东莞市黄江镇2015-2017截污次支管网工程管网地下暗挖方案

东莞市黄江镇2015-2017截污次支管网工程第一章 编制依据及编制说明1.1编制依据1、东莞市黄江镇2015-2017截污次支管网工程承包合同；2、东莞市黄江镇2015-2017截污次支管网工程施工设计图纸技术交底和图纸会审记录； 3、东莞市黄江镇2015-2017截污次支管网工程详细地质勘察各层岩土勘察报告；4、给水排水管道工程施工及验收规范（GB50268-2008）；5、建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-2008）；6、市政排水管渠质量检验评定标准（CJJ3-2004）；7、建筑变形测量规程（JGJ/T8-2006）；8、建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）；1.2 编制说明本方案以“说明详细、简单易懂、易被接受，保安全，保质量”为工作重点，按照“方案优化、组织合理、精心施工、措施得力”的指导思想，根据既有施工条件进行编制，主要说明如下：1、遵循实施性施工组织设计原则编制。2、根据现有地形、地质条件进行编制，机械设备配备与施工方法相配套，人力配置与施工组织相适应，施工措施充分考虑到现场需要，使各工序施工衔接有序，资源利用充分，确保施工工期。3、在施工场地的布置、施工机械的配备、施工方案的选择方面必须与环保要求相结合，确保施工过程不对自然环境和人文环境产生破坏，实施文明施工，保护周边环境。4、本工程位于东莞市万江区，穿越楼牌基、金泰、曲海、水蛇涌、大莲塘、共联社区主干道及街道，大部分管道设在繁华镇区较狭窄的车道上，根据本项目的实际情况和地质资料，主要采用泥水平衡机械顶管。有部分工作井及接收井，由于受场地障碍物影响及地下旧城地下管网线路制约，工作井及接收井无法按设计要求施工，引起工作坑净空尺寸发生变化，使得顶管机械难以放入。经地质、管线情况调查，万江区地质表面多为回填层、淤泥，细砂层，砂质粘土层，不排除有回填抛石、礁石的可能，这种情况将严重影响机械顶管的进行。若采取开挖施工，将直接影响临近建筑物和地下结构物的安全，还必须拆迁大量旧市政管线或地下结构物。基于以上原因，部分顶管段不能按设计施工，只有通过土压平衡人工顶管才能解决实际问题。因此应根据不同地质情况和工程情况选择最佳工艺施工，在人工顶管可行的情况下，机械顶管因地下障碍物不能施工或因地面工作面受限的，改为人工顶管（土压平衡或气压平衡顶管）施工还是可以接受的。从广东省现有实际施工来看，人工顶管技术应用越来越广泛，该技术先进，方便高效，技术日渐成熟，对处理地下障碍物有独到之处。因此本方案包含机械顶管及人工顶挖两部分。第二章 工程概况2.1工程位置东莞市万江区污水主干管工程C标位于东莞市万江区，穿越楼牌基、金泰、曲海、水蛇涌、大莲塘、共联社区及新谷涌主干道及街道，本工程管网具体分为C1线（牌楼基）、C2线（银龙中路、横穿过四环路、0769西则）、C3线（直通泰新路、横穿过银龙路）、C4线横穿过五环路（新谷诵）C5线（新谷涌）、C6线（花园路）、C7-1C7-16线（沿江路）、C8C9线（泰新路）、G10线（直通共联商业街、横穿过万道路地下人行通道）、C11线（厚德路至莲子村河）CS1线（海宁路）、CS2 CS3线（龙南路）、CS4线（莲子村河河堤路）、CS5线（古屋村东、区八巷）、CS6、CS8线（新莲塘河河堤路）、CS7（共联商业衔东路）、CS9线（万江天亚鞋厂旁）、CS10线CS10（牌楼基河堤路）。污水管线大体分两大块C线和CS线，最终汇入新谷涌泵站-污水处理厂。根据污水主干管的设计，主干管管径为7001000mm，埋深最小为3.10m，最大为8.6m，一般为3.35.5m，埋深较大。顶管施工材料采用级钢筋混凝土内衬胶顶管，（DN700、DN900、DN1000）支护开挖主干管及支管采用HDPE管。具体配套截污干管平面施工平面布置总图见图（1）2.2顶管施工划分本工程管道顶管施工按现有地形地貌地质考虑，分为泥水平衡机械顶管、土压平衡人工顶管、气压平衡人工顶管三种施工方法。泥水平衡机械顶管适用于长距离、过河道、人工进入有危险、地下流砂严重地下水大、地下有流泥等劳动环境恶劣的地段，土压平衡人工顶管适用于施工面受限制顶管机械难以放入且地下地质良好的地段，气压平衡人工顶管适用于施工面受限顶管机械难以放入且地下属流砂并夹杂岩石等地段。根据设计地质资料，及本施工单位实际地质钻探，按万江区实际情况，按设计图纸要求大部分釆用泥水平衡机械顶管。在特殊情况下，不能釆用机械顶管才釆用气压平銜人工顶管。2.3.施工环境、气候、水文地质对工程的影响2.3.1施工环境1、地面交通本顶管工程均处在公路上，现场交通繁杂，施工面较为狭窄，但交通便利。