重庆市沙坪坝区三所一队一科两基地污水管网工程(II标段)顶管施工方案

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一队一科两基地污水管网工程（II）顶管专项方案编制单位：重庆市武隆县第二建筑有限责任公司编 制 人：审 核 人编制日期：目 录一、编制依据 -1-二、工程概况 -1-三、管道施工 -2-3.1、管线设计-23.2、顶管方案的选择-23.3、顶管计算-43.4、顶管设备安装-53.5、工具管 -8-、顶管测量控制 16、顶管常见问题 18、顶管施工对地面构筑物的影响及防护措施 22四、人员、机械和材料计划 24、项目经理部人员 24、顶管施工人员 25、主要设备计划 25、主要材料计划 27五、顶铁、分压环、机头构造图 29PAGE1顶管专项方案一、编制依据20133二、工程概况2.1～6,5m1.3m，VVIW-86（5.94m）W-87（6.92mW-88（6.59m）W-89（6.49m）及W-91（5.34m）本工程采用顶管施工的污水管段，主要由沿碚青路西侧设计W-86号接收井至W-87号双向顶管工作井至W-88号双向接收井段，W-88号双向接收井至W-89号双向顶管工作井穿越碚青路和W-89号双向顶管工作井沿青东路W-90号中间钢砼检查井及W-91号接收井共 同 组成 ，总 长 364m，共 计两座 顶管工作井，两座 单 向接收井，一座 双向接收井，一座 钢筋 混 凝 土检查井。其 中本次 青东路顶管线 一段为起 点 W-87，终 点 为W-86长 度90m，二段起 点W-87，终点为W-88长度74.02m；跨越碚青路由起点W-89，终点为W-88长度60m；沿青东路段由起点W-89，终点为W-91长度140m，中间加设W-90号检查井。三、管道施工、管线设计由于本工程的地下管线有沿碚青路纵向供水、弱电及燃气管道和沿青东路电力、给水、弱电、燃气及已建排污管线。管线根据具体位置、走向、坡度、埋深等以设计图纸作为依据，结合探沟、探坑等物探资料和现场实际情况，对管线的平面位置进行合理化调整。调整后的管线图经报请业主、监理及设计单位审查批准后实施。该段顶管作业计划采用的管道为DN900mmδ=90mm,单根管段长度L-2m节端口采用双插口F型连接。、顶管方案的选择本工程共设置2座工作井（W-87号及W-89号双向顶管工作井2工作井同时单向顶进的施工方案（W-87顶向W-86W-89顶向W-88，该部分顶管施工完成后，调向从W-87顶向W-88W-89顶向W-91，顶管完成后进行检查井施作。顶管顶进断面多为强风化原状页岩或泥岩，埋深5.345～6.915m之间，土石结构短时间内较稳定拟采用敞开、手掘式开挖配合液压千 斤 顶机 械 顶管。对机 头 前 岩石拟 采用风镐 破 碎 （局 部采用水钻 ，辅 以人 工凿 石的方法 施工，然 后人 工装 土石到 小 车 上 ，安 装 运 渣 轨 道，用双筒 慢 速 卷3-1W-88W-88W-89W-90检查122W-912W-871W-863-1 （36V）照明和管道风机通风，配备沼气监测仪对管、顶管计算推力的理论计算（Φ900mm计算）F=F1f2其中F—总推力Fl一机头阻力 F2—顶进周边阻3.3.1、机头正面阻力F1=πD外/4PD0.991.0mP—控制土压力P=K0γH0式中：K0——静 止土压力系 数 ，一般取0.55γ——土的湿容重 ，取1.9t/m3H0——地面至 管中心 距 离 （取大值 ，6.365m， 按 7m计算P=0.55×1.9×7=7.31t/m2， 按 8t/m2计算。F1=3.14/4×1×8=6.28t、顶管管道周边阻力F2F2=πD外Lf式中：L——取W-87～W-86段 长 度 为 90mf——管外表面平 均（根 据 顶进距离 平均 淤 泥 土）综合 摩阻力， 取0.8t/m2F2=3.14×1×90×0.8=226.1tF=F1+F2=6.28+226.1=232.4t、顶管施 工段均 需 采 用 中继站L=（F-F1）/πD f外=（357.48-6.28）/3.14×1×0.8=57.6m根据上示计算公式及施工经验常数计算，结合实际情况，本案将第一个中继站，一般布置在距工具管 40m左右处。施工中，为合理分配和均匀分压，主顶千斤顶及中继间千斤顶，均采用 套顶进千斤顶施加推力。每套主顶千斤顶额定顶推力选用 200t，中继间千斤顶额定顶推力选用 75t。、顶管设备安装顶管设备主要由后靠背、油缸支架、主顶油缸、主顶泵站、导轨、穿墙止水法兰、泥浆搅拌及压注系统组成3.4.1、导轨用型钢和 P38钢轨制作，钢轨焊于型钢上，型钢用螺栓紧固于钢横梁上，便于装拆。钢横梁置于工作井底板上，并与底板上的预埋铁板焊接，使整个导轨系统牢固。如下图3-2所示。3-2 导轨及千斤顶支架系统结构简图导轨安装至关重其安装精度甚至决定管道顶进质量故导轨安装必须达到如下要求：a、 两导轨顺直 、平 行 、等 高 ，其纵 坡 与管道设计坡 度一致 。b、导轨轴 线 偏 差 ≤ 3mm； 顶面 高 差 0～ +3mm； 两轨间距± 2mm3.4.2、油缸支架是用来支是用来支撑并固定主顶油缸的构 件，用 [14槽钢加工而成。千斤顶安装斤顶，油梁上，千管斤顶，油梁上，千管道中心的垂线对称一致。主顶泵站道 设 计 坡 度、

