水厂水源迁改工程顶管施工方案.doc

xx市三水厂水源迁改工程xx市三水厂水源迁改工程施工方案编制： 审核： 审核： xx省第三工程有限公司目 录1.编制说明、原则和依据41.1.编制说明41.2.编制原则41.3.编制依据51.3.1.技术标准及设计依据51.4.工程概况51.5.工程地质概况51.5.1.场地地层构成51.5.2水文地质条件62.施工筹划72.1.本段工程顶管特点72.2.选型的要求72.3.顶管机刀盘和刀具选择82.4.二次破碎装置92.5.设备的安全性和可靠性103.顶管方案及工艺103.1.顶管机的性能参数103.1.1.泥水平衡顶管机参数103.1.2.机头结构示意图113.2.主要施工工艺123.2.1.基本施工工序123.2.2.工序示意图133.2.3.轴线测量放样133.2.3.1.地面趋近导线测量133.2.3.2.水准测量143.2.3.3.轴线测量153.3.始发井内的设备安装153.3.1.洞口止水装置安装153.3.2.后靠墙的安装163.3.3.机架的安装173.3.4.测量观测台安装设置173.3.5.始发井内洞口的凿除173.4.顶力估算及中继间布置183.4.1.顶力估算183.4.2.中继间的设置计算193.4.3.中继间说明203.5.触变泥浆减摩223.5.1.触变泥浆减摩的作用223.5.2.注浆工艺顺序223.5.3.浆液配比与质量指标233.5.4.注浆原则233.5.5.注浆质量的控制措施243.5.6.压浆过程中注意事项243.6.顶管机姿态控制253.6.1.顶进偏差产生的原因253.6.1.1.形成滚动偏差的原因253.6.1.2.引起方向偏差的因素253.6.2.顶管机的姿态监测253.6.2.1.人工监测253.6.2.2.滚动角的监测263.6.2.3.激光导向监测273.7.防沉降措施273.7.1.沉降分析273.7.1.1.开挖面引起的地层损失273.7.1.2.管道外周环形空隙引起的地层损失283.8.管道顶进辅助工作283.8.1.顶管供电及照明283.8.2.顶管通讯、监控283.8.3.顶管通风、气体监测294.顶进施工质量保证措施294.1.1.主要施工技术参数的控制294.1.2.顶进轴线的控制294.1.3.管节减摩304.1.4.顶进技术措施305.施工安全管理体系305.1.1.安全责任制305.1.2.安全教育315.1.3.安全技术交底315.1.4.安全生产管理315.1.5.安全检查321. 编制说明、原则和依据1.1. 编制说明本方案是根据本工程设计图、工程量清单，并按国家颁布的现行施工质量验收规范、施工规程和有关工艺标准进行编制的。我公司将按业主指定时间和地点与进行协商，签订本工程承包合同，做好人员、材料和施工机械的组织、进场等施工准备工作，按时开工。在此基础上，开工前我公司将根据会审后的施工图、建设单位、监理单位对施工方案提出修改意见，做进一步的完善和细化，编制详尽的施工组织设计方案，确保本工程施工的顺利进行。施工过程中，如有变更，本公司将针对变更情况，根据实际情况重新修改和编制相应的施工方案，并报建设单位和监理单位，取得认同后方予以实施。1.2. 编制原则 坚持质量第一，用户至上的宗旨，全面执行我公司“科学管理创时代精品，优质服务让顾客满意”的质量方针，严格按照ISO9001：2008国际质量体系标准要求进行施工管理；坚持以人为本的要求，做好施工现场的安全生产、文明施工工作；以环境管理体系规范为准则，做好环境保护，走持续发展的道路。并切实贯彻执行国家施工及验收规范、操作规程和制度，确保工程质量和安全。严格执行基建程序，发挥我公司技术优势，利用先进的施工设备、技术，科学与现代化电脑信息网络管理，加快施工进度，确保业主投资尽快产生效益。充分发挥我公司整体实力，大量使用先进的机械设备，减轻劳动强度，提高劳动生产率，加快施工进度。加强工程进度的科学性、计划性的管理，合理安排机械、材料、劳动力的进退场，确保现场文明整洁。遵循国家及当地政府有关环保文件精神，采取有效措施，减少环境污染，降低噪音。