淮南顶管施工 --正式版20120218.doc

安徽省中安联合煤业化工有限公司煤制170万吨/年甲醇及转化烯烃项目取水工程顶管施工方案编制： 审核： 批准： 江苏省水利建设工程有限公司二一二年二月39目 录一、概述31.1、编制依据31.2、工程概况31.3、顶管施工特点与难点51.4、总体施工设想6二、顶管现场平面布置62.1、井上平面布置72.2、井内布置72.3、管道内布置7三、顶管设备选择83.1、工具头的选择83.2、配套设备选型9四、顶管施工工艺134.1、工艺流程图134.2、顶力计算及中继间的设置144.3顶管施工准备174.4顶管施工184.5、顶管测量204.6、联接段施工措施23五、顶管施工技术质量保证措施265.1、顶管进出洞措施265.2、顶管注浆减阻275.3、地面沉降控制措施275.4、顶管的姿态控制措施28六、主要资源需用计划336.1、劳动力计划346.2、主要机械设备34七、进度计划34八、安全文明施工措施34九、附图表38一、 概述 1.1、编制依据 1、设计文件（1）安徽省中安联合煤业化工有限公司煤制170万吨/年甲醇及转化烯烃项目取水工程技术要求；（2）安徽省中安联合煤业化工有限公司煤制170万吨/年甲醇及转化烯烃项目取水工程工艺、结构设计总说明；（3）安徽省中安联合煤业化工有限公司煤制170万吨/年甲醇及转化烯烃项目取水工程、图纸；（4）安徽省中安联合煤业化工有限公司煤制170万吨/年甲醇及转化烯烃项目取水工程现场调查资料；（5）安徽省中安联合煤业化工有限公司煤制170万吨/年甲醇及转化烯烃项目取水工程工作井施工方案；2、主要技术规范、规程、标准（1）市政排水管道工程施工及验收规范 DBJ/-220-96 （上海市）；（2）给水排水工程顶管施工技术规程ECS276:2008；（3）给排水管道工程施工及验收规范GB50268-97；（4）中国非开挖技术协会行业标准顶管施工技术及验收规范（试行）；（5）给排水管道工程施工及验收规范GB50268-2008；（6）水利工程压力钢管制造安装及验收规范；（7）钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001；（8）地基基础设计规范DGJ08-11-1999；（9）上海市工程建设规范顶管工程施工规程DG/TJ08-2049-2008；（10）水电水利压力钢管制造安装及验收规范DL2017-2007。1.2、工程概况1.2.1工程概况安徽省中安联合煤业化工有限公司煤制170万吨/年甲醇及转化烯烃项目取水工程位于安徽省淮南市潘集区祁集乡。该取水工程的主要任务是抽引淮河干流原水进入煤化工基地的水厂，解决化工生产及生活用水需要。该取水工程是等大（1）型工业取水工程，近期取水规模约9.67万t/d（取水流量1.12m3/s），远期为36万吨/d，近期安装3台机组，远期安装6台机组。该工程主要包括取水泵站、引水管道及取水口三部分，引水管道分顶管和沉管两部分，平行布置两根管道，西侧引水管道长度为1122m，东侧引水管道，长度为1126m。取水泵站采用堤后大空箱干室式布置。1.2.2工程范围引水管道共两根，采用钢管，公称直径DN1800，平行布置，管道中心线间距9.6m，西侧引水管道总长1122m，其中顶管施工长度1112m，沉管施工10m；东侧引水管道1126m，其中顶管施工长度1116m，沉管施工长度10m。顶管穿越淮河北大堤段采取高喷防渗墙及水泥回填灌浆防渗。根据总体施工安排，本方案包括的施工范围为：引水管道顶管向取水口段施工（652m左右）、引水管道顶管向泵房段施工（460m左右）和引水管道在工作井内联接段施工及相关施工准备工作等。1.2.3地质条件根据工程所提供的资料，反映输水管线工程地质条件如下：工作井目前在距取水口652米左右实施，输水管线进水口高程11.90m，出水口高程11.0m。沿工作井向取水口方向270米左右管道位于第层粉细砂中，该层呈中密密实状态，中等透水性，具承压含水层；再向取水口方向90米左右管道位于第层粉质粘土中，该层呈可塑硬塑状态，含砂礓，地质条件较好；向前直到取水口约300米左右管道位于第层淤泥质中粉质壤土或淤泥中，该层输水管底下厚度1.1m0.6m，呈流塑软塑状态，其下为呈可塑硬塑状的第层粉质粘土，地质条件差。沿工作井向泵房方向270米左右管道位于第层粉细砂中，该层呈中密密实状态，中等透水性，具承压含水层；再向泵房方向约200米管道位于第层轻粉质壤土中，硬塑，局部夹灰色可塑粉质粘土。1.2.4 水文地质条件根据提供的资料，在勘察控制范围内场区含水层分为潜水和承压水含水层，潜水含水层主要赋存于第层轻粉质壤土中，承压水赋存于第层、层粉细砂层或砂壤土中。第、层粉质粘土和第层轻粉质壤土为相对隔水层。