矩形顶管施工方案

1、精选优质文档-倾情为你奉上广州市轨道交通六号线二期工程施工1标龙洞站IV号出入口矩形顶管始发、掘进、到达安全专项施工方案批准：审核：校核：编制：中国中铁一局集团有限公司广州地铁六号线二期一标标项目经理部2016年1月专心-专注-专业目录1、编制依据及目的1.1编制依据（1）龙洞站IV号出入口顶管施工设计图纸；（2）龙洞站地质详细勘察报告、补充勘察报告；（3）地铁设计规范（GB50157-2003）；（4）地下铁道工程施工及验收规范（GB 50299-2002）（5）地下工程防水技术规范（GB50108-2008）（6）铁路隧道质量评定验收标准（TBJ417-87）；（7）地铁工程质量检验评定标

2、准（8）地铁限界标准（CJJ96-2003）（9）顶管法隧道施工与验收规范（GB50446-2008）（10）施工现场临时用电安全技术规范（JGJ462005）（11）起重机械安全规程（GB6067-2010）（12）顶管机设计加工图纸，说明书等技术文件（13）国家、广东省及广州市现行有关规定、规程和技术规定（14）同类工程的施工经验1.2编制目的（1）规范操作程序，指导现场施工，确保顶管始发、掘进及到达的顺利、安全；（2）为顶管施工提供可行性施工经验；（3）确保顶管施工工期的节点目标。1.3适用范围广州地铁六号线二期一标龙洞站IV号出入口顶管始发、掘进、到达施工。1.4定义1.4.1钢后靠/

3、导轨钢后靠是为顶管始发提供推进反力的钢架结构。导轨是支撑顶管机并使顶管机沿其轨道方向向前推进的钢架结构。1.4.2洞门防水装置指安装于洞门圈上，在顶管始发时起到止浆、止水作用的帘布橡胶板、折叶压板等。2、工程概况2.1工程概述龙洞站站位南面为龙眼洞林场，北面为广东省林业职业技术学校。现有广汕路宽60米，双向10车道。其中IV号出入口位于车站西北角，基坑由两处明挖段和一处顶管段三部分组成。IV号出入口过街段选用顶管施工，一是由于广汕路交通繁忙，道路中央有管线不能进行改迁，而无法进行明挖施工；二是地下土质较差，通道长度较长，不宜采用暗挖工艺。顶管始发井位于广东省林业职业技术学校内，接收井位于广汕道

4、路上。顶管始发和接收处基坑宽910.2m，最深处为17.4m，顶管段长29.23m，宽6m。IV号出入口基坑开挖深度约11.617.4m，采用地下连续墙+内支撑+预应力锚索形式，连续墙厚600mm，顶部设置一道600X800mm钢筋混凝土支撑，局部较深处设置第二道支撑第二道换撑，集水井处设置第三道支撑，支撑直径600mm，壁厚12mm的钢支撑。偏压一侧设置锚索，锚索水平间距2.5米，锚固体直径150mm。始发井出洞口、接收井进洞口区域的土体采用600mm450mm双管旋喷桩进行地面加固。顶管结构全部采用预制矩形钢筋混凝土管节，管节接口采用“F”型承插式，接缝防水装置采用锯齿型止水圈和双组分聚硫

5、密封膏。管节外形尺寸为6000mm×4000mm，管壁厚为500mm，长度为1.5m，单节重约33.7t；管节混凝土强度为C50，抗渗等级为P8。采用偏心多轴式大刀盘土压平衡式矩形顶管机进行掘进施工。顶管工程主要工程量为：土方约900m3；管节顶进29.23m。顶管施工主要在在砂层和砂质粘土层中作业，应采取必要的施工措施，以防土体坍塌。经过注浆加固后的基坑底部土体应能抵抗承压水的水头压力。但应考虑洞口型钢起拔时，承压水可能会沿着型钢拔出的间隙涌出，因此在洞口型钢处预埋注浆管，在发生水涌时采取双液注浆快速封堵。顶管工作井范围内的管线由各权属单位负责在施工开始前改迁完毕，在工作井施工过程

6、中需做好对相邻管线的保护，避免成桩以及开挖时对土的扰动造成对管线的影响。顶管施工过程中，加强对各种管线的监测，根据监测数据适时调整顶进施工参数，必要时采取对管线跟踪注浆等保护措施，确保管线安全。2.2工程地质及地下构筑物情况2.2.1工程地质根据地质资料表明，地层由上而下依次为：<1>填土层、<3-1>冲击洪积粉细砂层、<4-2B>河湖相沉积土层、<4-3>残积土层、<5H-1>可塑状花岗岩残积土层、<5H-2>硬塑坚硬状花岗岩残积土层、<6H><9H>全微风化花岗岩层。顶管段洞身主要位于<4

7、-3>坡积土层、<5H-1>可塑状花岗岩残积土层、<4N-3>硬塑状冲积洪积粘性土层，接收井局部位于<3-1>冲击洪积粉细砂层。2.2.3地下构筑物情况顶管施工区段位于广州市较为繁忙的广汕路上，该处地下新老管线错综复杂，改迁困难。主要管线统计表如下：地下管线统计表表2-2管线种类规格（mm）数量材质埋深（m）给水3001铸铁0.72排水400*6001混凝土0.69电信200*1001塑胶0.74电信1001塑胶0.75电信30孔600*5003塑胶1.09排水10001混凝土2.53煤气1091钢1.29电信4孔200*2005塑胶0.75电信2孔2

