污水顶管施工工艺及流程

污水顶管施工工艺及流程

目录

1.1工作井、接收井施工...........................................................3

1.1.1工作井、接收井施工流程..................................................3

1.1.2工作井、接收井施工基坑施工..............................................4

1.1.3钢板桩施工..............................................................4

1.13.2施打钢板桩........................................................5

1.13.3平面施工图........................................................7

1.13.4断面施工图.............................................................7

4.13.5井身工艺流程.......................................................8

1.2机械顶管施工..................................................................9

1.2.1顶管施工工艺流程........................................................9

1.2.2管材选择...............................................................10

1.2.3顶管主要设备...........................................................10

1.2.4工作井内顶管设备安装...................................................11

1.2.4.1后座热铁安装.....................................................11

1.2.4.2导轨安装.........................................................12

1.2.4.3千斤顶支架安装...................................................13

1.2.4.4千斤顶安装.......................................................13

1.2.4,5洞口穿墙止水密封设备安装.........................................13

1.2.5工作井外设备安装.......................................................14

1.2.5.1主控棚搭设及主顶装置安装.........................................14

1.2.5.2泥浆棚搭设及泥浆系统设备安装.....................................14

1.2.5.3通风棚及通风设备安装.............................................14

1.2.6顶管设备工作系统.......................................................14

1.2.6.1泥浆系统.........................................................14

1.2.6.2顶进系统.........................................................16

1.2.6,3测量系统.........................................................16

1.2.6.4纠偏系统.........................................................18

1.2.6,5管内供电系统.....................................................18

1.2.6.6管内通风及气体检测系统...........................................18

1.2.6.7管内通讯及监控系统...............................................18

1.2.6.8顶管施工中其他附属工序...........................................19

1.2.7顶管机出洞和进洞施工方法...............................................19

1.2.7.1出洞措施.........................................................19

1.2.7.2进洞措施.........................................................20

1.2.8.1中继间原理.......................................................21

1.2.8.2中继间设计.......................................................21

1.2.8.3中继间操作规程...................................................22

1.2.9泥浆置换...............................................................22

1.2.10顶管施工监测及安全用电措施............................................23

1.2.11安全、质量控制措施.....................................................23

1.2.11.1顶进过程中的纠偏和质量控制......................................23

1.2.11.2技术措施........................................................24

1.3沉管井施工...................................................................24

1.3.1沉管井施工工艺流程.....................................................25

1.3.2沉管井基坑开挖.........................................................25