地下水主要由大气降水、地表水和淮河河水补给，淮河是地下水的最低排泄基准面，地下水位主要受季节和天气影响，汛期和阴雨期，地下水位较高，旱季和枯水期地下水位较低。雨季主要受淮河、河水的补给，因此水位低于淮河河水位；旱季又向淮河排泄，地下水位高于淮河水位。勘察期间，测得地下水埋深1.0 m3.5m。根据堤防工程地质勘察规程（SL1882005）附录D土的渗透变形判别，堤基土第层轻粉质壤土、第层重粉质壤土、第层淤泥质中、轻粉质壤土、第层粉质粘土为流土型，第层、第层粉细砂为管涌型，各土层允许水力比降建议见下表：表1.1-4 各土层的渗透系数及允许水力比降建议值表地层编号土层名称渗透系数（cm/s）渗透性等级允许水力比降渗透变形类型轻粉质壤土1.0010-4中等透水0.30流土重粉质壤土6.0010-6微透水0.40流土淤泥质、粉质壤土4.0010-5弱透水0.35流土粉质粘土1.0010-6微透水性0.50流土轻粉质壤土2.0010-5弱透水0.35流土粉细砂5.7110-3中等透水0.20管涌轻粉质壤土2.0010-5弱透水0.35流土粉细砂5.7110-3中等透水0.20管涌粉质粘土5.0010-6微透水性0.55流土工程区地表水、地下水类型分别为HCO3Ca、Na型和HCO3Ca、Na、Mg型。地下水、地表水PH值分别为7.08.0，无侵蚀性二氧化碳，分析认为地表水、地下水对混凝土不具腐蚀性、对混凝土中的钢筋具弱腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。1.3、顶管施工特点与难点本次顶管施工特点如下：1、 顶管穿越土层复杂，特别是第层粉细砂、第层粉质粘土（含砂礓）、第层淤泥质、中粉质壤土或淤泥等不同土层对于顶管施工技术要求不同；2、 从工作井向取水口段顶管施工工期要求紧，包括准备时间不到70日历天；要求参建人员清楚的了解施工工艺和每道工序内容以及相互间的配合。3、 顶管为隐蔽工程施工，各工序之间联系配合紧密，涉及到起重工、电工、电焊工、司泵工等多个工种；涉及起重作业等多个特殊过程施工。4、 顶管施工工艺，决定了必须24小时不间断施工，对机械、人员配置和管材的连续供应提出了高要求。本次顶管施工难点如下：1、 土层性能复杂：第层粉细砂呈中密密实状态，中等透水性。表明原状土较硬，较难掘进，但受到扰动后极易产生流砂等破坏性地质现象；顶管施工过程注浆时，膨润土泥浆性能的调配至关重要。第层粉质粘土，该层呈可塑硬塑状态，含砂礓，地质条件力学性能较好。但对于泥水平衡式的顶管设备，该层土的施工有较大的挑战。第层淤泥质、中粉质壤土或淤泥，呈流塑软塑状态，其下为第层粉质粘土，地质条件差，该层顶进过程中工具头易发生下沉即磕头现象。2、 顶管施工穿越淮河北大堤，为确保施工期及施工后的大堤安全，必须严格控制地面沉降，而且要在2012年主汛期来临结束之前施工。顶管施工中掘进系统、顶进纠偏系统、电力系统、进水排泥系统、管道供应系统及测量系统等几大系统的有效配置和互相配合是有力的保证。3、 本次顶管施工，根据总体施工计划是自工作井先向取水口顶进652米左右（无接收井），取回工具头后再向泵房方向顶进460米左右（有接收井）。最终在工作井内进行两段联接。不但要考虑不同土层的正常顶进，还要考虑如何回收工具头及如何保证两段管道的顺利联接。根据特点难点的施工措施：1.4、总体施工设想密切关注本项目有关顶管工程的信息，积极做好进场的各项准备工作。项目部工作井具备条件后立即安排相关人员进场，调拨设备陆续到位。先行进场25T汽车吊，配合进行工作井内导轨铺设、后靠背及主顶支架等安装。现场进行轴线复核测量、高程闭合测量、布置钢管存放场地、布设进水排浆井上系统等。工具头进场组装试运行后，先向取水口方向顶进，到位后取回工具头，检修后进入工作井回顶至泵房。工作井内清除导轨、后靠北主顶（架）等辅助施工设施，进行两段管道的联接。二、 顶管现场平面布置本标段为2根DN1800 管道的平行顶进施工。全部在工作井内进行，施工场地的各种临时设施、便道、围挡、施工用水均在前期顶管井施工中准备妥当，直接使用。施工用电在工作井北侧现在的钢筋场内，建一座400kw变压电站。根据现场查看并结合现场实际情况，排泥场考虑放在工作井西南侧池塘内。施工现场布置包括工作井井上布置、工作井内布置和管道内布置。2.1、井上平面布置地面布置有供电系统、管道存放场地、触变泥浆搅拌站、进水系统、排泥场、起重设备、现场值班室、警卫室、材料间等。详细见工作井井上现场布置图。2.2、井内布置井内平行布置两套顶管设备，包括基坑导轨、钢靠背、主千斤顶、主顶泵站、操作台、激光经纬仪、清水加压泵、排浆泵、二氧化碳气包焊机、环形顶铁、U形顶铁等。井内平面布置见下图。 工作井顶进平面示意图2.3、管道内布置单根管道内布置的管线如下表。