缸 行 程 0.5m， 固 定 在 型 钢 制 作 的 千 斤 顶 斤 顶 着 力 点 在 与 水 平 直 径 成 45°角 顶 管 ，如 图 3-2所 示 。每 个 千 斤 顶 的 纵 线 坡 度 与 管主顶泵站是给主顶油缸供油以及主顶油缸回油的设备，该泵站安装在工作井旁，可远程控制。、 后 背 墙 安 装本 工 程 工 作 井 W-87，W-89均 为 双 向 顶 进 。施 工 时 ，从 W-87工 作 井 顶 向 W-86接 收 井 ， W-89工 作 井 顶 向 W-88工 作 井时，按工作井设计图示制安后背墙，外 附 着 4cm钢 板 ， 顶 进 时 ， 便 于收 井 及 W-89工 作 井 顶 向 W-88

在 W-87工 作 井 顶 向 W-86接墙面整体受力。收井顶墙面整体受力。收井顶管完成后顶向W-88配式后靠背使顶向W-88配式后靠背使用的装一个垂直。后 靠背 用 I20号工 字钢 焊 成 一 堵墙 ，为 顶 管 的 反力 提供的 受 力 面 ， 正面 焊 一 块4cm厚钢 板 ， 使 各工 字钢 受 力 更均 匀。 后 靠背 的 孔隙中 灌满自密砼， 形成 一 道 由 钢 板 、 工 字钢 和砼组成 的 复合后 靠背 ， 承受 千 斤顶 传来 的 顶 进 反力 。 后 靠背 安 装 无误后 ， 在 后 靠背 与 井 壁间浇筑砼， 并 在 砼一层150mm厚的木板，调整砼一层150mm厚的木板，调整砼与井壁之间的应力分布，以使井墙止水、 穿穿 墙 止 水 法兰式安装在管节外壁与井壁之间的构件，其主要作用是在顶进过程 中 防 止 工 作井外的泥、水沿管壁流入井内。3.4.7、 泥浆搅拌及压注系统泥浆搅拌及压注系统是将膨润土搅拌成泥浆并充分膨化后输送到管壁与土体之间的设施的总称，本工程地质基本上为回填土及粉质粘土，部分未强风化泥岩或V级 砂 岩 ， 岩 体 凿 除 开 挖 后 稳 定 性 较 差 。 在 泥 岩 或 页 岩 段 直 线 顶 管中采用一次 注 浆 加 固 并 润 滑 ，浆 体 配 合 比 采 用 水 ：泥 浆 ：膨 润 土 为（ 0.44:0.50：0.06。）填充及润滑。注浆压力在0.04～0.57MPa并根据管顶外部围岩情况合理确定。局部穿越填土段，因回填土，孔隙率大，计划在长距离直线顶管中采用双层注浆（第一层注体配合比为水：泥浆：膨润土：水泥为（0.41:0.46:0.06:0.07）；第二层注浆各项参数采用穿越岩体段注浆参数。3.4.8、中继站中继站的结构 主要由壳体、油 缸、密 封 件 等 主 要部件组 成。油 缸的供油是在中 继站附 近 安 装 一 台 中 继站油 泵 供 给 ， 每 个 中 继站由 专 人 管 理， 统 一 听 从 总站指 挥 。 中 继站结 构 参见 下 图 3-3所 示 ：3-3 中 继站示 意 图中 继站在 安 放 时 ，第一 只 中 继站放 在 比 较 前 面 一 些 。因为 掘 进 机 在 推 进 过 程中 推 力的 变 化 因土 质 条 件的变化而有较大的变化。所以，当总推力达到中继站总 推 力30%时 ， 就 安 放 第一 只 中 继站， 以 后 每 当 达 到 中 继站总 推 力的 50%时 ， 安 放 一 只 中 继站。 而 当 主 顶 油 缸 达 到 中 继站总 推 力的 60%时 ， 就 必 须 启用 中 继站。3.4.9、顶管设备顶管设备主要由工具管、后背、油缸支架、主顶油缸、主顶泵站、千斤顶、导轨、穿墙止水、泥浆搅拌及压注系统组成。、工具管根据现场实际情况拟采用手掘式顶管工具管，工具管是顶管的关键机具，其主要作用为：掘进、防坍、出土、导向。利用工具管可以在此控制出土量，以便进行施工作业。手掘式顶管的操作要领如下图 3-4所示：页脚内容PAGE页脚内容PAGE10、顶管流程（详见 3-4顶管施工流程图）顶管准备机械就位顶管掘进机穿

