顶管工程施工方案

猎德三期污水处理系统厂外管网工程猎德三期污水处理系统厂外管网工程 华南路（龙洞）区域土建工程华南路（龙洞）区域土建工程 合同号：合同号：LDP/C8 穗污治世贷项字穗污治世贷项字【2005】96【2005】96 号号 顶管专项施工方案顶管专项施工方案 工程名称： 工程地点： 施工单位： 编制单位： 审批单位： 编 制 人： 审 核 人： 校 核 人： 审 批 人： 编制日期： 审批日期： 目目 录录 一、工一、工程程概况概况 .3 3 二、工作井、接收井的施工二、工作井、接收井的施工 .4 4 三、顶管施工计划安排和工艺流程三、顶管施工计划安排和工艺流程 .1010 （一）施工部署.10 （二）工艺流程.10 四、安全保证体系、安全应急措施四、安全保证体系、安全应急措施 .3535 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 2 （一）安全保证体系.35 （二）安全保证措施.36 顶管工程顶管工程专项方案专项方案 一、工程概况一、工程概况 华南路污水管道工程是北起广汕公路，南至华农水陂的一段车 陂涌截污管工程，全长约 4 公里。沿线经过华南快速路、华南植物 园、长兴路和华南路东侧辅道。本段截污管以传输上游污水为主， 管道标高上游与广汕路污水干管相衔接，下游接入车陂涌（华南快 速路科韵路）截污主管。 主管施工主要采用明挖施工方法进行，开挖施工管材管径为 800mm900mm 范围内时，管材采用高密度聚乙烯双壁波纹管；当管 径为 1000mm200mm 范围内时，管材采用玻璃钢夹砂排水管；过 涌的倒虹管采用焊接钢管；部分管道（约 491m）埋深较大的管段采 用机械泥水平衡顶管施工，顶管管材采用特种玻璃钢夹砂管。 根据设计要求顶管管材采用特种玻璃钢夹砂管。主干管管径 DN900,长 491 米； 工作井有：座；接收井有：座 本工程拟采用泥水加压平衡的顶管机械,通过削泥大刀盘转切和 触变泥浆循环及后座配套设施达到顶进管道的功能。由于泥水加压 平衡顶管机工具头为全封闭的加压仓，泥渣通过专用管道泵出，不 用人工进入操作。完全可避免了涌水、涌砂和不可预见的危险给人 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 3 安全带来的风险。 二、工作井、接收井的施工二、工作井、接收井的施工 1 1、工作井、接收井的布置、工作井、接收井的布置 本工程顶管工作井、接收井采用钢筋混凝土结构沉井,由于在设 计中已规定了工作井和接收井的位置和尺寸，其中工作井为 7.05m 矩形沉井结构；接收井为 D=4.6m 圆形沉井结构。沉井壁结 构采用 C25 钢筋混凝土，封底采用 C20 混凝土，并用水泥搅拌桩为 进出管洞固土防水，沉井采用不排水下沉的施工形式。 工作井有：W78、W85、W88,接收井有：W74、W82、W91。 1、1 工作井、接收井是顶管施工的工作场所。其位置按照图纸 规定位置布置，同时参考以下条件: 、根据管线设计，工作井、接受井原则上在检查井的位置设 置，两者之间的距离由设计单位图纸具体确定。 、单向顶进时，工作井、接收井所处位置为其它用途井的处 在地，避免二次开挖； 、考虑地形和土质情况，尽可能利用原土的后背作反力后座； 、工作井与可能穿越的建筑物要有一定安全距离； 、距水、电源较近的地方等。 1、2 本工程根据管道布置、检查井的设置、地形及地表建筑物 分布，设置多个顶管工作井和接收井，其中工作井均为双向顶进井 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 4 位形式。 2 2、搅拌桩施工、搅拌桩施工 本工程顶管段的工作井、接收井的进出洞口和顶管段之间的检 查井止水，均采用 D500mm 水泥搅拌桩施工。 当工作井，接收井结构下沉到位封底，并处理好基础后，在井 的两端管道进出方向做三排水泥搅拌桩作围护、固土、止水之用。 设计靠边第一排桩的间距 400mm，桩边搭接 100mm,其余二排桩的间 距 800mm，搅拌桩的水泥渗入量为 19%，采用水泥等级强度不低于 32.5R 普通硅酸盐水泥，水灰比为 0.5。 （详细见搅拌桩专项施工方 案） 3 3、沉井施工流程图、沉井施工流程图： 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 5 4 4、沉井施工方法及技术措施、沉井施工方法及技术措施 基底处理：对场地进行平整，对沉井刃脚处铺设砂垫层及垫 建筑物基准线、轴线定位、复验线 位 基坑土方开挖 基底平整、铺设砂垫 层 沉井钢筋安装 沉井模板安装 挖土下沉 浇筑沉井下半部砼 沉井施工流程图沉井施工流程图 下沉至设计标高 沉井基底处理、封底 沉井底板混凝土施工 沉井内设备安装 模板支顶安装 控制下沉速度及纠编 检查及验收 接沉井上半部结构 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 6 木，以保证下沉前地基稳定，并对砂垫层进行水平测量。