也要保持管道轴线以适当的曲率半径逐步地返回到轴线上来，避免相邻两段间形成的夹角过大。 6.3穿墙措施从打开封门，将掘进机顶出工作井外，这一过程称为穿墙。穿墙是顶管施工中的一道重要工序，因为穿墙后掘进机方向的准确与否将会给以后管道的方向控制和井内管节的拼装工作带来影响。穿墙时，首先要防止井外的泥水大量涌入井内，严防塌方和流沙。其次要使管道不偏离轴线，顶进方向要准确。1、防止井外泥水涌入井内的措施：为防止井外泥水涌入井内，在沉井下沉时首先应在洞口处砌筑砖墙，同时在井壁外侧预埋钢板桩随同沉井一起下沉。当沉井下沉时，要注意防止沉井周围建筑垃圾（如：钢筋、碎砖石等）随沉井一同下沉，必须将其清理干净。否则当掘进机出洞时，钢筋等杂物将进入绞笼，损坏绞刀，致使顶管不能正常顶进。2、若土质较软或有流沙，则必须在管子顶进方向距离工作井边一定范围，对整个土体进行改良或加固，视情况一般采用井点降水、注浆等措施，以提高这部分土体的强度，防止掘进机出洞时塌方。3、当掘进机准备出洞时，应先破除砖封门并将杂物清理干净，将掘进机刃进工作井井壁中，当止水橡胶法兰与掘进机充分结合后，拨除钢板桩。钢板桩拨除数量一定要与实际数量相符，否则导致顶管掘进机的损坏。4、顶管出洞时，掘进机要调零。5、要防止掘进机穿墙时下跌。下跌的原因一是穿墙初期，因入土较少，掘进机的自重仅由两点支承，其中一点是导轨，另一点是入土较浅的土体。这时作用于支撑面上的应力很可超过允许承载力，使掘进机下跌；二是工作井下沉时扰动洞口土体且掘进机较重。为防止掘进机下跌，可采取土体加固、加延伸导轨、保留洞口下部预留缝隙的砖墙、顶力合力中心低于管中心（约R/5-R/4）或将前部管子（一般3节左右）同掘进机用连接件连接成整体，同时掘进机头亦可抬高一些。 6.4顶管进、出洞口保证措施顶管机进出洞口是关键工序，由于顶管机重量大，在软弱地层中顶进，为防止顶管机在出洞时产生“叩头”现象，一般采取如下措施：1、一般在工具头就位后，将机头垫高5-10mm，保持出洞时工具头有一个向上的趋势，以弥补工具头下叩的高度损失。及时调整后座主推千斤顶的合力中心，出洞时仔细观察工具头的顶进状态，一旦发现下叩趋势，立即用后座千斤顶进行纠偏。2、对洞口外土体进行固化处理，同时还要有良好的止水效果，防止洞口开启时泥沙涌入工作井内，造成危险。 6.5顶管出洞及初始顶进措施顶进准备工作完成后，开始初始顶进（一般为3倍管径范围内），初始顶进在顶管工作中起着很重要的作用，一要穿过工作井洞口，在这过程中保证洞口结构不被破坏，同时泥水不进入沉井；二要保证高程、中心偏差最小，为正常顶进打下良好的基础。初始顶进主要控制元素：a、速度控制：机头入洞阶段顶进速度控制在23cm/min。b、偏差控制：此阶段重点是找正管道中心，高程、轴线偏差控制在5mm之内。当洞口凿通后应尽快将顶管机顶出工作井。顶管机出洞须防止顶管机磕头，偏差、旋转等现象。出洞顶进时，主顶应采用下部千斤顶结合跟踪测量缓慢将顶管机送出洞。当出洞时顶管机有少许偏差和旋转时可利用左右千斤顶的不同位置进行纠偏纠旋。 6.6初始顶进时防止管道后退措施在覆土较深和土体较软的情况下，顶管机出洞初期，千斤顶回缩时，要防止顶管机及前几节管道往后退的情况发生。一般采取在主顶油缸回缩前，用钢柱将管道顶住，使其不向后退。 6.7顶管机正常顶进顶进施工时，必须根据初始顶进所得的参数，设定正面水土压力，再输入至压力平衡控制器，此后就可以靠泥水压力平衡控制器自动控制正面水土压力。压力平衡控制器分手动和自动两种控制方式，手动控制方式能将实际的正面水土压力控制在更小的波动范围内，对于控制地表沉降是十分有利的。一节管节顶进结束后，停止机头刀盘旋转；待排泥管路冲洗干净后，停止进水泵、排泥泵，关闭触变泥浆、输泥管、油管、排泥管阀门；缩回主顶千斤顶，拆除工作井管接口各种管线、电缆，管内应急灯工作；吊放下一节管材，接口连接，然后连接洞口处的管线，继续顶进。 6.8管节接头形式及防渗漏措施为防止管道渗漏和地下水涌入，管节间必须有可靠的防水措施。本工程采用F型接头（柔性钢承口接头），接头