水质净化二厂及配套管网工程培训资料.docx

上海市金山区新江水质净化二厂及配套管网工程（排海泵站与尾水输送管）顶管施工方案编 制 人：项目负责人：技术负责人：上海市水利工程集团有限公司2017年7月10第1章 工程概况51.1工程地点及范围51.2工程地质及水文地质5第2章 工程难点分析62.1难点：6第3章 顶管施工方案73.1泥水平衡顶管施工工艺73.1.1工艺流程图73.1.2施工原理73.1.3施工特点83.1.4顶管机的选型83.2施工方法及质量控制措施93.2.1测量放样93.2.2顶管进出洞口处理103.2.3管材进场验收123.3注浆孔布置及触变泥浆133.4顶管设备安装143.5曲线顶管参数163.6顶力控制及中继环布设173.6.1顶力的计算173.6.2顶力估计：173.6.3顶力F控制：183.6.4顶进距离控制：183.7水压力设定193.8沉降计算及沉降控制193.8.1沉降计算193.8.2沉降分析203.8.3沉降控制措施213.8.4沉降监测223.9曲线段纠偏及开口量控制223.10泥水接力及泥浆排放233.11泥浆置换233.12通风233.13长距离测量、纠偏控制243.13.1顶长距离顶管测量系统24第4章 工程难点应对措施334.1准备工作334.2顶进土压力、轴线控制334.3沉降观测点布置和监测334.4地面后期沉降控制344.5安全技术措施34第5章施工监测365.1监测的意义365.2监测范围365.3监测点布置365.3.1轴线及地表沉降365.3.2管线沉降375.4构筑物沉降375.5深层地表点设置385.6监测内容及方法385.7监测频率及监测资料395.7.1检测频率395.7.2监测资料395.8监测报警值40第6章顶管施工质量保证措施416.1主要施工技术参数的控制416.2顶进轴线的控制416.3管节减摩416.4顶进技术措施41第7章工程事故的预防和处理437.1土质突变437.2地面沉降437.3现场停电437.4施工便道损坏437.5顶力增大447.5.1原因分析447.5.2应对措施447.6地表沉降变形过大457.6.1原因分析457.6.2应对措施457.7管线、构筑物变形报警45第8章文明施工47第9章应急预案489.1管线形变报警应急预案489. 2监测工程应急救援预案489.3地表沉降变形过大499.4火灾事故应急预案499.5防汛防台应急预案509.6应急人员、物资及设备53第10章附图55第1章 工程概况1.1工程地点及范围 本工程尾水输送管道属于尾水排海工程，工程范围为新江二厂至排海泵站，本工程包括顶管工作井及接收坑围护设计。顶管工作井及接收坑围护采用800钻孔桩+800旋喷桩或850型钢水泥土搅拌墙的围护结构形式。建设地点：上海市金山区亭卫公路北起漕廊公路南至金山大道。建设单位：上海金山排海工程有限公司设计单位：上海市城市建设设计研究总院勘察单位：机械工业勘察设计研究院有限公司监理单位：上海浦东新区建设监理有限公司施工单位：上海市水利工程集团有限公司本工程沿亭卫公路向南敷设DN1600污水总管约8.26公里，建设污水泵站。本标段漕廊公路（1/WP）至山通路（1/WP）结束，全长3.34公里。有工作井7座，接收井7座。1.2工程地质及水文地质 工程地质根据机械工业勘察设计研究院有限公司提供的上海市金山区新江水质净化二厂及配套管网工程（排海泵站与尾水输送管）岩土工程勘察报告成果显示，顶管管道主要将在第层淤泥质粉质粘土及层淤泥质粘土层面中穿行。，其中（12/WP）接收井为3砂质粉土。地下水位该段地下水主要为浅部的潜水，主要补给来源为大气降水及地表径流，水位埋深0.7m3.30m，水位标高+1.87m+4.33m；上海地区长期水位观测，潜水位埋深在0.31.5m内变动，年平均水位埋深一般为0.50.7m。第2章 工程难点分析2.1难点：1、本标段顶管为长距离（曲线）顶管，（3/WP）工作井（2/WP）接收井为220m长距离顶管,（7/WP）工作井（6/WP）接收井为365m长距离顶管,（9/WP）工作井（8/WP）接收井为410m长距离顶管,（9/WP）工作井（10/WP）接收井为520m长距离顶管,（11/WP）工作井（12/WP）接收井为600m长距离曲线顶管,（13/WP）工作井（14/WP）接收井为675m长距离顶管2、本标段顶管穿越道路河道比较多，（1/WP）工作井（2/WP）接收井为165m顶管，穿越漕廊公路（亭卫公路）交叉口；（7/WP）工作井（6/WP）接收井为365m顶管，穿越G15沈海高速公路，（13/WP）工作井（14/WP）接收井为675m顶管，依次穿越纬四河、山富西路、生产河、山通路，顶管穿越第层淤泥质粉质粘土及层淤泥质粘土层面中穿行，遇水程流塑状，容易超挖，公路地面将可能有1CM左右沉降。