1.3.3沉管井沉管施工.........................................................26

1.3.4沉管井与污水管连接.....................................................26

1.3.5井周回填...............................................................26

1.4井中井施工...................................................................26

1.4.1检查井规格尺寸.........................................................26

1.4.2检查井施工.............................................................27

1.4.2.1井室砌筑.........................................................27

1.4.2.2盖板安装.........................................................27

1.4.2.3抹面.............................................................27

1.4.2.4井室质量验收标准.................................................28

1.4.3接收井支管的设计及施工.................................................29

污水顶管施工工艺及流程

机械顶管施工的整体工艺流程见图。

图4.1机械顶管整体施工流程图

1.1工作井、接收井施工

1.1.1工作井、接收井施工流程

本次污水顶管工程包括工作井、接收井施工一污水顶管施工一井中井施工三大步骤。

工作井、接收井施工工序：

原路面下挖4米一井体周围打入钢板桩一井中挖土一腰梁施工一井底清理一工作井、接

收井钢筋板扎一模板安装一浇筑工作井、接收井混凝土一洞口加固

沉管井施工工序：

测量定位一基坑开挖一沉管安装一挖土下沉一沉管至污水管顶标高一开挖土体至下部

标高一浇筑C30混凝土至污水管上顶一切割污水管上半部管材一二次浇筑混凝土一安装沉

管井盖板一做进人护筒一原土分层回填夯实护筒周围土体。

污水泥水平衡顶管施工：

测量引点一工作井施工一测量放样一井下导轨机架、液压系统、止水圈等设备安装一地

面辅助设施安装一顶管掘进机吊装就位一激光经纬仪安装一掘进机出工作坑一正常顶进一

顶管机进接收坑。

1.1.2工作井、接收井施工基坑施工

坑底平面尺寸：工作井、接收井施工开挖深度距自然地面4m,井周分别留设3m宽、5

米宽平台作为工作面。

图：基坑开挖示意图

1.1.3钢板桩施工

前期接收井及工作井为逆作法施工工艺，井周为直径500mm双排水泥搅拌桩防护，水

泥搅拌砖在试桩过程中，被机场相关部分叫停，因水泥搅拌桩位于新郑机场航道下方，机场

有关部门对航道下方有•定的限高规定：郑州新郑国际机场净空保护范围内，净空限制高度

为12米。后期将防护措施改为钢板桩防护。

1J.3.1施工工艺框图

1.132施打钢板桩

9座作业井开挖深度为4米，采用钢板桩围堰施工。

根据工程所在地的特点，结合钢板桩的特性，施工方法等方面进行考虑，选用拉森IV型

钢板桩，该型钢板桩宽度适中，抗弯性能好，其主要技术参数为：W=2270cm3,g=76.1kg/m,

依地质资料及作业条件决定选用钢板桩长度12m长钢板桩。IV型拉森钢板桩宽度400mm

钢板桩施打采用履带吊加振动锤配合施工，振动锤采用DZ45型。钢板桩围堰施工顺序为:

场地平整〜打钢板桩〜基坑开挖〜内支撑加固〜垫层浇筑〜加强监测〜管线施工〜拔钢板

桩。

根据井位的地质情况对电缆井钢板桩围堰施工进行设计，以满足以下施工要求：

（1）、钢板桩顶标高控制在原地标高处（约-4.00m）,钢板桩长约12米。采用环形锁口，

其强度、刚度满足施工施打和承受土压力要求。

（2）、钢板桩的机械性能和尺寸应符合规定要求。经过整修或焊接后的钢板桩，应用同

类型的钢板桩进行锁口试验、检查。

（3）、钢板桩堆存、搬运、起吊时，应防止因自重而引起的变形及锁口损坏。

施打钢板桩时，应注意如下事项：

（I）、在施打钢板桥前.应在围堰相互垂宫的两侧一定距离设置全站仪观测点，用以控

制围堰长、短边方向的钢板桩的施打定位。

（2）、钢板桩的锁口应用止水材料捻缝，以防漏水。

（3）、应制作一个导向架作为施打钢板桩的导向设备，以保证钢板桩的垂直度和正位率。

（4）、施打时宜先将钢板桩逐根或逐组施打到稳定深度，然后依次施打至设计深度。

（5）、接长的钢板桩，其相邻两钢板桩的接头位置应上下错开。

（6）、施打时，应随时检杏其位置是否正确，桩身是否垂直，不符合要求时应立即纠止

或拔起重新施打。

钢板桩的施工中遇到的问题及处理：

钢板桩打拔施工中常遇到一些难题，常采用如下几点办法解决：

（1）打桩过程中有时遇上大的块石或其它不明障碍物，导致钢板桩打入深度不够，采用

转角桩或弧形桩绕过障碍物。

（2）钢板桩杂填」.地段挤进过程中受到石块等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜，

采取以下措施进行纠偏：在发生偏斜位置将钢板桩往上拔LOm〜2.0m,再往下锤进，如此

上下往复振拔数次，可使大的块石被振碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正，减少

钢板桩的倾斜度。

（3）钢板桩沿轴线倾斜度较大时，采用异形桩来纠正，异形桩一般为上宽下窄和宽度

大于或小于标准宽度的板桩，异形桩可根据据实际倾斜度进行焊接加工；倾斜度较小时也可

以用卷扬机或胡芦和钢索将桩反向拉住再锤击。

（4）在基础较软处，采用的措施是把相邻的数根桩焊接在一起，并且在施打当前桩的

连接锁口上涂以黄油等润滑济减少阻力。

（5）钢板桩施工区域位于新郑机场航道卜.方，机场有关部门对航道卜.方有一定的限高

规定，钢板桩施工前与机场相关部门确定后，严格按照相关规定进行施工，施打钢板桩机械

最高点按照指示灯，施工现场派专人进行盯控。

1.133平面施工图

工作井接收井

W=2270cm3/m,Q=76.1kg/m。开挖过程及时对钢板桩进行加固，设置•道内支撑:

(1)、沿钢板桩内侧设一道围橡,围•采用400*400*13*21型钢,距钢板桩顶2m,连

成整体，以共同抵抗水平推力和位移。

(2)、钢板桩围堰不作为承重结构，只承受动土压力、静水压力。

4.1.3.5井身工艺流程

①挖除井芯十

钢板桩施工完毕后，经施工测量放线，确定施工井位置后，即可进行土方开挖。由于井

较深6米左右，土方量较大，施工开挖采用人工配合反铲式挖掘机进行挖土，挖土时严禁碰

到钢板桩，开挖时的边缘控制在离钢板桩边50cm处为宜，剩余的部分采用人工辅助修边,

自卸汽车装运。挖掘机开挖土方时，必须先开挖基坑中心范围，然后再对称挖掘周边沱土。

最后人工进行井底的挖除及修整，人工下井去挖前应做好安全可靠的爬梯。

现场必须有专人负责观测地质、钢板桩的稳定性，发现异常立即组织疏散作业人员，并

及时分析问题、处理问题.

