E8百色新兴路暗涵顶管工程施工组织设计.doc

广西百色新兴路暗涵顶管施工组织设计编制单位： 编制日期：2009年7月22日一、工程概况1.1概况 广西自治区百色市新兴路暗涵项目是市政府今年实施的一项重点工程，该项目的特点是任务急、工期紧、按照原有设计顶管工作井和接收井沉井数量多、管道埋设深、双排管顶管口径大。初步了解了项目情况，以及在对施工图纸、地质资料初步分析后的基础上我们进行本项目的施工组织设计的编制。DN2600混凝土双排暗涵管道顶管施工地点位于广西百色市新兴路东北侧。工作内容为：（1） 顶管工作井10座（K1K10）（2） 顶管接收井9座（J1J9） （3）DN2600顶管2880m，总长约1800m，按照设计图纸分为42个顶程，最短的顶程20m，最长的顶程50m，平均每段顶进长度约43m）。 1.2工程自然条件1.2.1气候条件本地区属亚热带季风气候，光热充沛，雨热同季，夏长冬短。百色年平均气温19.0C 22.1C ， 最高气温36.042.5，最低气温2.05.3，年平均日照1906.6小时，年平均降雨量1114.9MM，无霜期为357天。冬无严寒，夏无酷暑，草经冬而不枯，花非春而怒放。百色地形东西长320km，南北宽230km，地形为南北高中间低，地势走向由西北向东南倾斜，属于典型的山区，山区约占总面积的95.4%（石山占30%，土山占65.4%），丘陵、平原仅占4.6%。由于受地型的影响，百色的气候较具怪异，百色市区四面山峰环抱，是个典型的小盆地城市，具有小武汉之称，而百色市下辖的乐业县，夏天白天不热，晚上较冷，不开空调，还须盖被子呢，是旅游、避暑的好地方。乐业县还是百色唯一一个冬天会下雪的地方，平均每年雪期约36天左右，具有“小东北”之称。1.2.2水文地质条件（1） 地形地貌施工场地沿线水系发达，DN2600混凝土双排顶管轴线在新兴路道路的东北测与道路平行，地面标高在120m130m之间。（2） 地下水本地浅层地下水属潜水，受大气降水与右江水地表径流补给，稳定的地下水埋深一般在23m，相应标高115120m左右；工程沿线未发现污染源，对混凝土无腐蚀性。（3） 地质条件参照本工程提供补勘的沿线土层地质情况，该场地地基土可分为以下几个主要工程地质层。第一层：4ml 主要s是填土及杂填土，其中地表30cm为沥青路面；4l 是淤泥质粘土，可软塑。第二层：4al1是硬塑粘土；4al2是可塑粘土。第三层：4al1是硬塑含砾粉质粘土，砾石含量约1020，粒径25cm，个别达10cm以上；4al2是可塑含砾粉质粘土，砾石含量约1530，局部达45，粒径25cm，个别达10cm以上。第四层：4al1是硬塑粉质粘土；4al2是可塑粉质粘土；4al3是软塑粉质粘土。第五层：4al是细砂。第六层：4al是卵石。第七层：E是强风化粉砂质泥岩。二、施工现场总体平面布置2.1工程接水 根据当地现场情况可采用河道内原有水源作为施工用水，借用施工沿线企业水源或申请消防自来水作为施工用水。2.2工程接电申请顶管专用电源，二套DN2600顶管设备所需用电量在400kw左右，考虑到低压电源在输送过程中的压降，必须用电缆线就近接入各施工作业点，每个DN2600顶管施工作业点需要的用电容量在200kw左右。2.3大临设施因为施工周期较短，施工区域的生产、生活设施用房、用地计划靠租赁当地民房来解决。2.4施工便道由于施工所在新兴路属于改建道路，如果采用沉井施工工艺进行顶管工作井与接收井施工的话，可以根据现场施工情况考虑增加临时施工便道，以便确保顶管机械、顶管管节等大型设备的进出。三、沉井施工方案3.1施工概况该项目顶管施工根据原有图纸设计共有10座顶管工作井和9座顶管接收井，结构均为现浇钢筋混凝土沉井。由于原有设计是依据人工挖土机械顶进的原始施工方案考虑的，沉井数量多（共有19座），每段顶管距离短（最短的20m，最长的也只有50m），根本不能满足百色市政府对工期的要求；另外，设计的顶管工作井在轴线方向的长度尺寸只有4m，就是说一台泥水平衡的顶管设备都不能安放，所以考虑到泥水平衡顶管设备和顶进用200T油缸的长度，我们建议顶管工作井轴线方向的净尺寸应不小于8.5m，也就是说顶管工作井的内尺寸为8.5m11m才能基本满足泥水平衡顶管设备的安装和操作需要；考虑到顶管设备出洞后的起吊，接收井的内尺寸也必须要保证不小于5m8.84m。沉井采用二次制作，二次下沉的施工方法；根据现场施工情况可以考虑采用排水干封底或水下封底的方法进行施工。3.2技术特点（1）、沉井位于新兴路道路上，施工时要严格防止发生突沉、滞沉等现象，施工时需采取有效的技术措施。（2）、纠偏措施：进行沉井下沉时的稳定性验算，采取勤测、勤纠；辅助措施：减阻助沉、增压止沉等相应措施。A、沉井制作前刃脚底部的素混凝土、砂垫层必须经过稳定性复核验算，以防突沉。 