3，本标段工程穿越地下管线比较多，管线有市政、通信及化工管道，包括移动管线、电信管线、联通管线、信息管线、东方有线、电力管线、自来水管线、液化气管线、天然气管线、中石化输油管及物料管、宁波输油管道，氯碱管道等。石化输油管及物料管、宁波输油管分布于漕廊公路至G15沈海高速段，天然气及氯碱管线主要分布于亭卫公路东侧（漕廊公路至金山大道段），其余管线沿已建道路均有分布。第3章 顶管施工方案3.1泥水平衡顶管施工工艺3.1.1工艺流程图工作坑顶进基准线布设顶管设备安装洞口止水装置安装开凿工作井顶管洞口管道顶进施工开凿接收井洞口机头出洞、顶管后期处理安管顶进测量纠偏顶管工作、接收井联测导线网布设图1：泥水平衡顶管施工工艺图3.1.2施工原理泥水平衡顶管机的基本原理是借助于顶管机泥水仓泥水压力维持正面水土压力。顶进施工中通过PLC系统控制泥水压力，以保持开挖面相对稳定和出泥平衡，从而使顶管顶进中能有效控制地表沉降。3.1.3施工特点 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； 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； 与其他类型顶管相比，泥水顶管施工时的总推力比较小，尤其是在粘土层表现得更为突出，适宜较长距离顶管； 工作坑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；可在大气常压下作业，也不存在采用气压顶管带来的各种问题及危及作业人员健康等问题。 泥水输送弃土的作业连续不断地进行，其施工进度快，能有效的保证工期。3.1.4顶管机的选型针对本标段顶管的土层性质，我方采用大刀盘泥水机械平衡式顶管机，该顶管机能平衡切削面水、土压力，有效控制地面沉降，操作安全可靠，施工进度快的机型之一。本工程采用的管材为JPCCP预应力钢筒混凝土管，管壁厚度为200mm，管外径2000mm，常用DN1600顶管机外径为1950mm，比管材外径小无法满足施工要求，所以我公司根据管材要求订购了两套外径为2020mm的DN1600顶管机。顶管机相关参数：DN1600机头刀盘外径DN2020（机壳外径）比JPCCP预应力钢筒混凝土管外径略大（DN2000），机头总长4.3m，重量约15吨，刀盘开口率3%。动力配备：15KW2刀盘转速取1.92转/分钟计算转矩=298.42KNm转矩系数：=T/D=1.64刀盘用变频调速，当遇到硬土（加固土体）可以调慢转速，以增加输出转矩，具备清理小型障碍物的能力。2、主顶主要参数油缸最大推力为2000KN4油泵型号：63SCY-14-1B Q=63L/min电机型号：Y200L-4 N=30KW主顶油缸采用变频调速，顶进时顶进速度不易过快，以23cm/min为宜。3.2施工方法及质量控制措施3.2.1测量放样1、顶管轴线放样：我单位采用测距精度可达2mm，精度等级达I级，测角精度等级达2秒级的日本索佳SET210全站仪，进行顶管基准线的测量放样及复核。根据设计和业主提供的座标基桩用全站仪进行复核测量，并将复测结果报业主和监理工程师，以便确定这些基桩的可靠性；按照满足精度要求的基桩，对布设的其它点位进行，测量，测量主要分为距离测量和角度测量，测量精度严格按国家三等控制网的精度要求执行。角度测量时，我们将采用全测回法，全测回法是一种消除测量仪器自身结构误差的观测方法，望远镜用正镜和倒镜观测同一目标，求得其正镜和倒镜的平均角度，称之为一个测回。可消除的误差有：视准轴误差，横轴误差，不同心误差，度盘的偏心误差和水平度盘的刻划误差。可在控制网建立时采用该种方法，提高测量精度。顶管轴线每顶进200m复核一次，机头进洞前100m和50m复核顶管基准线，确保测量数据的准确性。2、管道内测量直线顶管采用激光经纬仪测量，曲线顶管采用全站仪转站测量，每节管测量1次，观测采用左右角各一个测回进行观测，左右角平均值之和与360的校差小于6；测距往返测各一测回，一测回三次读数的校差小于4mm，测回间平均值校差小于3mm，往返平均值校差小于5mm，数据发生突变时增加测量次数； 顶管高程控制根据顶管推进的实际情况，正常施工中，利用全站仪或经纬仪竖直角测量机头高程；每推进100米，利用水准仪将井下水准测量执行一次复测，以复核全站仪或经纬仪的测量数据。水准测量应采用往返测，往返固定点之间高差12L。（详细测量方法在顶管测量方案中在细化）3、测量频率直线段测量频率：顶管用普通管道长度为2.5m/节，直线段用激光经纬仪测量，顶进进入曲线段后，采用全站仪转站测量，由于进入曲线段，需增加观测频率来确保顺利进入曲线，测量频率每节管道测量一次。3.2.2顶管进出洞口处理本标段顶管管道所在地理位置不佳，井位距河道（5/WP靠近张家浜河、13/WP靠近纬四河）较近，顶管难度高，洞口密封必须可靠，否则地下水和泥砂就会流到井内，造成洞口上方地表塌陷，殃及周围建筑物和地下管线的安全。