当开挖深度超过4米时，采用长臂挖掘机进行取土，人工辅助修边。开挖过程基本与挖

掘机开挖相同。

②工作井、接收井钢筋绑扎

土方开挖人工修整完毕后，立即进行工作井钢筋绑扎。工作井、接收井采用预先下料、

井下绑扎的施工方法，按设计配筋进行井绑扎及搭接。钢筋间距按设计要求，钢筋绑接要求

牢固“钢筋绑扎好后，经监理工程师验收合格后，进行下一道工序一一支模.

③工作井、接收井工作井模板安装

工作井、接收井模板由木模拼装而成，板间用U形卡固定，沿模板底部打短钢筋桩加

固，拼装中留一道接缝夹一根40*80方木或648钢管，以便拆模；必要时采用660钢管对

顶支撑加固。

④混凝土浇筑

工作井、接收井性强变为C30,抗渗等级P8o利用导槽下送，性应分层对称浇筑、用

30mm振捣棒对称均匀捣筑，防止模板侧移或跑模，每次分层厚度200mm,使浆液均匀饱

满，保证接口不漏水。

⑤模板拆除

模板拆除一般时间为24小时后，混凝土达到设计强度75%后进行。

1.2机械顶管施工

本工程顶管施工采用泥水平衡机械顶管法。泥水平衡法顶管施工的原理为：利用加压的

泥水及刀盘推动切削刀进行挖掘施工的。压力泥水在挖掘面泥土的表面形成一层泥膜、同时

通过压力的作用与挖掘面的土压和地下水压力保持动态平衡，有效的稳定挖掘面，将顶管施

工对地面的影响即地面沉降减少到最小。当掘进机正常工作时，进排泥阀均打开，机内旁通

阀关闭,泥水从进泥管经过进泥阀进入顶管机挖掘面的泥水仓里，挖掘的泥砂经同泥水搅拌

后，通过排泥管和排泥泵送到地面的泥水分离装置。泥水分离装置将泥砂和水分离以后，泥

水再次送入刀盘循环使用，泥水平衡式顶管机顶进示意图如图4.4。

口口口

图4.4泥水平衡式顶管机顶进示意图

1.2.1顶管施工工艺流程

水泥平衡式顶管施工流程图见图4.5o

图4.5顶管施工流程图

1.2.2管材选择

本工程顶管管材为III级DN80()“F”型钢筋混凝土管。混凝土强度等级C50,抗渗等级

P8,内缝处理采用SXF-202双组份聚硫密封胶嵌缝，嵌缝深度不小于30m

1.2.3顶管主要设备

密封泥水平衡式工具头2个。4台渣浆泵、3台螺杆式泥浆泵、输泥输浆管路2套、吊

机1部，后座泵站2套、整体式顶进构架2套、千斤顶4个、泥水处理系统1套、激光经纬

仪2台，另外还有通用设备电焊机、水泵、泥浆桶、泥浆箱、泥浆车等。

1.2.4工作井内顶管设备安装

工作井内包括后靠墙及顶管设备安装。其中，井内设备安装包括后座垫铁、导轨、油缸

支架及油缸、测量棚、穿墙止水设备的安装。

另外，工作井内边侧设置铁扶梯一座，供施工人员上下。

后背墙立面尺寸为3000mmX3000mm,中心厚度为350mm,采用C30素混凝土。立面

及剖面图见图4.6、图47所示.

注：后靠背墙面应结合懒顶管角度魅，与顶管中

心线垂直，预留孔洞中心应与管好心线重合.