B、沉井在开始下沉阶段，应严格控制沉井倾斜，一旦发现沉井有倾斜情况应及时采取纠偏措施至设计要求。 C、沉井下沉过程中，应做的早纠、勤纠、勤复测，且每次下沉时都要将沉井纠正到设计要求。（3）、洞口封堵措施：在沉井预留顶管设备进出洞口处，由于沉井下沉受到的侧向压力较大，因此封堵及止水很重要，需采取有效的措施。（4）、封底措施：为防止沉井封底可能发生的流砂、管涌、隆起等现象，采取降低地下水位增加基地反力，预留引水管释放地下水压力，或采取抛石压重等措施。3.3沉井施工工艺流程表三通一平材料设备进场基坑开挖砂垫层素混凝土垫层模板制作浇筑混凝土前检查签署浇 筑 令绑扎钢筋安置预埋件钢筋制作第一段浇筑混凝土混凝土养生混凝土养生第二段浇筑混凝土破除素混凝土垫层 排水下沉封底沉井封顶及检查井施工井内施工顶管施工至结束3.4施工方法3.4.1、基坑开挖根据沉井中心坐标及水准点进行测量放样。基坑开挖深度为原地面下2.02.5m，根据地下水位及土质情况，基坑底面在自然水位线上，可不进行专业排水；考虑到拆除垫层、支模、脚手架操作的需要，基坑四周宽度应比沉井宽2m，四周挖排水沟、集水井。挖土用1台1m3履带式反铲挖土机挖土，配合人工修坡和平整场地，挖出的土方用自卸汽车驳运至弃土场地；基坑按11放坡。3.4.2、砂垫层及素混凝土底板制作为了防止沉井制作时发生倾斜，以及起沉时突沉等情况发生，根据沉井一次下沉的混凝土重量，复核沉井砂垫层厚度及素混凝土垫层厚度：A、砂垫层厚度验算：N/B+r砂HB、素混凝土垫层厚度复核：H=（Go/R-B）/2施工时，砂垫层带水回填，冲实，并经现场监理工程师认可后，再进行素混凝土垫层浇筑施工，等到素混凝土垫层强度达到80%后，再进行沉井刃脚钢筋绑扎等工序的施工。3.4.3、钢筋工程 （1）本公司拟在临时设施场地内设置钢筋加工车间，进行钢筋下料及加工成型，然后到现场再进行绑扎。 （2）钢筋进场后，对钢筋外表锈蚀、麻坑、裂纹、夹砂等现象进行检查，原材料按业主要求分批取样并做机械性能试验，全部指标合格后，再进行钢筋加工，同时向监理代表呈交质保书及相应的检查报告。 （3）对于焊接接长使用的钢筋，按相应规定做机械性能试验，普通混凝土中直径大于25mm的钢筋和轻骨料混凝土中直径大于20mm的I级钢筋，以及直径大于25mm的、级钢筋均采用焊接接头。向监理代表呈交试验报告后用于绑扎。 （4）现场搭接长度使用的钢筋严格执行规范规定。 （5）由于本工程中钢筋数量多，规格多，所以原材料采购到现场后，钢筋堆放应分规格堆放，中间隔好，留下的短料亦按规格堆放，以便加工时用。 （6）钢筋施工人员应严格按照设计图纸进行翻样，并按翻样图进行弯配钢筋，确保每根钢筋的尺寸准确。而且由于构筑物多，因此每个构筑物的钢筋加工，均由专人负责，立签标志，防止混淆。每种近似的成型钢筋件均需设置明确标志，归类堆放。而且需有专人保管，提发货。 （7）严格按照施工图纸进行绑扎，保证每根钢筋位置准确，绑扎必须牢固，特别是箍筋角与主钢筋的交接点均应扎牢，对必要地方应用电焊焊接加强。 （8）为了保证上层钢筋的位置正确不下挠，应按图纸设置架立钢筋，考虑到混凝土料入模的冲击力，若按图纸设置仍不够时，应另行增加，也可在模板上铺设横楞，用8铁丝吊住面层钢筋，以不使面层钢筋下挠为目的。顶、底板钢筋的上下层采用 型钢筋来控制，壁部内外层的钢筋间距用型钢筋来控制。 （9）钢筋保护层将严格用砂浆垫块控制，在墙上的砂浆垫块应预埋入铅丝，以利绑扎，顶板主筋保护25mm；壁板、底板混凝土保护层为40mm。 （10）对于墙板施工缝处钢筋粘结浆体将认真清理干净。 （11）墙板钢筋绑扎时，需借助于活动脚手架完成。 （12）每次钢筋绑扎成型后，请监理代表检查隐蔽工程后方可支模浇筑混凝土。 （13）浇筑混凝土时，应派专人看管，及时纠正钢筋偏差。3.4.4、模板及支撑工程 本工程沉井施工，采用定型组合钢模板拼装施工。 （1）模板应具一定强度、刚度、表面平整，以保证施工质量。 （2）模板固定件及支撑必须牢固，能满足施工时的竖向荷载和水平荷载。 （3）模板安装时，模板表面应涂隔离剂，使模板面与混凝土面分开，且严禁隔离剂污染钢筋。 （4）模板接缝应严密合缝，防止振捣混凝土时发生漏浆现象。 （5）支撑时必须挂垂球，随时校正模板平面位置、平整度和垂直度。 （6）固定在模板上的预埋件和预留孔洞均不得遗漏，安装必须牢固，位置准确。 （7）在模板内设置观察孔，清洗孔和混凝土浇捣孔，这些孔的设置要在混凝土浇捣前和浇捣过程中便于密闭。 （8）模板及支架在安装过程中，设置斜支撑，防止倾覆现象的发生。 （9）沉井浇筑采用混凝土泵车，浇筑混凝土落差高度不宜超过2m，控制混凝土对模板最大侧压力，若超过，宜采用滑槽，导管或串筒管等方法来解决。 （10）内外模采用14圆钢对销螺丝固定，中间设50503止水片，墙壁两端用4mm厚木方块，拆模后将木块凿除，并割除外露钢筋部分，然后用1:1EA微膨胀水泥浆抹平。 （11）预留圆孔模板宽度不大于30cm，预留孔平面位置、高度、尺寸均应符合设计，并经复核。 （12）拆模后，模板需整平，涂有脱模剂保护，分规格堆放。 （13）支撑脚手架，采用48无缝钢管，脚手架采用专用扣件联接，脚手架水平管间距为1.7m 左右，剪刀撑密度为立杆的四分之一。3.4.5、混凝土浇筑 混凝土采用商品混凝土，水平运输采用混凝土搅拌运输车，垂直运输采用泵车布料杆，浇筑混凝土采用分层平铺法，每层厚度控制在30cm50cm均匀浇筑，一次连续浇筑完，浇筑混凝土时应沿着井壁四周对称进行，避免混凝土面高低相差悬殊，压力不均而产生基底不均匀沉陷，每层混凝土要求在2个小时内振捣完毕。 两节混凝土的接缝处设置凸型水平缝，上节混凝土须待下节混凝土强度达到70%后再浇筑，接缝处应经凿毛及冲洗处理，先铺上一层与混凝土内砂浆成分相同的砂浆后再浇新混凝土。 混凝土采用自然养护，为加快拆模下沉，可在混凝土中掺加促凝剂和减水剂。井壁混凝土外表面如有蜂窝、麻面等缺陷，应用水泥砂浆仔细修补平整。3.4.6、刃脚垫架的拆除 沉井井壁模板在混凝土强度达到25%即可拆除， 刃脚垫架在混凝土达到100%强度始可拆除破土下沉。在破碎混凝土垫层之前，应对封底及底板接缝部位混凝土进行凿毛处理。破碎混凝土垫层应在专人指挥下分区、依次、对称、同步地进行。拆除方法是先将混凝土垫层底部的砂挖去，使垫层下空，利用空压泵汽锤或人工重镑榔头破碎，刃脚下应随即用砂或砂砾回填夯实，在刃脚内外侧应夯筑成小土堤，以承担部分井筒重量，接着破碎另一段，如此逐点进行，破除垫层时要加强观测，注意下沉是否均匀，如发现倾斜，应及时处理。3.4.7、挖土下沉沉井每层挖土量不大，故挖土采用机械和人工配合进行。根据土质情况，采用锅底形挖土自重破土方式。机械和人工在井内挖掘，从中间开始挖向四周，均衡对称地进行，使其能均匀竖直下沉。每层挖土厚度为0.3m左右，在刃脚处留1.21.5m宽土台，用人工逐层切削，每人负责23m长度一段。方法是按顺序分层逐渐往刃脚方向削薄土层，每次削515cm，当土垅挡不住刃脚的挤压而破裂时，沉井便在自重作用下破土下沉。削土时应沿刃脚方向全面、均匀、对称地进行，使其均匀平稳下沉。刃脚下部土方必须边挖边清理。如碰到砂砾石或硬土层，当土垅削至刃脚，沉井仍不下沉或下沉不平稳，则须按平面布置分段的次序逐段对称地将刃脚下挖空，并挖出双脚外壁10cm，每段挖完后用小卵石填塞夯实，待全部掏空填实后，再分层刷掉回填的小卵石，可使沉井因均匀的减少承压面而平稳下沉。 第一次沉井下沉至上口离基坑底50cm高左右，即应停止下沉，继续接高，或采取安全措施，下沉至一定深度，一边下沉，一边继续接高。接高时上一节竖向中心应与前一节的中心线重合或平行，沉井接缝和外壁应平滑，以利下沉。 在沉井开始下沉和将沉至设计标高时，周边开挖深度应小于30cm，避免发生倾斜。尤其在开始下沉5m以内时，其平面位置与垂直度要特别注意保持正确，否则继续下沉不易调整。在离设计深度20cm左右应停止取土，依自重下沉至设计标高。3.4.8、土方吊运沉井内挖出的土方，由人工铲入1m3左右的特制铁桶，用15T 履带式吊车垂直运输吊出井外，置于边缘用翻斗汽车运到弃土场堆放。3.4.9、测量控制与观测沉井位置的控制，在井外地面设置纵横十字控制桩，水准基点。下沉时，在井壁上设十字控制线，并在四侧设水平点，于壁外侧用红铅油画出标尺，以测沉降。井内中心线与垂直度的观测系在井筒内壁纵横四或八等分标出垂直轴线，各吊垂球一个，对准下部标板来控制。挖土时随时观测垂直度，当垂球离墨线边达50mm，即应纠正。沉井下沉过程，每班至少观测两次，并应在每次下沉后进行检查，做好记录。当发现倾斜、位移、扭转时，应及时通知值班队长，指挥操作工人纠正，使在允许偏差范围以内。当沉至离设计标高2M时，对下沉与挖土情况应加强观测。3.4.10、下沉倾斜、位移、扭转的预防及纠正 沉井下沉过程中，有时会出现倾斜、位移、扭转等情况，应加强观测，及时发现并采取措施纠正。对倾斜产生的可能原因有：1)刃脚下土质软硬不均；2)拆刃脚垫架，不对称进行，或未及时回填；3)挖土不均，使井内土面高低悬殊；4)刃脚下掏空许多，使沉井不均匀突然下沉；5)排水下沉，井内一侧出现流砂现象；6)刃脚局部被大石块或埋设搁住；7)井外弃土或施工荷载对沉井一侧产生偏压。 操作中可针对原因予以预防。如沉井已经倾斜，可采取在刃脚较高一侧加强挖土，并可在较低的一侧适当回填砂石，必要时配以井外射水，或局部偏心压载，都可使偏斜得到纠正。待其正位后，再均匀分层取土下沉，如倾斜是由于被大石块或破损污物搁住，可用风镐破碎成小块取出。 位移产生的原因多由于倾斜导致的，如沉井在倾斜情况下下沉，则沉井向倾斜相反方向位移，或在倾斜纠正时，如倾斜一侧土质较松软时，由于重力作用，有时也沿倾斜方向伴随产生一定位移。