洞口密封不好还会造成触变泥浆流失，影响泥浆套的形成，进而影响顶管的质量和速度。1、出洞口加固措施a、对工作井出洞口进行800搭接400旋喷桩加固，搅拌桩采用42.5级普通硅酸盐水泥，加固后土体28天无侧限抗压强度qu1.0MPa。b、为防止机头出洞时产生叩头现象，采用将导轨延伸至地连墙或钻孔桩处，用水泥砂浆将延伸导轨处按机头弧形砌筑，作为机头出洞支撑，防止磕头现象。c、安装洞口止水圈：本工程采用两道橡胶圈密封的结构。在工作时，内嵌式橡胶圈首先将外侧泥水阻挡住，如还渗漏进来，则第二道止水圈将渗漏将来的泥浆完全阻挡住。d、为保证顶管泥浆套形成，在洞口预埋4根注浆管，注入触変泥浆可帮助泥浆套形成，减少管外壁带土效应。e、为了防止机头后退现象的发生，应该采取措施将顶管机与导轨进行临时固定。固定材料采用1010的角铁，与导轨和管子有效连接。f、开凿洞口时应注意，先将钻孔桩表层混凝土剥除后，将钻孔桩主筋、绕筋和箍筋割除，再凿除混凝土，待凿除至钻孔桩最后一排钢筋时在机头具备开顶条件后割除，搅拌桩止水帷幕不得凿除，以免造成洞口塌方。g、在顶管机安装到位调试后，搭设脚手架平台，在确保顶管机运行正常的情况下开始凿除洞门。凿除洞门采用风镐凿钻孔桩的钢筋砼。洞门凿除要连续施工，尽量缩短作业时间，以减少正面土体流失量，要及时清理干净落在洞圈底部的混凝土碎块。整个作业过程中，由专职安全员进行全过程监督，杜绝安全事故隐患，确保人身安全，同时在洞圈底部的密封装置内堆放粉煤灰或枕木，确保密封装置的完好。凿除完毕，要对洞门外排钢筋进行探排，防止与刀盘发生相卡引起顶管机扭转。2、进洞口加固措施a、对接收井进洞口进行旋喷桩加固，旋喷桩采用42.5级普通硅酸盐水泥，加固后土体28天无侧限抗压强度qu1.0MPa。b、当机头距接收井还有100m或50m左右时，增加测量频率，并全线复核顶管轴线，从而确保安全进洞。c、机头到达接收井前，靠近洞门时，先开出直径20cm洞口，释放部分由于顶管顶进而造成应力，同时可对外部土体情况、机头位置进行初步勘查。d、经过精确的测量，计算机头的实际顶进长度，在靠近接收井洞口加固土体时，应适当降低顶进速度，以便于机头更好的磨被加固土体，而不破坏周围土体的强度。e、及时将与机头连接的管子分离，机头及时吊出井外，并抓紧处理井内泥浆和进行洞口封门止水。f、接收井洞口凿出后立即将井内垃圾清理干净，并及时安装接收机架，防止机头进洞口后机头底部无支撑而下沉，将连接机头尾部管节拉开张缝影响下到工序施工。g、抓紧做好机头进洞后间隙封堵工作，间隙采用水泥砂浆和砖块砌筑，水泥采用堵漏专用快干水泥，使间隙处墙体在短时间内具有一定的强度，防止洞口处土体流失。3.2.3管材进场验收根据计算设计的DN1600预应力钢筒混凝土管道，无论是管材产品在生产过程中或在堆放场地上的驳运，或在运输过程中，超高的运输物件，对于在生产过程中和堆放场地上的驳运、起吊我们将设计采用专用吊运工具，以确保管材在起吊、驳运过程中安全、可靠，在运往工地的运输过程中，我们除用专用吊运工具外，对管体的承插口处采用填充泡沫片包裹打包，以确保管材在运输过程中不受碰撞冲击。1、在管材吊运、驳运堆放过程中必须轻装轻卸，防止造成管材外观缺损或承插口损坏等现象。2、在施工现场设置一块管材堆放区域，专供放置钢筋砼管及配件，且必须放在木头垫块上，且砼管的任何一个最低点要高出地面至少150毫米，并且此管只能单层堆放；砼管和配件在运输时需用木垫块垫起，并将其固定，不得左右摇晃。3、砼管和配件在搬运、装卸时禁止滚动搬运，应采用吊钩吊带的形式，不得用钢丝绳起吊，防止起吊损坏砼管的承口直径。4、管材的标识必须符合要求：a、字迹、型号、日期、规格清晰。b、标识部位符合规定的要求。5、管材的现场验收管材进场时应有质保书，并对管材外观质量如：管内外壁无蜂窝麻面、管身无裂缝、钢承口直径，橡胶圈高度、衬垫板厚度等进行检查，严格按照相关规范及业主要求对管材进行现场验收，如有不符合要求的不得投入使用。3.3注浆孔布置及触变泥浆1、注浆孔布置顶管时所遇到的摩擦力主要分为机头摩擦力和管壁摩擦力，为了减少摩擦力确保顺利顶进，因此采取润滑浆减摩措施，根据实际情况，润滑浆减摩又分为顶进时的机尾同步压浆和管道补浆，从机头后第一节管至管道最后一节管布置注浆阀管。每6m设置1环压浆管，即每2根管道设置1环压浆阀管（管道长度为3.0m/节）；每环压浆孔90均布4个压浆球阀。2、触变泥浆注浆为机头同步注浆和管道补浆二部分。触变泥浆由地面液压注浆泵通过2寸总管管路压送到各注浆孔。在机头处应安装隔膜式压力表，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的四周靠墙预埋4根注浆管道并安装1寸注浆球阀，开始顶进时，管道外壁进入洞内，未与土体接触之前就先裹满浆液，触变泥浆随管外壁向土体渗入，减少管外壁“带土”效应。