序号名称规格材料单位数量1清水管DN150法兰钢管条12排泥管DN150法兰钢管条13触变泥浆主管DN50镀锌钢管条24照明电缆26mm2铜 芯条15动力电缆YC3120+250mm2重型橡套电缆条26输气管DN50镀锌钢管条17通信电缆电话线条1具体布置：在钢管的下部布置二根进水、排泥钢管。在钢管断面的右侧布置二根注浆总管和一根进气管，两根注浆总管及进气管为镀锌钢管，三根管均架设在支架上。动力电缆、照明和通讯电线按照规范设置在电缆支架上。管道内的泥浆中间接力泵、注浆中间接力泵和储泥箱，留出中间测量通道。管道内布置见下图。管道内管线布置图三、 顶管设备选择3.1、工具头的选择鉴于本工程的复杂性和工程的难度，公司聘请了经验丰富的专家、一线施工人员及公司领导对此方案论证，最后确定选用机械式泥水平衡顶管掘进机。机械式泥水平衡顶管掘进机是一种大刀盘旋转的掘进机，操作可以在基坑内或地面操纵室内远程遥控进行，即Telemole掘进机。工具头内布置如下图：掘进机前壳体的前端是刀盘，在刀盘的后面就是泥水仓。刀盘是由电动机通过行星减速器减速以后再驱动的。刀盘可在泥水中旋转，刀盘上安放着刀排和刀头，刀排可以切削土体，同时被切削下来的土从刀头与刀盘之间的空隙进入泥水仓内。在刀盘的面板上还散布着一个个固定的刀头。该刀头是在槽内刀头缩回后切削土体用的。在刀盘边缘还有几把边缘刀头，该刀头能在校正方向过程中把掘进机边缘的土挖净，使掘进机的方向容易校正。在平时，不进行方向校正时，该刀头可把掘进机前方的土挖成与掘进机壳体一样大小的洞，使掘进机顶进过程中，不使刀盘受挤压的力过大而影响平衡的力。在土质条件比较硬的情况下更是如此。在前后壳体之间有纠偏油缸，在掘进机下部平行地安装着两根管子为进、排泥管。该掘进机是泥水平衡功能，即由控制排泥管的泥水流量来间接控制开挖面的地下水压力。它把泥水压力控制在比掘进机所处土层的地下水压力高出20Kpa。从而避免了开挖面的地下水干扰影响。由于该掘进机有机械平衡土压力和泥水压力平衡地下水压的双重平衡功能，因此，它施工过后的地面沉降较小。3.2、配套设备选型主顶进系统由油缸组、顶进环、钢后靠及液压泵站等组成，其主要功能是完成管节顶进，是顶管设备系统的主要组成部份。1、 油缸组油缸组由4只油缸分两列左右对称布置，每列各2只油缸叠积而成，并用可分式结构的支座固定，用联接梁连成一体。油缸选用国产的双冲程、双作用等推力液压千斤项，每只油缸最大推力为3000kN，装备推力为12000kN，满足管节最大承受顶力的要求，油缸行程2.9m。2、 液压泵站选用2台A2F28RP2斜轴式柱塞油泵，配备Y200L6型电机。通过调速阀可改变油泵的流量，据顶进时的工况要求及时控制主顶油缸的顶速。以满足开挖面压力平衡的条件，从而起到控制地面沉降的作用。3、 钢后靠管节顶进时油缸的反力，通过钢后靠均匀地传递到工作井井壁上，避免井壁受力不均或局部受力过大造成井壁结构破坏。钢后靠安装时，应与顶进轴线保持垂直，与井壁间的空隙应用细石混凝土或砂浆填实，确保整体接触。4、 注浆设备系统在顶管施工中，能否及时地有效地向管节外围压注触变泥浆，以形成和维护好泥浆套，起到高效的减摩作用，往往是顶管成败的关键。 注浆泵站由SYB5050II型单缸液压注浆泵和液压动力站组成，注浆量Q80Lmin，注浆压力P=2.83.0MPa，输浆总管由2”镀锌钢管和球阀、水暖管件等组成，与管节上各压浆孔接通的环形管，采用1”高压软管。本顶管施工用的膨润土触变泥浆，是在地面压浆站配制后，通过液压注浆泵压入输浆总管及管节上设置的环形分管注入至顶管机及管节的各个注浆孔形成管节外围泥浆套。地面储浆箱为2只3m3钢筒组成，由搅拌筒搅拌的泥浆抽入储浆箱进行水化膨胀，再通过液压注浆泵压入管内，在膨润土泥浆压入以前，对储浆箱内经水化的泥浆再一次搅拌，以减少压浆管道的阻尼。注浆系统管路布置示意图5、 泥水管路系统泥水系统选用渣浆泵。一台放在地面上为送泥泵，另一台放在基坑下为排泥泵。进泥管路采用6“无缝钢管，排泥管路采用6“无缝钢管，管节接头为卡箍式活络接头。基坑内设有旁通装置等。泥水系统采用Telemole管路系统。渣浆泵型号：4/3 CAH，电机功率18.5KW，流量90m3/h，扬程21.8m。顶管施工的管内出土是影响工效的关键环节，因为采用泥水管路系统可使顶管实现连续推进。泥水系统全部选沙砾泵。是考虑到沙砾泵具有不易堵管的特点。设置一台日清水加压泵放在工作井内，距工具头250m左右再旋转一台加压泵，直接将清水送到机头处。在排泥管路中，每200m左右处设置一台排泥接力泵，以后在基坑内设置一台排泥泵，共计需要三台沙砾泵，进泥及排泥管路采用6寸无缝钢管，管节接头为卡箍式活络接头，基坑内设有旁通装置等。排出的泥浆送到工作井西南侧泥浆沉淀池内。工程施工过程中泥水压力控制主要考虑平衡地下土水压力。泥水压力应大于地下土水压力的0.01Mpa。6、 通讯系统本工程在顶进过程中，必须保证信息交换渠道的畅通，因此设置通讯、监控系统。采用有线数字程控交换机使得工具头，中继间，地面主顶控制台等处能进行及时联系。