2、周边建（构）筑物顶管均处于现状道路上，施工场地有限，管道中心线距离周边建筑物在23m左右，个别路段设有地下暗涵等结构物，对施工影响较大。3、地下管线管网工程位于道路上，局部地下各种既有管线和配套管线错综复杂，管线密集，具体施工时需要对原有管线进行保护，或适当对污水管网进行移位施工。4、气候条件万江区处于东莞市中部，属典型的南亚热带季风海洋气候。由于靠海近，海洋性气候特别明显，具有温暖多雨、光热充足、温差较小、夏季高温酷暑台风频繁、秋冬季干旱少雨等气候特征。根据工期安排，本工程开工阶段及收尾工作均处在高温多雨及台风盛行阶段，因此对作好雨季施工、高温施工的工作相当重要。气温：年平均气温为21.421.9。最冷为1月，月平均气温为12.913.4；最热为7月，月平均气温为28.428.7。降水：年降水量在16121909mm之间。降雨量年内分布不均匀，雨量主要集中在49月，约占年雨量的80%以上；每年10月至次年3月是少雨季节，降雨量占全年雨量的20%左右。灾害天气：对工程建设影响最大的灾害天气主要有台风和暴雨。台风主要集中在510月，盛夏的7、8、9三个月是台风活动的盛期；暴雨主要集中在夏季风盛行时期，最多出现在春夏之交的5、6月，其次是8月、4月和7月，再次是9月，其它月份均极少出现暴雨。2.3.2地质条件1、工程地质本工程原始地貌属丘陵低山及河流冲积平地，第四系地层以冲洪积砂层、土层及残坡积堆积为主，基岩多为花岗岩，岩层面高低起伏。本工程线路岩土分层特征由上至下依次为：路面结构层、1砼路面2压实填土、3、淤泥、淤泥质黏土、4淤泥质粉细砂、5粉细砂、6中细砂、7第四系残积层粘性土、8燕山三期花岗岩。2、水文地质主要有赋存于第四系松散层孔隙潜水（砂层水）及下伏基岩裂隙水。第四系松散层孔隙水主要赋存于淤泥质粉细砂、粉细砂、中细砂层中，为强透水含水层，其含水量较丰富，其余各土层均为弱透水层或相对隔水层；地下水补给来源主要为大气降水和侧向迳流补给。基岩裂隙水赋存于强、中风化砂岩带内，水量不均匀，其补给来源主要为外围基岩裂隙水和构造裂隙水的侧向补给，并接受上部第四系土层孔隙水的垂向补给。第四系裂隙水对砼具弱腐蚀性，对砼中的钢筋无腐蚀性。基岩裂隙水及灰岩溶洞裂隙水多数对砼及砼中钢筋无腐蚀性，局部有弱腐蚀性。2.4 .工程地质及水文地质对施工影响的分析2.4.1、C线、CS线地质主要有路面结构层、压实填土层、淤泥、细砂层、中粗砂层、冲洪积粘土。顶管主要处在淤泥、细砂层，顶管施工时要考虑富水砂层及软土层的影响。2.4.2不良地质问题对顶管施工的影响.地下水对顶管施工的影响本工程地下水丰富，富水性、渗透性好；弱风化花岗岩裂隙富水性和透水性变化较大，在岩隙发育和岩石破碎地段，具承压性，属强透水层，全线范围裂隙较发育。顶管施工时，含水砂层容易引起管涌或引发流砂现象，易造成路面塌陷，影响顶管施工进度和路面结构安全。.软土对顶管施工的影响淤泥、软土具有高含水量、低透水性、低强度、高压缩性、高触变性等特征。顶管暗挖过程中，可能会使工作井井体产生侧壁位移，引起地面塌陷或建筑物变形，或者因地基承载力不足引起管道下沉产生标高不对等情况。.地下岩石对顶管施工的影响采用机械顶管施工遇地下土层含岩石的，将变得相当困难，很容易损坏机头刀片及卡死机头，特别是横过公路或河道地下有岩石的，把顶管机头卡死其后果可想而知。对于人工顶管来讲，遇上岩石虽可用风炮凿除解决实际问题，但进度又相当缓慢。第三章 本工程重点、难点分析及解决方案3.1本工程特点本工程污水管网主要设在万江区，楼牌基、金泰、曲海、水蛇涌、大莲塘、共联社区及新谷诵主干道及街道上，管线位置都设在较为狭窄的水泥公路和街道位置处，管线分散，地下设有电力电信及原有供水、雨水、排污等各种管线错综复杂，地面各种设施也极为棱乱，道路交通繁忙，区內商业发达，来往车辆行人众多，这给施工组织管理、具体施工实施带来极大的难度，综合起来具有如下几个特点：。1、工程位置分散、战线长、工程量大、施工期长、质量要求高。2、工程施工项目多，不同专业之间的工作需配合默契。3、顶管深度有深有浅，地质复杂，井位施工困难。4、施工现场市政旧管线、管道交错复杂。5、施工区域狭窄，工程量大，机械顶管需要调运机头次数多。6、顶管区域车流量大，动荷载持续不断。7、顶管施工采用机械顶进的，其设备重量较大且用电量较多，所以在整个施工过程中，要特别注意支护安全及电器设备的运行安全。8、位于现况道路上，文明安全施工极为重要。并且须分时分段进行施工。9、部分管道因机械顶管施工无法进行，改为人工顶管后，施工管理要求较高，施工作业要求严格。3.2工程重点、难点分析1、施工现场旧市政地下管线、管道交错复杂，施工时如何保护既有管线的安全，同时又能保证施工正常顺利进行，是本工程的一大难点。2、顶管施工管道埋深大，地质条件差，长度长，如何保证施工安全是本工程的一大重点和难点。