在整个管道的管子上设补浆断面共4个注浆孔，补浆断面间距根据现场实际情况而定，补浆应按顺序依次进行，每班不少于2次循环，定量压注。浆液配制重量比：膨润土:CMC:纯碱:水=104:1.05:3.05:8003.4顶管设备安装1、设备安装与调试流程现场平面布置起重设备安装导轨及后靠安装洞口止水圈安装机头下井调试顶进2、现场平面布置现场平面布置在进场前需安排技术人员对现场实地丈量后，制作相应的平面布置图，需经监理单位审核后方可进场。施工现场实行全封闭隔离，并搭建必要的生产临时设施。要保持施工现场的文明、安全和卫生整洁。（详见工作井平面布置示意图）（1）平面布置必须合理安排材料堆放位置。（2）平面布置必须需考虑车辆进出通行位置及大型吊车就位方案。3、基坑导轨及后靠安装（1）基坑导轨应具有足够的强度和刚度。本工程采用组合机架导轨。垂直支撑数量，前机架8点，后机架4点。前、后机架安装时，用垂直支撑调整轨道高度，拟用35#C双拼槽钢支撑；水平支撑采用30#双拼槽钢加固。前机架采用8根，后机架用4根，中间用6根将两套机架固定，防止发生水平位移。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。在顶进过程中经常进行检查和复核。（2）辅助导轨的安装结构施工时，在预留孔下部相应部位预埋的两块600*300*20的钢板，在洞口下部砖墙凿出后，在钢板上焊接与基坑导轨标高、坡度一致的型钢，以避免机头进入洞口调试时发生下沉“磕头”现象。（3）主顶油缸架是拼装式结构，主顶油缸架的安装也要定位准确。保证油缸受力点的正确位置。其高程和平面安装误差小于5mm。（4）后靠是整体式，后靠版的中心线对准两侧油缸的中心，在后靠后方靠墙之间预留20cm空隙，并采用C30商品砼填满。浇捣砼前、后靠须用槽钢连接固定，不允许位移，确保与顶进方向垂直。（5）顶铁轴线应与管道轴线平行、对称，顶铁与导轨之间的接触面不得有泥土、油污。4、洞口止水圈安装制井时按设计图纸要求顶管井洞口预埋钢板，在圆周上均布M18螺栓长度60mm，外露50mm，顶进施工前安装止水圈，并将压板螺丝紧固。5、机头调试机头平稳的放在机架面上后，将机头的电路和油路全部接起来试运行。调试要点：（1）刀盘是否旋转正常，电动机空载电流读数是否正常。（2）查看各油压表正常工作下能否正常显示读数。（3）查看纠偏、截止、旁通油缸能否正常工作，能否伸出缩回；操作台内能否显示各项参数正常数值。（4）查看操作室各按钮的工作状态是否对应，显示仪表是否正常。（5）倾斜仪和转角读数是否正常。正常运行后方可顶进入洞，详见设备调试记录表。3.5顶力控制及中继环布设3.5.1顶力的计算地面平均标高约为4.67m，管道埋深H取平均值11.87m。机头外径D=2.02m，管道外径D=2.00m，ht=H-D/3=11.87-0.67=11.20m土层的基本参数，整条管道所在土层大部分处于层土，因此：r土=17.9KN/m3、C=13Kpa、=17顶进时刀盘正面平衡土压力计算：泥水平衡设备因机壳泥水平衡正面水压力，固r0=r土-r水=17.9-9.8=8.1KN/m3P主=r0httg2（45-/2）-2Ctg（45-/2）=30.434（Kpa）P被=r0httg2（45+/2）+2Ctg（45+/2）=200.823（Kpa）P设= P主+2/3（P被- P主）=144.027（Kpa）3.5.2顶力估计：F= F0+fL（f为每延长米管外壁摩阻力，L为管道长度）F0封闭式工具管迎面阻力，F0=/4D2P设F0=/4D2P设=3.14/42.00144.027=452.245（KN）f考虑注浆工艺时管壁外单位长度摩阻力 f=f1d（其中f1为单位面积管外壁摩阻力）本段顶管为直线顶管，摩阻力f1取4KN/m2f =f1d=43.142.0025.12KN/m3.5.3顶力F控制：顶管工作井的设计允许最大顶力为5000KN，中继环顶力为5000KN（由10个500KN的油压千斤顶组成），对顶管工作坑的最大允许顶力、管材的允许顶力以及地质情况等因素进行综合考虑，本工程安全系数为60%80%，中继间顶力应适当小于主顶控制顶距。主顶控制顶力： F=500080%=4000KN中继环控制顶力：F=400080%=3200KN3.5.4顶进距离控制：主顶顶距控制主顶（此时用主顶油缸推进管道和机头），因直线顶距为220米，超过主顶顶距，摩阻力取f直=4KN/m2：F主= fL4000KN F中= fL3200KN25.12L4000KN 25.12L3200KN计算值：L159.24m 计算值：L127.39m在顶距小于159.24m时，或顶力控制在4000KN以下时可直接采用主顶油缸顶进。