由于管道内空气潮湿，使用防潮、防爆的矿用电话机，以保证通话质量。考虑到现场环境因素，必要时在联系点之间再安装电铃备用。7、 顶管内的供电a) 管内电缆的计算管道内所有用电设备总功率P=10kW+30kW+60kW+66kW+30kW=200kW根据总功率计算线路最大电流根据铜芯电缆线安全载流量计算公式SI/2.5进行计算，因此顶管机头可以选用双路YC3120+250mm2的防油橡套电缆.b) 管内供电方案的选择为了解决长距离供电压降问题，确定采用低压供电。但是，采用380V常规低压输电，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，稳定施工用电电压，才能保证顶进设备的正常运作。因此管道内的动力电缆线路将视实际情况增设一套稳压系统。专用电源输送至工作井内顶管洞口附近，在洞口设置配电箱将电源分成两路，分别供顶管机头使用。配电箱内设总开关和分开关，并具有缺相、短路、过载、漏电保护功能。箱体内设两路断路开关，分别用来连接供顶管机头用电的电缆，插接电缆时须先断开保护开关。由于，顶管作业需要经常接拆电缆，考虑到人工操作的便利性，电缆的每段长度为200m左右，中间使用过渡箱连接，方便拆装，安全可靠。管道内电缆按照两路排列顺序固定焊接在管道内壁的电缆支架上，后面多余部分堆放在管道内的网格板上，为避免涡流现象，电缆禁止盘成整齐的重叠的环状堆放。c) 管内照明方案管道内照明采用36V安全电压。照明采用分段供电的方式，照明灯具采用新型LED节能防爆灯具，每盏功率仅9W，亮度相当于100W的白炽灯，而电流却仅为其十分之一。照明灯每节钢管即每隔6m设一只，照明线路两根采用BV6mm2铜芯线，线路和灯具固定在管壁上的挂钩上。照明线路约有110盏灯具，总功率约1KW左右。四、 顶管施工工艺4.1、工艺流程图 （缺少中继间）管节进场验收管段拼装继续顶进，至设计位置竣工测量测 量压 浆出 土供 气管段顶进顶管掘进机顶进轴线高程控制网拌 浆通风系统配电间供 电供水、出泥系统穿墙洞凿除穿墙止水安装后座顶进掘进机进行试运转顶管准备泥浆沉淀处理系统25T汽车吊试运行顶进设备进场导轨拼装后座顶板安装后座千斤顶安装井内其它设备安装机头调试顶管掘进机就位顶管掘进机穿墙设备转移4.2、顶力计算及中继间的设置 4.2.1 顶力计算F=F1+F2其中F-总推力F1-迎面阻力 F2-顶进阻力F1=/4*D2*P （D-管外径1.82米 P-控制土压力）P=Ko*HoKo-静止土压力系数，一般取0.55Ho-地面至掘进机中心的厚度，取5.41米-土的湿重量，取1.9t/m3P=0.55*1.9*5.41=5.653 t/m3F1=3.14/4*1.82*1.82*5.653=14.67TF2=*D*f*Lf-管外表面平均综合摩阻力，取0.5t/m2D-管外径1.82米L-顶距652米F2=3.14*1.82*0.5*652=1863TF1+F2=14.67+1863=1877.7T（数据参考：顶力计算）（此段采用6只油缸顶进） 因顶管时需要穿越细砂层，所以中继间推力要满足细砂层的需要。 中继间允许顶力6000kn中继间的位置位于顶管机头后50m处。F=F1+F2其中F-总推力F1-迎面阻力 F2-顶进阻力F1=/4*D2*P （D-管外径1.82米 P-控制土压力）P=Ko*HoKo-静止土压力系数，一般取0.55Ho-地面至掘进机中心的厚度，取5.41米-土的湿重量，取1.9t/m3P=0.55*1.9*5.41=5.653 t/m3F1=3.14/4*1.82*1.82*5.653=14.67TF2=*D*f*Lf-管外表面平均综合摩阻力，取0.5t/m2D-管外径1.82米L-顶距50米F2=3.14*1.82*0.5*50=142.8TF1+F2=14.67+142.8=157.54T因此中继间可释放总顶力为157.54T。所以总顶力为：1877.7-157.54=1720.16T4.2.2采用触变泥浆后的摩阻力计算F=DLf式中：f为单位面积管壁与土的平均摩阻力KN/m。根据相关数据当L100时，f=2-4KN/m，本次工程取值3；D为管外径1.82; L为顶管长度652米。-0.5F=3.14*1.82*652*3=11178.14KN触变泥浆后的顶力为1117.8T。（以此类推减去中继间释放的顶力157.54T，最后触变泥浆后的总定力为：1117.8T-157.54T=960.26T）本次顶管超过300m，为长距离顶管，在长距离顶管施工中，需在管道中间设置中继间以增加管道顶力。中继间主要由以下几个部分组成：短行程千斤顶组、壳体和千斤顶紧固件，止水密封圈 承压法兰片；液压、电器和操纵系统。中继间结构如图。 中继间结构示意图在实际施工中，中继间安装时机相当重要，主要视顶力的上升速度而定。