桐乡市污水管道顶管工程2

1、桐乡市北港河南岸（康泾塘公园路）污水管顶管工程施工组织设计上海市机械施工公司二二年四月目 录1.编制依据和编制原则1.1编制依据1.2编制原则1.3适合于本工程的规程，规范目录2.工程概况2.1地理位置2.2工程内容3.地质及水文资料3.1场地工程地质条件3.2 场地地下水3.3 岩土工程分析及评价3.4 土的物理力学指标及设计参数4.现场施工平面布置4.1 沉井(工作井,接收井)施工现场布置4.2 顶管施工现场布置5. 沉井(工作井,接收井)施工部分5.1 沉井制作、下沉工艺流程图5.2 沉井基坑开挖及铺筑5.3 沉井制作5.4 沉井养护5.5 沉井下沉施工5.6 沉井封底5.7 沉井施工主

2、要技术措施5.8 沉井工程质量目标及保证措施5.9 沉井安全生产措施5.10 沉井劳动力组织5.11沉井现场管理人员组织5.12 沉井施工主要机械设备5.13 沉井施工主要材料6. 顶管施工部分6.1 顶管工具管（机头）选型6.2 选型工具管具有的性能6.3 中继环选型6.4 中继环的计算与配置6.5 顶管施工现场布置简述和工作井下设备布置6.6 顶管施工工艺及流程图6.7 工具管穿墙止水6.8 顶进施工6.9 顶管施工技术措施6.10 顶管曲线段（w3-w2）施工方法及措施6.11顶管工程质量目标及保证措施6.12顶管安全生产措施6.13 顶管劳动力组织6.14 顶管现场管理人员组织6.15

3、 顶管施工主要机械设备6.16 对钢筋混凝土管材制作质量标准7.2#泵站沉井施工7.1 2#泵站沉井施工方案说明7.2 2#泵站沉井施工方案设计图8.沉井顶管工程施工总进度8.1 沉井顶管工程施工管理程序图8.2 沉井顶管工程施工工期保证措施8.3 沉井顶管工程施工总进度表9.对周围建筑物、公用管线保护措施10.文明施工11.施工现场安全管理体系网络12.质量保证体系网络13.沉井顶管施工方案设计图1.编制依据和编制原则：1. 1编制依据（1） 桐乡市城市污水处理工程北港河南岸污水管道工程（康泾塘公园路）施工招标文件（技术部分）（2） 桐乡市城市污水处理工程北港河南岸污水管道工程（康泾塘公园路

4、）顶管工程施工图设计（3） 桐乡市北港河南岸管线岩土工程堪察报告。（4） 现行有关的行业标准及规范。1.2 编制原则：（1） 遵循招标文件各项条款的原则。（2） 遵循科学施工的原则，正确组织施工，确保施工质量的优良。（3） 坚持招标文件中技术规范河原则，确保产品质量使业主满意。（4） 坚持实事求是的原则，确保施工组织的可行性，先进性及合理性。1.3 适用于本工程的规程，规范目录。（1） 给排水管道工程施工及验收规范（GB-26897）（2） 给排水工程结构设计规范（GBJ69-84）（3） 工程测量规范（GB50026-93）（4） 土方及爆破工程施工及验收规范（GBJ202-83）（5） 地

5、基及基础施工及验收规范（GBJ202-83）（6） 砖石工程施工及验收规范（GBJ203-92）（7） 混凝土结构施工及验收规范（GB50204-92）（8） 混凝土强度检验评定标准（GBJ107-87）（9） 建筑工地施工现场供电安全规范（GB50194-92）（10） 施工现场临时用电安全技术规范（JGJ46-88）（11） 市政排水管渠工程质量检验评定标准（CJJ3-90）（12） 钢筋焊接及验收规范（JGJ18-96）（13） 地下防水工程施工及验收规范（GBJ208-83）（14） 给排水构筑物施工及验收规范（GBJ141-90）（15） 砌体工程施工及验收规范（GBJ50203-9

6、8）（16） 地下防水工程施工及验收规范（GBJ20-98）（17） 混凝土结构工程施工及验收规范（GB50204-92）（18） 预制混凝土构件质量检验及评定标准（GBJ321-90） 2. 工程概况2.1 地理位置本工程为污水管道工程，位于北港河南岸，因沿线建筑物众多，故采用顶管施工。该顶管以康塘泾为界，在北港河南岸向东铺至已建成的W2工作井为止。2.2工程内容 W1（工作井）W1-2（接收井） DN800，L=53.17m，i=1.0W1（工作井）W1-1（接收井） DN600，L=79.63m， i=1.2W1（工作井）W2（接收井）DN1200，L=116.364m，i=0.6曲线段

7、顶管：W3（工作井）W2（接收井）DN1200，L=236.362m，i=0.6W4（工作井） W5（接收井）DN1200，L=273.898m，i=0.6W6（工作井） W5（接收井）DN1200，L=152.626m，i=0.6W6（工作井） W7（接收井）DN1200，L=187.837m，i=0.6W8（工作井） W7（接收井）DN1200，L=343.601m，i=0.6W8（工作井）W2（已建工作井）DN1200L=90.618m，i=0.6顶管均采用F型接口钢筋混凝土管，过康泾塘为DN800倒虹管，过北港河为DN600倒虹管，顶管全长为1527m，其中DN1200约为1394m。