8、00*1002塑胶0.702.3施工重难点2.3.1大断面顶进本工程顶管掘进机开挖断面尺寸为6020mm×4320mm，为较大断面矩形顶管，施工时易产生四大问题。矩形掘进机壳体顶部与土层的接触面积大，易引起机头背土，加剧对土体扰动和流失，严重时会造成地面塌陷和管线破坏。矩形顶管掘进机正面与土层的接触面积大，当拼装管节或加垫块时，主顶油缸一回缩，在掘进机正面承受的土层轴向推力作用下，掘进机连同管节易发生整体后退。机头顶进时顶力及扭矩大，顶管机姿态难以控制。顶管机的刀盘切削面积为25.574m2，对土层的扰动范围大，易造成地面及管线沉降，控制难度大。因此大断面顶进条件下控制地面及管线沉降

9、、控制顶管机姿态、防止顶管机整体后退是本工程重难点之一。3、顶管机性能参数顶管机性能参数如表3-1所示。顶管机性能参数表表3-1 序号细目部件名称参数1顶管机外型（端面）6020×4320mm2盾体尺寸（长×宽×高）5525×6020×4320mm3刀盘最大转矩368KN·m4刀盘转速(变频）01.7r/min5螺旋输送机叶片直径462mm6螺旋输送机转速(变频）14.74r/min7螺旋输送机最大排土量44.4m³/h8纠偏油缸总行程210mm9纠偏油缸（推力x台）1920T10左右最大纠偏角度1.4°11上下最

10、大纠偏角度2.1°12油泵最高工作压力31.5Mpa13装机容量637.368kw14整机重量150T4、施工测量4.1施工测量流程出洞口洞门测量及顶管机导轨定位布设顶管机同步控制点顶管机姿态测量管节状态测量顶管机进洞测量顶管机进洞，隧道贯通测量进场控制点的桩位交接与复测现场踏勘、选点地面控制点布网控制点竖井传递布设井下控制点4.2平面控制测量空导点和洞门复测先对业主提供的空导点进行复测并上报,然后对出洞口和进洞口进行复测。导轨定位因设计线路较短且为直线,所以我们把洞门中心连线作为矩形顶管掘进的轴线，放出该轴线后通过全站仪投到井下作为导轨的定位的中心轴线。施工导线点的控制根据复测后的

11、空导点施工现场布设控制网,然后利用全站仪传递到施工导线点,所有导线按一级导线的要求进行测量并不断对控制点进行检查。4.3高程控制测量根据业主提供的高程控制点实测两洞门的实际高程,并在出洞口的井上和井下各布置两个高程控制点,并定期对其进行复测。4.4矩形顶管测量系统的安装及姿态测量对非自动测量顶管机来说，顶管机出洞前标尺的安装是关键的一步，标尺安装的精度直接影响到我们测量顶管机姿态的精度。我们通常是安装两把横尺，即左、右横尺各一把。测量横尺中心来控制顶管机的平面,测量横尺的下边来控制顶管机的高程。安装步骤如下：首先选好位置，保证通视，尽量拉长左、右尺的水平距离。安装前要测出顶管机出洞前的坡度和旋

12、转角。找出顶管机的机械中心。横尺安装时要考虑顶管机旋转角的影响.对左、右尺进行安装固定，确保在顶管机在推进过程中尺的稳定。标尺安装到位后，要仔细测量顶管机的有关数据及参数，如：顶管机的长度、宽度、高度及顶管机的前尺到切口的距离、后尺到顶管机尾的距离、左、右尺的水平距离、横尺下边到顶管机中心的垂直距离。4.5管节状态测量管节状态测量包括管节的平面偏差和高程偏差测量以及管节的法面测量。管节的平面偏差测量即是测量当班施工管节的左右偏差。先找出每环管节的平面中心点，把经纬仪对准后视水平度盘置零，然后瞄准管节的平面中心点实测出角度,知道实测角度与事先计算好的理论角度的差值以及该点到测站的水平距离即可计算

13、出该管节的左右偏差。上下偏差测量的方法是：放水准尺于所测管节的大里程的底部，根据通道内的高程控制点测出该管节大里程的高程，通过与设计高程比较得出该环管节的上下偏差。通过测量此偏差，可以反映出管节的错缝情况、管节在顶管机内和出顶管机尾后的变化情况以及管节最近两天的偏差变化情况。以便于及时调整注浆、推进速度等施工参数。4.6人员及仪器配备项目部根据测量需要，特配置了相应的测量人员和测量仪器。测量人员为测量专业毕业有丰富测量经验的工程师担任，测量仪器均达到规范和招标文件的精度，均由测量仪器检定单位进行鉴定并出具检定报告。主要测量仪器设备配置表表6-1仪器名称型号精度数量全站仪徕卡TCRA1202+R

14、4002”(3mm±2ppm)1台精密水准仪天宝NIDI 03±0.3mm/km1台光学经纬仪J221台普通水准仪DSZ321台铟钢尺2m1副塔尺5m2副50m钢尺1把对讲机1副电脑1台计算器fx-58001台备注所有计量设备均鉴定合格且在有效期内5、顶管始发、掘进、到达方案5.1顶管施工总体安排龙洞站IV号出入口顶管区间进洞段、出洞段端头井加固计划2016年1月10日开始至于2016年1月20日完工；2016年1月5日开始管片制作，于2016年2月10日完工。2016年2月15日至2016年2月29日完成顶管始发前的准备工作，2016年3月1日开始顶进施工，2016年3月