图4.6后背墙构造示意图

1.2.4.1后座垫铁安装

后座垫铁的作用是把主顶油缸推力的反力传递到顶进井的后座墙处，通过后座垫铁，可

把油缸的反力较均匀地传递到后座墙上。

现根据图纸将垫铁的安装位置放好线，在后座墙体表面把后座垫铁的四个角的位置用红

油漆作好标志，凿平垫铁范围内的墙体，底部用砖块垫衣，将后座垫铁吊到安装位置，调整

横向纵向的方向（采用2m：n的薄铁皮垫底部），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，后座垫铁与后座墙的空位插入小18@200枢筋支

模采用C30混凝土填充密实。

1.2.4.2导轨安装

基坑导轨是由两道平行的轮子固定在钢支架上构成，主要作用有两点：一是使推进管在

顶进井中有一个稳定的导向，并使推进管沿该导向进入土体；二是让环形、弧形顶铁工作时

有一个可靠的托架。

在基坑底板面放出顶管的顶进釉线，先调整导轨的中线对准顶进轴线，根据图纸，垫高

导轨调整导轨的高度，当纵向及高程调整好后，将导轨与底板预留钢筋焊牢，空隙采用混凝

土浇捣填实。

（1）导轨支架采用H型钢加工而成，导轨固定在工作井的底板上（底板上安置了固定

预埋件板）管轨顶进时不出生位移。

（2）导轨的管道的支承角为60。，导轨的高度待穿墙中心的高度来决定的。

（3）导轨安装严格控制偏差值：轴线位置2mm；顶面高程。〜2mm；两轨内距±2mm。

T•斤块支架

图4.7导轨示意图

1.2.4.3千斤顶支架安装

千斤顶支架是由槽钢焊接合成的一个支架，起固定二顶千斤顶的作用，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，根据图纸，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，采用钢板压实，千斤顶支架的定位安装尺

寸误差控制在2mm以内。

1.24.4千斤顶安装

主顶站千斤顶选用顶力为lOOt的千斤顶共4台，固定在型钢制作的千斤顶支架上，支

架焊在井底的横梁上，千斤顶着力点应在顶管圆周上，即与管道中心的垂线对称，其合力的

作用点在管道圆心上，每个千斤顶的纵线坡度应与管道设计坡度一致。千斤顶的定位安装尺

寸误差控制在2mm以内。

1.2.4.5洞口穿墙止水密封设备安装

穿墙止水设备安装在工作井出洞洞口，具有制止地下水和泥砂流到工作井的作用，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。

穿墙止水构造图如图4.8所示。

图4.8顶管穿墙止水构造图

1.2.5工作井外设备安装

工作井地面设备安装包括：主控棚搭设及主顶装置安装、泥浆棚搭设及泥浆系统设备安

装、通风棚及通风设备安装。

1.2.5.1主控棚搭设及主顶装置安装

主控棚内主要放置顶管操作平台、主顶泵站。主顶装置包括主顶油缸（井下）、主顶泵

站（含控制部分）及油管,主顶油缸的推进和回缩是通过主顶泵站来控制的。

1.2.5.2泥浆棚搭设及泥浆系统设备安装

泥浆棚采用中25钢管焊成支架，上面铺石棉瓦。泥浆棚内主要放置一个电箱、两台泥

浆泵及一个泥浆箱。

1.2.5.3通风棚及通风设备安装

通风棚采用中25钢管焊成支架，上面铺石棉瓦。通风棚内主要放置一个鼓风机，起防

晒挡雨作用。

1.2.6顶管设备工作系统

1.2.6.1泥浆系统

（1）顶管机进排泥浆系统

本工程进排泥浆采用循环使用，顶管机排出的泥浆经过泥浆箱沉淀后，再通过进浆泵送

入顶管机泥水仓中。每套设备设置3个泥架箱，其中1个为沉淀箱，1个为储备箱，1个为

进浆箱。泥浆管管径为100mm,泥浆的相对密度为1.3。

泥浆箱设置在工作坑一侧，每个箱子的长10m,宽7m,深1.5m,施工时泥浆达到一定

比重后，用渣浆泵把泥浆抽入泥浆车内，运输至甲方指定的弃土场内，待顶管施工完成后清

除泥浆坑内所有泥浆，运土回填泥浆坑，恢复原地貌。

进排泥浆系统选用四台渣浆泵。一台22kw渣浆泵放在地面泥浆箱为送泥泵，一台22kw

渣浆泵放在管道内机头后方20m处作为排泥中级泵泵，一台30kw渣浆泵放在工作井内作为

排泥泵，一台15kw渣浆泵悬挂在井壁15m处作为排泥接力泵。管路采用4#无缝钢管，管

节接头为卡箍式活络接头，

（2）管壁触变泥浆系统

顶进过程中，需要经常进行压触变泥浆工作，以减少顶进的阻力，触变泥浆系统由拌浆、

注浆和管道三部分组成。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（压力控制在水深的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，支管则把总管内压送过来的浆液输送到每个注浆孔上去。