8、工作井，接收井为沉井，工作井为W1，W3，W4，W6，W8五座，接收井为W1-1， W1-2，W2，W5，W7五座。工作井内径为6.5m，井壁厚700mm，刃脚段厚850mm刃脚段高1100mm，底板厚600mm。接收井的内径为4.0m，井壁厚400mm，但W1-1，W1-2井壁厚550mm，刃脚高800mm，刃脚段厚500mm（及650mm）底版厚400mm。工作井的高度：W1=10.657m，W3=7.995m，W4=6.549m，W6=6.805m，W8=7.125m。接收井的高度：W1-1=9.880m，W1-2=10.100 m，W2=7.357 m，W5=6.123 m， W7=6

9、.418 m。沉井砼强度C25，抗渗S6，还有2#泵房站一座。3. 地质及水文资料3.1场地工程地质条件拟建场地在北港河南侧，场地起伏较大，勘探点高程在2.53-5.10m，场地受住宅，厂房等影响，孔位适当移位（具体位置见勘探点布置图）。3.2 地基土的构成及特征3.1.2 地基土的构成及特征勘探深度范围内地基土根据其沉积年代，成因类型河强度特征。共分为6个大层，17个亚层。土层描述如下： -1 杂填土：杂色，松散，含碎石，碎砖瓦块，大部分上部为混凝土地坪- 2素填土：灰黄，软塑，局部含少量碎瓦碎砖，粘土性- 1粘土：黄褐色，可硬可塑，含云母、少量氧化铁。土的力学 性质尚可，局部缺失，土层厚度

10、在：0.0-.90米。-2粉质粘土：黄褐色，局部灰色，软可塑，局部为粘土，含云母、有机质。土的力学性质一般，局部缺失，土层厚度在1.00-3.60米。- 1淤泥质粉质粘土：灰色为主，流塑，含云母、少量贝壳碎屑。土的力学性质差，属高压缩性软土，仅Z30、Z31#孔缺失，土层厚度在0.30-3.70米。-2粘质粉土：灰色，稍密，局部中密，含云母、少量有机质。土的力学性质一般，大部分缺失，土层厚度在0.60-1.40米。- 1a粉质粘土：蓝灰色，可塑，局部软塑，含少量氧化铁。土的力学性质一般，局部缺失，土层厚度在0.50-2.60米。-1粘土：褐黄色，局部青灰色，硬可塑-硬塑含少量锰结核，颗粒直径m

11、m，中下部局部含有粉土。土的力学性质较好，全场分布，土层厚度在1.70-4.60米。-1b砂质粉土：黄褐色，稍-中密，含云母、少量贝壳碎屑。土的力学性质尚可Z31#孔以东见，土层厚度在1.00-2.40米。-2粉质粘土：褐黄色，可塑-硬可塑，含少量氧化铁土的力学性质尚可，仅J9#、J12#、Z32#三孔中见土层厚度在1.20-1.90m.-3粉质粘土：褐黄色，褐灰色，可塑，底部局部软塑，含少量有机质，底部局部夹粘质粉土。土的力学性质一般，全场分布，土层厚度在0.50-3.70m.-4粘质粉土：灰色,中密，局部稍密，含云母，少量贝壳，局部夹粉质粘土薄层。土的力学性质尚可，局部分布，土层厚度在1.

12、30-3.00m. -1淤泥粉质粘土：灰色，流塑，局部夹粉土薄层，含云母，含少量贝壳、少量有机质。土的力学性质差，属高压缩性软土，全场分布，土层厚度在1.30-6.60m.-1a砂质粉土：灰色，稍密，含云母，少量贝壳碎屑，大部分布，局部夹粉质粘土薄层。土的力学性质一般，土层厚度在0.50-2.10米。-2淤泥质粉质粘土:灰色，流塑，局部夹粉土薄层，呈松散状，含云母，少量贝壳、少量有机质。土的力学性质较差。-3淤泥质粉质粘土: 流塑，该层土由东向西逐渐转为淤泥质粘土，局部富含有机质。土的力学性质差，属高压缩性软土。 粘土:硬可塑，仅J18#孔中见。3.2 场地地下水勘探期间测得地下水位埋深再地表

13、下1.1-2.8m之间，属第四系的孔隙水，地下水位随季节而变化。地下水无腐蚀性。3.3 岩土工程分析与评价本工程-1 杂填土 -2 素填土其成分复杂，密实度不均。-1fen粉质粘土力学性质较好，但局部缺失，-2粉质粘土属中偏高压缩性土，土的力学性质一般，有机质含量较高，局部含高压缩性的泥炭土薄层。-1淤泥质粉质粘土属高压缩性软土，土的性质较差。 -2粘质粉土属中压缩性土，土力学性质较差，但土的透水性高，外力作用下易产生流沙，管涌等不良现象。场地-1a粉质粘土，属中偏下压缩性土，土力学性质尚可；-1粘土层属中压缩性土，土力学性质好，层厚较厚，且全场分布。其下的-2、-3、-4 属中偏下压缩性土，

14、土力学性质一般。场地中下部-1淤泥质粉质粘土属高压缩性土，土的力学性质差；- 1a砂质粉土土的力学性质一般； -2淤泥质粘土属高压缩性土，土的力学性质差； 粘土层属中压缩性土，土的力学性质较好（仅18号孔见,埋深以25.3m以下）。本工程沉井基础可利用-1 粘土层或-3粉质粘土层作为地基持力层。-1淤泥质粉质粘土，fk=75kpa；-1 粘土层，fk=210kpa; W1-2-W顶管段主要穿越在-1 粘土层上，W1-W2顶管段穿越在-1a层上，W2-W3顶管段，W4-W5、W5-W6、W6-W7 W7-W8 W8-W2（已建成）顶管段穿越在-1层上。3.4.(表)4.施工现场布置4.1 沉井施