严格遵循国家、地方政府和业主有关消防要求，做好消防工作。1.3. 编制依据1.3.1. 技术标准及设计依据&城市道路设计规范 CJJ37-2012；&铁路隧道设计规范 （TB10003-2005）；&锚杆喷射混凝土支护技术规范 （GB50086-2001）；&公路隧道设计规范 （JTJ026-2004）；&水工隧洞设计规范 （DLT_5195-2004）；&地下工程防水技术规范 （GB50108-2008）；&建筑基坑支护技术规程 （JGJ120-2012）；&铁路隧道工程施工质量验收标准 （TB10417-2003）；1.4. 工程概况 xx市三水厂水源迁改工程位于xx市河东滨江路，xx市三大桥上游约200m处。取水管道为一根DN1600钢管，壁厚20mm，与DN1200中心间距3.8m，设计管内底为21.70m，施工工艺要求泥水平衡顶管法于取水泵房井内平行顶进，一次性穿越滨江大道和湘江防洪大堤顶至湘江河中，顶进150m后，采取水下切割法回收顶管机。1.5. 工程地质概况1.5.1. 场地地层构成 在勘察范围及勘探深度内,组成场地地层自上而下依次为人工填积的杂填土,冲积而成的粉土及卵石及下伏基岩强风化、中等风化粉砂质泥岩。其各层主要特征依次描述如下： 1、 杂填土（Q4ml）褐黄-褐灰色,以粘性土为主,含较多碎石、砖块及植物根系等杂质,局部含少量淤泥质杂填土,人工填积，结构松散,稍湿-湿。层厚2.507.50m,层底高程28.2231.50m。2、 粉土（Q3al）褐黄-黄褐色,含少量灰白色条状高岭土及少量黑色铁锰氧化物,底部含石英粉砂和云母碎屑,稍具砂感,裂隙发育,摇振反应中等,无光泽反应,干强度低,韧性低,稍湿,中密。埋深2.507.50m,层厚0.605.20m，层底高程26.3027.62m。3、 卵石（Q1al）褐黄色,以石英质硅质碎屑为主,夹少量粘性土、砂砾,粗颗粒呈圆形及亚圆形,中等风化，粒径大于20mm的占55%左右,含较多粗颗粒，最大粒径可达100mm,中密,湿-饱和。埋深3.1010.50m，层厚4.207.00m，层底高程20.5422.10m。4、 强风化粉砂质泥岩（K）紫红色,粉砂泥质结构,层状构造,以泥质成分为主,石英粉砂为次,裂面见少量云母碎屑及铁锰氧化膜,岩石风化强烈,顶部分风化成土状,裂隙发育,遇水易软化,干燥易碎。岩面粗糙,岩芯多呈碎块状-短柱状,坚硬,致密,稍湿。埋深10.1016.30m,层厚0.801.10m,层底高程19.7421.00m。5、 中等风化粉砂质泥岩（K）紫红色，粉砂泥质结构，层状构造，以泥质成分为主，石英粉砂为次，局部见溶蚀现象，该岩层中局部夹绿泥石及泥质物透镜体,分布无规律，强度较低。岩石较完整，遇水易软化，干燥易碎裂。岩芯完整，多为短-长柱状，坚硬，致密，稍湿。埋深10.9017.10m,钻孔控制厚度5.908.20m,控制高程11.5415.10m。1.5.2水文地质条件1）地下水 勘察期间，在勘察范围及勘探深度内，场地主要见上层滞水、潜水和基岩裂隙水。上层滞水主要赋存于杂填土及粉土顶部裂隙中，受地表水和大气降水补给，季节性变化明显。本次测得上层滞水初见水位为1.105.20m，相应高程29.6233.80m。潜水主要赋存于粉土的底部和卵石中，受同层地下水及湘江水补给，本次测得潜水初见水位3.5010.70m，相应高程26.0027.20m；基岩裂隙水主要赋存于粉砂质泥岩的裂隙中。测得混合静止水位1.307.30m，相应高程29.4230.20m。 2. 施工筹划2.1. 本段工程顶管特点序号工程特点相关要求1埋深大-管道埋深20-24m，地下水丰富。要求顶管机、管道承压能力强2管道穿越地层主要为卵石、强风化粉砂质泥岩刀体切削能力强，刚度硬3顶进前8米截面为一半在岩层一半在砾石层严格控制顶进偏差4卵石、强风化粉砂质泥岩抗压强度大、岩体完整性好对刀具的切削、抗压能力，耐磨程度要求特别高，顶管设备必须具有很强的优势。5一次顶管距离长-顶进距离约150m对中继间设置，管材质量，测量及通风等长距离顶进施工的保障措施方面要求严格。