测量控制网吊机进场顶进设备进场导轨拼装后座顶板安装后座千斤顶安井内其它设备机头调试拆除洞口砖墙后座顶进工具头进行试安装出渣轨道穿墙止水安装顶管掘进机推加入中继间管道导入接收吊出掘进机管内设备转移

测量压浆出渣供电管段顶进砼管套接中继千斤顶安接收井封墙拆接收简易导轨竣工测量

轴线高程控制拌浆出渣轨道配电间砼管验收中继泵站安装临时止水清理接收井图 3-4 顶管施工流程图页脚内容页脚内容PAGE11、工作井内设备布置图3-5 工作井布置示意图1234567-穿墙止水；8-管道；9-工具管主顶站与中继站的顶力要留有充分的富余量，本工程主顶站千斤顶800t，中继站设计顶力为300t。第一套中继站按主千斤顶总顶力的30%布置，其余中继站按主千斤顶总顶力50%布置，用压力表控制顶力值。DN900顶管机（）②主顶站油缸额定油压：31.5MPa额定顶力：200t行程：500mm③主顶站液压泵站④中继站千斤顶额定油压：48MPaФ140500mm额定顶力：75tФ170800mm⑤中继站油泵22KW额定压力：48MPa流⑥量膨：润24L、min土注浆泵公路：12KW额定压力：20MPa、顶管施工顺序1）、顶管机下井井下设备安装完后，将调试好的顶管机吊到工作井里，置于涂有润滑油的导轨上准确定位。井下设备和顶管机安装完毕后，启动油泵，伸缩千斤顶，检查千斤顶与后背墙的吻合情况，查看分压环、顶管机及出口器间的间隙等。然后进行调试直至满足顶进要求。2、顶管出洞顶管出洞是指顶管机和第一节罐子从工作井中穿过封门洞口进入土中，开始正常顶管前的过程，是顶管的关键工序。渗为此在壁安装出口器（进口器），出口器（进口器）由内径约小于管外径的橡胶密封（封圈厚δ15400）和内径约大于管节外径的钢法兰组成。出口器由δ12的钢板和[20槽钢组成挡土板固定在δ12的钢环上，钢环与井壁用Φ12、长360、@200。3-5。顶管机头在井内轨道就位，调试完毕做好出洞前的一切准备工作洞口内的钢封门开始顶进，将机穿进橡胶密封圈顶入土中，机与洞口的隙中注满膨润土润滑管道外壁，支为防止①、工具的角度控制②、防止工具管与前