因此预防位移应避免在倾斜情况下下沉，加强观测，及时纠正倾斜。位移纠正措施一般是有意使沉井向相反方向倾斜，再沿倾斜方向下沉，至刃脚中心与设计中心位置吻合时，再纠正倾斜，因纠正倾斜重力作用产生的位移，可有意向位移的一方倾斜，纠正倾斜后，使其向位移相反方向产生位移纠正。沉井下沉产生扭转的原因是多次不同方向倾斜和位移的复合作用引起的，可按上述纠正位移，倾斜方法先纠正位移，然后纠正倾斜，使偏差在允许范围以内。3.4.11、封底当沉井沉到设计标高，经23d下沉已稳定，或经观测在8h内累计下沉量不大于10mm时，即可进行沉井封底。本沉井采取排水封底方法，分两步进行：第一步进行土形整理，使之成锅底形，自刃脚向中心挖放射形排水沟，填以石子作为滤水暗沟，在中部设2 个集水井，井深12m，插入直径600混凝土管一节作滤井，四周填以卵石，使井底的水都汇集到集水井中，用水泵排出。使地下水位保持低于井底面3050cm。刃脚混凝土凿毛处应洗刷干净。然后，在井底对称均匀浇一层混凝土垫层，强度达到30%后，绑钢筋，浇筑上层防水混凝土底板。 浇筑混凝土时应在整个沉井面积上分层由四周向中央进行，每层厚30cm，并捣固密实。混凝土养护14d期间， 在封底的集水井中应不间断的抽水，待底板混凝土达到70%强度后， 再进行第二步，既对集水井逐个停止抽水，逐个进行土封堵。方法是在抽出井筒水后，立即向滤水井管中灌入早强混凝土，装上法兰， 再在上面浇筑一层混凝土，使之与底板相平。3.4.12、施工质量标准沉井制作尺寸的允许偏差见下表一。下沉完毕的沉井，允许偏差应符合下表二；沉井下沉对周围地面沉降要求见下表三。表一：沉井制作尺寸的允许偏差项 次项 目允 许 偏 差1平面尺寸：长、宽曲线部部分半径两对角线差L/200，且不大于100mmR/200，且不大于50mmb/1002井壁厚度15mm注：L为长度或宽度；R为半径；b为对角线长。表二：下沉完毕的沉井允许偏差：项 次项 目允 许 偏 差1刃脚平均标高与设计标高的偏差100mm2底面中心位置偏移：H10mH3刃脚底面高差：L10MLL/100，且不大于300mm100mm注：H为下沉总深度；L为最高与最低两角间距离。表三：沉井下沉对周围地面沉降要求类型沉降极限（mm）沉井周围地面隆起最大极限+40沉井周围地面沉降最大极限-60四、顶管施工根据设计要求，我们将采用“F”型钢承口式钢筋混凝土管节，楔形橡胶圈接口。“F”型接口管是一种比较适合顶管用的管节。这种大口径顶管管材一般采用立式浇捣工艺。在制管过程中，就把钢套环与管子制成一体，由于采用高精度钢模，钢套环是套在精加工的底模上制作的，所以制成后的钢套环尺寸精度高，刚性好。如图示，管接口可能有二条渗漏途径，由于左边钢套环与混凝土管通过锚固钢筋制成一体，又增加了一环双组份弹性密封胶，阻断了渗水通路，在右边通过楔形橡胶止水带和高精度钢套环的配合尺寸，通过止水带足够的压缩过盈量满足密封条件。楔形橡胶圈应采用氯丁橡胶，主要物理力学性能如下：1、 邵氏硬度（IRHD）4555Mpa2、 拉伸强度16 Mpa3、 生产率4254、 拉伸永久变形155、 最大压缩变形(7022h)25%6、 老化试验（70，7d）拉伸强度降低值207、 老化试验（70，7d）扯断伸长率降低值30108、 耐酸碱系数0.8（酸溶度20，202，24h）9、 防霉要求一级严格把握好顶管管节在制造过程中的质量关，制管厂生产的管节必须符合DGJ08872000市政道路、排水管道成品与半成品施工及验收规程中的有关规定，成品管的质量和管接口密封对工程质量至关重要，为了确保工程质量我们将定期派出施工人员经常去制管厂进行检查。4.1、选择顶管掘进机选择好顶管掘进机对顶管施工是至关重要的。根据地质资料，本工程顶管机在K0000K0+220段需要穿越4al1是硬塑含砾粉质粘土，该层土质基本上是含1020砾石的土层，砾石的颗粒在25cm，少量的可能会达到10cm左右；4al2是可塑含砾粉质粘土，砾石含量约1530，局部达45，粒径25cm，个别达10cm以上。对于这样含有1020砾石的土质，如果采用人挖机顶的原始施工工艺，无论是从安全生产和顶进进度方面都不能满足百色市政府对该工程的要求；而在我们国内目前也根本就没有带二次破碎的大口径泥水平衡顶管机。考虑到以上实际情况，经过与顶管设备制造厂家多次讨论、协商后，我们将采用一台大功率（6台30kw的意大利产的减速机）顶管设备专门来解决这一段顶管的施工难题。从K0221K0+880开始4al1是硬塑粉质粘土；4al2是可塑粉质粘土；4al3是软塑粉质粘土；该土层土体含砂量大，所以我们选择（6台15kw的意大利产的减速机）的泥水平衡顶管掘进机。泥水平衡顶管掘进机具有沉降控制精度高，顶进速度快，便于操作和维修，施工可靠性好等优点，这些设备在长期的顶管施工中证实是完全能够适合本工程地质条件的。