6穿越湘江大堤必须一次性顶进。7掘进方向和精度要求较高要求顶管机控制方向和能力强，激光导向准确，监控措施准确，确保顶管掘进质量和安全。8根据实际情况需重新准备，顶进速度慢，工期要求较高在保证质量的前提下，提高施工速度，备足易损设备。2.2. 选型的要求2.3. 对于顶管工程来说，针对不同的土质情况选用不同的机型是很关键的，甚至直接关系到顶管施工的成功。因此针对本次顶管工程的特点进行顶管机的选型是决定顶管成功的重中之重。经过科学认真的分析论证，决定采用二次破碎泥水平衡式顶管机，它具有其他类型顶管机无法比拟的优势： 该型号机头具有结构合理，可靠性高，适用性强，施工速度快，工程质量良好等特点。.适用于卵石，软岩等不同混合岩体条件。.本机刀盘上的多边形泥仓壳体的每一个边形成更强大的破碎功能。.简单可靠的支撑和传动体系，以及大扭矩输出，使设备更加安全可靠。.在多边形泥仓内设有数个高压水喷嘴，高压水可对泥砂进行切割。.先进的机头姿态显示和纠偏控制系统，使机头姿态更易控制。2.4. 顶管机刀盘和刀具选择刀盘根据不同的形式分为面板式和辐条式。一般认为面板具有挡土作用，有利于开挖面前方的的土体稳定，但面板式刀盘施工时一般扭矩要大些，而辐条式刀盘扭矩较小，对开挖面稳定不利，施工实践证明，辐条式刀盘施工时路面沉降是要大于平板式刀盘，从安全角度出发，本次顶管机刀盘最终采用辐条和面板式混合刀盘，将开口率控制在26%。图：二次破碎顶管机刀盘管道穿越地层主要为卵石、强风化粉砂质泥岩，施工中最突出的问题是刀具的抗压、耐磨性问题，在卵石、强风化粉砂质泥岩中，刀具的磨损非常大，如果不采用硬度的耐磨材料，势必存在刀具损坏，增大施工难度等的问题。本次顶管长度为150m，大部分管道掘进时都在卵石、强风化粉砂质泥岩中进行，为了保证150m掘进过程中，减少刀具损坏情况，所以，刀头的正面和侧面，均采用超硬质进口合金刀具，且为了提高其抗折断性，掺入稀有金属钴。刀具采用主刀、中心鱼尾刀组、先行刀、刮刀和保径刀等多种刀具，分别安装在刀盘中心，进泥口、刀盘面和刀盘外周，所有刀具和刀盘焊接均采用耐磨焊条。该套进口刀片的使用可尽量避免施工中期刀具更换对施工质量及工期提供最大保障，整套刀具价格约60余万元。2.5. 二次破碎装置 本次顶管工程的顶管机通过选用先进的刀具装置，可实现对卵石、强风化粉砂质泥岩的破岩功能，然后由二次破碎将孤石破碎成能被输送的粒径。 二次破碎至关重要，因为仅靠一次破碎达到能被输送（泥水管路输送）的粒径，将大大缩短刀具寿命，影响顶进速度。 本次顶管工程的顶管机在刀盘上采用独特的圆锥形剪切破碎装置作为二次破碎，不仅能极有效的进行破碎，且因二次破碎是在机头内部进行，故破碎过程中顶管机不易引起机身旋转，破碎时震动很小，对控制顶管姿态非常有利。图：二次破碎原理图 当顶管前方遇到岩体时，首先由刀盘上的刀具将障碍物一次破碎成二次破碎能接受的程度，然后由圆锥破碎机把石块剪碎。二次破碎作为顶管施工过程中处理障碍物的技术，在内似含有孤石等障碍物的地层情况下有很好的表现。2.6. 设备的安全性和可靠性 顶管机的顶进面，通过隔仓板和机内完全隔离，顶进面的砂砾和泥水，只能通过送排泥管路进出。送水和排泥管路上，均设有阀门控制和压力，流量仪表监视系统。超长距离砂砾地层中顶进时的防磨损措施有：刀盘的剪切破碎功能（第一次破碎）机头二次破碎功能（第二次破碎）对粉砂的防堵功能采用合理的刀具布置采用滚刀施工加强对刀具的焊接刀盘面板的加强和改造采用止水密封 复合地层长距离顶管施工的关键是刀盘的配置和破碎功能。配置合适的刀盘，刀具和开口条件，使其足以抵挡恶劣的地质条件，到达接收井，刀具允许部分磨损，保证无崩缝，刀盘完好。顶进施工过程中，如何对顶管机方向进行纠偏控制，触变泥浆减阻优化，针对透水砂层的压力控制，泥浆质量控制，中继间的优化设计等也是确保这种地层顺利长距离顶进的必要条件。3. 顶管方案及工艺3.1. 顶管机的性能参数3.1.1. 