润滑泥浆材料主要采用纳基膨润土、纯碱，CMC物理性能指标比重L05~L08g/cm2,

粘度30~40S,泥皮厚3~5mm。

注浆原则是同步注浆，及时补浆，根据顶力情况及时补浆，使摩阻力控制在最佳值。使

2

管道外侧磨阻系数低于f^3kN/mo

注浆压力控制在0.2MPa〜0.4MPa,压力不宜过大，防止压穿、冒浆造成物资的流失。

根据施工经验，注浆量长而离顶管施工注浆量约为管道外空间的7倍左右。

1）注浆孔的形状及布置：

在每节管的一端布置一道触变泥浆注浆孔，数量为3个，孔的大小为e10mm,呈120

度布置。在吊管前,根据注浆孔的位置和大小,用切割机将孔部位的钢板割除，形成一个＜1）

10mm的孔位，并在孔的外边加一块3mm厚的钢板，钢板与管道企口处钢板进行焊接，具

体如图4.9所示，目的保证泥浆向管壁扩散，且防止注浆口不被阻塞。然后安装好注浆管。

外封印女

图4.10注浆环管布置图

2）注浆设备：

触变泥浆的压浆泵，宜采用活塞泵或螺旋泵。管路接头宜选用拆卸方便、密封可靠的活

接头。每个注浆孔宜安装阀门，注浆遇有机械故障、管道堵塞、接头渗漏等情况时，经处理

后方可继续顶进。

3）注浆工艺流程：

造浆静置一一注浆一一顶管推进（注浆）一一顶管停顶一一停止注浆。

表4.3注浆设备主要技术参数表

设备名称参数

型号SYB50/50-11

单缸液压注浆泵注浆流量Q=80L/min

注浆压力P=4MPa

型号I0SCY14—IB

油泵流量Q=10ml/r

压力p=31.5MPa

型号Y112M—4

电机功率4kW

转速1450r/min

1.2.6.2顶进系统

主顶进系统共有4只千斤顶，总推力4000kN（实际控制顶力根据设计取lOOOkN）,4

只主顶油缸组装在油缸架内，安装后的4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。安装后的油缸中心谡差应小于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。