制作沉井 时地基承载力应达到 130kPa，否则应采用换填中粗砂处理，防止制 作沉井结构时出现不均匀下沉而引起开裂。 钢筋制安：沉井钢筋在钢筋加工场进行开料加工，运至施工 现场进行绑扎。沉井采用分节制作，钢筋安装时预留一定长度的钢 筋供第二节施工时连接。 （主钢筋间连接采用焊接） 模板及支顶安装：沉井模板采用大块组合钢模板，模板安装 前先清理模板表面，涂上脱膜剂。模板支顶采用钢管支顶，沉井内 采用钢管对顶支撑，沉井外侧模板支顶钢管支承在基坑边坡上，支 顶架脚采用 4cm 厚木板或足够面积的槽钢垫脚，采用地锚固定。 混凝土浇筑：沉井采取分节制作成型法，采用吊机与吊斗结 合的输送方法浇筑商品混凝土，混凝土浇筑分层连续浇筑。混凝土 振捣采用插入式振捣器振捣。混凝土终凝之前，模板不得振动，伸 出的钢筋不得承受外力。对于高低不同的层面时，应设斜面过渡段。 混凝土养护：沉井井壁混凝土采用覆盖湿麻袋进行洒水养护。 下沉及纠偏：沉井砼强度达到 95%时方可下沉，下沉前刃脚 垫木的抽除应在专人指挥下分组编号，按顺序依次对称同步抽除。 采用不排水下沉，应保持井内水位高出井外水位不少于 1 米， 如不到 1 米，应向井内灌水以防止井外向井内涌流。本工程采用机 械配合人工进行开挖下沉。沉井泥渣用吊斗或抓斗机抓挖吊升至地 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 7 面沉淀池，经过滤沉淀后，用运土汽车运至指定的弃土场弃土（用 专业渣土运输车外运排放） 。 在沉井基坑顶布置纵横向观测点，采用经纬仪对沉井下沉的位 置和方向进行测量；在沉井顶四角设置水平观测点，采用水平仪进 行水平测量，控制沉井的标高及下沉速度。当观测到沉井下沉速度 超过设计下沉速度时，应暂时停止开挖，究其原因并采取措施，待 其下沉速度稳定后再进行挖土下沉。当沉井出现一侧或一角下沉速 度较快时，可能是基坑底土软硬不均造成，可采用加大对下沉较慢 的一侧进行挖土。 （注意是否有石块、硬物卡顶，需人工清除） 沉井井壁接长：当第一节沉井下沉至沉井顶面时，停止开挖 并用木板垫稳沉井刃脚，开始施工接驳第二节沉井钢筋，安装模板 浇筑第二节沉井砼，沉井混凝土达设计要求后继续挖土下沉。 沉井基底处理：在沉井下沉至设计标高以上 50cm 处时，减慢 下沉速度防止发生沉降量过大。沉井下沉到位后，根据地下水渗流 情况在地下水位稳定后进行水下封底的施工方法浇筑 C20 封底混凝 土。 沉井采用水下砼封底前，井内水位不低于井外地下水位，并且 先由潜水员检修沉井底土面使之符合设计要求，沉积于表面的浮泥 应予清除，如有超挖，此部分的回填，应先用 30cm 左右石块压平井 底，再铺砂，然后按设计封底。 底板施工：封底混凝土强度达 90%后，排清沉井内积水进行 基础底板的施工，绑扎底板钢筋，浇筑底板混凝土。 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 8 沉井施工工艺流程 5 5、工作井后靠背墙施工：、工作井后靠背墙施工： 后背结构为千斤顶的支撑结构，要有足够的强度和刚度，且压 缩变形要均匀。本工程后背采用现浇钢筋混凝土厚 30cm 外加 3cm 钢 板敷垫。 6 6、工作坑导轨设置及基础加固：、工作坑导轨设置及基础加固： 工作坑底根据土质、管子重量及地下水情况，做好基础，以防 止工作坑底沉，导致管子顶进位置的偏差。本工程采用 2.5m 长、双 测量定位 场地基础处理 钢筋制作安装 内外模板安装材料准备 浇砼、养护 商品砼采 购 钢材准备拆模、挖土、下沉 重复以上程序 下沉至设计标高 浇注封底、底板砼 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 9 排 45#工字钢作导轨。导轨作用是引导管子按设计的中心线和坡度 顶进，保证管子在顶入土之前位置正确。导轨安装牢固与准确与否 对管子的顶进质量影响较大。因此，安装导轨必须符合管子中心、 高程和坡度的要求。基础采用钢筋混凝土基础，当工作坑底土质松 软，有地下水时，采用等级 C20 的混凝土封底，厚度为 20cm，混凝 土底板漏水处应采用灌注水泥浆。 三、顶管施工计划安排和工艺流程三、顶管施工计划安排和工艺流程 （一）施工部署（一）施工部署 华南路段污水管线顶管段全长 491m，均为 900 管。拟采用壹 台顶管机进行施工， 工期时间本计划安排由 2006 年 8 月 1 日至 2006 年 9 月底，接收井在顶进过程中同步安排施工，其它检查井计 划于完成顶管段后紧跟完成。如交地或申办各种证照时间滞后，则 本计划将按审批滞后时间顺延。 （二）工艺流程（二）工艺流程 1 1、施工工艺流程施工工艺流程见下图：见下图： 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 10 2 2、穿墙前止水处理、穿墙前止水处理； 顶管工作井进洞前首先安装止水环，并可采用搅拌桩止水，桩 间搭接 150mm。 施工流程 搅拌桩的施工采用钻机钻孔，然后采用喷注水泥浆的方法来完 成，其施工工序主要包括孔位放样、钻孔、浆液配制、旋喷注浆。 工作井、接收井施工 管子吊装就位 管道内管线安装 密封圈安装 开机顶进 内管线接口管节 管道排泥 回收掘进机头 管道贯通 砌检查井 闭水试验、回填 设备安装 测量控制及纠偏 管子制作加工 泥浆循环 废浆外运 注浆减阻 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 11 搅拌桩的施工工艺流程下图所示: 搅拌桩施工工艺流程图搅拌桩施工工艺流程图 坑内旋喷桩钻孔 采用 XY100 型钻机钻注浆孔，钻孔孔径为 97mm。钻孔时钻机 要平稳，开孔孔位要准确，钻孔垂直度偏差1%，确保旋喷管顺利 导入孔底。在淤泥层或砂层等不利地层处钻孔时，采用水泥浆护壁， 泥浆的主要性能指标控制为：比重 l.21.3，粘度 2530S，含砂量 5%，稳定性30g/mm3。 浆液配制与旋喷注浆 浆液用 32.5R 普通硅酸盐水泥和自来水配制，水灰比为 0.450.5，加入适量缓凝剂，采用立式搅拌罐搅拌。当钻孔完成后 即将旋喷管插至孔底。先以高压水进行试喷，然后以设计要求的技 术参数进行旋喷（如设计无具体要求，则以转速 18rmin，泵压 2530MPA，提升速度 5080cm/min 等施工参数同步进行喷射、旋 转、提升） 。在旋喷过程中，经常检查水泥浆泵压力，旋喷管提升速 度及孔口冒浆情况，并随时做好记录。由于旋喷桩止水的效果往往 取决于砂层的成桩质量，因此在砂层段采取减慢提升速度或复喷的 清洗设备 拌制水泥浆 搅拌压浆钻孔站机就位孔位放样 搅拌水泥浆 搅拌压浆 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 12 办法，保证成桩质量。 旋喷注浆如中途发生故障，立即停止提升和旋喷，待检查排除 故障后再继续施工。旋喷注浆完毕将注浆管、高压泵等机具清洗干 净。 施喷桩钻孔过程所产生的废浆经沉淀处理后，废水排入下水道，余 碴堆至临时堆碴场。旋喷注浆产生的废浆，则排至废浆池硬化后及 时外运。 3 3、工作井内设备安装、工作井内设备安装 工作井设备安装包括：后座垫铁、导轨、油缸支架及油缸、激 光导航系统、穿墙止水设备的安装、泥浆循环系统。 、后座垫铁安装 后座垫铁是把主顶油缸推力的反力传递到工作井后座墙处，通 过后座垫铁，可把油缸的反力较均匀地传递到后座墙上，这样后座 墙就不太容易损坏。将垫铁的安装位置放好线，在后座墙体钢板表 面把后座垫铁的四个角的位置用红油漆作好标志，底部用砖块垫平， 将后座垫铁吊到安装位置，调整横向纵向的方向（采用 2mm 的橡皮 垫底部） ，该平面需要垂直于顶管的顶进方向，定位安装尺寸误差控 制在 2mm 以内，调整好后连接固定，如后座垫铁与后座墙钢板有空 隙,则应插入钢尖垫片填充密实。 、导轨安装 工作坑底的导轨是控制顶进管道的高程及方向之用，直接影响 整段顶管工程的质量，必须严格安装。导轨是由两道平行的路轨钢 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 13 构成，主要作用有两点：一是使推进管在工作井中有一个稳定的导 向，并使推进管沿该导向进入土体；二是让顶铁工作时有一个可靠 的托架。在基坑底板面放出顶管的顶进轴线，先调整导轨的中线对 准顶进轴线，用工字钢垫高导轨调整导轨的高度，当纵向及高程调 整好后导轨用预埋件稳定在导轨混凝土台座上，微少调整采用铁楔 块调整。 （下管时管节与轨面之间接触应成平直线） 高程、坡度、方向线一定要符合设计要求，安装后要在轨前轨 中轨尾测量检查，稳定第一管节后应测量加载后的变化。 （允许误差 控制为：管尾抬高小于 3mm）导轨的定位安装尺寸误差控制在 2mm 以内。 、千斤顶支架及千斤顶安装 千斤顶支架是由槽钢焊接合成的一个支架，起固定千斤顶的作 用，使千斤顶工作时有一个可靠的托架。根据基坑底板面放出顶管 的顶进轴线，先调整支架的中线对准顶进轴线，垫高支架调整支架 的高度，当纵向及高程调整好后，将支架与底板钢筋焊牢，空隙采 用混凝土浇捣填实，24 小时后，将千斤顶吊装到支架上，用钢板压 实，千斤顶支架及千斤顶的定位安装尺寸误差控制在 5mm 以内。 、穿墙止水设备安装 穿墙止水设备安装在接收井出洞洞口，具有制止地下水和泥砂 流到接收井的作用。