泥水平衡顶管机参数DN1600 二次破碎泥水平衡顶管机参数表外形尺寸DN16503.5m备注刀盘动力45KW1扭矩120KNM转速3.2rpm纠偏角度2纠偏油缸500KN120mm4台自重约18T操作PLC电子远程控制泥水管4寸刀盘开口26%机壳长径比0.8工作压力28Mpa设备总功率50KW3.1.2. 机头结构示意图3.2. 主要施工工艺3.2.1. 基本施工工序3.2.2. 工序示意图3.2.3. .轴线测量放样测量是使顶管机沿设计轴线顶进，保证顶管机顶进方向精确度的前提和基础。为保证本工程的测量精度，施工前首先完成对业主所给测区导线网与水准网及其它控制点的检核。在顶管机上配备激光导向系统指导顶管机顶进，以降低人工测量的误差和劳动强度，加快施工进度。 同时采用全站仪对顶管轴线进行测量控制。施工时严格贯彻三级测量复核制度，即作业队复核后报项目经理部，项目经理部测量队进行复核，然后反馈给监理确认，监理复核确认后，再由项目测量队进行施工放样测量，从而确保顶管按设计方向顶进。3.2.3.1. 地面趋近导线测量 地面趋近导线测量的目的是从测量交桩点通过附和导线的形式把坐标、方位引测到顶管井位附近点位或施工控制点上，为竖井传递或测量放样做好准备。也可采用边角三角形引测近井点的坐标和方位。近井点或施工控制点的个数不得少于3个，并相互通视。观测采用左右角观测，左右角平均值之和与360的较差小于4。边长往返测各两测回，一测回三次读数的较差小于3mm，测回间平均值较差小于3mm，往返平均值较差小于5mm。气象数据每条边在一端测定一次。测距边只进行气压、温度等气象改正和倾斜改正，不进行高程归化和投影改正。图：趋近导线示意图3.2.3.2. 水准测量 依据水准测量原理，从已知水准点将高程引测至工作井或接收井附近，然后将地面高程引至井下：HB=HA+a-(d-c)-b (A为已知水准点) 从而就可以测得所需高程。图：水准测量示意图3.2.3.3. 轴线测量 轴线测量就是将设计顶管轴线放样至实地位置，即轴线放样。该工作在顶管施工中非常重要，它关系到顶管预留洞口正确位置的确定，同时也为之后要进行的顶管的测量奠定良好的基础。 轴线测量采用AUTO CAD2010软件（内业）和全站仪（外业）进行。首先，将轴线点坐标和井中心坐标载入AUTO CAD软件中，然后以井中心为中心画一圆（略大于工作井半径），再将轴线延长，与圆相交。其次，利用全站仪将2点坐标放样出来即可。将点放出来后，利用铅垂原理将轴线中心引至设计标高即可。3.3. 始发井内的设备安装3.3.1. 洞口止水装置安装 顶管过程中，管子与洞口之间都必须留有一定的间隙。此间隙如果不把它封住，地下水和泥砂就会从该间隙中流到井中，轻者会影响工作坑的作业，严重的会造成洞口上部地表塌陷，甚至会造成事故，殃及周围的构筑物和地下管线的安全。因此，顶管过程中洞口止水是一个不容忽视的环节，必须要认真、仔细地做好此项工作。 顶管井洞口有预埋钢圈，洞口止水圈制作前事先凿除预留钢圈以外20cm内混凝土表面，直至裸露出钢筋，平面要求到达水平立面。第一道钢圈上事先均布焊制M20螺栓，整体与裸露出的钢筋以及洞口预留钢圈焊牢，上述步骤完毕后上安装橡胶圈及钢压板。 顶进施工前安装橡胶止水带及止水带钢压板，并将压板螺丝紧固。为防止出洞口及顶进过程中泥水压力过大涌入工作井内。3.3.2. 后靠墙的安装始发井内设备安装主要是后靠背、导轨、主顶油缸、油泵动力站、钢制扶梯等。顶管基座为钢结构预制构件。后靠墙采用一块分别为4m2.5m，6cm厚的钢板。轴线确定后先安放后靠背，后靠背后部距离井壁100200mm，调整后靠背前后以及左右方向，应尽量保证后靠背的中心于轴线相重合，并且绝对垂直。最后浇筑C30的混凝土至井壁到后靠背的间隙，后机架的安装在后靠背的安装完毕后进行，抄平后顶后只要保证所以千斤顶后平面贴实后靠背既可固定，并设置支撑加固，保证整体设备稳定不变形。后座墙是顶进管道时为千斤顶提供反作用力的一种结构，有时也称为后座、后背或者后背墙等。在施工中，要求后座墙必须保持稳定，一旦后座墙遭到破坏，顶进工程就要停顿。后座墙主要有功能是在顶进过程自始至终地承担主顶工作站顶管前进时的后坐力。