3、地下地质复杂，多处有软基，如何保证管道的平面位置和高程在施工允许误差内，不影响施工的正常进行，是本工程的重点和难点。4、道路狭窄，工作面受限，如何确保施工安全和交通安全既是工程的重点又是工程的难点。5、如何在狭窄的道路上设置泥浆池、沉淀池、临时堆土区等，又不影响周围环境及交通安全，是顶管工作的又一大重点和难点。6、施工前要对施工区周边现况情况进行更进一步的详细调查，确保居民、车辆出行安全，保护施工区域的环境，确保对周边居民的干扰减少到最小程度，是顶管施工的一大重点，7、顶管施工完成后，管道的密封性，保证闭水试验一次性达到要求，是本工程的重点。8、顶管施工阻力大，施工过程如何保证减少阻力是本工程的一大重点。9、顶管施工距离长，如何防止有毒气体对工人的伤害是本工程的重点。3.3针对重点难点的解决方法1、对于井体施工区的地下管线及周边建构筑物制定详尽的保护制度，责任落实到人，施工前认真进行交底工作，对地下管线情况不明区域，先采用人工挖孔探查，在确保无任何管线存在后再进行机械开挖施工。2、根据不同地质情况和地面障碍物情况选择最佳施工方法，必要时采取地质钻探，有针对性的选择施工方法，避免盲目施工，确保施工安全。4、顶进施工时，注意方向和标高的测量监控，严格按规范要求进行，注意施工量测，保证管道的平面位置和高程在施工允许误差内。5、本工程管道采用橡胶圈接口形式，橡胶圈必须套入环内，有泥沙等不干净的管口，注意清洁干净，确保管道承插到位，以确保管道接口的密实性。6、顶管作业坚持每天作业前通风，并进行有毒气体检测，确保工人安全。7、成立安全文明施工小组，全面负责作业环境卫生。在施工进程中全面实施已制定的有关环境保护的技术措施。第四章 施工方案根据顶管施工工艺流程的特点及施工现场的实际情况，采取先进行工作井和接收井（工作坑）施工，然后进行顶管顶进施工，最后进行概念检查井的施工步骤。对于泥水平衡机械顶管：采用泥水平衡式顶管机进行施工。顶管施工时，顶管工作井位安排一台履带吊，负责管节及顶铁、井内、地面的吊装工作，现场内另设临时堆场，供顶管材料及其他半成品、周转材料等堆放，顶管现场考虑一定管的贮存量。工作井围蔽内布置工具间、修理间、试验室及水泵站、空压机房、泥浆房等。自动控制台、通讯、中央控制均在顶进控制室内。考虑顶管施工的连续性，每段顶管分三班连续作业施工，在工作井现场四个角上各安装錪钨灯一座，供夜间现场照明。施工工艺流程如下：泥水平衡机械顶管施工工艺流程回收工具头闭水试验否管道贯通正常顶进施工（见顶进施工流程）加中继环管的吊装就位管材运输堆放工具头、中继环、顶进设备的加工检修工作井后座、导轨等的顶进设备安装场地“三通一平”沉井下沉、封底钻穿砖墙顶进工具头沉井制作需加中继环到达接收井否结束第五章 施工布置根据现场实际情况，布设工作井接收井。施工前进行井口工作范围的围蔽，在围蔽内设管道及器具堆放场地、操控台、工作区、泥浆池等。由于受场地限制，材料按工程进度要求分期、分批送到现场，按平面布置堆放。施工场地设置标志牌和标志线，夜间设警示灯。顶管泥浆随挖随运并及时外运到堆土场。临时用电采取380V三相五线制，接到工作坑位置，供卷扬机、油泵车、通风系统及水泵等用电设备使用，工作坑内及管道内照明均采用12V安全电源供电。机械顶管用电采用250KW发电机解决。施工用水采用临近往房接入解决。第六章 施工准备工作6.1组织准备本工程截污主干管工程是东莞市的重点工程，本项目部将委派具有多年施工经验、管理水平高、计划性强、质量安全意识浓的精英组成 “东莞市万江区污主干管工程项目经理部”，设项目经理一名、项目总工程师一名、项目副经理两名，下设工程技术部、材料设备部、质量安全部、计划合约部、财务后勤部、综合部、现场管理协调等小组，负责对本工程的施工管理。具体施工组织架构如下图：东莞市万江区污主干管工程C标项目经理部组织机构项目经理：祁福军项目总工程师朱桂华现场管理协调 莫景通 安全文明施工部 现场质量负责 李若亮 工程技术部吴伟财务后勤部 叶铞辉 吴耀森 凌 瑞 测量组 郑 升 顶管施工五队 顶管施工三队顶管施工二队路面恢复施工队 顶管施工四队井体施工一队 井体施工二队 顶管施工一队项目副经理莫淦泉项目副经埋梁先冬计划合约部 设备物资部 莫淦泉 吴 伟 办公室及资料 许 贤 试验室 综合施工队 主要部门职责：1、项目经理.项目经理是本项目各项管理工作的领导者和组织者，是质量安全工作的第一责任人，副经理是安全工作的主要负责人。 .组织对全体员工进行“质量终身负责制”、“安全第一、预防为主”的教育，强化员工的质量、安全意识。.领导员工贯彻执行国家、政府部门颁发的技术、质量、安全法规、规范标准及有关文件，并组织检查、督促实施。.负责组织定期或不定期的质量、安全工作大检查，针对重大的质量、安全问题组织有关人员进行分析，并督促进行整改和处理。