15、30日完成顶管施工。5.2顶管始发方案5.2.1顶管始发施工流程顶管始发主要内容包括：端头地层加固、顶管机就位、组装、安装钢后靠、安装洞门密封帘布橡胶板、顶管机设备下井、破除洞门混凝土、顶管机试运转、顶管机贯入作业面和试掘进等。5.2.2顶管始发端头加固5.2.2.1加固范围根据初步设计图，始发端加固范围长度3.75米，宽度为10.05米；接收端加固长度2.4米，宽度为10.05米, 始发、接收端均采用600450双管旋喷桩加固土体。顶管始发井和接收井段地面旋喷桩从管片顶面上3米加固至管片底面下3米。详见加固端地质纵断面图图5-1、旋喷桩平面布置图5-2。图5-1 加固区及地质剖面图图5-2

16、旋喷桩平面布置图5.2.2.2施工工艺始发洞门和到达洞门采用双管旋喷桩加固土体。旋喷桩是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程，将预先配制好的浆液通过高压发生装置使液流获得巨大能量后，从注浆管边的喷嘴中高速喷射出来，形成一股能量高度集中的液流，直接破坏土体，喷射过程中，钻杆边旋转边提升，使浆液与土体充分搅拌混合，在土中形成一定直径的柱状固结体，从而使地基达到加固。施工中一般分为两个工作流程，即先钻后喷，再下钻喷射，然后提升搅拌，保证每米桩浆土比例和质量。采用双重管法旋喷加固土体，为防止旋喷桩施工时由于相邻两桩施工距离太近或间隔时间太短，造成相邻高喷孔施工时串浆，采取分批跳孔施作，钻孔桩施

17、工时按每间隔二孔施工，具体施工顺序依据现场实际情况确定。施工参数采用双管旋喷桩加固土体，施工参数为：a 旋喷桩采用双重管高压喷射注浆工艺，桩径600mm，间距450mm。b 旋喷桩的现场定位误差不得大于50mm，钻孔倾斜度不得超过0.5%，钻孔深度误差不得超过100mm。c 双重管旋喷要求浆液的喷射压力应大于20MPa，压缩空气压力为0.7MPa，注浆采用42.5级的普通硅酸盐水泥，可根据需要加入适量的外加剂及掺合料；水泥用量应通过试验确定，水泥浆液的水灰比一般为1.01.5，并根据试桩情况确定，考虑到顶管机刀盘的切削，加固后的土体应有良好的均匀性、自立性、止水性，其28d无侧限抗压强度不小于

18、2MPa，渗透系数不大于1×10-6 cm/sec。d 旋喷桩钻孔施工时要记录地层情况，一旦发现地层与设计不符，应立即通知设计，对旋喷桩的参数进行调整。加固后的土体应有良好的均匀行、自立性、密封性，以保证顶管进出洞时洞门打开时的安全。注浆过程中应经常检查，记录注浆压力、注浆量、凝胶时间，根据地质条件变化调整注浆参数。a 为保证施工进度，减少引孔时间，施工范围混凝土基础及路面采用潜孔锤破碎引孔。旋喷试桩旋喷桩施工主要技术参数表5-1项目技术参数压缩空气气压（MPa）0.7气量（m³/min）1.0水泥浆压力（MPa）20流量（L/min）大于80水泥浆水灰比1.01.5浆嘴数

19、量2，直径2.0-3.2mm水泥42.5级普通硅酸盐水泥提升速度（cm/min）砾质黏性土层612旋转速度（r/min）砾质黏性土层812设计水泥浆液的水灰比一般为1.01.5，详细研究地质资料，选取有代表性的地质区段进行成桩工艺试验和水泥浆配合比试验，工艺试桩数量不少3 根，具体位置和技术参数根据现场实际情况与监理工程师一同确定；通过工艺试验确定不同土层旋喷固结体的最小直径，喷浆压力、拔管速度等高压喷射相关技术参数。浆量计算：以单位时间喷射的浆量及喷射持续时间，计算出浆量，计算公式为： Q=(H/v)q(1+)式中 Q浆量（m³）； H喷射长度（m）； q单位时间喷浆量（m

20、9;/min）；损失系数，通常0.10.2； v提升速度（m/min）。根据试桩参数计算所需的喷浆量，以确定水泥使用数量。垂直双管旋喷施工工序引孔钻机就位钻进成孔换浆清渣清孔序号11回灌迁移移钻开孔检查启动空压机送风启动高压泵送水试喷检查插入高喷管浆液配制泵送高喷作业观察高喷参数孔内保持满浆测放桩位图5-3 双管旋喷桩施工流程5.2.2.3双管旋喷桩检测双管旋喷桩按照规范抽取不少于1%（且不得少于3根）桩体进行抽芯检测，检验点应布置在下列部位：荷载较大的部位、桩中心线上、施工中出现异常情况的部位。旋喷桩的检验采用钻孔取芯方法进行。在已施工好的固结体中钻取岩芯，观察桩体的均匀程度，并将其做成试件