后座墙的最低强度应保证在设计顶进力的作用下不被破坏，要求其本身的压缩回弹量为最小，以利于充分发挥主顶工作站的顶进效率。在设计和安装后座墙时，应使其满足如下要求。a. 要有充分的强度在顶管施工中能承受主顶工作站千斤顶的最大反作用力而不至破坏。b. 要有足够的刚度当受到主顶工作站的反作用力时，后座墙材料受压缩而产生变形，卸荷后要恢复原状。如压缩回弹量大，会导致大量行程消耗在后座墙压缩变形土，从而大在降低千斤顶的有效冲程，使顶进效率降低。故后座墙必须具有足够的刚度。c. 后座墙表面要平直后座墙表面应平直，并垂直于顶进管道的轴线，以免产生偏心受压，使顶力损失和发生质量、安全事故。d. 材质要均匀后座墙材料的材质要均匀一致，以免承受较大的后座力时造成后座墙材料压缩不匀，出现倾斜现象。3.3.3. 机架的安装 在轴线定好后既可安装导轨以及后顶，先根据导轨本身的尺寸计算出导轨顶面至轴线的高差h，至水平仪于井下，在井四周作出46个临水点，保证轴线标高-临水点高程= h，安放导轨时可用线绳在相对的两个临水点拉出一条直线，使导轨顶轻触于线绳既可，然后根据轴线调整导轨轴线在竖直方向上于已知轴线的竖直投影线重合，导轨轴线方向调整好后再精调导轨的高程，最后支撑导轨至井壁上。3.3.4. 测量观测台安装设置 为便于管道顶进时测量，在工作井内布置一固定测量台，测量台支架用型钢制作，用膨胀螺栓固定在工作井底板上，用测量专用对中盘配铜螺丝强制对中，避免测量时的对中误差。安装时用锤球将洞门中心和后靠背标记的连线精确投到对中盘中心，安装完毕后，利用以上导线测量的方法对对中盘中心进行复测，使之精确位于工作井和接收井中心连线的延长线上。管道顶进测量采用激光经纬仪与全站仪相结合。3.3.5. 始发井内洞口的凿除 洞口止水圈制作完毕后在顶管机下井之前将对井外的墙体进行人工凿除，洞口凿除到最后将保留10cm厚度，并预留一排钢筋，此时将顶管机推进，割除钢筋后剩下部分的混凝土去除将有顶管机刀盘切削来完成。图：洞口凿除示意图3.4. 顶力估算及中继间布置3.4.1. 顶力估算根据给排水管道工程施工及验收规范（GB5026897）计算顶力公式顶力：FF1+F2+F3（按150米计算）式中F总推力 Fl正面阻力 F2机头摩阻力 F3顶进阻力a）.F1D2P设/4 式中：P设正面土压力D管外径1.65m L1机头长度3.5mP主0Htg2（45-/2）10.926tm2P被0Htg2（45+/2）193tm2式中0浮容重，取19.8KNm3 换算后即2tm3 （根据以往施工经验）H地面至掘进机中心的厚度，取最大值23m等代摩擦角，此处取38（根据以往施工经验）。P设=2/3（P被- P主）+ P主=121tF13.14*1.652*121/4=259tb）.F2=F*(K*(Pv+Ph)*D*L+W)式中：F2无采取注浆工艺的机头外壁与土层间的摩擦力Pv管顶以上土压力Pv=*H=42t/ m2土的容重，取2 tm3H管顶的覆土厚度21mPh管壁上土的侧向水平压力Ph=Pv*tg2（45-/2）10t /m2等代摩擦角，此处取38D顶管机外径1.65 L机头长度3.5 W机头自重20tF管壁与土层的摩擦系数，根据土的类别和不同含水量取用，此处取1。K系数。当管道位于潮湿或复杂的土层时，取K=0.08。F2F*(K*(Pv+Ph)*D*L+W)=44tC）.F3D fL 式中：f管节浮在浆套中的摩阻力，系数取1.0（施工经验）L顶距150mF3D fL =777t即每顶进lm顶力增加11.9t。因此，总推力F259+44+7771080t3.4.2. 中继间的设置计算 经计算得出顶管的总推力大于主顶的总推力，故需设置中继间进行中间接力顶进。顶进时，为确保安全，当顶力达到设计要求的90%时，即需启动中继间，设计要求=500T，中继间设计总推力F=400T，工作高效率为80%（由8只50T小千斤顶环绕附着组成）。 