，采取护土体护土体。管线出现偏斜管要严格调零为零，调零后工具管出洞后几节管之间连以下几点措施：具管调整成一条直线，此时仪表反映油缸锁住。下跌，工具管下的井接，加强整体性。

壁加壁加上设下跌时立③、注意测量与纠偏。工具管出洞后，发现 即采取主顶油缸进行纠偏。④、工具管出洞前，可预先设定一个初始角（不大于+5′），以弥补工具管下跌，具体初始角度值根据工作井等探挖揭示工作岩层性质合理确定。图 3-6 顶管出洞口结构简图顶管出洞对操作者要求也很高，这是因为出洞时顶管机未被土体包裹，处于自由状态，因此，操作哪怕出现少量顶力不均匀或土质不均匀，都会使千斤顶的行程不等，也足以使机头和第一节管子偏离设计。此时的图体难以起到导向约束作用轴 线 对机。此时的图体难以起到导向约束作用机头 ，故 此时产 生 的偏差 很难 纠正 。因此，出洞顶进时要十分小心，用激光经纬仪随时测量监控证顶头和第一节管子位置正确。采用 上述 洞口结构和 操作技 巧 ，可避 免 出洞这一关 键 工序 中 可能 出现的诸 多 问 题 ，确保 顶管正常出洞。顶管机下方两侧设有止退销，防 止顶管机被土压 力向 后推回。）、顶管进洞顶管进洞，是指一段管道顶完，顶管机通过封门洞口进入接收井，并做好顶管机后一节管与进洞口的密封连接的过程。顶管机进洞前也对洞口外土体进行防渗注浆，并留有足够的固化时间。顶管机进入加固土体并到达洞口外侧时，割除钢封门，将顶管机顶入接收井。顶管进洞前须做好以下几方面的工作：①、检查工具管的位置，在接收井钢封门内侧画出工具管的位置。②、工具管接触到钢封门时停止顶进，迅速进入下道工序。③、拆除钢封门内侧的槽钢，沿工具管的位置割除钢封门。④、及时将工具管顶入接收井内预制安装的平台上。⑤、将首节管顶入接收井，在接收井内露出的长度必须符合设计要求。⑥、按设计要求封堵首管与接收井之间的间隙。）注浆减阻由于本工程地质基本上为泥岩或页岩较密实凿除开挖后段时间内自稳能力较强，在长距离顶管采用注浆。注浆方法是：在机头和各管节注膨润泥充填壁与岩体间的间隙，在管外形成泥浆套并起支撑润滑作用降低顶进摩阻力实现长距离顶管，注浆还可降低地面沉降增强对附近管线和房屋建筑物的保护。注浆孔合理分布头及其后面每节都设有注浆孔分布及注浆孔布置如下3-7所示。图3-7注浆管管节分布及注浆孔布置图5）、中继站的应用本工程中，顶管距离较长需要使用中继站。主顶千斤顶和顶力富余量较大，故中继站的选用及布置按工作井的控制顶力计算。工作井控制顶力为800t，中继站设计顶力300t。中继站在管道顶进中要反复伸缩，其结构必须可靠、橡胶圈必须有抗磨损措施。因中继站出问题可能会导致顶管全线失败。我司将提交结构合理，止水橡胶圈与钢环间间隙和压力可随时调整的中继站及中继站前管、中继站后管的设计图纸供业主、监理审批后使用，以确保中继站的正常使用。根据中继站顶力、管节允许承受的顶力、膨润土泥浆的润滑效果、顶管工程所必须的安全系数，本工程按照顶管技术规范设计中继站的布置，本工程是从W-89工作井W-91方向顶进，140m中继站设2个，具体分布40m及88m，W-87工作井W-86方向顶进，90m，中继站设1个，具体分布40m，详见下图3-8所示。22152m48m40mW-89W-91W-89W-911150m40mW-87W-86W-87W-87W-863-8 6、顶管测量控制根据业主提供的测量控制点布置整个工程控制网，在井周围布设一个高精度的控制网，作为整个工程施工测量的控制系统。测量平台置于井下顶管轴线上，靠近后靠背处，通过控制网将顶管测量起始点测放其上，并在井中布设 2～3个稳固的后视点，以便相互校核。起始点对顶管测量精度至关重要，故井下测量平台要单独设置，不与管道、设备、后靠背接触，不受顶管操作影响，以保持其稳定性，并在使用过程中，每10天或每顶进不超过20m校核复测一次，以确保测量控制的稳定可靠。1000m3-9图3-9 顶管机可调试光靶结构示意 图随 着 顶管进尺 的增 加 ，激光发射距离的增 长 ，激光会 发生 散 射，即打 在光靶上的激光点会 扩 大 ，影响目 视精度。此 时 顶管轴线采 用指导线法控制，标高采 用支 水 准 线路 控制。、顶管测量注 意 事 项由 于顶管的部 分 操作在工作井内进行 ，顶管过程中起始点和 后视点（m）