21、进行室内物理力学性能试验，满足桩体的设计强度、。5.2.3洞门预埋件布置洞门预埋件包括：为满足顶管机始发临时封堵洞门端头要求的环状钢板及为保证洞门结构与内衬墙保持刚性接头的预埋钢筋等。（1）洞门钢环采用10mm厚Q235钢板折板焊接而成，始发洞门内尺寸为6228mm×4528mm，接收洞门尺寸为6328mm×4628mm。钢环板位置的偏差不大于±10mm，钢环板必须牢固地嵌入砼，不得松动而影响使用。（2）顶管机进出洞前，在预埋好的钢环板上依次安装螺栓、帘布橡胶板、环状板及折页式压板，最后拧紧螺母。（3）洞门施工时需将洞门预埋钢环上的16钢筋与内衬墙主筋搭接，两段焊

22、接长度不小于50mm，然后立模浇注混凝土。图5-4-a 洞门预埋环板平面图5.2.4施工场地建设5.2.4.1临建设施弃渣池：临时集土坑设置在顶管工作井北侧。集土坑底板采用150mm厚素砼，集土坑内包尺寸为长12米、宽7米，深2米。容积约200立方，可以容纳施工5节管的土方量，安排在夜间出土。制浆区：拌浆棚及拌浆材料堆放场地、土体改良设备在始发井西北侧就近布置，场地约12*4m, 水路沿围护边线布设，拌浆棚搭设防护棚并考虑风向，注意防尘。施工用电：采用三区两台630KVA箱式变压器，顶管施工主电缆利用始发井西侧既有废弃雨水箱涵敷管埋设引向四区始发井南侧主配电柜。具体详见顶管施工临时用电专项方案

23、。管节安装、材料存放、设备配件存放：管节堆放场地布置在始发井西侧管节临时堆放区，部分附属材料就近布置。止水条、木衬垫板、设备配件等采用集装箱房存放。见图5-5。图5-5龙洞站IV号出入口顶管施工场地平面布置图5.2.4.2场内交通施工人员通过笼式安全爬梯下井；运输车辆通过西侧大门进入，运输车辆从场内掉头，经洗车平台冲洗干净后出场。5.2.4.3供水、排水设置场地内污水汇集到三级沉淀池，经沉淀净化从污水管排出，排水沟尺寸为300mm×300mm，上覆网格式盖板，排水沟坡度不小于1%。排污管采用直径DN110消防管，供水管采用直径DN25软管，在始发井主体结构内衬墙上平行布设并固定。5.

24、2.4.4垂直运输设备因场地条件限制无法安装龙门吊，垂直运输采用180T履带吊。采用180T履带吊进行出土时，考虑到履带吊的限制性，会影响正常的施工进度，需要科学合理的安排土方吊出及管片下井的时间，保证履带吊在时间上使用紧凑，最大限度的减小对施工进度的影响。5.2.5导轨定位、安装导轨采用钢结构形式，主要承受顶管机的重力和推进时的摩擦力。由于顶管机重达150吨，所以导轨必须具有足够的刚度、强度。此外，在导轨的两侧每隔一定距离加设200H型钢作为横向支撑，支撑在负一层结构的底板上，提高导轨的稳定性。在始发井底板浇筑前预埋导轨固定钢板，依据隧道设计轴线、洞门位置及顶管机的尺寸，反推出导轨的空间位置

25、及长度，导轨中轴线应与顶管始发内弦线重合，高程顶管通道轴线保持一致。安装完成后测量复核、固定。图5-6导轨平面图、立面图5.2.6钢后靠、油缸架安装钢后靠提供顶管机推进时所需的反力，因此钢后靠具有足够的刚度和强度。钢后靠支撑在底板和后背反力墙上。钢后靠自身的垂直度、与轴线的垂直度对今后的顶进也至关重要。为保证力的均匀传递, 钢后靠根据实际顶进轴线放样安装时，在钢后靠与始发井后背墙间预留一定的空隙(空隙大小为10cm),现浇素混凝土填充此空隙。其目的是保证钢后靠与墙壁充分接触。使顶管顶进中产生的反顶力能均匀分部在后背墙上。钢后靠的安装高程偏差不超过5mm，水平偏差不超过7mm。油缸架是主顶油缸的

26、载体，使油缸能够均匀合理的布置在通道断面上，油缸架定位必须稳固、正确，在顶进中承受各种负载不位移、不变形、不沉降。图5-7 钢后靠安装示意图图5-8顶进装置安装示意图5.2.7顶管机下井组装调试5.2.7.1顶管机吊装顶管机吊装顺序：后配套坑内组装顶管机坑内组装液压系统、注浆系统等安装。后配套组装顺序：钢后靠安装油缸架安装导轨安装液压系统安装注浆系统安装。顶管机组装顺序：顶管机前壳体下吊装顶管机前壳体上安装顶管机后壳体下安装顶管机后壳体上安装刀盘安装螺旋出土机安装。5.2.7.2顶管机调试顶管机下井组装并对所有管线检查完毕后，即可进行调试工作。机械、电气工程技术人员配合共同完成。顶管机调试完毕

27、后，应达到顶管机生产厂家规定的性能要求。调试工作的包括以下具体内容：5.2.7.2.1供电系统的调试（1）高压系统的测试顶管机供电系统是保证设备正常工作的首要条件。测试的内容包括高压电缆、接头、电缆盘、高压开关柜及变压器的绝缘及功能调试。在高压部分工作确认正常以后便可进行下一步的调试工作。（2）低压供电系统的调试包括照明系统（含紧急照明）、动力系统、弱电供电系统。5.2.7.2.2顶管整体部分的检测（1）电气系统调试：接上电源，合上机内的电源总开关，打开控制电源开关和机内照明开关，各指示灯亮、灭应正常，电压应符合350-420V要求。PLC控制软件、人机界面和导向系统软件的调试；各类传感器的测