支持专职质量员、安全员的工作。.负责组织召开项目部每周一次生产平衡调度会，对工程形象进度、质量、安全等工作进行全面布置和平衡协调。并逐项检查上次例会布置工作的完成情况。.参加业主每月的生产例会，及时将业主、监理及设计单位对本项目的工作要求和指令传达到项目部全体管理人员。.负责对项目部人员工作的协调和安排，并根据实际情况作相应的调整。.代表项目部负责对外工作的联络和协调处理事宜。2、项目总工程师.主要负责工程项目的施工技术及管理工作，主持工程部、试验室、安质部、计划部开展施工技术工作，参加重大施工技术方案的编写、协调部门之间关系。.主持编制质量管理保证体系以及创优规划，确保项目获得“广东省优质工程奖”。.主持对工程的现场条件、周边环境、水文气象条件进行调查和考察，提出工程的防范措施，确保工程顺利进行。.组织设计图纸会审，提出有关技术问题，做好施工的技术准备工作。.主持编制项目进度计划网络图和其他施工技术措施，协助项目经理做好进度控制。.负责工程技术资料的控制，组织竣工资料的编制工作，参加竣工验收。.检查、督促各班组严格按设计要求进行施工。.参与安全、质量事故的分析处理。3、项目副经理.协助项目经理做好工程管理工作。主要抓工程项目的施工生产、安全质量，协调分管各部门间的关系。.组织好施工所需的物资材料及机电设备的进场计划、采购、运输、储存、管理工作。.负责物资、机电部等部门的管理，并负责主持机电设备事故的分析处理。.协助项目经理做好施工的管理工作。主抓后勤和办公室的日常工作，协调各部门之间的关系。.负责完成项目经理委托的工作。.参与施工质量、安全、环保、文明施工的日常检查和督促。4、工程技术部：.对工程项目的技术方案进行全方位的监控。.参与图纸会审、编制施工组织设计、对施工队进行质量技术交底。.根据工程项目的特点，制定各种专业技术措施；编制各阶段施工计划。.负责处理施工过程中的技术、质量问题。负责施工过程中对控制测量、重难点工程、关建过程的控制和监督。.审核工程的技术资料。.负责编制实施性施工组织设计和有关技术方案，及时解决施工现场技术问题。.负责编制工程质量创优规划，参与对质量进行控制和管理。.负责检查落实班对现场成品和半成品的保护情况。.工程技术资料、信息管理工作，做好图纸保密工作。负责组织竣工文件的编制移交。参与安全、质量事故的调查处理和上报工作。.对工程项目进行全过程的调度组织。.负责制定工程项目的生产计划，协调各专业队的施工计划。.以施工组织设计为指导，组织各施工班组按质按量完成施工任务。.对工程项目进行全过程的质量监控。.组织质量管理、质量监检、施工过程等方面按公司质量体系程序文件要求进行质量控制，并进行监督检查和指导。.监督施工班组在施工过程中严格按图纸、技术规范和操作规程要求进行施工，严把质量关卡。对各施工队进行质量技术交底。.检查复核测量基线、基点及水准点，确保施工点准确无误。.对调入的施工用材料，检查其品种、规格和质量是否符合设计及图纸要求，监督其及时进行检验。6、安全文明施工部对工程项目进行全过程的安全、文明施工监控。.根据工程项目特点，制定相应的安全管理措施及各专业安全技术措施。.对各施工队进行安全技术交底。.监督施工班组在施工过程严格按安全操作规程进行施工。.按制度进行月、季度安全及文明施工检查，并进行评定。.对出现的安全事故或隐患及时处理、分析并向上级报告。7、材料设备部.根据施工计划要求，配备好各种类型的机械设备，及时调度组织施工所需的机械设备进场.定期进行机械设备的检查工作，督促维修人员及时进行机械设备的维修保养工作，确保施工机械的正常运转。.根据施工计划要求，编制物资供应计划，分阶段及时组织材料进场。.按照公司质量体系程序文件的要求对材料的采购、供应方的信誉进行评定。.执行进货验收制度，按规定对材料进行检验和试验，提供合格的材料。.对所有已进场的材料做好各类标识和可追溯性控制。.做好材料的搬运和贮存工作。8、试验室.对工程施工用原材料及结构进行检验和试验工作。.根据施工计划要求，及时做好施工配比合的试验工作。.跟进施工过程及时取样做试件、养护、试验工作。.监督工程施工中，原材料使用的质量情况，确保工程质量。.工程完工，负责收集、整理各有关试验记录。6.2技术准备1、熟悉设计文件，审查施工图纸和进行各专业图纸会审，掌握施工设计图和相关技术标准的要求，按设计及规范要求进行施工技术安全交底。如发现设计图纸有误或不合理的地方，及时提出质疑或修改建议，并履行规定的手续予以核实、更正。2、编制施工方案，贯彻执行规划、设计意图，认真履行合同文件及遵守国家现行法律、法规与政策，编制能指导现场施工和控制预算的实施性施工组织设计和主要（重要）分顶工程、分部工程的施工方案。3、做好设计、勘测的交桩和交线工作，恢复管道线路，补设转角桩。4、编好顶管施工工艺卡，作好顶管施工操作人员的再培训工作。