1.2.6.3测量系统

在顶进井后座位置设置测量机座，测量基座由地面引入地下，避免工作井的变形引起的

误差，将激光经纬仪放置在其上调平后，使激光经纬仪发射的激光沿着顶进方向水平射出，

打在顶管机的测最靶位上，通过望远镜读出顶管机的偏差（包括轴线偏差和旋转品），每隔

1m记录一次。如遇偏差纠偏时，加强测量的频率，每顶进0.5m测量一次，正确引导顶管

机纠偏。

（1）平面控制网的建立

地面上按设计院提供的井位轴线控制桩定位。采用J2激光经纬仪测量。

工作井（坑）、接收井（坑）施工结束后，按工作井穿墙孔与接收井接收孔的实际坐标

测量放线，定出管道顶进轴线并将轴线投放到工作井测量平台上和井壁上。在井位四周建立

测量控制网，并定期进行复核各控制点。

投放顶管测量始测点和2个后视点，始测点设在顶管后座专用测量平台上，后视点设于

穿墙孔上部的井壁上，定期互相校核。

（2）管道轴向测量

施工管道轴向测量采用高精度激光经纬仪进行测量，测量平台设在顶管后座处。测量光

靶安装在掘进机内部，测量时激光经纬仪直接测量机头内部的测量光靶的位置，并根据机头

内的倾斜仪计算机头实际状态。

顶管机可调式光靶结构示意图如图4.11所示。

说明：旋转指针悬挂在光靶盘上，始终指向垂直位置，松动调节

螺母，可使光靶盘沿滑槽滑动，始终位于顶管机垂直中心线上。

图4.11顶管机可调光把结构示意图

为了确保机头准确进洞，在顶进到最后100m时，用人工测量的方式，对管道进行全线

复核，确保测量工作做到万无•失。

（3）测量与方向控制要点

1）制定严格的放样复核制度，并做好原始记录。顶在前必须遵守严格的放样复测制度，

坚持三级复测：施工组测量员T项目管理部T监理工程师，确保测量万无一失。

2）布设在工作井后方的仪座必须避免顶进时移位和变形，必须定时复测并及时调整。

3）顶进纠偏必须勤测量、多微调，纠偏角度应保持在10,〜20，不得大于1。。并设置偏

差警戒线。

4）初始推进阶段，方向主要是主顶油缸控制，因此，一方面要减慢主顶推进速度，另

一方面要不断调整油缸编组和机头纠偏。

5）开始顶进前必须制定坡度计划，对每一米、每节管的位置、标高需事先计算，确保

顶进时正确，以最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。

管道中、长距离测量误差的预防，定期对顶管轴线基准点进行复测，定期对综合测量控

制网格点进行复查。

1.2.6.4纠偏系统

顶进中发现管位偏差5mm左右，即应进行校正。纠偏校正应缓缓进行，使管节逐渐复

位，不得猛纠硬调。校正方法采用顶管机自身纠偏法：控制顶管机的状态（向下、向上、向

左、向右），这种方法纠偏方法良好，每次纠偏的幅度以5mm为一个单元，再顶进Im时,

如果根据顶管机的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势没有减少时，增大纠偏力度（以5mm

为一个单元），如果根据顶管机的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势稳定或减少时，保持该

纠偏力度，继续顶进，当偏位趋势相反时，则需要将纠偏力度逐渐减少。

1.2.6.5管内供电系统

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、工具头，管道照

明采用36V低压电源供电，每隔25m安装电灯一个。

1.2.6.6管内通风及气体检测系统

为保证管内通风空气清新，本工程采用二台7.5kW鼓风机，风量2250m3/h,工作井内

用两个弯头加上300mm人造革风管接到管口，在顶管内接250mm硬PVC管送风，在工作

人员进管前半小时进行通风。

由于顶进是在地下工作，地层中可能有许多有毒或可燃性气体，在施工中，这些气体可

能会从管道的缝隙处渗入管道内，危机施工人员的安全。为此，在每次下井前，必须由安全

员用气体检测仪对管道内进行检测，确保安全后才能进吁施工。

1.2.6.7管内通讯及监控系统

为保证管内、中继环、后座泵站、地面办公室的通只联络顺畅，在平时顶管时，工具头

操作工、后座机械工、办公室值班人员3个岗位通过对讲机通话，由于对讲机的设备质量、

通话距离及角度的限制，在顶进里程＞l50m后，工具头与地面办公室的通话效果很差，增

加有线电话的辅助通话联络方法。在工具头、地面办公室各安装了1部有线电话，各个岗位

可通过该有线电话自由通话。同时，通过摄像头将工具头顶进及出土情况反映到监控系统中

米，一些数据采用电脑监控。真止做到信息化施工，实现机电•体化。

1.2.6.8顶管施工中其他附属工序

（1）顶前准备所有机械设备交班检查

顶进前，机械工需要进行交接班手续，将记录的设备运转情况表交个下一个班组的机械

工，并进行口头的设备运转状况交班，刚上班的机械工需要对控制台、各个泥浆泵、管道、

测审系统、工具头等进行例行检查。

（2）工具头刀盘转动、开进出渣浆泵

交班和例行检查完毕后，接通电源，将工具头的刀盘转动，当设备的参数稳定后，开进

出渣浆泵，开始泥浆循环。

（3）顶进、调整进出渣浆泵流量达到平衡

工具头的操作全部采用在管道外（工作井上）控制台控制，只需1个机手操作，可实现

对工具头刀具的转动、纠端控制、压力显示、实时监控〔工具头安装了摄像头、控制台上安

装了电视机）。顶进千斤顶，观察工作仓的土压力表，调节渣浆泵的流量达到工作仓的泥水

平衡，其平衡的原理是，当进泥和吸泥泵稳定工作时，调节进泥和吸泥的泵量，使工作仓内

应保持一定压力，仓内泥水压力应与地下水压力相平衡，泥水压力过大，地面隆起；泥水压

力过小，地面沉陷，所以控制顶进与出泥的速度相当关键。

（4）泥水处理系统处理好砂土、装车、外运

采用泥水平衡式工具头出土，需要在工具头中注入含有一定泥量的泥浆，通过大刀盘切

削工具头前方的原状土，与注入的泥水搅拌，泥水通过吸泥泵排到地表泥水处理系统处理，

泥浆可以反复循环使用，处理好的泥沙用泥浆车外运。

1.2.7顶管机出洞和进洞施工方法

顶管进出洞是整个施工过程中的关键环节之一，进出洞成功等于整个顶管工程成比了一

半。本工程是采用沉井预埋钢盒作为预留进出洞口。

1.2.7.1出洞措施

工作井出洞处理：在出洞前，割掉预埋钢盒外侧钢板，并将止水钢环焊接到预埋钢盒的

外侧，再将止水橡胶圈安装在止水钢环上。在准备出洞时，再将钢盒内侧挡土钢板割掉，之

后立即顶进，缩短停顿时间，这时止水橡胶圈已能发挥作用了。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”。顶管出洞的施工环节相当关键，在出