4.1.1、泥水平衡工具管施工原理及主要特点、施工原理当掘进机正常工作时，阀门1和2均打开，而阀门3则关闭。泥水从进水管道经过阀门1而进入掘进机的泥水仓里。而泥水仓里的泥水则通过阀门2由排泥管道排出，只要调节好进、排泥水的流量，就可以在顶管掘进机的泥水仓中建立一定的压力。、特点泥水平衡式顶管掘进机除了具有二种平衡机理、自动化程度高、质量易控制等特点外，还有以下一些特点：a、可以通过控制刀盘的转速和主顶油缸的顶进速度来平衡正面的土压力，从而达到避免前方土体塌陷而造成地面沉降。b、当通过含砂量比较大的土层时可适当增加泥浆浓度，在刀盘与前方土体之间形成一层泥膜，可达到稳定前方土体的效果可使顶进面始终处于平衡的最佳状态，有效地控制地表沉降。、与其它形式的顶管方法相比泥水平衡顶管具有以下优点：a. 适用的地质范围较广，如遇到地下水位较高以及地质变化范围大的土质条件，它都能适用。b. 可保持挖掘面的相对稳定，对周围土层的影响较小，施工后地面沉降也相对较小。c. 泥水顶管的推力较小。d. 工作坑内作业环境较好，由于采用泥水输送弃土，没有吊土、搬运土方等较易发生危险的作业。可以在大气常压下作业。如顶管设备前方掘进面土体稳定，不会造成地面沉降而影响交通及各种公用管线的安全。e. 由于可以连续出土，因此大大提高了顶进速度。4.1.2、主顶进系统主顶系统共有6只200T双冲程等推力的油缸，单个油缸的行程3000mm，总推力1200T，6只主顶油缸组装在油缸架内，安装后的6只油缸中心位置必须与设计图一致，以使顶进受力点和后座受力都保持良好状态。安装后的油缸中心误差应小于10mm。主顶液压动力机组由二台大流量斜轴式轴向柱塞泵供油，采用大通径的电磁阀和系统管路，减小系统阻尼，油缸可以单动，亦可联动。主顶系统由PLC可编程序计算器控制，并采用变频调速器实现流量的无级调速，主顶系统操作台设在地面控制室内。4.2、中继间设计根据已修改的设计，本工程每一个顶程的长度都超过200m，所以均需设置中继间，为了提高工程的可靠性，每套中继间安装16只50T单作用油缸，总推力800T，油缸行程为300mm，由于中继间的实际总推力是顶进阻力引起的，所以在正常顶进条件下，中继间液压系统工作压力较低，设备故障率小，可靠性高。中继间的结构形式是经过立车切削加工的，尺寸精度高。在每套中继间处设一台液压动力机组，中继间和主顶装置由PLC可编程序计算器实现预定的联动，只需一名操作人员就可控制。在每套中继间处还安置了行程仪传感器，在操纵台上显示出行程读数，以便操作人员控制。由于中继间启动伸缩次数较多。密封圈极易摩损失效而发生漏水、漏泥砂、漏浆等现象，给工程带来严重后果，甚至发生工程事故。为此本工程中继间结构采用径向可调密封形式，并设二道密封圈。在二道密封圈之间设置4只可以压注润滑油脂的油嘴，以减轻顶进时密封圈的摩损。还设置有4只注浆孔，顶进时可进行同步注浆，以减小顶进阻力。4.3、注浆设备系统对于长距离顶管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。为确保本工程的顶管外壁能形成良好的泥浆润滑套，我们在顶管设备和管道内共设置二根注浆总管和二套管路系统。一根专门用于在顶管掘进机尾部的同步注浆，另一根则用于混凝土管道外侧的补浆。（见上图）本顶管施工用的膨润土触变泥浆，是在地面压浆站配制后，通过二台液压注浆泵压入二根输浆总管，一根总管压注到机头后的储浆箱内，再由螺杆泵把储浆箱内的浆液压入掘进机尾部的同步注浆口。另一根总管压注到管节上设置的环形分管的各个注浆孔，不断补充管外壁渗透到土层中的泥浆，以便形成管节外围完整泥浆套。地面储浆箱外形尺寸LBH2m1.5m1m=3m3，机内储浆箱外形尺寸LBH2M0.8m1m=1.6 m3。膨润土泥浆搅拌时间必须大于30分钟，经过充分搅拌的泥浆抽入储浆箱进行发酵，发酵时间大于6h，再通过液压注浆泵压入管内，在膨润土泥浆压入以前，对储浆箱内已经发酵的泥浆再一次搅拌，以减少压浆管道的阻尼。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=0.080.1Mpa，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 注浆设备主要技术参数单缸液压注浆泵型号：SYB5050II注浆流量：Q80LMin注浆压力：P4MPa油泵型号：10SCYl4lB Q10mlr p31.5Mpa电机型号：Y112M4 N=4kw N=1450r/Min4.4、泥水管路系统泥水系统选用一台普通的管道泵、一台合金材质的管道泵和一台渣浆泵。一台普通的管道泵用于输送泥水到顶管设备前方，一台合金管道泵安装在顶管设备后方作为水平输送用，一台渣浆泵安装在基坑下作为排泥泵。