主顶控制顶力： F主顶=50090%=450吨 中继环控制顶力：F=40080%=320吨 主顶（此时用主顶油缸推进管道和机头） f为平均每米的顶力：f=1080T150m=7.2 T/m F主顶= fL450吨 7.2L450吨 L62m 计算值：主顶可推距离 L62m 中继间布置计算：L= fL320吨 中继间可推距离L44m 由以上计算结果得知，此段顶管的1#中继间理论布置位置是在机头往后44米处，结合以往实际施工经验，调整后1#中继间的布置距离为机头往后44米处。所以本段顶管中继间安置里程为：1#+2#+主顶62m=44+44+主顶62m=150m 每只中继环的长度为1.3M，拟选用2套中继环。中继环安装时间相当重要，主要视顶力的上升速度而定。由于管道顶进时，常会发生一些不可预见的因素，如土质变化，漏水，纠偏角度太大，触变泥浆套遭到破坏，停顶时间过长等，都会造成顶力急剧上升，必要时启动待用的中继环。因此，顶进过程中必须加强监测，发现问题及时研究解决，以免贻误中继环的安放时间，造成不必要的麻烦。3.4.3. 中继间说明 中继间将有专业金属构件公司制作。 中继间的密封采用双道径向可调的橡胶密封，双道径向可调的橡胶密封用于中继间伸缩时密封装置。密封配合面应经过立车的精加工，并经过抛光处理，涂抹润滑脂。 每套中继间安装8只50T双作用油缸，总推力400T（实际控制顶力为320T），油缸行程为300mm。 为提高工程的可靠性，在每套中继间处设一台三柱式液压动力机组，该液压泵具有耐高压的特性，尤其适用于中继间使用，启用时一名操作人员就可控制。图：中继间示意图表：中继间主要技术参数油缸数量8只 油缸尺寸：DL250400mm油缸行程S=300mm限定油压P额=20Mpa 限定推力：F额=400T最高油压Pmax=31.5Mpa最高推力Fmax=400T顶进速度V=050mm/min油泵型号JB-30高压油泵 Q=30L/min电机型号Y185M-4 N=15KW n=1450r/min3.5. 触变泥浆减摩3.5.1. 触变泥浆减摩的作用 触变泥浆有两个作用，一个是减摩作用，另一个是控制沉降作用，在本工程顶管施工中，我们利用触变泥浆在管节周围形成浆套减小管外壁与地层之间的摩擦力，是所有顶管施工至关重要的技术措施。3.5.2. 注浆工艺顺序 在顶进过程中，通过压浆环管向节外壁压注一定数量的减摩泥浆，采用多点对称压注使泥浆均匀的填充在管节外壁和周围土体间的空隙，来减少管节与土体间摩阻力,起到降低顶进阻力的效果。 顺序是：地面拌浆储浆池浸泡水发启动压浆泵打开送浆阀送浆（顶进开始）管节阀门关闭（顶进停止）总管阀门关闭井内快速接头拆开下管节接长总管循环复始。图：注浆工艺顺序图3.5.3. 浆液配比与质量指标表：浆液配比表膨润土纯碱CMC水104kg3.05kg1.05kg800kg以上配合比为暂定配合比，施工前根据膨润土质量情况现场进行试验，监测部分指标，按试验结果调整配合比。拌制好的的触变泥浆应满足下表要求：表：浆液标准整合比表（B浆）漏斗粘度S视粘度Mpa.s失水量ml终切力10-8KPa比重kn/m3稳定性79.22112.58010.480-0.0013.5.4. 注浆原则 合理布置注浆孔，使所注润滑泥浆在管道外壁形成比较均匀的泥浆套。 压浆时必须坚持“先压后顶、随顶随压、及时补浆”的原则，压浆泵和输出压力控制在0.30.4MPa。3.5.5. 注浆质量的控制措施 保证润滑泥浆的稳定，在施工期间不失水、不沉淀、不固结。 制定合理的压浆工艺，严格按压浆操作规程进行。 顶进距离长，地面压浆泵的动力无法满足压送距离，需要在管道内设置中继压浆站，中继压浆泵和储存箱组成，压浆时先由地面压浆泵把浆液压到储浆箱，然后用中继压浆泵向管外压浆。 保持管节在土中的动态平衡。在深层砂土中，静态和动态的周边阻力相差极为明显，一旦顶进中断时间较长，管节和周围土体固结，在重新启动时就会出现“楔紧”现象，顶力要比正常情况高出1.4倍，因此尽可能缩短中断顶进时间保持施工的连续性。如中断时间过长必须补充浆液。3.5.6. 压浆过程中注意事项a. 压浆管与压浆孔连接处设有单向阀，防止在压浆停止时管外的泥砂会顺着注浆管流到浆管内，沉淀后会把注浆管堵住。