28、试和校准；各类电磁阀、流量计的检测、校准；顶管机控制系统内部电气联锁关系的测试；顶管数据采集系统的连接和测试。（2）刀盘的调试：启动刀盘，分别按下“正转”、“反转”6个刀盘电机的按钮，刀盘转向应与控制台上所标的相一致，刀盘刀具（边缘刮刀、齿刀、超挖刀）数量及外观检查。刀盘驱动部分的调试包括刀盘驱动的功能调试、齿轮油系统的检查、刀盘密封油脂输送泵的检测、刀盘密封油脂泵性能的测试、刀盘驱动电机及行星减速齿轮的检查。（3）启动螺旋输送机，按下螺旋输送机的“正转”、“反转”按钮，螺旋输送机转向应与设定的方向相一致。包括螺旋输送机转速、伸缩动作、正反转和出土闸门启闭等的测试。（4）按下纠偏油泵“启动”的

29、按钮，纠偏油泵电机应旋转。当油缸到达极限位置时，液压系统的压力表应指在系统设定压力上。（5）操纵台上的倾斜仪表上应显示出与基坑导轨水平状态相同的度数。如果不相同或相差较大，则需进行调整。调整的方法是用水平仪安放在前机壳与顶管机相一致的轴线方向，调整上、下两组油缸，让水平仪处于“0”的位置上。然后，再通过调节倾斜仪的数字显示在“0.00”的状态即可。必须说明的是，顶管机安放在基坑导轨上以后，纠偏油缸只能动作上面一组或下面一组，而不允许动作左面一组或右面一组。（6）顶管机安装在导轨上不应有左偏或右偏转的情况发生，而应安放正确。（7）检查土压力表膜上是否完全充满牛油。（8）检查12台纠偏油缸是否缩回

30、到位。（9）检查液压系统在动作后有无泄漏现象5.2.7.2.3推进系统的调试包括各个动力系统泵阀组的调试、液压油冷却及过滤系统的测试、推进调速系统的调试、推进千斤顶功能的调试。5.2.7.2.4膨润土注入系统的调试包括膨润土注入系统注入压力、流量、膨润土泵电机转向和各个阀门的启闭等调试和测试。5.2.7.2.5顶管机导向系统的测试顶管机的导向系统是顶管掘进时轴线控制的依据，在顶管始发前应结合顶管机组装调试测试导向系统与顶管机控制室之间的数据传递情况，测试导向系统各组成部分的工作状态，并进行导向系统的初始化工作，即利用竖井内的导线点和顶管机中体上预设的测量点精确测量导向系统后视棱镜和光靶坐标、顶

31、管机俯仰角、转动角和偏转角等初始姿态参数并输入导向系统，以指导今后顶管掘进。5.2.7.2.6整机试运行及带载运行在各系统分别调试完毕后，进行整机试运行，按正常掘进状态依次启动各系统，测试各系统的配合、连锁等情况，最后结合顶管始发进行带载运行。5.2.8洞门密封装置的安装为满足顶管机始发临时封堵洞门端头的要求并确保在顶进过程中压注的触变泥浆不流失，达到保压的效果，必须在工作井与接收预留洞上安装洞口止水装置。该装置安装在内衬洞口预留法兰上，由帘布橡胶板与压板组成，需与设计管位保持同心，误差小于20mm。安装前须对帘布橡胶板上所开螺孔位置、尺寸进行复核，确保其与洞圈上预留螺孔位置一致。安装顺序自上

32、而下进行。压板螺栓应可靠拧紧，使帘布橡胶板紧贴洞门，防止矩形顶管出洞后浆液泄漏。图5-9洞口止水装置安装详图图5-10顶管出洞洞门密封示意图5.2.9掘进参数控制及掘进模式选择5.2.9.1掘进参数控制（1）施工土压力的设置方法及计算根据上述对地层土压力、水压力的计算原理分析，在土压平衡顶管机的施工过程中，土仓内的土压力设置方法为：1）、根据隧道所处的位置以及隧道的埋深情况，对隧道进行分类，判断出隧道是属于深埋隧道还是浅埋隧道；2）、根据判断的隧道类型初步计算出地层的竖向压力；3）、根据隧道所处的地层以及隧道周边地地表环境状况的复杂程度，计算水平侧向力；4）、根据隧道所处的地层以及施工状态，确

33、定地层水压力（此工程中遇到的地层以砾质粘性土为主，故采用综合计算法不考虑水压力）；5）、根据不同的施工环境、施工条件及施工经验，考虑0.10.2bar的压力值作为调整值来修正施工土压力；6）、根据确定的水平侧向力以及施工土压力调整值得出初步的顶管施工土仓压力设定值为：初步设定=水平侧向力调整式中，初步设定初步确定的顶管土仓土压力；水平侧向力水平侧向力；调整修正施工土压力。7）、根据经验值和半经验公式进一步对初步设定的土压进行验证比较，无误时应用施工之中；8）、根据地表的沉降监测结果，对施工土压力进行及时调整，得出比较合理的施工土压力值。始发段地层主要为：隧道范围基本为砾质粘性土层，确定始发时的