5、绘制临时工程及施工非标准设备工具图纸，对模板、钢筋、道轨等进行放样。6.3生产准备1、对管道位置进行施工测量控制布置和现场放线，探测井口管道位有无地下市政管线，选择无障碍物的地点进行井体施工。2、确定施工计划范围内及施工需用场地内的具体布置，并进行井口路面破除。3、按施工平面布置图进行临时水电的安装、临时排水系统的设置及临时泥浆池的设置。4、按照施工计划制定材料分期供应计划，顶管所用材料和工具设备进行就位布置。5、按照安全生产规定，配备足够的安全、消防用品。6.4现场准备1、拆迁工作：对于管线位井位处有障碍物的，考虑先进行管道位移，若实在不能避免因施工需要而要拆迁的，必须抓紧协调进行，避免影响工程进度。2、临时设施：设置施工用房、用水、用电、环境保护等，要有利于施工和管理且不扰民。3、施工交通：按照交通疏导方案修建临时施工便道、导行临时交通，协助交通管理部门组织交通，使施工对人民群众、社会经济生活的影响降到最低。4、环境保护、文明施工：针对道路所在城市中所处位置，拟好有关防噪声、防粉尘、防空气污染、防水污染等环保措施，使施工对市民生活的影响符合国家或地方标准的要求。第七章 主要施工方法及施工工艺7.1 泥水平衡机械顶管施工该种方法适用于C2-29C6-1线、C8-14C8-29线、 C8-17C8-19线、C10-1C4-6线。7.1.1顶管工作井内布置工作井内沿顶管轴线方向在临时后座墙上装刚性后座，主顶千斤顶、导轨、刚性顶铁、环形顶铁等顶进设备。工作井边侧设置下井扶梯一座供施工人员上下。管内供电及工作井内电力配电箱均位于工作井内。管内测量起始平台安装在主顶千斤顶之间轴线上，独立与砼底板连接，与千斤顶支架分离，确保顶进时测量平台的稳定。沿井壁依次安装1.5寸压浆管、4寸供水和出泥管、供电、1.5寸供气管线。井内二侧工作平台布置配电箱、电焊机、泥水旁通装置、后座主顶油泵车和顶铁。管内进、排泥管、压浆管、供电、通风管分别安装于混凝土管左右偏下侧，采用L7575角钢支架固定。管内照明采用24伏低压照明灯，每8m布置1只。工作井内照明采用高压水银灯。施工期间在工作井内及管道内应配置足量的排水设备，以保证雨季汛期的管道安全。7.1.2顶管掘进机选型根据本工程的地质资料显示，顶管管道通过的地层主要处于淤泥、粉质粘土、细砂层，根据以上地质情况：1、本工程选用的是一种具有破碎能力的泥水平衡的顶管机，切削下来的泥土在泥土仓内形成塑性体，以平衡土压力，而在泥水仓内建立高于地下水压力1020KPa的泥水、泥浆，以平衡地下水压力。通过把进水添加粘土等成份的比重调整到一定范围内，即使挖掘面是砂的土质，也可形成一层结实的不透水泥膜，同时平衡地下水压力和土压力。2、顶管机的刀盘前面切割面安装有合金滚动滚刀及固定刮刀，刀座和刀盘焊接采用耐磨焊条。滚刀及刮刀在刀盘的4把刀杆上的布置是全段面切割布置，刀盘每转动一周，滚刀和刮刀对前面土体是全段面的滚动和刮动。顶管机在主顶装置的推动下，刀盘上的滚刀刀尖对前面坚硬的土体进行滚动挤压，使到坚硬的土体破裂；刮刀对破裂的土体进行切割，掏空前方土体，顶管机向前推进。3、顶管机的刀盘和泥土仓是个多棱体，且刀盘是围绕主轴作偏心转动，经过刀盘对前方土体切割，当有大块土体或块石进入顶管机泥土仓，经刀盘转动时就会被轧碎，碎块泥土小于顶管机的隔栅孔就进入泥水仓被泥水循环管输送走。顶进系统示意图：管节泥水平衡工具头示意图：7.1.3顶力计算现在以C线C10-1C4-6井段为例进行顶力的计算，管径为HDN1000。其他管段管径的顶力计算可参照此例进行计算。1、顶力计算以最长段顶管为例计算：长105m，管顶覆土平均8.m 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）L 顶管长度（1） 式中： Bc管外径，取1.2m Pe挖掘面前土压力Pw地下水压力（kPa）P附加压力（一般取20kPa）1000107.3973900Pa73.9kPa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7.39m得： F0（.557.39207.3920）3.141.21.24204.36（kN）（2） 式中： R综合摩擦阻力（kPa），取6kPaS管外周长（m），得S3.141.23.77（m）W每米管子的重力（kN/m），得W263.14/4（1.22-1.02）8.98（kN/m）f 管子重力在土中的摩擦系数，取0.2。得： f063.77+8.980.224.42（kN/m）（3）最后得出：总推力F204.3624.421052768（kN）2、顶进系统工作井设计允许承受的最大顶力为10000kN，大于F2337kN，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。