15、工现场布置 见沉井施工现场布置图：说明： （1）工作井（沉井）的施工现场布置图上。 （2）接收井（沉井）的施工现场布置可应地适当安排或输送砼从工作井向接收井供应。4.2 顶管施工现场布置图 见顶管施工现场布置图5. 沉井施工打设管井井点降水沉井钢筋砼底板浇灌干 封 底下 沉 至 标 高采取措施纠偏下沉吊车抓土下沉沉 井 干 下 沉沉 井 拆 模 养 生沉井第二节井墙制作浇灌砼沉井第一节刃脚段制作浇灌砼基坑开挖及铺筑垫层5.1 沉井制作下沉工艺框图5.2 沉井基坑开挖及铺筑5.2.1 沉井基坑开挖5座工作井、5座接收井共计10座，沉井的基坑开挖深度为2.0m，各基坑沿刃脚周边开挖呈圆形。基坑槽底

16、圆周边尺寸比沉井刃脚段结构的圆周边内外包尺寸各放宽1.0m计，可供立模板搭设内外脚手架和沿圆形基坑槽底周边处设置集水井抽水之需。沉井基坑开挖配合人工开挖而成及整平基底，土方可随即用车辆外运。这样的基坑开挖简便省时，保质保量完成沉井制作。5.2.2 沉井基坑铺筑沉井基坑底面先铺筑碎石垫层厚度200mm，经人工机夯实平整后，其上填筑中粗砂层厚度600mm，用平板震动器振动密实，在边洒水边抽水，同时震动密实整平。该二层垫层厚度为800mm，在砂垫层上沿沉井刃脚四周浇注素砼垫层带，砼厚度100mm。宽度比井墙厚度内外各延长300mm，沿砼垫层带周长每相距1.0m埋设一木条，以供内外立模板，绑扎钢筋之需

17、。基坑底周边对角设置24只集水井供抽基坑之水确保沉井制作时基坑干燥。选定该基坑槽开挖法符合用吊车抓土干下沉的实际状况，并减少下沉量1.2m，加快下沉速度缩短工期，是一种基坑开挖铺筑碎石垫层制作沉井的优化方案。5.3 沉井制作工艺沉井砼标号为C25。抗渗为S6。5.3.1 第一节的沉井制作在铺筑的素砼垫层带上，铺设隔离层（油毛毡或薄板条），然后通过垫层带中相隔1.0m 的木条上搭立内模板和沉井满堂内脚手架，内模板校正后绑扎钢筋，再立外模板和外脚手架，沉井内外模封闭后，串拉杆螺丝、拉紧、清理井墙冲洗干净，复核验收立模扎筋均符合规范规程要求，放置漏斗，间距4m，四个转角处均设漏斗，第一节沉井制作为刃

18、脚段其高度工作井为2.5m，接收井为2.0m（接收井W1-1 W1-2 h=4.0m，工作井W1h=4.5m计），井墙中挂漏斗串筒，砼可直接通过漏斗灌入井墙之中，不会产生砼离析现象，施工人员进入井墙之中，使用电动振动器或风动振动器，按砼操作规程进行震捣密实，保证沉井砼结构内直外光达到优质。拆模后进行养生使砼达到设计强度。5.3.2 第二节的沉井制作在第一节沉井砼浇灌完成后的基础上进行第二节沉井接高至顶面，先将内脚手架再接高搭设稳定，沿着第一节顶面部的拉杆螺丝上立第二节内模板，经校正后绑扎钢筋或放置预埋穿墙管或予埋橡胶止水带螺栓及设计上的预埋件，其后再立外模，串拉杆螺丝和校正，同时搭设外脚手架和

19、顶面工作平台，井壁冲洗干净后的各道工序和复验工作同第一节井墙制作标准相同进行验收。第二节井墙砼浇灌，井墙中放若干漏斗，漏斗下挂若干节串筒，砼从漏斗入仓进入井墙，便于施工人员在井墙内使用振动器震捣密实砼，同第一节井墙施工操作方法一样完成第二节沉井的施工，然后拆除内外模进行养生，达到强度后拆除内外脚手架清理井内垃圾准备下沉，沉井为二次制作而成。接收井井墙厚400mm的砼振捣方法可采用吊震法振捣砼，或结合模板开窗振捣砼，均可密实砼达到优质。5.4沉井养护在气温较高时可用草包覆盖井墙顶面，而后对沉井井墙洒水养护，冬令气温较低，沉井外壁四周挂草包挡防冷，防止水化热快速散发，避免砼产生裂缝。5.5 沉井下

20、沉施工本工程为干下沉出土施工方案。下沉速度快质量高工期缩短，可实现干封底的施工方法。5.5.1 沉井下沉：在地面上使用一台小型的履带吊抓土下沉，或因地形条件限制采用抬灵把杆取土，配合人工在井内掏土，平整锅底来实现沉井干下沉，当沉井穿国过碎石垫层其摩擦角很大，均可挖除碎石，沉井慢慢的稳当地下沉，此办法符合沉井开始慢而稳的下沉要点。下沉倾斜值易控制，（如全部采用砂垫层其性能松散软陷量大，易开始下沉易造成井墙偏高的沉井偏倾值过大）当沉井插入下卧层地基，此时摩阻力很小，此时沉井能稳妥的加快下沉速率对沉井直线下沉有利。5.5.2下沉的操作步骤下沉的一般操作步骤如下：先挖或井内中央的锅底扩大锅底的范围和一