穿墙管预制好后，运输到现场，先将预埋的穿 墙管凿出，焊接位置清除干净，吊装预制件到安装位置对中后焊牢， 再用膨胀螺丝锁紧止水橡胶圈。 、工作井、接收井的排水 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 14 在工作井的一侧设 0.5m0.5m1m 的集水井，浇筑底板时四周 向集水井位置倾斜，形成排水坡度，收集由管道内流出的水及基坑 的积水，集水井内布置一个潜水泵抽水上井到三级沉淀池沉淀后排 到市政下水管道。 (6)、顶管机头 根据此段工程设计的管径，我们拟采用一套（国产）顶管机械 设备，其机头直径为 GTNS900，头部有 1 个切土刀盘，由 2 个 7.5KW 电机提供动力。机头出土采用刀盘切削原状土，切削后经过与稀泥 浆（送水泵提供）搅拌成浓泥浆，再由排泥泵送出管外，经沉淀后 稀泥浆循环使用。此机头形式在江南地区多次施工中应用证明，既 能保证地面沉降很小，又能保证施工时无塌方流砂等安全隐患，具 有较高的生产效率。 （7） 、纠编系统 本工程所用泥水加压平衡顶管机的纠编系统在工具头内，纠偏 油缸的各种组合动作可使壳体的需要的方向产生折角，在顶进过程 中产生纠偏效果。本机有 4 台 25 吨推力的纠偏专用千斤顶，纠偏角 最大可上向 2 度，下向 2 度，左向 1.5 度，右向 1.5 度。前后壳体 间有橡胶止水圈确保壳外泥水不渗入机体内。信息监控为全自动的 激光测量信息控制纠编系统，测量信息、纠编油缸的工作情况通过 摄像仪反映到地面的操纵台上，操作人员可根据这些信息进行操作 调控。 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 15 管节 顶铁 控制台 顶推系统 工具头 砼后背 泥水处理系统 12345 泥浆泵 876109 控制台 外运 拌浆桶 4手动明杆 快速接头7 变径 弯头 高压软管 10 8 9 钢管 渣浆泵 式闸阀 6 5 出泥系统一览表 泥浆箱1 泥浆箱2 渣浆箱 名称 2 3 1 序号 4 4、地面配套设备安装、地面配套设备安装 工作井平面布置工作井平面布置 顶管设备布置图顶管设备布置图 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 16 工作井地面设备安装包括：主控制室及主顶油缸装置安装、泥 浆棚搭设及泥浆系统设备安装、监测设备安装。工作井的起重采用 汽车吊。 、主控室搭设及主顶油缸装置安装 主控室内主要放置主顶装置，主顶装置包括千斤顶（井下） 、主 顶油泵一台（含控制部分）及油管，千斤顶的推进和回缩是通过主 顶油泵的控制系统控制的。液压工作站，操作方式为全电脑控制， 必要是可以进行手动操作。 （主控室采用集装箱的形式。 ） 、泥浆棚搭设及泥浆系统设备安装 泥浆棚采用 25 钢管焊成支架，上面铺波纹瓦。泥浆棚内主要 放置一个电箱、两台泥浆泵及多个泥浆箱。 、监测设备安装 监测设备包括激光导向和工具管内的摄像机，监测电路必须与 主控室接线良好，开顶前进行校对和调试。 5 5、顶管顶进施工、顶管顶进施工 （1）顶推系统 本工程的顶推系统是与顶进机头成套的设备，安装调试极为容 易。出于减少地面沉降的考虑，顶管顶进后必须立即进行压力加注 泥浆，封闭管道周边的间隙，同时减少摩阻力。按照招标文件技术 规范计算公式，顶管直径为 900mm，最长段为 130m，拟设中继环一 套，则顶进距离按 L65m 进行验算， 2305 t PDDLfP 2 2 25 . 0 kN 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 17 式中：f2管道摩阻，取 10kN/m2； L顶管的总长（m） D管外径（m） ，按 1.0m 计； Pt顶进时，工具管的迎面阻力（kN）337.1kN。 主推装置的最大顶力为 6000kN，但由于路线较长，顶进长度为 130m，因此本工程拟采用一个中继环，以减少主推千斤顶的推力。 中继环最大顶力 5000kN，顶管全程应加触变泥浆减阻。 (2)制订施工方案;顶管施工前，进行详细调查研究，根据场地 地质情况，编制可行的施工方案。 通过提供的资料和现场勘察，掌握了本工程下列情况： a 管道埋深、管内径、管材、接口要求； b 管道沿线水文地质资料，管道穿越的土质； c 顶管地段的建筑物情况，现场施工需争取得主管单位同意和 配合； d 现场交通运输是否方便，水源、电源由甲方协助解决； e 公司现有顶管的设备； f 选定工作井位置和尺寸，顶管后背的结构和验算； g 确定掘进和出土的方法，下管方法和工作平台支搭形式； h 进行顶力计算，选择顶进设备、是否采用中继间、润滑剂等 措施，以增加顶管段长度； i 遇有地下水时，采取的止排水方法； j 顶进水泥管时，确定每节管长，管间止水要求，防腐绝缘保 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 18 护层的防护措施； k 保证工程质量和安全的措施。 （3）顶管工程力学参数的确定 顶管过程是一个复杂的力学过程，它涉及材料力学、岩土力学、 流体力学、弹塑性力学等诸多学科。但顶管计算的根本问题是要估 计顶管的推力和后背承载能力。顶管的推力就是顶管过程管道受的 阻力，包括顶管机正面泥水压力、管壁摩擦阻力。 泥水平衡压力：在封闭的冲泥舱内加泥水压力平衡地下水压 力，是防止泥砂涌入的重要方法。泥水压力一定要合理。压力较小， 大量的泥砂涌入，会造成路面破坏，地表设施受损；压力过大，会 增大主千斤顶负荷，严重的可能产生冒顶现象。 顶管机前泥水平衡压力估算： 泥水平衡式顶管机在顶进开始阶段，应设定刀盘正面压力，其 计算公式如下： 无荷载作用，机头正面中心深度为 H，则 P 主rH*tg2（45/2）2Ctg2（45/2） P 被rH*tg2（45/2）2Ctg2（45/2） P 设P 主2/3（P 被P 主） 式中：P 设设定土压力； P 主刀盘前的主动土压力； P 被刀盘前的被动土压力。 经计算，本工程顶管机前的平衡压力允许值为 0.30.5Mpa。 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 19 在顶进施工中，可根据机头和沉降情况，再对工作压力进行修正。 （4）后背结构及抗力 后背作为千斤顶的支撑结构。因此，后背要有足够的强度和刚 度，且压缩变形要均匀。后背在顶力作用下，产生压缩，压缩方向 与顶力作用方向相一致。当停止顶进，顶力消失，压缩变形随之消 失。这种弹性变形现象是正常的。顶管时，后背不应当破坏，产生 不允许的压缩变形。后背不应出现上下或左右的不均匀压缩。否则 会造成顶进偏差。 （5）顶进设备 顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、顶铁、顶管机及泥浆循 环系统设备等。 千斤顶（也称油缸） 千斤顶是掘进顶管的主要设备，本工程每一顶进段拟采用 2 台 800t 液压千斤顶。千斤顶的工作井内的布置与采用个数有关，使用 多台并列式时，顶力合力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴 后座油缸连接板油缸导轨 刚性顶铁顶铁环形顶铁穿墙止水 顶进设备布置图 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 20 线，防止产生顶时力偶，造成顶进偏差。根据施工经验，千斤顶的 着力点作用在管节圆心以下 1/41/5 半径处为宜。 高压油泵 由电动机带动油泵工作，选用额定压力为 31.5MPa 的柱塞泵， 经分配器，控制阀进入千斤顶，各千斤顶的进油管并联在一起，保 证各千斤顶活塞的出力和行程一致。 顶铁 顶铁是传递和分散顶力的设备。要求它能承受顶压力而不变形， 并且便于吊装。 顶管机及泥浆系统设备 密封式顶管采用泥水平衡式顶管机，泥浆系统分两部分，属于 顶进的配套设备，由搅拌桶、搅拌机、渣浆泵、注浆泵、泥浆管路、 沉淀池组成。 其它设备 工作井上设汽车吊或龙门吊，作为平时吊管、井内吊装设备用。 在顶管机上下井时需要采用大型 25t 吊机起重。 工作棚用帆布遮盖，以防雨水。 （6）管节制作 顶管施工中，对管节接缝间的防水要求较高，为了使管节之间 更好地达到防水目的，需对管节接头端采取有效的防水措施，与制 管厂家合作，生产更适用于本工程、工法的管节。 加强型玻璃钢夹砂管接口为“O”型密封圈接口，管道插口应 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 21 向顺水流方向，连接前应对插口凹槽套装橡胶密封圈，再对正承口 均匀压紧。要求连接时检查承口和插口是否符合标准，承口内表面 均匀地涂上液体润滑剂，然后将两个“O”型胶圈分别套装在插口上， 并涂上液体润滑剂以利套装。每道承插口接口安装完毕后，须认真 进行管道接口检查，确保双“O”密封圈密闭质量。 需要管道裁切时；调整加强型玻璃钢夹砂管的长短可用金钢 锯片角磨机切割，要求断面垂直平整，不应有损坏，切口接驳采用 厂家提供的平端糊口管接口。 （管节在焊接或粘接前，必须清洁接口） （7）出洞顶进 完成止水施工后，可进行人工凿除穿墙位置的混凝土，将工具 管吊下工作井，安装好工具管，对正中线，使上、下、左、右方向 误差保证在 3mm 内，安装及调试好各个系统、检查穿墙位置的止水 设备、准备好足够的水泵，确保穿墙时各个系统的正常运转，准备 工作就绪后，拆除最前端的挡土钢板，清除硬块，顶进工具头到穿 墙管内，工具头与第一节管采用刚性联结，避免工具头“磕头” ，在 工具头最前端压满泥浆。