34、土仓压力按粘性土层底进行分析确定计算施工土压力1。顶管始发段隧道埋深为7.35m，此段应采用浅埋计算方式，即Rankine土压力理论计算法。计算土压力取值为：a<10<p（a主动土压力，1施工土压力，0静止土压力，p被动土压力）。a、静止土压计算0 静止土压力为处于静止的弹性平衡状态下的原状天然土体的土压力，也就是没有受到顶管施工扰动时的土压力。在深度z处，在竖直面的主应力，即静止土压力为：0 =k0z式中：k0土的静止侧压力系数； 土的容重（平均值），kN/m2 z计算点深度，m h顶管机高度，m静止侧压力系数k0的数值可通过室内的或原位的静止侧压力试验测定，也可通过公式计算确定

35、，相比较试验测定数据较为准备，故计算数据采用试验提供的数据。查阅本区间详勘地质报告岩土物理力学指标设计参议值表知，k0=0.42，=19.870 =k0(z1+0.5h)=0.42×19.87×（7.35+0.5×4.32）=79kpa=0.79bar b、主动土压计算a 顶管推力偏小时，土体处于向下滑动的极限平衡状态。此时，土体内的竖直应力z相当于大主应力a1，水平应力a相当于小主应力a2。水平应力a为维持刀盘前方的土体不向下滑移所需的最小土压力，即土体的主动土压力：a =z tan2（45°-/2）-2ctan（45°-/2）=19.87&

36、#215;（7.35+0.5×4.32）×0.198=0.37bar式中，z深度z处的地层自重应力；c土的粘着力；查表c=0地层内部摩擦角，=42°。计算土压力1取值范围为静止土压力与主动土压力之间：0.370.79bar调整范围为0.100.20bar初步设定=水平侧向力调整=0.44bar0.91bar由于理论和实践存在差异，我部将根据施工过程中实际参数并结合监测数据及时进行调整。（2）顶管推进顶力计算：F=F1+F2 式中F总顶力（KN）F1管道与土层的摩阻力（KN），F1=（a+b）*2LfL管道顶进长度（29.23m）f管道外壁与土的平均摩阻力（712K

37、N/M2）F2顶管机的迎面阻力（KN）F2=a*bpR1顶管机下部1/3处的被动土压力F1=（6.02+4.32）*2*29.23*（712）=4231.33KN7253.72KNF2=6.02*4.32*91=2366.58KNF=7253.72+2366.58=9620.3KN施工中，考虑一些外加的不利因素，实际顶进的最大推力在1920t以下。（3）出土方式及出土量控制本工程出土顺序：顶管机机头螺旋输送机斗车运至洞门履带吊吊至集土坑拉运至渣土场采用1台斗车，每台斗车容量为3m³；斗车由洞门处的5T卷扬机牵引，斗车在矩形管片底安装的I10工字钢轨道上来回滑行。集土坑的泥土由PC20

38、0挖机直接装入渣土车运往弃土场。一节管节的理论出土量为38.4m³，在顶进过程中，应尽量精确地统计出每节的出土量，力争使之与理论出土量保持一致，确保正面土体的相对稳定，减少地面沉降量。顶管工程中，管内的出泥量要与顶进的取泥量相一致，出泥量大于顶进取泥量，地面会沉降，出泥量小于顶进取泥量，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取泥量相一致，才不会影响管道周围的土体，从而才能维护地面不受影响，而要作到出泥量与取泥量一致的关键是严格控制土体切削掌握的尺度，防止超量出泥。图4-11顶管机出土5.2.9.2掘进模式选择根据始发段的地质情况，选择土压平衡掘进模式。该模式的

39、核心是保持合理的土仓压力，从而维持开挖面的稳定和控制地面沉降，控制土仓压力的方法主要有两种：（1）在保持推进速度不变的情况下，调节螺旋输送机的转速或闸门开度；(螺旋机转速减小或闸门开度减小均能达到增大土仓压力的效果)（2）在保持螺旋输送机的转速或闸门开度不变的情况下，增大顶管机的推进速度，亦可达到增大土仓压力的目的。上述两种控制方法可根据实际情况灵活选用。5.2.10顶管机出洞顶管出洞的施工步骤：设备下井安装、设备调试、凿除洞门、安装止水装置、顶进机头至洞圈内、切削加固土、机头切削进原状土、提高正面土压力至理论计算值、正常顶进。顶进前需做好设备检查，并记录好顶管机状态原始参数。由于正面为全断面

40、的水泥土（端头加固），为保护刀盘和仿形刀，顶进速度应尽量放慢，使刀盘和仿形刀能对水泥土进行彻底的切削；另外由于土体过硬，螺旋机出土可能有一定困难，必要时可加入适量土体改良剂来软化和润滑土体。在水泥土被基本排出，螺旋机内出来全断面原状土后，为控制好地面沉降、顶进轴线，防止顶管机突然“磕头”，宜适当提高顶进速度，把正面土压力建立到稍大于理论计算值，以减小对正面土体的扰动及出现的地面沉降。顶管机彻底进入洞门后，需检查洞口止水装置是否有损坏，如有损坏应立即整修，确保泥水、浆液的不外漏。首节管节下井后，按照推进实际轴线及顶管机的相对位置，拼装管节。为了保证管节与顶管机的相对位置稳定，前三节管节内壁埋设钢