21、定深度让沉井在自重作用下慢慢的下沉随后挖刃脚处的土体（或者人工掏刃脚土体）让井平稳加快下沉，直至锅底土隆起，当沉井下沉减慢并趋于稳定时，再重复上述各道工序进行施工，让沉井在人为的操作下达到设计标高为止。5.6 沉井封底沉井干下沉至设计标高后观察其稳定性，在8小时内沉井自沉累计量不大于10mm和每小时观察自沉量在递减情况下可进行干封底。干封底的方法如下：人工整平锅底后向井内抛填30cm-40cm厚的块石和碎石，井格中央设置一只钢制集水井抽水，在块石层上面铺筑一定厚度的砂垫层可过滤地下水的作用，在砂垫层面上铺设隔层带（油毛毡三层或防水塑料布二层）防止地下水上升，阻止浇素砼垫层的水泥浆流进砂石层中堵

22、塞地下水通道，让集水井发挥作用。在隔离层上浇素砼垫层或毛石砖，其上绑扎底板钢筋完毕后，浇灌底板砼C25，从井中央顶面的平台上往下挂漏斗串筒至底板面，砼从漏斗串筒种往下灌，倒在底板内，由人工以震动器把砼底板振捣密实，只留下集水井的部位让地下水从集水井中向井外抽排，使底板砼不承受水压，底板砼经养生达到设计强度，即为沉井下沉封底全部结束。最后才封闭集水井。5.7 沉井施工主要技术措施5.7.1地质资料表明沉井刃脚制作座落在下卧层为第层粘土层上，完全可安全保质保量。作砂、碎石垫层的地基限制作沉井。5.7.2 沉井制作技术措施：为了提前加速沉井的下沉时间，可在第一节沉井制作时将C25提高至C30。5.7

23、.3 沉井制作接缝的处理在第一节井墙顶面设置凸槽接口经冲刷，浇筑一层与井墙砼相同1：2砂浆层，随后就紧接着浇灌C25的砼相吻接。确保接缝处的砼强度为C25。因增长了渗经，接缝处理干净，粘接效果很强完全可防止渗漏。5.7.4 沉井下沉过程纠偏和处理措施。一旦沉井发生过大的偏差并且经过一段时间纠偏无效已形成下沉的轨道，此时不可运用井内调整挖土量的多少来纠偏，应该人为将井外二侧的土压力作用要改变其大小才能将沉井纠偏扶正，方法破坏井壁外的摩阻力，用高压水枪冲刷沉井高的一侧土体，减阻后让沉井高的一侧下沉速率加快，低的一侧在固有摩阻力作用下，下沉速率减慢来达到纠偏扶正沉井。方法将沉井高的一侧被动土压力要改

24、变成主动土压力，将沉井倾斜低的一侧主动土压力要改变成被动土压力。为此，要相互变换过来，也就是采用井的高的一侧土体挖深，减小土压力作用，井的低的一侧土体填高增大土压力作用，此时沉井在下沉的过程中势必被纠偏扶正。5.7.5 底板砼浇注，防止收缩裂缝和渗漏的措施底板砼浇注完毕后用草包覆盖洒水养生可防止砼裂缝产生，气温高的情况下可向井内灌水淹没底板在水中进行养生，达到强度后可抽水也是防止砼渗漏的措施。井中央的钢制集水井要有明显的抽水效果，也就是所封底的各道工序做得完善符合要求。始终让地下水在素砼垫层下面经过砂石垫层的过滤作用后流入集水井中被抽出井外，砼底板始终不承受水压的作用砼底板达到设计强度后，就不

25、会发生裂缝渗漏现象。5.8 沉井工程质量目标及保证措施沉井工程质量目标：确保工程质量优良，检验标准按照检验评定标准达到设计图纸，技术文件和建设监理单位作出的要求河质量标准。5.8.1 沉井制作（1） 钢筋绑扎立模，浇筑砼均按招标文件、规范等进行施工。（2） 复试计划：材料包括黄砂、石子、水泥、钢筋（60T左右，一次进场），查看质保书后送质检部门复试，自拌砼，每拌制80m3混凝土做一组试块进行检测。对施工中焊点进行相应的复试，以一周内累计的钢筋焊接接头作一批，每批中抽取10%（不少于10个）做外观检查，切取6个试件，其中3个做拉伸试验，3个做弯曲试验。具体材料复试计划应报监理审批后实施。（3）

26、其对角线量测相等，沉井尺寸准确。（4） 钢模板拼装整齐、平直、漏缝嵌密实，防止漏浆。（5） 模板内清洗干净，才允许浇灌砼。（6） 串筒相距3-4m，分层浇灌砼用振捣器振捣密实。（7） 第一节沉井段砼浇注高（4.5m，4.0m）及（2.0m，2.5m）留凸形接口槽。（8） 第二节砼接高时冲刷凸槽后先浇砂浆，再浇砼，使之结合密实。5.8.2 沉井下沉（1）均匀对称，开挖井内土体。（2）如果沉井偏差较大，先将高处的土体多挖深些，可纠偏扶正下沉。（3）每班下沉至少测4次，沉井发生纠偏状态是每隔1小时测一次做到勤测随即纠偏扶正的效果。（4）沉井封底：严格按照封底的技术要求和施工各道工序步骤执行，才能确保

27、质量。具体步骤：当沉井下沉至标高稳定，就开始向井内抛块石河碎石铺平，同时设置刚壳集水井，然后铺筑一道滤层整平，后铺设隔离层，再在其上浇注素砼，或毛石砼，最后浇注钢筋砼底板完毕。5.9 沉井安全生产措施5.9.1 坚持贯彻现场安全生产六大纪律和加强安全生产的各项规定。5.9.2 加强安全教育，做好落手清工作。5.9.3 现场设专职安全员，各生产班组设兼职安全员，构成安全网络，做好班前交底。5.9.4 现场机电设备，严格执行定机、定员，严格按照操作规程工期检保养、维修。5.9.5上高空带好安全带，制作沉井，井内外设安全网，防止人员坠落，沉井四周用栏杆保护，避免人、物坠入井内。5.9.6 工地料库等