b. 浆液搅拌后，要有足够的浸泡时间，搅拌均匀。c. 选择螺旋泵作为压浆泵，因为螺杆泵没有脉动现象，易于形成稳定的浆套。d. 特殊区域的压浆管布置，在头三节钢管处多设注浆孔，注足浆液形成浆套，因为开始时浆液渗透大，后面的管节可以通过补压浆得到补足。e. 顶进施工中，减阻泥浆的用量主要取决于管道周围空隙的大小及周围土层特性，由于泥浆的流失及地下水等的作用，泥浆的实际用量要比理论用量大得多，一般可达到理论值的1.53倍，但在施工中还要根据土质情况、顶进状况、地面沉降的要求等做适当的调整。f. 各作业班在顶管施工时作好压浆量、点的记录，确保压浆工作到点到量和浆套完整性、均匀性，以降低管外壁摩擦阻力，控制施工质量。g. 如果注浆过程中超过上述平均用量的2倍时，说明地层土质有较大变化，立即检查原因，必要时需调整顶进参数，地面沿线专人巡视，防止打穿地层造成浆套损坏。3.6. 顶管机姿态控制3.6.1. 顶进偏差产生的原因3.6.1.1. 形成滚动偏差的原因 刀盘切削土体的扭矩主要是由顶管机壳体与土层之间的摩擦力矩来平衡。当摩擦力矩无法平衡刀盘切削土体产生的扭矩时顶管机将形成滚动偏差。过大的滚动会影响钢管的测量板、纠偏油缸，造成测量、纠偏及出土困难，对顶管轴线偏斜也有一定影响。3.6.1.2. 引起方向偏差的因素 在顶管机顶进过程中因为不同部位顶进千斤顶参数的设定偏差，使顶进方向产生偏差。 由于顶管机表面与地层间的摩擦阻力不均匀、开挖面上的土压力的差异以及切削刀口切削欠挖时引起的地层阻力不同，也会引起一定的偏差。 开挖面土层性质差异容易引起方向偏差。即使在开挖土体力学性质十分均匀的情况下，受顶管机刀盘自重的影响，顶管机也有下扎的趋势。因此，在顶进的过程中，须对竖直方向的误差进行严密监测控制，随时修正各项偏差值，把顶进方向偏差控制在允许范围内。3.6.2. 顶管机的姿态监测3.6.2.1. 人工监测 采用全站仪、水准仪等测量仪器测量顶管机的轴线偏差，监测顶管机的姿态。3.6.2.2. 滚动角的监测 用电子水准仪测量高差，推算顶管机的滚动圆心角，监测顶管机的滚动偏差。方法是在切削舱隔墙后方对称设置两个测量点，二点处于同一水平线上，且距离为一定值。测量两点的高程差，即可算出滚动角。图4.6.2.2顶管机滚动示意图 A、B为测量标志，a、b为顶管机发生滚动后，测量点所处的新位置，Ha、Hb为两点的高程，为顶管机的滚动圆心角。线段 AB = 2OA = 2OB = 定值 a=arcSin(HbHa)/AB 上式中，如果HbHaO，表明顶管机逆时针方向滚动。如果HbHaO，表明顶管机顺时针方向滚动。a. 竖直偏角的监测 电子水准仪可直接测量顶管机的俯仰角变化，上仰或下俯其角度增量的变化方向相反。b. 水平偏角的监测 电子全站仪可直接测量顶管机的左右摆动，左摆或右摆水平方向角的变化方向相反。c. 仪器的配备 电子水准仪：型号：Leica NA3003 精度：0.4mm 电子全站仪： 型号：托普康 332 精度：2”3.6.2.3. 激光导向监测 顶管机上安装的激光导向系统，是从一固定基准点向顶管机测量板发射激光束，然后计算出顶管机相对设计线路的偏差位置。顶管机相对设计轴线的偏差值显示在监控显示器上。操作人员在控制室内，通过控制系统修正顶管机的偏差。 测量装置由目标测量板即激光靶板和倾角罗盘装置组成，激光靶板测量激光入射点和入射角，倾角罗盘仪测量机器在两个方向上的转角。 测量时自动监测数据与人工监测数据相互比较，以进一步提高顶管机姿态监测的精度。3.7. 防沉降措施3.7.1. 沉降分析 顶管施工过程中，对其自身的周围土体将产生扰动，使土体本身的强度发生变化和土体产生位移，波及顶管管道上方构筑物。 顶管引起地层移动的因素主要有：3.7.1.1. 开挖面引起的地层损失 与选用工具管类型有关，本公司采用泥水平衡平板刀盘机头，采用平板刀盘切削正面土体，开挖面失土率可控制在0.5%3.7.1.2. 管道外周环形空隙引起的地层损失 一般工具管外径较管道外径大2厘米，因此工具管顶过后管道外周产生环形空隙，如不能充分注浆充填，则使周围土体挤入环形空隙，导致地层损失。