41、板，与顶管机主体相连。图5-12顶管机出洞5.3顶管掘进方案顶进速度初始阶段不宜过快，一般控制在10mm/min左右，正常施工阶段可控制在2030mm/min左右。出土量严格控制出土量，防止超挖或欠挖，正常情况下出土量控制在理论出土量的98%100%。出土采用履带吊直接吊出至地面的集土坑内。图5-13掘进顶推施工5.3.1顶进轴线控制顶管在正常顶进施工中，必须密切注意顶进轴线的控制。在顶管机前方节、后方节及第一节管节四周布置定位贴片，全站仪定时测量顶管机及后方管节姿态。每顶进0.5m，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，以免土体出现较大扰动及管节间出现张角。由于是矩形顶管

42、，因此对管道的横向水平要求较高，所以在顶进过程中对机头的转角要密切注意，机头一旦出现微小转角，应立即采取刀盘反转、反侧注泥、加压铁等措施回纠。顶进轴线偏差控制要求：高程±50mm；水平：±50mm。5.3.2地面沉降控制在顶进过程中，应合理控制顶进速度，保证连续均衡施工，避免出现长时间搁置情况；不断根据反馈数据进行土压力设定值调整，使之达到最佳状态；严格控制出土量，防止欠挖或超挖。施工过程中严格测量监控地面沉降，一旦发生沉降，立即采取补浆、注泥等措施修正，顶进结束后进行二次补泥。图5-14注泥设备5.3.3管节注浆为了减少土体与管道间摩阻力，在管道外壁压注触变泥浆，在管道四

43、周形成一圈泥浆套以达到减摩效果，在施工期间要求泥浆不失水，不沉淀，不固结，以达到减小总顶力的效果。泥浆配比：每立方膨润土水纯碱CMC40KG950KG6KG2.5KG压浆孔及压浆管路布置压浆系统分为二个独立的子系统。一路为了改良土体的流塑性，对机头内及螺旋机内的土体进行注浆，浆液配比现场试验确定。另一路则是为了形成减摩泥浆套，而对管节外进行注浆。压浆设备及压浆工艺采用泥浆搅拌机进行制浆，按配比表配制泥浆，纯碱和CMC应预先化开（CMC可以边搅拌边添加），再加入膨润土搅拌20分钟，泥浆要充分搅拌均匀。压浆泵采用液压注浆泵，将其固定在始发井口，拌浆机出料后先注入储浆桶，储浆桶中的浆液拌制后需经过一

44、定时间方可泵送至井下。本工程覆土较浅，注浆压力宜控制在0.05MPa左右。压浆施工要点压浆应专人负责，保证触变泥浆的稳定，在施工期间不失水，不固结，不沉淀。严格按压浆操作规程施工，在顶进时应及时压注触变泥浆，充填顶进时所形成的建筑空隙，在管节四周形成一泥浆套，减少顶进阻力和地表沉降。压浆时必须遵循“先压后顶、随顶随压、及时补浆”的原则。压浆顺序地面拌浆启动压浆泵总管阀门打开管节阀门打开送浆（顶进开始）管节阀门关闭（顶进停止）总管阀门关闭井内快速接头拆开下管节接2寸总管循环复始。减阻压浆量的计算(每节管节)为了保证减阻注浆效果，总注浆量应取理论值的35倍(扩散系数为35倍)。理论间隙每环：（4.

45、32+6.02）×2×0.02×3=1.24m³/m。经计算，本工程减摩注浆泥浆理论方量为1.24×20=24.8m³。5.3.4渣土改良的方法与添加剂渣土改良就是通过顶管机配置的专用装置向刀盘面、土仓、或螺旋输送机内注入添加剂，利用刀盘的旋转搅拌、土仓搅拌装置搅拌或螺旋输送机旋转搅拌使添加剂与土渣混合，其主要目的就是要使顶管切削下来的渣土具有好的流塑性、合适的稠度、较低的透水性和较小的摩阻力，以满足在不同地质条件下采用不同掘进模式掘进时都可达到理想的工作状况。添加剂主要有聚丙烯酰胺和膨润土。聚丙烯酰胺的功效主要在于分离或中和粘性土中

46、的阴阳离子，降低其吸附性能，从而起到改善渣土的流动性、润滑刀具等作用，根据实验确定选用1阴离子聚丙烯酰胺溶液按土体比重5添加达到的做泥效果最佳。图5-15改良实验5-16改良效果5.3.5管节防水接口是顶管工程的关键部位，保证做好接口部分是顶管成败的关键，因此对组成接口的每一部分都必须严格遵守有关规程的要求逐一分别严格制作。对于混凝土管节，管节接头采用“F”型承插式接头。管节下井拼装时，在止水圈斜面上和钢套环斜口上均匀涂刷一层硅油，接口插入后，用探棒插入钢套环空隙中，沿周边检查止水圈定位是否准确，发现有翻转、位移等现象，应拔出重新粘接和插入。施工时如若发现止水条有质量问题，立即上报技术部门，整