因出洞口处为加压注浆固结体，刚开始顶 进时尽量慢；出洞 1015 米范围，工具头前端有土压力，并且由于 管道较短，摩擦力比较小，为避免管道整体产生较大后退工具头前 端塌方，当后座千斤顶回收时，需要用 2 条 2”钢管顶住砼管，避 免后退。 （8）顶进施工流程 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 22 1） 、泥水平衡式顶管机顶管施工工艺流程图： 顶管工种： 顶管机机械工兼测量工 泥浆工 电工 电焊工 起重工 杂工 顶铁吊装 砂土沉淀池沉淀、装车、外运 顶进前准备所有机械设备交班检查 顶管机刀盘转动、开进出渣浆泵 顶进、调整进出渣浆泵流量到达平衡 拆开各管路、砼管吊装、各管路安 装 1 个行程顶 进结束 测量顶管机的偏位、作好记录、纠偏 1 节砼 管顶进 重复顶进 1 个行程 顶管管内管道： A-电缆管 B-侧壁泥浆管 C-进泥浆管 D-出泥浆管 压触变减 阻浆 泥浆 制作 2） 、顶进施工 安装洞口橡胶止水圈。拆除预留洞口的砖砌封堵。 推进机头，机头进入土体时开动大刀盘和泥泵开始工作。 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 23 机头推进至能下管节时，停止推进。拆开动力电缆、进排泥 管、控制电缆、摄像仪线等所有管线，缩回油缸，吊装下管节。套 橡胶止水圈后接管。 重装接通各种管线后开始顶进。具体是顶完一节管后，拆开 所有管线（电力电缆、信号线、油管、进出泥浆管、触变泥浆管等） ， 进行管材吊装对接后，重装连接好所有管线（电力电缆、信号线、 油管、进出泥浆管、触变泥浆管） ，继续顶进。 工艺流程；完上节管后拆开各管路管材吊装管承 插口连接各管路连接继续顶进 顶进施工连续进行，尽量减少停歇，以免土体对管身加大摩 擦引致顶进困难，随着管节的推进，不断观察各类仪表，纠正管道 轴线，并根据土压力大小调整顶进速度。每班的顶进施工要填写施 工记录，包括顶进长度、顶力大小、偏差及校正情况、土质和地下 水情况、设备运转情况以及注意事项等，并向下一班交待清楚。 当顶进接近接收井时，放慢顶进速度，准确测量出机头的位 置，当机头到达接收井洞口时停止顶进。 按照测量的位置破除接收井壁，并安装止水环。 顶管机头进洞到达预定位置后，拆除各类管线，吊出机头准 备下一段。 （9） 主要技术措施 质量要求； 顶管的轴线偏差应小于50mm。高程偏差为+30 mm,-40mm 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 24 地面沉降小于 30mm，隆起小于 3mm。 工作坑的后背墙必须垂直管道轴线，并有能承受顶进力的足 够强度。 顶入的管体直顺无翘曲现象。 顶管质量控制及地表沉降控制的允许偏差见下表； 项 目允许偏差 管材的最大偏角0.5（度） 管线轴线偏差 Ll00m50mm 标高偏差 Ll00m +30mm-40mm 相邻管节错口15mm 无破裂 接口抗渗试验应达 0.11Mpa 内腰箍不渗漏，橡胶止水圈不脱出 顶进过程中地面沉降控制范围 项 目允许变化范围（mm） 地面隆起的最大极限 +3 地面沉降的最大极限 -30 泥水平衡顶进原理如下图： 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 25 （10）注浆减阻 注浆系统由拌浆、注浆和循环管道三部分组成。拌浆是把注浆 材料兑水以后再搅拌成所需的浆液（造浆后应静置 24 小时后方可使 用） 。注浆是通过注浆泵进行的，根据压力表和流量表，它可以控制 注浆的压力（压力控制在水压力的 1.1-1.2 倍）和注浆量（计量桶 控制） 。管道分总管和支管，总管安装在管道内一侧，支管则把总管 F P 排浆管 给浆管 泥浆室 给浆管 泥浆室 排浆管 b c a 泥水平衡调节 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 26 内压送过来的浆液输送到每个注浆孔上去。注浆孔布置为：工具头 一道、钢管每隔 9m 安装一道注浆管。 1） 、注浆流程： 顶进阻力主要有正面阻力和管道四周摩阻力两部分组成，管壁 四周的阻力也占重要部分。 管壁四周的阻力为： R=/4D12（P1+P2）+D2 f L 取 P1=40t/ m2 P2=9t/ m2 f =1-2 t/ m2 R=/4*0.92（40+9）+*0.9*（12）*150=459.5t883.6t 现有 2 个 800t 千斤顶，并按 80%的效率考虑： N=2*800*80%=1280t 为加快顶管施工进尺，特采用触变泥浆，磨阻力系数在 0.5t/ m2 则 R=/4*0.92（40+9）+*0.9*0.5*150=247 t1280t 2） 、触变泥浆通过制造、储存、压浆系统，从工具头处压入触 变泥浆，形成一定厚度（25mm 左右）的泥浆套，间距 10m 设一道补 浆孔，使顶管在泥浆套中向前滑行，减少摩阻力，根据压力表和流 量表，计量桶控制用浆量，压力控制在水压力的 1.11.2 倍。 