28、设消防设施。5.10 沉井劳动力组织（二套班组配备）每套班组人员如下： 钢筋工 8人 木工 8人 砼工 8人 机工 2人 钳工 4人 电工 2人 冷焊工 4人 普工 12人 合计 144人5.11 沉井管理人员组织 职 务 人 数 项目经理 1人项目副经理 2人项目工程师 1人 财务组 2人 技术组 2人 施工组 3人 质安组 2人 测量组 4人机电设备组 1人 材料组 1人 综合办 1人 合计 20人5.12 沉井施工主要机械设备序名称规格数量1履带吊车小型2台2空压机6M32台3电焊机Zb3-300型 50010台4钢筋弯曲机2台5钢筋切割机2台6钢筋碰焊机75KW2台7潜水泵2寸20台8

29、经纬仪J22台9水准仪NA22台10自动空气开关DZ10-100/3304只11手提式漏电配电箱380V220V12只10只5.13 沉井施工主要材料序名 称规 格数 量1沉井砼量C25 S6砼C15素砼2钢模板各类规格搭配2000m23钢管脚手管501000m4路基箱1.8×6m60只5木脚手板T=7.5cm10m36道木16×22×2500300根6. 顶管施工部分6.1工具管（机头）选型 根据该工程的特点工具管选型选用工具管应具备以下性能：6.1.1为防止路基下沉，工具管（机头）能有效的阻止开挖面坍塌，防止地面下沉。6.1.2 600顶距长约80m，采用泥水

30、平衡式机头，800及1200顶距长约1447m，采用气压平衡式机头,因W1- W2顶管穿越在淤泥质粉质粘土-1层中使用泥水平衡式机头施工式适宜的.再则如果确认顶管沿线有障碍物,工具管（机头）排障能力要强,采用气压平衡式工具机头是适宜的 .均可保证顶管顺利圆满成功。6.2 选型的该工具管具有以下性能：6.2.1泥水平衡式工具管（机头）具有以下性能：泥水平衡式工具管（机头），分前后两段，、段时间安装纠偏油缸前部刀盘，为面板式在刀架处有开口，是全段面钻削机型，刀架上的刀可以双向切削，并前后伸缩，前伸时削土量增加，进泥量加大，缩回时相反，切削量减少，进泥量减少，刀盘后面时隔板，将前段分为两部分，前部分

31、时泥水舱，承受泥水压力，后部分时动力舱处于常压，刀盘主轴通过隔板，轴座固定在隔板上，隔板下方左，右排进，出泥管，随着工具管机头顶进刀盘在不断转动，进泥管不断进泥水，排泥管不断将混成弃土排除泥水舱（泥水舱保持一定压力）使刀盘在有一定泥水压力下向前钻削，其优点：适用1.土质渗透系数小10-3cm/sec土层;2.挖掘土体稳定,土层损失小,地面沉降值较小;3.施工速度快,弃土采用管道运输,便于连续作业出土.适用于该工程600的顶管工程 附泥水平衡机头图6.2.2气压平衡式工具管(机头)具有以下性能:(1)二段型工具管由前后二段组成，前段与后段之间设置四组纠偏缸，成对角布置，通过纠偏油缸伸缩，实现纠偏

32、。(2)工具管分二个舱室，从前到后依次是高压泥浆舱，操作室（兼变压舱），以挤压喇叭渐变段，或以格栅和局部气压防止开挖面的坍方，遇地下障碍物，在气压下排除。工具管后段设置触变泥浆槽，向外压注触变泥浆减阻后顶进。(3)工具头端口处进土，用高压水枪冲刷稀释为泥浆后通过泥浆管出坑外，通过控制顶进速度确保工具管内始终保持一定长度的土塞，可防止地面坍塌。(4)管道排泥可减少占用空间，施工速度快的优点。亦是全断面掘进，工具管顶进时正面泥土通过积压进入泥舱，然后被水舱（压高承）被冲成泥浆，泥浆水通过吸泥口经排泥管送出管外。其优点：1、工具管尾部设置泥浆环，可向管外土体压浆减阻；2、可局部加气压施工顶进；3、排

33、除障碍物方便（人员可进入冲泥舱排除），可排除大块石、桩基，可运用气割、风动、电动等手段清除障碍；4、使用土质面广泛，可用于淤泥质土层，粘性土、砂性土、碎琐石层等。附气压平衡式工具管（机头）图：1-刃脚 2-格栅 3-照明灯 4-胸板 5-真空压力表 6-观察室 7-高压水舱 8-水枪 9-小水密门 10-吸口格栅 11-吸泥口 12-阴井 13-吸泥管进口 14-双球活接头 15-吸泥管 16-气闸门 17-吸泥管闸阀 18-泥浆环 19-清理阴井 20-纠偏油缸图3-3 气压平衡式工具管6.3中继环选型本顶管工程每次顶进距离长度不相等，在淤泥层土中顶进大于200m顶距设置中继环。所以在120

34、0，顶进长度为229m设立中继环一只,顶进长度为273m及343m各设中继环两只,总计设计中中继环5只,为此要尽量防止中继环的漏浆漏泥,故选用性能较好的组合密封中继环。 （见图二）该中继环的特点是：密封圈磨损后可以调节密封圈的压紧程度，继续正常工作，不让渗漏。万一管道轴线转折仍然可以保持不漏，提高了转折的能力。6.4中继环的计算与配置顶力计算：已知条件：顶管外径为D=1440mm单根顶进长度为 W3-W2 L3-2=236.362M（曲线顶管）W4-W5 L4-5=273.898MW8-W7 L8-7=343.601M主站顶力为F=800T=8000KN采用触变泥浆减阻取摩擦系数f=8KN/m