由于顶管顶进时，会发生一些不可预见的因素，如遇见硬土层等，造成顶力的急剧上升，此时就必须启动待用的中继间。因此，顶管过程中的不断监测非常重要，以免贻误中继间安放时机，造成顶管失败。4.3顶管施工准备4.3.1顶管设备、人员配置根据所需顶管尺寸的大小，选择合适的顶管设备，将顶管设备和吊装设备及相关配套设备零部件运输进场，在专门设置的区域进行组装，并由相关岗位熟练的人员进行测试，确保到场设备完好及正常工作。详细设备见机械设备表。根据工程施工24小时不间断的现场情况，将现场人员分成两个班次，每班次工作12小时，每十天进行一次白、晚班轮换，每个班配备12名管理人员和1012名操工人员。每班次操作人员中，需配备1名专业电工、34名焊工、12名起重工、1名专业机头操作工、1名制浆操作工和其他几名杂工。详见劳动力计划表。4.3.2工作井洞口止水安装工作井封洞时在工作井内侧，距离钢套环口外侧10厘米的位置，每间隔30厘米整圈焊接16*60mm全牙螺杆，将开好孔的厚度为20mm圆环橡皮装上，再用开过螺栓孔，厚度为20mm，直径比孔口直径大40厘米的圆钢板封洞口，拧紧螺栓上的双螺帽。4.3.3建立测量控制网先复核所提供的原始点坐标及高程，量取工作井和接收井中心点，将中心点垂直平移到沉井口上，以原始点为基准，放出工作井、接收井轴线位置。将该轴线垂直投影到工作井底板上，作为安装定位轨道、安装顶管掘进机轴线基准，每间隔20米做一个控制高程沉降的观测点。以原始点为基准，量取沉降井壁顶端高程，再用钢卷尺引至沉井底部，放出设备水准点。用水准仪测量导轨两端水准，误差控制在正偏差5mm以内，以轨道轴线位置向两边量取轨道中心线，检测中心线的偏移，误差控制在3mm以内。4.3.3顶进后座安装在后靠砼墙处，垂直安装后座顶板，后座顶板由厚度为25mm的钢板焊接而成，外形尺寸为厚度260mm*宽度2500mm*高度4000mm，中间加钢板筋，焊成300mm*300mm的网格状。将后座顶板与进洞口和出洞口的轴线保持垂直，再与底板上的预埋钢板焊牢靠，打好斜撑牢靠后，向钢板后侧注满水泥浆，待强度满足施工要求后，拆除斜撑。4.3.4导轨、主顶支架拼装将20槽钢双拼并焊接成类似“工”字钢导轨，并平行焊接在由20槽钢为主轴的钢支架上，保持导轨水平和轴线平行，并在内外侧边缘采用118钢管加固焊接。将导轨构件吊至安装位置，调整其中心线与出洞口、进洞口轴线在同一垂直于底板的垂直面上，检测轨道两端的高度差并垫平，考虑到底板受机头压力影响，需将导轨构件整体垫高35mm，再用槽钢或其他钢构件与之焊接牢靠，确保导轨在外力作用下，无位移、无变形，保证导轨具有足够的强度和刚度。导轨安装时，其轨道出洞端可略高于后座端，角度不大于1.5度。在平台上焊接放置4台液压千斤顶的工作架，使工作千斤顶的工作中心位置位于顶管壁的中心环线上，且4台工作千斤顶的合力作用点位于顶管环的中心下方五分之一的位置。工作千斤顶安装时，前后端应保持水平，每只工作千斤顶的中心线应于顶进轴线平行。每只工作千斤顶应设置限位装置，防止工作过程中滚动。工作前应检查油缸的密封、油路管线的完好等设施，确保正常工作。4.3.5管道内供电、通风设施管道内照明经交直流交换器交换后，采用36V直流电供电。每6米设置60W照明灯1只，线路和灯具固定在管壁上的挂钩上。为了解决长距离供电压降问题，采用380V常规低压输电，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，稳定施工用电电压，才能保证顶进设备的正常运作。因此管道内的动力电缆线路将采用双线路供电系统，并视实际情况增设一套稳压系统。专用电源输送至工作井内顶管洞口附近，在洞口设置配电箱将电源分成两路，分别供顶管机头使用。配电箱内设总开关和分开关，并具有缺相、短路、过载、漏电保护功能。箱体内设两路断路开关，分别用来连接供顶管机头用电的电缆，插接电缆时须先断开保护开关。管道内电缆按照两路排列顺序固定焊接在管道内壁的电缆支架上，后面多余部分堆放在管道内，为避免涡流现象，电缆不宜盘成整齐的重叠的环状堆放。采用6m3螺杆式空压机，通过50mm的专用通风管送到顶管工具头处，实现管内空气循环，保证管道通风。4.4顶管施工4.4.1工具头安装、调试将组装好的机头轻轻平稳地吊装到轨道上，保持仪器支撑架钢管垂直，使管中心与进洞口、出洞口轴线保持在同一垂直面。将仪器支撑架钢管焊接牢靠，并与底板工作台钢架打斜撑连接可靠，确保工作时无位移、无变形。焊接好仪器底座，确保底座水平，安装好红外线经纬仪。用红外线经纬仪检测顶管机头左右水平偏移和上下高差，调整好机头的工作位置。连接好控制线路和控制台，进行机头试车，检测设备各部分工作是否正常。4.4.2正常顶进施工（1）顶进时应遵照“先挖后顶，随挖随顶”的原则。应连续作业，避免中途停止，造成阻力增大，增加顶进困难。