口的位置需要作好防水措施，在顶管出洞位置施工2个内径1.0m的人工挖孔成孔的降水井，

深度为顶管深度以下4米，在顶管穿墙时降水，避免顶管穿墙时大量的流砂导致周边的沉降

及管段的沉降。

在出洞施工初期，由于顶管机正面主动土压力远大于顶管机周边的摩擦力和与导轨间的

摩阻力的总和，因此极易产生顶管机反弹，引起顶管机前方土体不规则坍塌，使顶管机再次

推进时方向失控和向上爬高。为此，在洞口的两侧平行地面各安装好一条工字钢，当主顶油

缸准备回缩加顶铁时，将两条工字钢分别与第一个顶铁焊接在一起撑住顶管机防止其后退。

当加好了顶铁后，再割开工字钢与第一个顶铁的焊接，然后顶进。同时在出洞之初就预设了

一定的向下纠偏量，尽可能克服出洞时机头抛高的现象。

在出洞施工初期，还容易发生顶管机扭转现象。因为顶管机大刀盘转动时对前方士体会

产生•个扭矩，根据相互作用原理，土体对顶管机同样也会产生••个扭矩。而由于顶管机周

边的摩擦力和与导轨间的摩阻力很小，故摩擦力及顶管机自重所产生的反抗扭矩小于土体对

顶管机产生的扭矩，所以此时顶管机会扭转。为了克服此现象，当顶管机发生扭转时，用两

块钢板分别在顶管机的两侧将顶管机和导轨焊接在一起,防止顶管机相转,然后转动刀盘,

直到刀盘转顺为止，再将钢板割开，继续顶进。依此进行下去，直到顶管机不发生扭转为止。

1.2.7.2进洞措施

接收井进洞处理.：顶管顶到接收井前，按设计穿墙位置在进洞位置用油漆标志，凿薄接

收井进洞位置的填充的砖，当顶管顶到墙体位置时，凿穿实际工具头进洞位置的砖，迅速顶

出工具头。进洞过程中，准备好充足稻草，穿墙位置流砂时可采用稻草塞缝，防止过量的砂

土流失，当工具头顶进到位时，接缝位置采用预埋管引水快凝水泥封缝，之后采用双液（水

泥浆、水玻璃）压浆止水。

顶进时机头在刀盘的作用下会发生旋转，而机头旋转尤其是转角偏大时会对顶进造成不

利影响，因此对工具管要采取纠旋转措施。在机头前方的水平二侧焊翼板，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玉重块的方法。两侧先平均放压铁,