35、2最大水柱压力取8.0M计，局部气压Pn=80 KN/m2（1） 工具管正面阻力F1=1/4D2（aR+Pn）取挤压阻力R=800 KN/m2网络截面系数a=0.9则F1=1/4D2（aR+Pn）=130.2T（2） 管道摩阻力F2a=DfL=3.14*1.44*8*274=9911KN=991.1TF2b=DfL=3.14*1.44*8*344=12443KN=1244.3T（3） 顶管总顶力F1+ F2a=1121.3TF1+ F2b=1374.5T由于设计后座反力不能满足施工要求。设计后座反力为6000KN=600T主站顶力为800T所以必须设置中继环，接力顶进。在W4-W5区间，设置二

36、只中继环，中继环顶力为500T所以F总=6000+5000*2=16000KN=1600TF总>F1+ F2a即1600T>1121T在W8-W7区间，设置二只中继环，F总>F1+ F2b即1600T>1374.5T在W3-W2区间为曲线顶管，须设二只中继环，总共设置中继环为6只第一只中继环设置在工具管后面30-50M处。6.5 顶管施工现场布置简述和工作井下设备布置6.5.1 本工程有工作井5座，考虑到工作周期短，双向顶进工作场地移的方便，现场布置从简。施工主要设施：1、 小型履带吊二台（或抬灵巴杆）。2、 施工用水：由总包提供2"水管一根，接入现场。3、

37、空压机房：6立米空压机2台输入功率50kw/台，36m3气泡1只。4、 泥浆棚：BW200/50型泥浆泵（18kw）1台，农用泵代替拌浆泵（2.02kw）1台，2m3泥浆箱2只。5、 电间：变电站井下用点：(1).管道内用电：约24kw中继油泵车：11kw 2台纠偏油泵车：2.2kw 2台潜水泵、污水泵、泥浆泵等20KW照明和其他：2KW (2)主油泵车用电：22kw×2(3)井上井下照明用电：5kw6.5.2 顶管工作井下设备布置在井内顶进轴线的后方，布置2台4000KN的主千斤顶，控制总顶力4000KN。将顶进管段放在主千斤顶前面的导线轨道架上。管道的最前端是一台二段型工具管。导

38、轨全长有5米。靠井内一侧的平台上存放顶铁顶环，工作井顶进方向一侧安装“之”字型扶梯。配电箱、主油泵车安放在井下平台一侧，上搭防雨棚。沉井后墙的设计允许水平推力为4000KN，施工中应避免超载。6.6 顶管施工工艺及施工流程主千斤顶顶推时，以工具管开路，推着管段穿过工作井的穿墙洞把管道压入土中。于此同时，让泥土进入工具管内。当千斤顶达到最大行程后，全部缩回，放入顶铁，千斤顶继续顶进。如此反复不断加入顶铁，管段不断向土中延伸。当工具管和第一节开型管段几乎全部顶入土中后，吊去全部顶铁，再将第二节管段吊入，装上橡胶止水，钢套环等，顶接在第一节管段的后面，继续顶进，然后使用泥水平衡或气压平衡式工具管节方

39、法出泥，如此循环施工，直至全部顶完。管道外壁注触变泥浆以减少四周土体的摩阻力.当管道顶进阻力接近中继环设计顶力时则安装中继环,在顶进过程中遇到正面土体流失时则采用向p气压加以平衡稳定,顶进过程中遇到障碍物时则采用在气压下清除障碍物。依照先压后顶，边顶边压的原则，每五节管段设压浆管一节，管道外壁压注触变泥浆，以减少四周的摩阻 。附施工工艺图 顶管施工准备工具管就位工具管穿墙下 管 段与入土段连接入 土 顶 进下中继环否下中继环顶完一段测量纠偏工具管纠偏测 量最后一段竣工测量拆除工具管结 束 NO 6.7工具管穿墙止水穿墙止水图见附图二，这种止水方案比较简单实用，只要设备一块法兰钢板和橡胶板就可以

40、了，穿墙洞上的螺栓采用预埋或用膨胀螺栓均可。工具管穿墙前要作好下列检查工作：（1） 进水、排泥系统接通并经过试运行正常。（2） 工具管前舱的高压水枪带压运行正常（3） 工具管纠偏灵活，液压系统无渗漏：（4） 工具管调零正确；（5） 工具管调整好穿墙位置（管段允许稍稍向上，不能向下），主千斤顶顶住刚性顶铁。以上各项检查要符合要求后，然后应立即将工具管顶进，直到穿墙止水橡胶板（带）翻转向外达到止水要求，标示顶管穿墙工作完成。然后打开水力机械，开始顶进。6.8 顶进施工 6.8.1 工具管穿墙洞后，就可进行正常的顶进施工，一节管顶进结束后，缩回主顶千斤顶，拆除洞口处的管线，吊放下一节管节，焊接连接，

41、在继续顶进。顶进施工的顶进断面均为淤泥质粘土和粉质粘土，因此顶进中网格必须全部切入土体后，才能用高压水枪冲散挤入的土体，高压水枪在冲刷区域内要有一定的压力和射程，水枪的冲射区域应能辐射刀整个网格的断面。工具管的泥水舱必须满足防渗的要求，防止顶进的泥水渗入管道内。 供应进入水的高压泵（多级泵）布置在泵房的附近，进水管采用108无缝钢管法兰连接，管道要保证顺直，连接可靠，不渗漏，进水压力在16-20kg/cm2。排水管采用108无缝钢管法兰连接，排水管排出的泥水比例一般为1：8的泥浆浓度，泥水由吸泥设备，通过排水管道送至地面的沉淀池内处理。顶进施工时必须进行同步注浆，注意调节进土量和排泥量，使之互