中继间布置根据前面计算和实际施工经验，1#中继间顶进中考虑机头正面土压力和曲线段纠偏开口量，要靠近机头；该段直线顶管顶进220m，故中继间间距控制在100m内，最后一环与主顶间距离控制在主顶允许顶距内。综合曲线特殊管布置间距与上述顶力计算，中继环布置如下：顶段机头1#1#2#2#3#3#4#4#5#5#主顶1/WP2/WP50m115m3/WP2/WP70m150m7/WP6/WP100m120m145m9/WP8/WP50m110m110m140m9/WP10/WP50m110m110m110m140m11/WP12/WP90m120m120m120m150m13/WP14/WP50m110m120m120m120m155m3.6水压力设定根据管道的埋深及地下水位情况，泥水系统的设定压力一般比地下水压高5.0Kpa，P=r水h+5=9.811.2+5=115Kpa3.7沉降计算及沉降控制3.7.1沉降计算顶管施工过程的沉降量与其失土率基本成正比例关系，按规定失土率计算其最大沉降量（max）可按包络公式估算：max=Vl/2.5i， 式中Vl =失土率V，（V=3.203m为计算管道单位出土量，机头外径2.02米） i为沉降槽宽度系数i=H/( tg（45-/2）) =10.87/（tg37.5） 5.863V1为超挖量 H为管道中心深度（此处H=10.87m），=17沉降盆宽度 B = 2W W 影响范围 W=2.5i B = 22.55.86329.315米；3.7.2沉降分析（1）开挖面引起的地层损失与选用机头类型有关，本公司采用DT式泥水平衡顶管机头，采用泥水仓平衡正面土压力，大刀盘切削正面土体，开挖面失土率约在1%，相应的失土率体积为0.032立方米。（2）机头纠偏引起的地层损失工具管纠偏时，其轴线与管道轴线形成一夹角，工具管顶进过程中的通道为椭圆形，此椭圆面积与管道外圆面积之差值，即为工具管纠偏引起的地层损失。VL = r%L（%为纠偏角弧度夹角，r为工具管外半径，V为工具管单位出土量） 本工程中， 取0.3度，D = 2.02米，L = 3.0米，%为相应弧度 单位长度体积V=0.25d2*1=3.203立方米VL = r%L = 3.14 1.32 0.005236弧度 3 = 0.0349立方米失土体积=0.0669立方米（3）管道外周环形空隙引起的土层损失机头外径较管道外径大2厘米，因此机头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。（4）机头外径与管道外径不同而引起的地层损失Vc1 = D * aK D 为机头外径，a 为机头外周半径与管道外径之差，K为注浆未充满度，压浆最差时K=1，注浆良好时，K= 0.20.4Vc1 = D * aK = 3.14 * 2.02 * 0.01* 0.25 = 0.0159立方米（5）长距离顶管每个中继间穿过地层，因其外径与管道外径不同而引起的地层损失 Vc2 = D2 * a2 K2 D2为中继间外径，a2为中继间外径与管道外周半径之差，K2为中继间穿过后补浆不足率，补浆最差时，K2可达0.5，而补浆理想时K20当中继环外径与管外径一致时Vc2 =0（6）相临管节外壁不平整度过大时，引起地层损失 Vc2 = DP * aP KP * nDP为管道外径，aP为相临管节的管道外周半径的差值，KP为注浆不足率，aP 5mm KP0，aP10mm KP = 0.5 0（注浆良好可为0），n为穿过某处地层的管节半径值大于3 mm的出现的次数。可根据管节制造精度及安装精度估计。Vc2 = DP * aP KP * n = 3.14*2.00*0.0015*0.1*50= 0.0471立方米环形间隙引起的土层损失Z=0.0159+0.0471=0.063立方米总失土体积V1=0.0669+0.063=0.1299立方米综上，本段顶管估算累计失土率=0.1299/3.2*100%=4.0%最大沉降量：max=0.1299/（2.5*5.863）=8.9mm3.7.3沉降控制措施因本标段顶管施工过程中全线穿越亭卫公路，其对沉降相对要求较高，因此其穿越段失土率基本按5%以内控制，其余部分失土率可按9%以内控制。（1）地面沉降隆起与刀盘正面水压力、土压力有直接关系，本泥水平衡顶管机具有自动平衡正面土压力，水压力的特点，故正面水土流失引起的地面沉降较易控制。穿越地物时可根据地面连续50m内三个断面的沉降监测点群将正面土压，水压调整到最佳值。（2）顶进轴线偏差也会引起较大的地面沉降，故在顶进操纵时，操纵人员要认真，仔细分析机头偏差量，谨慎纠偏，确保管道偏差控制在尽可能小的范围内。（3）适当控制泥浆排除量同样可降低地面沉降量，根据经验数据调整出浆量来控制。（4）认真控制触变泥浆注入量，适当补浆有效填充管道空隙，也是控制地层沉降的有效措施。