（mm）

偏差（mm）钢管 钢筋砼管上、下 左、右 上、下 左、右＜400 ＜1500 ±60 100 ±30～40 50＜500 ≥1500 ±80 130 ±40～50 50、顶管常见问题①、纠偏时，注意纠偏油缸不要对管节形成扭转。时方向发生变化，产生扭转角。③、管道内安装的设备对称布置。（）2.0m。摆放配重；若右旋，配重就摆左边，效果良好。因顶管机内设备已考情况选用，最好用铸钢锭。此法仅作为备用保证措施。、管节接头漏浆管节接头渗漏很少出现，出现位置多在膨润土压浆孔处（因膨润土泥浆压力过大挤入管内），施工中须避免。一旦出现，可用专用止水钢环止水（间图3-10）。图 3-10管缝止水钢环结构图专用止水环用三片120°缝，制止泥浆渗入，顶管结束时再作永久性止水处理。、导轨偏移防治措施：①、对导轨进行加固或更换。定。、垫木采用硬木或用型钢、钢板，必要时可焊牢。④、对工作底板进行加固。洞口止水圈撕裂或外翻顶管工程中有时会发生如下现象：①、洞口止水圈在顶进过程中别撕裂。②、洞口止水圈外翻，水泥从中往外渗漏，同时洞口地面产生较大塌陷。防治措施：①、洞口止水圈严格按设计要求的尺寸和材料进行加工。②、洞口止水圈按设计图纸的尺寸正确安装。③、土压力太高或橡胶止水圈太薄引起的外翻，增加洞口止水圈的层数或增加橡胶止水圈的厚度。后背墙严重变形、位移或损坏顶管后背在顶进过程中有时会发生如下情况：①、后靠背被主顶油缸顶得严重变形或损坏，已无法承受主顶油缸的推力。②、后靠背被顶得后座墙一起产生位移。③、钢板桩工作坑，由于覆土太浅或被动土坑太小而使钢板桩产生位移影响到后靠背的稳定。防治措施：①、采用刚度好的钢结构件取代单块钢板做后靠背。②、后靠背后面的洞口要采取措施，可用刚度好的板桩或工字钢叠成“墙”垫住洞口或管口。③、后座墙后的土体采用注浆等措施加固，或者在其地面上压上钢锭，增加地面荷载。、用钢筋砼浇筑整体性好的后座墙，并且尽量使墙脚插入到工作坑底板以下适当深度。、主顶油缸偏移油缸位置在顶管施工过程中会有时会发生如下情况：①、主顶油缸轴线与所顶管道轴线不平行或者与后靠背不垂直。②、主顶油缸与管道轴线不对称，偏向一边。防治措施：3.7.8150mm提供扭曲、缠绕现象；软风管保持完好无损，发现破损时及时修复或更换；、顶管施工对地面构筑物的影响及防护措施控制沉降与隆起的主要采取以下技术措施：过量挤压，使挖土与顶进始终处于动态平衡状态。②、量测每顶进 1m所挖出的图=土的方量，进尺与挖土量相当，沉降隆起就可控制。（W-89W-91井段为新建市政公路及房屋局部回填松散性大，W-87至W-86井段及W-87至W-88井段为碚青路西W-89W-88井段穿越碚青路，重型车辆通过较多，对基础承载60m1:0.10:0.4075cm0.75m环状圆筒，本项目预估穿越碚青路段总加固土体计算为3.14（1.752-1.02）60=389m3根据开挖揭示情况对比，对具有相似地质状况的部分，采用本案予以注浆加固处理。、管道接口本工程管道采用平接口设计钢环及钢套管由