（2）首节管子顶进的方向和高程关系到整段顶进质量，应勤测量，勤检查及时校正偏差。（3）安装顶铁应平顺，无歪斜扭曲现象，每次回收活塞加放顶铁时，应换用可能安放的最长顶铁，使连接的顶铁数目为最少。（4）顶进过程中，发现管前土方坍塌或油泵压力表指针骤然增大等情况，应立即停止顶进，查明原因，排除故障后再继续顶进。4.4.3钢管吊装和连接(1)一般规定钢管在现场转运时，不允许管节在地面上直接进行拖运，均采用现场25T吊机进行转运，确保不造成钢管外防腐损坏。使用吊车将钢管搬运到顶管井内，钢管用宽帆布吊带缠绕，然后吊装。在管道基础上应做好一个凹口，以让吊带抽出而不致损伤涂层。在任何钢管、管配件和阀门下到顶管井之前，管件正吊在半空时，还应将其清理一遍并再一次检查质量情况，如无损伤和变形，便可就位准备连接，并用木撑或木锲临时卡紧。应提供、开动和维持在管道内工作时所需的足够的照明、通道和通风系统。管道就位后，钢管和管配件和阀门内部要重新仔细清理，除去任何污物、石子或在敷设时可能进入管道内的杂物。在进行任何连接前，应保证每一连接钢管内是清洁的，并保持其清洁。在即将开始连接前，应弄干净每处要连接钢管的端部，所有机械接头应弄干净，在装配前，油漆及涂料应完好无损。(2)接头焊接1. 焊工（1）焊工资格：焊工须持有技监（劳动）部门颁发有效的、相应级别下的焊工资格。焊工进入工地，由现场项目部组织进行试焊23个与现场的材质、焊接工艺相同的焊口，经外观、无损探伤（超声波）全位置检查合格（一条环缝至少90%以上射线级以上）方允许上岗。上岗焊工登入“焊工登记表”以便集中管理。（2）每个焊工作业班组至少由3名焊工组成，并配备2-3拼装工。2.焊条 为确保焊接质量，减少焊接过程中产生夹渣、气孔等焊接缺陷，本工程采用CO2气体保护焊，规格为1.2mm普通焊丝。焊丝堆放库应满足必要的温度、湿度和堆放空间要求，不能受到水、油、潮气、化学物质等有害物质侵蚀。生锈及药皮脱落的焊条不许使用。3.焊接质量的保证措施1、焊接前应将接头清理干净，无水、油、潮气、化学物质等有害物质。焊接时，去除保护钢管坡口的铁皮，将钢管保持平衡且两连接管轴线在同一轴线上，钢管不要受到震动和冲击。2焊机地线连接牢固，禁止焊在母材上损伤母材，禁止地线与管材间发生电弧面烧伤管材表面。3施焊时严禁在坡口以外管材表面引弧。4根焊必须熔透，背面成型良好。根焊道焊完后，应尽快进行打磨和热焊，根焊与热焊间隔时间不宜超过5分钟。5施焊时更换焊丝应迅速，应在熔池来冷却前换定焊丝，并再行引弧。6全位置下向焊应遵循薄层多遍焊道的原则，层间必须仔细清除熔渣和飞溅物，外观检查合格后方可焊下一层焊道。7每层焊道应连续焊完，中间不应中断；要保证焊道层间温度要求，每道焊口应连续焊完。8管道下向焊采用流水作业，每个焊接层由三名焊工同时施焊。当天结束时，不应留有未焊完的焊口，并将管口用管盖封堵，避免进入脏物。 9. 接头焊接后，应进行鼓风降温(冬季通常不少于30分钟)，待温度降到接近室外温度或接近室外温度后，进行防腐。施工现场拼焊管环缝在外观质量检测合格后，按20进行超声波检测。检测焊缝由现场工程师指定，检测由业主委托的或认可的第三方实施。4.4.4钢管接头防腐钢管接头经质量检验合格后，应进行接头补口。管道补口采用的防腐材料应与管道防腐层的施工相一致，并与原涂层搭接的宽度不小于100mm。 1.接头防腐前应检查接头内、外侧焊缝外观质量是否合格、焊缝表面飞溅等是否清理干净，接头部位温度是否适宜，符合要求后可以进行防腐作业。2.防腐在工地现场进行作业，使用原厂家提供的防腐材料，按照原来厂家的施工工艺和步骤，进行管道外侧接头防腐。3.先将管道内部的接头部位清理干净，考虑到管道内的防腐气味聚集不易散发，等到顶管出洞后，管道进水前再进行管道内的接头防腐作业。钢管接头外观检查要求：表面应平整、表面无明显气泡、麻面、皱纹、凸瘤等缺陷。4.5、顶管测量4.5.1确定预留洞口中心坐标在每一段顶管施工之前，严格测定工作井和接收井预留洞口中心坐标（x、y、H），由于工作井施工完成时洞圈不可能完全按设计位置（平面和高程）定位，因此顶管施工测量必须根据实测的洞口中心为基准进行导轨的轴线放样。根据实测的洞口中心，对原设计的线型必须进行局部调整，调整应以原设计线型位置变化最小为原则。4.5.2地面导线点的布设在工作井和接收井附近不受施工影响的地点布设可以通视的导线点，布置成单边导线，以后顶管推进的控制导线一直以其为基准，这样即可消除导线起始方位角的误差。由地面导线传至地下的联系测量，由于存在短边传长边和相邻导线点间的垂直角过大（不得大于30）等因素影响，测量井下的固定点时采取增加测量次数和测回数以减小测量误差，使其角度测量误差2。这样可使其误差对顶管贯通的影响m11.5cm。4.5.3井下导线点的位置和方位测量措施控制机头顶进方向的地下导线测量起始方向为井下固定的导线点，因此测定井下导线点的位置和方位至关重要。