材料：膨润土：烧碱：水=1： 0.05：4.5 配比，经试验，确保 造浆静置注浆顶进注浆停顶停止注浆 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 27 泥浆性能良好，必要时加其他外加剂。为使泥浆能及时将管壁空隙 灌满，灌浆速度要与顶进速度相适应，注意观察，防止跑冒，并保 证泥浆达到量。造浆后应静置 24 小时后方可使用。 （11）顶进时应注意事项 顶管前 15m 的管节顶进的方向和高程，关系到整段顶进质量， 应勤测量，勤检查及时校正偏差。 管道顶进应连续作业，管道顶进过程中，遇下列情况时，应 暂停顶进，并应及时处理： A、工具管前方遇到障碍； B、后背墙变形严重； C、顶铁发生扭曲现象； D、管位偏差过大且校正无效； E、顶力超过管端的允许顶力； F、油泵、油路发生异常现象； G、接缝中漏泥浆。当管道停止顶进时，应采取防止管前塌方的 措施。 （12）顶管工作面排水 顶管工作应尽量从下游向上游方向进行，地下水由工作面流向工 作井集水坑，再用泵排出地面。 （13）管道渗漏的治理 对管道渗水和漏水点，首先检查橡胶密封圈是否出现问题，要确 保管道接口橡胶密封圈处于正常状态，在局部管材有问题处，先从 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 28 内壁凿毛，埋入导水管引水，用生产厂家提供的树脂胶，根据气温 条件进行凝胶配比。配置时用量杯准确量取树脂并加入促干剂，搅 拌均匀后再加入引发剂使其固化。在刷树脂胶后立即铺放两层短切 毡，用毛刷和辊轮，使之滚压平整、无气泡和皱纹。待封口固化后， 检查封口质量，有无气泡、裂纹等缺陷，如有则需打磨修复。最后 再用同样方式封上渡水管。 （14）顶管内通风 顶管内面无人，如果需要进去维修设备等，进管之前需要通风， 采用压入强制性通风措施，用风机通过 1.5 英寸铁管向顶管顶管机 压风。 （15）照明及用电 施工用电主干线采用 380V 三相五线制，接通地面、工作井、管 道内、顶管机，管道照明采用 1224V 低压电源供电。 （16）顶管坑内检查井的砌筑（根据图纸 H8 米，使用砖砌井 身结构，H8 米，使用钢筋砼井身结构） 1） 、砖砌筑检查井工艺 砌筑检查井所用砖砌体，质量符合设计、规范要求。砌砖前， 让砖吃透水，表面润湿。砖搬运小心堆放，避免不必要的破损。 砌筑圆井，注意圆度。挂线校核内径，收口段要每层砖检查， 看有无偏移。在井下部流槽处，特别是管底两侧，要用砂浆碎砖捣 密实，其余逐层砖砌砂浆饱满，内外批荡严密，务使不渗漏。 砌筑圆形检查井勿使上下砖皮对缝。检查井内用 1:2 水泥砂 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 29 浆批荡 20mm 厚，每砌筑 50cm 高即批档一次，做到随砌随抹灰。这 样可以减少砌井过程中抽排水量。 各种井每天的砌筑高度，不超过 2m，每天砌筑结束时，清除 跌落在井内灰浆砖碎。整个井砌筑完成后，清除井内脚手架、垫脚 砖、临时堵水基或导槽，并封堵脚手架眼。 井砌完后，及时装上预制井环，安装前校核井环面标高与路 面标高是否一致。无误后，再坐浆垫稳。 检查井砌筑质量要求：圆井身内径圆顺，有足够的圆度。砖 壁砌结保证灰浆饱满、平整；抹灰抹实压光，无空鼓、裂缝等现象； 井内流槽平顺；内、外批荡光亮；井环、井盖完整无损，安装平衡， 位置正确。 2） 、钢筋砼井身结构要求： 钢筋绑扎安装符合设计规范要求，焊口焊接焊缝饱满，搭接 长度保证。 内外模板均采用定制钢模板，板缝紧密，板面平滑，安装牢 固。 砼浇筑时，严格按照每层不高于 30cm，分层振实，确保结构 无蜂窝麻面密实，根据结构实际高度，适当设置施工缝。施工缝处 理严格按照相关规范执行。 砼浇筑完成后养护要及时，在确保砼龄期时间满足后，拆除 内外模板，进行井环盖安装及井外回填。 （17）测量与纠偏 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 30 测量 顶管中心测量应建立地面与地下测量控制系统，控制点应设在 不易扰动、视线清楚、方便校核、易于保护处，自动测量系统由顶 管工作井井下一台固定于仪器墩上的激光导航仪及工具管前仓的指 示板组成。激光导航仪与安装于控制室内的计算机通过专用双向通 讯电缆连接。激光导航仪的测量均按照由计算机的控制软件发出的 指令自动进行。激光导航仪测量获得的数据均传输到计算机，然后 由计算机进行数据处理，并与设计的管道中心轴线比较，在计算机 屏幕上显示机头中心当前的位置：左右偏差、上下偏差、机头旋转 角 10 米内的机头中心轨迹线，当前机头位置的里程及测量的时间。 