地面安放34只沉泥箱，管路采用4”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。泥水系统利用Telemole管路系统。渣浆泵型号：4/3 CAH，电机功率22kw，流量90m3/H，扬程21.8m。4.5、顶管过程中的应急措施4.5.1、对开挖面的土体进行改良的技术措施为了对正面的土体进行改良，在顶管机前方迎土面的上部布置了注浆管。顶进时,可通过注浆管向土体内压注一定量的泥浆并经刀盘搅拌后,可以有效地改良正面的土体，使出土保持顺畅；在顶管机泥仓部位还均匀的安装了高压喷水嘴，用于对土体的冲击和搅拌，可有利于加快顶进速度。4.5.2、管节止转的技术措施顶进时顶管机在刀盘的作用下有时会产生机体旋转，而机体旋转尤其是转角偏大时会对顶进造成不利影响，因此对顶管机要采取纠旋转措施。所以在需要时可在顶管机前方筒的水平二侧焊翼板，长1.8m，宽30mm，厚25mm，以防止机头旋转。对机头的旋转主要采用加压重块的方法。在机头二侧焊压铁支架。二侧先平均放压铁，约60T。一旦发现机头有微小偏转，立即将压铁移到一侧。4.5.3、管道内照明的应急技术措施管道内的照明采用36V安全电压，照明电源由工作井内操作平台上的配电箱供电。工具管和中继间处均安装 lKVA36V变压器，管道内照明灯可每隔数节装一只，功率为60W。五、顶管工艺流程图掘进机井内就位砼管进场验收轴线控制出泥准备后座千斤顶顶进割开闷板掘进机试运行洞口止水装置安装后座千斤顶安装测量放样轨道安放后座顶板安装砼管顶进结束施工准备砼管拼装接口检验管道顶进顶进纠偏出泥偏差测量掘进机穿墙施工准备顶进设备安装5.1、顶管工作坑设施基坑导轨应具有足够的强度和刚度。本工程基坑导轨由30槽钢和钢板焊接而成。在工作井底部基础上应事先预埋钢板，预埋钢板的位置与基坑导轨相吻合，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，还应在二侧用型钢支撑好，必要时再浇筑混凝土，确保导轨在受撞击的条件下，不走动，不变形。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。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。本工程的承压壁设计在内衬混凝土上先用钢筋混凝土浇平，后靠钢板用70钢板，在钢板和混凝土平面之间衬满堂50mm松木板，承压壁的面积HB4m3.6m。（见下图）5.1.1、最大顶推力及其限制措施本工程主顶液压系统最大顶推力设置为1200T。限制措施为控制液压系统的压力。由于限制的系统压力较小，所以液压系统的故障将大大减小，顶管的可靠性也相应提高。当液压系统的压力达到25Mpa时,主顶液压控制台将报警，以满足限制最大顶力的措施。5.1.2、推进最大顶力与中继间设置计算（XXL2xxL1） 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3.12m P控制土压力） P=KO*HO 式中KO-静止土压力系数，一般取0.55 HO-地面至掘进机中心的厚度，取平均值7.5m -土的湿重量，取1.9T/m3 P=0.55*1.9*7.5=7.84T/m2 F1=3.14/4*3.122*7.84=57.13TF2=D*f*L 式中:f注浆后管外表面综合摩阻力系数,取0.5T/m2各段顶程的顶力计算结果见附表5.1.3、中继间设置工作井设计的允许顶力我们将按照1200T来考虑，必须要小于油缸推力和管子允许顶力，所以正常的顶力应控制在1000T以内，（顶力计算一般常取总顶力的80）所以顶力超过800T时均需设置中继间进行中间接力顶进。中继间油缸总推力F=800T。（由16只50T小油缸组成）。考虑到油泵的效率和中继间本身的阻力等因素，中继间最大使用推力取700T。顶进时，为确保安全，当顶力达到中继间设计推力的60%时，即需设置中继间。第二只中继间可按600T控制，第三只中继间按650T控制。即顶力大于450T，小於750T的设一只中继间，顶力大於750T小于1200T的设二只中继间，顶力大于1200T小于1800T的设三只中继间。本工程顶管实际所需中继间见顶力计算和中继间安置表。在实际施工中，中继间安装时机相当重要，应根据实际顶力随时调整中继间设置的距离。5.1.4、中继间原理中继间主要由前特殊管、后特殊管，油缸、均压环等组成。前特殊管的一端尺寸与管子凸口一致，套入管子内，另一端与后特管相連，前后特殊管之间设有两环止水密封圈，使中继间在往复运动时不会产生渗漏。中继间油缸采用夹箍固定在前特殊管钢壳体上。油缸均匀布置在钢壳体内。油缸头尾部均与压钢环连接，均压环与混凝土管之间有一木衬垫。