每只油缸顶力控制在1800kN以下，这可以通过油泵压力来控制，千斤顶总推力7200kN。7.1.4工作井后座的受力计算在顶管过程中，各个油缸推力的反力都将要作用到工作井的后方土体上，所以须对后座土体作受力计算，计算方法采用下式：式中： R总推力之反力（KN），即土体安全承载力，为顶进总推力的1.2-1.6倍系数（取1.5-2.5之间）r土的容重（KN/m3）H后座墙的高度（m）Kp被动土压力系数为 c土的内聚力（kpa）h地面到后座墙顶部土体的高度（m）根据计算工作井承受的顶力大于10000KN。五、中继间接力系统刚开始顶进时，采用后座主顶油缸顶进，后座顶力到达一定值后，需要增加中继间接力，该推进过程采用连动装置运转。中继间是长距离顶管中不可缺少的设备，是安装在一次顶进管子的某个部位，把这段一次顶进的管道分成若干个推进区间。在顶进过程中，先由若干个中继间按先后程序把管子推进一小段距离以后，再由主顶油缸推进最后一个区间的管子，这样不断地重复一直到把管子从工作井顶到接收井的一种顶管施工手段。管子顶通以后，中继间需按先后程序在拆除其内部油缸以后再合拢。中继间的结构主要由壳体、油缸、密封件等主要部件组成。推进流程：中继间推进中继间停顶主顶推进主顶停顶(如此循环)。中继间结构布置详图如下：中继间布置：中继间在安放时，第一只中继间应放在比较前面一些。因为掘进机在推进过程中推力的变化会因土质条件的变化而有较大的变化。所以，当总推力达到中继间总推力4060时，就应安放第一只中继间，以后，每当达到中继间总推力的7080时，安放一只中继间。而当主顶油缸达到中继间总推力的90时，就必须启用中继间。中继间设计允许转角1，中继间可通过经向调节螺旋丝自由调节，在圆角方向可以根据需要局部或整体调节，具有良好止水性能，每道中继环安装一套行程传感器及限位开关。现在以DN1400的管顶管中继间布置、计算为例，其他管径、管段可按此例进行计算、布置。设主顶油缸总顶力为10800kN计算，顶管长度小于L（P-N）/F（10800-442.5）/28.8360.3（m）的管段可以直接由总顶力完成顶进，不需要增加中继间。由于E线最大顶管长度为100m，故不需要加设中继间。7.1.5顶管顶进系统施工要求1、导轨.导轨应选用钢质材料制作，安装后的导轨应牢固，不得在使用中产生位移，并应经常检查。.两导轨应顺直、平行、等高，其纵坡应与管道设计坡度一致。.导轨安装的允许偏差为：轴线位置：3mm；顶面高程：0+3mm；两轨内距：2mm。2、千斤顶.千斤顶安装固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点应在管道中心的垂直线上。.千斤顶最大顶力不大于10000KN。3、油泵安装和运转应符合下列规定.油泵宜设置在千斤顶附近，油管应顺直、转角少。.泵应与千斤顶相匹配，并应有备用油泵；油泵安装完毕，应进行试运转。.顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进。.顶进中若发现油压突然增高，应立即停止顶进，检查原因并经处理后方可继续顶进。4、顶铁.顶铁应有足够的刚度。.顶铁宜采用铸钢整体浇铸或采用型钢焊接成型；当采用焊接成型时，焊缝不得高于表面，且不得脱焊。.顶铁的相邻面应互相垂直。.同种规格的顶铁尺寸应相同。.顶铁上应有锁定装置。顶铁单块放置时应能保持稳定。5、开始顶进前要检查下列内容，确认条件具备时方可开始顶进：.全部设备经过检查并经过试运转。.工具管在导轨上的中心线、坡度和高程应符合规范规定。.防止流动性土或地下水由洞口进入工作坑的措施。.开启封门的措施。7.1.6触变泥浆系统1、泥浆减阻用泥浆减阻是长距离顶管减少摩阻力的重要环节之一。在顶管施工过程中，如果注入的润滑泥浆能在管子的外围形成一个比较完整的浆套，则其减摩效果将是十分令人满意的，一般情况摩阻力可由1220KN/m2减至35KN/ m2。本工程采用顶管掘进机尾部同步注浆和中继环后面管段补浆两种方式进行减阻。补浆管一般布置于中继环后面第二节管段及中断环与工具头及后座中间位置，注浆孔按120设置。注浆孔采用PE封闭螺栓。润滑泥浆材料主要采用钠基彭润土，纯碱、CMC、物理性能指标：比重1.051.08g/cm3，粘度3040S，泥皮厚35mm。施工时按具体情况设置。2、泥浆置换顶进结束，对已形成的泥浆套的浆液进行置换，置换浆液为水泥砂浆并掺入适量的粉煤灰，在管内用单螺杆泵压住。压浆体凝结后（一般为24小时）拆除管路换上封盖，将孔口用环氧水泥封堵抹平。3、注浆设备符合物理性能要求的润滑泥浆用压浆泵通过总管、支管、球阀、管节上的预留注浆孔压到管子与外管土体之间，包住玻璃钢夹砂管。