42、相平衡。顶进过程中跟踪测量轴线偏差，及时调整水枪作业范围。按纠偏要求确定冲刷部位，开启相应的水枪编组进行作业；停止顶进时应先关闭主顶装置，然后关闭高压水泵和排泥泵。为了防止在顶进过程中开挖面有大量的水土涌入泥水仓内，特地在工具管后面布置了一台6m3的空压机，向泥水仓提供压缩空气，建立局部气压，稳定开挖面处的土体。视土体情况而定，其压力应控制在0.51.0kg/cm2的范围内。6.8.2中继环的使用每两根顶管的顶程距离大于200米以上，必须采用中继环进行接力顶进，每个顶程共设一只中继环，中继环位于工具管后面30米50米处，在顶进施工过程中，中继环的设置也可根据实际情况作适当调整。中继环的行程为3

43、0cm，实际使用时不得超过25cm。中继环通过联动装置控制，按设定的程序自动运行，在施工时也可改为手动控制，由人工操作。6.8.3触变泥浆减阻顶进施工中，运用触变泥浆可以减小顶进阻力。顶进时通过管道上的压浆孔（在穿越长江大堤下的管节预先加工8只压浆孔供环向加固大堤补浆用）向管道外壁压入一定触变泥浆，在管道外形成泥浆环套，以减小管外壁与土体间的摩擦力，从而减小顶推力。故在工具管尾部环向均匀布置三只压浆孔，在砼管节上每隔15m环向均匀布置三只压浆孔，压浆总管用50钢管，总管上每隔15m安装一只三通和球阀，再用压浆软管连接到压浆孔，顶进时工具管尾部的压浆孔要及时有效的跟踪压浆，砼管节上的压浆孔是补压

44、浆用，补压浆的次数和压浆量应根据施工时的具体情况来确定。由膨润土、水和掺合剂按一定比例混合而成，触变泥浆的拌制要严格按照操作规程进行，泥浆拌好后应放置24小时方可使用，施工期间要求泥浆不失水、不沉淀、不固结既要有一定的粘度，也要有良好的流动性。压浆是通过储浆池外的压浆泵将泥浆送至管道内，经由压浆孔管壁外的。施工中，在压浆泵、工具管尾部等处装有压力表，便于观察、控制和调节压浆的压力。的用量主要取决于管道周围空隙的大小及周围土质的特性，由于泥浆的流失及地下水等的作用，泥浆的实际用量要比理论大得多。实际压浆量一般可达理论值的45倍，但在施工中还要根据土质的情况、顶进状况、地面沉降的要求等作适当调整。

45、触变泥浆指标：项次项目性能指标检验方法1比重1.11.15g/cm3泥浆比重剂2粘度12s500ml漏斗法3PH值7PH剂4失水率<25cm3/30min失水仪5稳定性0.02g/cm2稳定性筒6.8.4井下测量及轴线控制为了使顶进时轴线和设计轴线相吻合，顶进过程中，要经常对轴线进行测量。在正常情况下，每顶进一节管节测量12次，在出洞及纠偏时，适当增加测量的次数，施工中，经常对测量控制点进行复测，以保证测量的精度。在施工过程中根据测量报表绘制顶进轴线的单值控制图，直接反应顶进轴线的偏差情况，使操作人员及时了解纠偏的方向，保证工具管处于良好的工作状态。在实际顶进中，顶进轴线和设计轴线经常发

46、生偏差，因而要采取纠偏措施，减小顶进轴线和设计轴线间的偏差值，使之尽量趋向一致。顶进轴线发生偏差时，通过调节纠偏千斤顶的伸缩量，使偏差值逐步减小并回至设计轴线位置，也可通过高压水枪的冲射区域进行微量纠偏。在施工过程中贯彻勤测、勤纠、缓纠的原则，不能剧烈纠偏，以免对钢管节和顶进施工造成不良影响。6.8.5出泥出泥采用水枪冲泥，水力机械排泥，供水管和排泥管均采用108的无缝钢管，从管内排出的泥浆先进入工作井内的中转泥浆箱，再用渣浆泵提升排出井外的中转泥浆池。中转泥浆池的泥浆排放到指定的弃泥沉淀池中，沉淀池有外溢排水口，沉淀下来的泥沙要定时排出外运。6.8.6供气与通讯本工程的压缩空气用途：供局部气

47、压施工和管内通风。从空压机房生产的压缩空，首先输入一只3 m3的储气包，然后输向工作井，在进入管道，供工具管前仓局部气压使用。在接通工具管的输送管路上，分出一支管，压缩空气经油水分离器后供管内通风使用。为了解决管道内和地面，管道内各中继节之间的联系，在工具管、中继环、测量观测点、水泵房、空压机房、泥浆房、电工间，办公室等处各安装一部程控电话，共8部，各处的电话由安装在操作平台上的一台自动程控交换机控制，各地可通过电话自由联络。6.9 顶管施工及技术措施：6.9.1 管道定向测量：（1）轴线控制点的建立：以工作井穿墙管洞口中心和接收井进管洞中心为依据，在地面建立实际管轴线控制点。（2）井上井下的

48、点位传递：井上控制点可采用经纬仪投递到井下，建立井下顶管测量轴线。（3）顶管定向： 从地面管轴线传递到井下的轴线由二点控制，一点设在测量仪器平台上，另一点设在穿墙管的上方井墙上，顶管施工时，在井下仪器平台上放置一台J2型经纬仪，以短边推长边的方法定出顶进方向。6.9.2 管道水准测量：水平测量可在仪器平台上用水准仪直接控制顶管高程偏差，顶管长度超过100m以上的，可采用连通器监测即在工作井设一水槽，确定基准水平面，工具管后部设立水平标尺中间用透明连通管连接，由此确定高程偏差。水平仪测量可以互相对照避免误差。6.9.3 地面沉降观察为确保顶管轴线处的不使其在顶管过程中受到影响，顶管施工前，在最敏