衬垫多用20mm左右的松板或夹板做成。因为中继间油缸是单作用油缸。所以在推进过程中，中继间油缸推到行程以后，自己不能缩回，只有当主顶油缸往前推时，中继间油缸才能缩回。管子推进完成以后，把中继间油缸拆卸下来，用主顶油缸将前后特殊管靠拢即可。5.2、洞口止水装置在洞口外侧，要设置钢封门，钢封门可采用30槽钢，密排布置，在洞内侧，根据设计要求，先制作钢筋混凝土墙，再砌砖墙，顶进前开洞门时，用风镐破除钢筋混凝土墙和砖墙，不留隐患。在预留洞底部，还应设置延长导轨，以免顶管机头出洞时产生嗑头。根据沉井设计在预留洞口处留有钢法兰，我们在钢法兰上安装工作井洞口止水装置。该装置必须与导轨上的管道保持同心，误差应小于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，以便在空隙处压注膨润土泥浆，起到止水与防沉降作用。（见下图）在顶管机头将要到达接收井时，要精确测量计算出机头姿态位置，尽量满足橡胶法兰与机头同心的要求。 在顶管结束后，顶管首节与尾节通过钢筋环和井壁预埋钢环连接，并浇筑防水混凝土作密封处理。5.3、沉降控制措施为了确保地下管线的安全，在顶管施工前，必须与沿线管线单位取得联系，摸清各种管线熟量、标高和位置。制订切实可行的保护措施，并取得对方的认可才能施工。在施工场地附近地下管线复杂，尽管我们采用的是泥水平衡掘进机，地表沉降控制精度比较好，但是为保证管线的绝对安全，我们仍要制订必要的监测措施。5.3.1、地面监测，优化掘进机参数在初始推进阶段，要精心组织地表监测，在轴线上方每隔3m布设一个沉降控制桩。通过地表监测得到隆沉量与相对应的掘进机主参数（包括推进速度、开挖面土压力值，出土率等）进行比较，从而优化掘进机参数，指导以后的顶管推进。5.3.2、注浆稳定措施除了在初始推进阶段，优化推进参数以外，在顶进过程中加强同步注浆也是有效手段之一，必须尽可能将膨润土泥浆套随机头向前移动，形成连续的环状浆套。要选择触变性能良好的膨润土制浆材料。5.3.3、置换泥浆措施在顶进结束后，我们必须立即用纯水泥浆置换膨润土泥浆，置换水泥浆的水灰比为0.45，P=0.20.5Mpa，Q=0.3m3/m。5.3.4、加强对管线的监测措施a.在顶管施工中，用监控来指导施工是十分必要的，依靠监控和数据的不断反馈可避免盲目施工、冒险施工。根据本工程的规模和环境控制的要求，施工监控包括二项内容：沉降、隆起和水平位移，以确保绝对安全。b.沉降控制，在监测站采用水准仪，通过测量取得的数据与原始值进行对比分析，并绘制沉降速率图表，有效的掌握沉降量，要求沉降控制在10mm之内。当发现沉降量接近控制量，必须立即停止推进，调整土压力控制值，并采取相应的跟踪注浆措施。各监测站进行全过程沉降、位移监测，汇总数据，分析取得的数据。c. 监测频率监测工作由专业人员实施，从顶管距离监测对象20m，就进行监测。各监测内容的初始值的获得，其测值次数不少于3次，顶管进入监测区域每2小时至少测量一次，必要时连续观测。当机头到达监测对象底部时应连续观测。监测人员对每次的监测数据及累计数据变化规律进行分析。及时提供沉降、位移观测曲线图。 d. 报警及处理原则如果监测数据任一项到达警戒值即向业主、设计、监理、项目部提出告警，提请有关部门关注。同时一起参与补救方案的制定和研究。有关部门得到报警口头通知后或接到书面通知后，应立即汇集监测单位和各方人员进行情况分析，必要时召开专家讨论会，调整方案。5.4、顶进过程中，线形控制及量测设备本工程顶管采用自动测量，其余均采用水准仪和经纬仪以及全站仪进行测量和线形控制。5.5、测量仪器配备与检验 顶管施工需进行三维动态测量，其精度要求特别高，必须采用精度高，性能优良的测量仪器。为此，特配备了Leica TC2002型全站仪（测角+1”，量距1+1PPM），Leica T2经纬仪，Leica 铅垂仪（精度1/40000），NA2 水准仪等一系列精密高档仪器。顶管施工测量所使用的仪器、附件须及时送质检单位检验，做全面鉴定，并在使用过程中经常进行检查。5.6、直线控制测量5.6.1、平面控制 为确保两井间顶管贯通，横向、竖向误差小于100mm，在两端头井附近埋设地面导线点，利用空导点和地面导线点，以导线测量形式，将平面控制成果引测到施工现场。 利用空导点和地面导线点建立平面控制网。导线测量采用TC2002全站仪，方向观测6测回，测角精度+1”,测距6测回，双向观测，测距相对误差1/80000，对观测结果进行平差。 井上座标点向井下传递采用联系三角形方式，点位由Leica铅垂仪垂直投设。 井下控制顶进方向的基准点用钢架埋设成固定点，采用全站仪跟踪观测机头平面偏差方向。5.6.2、高程控制 利用施工区域附近的已知高级水准点，布设二等水准路线，将高程引测到工作井附近，并设立施工高程控制点。