拟采取以下措施：1、井下仪器墩及井壁上的后视方向点安装牢固，不允许有任何的松动，并且全部采用强制归心装置固定仪器及后视棱镜，这样可保证仪器和棱镜的对中精度达到0.1mm，因此后视边安装精度为： 井下后视边长很短，设为8m，则产生方向中误差为： 考虑到测量仪器测量角度的误差，以及照准误差的影响，虽然使用测角精度为1的仪器进行测量，角度测量误差定为2。由此，井下定向测量的误差（包括导线点设置的对中误差和角度测量误差）为： ，2、定向测量的角度使用测角精度为1的全站仪测量，左右角各观测3个测回取平均，以提高照准精度。3、根据施工现场具体情况，井下控制点的测量主要采用直传法、两井定向和联系三角形定向法三种：a、直传法。b、双井定向，是利用地面上布设的近井点或地面控制点采用导线测量或其他测量方法测定二吊锤线的平面坐标值。在顶管中将已布设的地下导线与竖井中的吊锤线联测，即可将地面坐标系中的坐标与方位角传递到地下去，经计算可求得地下导线各点的坐标与导线边的方位角。在本工程中，地面上采用导线测量测定两个吊锤线的坐标，地下使地下导线的两个端点分别与两个吊锤线联测，组成一个闭合图形。c、联系三角形的原理为：悬挂三根固定钢丝建立一个准确的竖直面，用全战仪进行测量，三根钢丝形成井上、井下两组联系三角形，三角形边角平差后计算井下导线点坐标，取两组成果算术平均值为最终起算点坐标及起始方位角，将地面上的坐标、方位竖直投入至地下。4.5.4测量操作方法1、 布设井内控制点时，导线点上只有两个方向，宜按左右角各观测3个测回，共计六个测回，测角中误差小于3，左右角平均值之和与360的较差应小于4。2、水平角观测遇到长短边需要调焦时，应采用盘左长边调焦，盘右长边不调焦；盘右短边调焦，盘左短边不调焦的观测顺序进行观测。3、水准测量的往测与返测宜分别在上午、下午进行，视线长度不大于50米，前后视距差小于1米，视线高度不小于0.5米。4、 竖井内用悬吊钢尺的方法进行高程传递测量，钢尺上悬吊与钢尺检验时相同的重锤。传递高程时，每次应独立观测三测回，每测回应变动仪器高度，三测回测得地上、地下水准点的高差，较差应小于3mm。水准测量示意图4.5.5提高顶管轴线测量精度的措施1、顶管机头中心直接安装测量棱镜。2、由于管道中空气湿度和温度的影响较大（折光影响），为了克服采用三角高程法测定机头高程的误差，定期通过人工测量（用短视线水准测量方法）进行修正。3、 测量获得机头当前位置的中心坐标后，及时进行计算并与设计轴线进行比较，以求出机头推进实时偏差，引导机头纠偏。4、冬季施工时，由于工作井与管道内温差较大，对三角高程测量影响较大，在管道内没有进行加设转站的时候，加大人工高程测量的力度，确保管道控制精度，管道内的第一个转站加设控制在管道推进50米内。5、顶管顶进阶段：设在井壁上的控制点，因为井壁变形而发生位移。因此在管道顶进 50m 、100m 及管道 1/2长度时均需进行全线定向复测。4.6、联接段施工措施1、在施工完向淮河方向652米顶管作业的最后一节管时，控制好管节长度，使管口末端超出工作井墙壁50cm左右，确保管口平整且垂直于已经顶好的管轴线方向；2、将拆除下来的钢靠背靠管口垂直安装，并用钢三角支撑固定牢靠，以652米钢管为支撑，重新调整机头方向，按照原先的安装步骤安装机头及其他设备，开始顶进460米作业。3、持续顶进460米作业完成前，控制控制好管节长度，使管口末端超出工作井墙壁50cm左右，进行工作井连接管节制作和安装作业。4、联接段采用砼搁礅及钢制哈夫的方法，潜水员水下安装。如下图： 连接段剖面 连接段正面4.7、水下拆卸工具管 1、 拆卸前准备 1 ）、水下切割倒向装置 2 ）、管内设备拆卸 供电、照明、通风、通讯等设备，以及进水、排泥、压浆管线拆除运至工作井外。 3 ）、钢管焊接处内防腐 根据钢管施工工艺要求 4 ）、隔水装置 以A 为主，B为辅助措施 2专业潜水人员对工具头及切割处外围清理，具备水下切割操作空间。3.浮吊船就位，潜水员把吊索与工具管预留吊点固定。4.潜水员当即 水下切割。5.起吊船行至岸边，由岸上吊机吊至岸边并转运至工作井，检修。五、顶管施工技术质量保证措施5.1、顶管进出洞措施5.1.1顶管进、出洞口降水措施由于本工程的顶管在工作井位置埋置在层土中，系中等透水层，其上下土层均为弱/不透水土层。所以，应该在进出洞口位置的附近打设一定数量的降水管井，待顶管进出洞时临时降低地下水位，确保安全。进出洞口降水井平面位置如下图所示。 进出洞口降水井平面位置示意图5.1.2洞口止水装置根据项目部工作井预留的洞口法兰，我们在法兰上安装洞口止水装置。该装置与导轨上的管道保持同心，误差小于2cm。工作井洞口止水装置密封为橡胶止水法兰。在橡胶止水法兰之前应预埋注浆孔，以便压注膨润土泥浆。向取水口方向顶进时，在后靠背侧的预留洞内，用水泥土进行回填，内侧砌砖墙。