3.7.4沉降监测顶管段的沉降监测点由业主指定的第三方进行，监测后数据要求2小时内反馈至我方操作台。监测频率，穿越当天每4-6小时一次监测，过后每天一次监测连续15天。3.8泥水接力及泥浆排放机头所需水采用河水排入泥浆箱，通过泥浆泵注入机头泥水仓，泥水仓叶轮将机头切削入仓的土与水搅拌成泥浆通过泥浆泵输送至沉淀箱沉淀后，比重超过1.3后是为废浆外排。废浆外排采用罐装泥浆运输车外运，排放至渣土办指定排放点。3.9泥浆置换顶管终止顶进后，应对管外壁与土层之间形成的空隙或触变泥浆层进行充填、置换，保障被穿越的地面构筑物安全，注浆应符合下列要求：在顶进过程中，将对管外壁的土壤造成松动和空洞。顶管施工完毕，为不造成今后的事故需对管外壁压如填充物。压入物选定为水泥粉煤灰浆液，其配比为10：1，使用定量稀释水泥粉煤灰，使用压浆泵将水泥粉煤灰浆液压至管外壁。3.10通风在长距离顶管作业中，通风问题是非常重要的。一方面是工作人员的健康的需要，因为空气中的氧气含量、作业过程中产生的粉尘等因素直接影响工作人员的身体健康。另一方面是设备工作的需要，掘进机和纠偏电机及工作泵电机的散热会造成机体和管道内部温度过高，将影响掘进机的工作，并直接影响测量效果，该热量应通过通风的方法带出。根据上述特点，采用送、抽结合的通风方式，即分别设置送（鼓）风系统和抽风系统。送、抽风系统分别由送风机和送风风道组成，通风设备选用2台罗茨通风机，电动机功率为11KW，送风量10.55m3/min。送风机和抽风机均置于工作坑上方地面上，分开设置，间隔距离大于10米。送风机进风口朝向上风头，抽风机出风口朝向下风头。送抽风道在管内部分采用镀锌钢板制作，接近管口部位改用塑胶布软管与地面风机的接管连接，沿途设置送风口和排风装置。每完成一次顶管过程需要拆除软管在管内的接头，续接同顶管同长的风道后重新连接软管。3.11施工进度计划安排序号名 称顶 进 安 排顶进距离时 间总计1第一套顶进设备1/WP2/WP165m12天116天23/WP2/WP220m15天33/WP4/WP55m7天49/WP8/WP410m24天59/WP10/WP520m30天67/WP6/WP365m22天77/WP8/WP30m6天8第二套顶进设备5/WP4/WP115m10天116天95/WP6/WP75m8天1011/WP10/WP35m6天1111/WP12/WP600m40天1213/WP12/WP75m7天1313/WP14/WP675m45天第4章 工程难点应对措施4.1准备工作对各施工设备进行全面的检验、调试，确保其完好，对顶管机的各部分要分别检查，保证顶管机在顶进过程中无故障。4.2顶进土压力、轴线控制穿越公路、管线、建（构）筑物、河床时必须严格控制土仓、正面土压力。可在穿越前做一段实验（出洞后的15m范围内沿轴线每隔3m布置一个沉降观测点），以便或取一些直观的数据，再结合顶进施工记录，调整顶进参数，过路、管线、建（构）筑物、河床时将土压力波动控制在较小范围内。同时对轴线也要加强观测，使轴线具备良好的走势，尽量少做纠偏动作，即使纠偏，也切忌动作过大，以免对土体产生较大扰动。顶管机通过后，根据实际情况定点补压浆，支护土体，减少沉降量。4.3沉降观测点布置和监测为确保沉降观测点的安全性，准确性。必须在原路面钻孔，孔径为5cm。钻孔穿越路面直至原土层，再用12mm的圆钢插入原土层深度大于50cm，且钢筋顶部比路面低1cm。最后用细砂填实。顶管穿越公路、管线、建（构）筑物、河床过程中每隔一小时进行沉降测量、顶进结束后每隔6小时进行一个沉降测量。以便及时发现异常情况，从而采取针对性措施。监测最大值（mm）：公路，地下管线沉降：10地表沉降：25建筑物沉降：30建筑物相对倾斜：0.3%4.4地面后期沉降控制为确保被保护建（构）筑物、道路的安全，我们在顶进结束后，及时对被保护建（构）筑物、道路范围内的管道外进行注浆加固。注浆采用水泥水玻璃双液浆，按比例配置（比例根据实验确定），浆液的胶凝时间为0.51h。由管道的预留注浆孔向外压注。4.5安全技术措施1）认真贯彻“安全第一，预防为主”的安全生产方针，建立健全以公司安全负责人、项目经理为首，现场施工人员参加的安全保证体系。2）制定实施一整套工地必须的安全防护措施，保护顶管施工现场的安全和工地正常的生产秩序。防火、防工程伤害、治安管理等安全措施。3）加强安全教育，定期组织施工人安全学习。对工人进行岗前三级安全教育。职工使用新工具、新设备前要进行岗位教育和安全操作的培训。4）遵守国家和劳动保护法，根据工种相应配备劳保用品，并且认真落实各级人员的安全责任制，把安全生产纳入统一规划和系统管理的轨道中。5）针对本顶管工程的特点，制定具体的安全技术交底，并履行签字手续，下达作业计划的同时下达安全防护要求。