水准测量采用NA2型带平行玻璃板测微器水准仪配合铟钢尺进行，往返观测。 地面高程传递到井下时，可用钢尺垂直悬挂，下系线锤至标准拉力，然后地面、井下两台水准仪同时观测。钢尺应进行尺长、温度两项改正。井下布设23个地下起始高程控制点。 顶管机头高程控制水准仪和连通管两种方式，连通管测量为从掘进机到管尾挂一根10mm透明塑料管，管内充满水，根据连通原理，读出二端液面差，再计算出掘进机头水平偏差。每顶进20cm测量一次偏差值，做到及时掌握机头姿态和发展趋势，以便及时纠偏5.6.3、顶管姿态测量 为保证顶管机严格按设计轴线推进，必须及时观测顶管动态数据，从而调整顶管各施工参数，指导顶管正确、安全推进。 在顶管机头部纵向设一对水平横尺，利用布设的三维坐标控制点，测量各尺读数，经精确计算得顶管转角、顶管中心方向偏差值、顶管坡度、顶管中心高程等数据，从而相应调整顶管机的各个施工参数。顶管推进轴线应控制在允许偏差范围内，如有微小偏差，可按比例分段纠偏。5.7、顶管纠偏要点纠偏操作方案应是顶管设备操作带班人员交接班讨论的重点。方案的依据为测量提供的机头折角、倾斜仪基数和走动趋势、前后尺读数比较、机尾处地面沉降量等等。0.5以上的大动作纠偏须尽量避免并慎重讨论，不得已时也应争取在非重要地段进行并加强观测。纠偏动作后如无折角变动应即停顶，会同电工、机修工检查电路和液压管路，尽早排除故障，严防轴线超差。纠偏应在下管后尽早进行，注意观察倾斜仪读数的纠后趋势及光点滞后变化，同时通知地面和地下压浆人员加大同步压浆量。 5.8、管壁外优质润滑泥浆的制作和压注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”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前的建筑空隙处设置4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。在整个管道中每间隔2个管子设1个补浆断面共4个注浆孔，补浆应按顺序依次进行，每班不少于2次循环，定量压注。触变泥浆的配方和性能指标配方膨润土纯碱CMC漏斗粘度 (秒)视粘度CP失水量ml终切力(达因/mm3)比重A浆156242”32.561501.073B浆1241.536”30.591301.063注浆压力：大于地下水压力，注浆量为建筑空隙的68倍。为了确保注入的润滑浆液在土体内不产生离析，在管节与土体之间形成一个良好的润滑套，我们在每节管节使用前都在地面上将管节外侧涂刷一层石蜡，并采用高温将石蜡融化渗入到管节表层内，可以保证融化浆液的水分不渗入到管节内，从而可以防止融化浆液的离析现象；同时也可以达到减小管节摩阻力的作用。5.9、顶管施工时进出洞口的处理 因为DN2600顶管的管外壁尺寸已经达到3.12m的直径，施工地区的土体中含砂量较高并部分含有砾石，在地下水的作用下，考虑到进出洞时顶管机械和员工的安全，所以在顶管施工的各个进出洞口我们都将根据设计和施工实际情况采用（钢封门、高压旋喷、深层搅拌桩、水平注浆）的技术措施以便确保施工安全。5.10、顶管施工主要机械设备序号机 械 名 称规格型号数量国别产地制造年份额定功率KW1国产DN2600泥水平衡顶管掘进机1台902国产DN2600泥水平衡顶管掘进机1台180335T汽车吊2台480T汽车吊1台4液压动力站2套305注浆管路设备4套6泥水管路设备4套1207液压注浆泵SYB-50/504台208电焊机直流2台309泥浆泵3”6台1510激光经纬仪Leica T22台11铅垂仪2台12水准仪3台13全站仪TC20021台14激光测距仪M1N121台六、施工总进度计划表6.1、计划开竣工日期本工程计划：2009年6月28日2009年10月31日工期目标：125天6.2、施工总进度计划表（附后）6.3、工期保证措施（1）组织管理措施项目部建立强有力的生产指挥高度体系，合理配置施工人员和机具设备。（2）计划措施运用统筹学技术，编制可行的施工计划，施工时抓好关键线路施工，做到保证重点、辅助项目穿插施工。（3）技术措施组织精干的技术班子，优化施工工艺，施工操作简便可行，施工前对施工人员进行详细的技术交底，做好施工前的培训工作。特殊工种持证上岗，减少无谓返工，确保施工质量。（4）材料供应专人负责工程材料供应，做到材料及时到位。（5）机械管理提高机械化、标准化的施工水平，充分发挥机具设备效能，成立专门的机械管理小组，配备足够的修理人员进行定期和不定期保养检修，保证机械完好率。（6）地方关系配有专职人员深入地方政府与当地群众搞好对外联系和宣传工作，理顺各方关系，保证施工的顺利进行。（7）组织全体施工人员开展以优质、高速完成本合同的劳动竞赛。七、保证工程质量的主要措施7.1、质量管理目标单位工程确保优良级工程7.2、质量管理