洞口止水装置剖面 洞口止水装置平面5.1.3掘进机出洞防磕头措施掘进机出洞时由于机头自重太重而下沉，为防止这一现场产生，采取以下措施：1、掘进机就位后，将机头垫高5mm，保持出洞时掘进机有一向上的趋势。2、调整后座主推千斤顶的合力中心，出洞时观察掘进机的状态，一旦发现下磕趋势，立即用后座千斤顶进行纠偏。由于距离较短。这一方法效果会非常明显。3、施工过程中通过将管材与机头焊接连成一体，以增强其整体刚度，必要时还可在管道后端加载压铁配重。4、由于出洞时井外侧进行了临时降水措施，也进一步增强了土体性能，防止了磕头现象的产生。5.1.4初顶防后退措施由于出洞口深度较深，在初始顶进阶段正面水土压力远大于管周围的摩擦阻力。拼接管子时主推千斤顶在缩回前必须对已顶进的部分与井壁进行固定，否则管道发生后退会导致洞口止水装置受损危险，因此初始顶进的管道在吊卸顶铁时，可以伸出底部2只油缸，然后退缩上部的油缸，将顶铁卸下去后，快速退缩底部油缸。在吊卸管节时，应将主推千斤顶退回前将管节与井前壁上的预埋钢板相连或将管道与下部导轨相连，直至管外壁摩阻力大于掘进机正面水土压力为止。5.1.5顶管进洞措施1、顶管机位置姿态的复核在顶管机进洞前复核位置及姿态，以使顶管在进洞施工中始终按预定的方案实施，以良好的姿态进洞，准确就位在顶管机接收基座上。数据确定无误后，按测量数据及时调整顶管机的姿态，向洞门中心位置推进。严格控制顶管机姿态，正确进入穿墙洞。2、接收井井内布置根据顶管机姿态在接收井内放置接收架并固定，接收架标高比顶管机标高低1cm左右，并适当设置纵向坡度。3、接收井封门的拆除顶管机在靠近洞口时，应降低正面土压力的设定值，同时控制顶进速度与出泥量的平衡。在顶管机头充分接近封门时，将封门拆除。4、顶管机进洞当封门拆除后，顶管机以最块速度切入洞口，当顶管机进洞后，安装一道环形钢板与进洞的管节外壁牢固焊接，同时通过管道内注浆孔向外压注水泥浆，填充穿墙洞处空隙。5.2、顶管注浆减阻5.2.1注浆设备钻机；150液压钻机台；注浆泵：50/50-1 液压注浆泵台；拌浆桶：ss-200为台。5.2.2注浆材料泥浆润滑减摩剂又称触变泥浆，是由膨润土、CMC(粉末化学浆糊)、纯碱和水按一定比例配方组成。 5.2.3触变泥浆的压注方法制定合理的操作规程，使顶进时形成的建筑空隙及时用润滑泥浆所填补，形成泥浆套，达到减少摩阻力和地面沉降，要达到这一目的，就必须严格执行顶管注浆操作规程，由专人操作，质量员检查严格把好质量关。压浆时必须坚持“先压后顶，随顶随压，及时补浆”的原则，补浆应按顺序依次进行，每班不少于2次循环，定量压注。注浆为机头同步注浆和管道补浆二部分。1、同步注浆触变泥浆由地面液压注浆泵通过2”管路压送到各注浆孔及机头后的同步注浆系统。在机头处安装隔膜式压力表，以检验浆液是否到达指定位置，在所有注浆孔内要设置球阀，软管和接头的耐压力5MPa，支管通径为G1。在工作井洞口止水装置前的建筑空隙处设置2个注浆孔，当管道外壁进入洞内，未与土体磨擦之前就先浸满浆液。触变泥浆随管外壁向土体渗入。在整个管道中，在机头的尾套处和每节钢管均设置1组注浆孔。注浆孔为1吋螺纹管，在外侧安装单向阀。每个注浆孔设置单独的阀门。2、管道补浆补浆按顺序依次进行，每班不少于2次循环，定量压注。在顶进过程中，平均补浆量为建筑空隙的3-6倍。在实际施工过程中，还应该根据顶力的变化情况，及时调整补浆量。3、注浆工艺的管理注浆工艺对顶管施工的重要性是不言而喻的。判断注浆质量的标准是主顶进液压系统和中继间液压系统的工作压力。通过该压力可以计算出管外壁单位面积侧向摩阻力f值的大小。顶进过程中，f值的警戒数据为3Kpa。当f值大于2.0Kpa，就认为注浆质量发生了问题，应该对全线管道加强补浆作业。注浆工艺应由当班班长负责，确保顶管沿线形成完整的泥浆润滑套。顶进距离大于300米时，应在工具头后方，第三管节加注浆泵，同时做好其他相关设施，以弥补因距离过长，注浆压力减小，不能很好的形成泥套，从而增大顶进阻力的弊端。4、压浆工艺质量的判别和修正a) 在管内注浆总管上每隔100m设一只隔膜式压力表，在机尾1号和2号注浆断面的支管上也各设一只压力表。顶管过程中，作业人员每班应记录各表头压力值。判断方法；如果支管路上，四个压浆点的压力值明显不同，说明没有形成环状浆套。这样就必须在压力较小的压浆孔处压浆，或者把压力超高的压浆孔处的浆液放掉一些，以使各孔压力均衡，形成整环浆套。在无压力表的支管路上，可用手触摸支管，如感觉有静止情况，说明该支管堵塞，应予排除。在总管路上，若压力表超过预定值，说明压浆量太大，反之说明压浆量不够，应给以及时调整。b) 在顶进过程中，可以从主顶系统的液压力值推算出顶进阻力。绘出顶力曲线变化图。如果该曲线显示顶力突然升高，就说明压浆工艺出现问题，应立即查明原因，及时调整。5.3、地面沉降控制措施5.3.1、准备工作a、技术准备顶管推进遵循均匀、慢速