49、感的地方设立沉降观测点。沿顶管每5米设一组观察点，每组3各测点，顶管施工前测得每各测点的初始值，顶管开始后，重点观察工具管前后附近的二组观察点，测量结果及时报告有关负责人，以利及时采取相应措施，指导顶管施工。观测沉降的基准点要设置安全、可靠。基准点和仪器要经常校核，保证测量数据的相对准确性。 6.9.4 顶进方向控制及纠偏 （1）工具管穿墙后的偏差大小，将会给以后的顶进工作带来很大的影响。因此管道在前30m顶进过程中，要特别小心，要求作到：a.顶进方向力争水平，如有偏差，只能偏上，不能偏下；b.工具管尚未完全进洞前，不要纠偏。进洞后，纠偏要求作到小角度纠偏，即少纠，勤纠；6.9.5 纠偏要求：

50、（1）前30米，要求每顶进40cm-50cm测量一次，正常推进后每顶进90测量一次（即千斤顶一个冲程距离）。（2）工具管纠偏应在顶进过程中进行。（3）应绘制工具管侧点行进轨迹曲线图来指导纠偏。（4）管轴线偏差不允许大起大落。6.9.6 中继环的控制：继环的启动或停止受接触控制系统制约，实现自动控制，并受工具管的指令而启动或停止。组合密封中继环构造见附图（四）。6.9.7 触变泥浆：触变泥浆的压注采用工具管压浆，然后每隔15米进行补浆。压浆要求：（1）先压后顶，随顶随压，出口压力大于地下水压力；（2）工具管尾部压浆量控制在0.15-0.25m3/m（3）以后的补浆量控制在0.08-0.15 m3

51、/m6.9.8工具管纠扭管道在顶进过程中有各种因素使管道发生扭转，因此工具管设有纠扭装置。6.9.9气压应急处理：工具管具有气压应急处理的功能，当工具管正面遇到障碍物，或吸泥口被堵塞或机械有故障时，必要时可在气压下排障或修理。6.9.10中继环的拆除：管道结束顶进时，应拆除中继环，并将中继续环的环形梁割除干净，按要求焊好环缝，作好防腐。6.9.11工具管内不能超量出土顶管工程中，工具管内的出泥量要与顶进的进泥量相一致，出泥量大于顶进进泥量，地面会沉降，出泥量小于顶进进泥量，地面会隆起。这都会造成管道周围的土体扰动，只有控制出泥量与顶进进泥量相一致，才不会影响管道周围的土体，从而才能维护地面不受

52、影响，而要做到出泥量和进泥量一致的关键是控制施加的局部气压和冲泥掌握的尺度，防止超泥量出泥。6.9.12 防止中继环接头漏泥要求精心纠偏，确保顶管轴线要直，不要有大的曲线，中继环要求采用组合密封，这种中继环能可靠的防止漏泥。6.9.13 工具管泥浆槽挤压成形工具管头部外径与管道外径相同，而工具管后部的泥浆环外径比管道外径大，这就是说泥浆槽是靠挤压扩大成型的，这样可以减少触变泥浆分离后对地面沉降的影响。6.10顶管曲线段（W3-W2）施工方法及措施本标段从W3工作井到W2接收井为一段236.332米长的曲线顶管，曲线顶管比起直线顶管施工起来要困难的多，其中最主要的是要考虑和解决好曲线顶管的木垫片

53、问题、顶力问题、测量问题和补浆问题等。现在分述如下：6.10.1顶管的木曲线垫片砼管曲线顶管，从宏观上看是条曲线，实际上是条折线，是一条等边多边形，多边形的边长就是每节管节的长度，多边形的转角是靠前后两节管节间的木垫片的不均匀压缩来实现的。因此，曲线顶管木垫片的厚度要依曲线顶管的弯曲半径，砼管的口径大小、每节砼管的长度而定。本标段W3-W2的曲线顶管弯曲半径R为700米，砼管的内径d为1.2米，每节管的长度L为3.0米，木垫片的最小厚度可由下式求得：木垫片的厚度b=12*L*d/5*R=0.0123米为可靠和有一定的安全度考虑，木垫片的厚度定为1.5厘米较妥。6.10.2曲线顶管的顶力钢筋砼管

54、的允许顶力只适用于直线顶管。曲线顶进时，砼管的允许顶力要打折，折减系数与管节间的转角、木垫片的弹性模量和厚薄有关。同以上道理一样，曲线顶管的中继环，有一部分中继油缸不能发挥作用，中继环的顶力也要作调整。此外，同样长度的直线顶管与曲线顶管，在同样的地质条件下，曲线顶管的总顶力要大于直线顶管的总顶力。由于以上原因，本标段236米长的曲线顶管需要设置2只中继环，如果是直线顶管，通过前面的顶力计算只要设置1只中继环就可以了。本段W3-W2的曲线顶管，第一只中继环设置在工具管后面30米前后，第二只中继环设置在工具管后面110米前后。6.10.3曲线顶管的测量曲线顶管的测量是曲线顶管的关键技术问题。曲线顶进时，因在管内无法从头到底进行通视，因此必须改变直线顶管的测量方法，将经纬仪搬进管内，但管道在顶进过程中是不断向前移动的，因此，测站的坐标也是在不断变化的，要在测站坐标不断改变的情况下，随时随地测出管道前进的方向，这