测量可以不间断地周而复始进行，每测得一次机头的坐标，图形就 刷新一次， “机头当前位置图”字体颜色改变一次，显示新值。系统 周而复始进行测量，实现了机头的跟踪测量，做到“随测随纠” ，有 效地保证了顶管的质量并大大提高整体施工进度。 （A）基准点布置 ；根据提供的基准点，作好顶管中轴线、起 止点、工作井等定位轴线的测量放线工作，要进行认真较核确定桩 位，经施工单位自检后再通知甲方、监理部门复核签字后才能进行 下一步施工。对现场提供的点位，如有出入，通知有关方共同另行 确定。 a中轴线布置；根据顶进方向和甲方提供的基准点，确定中轴 线。 b高程测量点布置；把顶管中轴线高程引下到工作井后座墙上， 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 31 作为高程测量的基准点，做好标志，并在工作井侧墙设立一个复核 点。 c测量点布置；在工具管的前仓设置固定的指示板，通过管内 的电视摄像仪反馈到控制室的显示器上，后座墙上设置激光导航仪， 发射激光束到指示板上。 （B）测量频率；激光导航仪可以通过计算机控制测量频率。一 般顶进一节管测量 5 次，每 50cm 测量一次。在穿墙、纠偏等情况下， 加密测量，顶进 20cm 测一次，并每天做出顶进偏差曲线图（工具管 测量点） 。每顶进 20m 须对顶进的全管道进行测量，做出管道偏差曲 线图。注意偏差和顶力的变化，有异常需要及时汇报，查清原因后 才能继续顶进。 （C）测量方法；测量完全由电脑进行控制，实现顶进操作全信 息化，减少人为错误。通过固定在工具管前仓的指示板，可以对工 具管进行上下、左右及旋转偏差的测量。 （D）测量仪器；激光发射器、指示板、电视摄像机、计算机。 仪器经校正，固定牢固，做好记录，及时联系，指导纠偏，控制点 须严格校核。 纠偏 当超过允许偏差时，应采取措施纠正，纠正偏差应缓慢进行， 使管节逐渐复位，不得猛纠硬调，利用工具头前方纠偏千斤顶顶进 行程的控制，来实现顶进方向控制。 （A）警戒值：工具管开始顶进 510m 的范围内，允许偏差应 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 32 为：轴线位置 3mm，高程 0+3m m。 （B）纠偏时测量频率：纠偏时加密测量，顶进 20cm 测一次， 在测量之前，应先停止顶进，把后座千斤顶的顶力卸下，以免产生 数据误差。 （C）编组纠偏：纠偏段共 4 组液压千斤顶，通过分组组合利用 控制分组的千斤顶的行程达到纠偏的目的。通过左上（1）组千斤 顶+右上（4）组千斤顶组合与左下（2）组千斤顶+右下（3） 组千斤顶组合进行上下纠偏，通过 1组千斤顶+2组千斤顶组合 与 3组千斤顶+4组千斤顶组合进行左右纠偏，每次纠偏两侧千 斤顶组行程差为 10mm。纠偏时，起动纠偏油泵，顶进纠偏千斤顶到 设计纠偏行程，锁定油路，关纠偏油泵 （D）纠偏反馈：测量观测：通过测量反馈的结果判断纠偏的效 果，当偏位的趋势明显减少时，恢复 4 组千斤顶的零行程差状态。 （18）反向后靠背施工、穿墙孔凿穿 做好工作井的反方向进行顶管的准备工作，在原来穿墙孔的位 置现浇一堵后座加强墙，后座墙锚入底部 1 米，后座墙尺寸 3.5m2m0.6m，顶进接触面垫一块 20mm 的 3m1m 的钢板。在顶 管机穿墙的位置凿穿原来的后座墙，准备进行下一管道顶进施工。 （19）顶管段中检查井位施工的质量保证措施 1） 、建立健全质量保证和质量检查两个体系。 2） 、做好技术交底，明确质量责任。 （逐孔进行技术交底） 3） 、遇塌方时，在塌方处，砌砖外模，配适量直径 69mm 间距 猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程猎德三期污水处理系统工程华南路污水管线工程 顶管专项方案顶管专项方案 广州市第三市政工程有限公司 33 150mm 的钢筋，再支钢内模浇筑砼护壁。 4） 、对较易塌方地段要即校对，即验收，即灌注护壁砼。要保证 砼密实度，避免渗漏。 5） 、每节井护壁砼浇注前，先进行自检合格后，再通知建设、监 理验收合格，并办理好签认手续后，方能组织浇护壁砼。 6） 、严格测量复核制度。测量技术人员放出中心线，核实截面尺 寸后，并请建设、监理单位进行复核，以确保标高、轴线、截面、 几何尺寸的正确。第一节护壁拆模后，及时将轴线、标高测放于护 壁上。要求每节护壁浇注需进行对中心线、垂直度、护壁厚度的校 对。 (20)管道闭水试验 顶管工程结束并连接工作井内管段和砌结井座后，应在井位回填 土前进行闭水试验。 管道两端用砖砌缝堵或用短管插塞将管段封闭严密，养护 3d 达 到一定强度，便可灌水试验。向闭水段的检查井内注水，注水至规 定水位后，并 24h 充分饱水后才开始记录。