3.8. 管道顶进辅助工作3.8.1. 顶管供电及照明顶管施工有其特殊性，其管径小，若采用高压供电安全缺乏保障，因此必须采用380V低压输电。采用低压供电，就必须加大电缆容量，并且设置增压设备，以便在压降过大时起稳压作用。为了防止不可预见情况的发生，还安装了一套自动增压装置，当线路压降过大时，增压装置开启，稳定施工用电电压，保证顶进设备的正常运作。照明采用安全电压，由管道内电箱中的变压器提供36V电源，每只变压器连接910只行灯进行照明，根据顶进长度来决定使用变压器的数量。3.8.2. 顶管通讯、监控顶进必须保证信息交换渠道的畅通，同时对施工操作人员要进行监护，防止发生安全事故，因此需要设置通讯、监控系统。通讯采用一台程控交换机，在掘进机处，基坑内，地面控制室和项目经理室等各主要部门和岗位上设置一门电话，以便信息及时传递。在掘进机和基坑各设2台摄像机，以使顶管的施工情况能在主控制室里反映出来。管内照明采用节能灯，每隔8.5m设一盏灯，管道全线应有足够的亮度，在掘进机测量耙处，应用强光源照明。现场和井内的照明都要有足够的亮度，所有照明均符合安全用电规范。由于管道内空气潮湿，应使用防潮、防爆的矿用电话机，以保证通话质量。监控采用了两台监视器，分别对工具管操作面和主顶操纵台进行监控。这样地面人员能及时了解施工情况，发生问题可以及时解决。为了解决传输信号长距离输送衰减的问题，将信号通过放大器放大后再送上地面，保证图像的清晰。3.8.3. 顶管通风、气体监测由于顶进深度较深，地层中可能存在腐烂物质形成的沼气等可燃性气体，在施工中，这些气体可能会从机头与1#管的连接处的缝隙渗入管道内，危及施工人员的安全。为此，每次下井时，都由施工人员携带便携式可燃性气体监测仪器进行测试，确保安全才能进行施工，否则必须进行强制通风，待气体浓度恢复正常后，再进行顶进施工。为了改善管道内的工作环境，每人需要4m/h氧气供应，顶进施工时对管道进行强制通风，采用风机进行通风，管道内采用300mmPVC通风管。焊接施工时，对管道也进行强制通风，将风机直接布置在井口里面，将风由管道内向外吹，直接将焊接时产生的大量有毒有害气体稀释排出井外。a. 作业面空气质量标准&环境空气质量标准（GB3095-2012）b. 保证顶管内的氧气浓度不低于20%，有毒有害气体与灰尘的浓度不大于有害于身体健康的浓度，其中CO4mg/m，NO280g/ m，O3160g/ m（8h），SO2150g/ m，工作面通风设备的噪音不超过70分贝。用于通风的空气必须清洁，在地下作业点新鲜空气量不低于每人每分钟0.06 m，风速大于0.15m/s，最大风速不超过6m/s。c. 控制工作面温度不超过28，相对湿度不超过80%。4. 顶进施工质量保证措施4.1.1. 主要施工技术参数的控制顶进机施工速度匹配是保证切口土压力稳定、正面出土量均匀的主要手段，所以在施工时，应对顶进速度作不断的调整，找出顶进速度、正面土压力、出土量三者的最佳匹配值，以保证顶管机的施工质量，也能让顶进设备以最佳状态工作。4.1.2. 顶进轴线的控制顶管机在正常顶进施工过程中，必须密切注意顶进轴线的控制。在每节管节顶进结束后，必须进行机头的姿态测量，并做到随偏随纠，且纠偏量不宜过大，以避免土体出现较大的扰动及管节间出现张角。4.1.3. 管节减摩制定合理的压浆工艺，严格按压浆操作规程进行。为使顶进时形成的建筑间隙及时用润滑泥浆所填补，形成泥浆套，达到减少摩阻力及地面沉降。压浆时必须坚持“随顶随压、逐孔压浆、全线补浆、浆量均匀”的原则。4.1.4. 顶进技术措施a. 机头下井前对全套机械设备进行彻底检查，保证其顶进时具有良好的性能。b. 严格控制顶进机的施工参数，防止超、欠挖。c. 顶进机顶进的纠偏量越小，对土体的扰动也越小。因此在顶进过程中应严格控制顶进机顶进的纠偏量，尽量减小对正面土体的扰动。d. 施工过程中顶进速度不宜过快，一般控制在0.5cm/min左右，尽量做到均衡施工，避免在途中有较长时间的耽搁。e. 在穿越过程