7.1.7泥水循环系统1、泥水加压平衡顶管工法的基本原理是，经过合理调整比重、压力和流量的泥浆被送入顶管机的压力仓，与切削后的泥土混合后被排出，经流体输送设备输送至泥水处理站，分离出泥土，并调整泥水比重后再次循环使用。2、工作面稳定原理.泥浆的压力与作用于工作面的土压力、水压力相抗衡，以稳定工作面；.刀盘的平面紧贴着工作面，起到挡土作用；.泥浆使工作面形成一层抗渗性泥膜，以有效发挥泥浆压力的作用；.泥浆渗透至工作面一定深度后，可起到稳定工作面及防止泥浆向地层泄漏作用。工作面对泥浆的过滤作用，因土的颗粒直径、渗透系数等而异，但总的来说，以上相互作用可让工作面达到稳定。因此，施工中应加强对泥浆压力和泥浆品质的控制。泥浆的浓度越高，对稳定工作面的效果越大，但流体输送设备和泥水处理设备的负担也随之增大，因此，应根据切削土体的实际情况进行适当控制。通常采用的泥浆比重值为 1.05 1.3。3、接力泵的布置送浆管的输送对象是经过比重调整的泥水，即使延长输送距离送浆压力也不会明显降低，相比之下，排泥管需要把切削后的泥土输送至泥水处理站，随着管道的延长，泥土密度增大，输送压力损失较大，因此，排泥管路中必须合理设置接力泵，以防止排泥压力（流量）降低。4、排砾装置当排泥管内混入了砾石或其他固结物体，可利用砾石破碎装置将其破碎。破碎机的最大破碎尺寸为5010mm。5、旁通管的布置当遇到以软弱土层和砾石层为主的地层时，切削后的泥土有可能造成排泥管口及阀的堵塞，从而引起工作面泥水过多、流量不稳等。这些现象很有可能对掘进效率和工作面稳定造成不良影响。应利用旁通循环消除排泥管的堵塞。6、送排泥管路送排泥管路的作用是在顶管机与泥水处理设备之间输送泥浆，在掘进施工中发挥着重要的作用。必须考虑流体输送的安全、降低管路输送损失以及加强耐磨性能等。7.1.8泥水处理系统这里的泥水处理是指泥水平衡顶管过程中排放出来的泥水的二次处理，即泥水分离。本工程计划采用振动筛与旋流器组合起来进行泥水分离的方法。由振动筛把较粗的颗粒，一般在1.0mm以上的颗粒分离出来，然后由旋流器把较细的颗粒再分离出来，如下图所示。如果颗粒比较细，分离出来的土的含水量比较高，可在其中掺入一定比例的吸水剂，如丙稀酸盐，这种吸水剂可吸去土中的水分，使原来流淌的土变成可运输的干土。泥水处理设备：包括泥浆泵、泥浆管、快速接头、阀门、振动筛、旋流器、泥水箱等。组合泥水分离器7.1.9通风系统在长距离顶管中，通风是一个不容忽视的问题，它直接影响至管内工作人员的健康。为获得理想的通风效果，本工程采用长鼓短抽组合式通风，通风系统安装在距掘进机1215m处，抽风风筒与鼓风风筒分别安装于管内左右两侧，两风筒必须重叠510m，抽风机的吸入口在前，鼓风机的排风口在后，并在管道中间配置若干外轴流风扇，向井内排出浑浊空气。7.1.10通讯与工业电视监视系统1、管内通讯与工作面现场通讯采用HE系列自动电话总机，用机械拨盘式电话机互相联系。电话设置在空压机房、压浆棚；各工种间、中控室、办公室、掘进机、每道中继环、工作井内。2、配备2只低照度摄像头，一只安装于掘进机操作台处，监测操作台各项数据；一只安装于工作井内，监测主千斤顶的动作，监视器安装中央控制室，以利技术人员正确指挥。7.1.11供电系统工作井现场用电，为适应供电要求采取与供电公司协商，与就近的高压线接电。输出端电缆分三路，分别供工作井上供电系统、井下顶管机头、及井内主千斤顶。第一路：泥浆间：210KW 各工种间：10KW 现场照明：20KW第二路：后座油泵：422KW=88KW（最多布置4个） 电焊机：410KW=40KW第三路：工具头：泥水切削平衡60kw （含出泥系统） 中继间：11KW 2（最多二只联动） 管内照明：10KW管内用三相五芯式50m2电缆供电。管内供电系统配备可靠的触电、漏电保护措施。井上井下与管内照明用电采用36V的低压行灯。现场配电间为适应上述要求，安装600A主受电柜一只，分别输入3只配电屏，经3路分送至各用电部门，为解决顶管后期电压降问题可在管内设置若干台升压器。7.1.12测量系统.平面控制网的建立地面上按业主、设计院提供的井位轴线控制桩定位。采用托普康全站仪测量。工作井施工结束后，按工作井穿墙孔实际坐标与设计终点的坐标测量放线，定出管道顶进轴线并将轴线投放到工作井测量平台上和井壁上。在工作井四周建立测量控制网，并定期进行复核各控制点。工作井上下点的投放采用水准仪。投放顶管测量始测点和2个后视点，始测点设在顶管后座专用测量平台上，后视点设于穿墙孔上部的井壁上，定期互相校核。.管道轴向测量施工管道轴向测量采用高精度激光经纬仪进行测量，测量主要用导线测量法，测量平台设在顶管后座处。测量光靶安装在掘进机尾部，测量时激光经纬仪直接测量机头尾部的测量光靶的位置，并根据机头内的倾斜仪计算机头实际状态。.顶管水准测量高程测量较简单，在地面上把永久性水准引测至井边，通过垂直吊钢尺引测至井下，设临时水准点，再在管道内架设水准仪测至机尾部标靶，即可知道机头高程偏差。