6）严格执行安全生产会议制度，安全检查、安全评议制度，定期或不定期检查安全措施的执行情况和现场存在的安全生产问题，针对发现的问题下达整改通知单，指定专人限期整改，对整改不到位的班组或个人给予罚款等处理。7）教育广大施工人员使用劳保用品，进入现场按标准戴好安全帽。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。8）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，各类电器设备均安设保险装置，严格执行一机一闸一漏电保护，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。9）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、雷电恶劣天气下从事吊装作业。10）气割作业场所清除易燃物品，乙炔气和氧气存放距离不小于5米，使用时两者的距离不少于10米。4.6 DN1600长距离顶管过亭卫公路、G15沈海高速、河道的要点顶管穿越公路(河道)时，应掌握顶进一平三定二必须原则。一平是指顶管穿越中环线前须把顶管机调整到最佳状态（即和顶进轴线基本平行吻合）；一定是指顶管穿越中环线时出土量与顶进速度须规定；二定是指顶进时机头必须同步压浆且压浆量必须规定；三定是指所有后续管，只要有浆孔就必须对中环线进行定点补浆；一必须指穿越中环线前必须设置监测点，穿越时加强监测，二必须指顶管结束后必须及时对中环线段下的管道外泥浆进行置换加固。4.6.1准备工作联系公路(河道)的主管部门，根据主管部门所提出的合理保护要求，制定顶管穿越方案。对各施工设备进行全面检验、调试，确保其完好。对顶管机进行全面检查，保证顶管机在顶进过程中无障碍。4.6.2顶进土压力、轴线控制穿越公路(河道)时必须严格控制土舱正面土压力。可在穿越前做一段试验（出洞后的50m范围内沿轴线每隔3m布置一个沉降观测点，每隔15m设置一个断面），以便获取一些直观的数据，再结合顶进施工记录，调整顶进参数，过公路(河道)时将土压力波动控制在较小范围内。同时对轴线也要加强观测，使轴线具备良好的走势，尽量减少纠偏动作，即使纠偏，也切忌动作过大，以免对土体产生较大扰动。顶管机通过公路(河道)后，根据实际情况定点补压浆，支护土体，减少沉降量。4.6.3沉降监测点布置和监测为确保沉降观测点的安全性，准确性。必须在原路面钻孔，孔径为5cm。钻孔穿越路面直至原土层，再用12mm的圆钢插入原土层，深度大于50cm，且钢筋顶部低于路面1cm。最后用细砂填实。顶管穿越公路(河道)时每隔0.5小时监测一次，顶管穿越公路(河道)后每隔6小时监测一次。以便及时发现异常情况，从而采取针对性措施。4.6.4地面后期沉降控制为确保公路(河道)的安全，在顶进结束后，必须及时对公路(河道)下的管道外进行注浆加固。注浆采用水泥水玻璃双液浆，按比例配置，浆液的胶凝时间为0.51h。由管道的预留注浆孔向外压注。第5章施工监测5.1监测的意义在顶管施工期间，对受其施工所影响的民房、地面道路、地下管线、建（构）筑物进行监测，为施工提供信息，指导施工采取必要的措施，确保施工和环境的安全并减少对环境的影响，对周边环境进行监测获得的数据是为预控和制定各种有效措施的重要技术依据。5.2监测范围1、工作井基坑围护顶管施工时的稳定性沉降位移监测；2、施工区域的道路沉降位移监测；3、各种公共管线沉降位移监测；4、顶管上方及周边建筑物的沉降位移监测；5、顶管模拟实验段内布设沉降监测；6、原河道护坡、驳岸沉降位移监测；监测项目将根据现场情况和管线物探资料进行适当的调整；顶管施工监测范围：以顶管机头为中心，前方监测30米，直至工作井范围内的管线、沿线构筑物及河道驳岸。5.3监测点布置5.3.1轴线及地表沉降布设测点前用全站仪在现场按设计里程及坐标放样出顶管轴线位置。在现场顶管轴线上部地表布置沉降监测点，沉降监测点一般情况每3050米布设一点轴线点，顶管施工中若发现新裂缝应增加监测点。顶管施工时周边的土体将产生一定的扰动，对周边的地面的沉降产生一定的影响，从而影响周边建筑物或管线；为了更好的估算顶管施工可能引起的地面沉降量，同时可及时地采取措施把影响控制在允许范围内；垂直于顶管轴线的沉降监测点每50米布设1组小断面，每组均为5点，在顶管出、进洞时要加密测点，在顶管出、进洞5米、10米、20米、30米处各增加一监测横断面，每组断面5点。5.3.2管线沉降布设测点前用全站仪在现场按设计里程及坐标放样出顶管轴线位置。在现场根据顶管轴线的具体位置对横穿的管线应进行布点监测每10米布设一点，平行与顶管的管线20米布置一个测点。施工前与各管线单位联系，对已有的管线资料进行核实，如有差异应将管线落到具体的地形图上，按管线单位要求进行监测点的埋设，尽量利用管线设施布设直接测点。