47、改后方可继续使用。管节与管节之间采用中等硬度的木制材料作为衬垫，以缓冲混凝土之间的应力，板接口处以企口方式相接，板厚为20mm。粘贴前注意清理管节的基面，管节下井或拼装时发现有脱落的立即进行返工，确保整个环面衬垫的平整性、完好性。顶管施工结束，管节间的缝隙采用单组分聚硫密封膏填充。嵌缝前必须将缝隙内的杂质、油污清理干净，做到平整、干净、干燥。配置好的聚硫膏在缝隙两侧先刮涂一遍，第二次在缝中刮填密封膏到所需高度。要求压紧刮平，防止带入气泡而影响强度和水密性。密封膏表干时间为24h,7天后达到80强度，在密封膏未充分固化前要注意保护，防止水浸入。图5-17接口详图图5-18管节钢套环及衬垫5.4顶

48、管机到达接收方案5.4.1接收井准备进洞前，先对洞门位置进行测量确认，根据实际标高安装顶管机接收基座（接收架），配备封洞门钢板、补充注浆等材料。5.4.2顶管机位置姿态的复核测量当顶管机头逐渐靠近接收井时，应适当加强测量的频率和精度，减小轴线偏差，以确保顶管能正确进洞。顶管贯通前的测量是复核顶管所处的方位、确认顶管状态、评估顶管进洞时的姿态和拟订顶管进洞的施工轴线及施工方案等的重要依据，能保证顶管机在此阶段的施工中始终按预定的方案实施，以良好的姿态进洞，准确无误地座落到接收井的基座上。5.4.3各施工参数的调整在顶管机距接收井6m后，开始停止机头的压浆，并在以后顶进中压浆位置逐渐后移，保证顶管

49、在进洞前有6m左右的完好土体，避免在进洞过程中减摩泥浆的大量流失而造成管节周边摩阻力骤然上升。在顶管机切口进入接收井加固区后应适当减慢顶进速度，加大出土量，逐渐减小顶进时机头正面土压力，以保证顶管机设备完好和洞口处结构稳定。5.4.4顶管进洞当顶管机刀盘切口距接收井地下连续墙10cm左右时，顶管停止顶进，开始凿除洞门。顶管应迅速、连续顶进管节，尽快缩短顶管机进洞时间。进洞后，马上用钢板将管节与洞圈焊成一个整体，并用浆液填充管节和洞圈的间隙，减少水土流失。5.4.5泥浆置换注浆顶管机头吊出接收井后，马上将两头洞门与管节间的间隙钢板封堵。然后在管节预留注浆孔的上部注浆，浆液自上而下从管节底部溢出，

50、对溢出的泥浆进行集中处理。图5-19浆液置换示意图洞门封堵结束后，为控制地面洞口区域的沉降，补充水土流失，必须对洞口空隙进行填充，拟采用注泥泵注入拌制泥浆，注入部位采用减阻浆两寸束节注浆管。5.4.6门洞环梁顶进结束后用钢板对通道与门洞的缝隙进行封堵，待预应力钢绞线施工完成后施做门洞环梁。钢板上预留孔埋设注浆管，后期对门洞环隙注浆加固。环梁主筋两端分别围焊在门洞圈与首尾管节预埋钢板上，环梁与钢板接触面预埋遇水膨胀橡胶条止水。图5-22隧道顶管管节与始发端、接收端洞口后浇圈梁构6、资源配置6.1人员配置人力资源配备表表6-1序号工种人数工作内容1管理2管理和指导现场各项工作2安全员2施工安全监督

51、控制3吊车司机2现场设备吊运和管节、土箱吊放4挖机司机2渣土外运装车5拌浆工4拌制各类浆液6后勤2生活物资保障7操作司机2负责操作顶管机及机组施工人员管理8机电工2负责现场用电、机电设备维护9辅助工12配合顶管施工10测量技术员2负责工程放样及测量11文明施工2负责打扫施工现场卫生12财务1负责财务核算13物资1负责物资设备保障14管片20负责管片预制（委外加工）15合计56.2材料计划材料计划表表6-2序号材料名称规格单位数量使用时间使用部位备注（一)钢筋1螺纹钢B25HRB400Et352016年1月顶管管片2螺纹钢B20 HRB400Et6.32016年1月3螺纹钢B16 HRB400E

52、t19.82016年1月4螺纹钢B12 HRB400Et1.82016年1月5螺纹钢10 HPB300t2.52016年1月6钢板16mm锰钢t1.92016年1月7钢板14mm锰钢t13.22016年1月8钢板10mm锰钢t3.22016年1月9钢板8mm 锰钢t0.732016年1月（二)混凝土1混凝土C50，P8m³267.42016年1月顶管管片6.3 设备配置计划设备配置表表6-3序号部件名称型号参数数量单位进场时间使用时间备注一、顶管机部分1土压平衡顶管机头6020×43201台2016年2月2016年3月2机外操作台与顶管机配套1台2016年2月2016年3月

53、3主电气柜与顶管机配套1个2016年2月2016年3月4控制室（集装箱）2.4m×4m1间2016年2月2016年3月5动力电缆（含接头）与顶管机配套100米2016年2月2016年3月6控制电缆（含接头）与顶管机配套100米2016年2月2016年3月二、顶进系统7油缸架1套5/155/168主顶油缸200T，行程2500mm16个5/155/169主顶油泵站配套主顶油缸1台5/155/1610主顶油泵电缆60米5/155/1611高压油管20m32根5/155/16三、顶进配套12后靠背1套5/155/1613顶进导轨13m1套5/155/1614接收导轨8m1套5/157/115环形顶铁6900×49001个5/156/116U型顶铁6900×49001个5/156/117止退架1套5/156/1自制18推进铁架6900