此水准还可从机头测出来，闭合差按二级水准控制。为了确保机头准确进洞，在顶进到最后3050m时，用人工测量的方式，对管道进行全线复核，确保测量工作做到万无一失。7.1.13顶管顶进工艺1、泥水平衡顶管顶进施工工艺流程图如下：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1个行程顶进结束调整舱内、舱外泥水到达平衡压触变减阻浆出土装车、外运管道顶进 泥浆制作1节管顶进测量工具头的偏位、作好记录、纠偏整体式顶进构架调节顶块拆开各管线、玻璃夹砂管吊装、各管路安装拼接1个顶进循环结束、重复顶进1个行程顶管工种：工具头机械工兼测量工泥浆工电工电焊工起重工杂工2、各个主要工序施工方法.顶进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、工具头等例行检查。.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。.初始穿墙顶进井壁开孔在玻璃钢夹砂底板施工完后用机械切割。本工程拟在顶进井出洞口安装可拆式止水钢圈，再在钢圈上上安装止水胶圈，达到止水效果。洞口安装好止水圈后，吊住工具头，顶出推进千斤顶，将环形顶铁对准工具头尾部，将工具头缓缓推进到井壁洞内。安装好所有管线（电力电缆、信号线、油管、触变泥浆管），转动刀盘，向工作仓注入一些泥浆，开始顶进，进入正常顶进工序。顶管穿墙时要防止工具管下跌，在穿墙的初期，因入土较小，工具管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。这时作用于土体支撑面上的应力很可能超过允许承载力，使工具头下跌。因此，工具头穿墙时，一方面要带一个向上的初始角（约5）另一方面穿墙管下部要有支托，并且加强管段与工具管，管段与管段之间的联结。此外，工具管的推进一定要迅速，不使穿墙管内的土体暴露时间太长。暴露时间越长，危险性越大。顶管穿墙位置必须作好止水，防止孔口因为流失减阻泥浆，造成孔口塌陷，发生安全事故，或者减阻失效。.调整舱内舱外达到泥水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、控制台上安装电视机)。顶进千斤顶，观察工作仓的泥水力表，控制顶进速度和出土量保证舱内、舱外压力平衡；舱内压力过大，地面隆起；舱内压力过小，地面沉陷，所以控制顶进与出土的速度相当关键。.正常顶进.顶进过程中。要求边注入触变泥浆边顶进。不注浆不顶进的原则。.停止顶进或拼接管段、排除故障等原因造成短期或长期停顶时，要求工具头中留有足够土塞或注泥浆平衡土压力。.重新开始顶进时，应对整个管路进行补浆。.顶进一节管后，回缩千斤顶，拆开水、电、气、通风、泥浆管路，吊入下一节管段，调直对中，安装好接头止水材料，安装回各顶铁，接通各管线，开动油泵顶进一千斤顶行程，测量，纠偏，安放顶铁顶进，直至放一节管，又重复上述流程。.测量工具头的偏位、作好记录、纠偏。.管节的密封及对接采用双插口玻璃钢夹砂管，为柔性接口，接口要符合下列规定：.粘结木衬垫时凹凸口要对中，环向间隙要均匀。.插入前，滑动面可涂润滑剂，插入时，外力要均匀。.安装后，发现橡胶圈出现位移、扭转或露出管外，要拔出重插。.过河处的顶管施工前，复测河底标高，根据施工工艺调整管底高程，但上下游管底高程不变。3、顶管方向的控制和测量纠偏顶管施工中测量工作的主要任务是掌握好管线的中线方向、高程和坡度。A、顶管工程中平面控制及高程控制要求.顶管工程中平面控制由于顶管施工是在两工作井之间进行贯通，测量工作中总体控制所要求的只是满足线路布置、工作井的位置选择等，对控制测量精度要求不高，但作为2个工作井之间的控制，则要保证贯通技术要求。顶管技术要求可参见下表： 测量允许误差表导线类别导线等级二井间距（m）导线边长（m）测角中误差（）测距中误差（mm/km）DNJ2型仪器测回数方位角闭合差（）相对闭合差二井间二级10002005531/15000全线路三级2008521/10000注：n为测站数。测距中误差按外插定线法（正倒镜定线法）确定。外插定线法示意图式中， 经纬仪望远镜的瞄准误差；s 测距；m 点位相对于测站与后视点连接线的误差。L为工作井的长度。B、高程控制.根据设计坡度要求，沿线路布设四等水准路线，并在各井口处埋设临时水准点以供顶管高程放样。.顶管施工中的测量准备工作.顶管的顶进施工，每一进程均依赖于测量的定位与定向工作，测量工作如有失误，将会给工程带来损失，必须做好充分的准备工作。.根据顶管线路所布设的导线点及水准点，标定出井的平面位置及测定其深度，以指导工作井的开挖施工；定出始发井与接收井的管道中心点，并将其投设于地面（以下简称投点），作好标记，由