1）、电信、电力等管线：由于该类管线埋深较小，并有套管或盖板保护，监测时尽量利用现有管线设备进行直接监测，利用地面沉降监测点进行常规监测控制，并另布设间接沉降监测点。2）、上水、燃气等刚性管线：监测时尽量利用现有管线设备（如阀门井、抽气井、人孔、窨井等）进行直接监测，利用地面沉降监测点进行常规监测控制，对现场有条件布设深层直接监测点的部位，宜布设直接监测点。5.4构筑物沉降在顶管推进施工时应对建筑的门窗、边角、立柱等突出部位设置建筑物沉降监测点。必要时在已有的裂缝处贴石膏饼，观察裂缝的变化情况。5.5深层地表点设置由于本次顶管施工于有些段落周边环境较为复杂，因此根据以往的实例，采取埋设地表深层监测点的方法对深层土体的沉降进行监测，根据反馈的监测数据对顶管参数进行调整，起到指导作用。在顶管重要区域每4050米左右布设1个或2个深层沉降监测点；布设方法是采用最小的开挖面在挖至预定的深度后埋入钢筋，开孔部位用盖板密封，测量时打开盖板把测尺放于测针（钢筋）顶部。具体位置待确认后正式提交。土体检测点结构示意图5.6监测内容及方法为确保监测工作的可靠性、稳定性及连续性，在整个监测区域设立完整的沉降变形监测控制网，由控制网来控制日常的沉降监测。1、沉降监测采用相对高程系，利用建立的水准测量监测网，参照等水准测量规范要求用水准仪引测。历次沉降变形监测是通过高程基准点间联测一条闭合或附合水准线路，由线路的工作点来测量各监测点的高程。各监测点高程初始值在施工前测定（至少测量2次取平均）。某监测点本次高程减前次高程的差值为本次沉降量，本次高程减初始高程的差值为累计沉降量。2、水平位移监测采用视准线法进行。在施工区域每边设立2点参照点，建立一条基准线，用经纬仪投影至地面，尽量在基准线上布设水平位移点，用钢尺量测位移点到轴线的偏距E，从而了解水平位移的情况。某监测点本次E值与前次E值的差值为该点本次位移变化量，本次E值与初始的E值之差值即为该点累计位移量。3、变形监测控制网1）、变形监测控制网的起算点或终点要有稳定的点位，为了减少观测点误差的累积，距观测区不能太远。2）、为便于迅速获得观测成果，变形监测控制网的图形结构应尽可能的简单。3）、在确保变形监测控制网具有足够精度的条件下，控制网应尽量布设一次全面网。根据以上布网原则，在整个监测区域布设沉降变形监测控制网。主要在各路口布设较稳定的控制网点，采用往返观测附和线路，算出各点高程，作为测量时的起算点。在监测工期内应对控制网定期复核。5.7监测频率及监测资料5.7.1检测频率监测工作自始至终要与施工的进度相结合，监测频率应满足施工工况及环境保护的要求，监测频率按监测单位要求进行，具体可根据需要及时调整加密。监测频率应根据实际受施工影响的情况进行调整，对相近的重要地下管线尤应特别重视，一旦累计变化和变化速率达到警戒建议值时，立即提高监测频率，为保证安全提供更多信息。5.7.2监测资料监测资料的提交分日报表、周报告、阶段报告和最终报告。日报表由计算机处理、计算、储存，报表当日分送业主、施工单位、监理公司及设计单位；当某监测项目的变化临近“报警” 值时，及时向业主、监理、总包和其他有关部门进行报警，以便施工采取相应技术措施确保现场施工和周围环境的安全。周报告是一周监测情况汇总整理的资料，为施工提供分析资料。每个星期一上午向业主、监理、总包提交。阶段报告是根据业主、设计和监理单位的要求，对一特定施工阶段提出汇总报告，为安全施工分析提供依据。5.8监测报警值顶管掘进期间沉降日变量报警值为3mm累计沉降量控制在+10mm-30mm。地下管线的沉降按管线单位要求，刚性管线的累计变形应控制在+10mm-20mm，单次沉降报警值为3mm。顶管工作井围护测斜日变量为5 mm，若当天数据超过5 mm，将增加监测频率。墙顶沉降日变量为3mm，累计沉降量控制在55 mm。地下水位日变量为50mm，累计沉降量控制在1000mm。模拟段间的地表沉降日变量报警值为3mm，累计沉降量控制在+10mm-30mm。建筑物日变量报警值为3mm，累计沉降量控制在20mm，若超出15 mm将增加监测频率。河道驳岸、原河道护坡日变量报警值为3mm，累计沉降量控制在+20mm，若超出15 mm将增加监测频率。第6章顶管施工质量保证措施6.1主要施工技术参数的控制顶管顶进速度是保证切口土压力稳定、正面出土量均匀的主要手段，所以在顶进时，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，以保证顶管的顶进质量，也能让顶进设备以最和顺状态工作。6.2顶进轴线的控制顶管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。6.3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