一旦发现机头有微小偏转，立即将压铁移到一侧。

顶力计算：

根据设计图纸及现场情况，本工程W1-W9污水管道采用泥水平衡机械顶管方式施工,

顶进土层在粉土层，图纸中具体描述：粉土（低液限黏土），黄褐色，稍湿，中密，含白色

蜗牛壳碎片及少量d=0.5-2cm钙质结核，粉土有砂感或局部夹粉砂,干强度低，韧性低，摇

振反应中等，无光泽反应,层顶埋深为3.0-5.9m,层底埋深10.3T0.5nb厚度4.6-7.3m,

平均厚度5.9

根据GB50268给排水管道工程施工及验收规范》

根据设计图纸，机械顶管最大顶力为W7-W9段

根据《给水排水工程顶管技术规程》（CECS246:2008）12.4节规定，该段管道总顶力

FO=nDlLfk+NF=nDlLfk+（n/4）Dg2ysHs

其中DI----管道外径（取1.32m）

L一一管道设计顶进长度（取180.87m）

fk——管道外壁与土的平均摩阻力（KN/m2）（取5KN/m2）

Dg----顶管机外径（取1m）

Ys——土的重度（根据勘察报告，取18KN/m3）

Hs一—覆盖层厚度（取5.76m）

计算可得FOJI*1.32*180.87*5+（n/4）*1*2*18*5.76=3911.128NO

1.2.8.1中继间原理

当顶进阻力即顶管掘进迎面阻力和管壁周围摩擦阻力之和超过主千斤顶的容许总顶力

或管节容许的极限压力或工作井后背极限反推力，无法一次达到顶进距离要求时，应采用中

继接力顶进技术，实行分段使实施每段管道的顶力降低到允许顶力范围内。

采用中继接力时，将管道分成数段，在段与段之间设置中继间，中继油缸工作时，后面

的管段成为前方管段的受力后座，承受中继千斤顶反力将前方管段顶进。中继间按顶进方向

依次启动，起到管道分段顶进，减小每段顶力的目的。

1.2.8.2中继间设计

W7—W9检查井段距离达到180.87m,需要设置中继间，采取接力顶进。中继间按60%

顶力进行设置。中继间主要由壳体（钢板制）与千斤顶组成，千斤顶分布固定在壳体上，安

装独立的电、油路系统，壳体结构强度应符合实际顶力要求。周边千斤顶分布应下半部间距

小，上班不间距大，中继间与前后管的连接缝不得大于1.0cm,具体组成如下：

（1）短冲程千斤顶组，本顶管采用冲程为20cm的千斤顶组，性能要求一致；

（2）独立的液压、电路与操作系统：

（3）钢板制壳体和千斤顶紧固件、止水密封圈。由于中继间使用特性，其启动伸缩次

数很多，密封圈极易磨损失效而发生漏水、漏砂等现象，给工程带来严重的后果，甚至发生

安全施工。

本次顶管中继间采用二道密封圈，在两道密封圈之间设置4只可以压住润滑油脂的油嘴,

通过油脂润滑作用减轻密封圈的磨损；同时，设置4只注浆孔，进行同步注浆。

中继间安装前应检查各部件，确认正常后方可安装；安装完毕应通过试运转检验合格后

方可使用。

1.2.8.3中继间操作规程

（1）中继间顶进行程应控制在25cm以内。

（2）中继间顶进前应与机头人员取得联系，具备各项条件后才能开始顶进。

（3）中继间顶进时，应先开启油泵马达，然后将液压换向阀置于“伸”的位置，让中

继间顶进，顶进至25cm时，关闭油泵马达，再将换向阀置于“缩”的位置，同时通知后顶

向前靠拢，待中继间油缸全部回缩后，通知后顶停止顶进。进入下一个行程操作。

（4）经常检查中继间动力站各油接头、油管及中维间油缸是否存在渗漏情况。如有，

及时反映，组织维修。

（5）经常检直中继间油缸的油位，及时补充液压油。

（6）中继间如存在渗漏、漏水情况，应及时清理、抽水，防止泥砂堆积，影响中继间

的正常使用。

（7）顶进时，应注意通过中继间的各种管线，防止顶进时被扯落、拉断。

（8）搞好文明施工，液压动力站、中继间电箱应经常擦拭，保持干燥、整洁，中继间

内无泥砂。

（9）现场交接班，向下一班操作人员介绍本班的操作情况、油压力值、顶进情况、设

备损坏情况、修理情况以及应注意的事项。同时将情况向当班人员反映,并写入施工记录中。

1.2.9泥浆置换

管道顶进完成后，同监理人员对管道顶管施T.质量进行检查,合格后，压注水泥水玻璃。

根据施工程序，严把配料、注浆压力、注浆量关，每一道工序均安排专人负责，并记录

好每一道工序的原始数据，

水泥水玻璃压注采用原补浆断面的注浆孔，按顺序依次进行管下部、管两侧、管顶注浆。

注浆压力由低到高，严格控制在0.3MPa~0.5Mpa,注浆完成后要保压5~10min,压力表读数

无变化，方可停止注浆施工。

注浆过程中还有通过观测点观测地面变化情况，防止地面漏浆、地面突起现象出现。顶

进结束对已形成的泥浆套的浆液进行置换，置换浆液为水泥浆并掺入少量粉煤灰，在管内用

单螺杆泵压住，压浆体凝结后（一般20h）拆除管路封闷注浆孔。

1.2.10顶管施工监测及安全用电措施

在施工过程中应注意采取必要的措施保护不拆迁的建、构筑物的安全。设置沉降和水平

位移观测点，注意观测基坑边坡的位移、周围地面的沉降等，发现异常则及时处理，以确保

安全。沉降观测由专业的沉降观测单位负责。

顶管配电箱采用成品配电箱，电器安装在绝缘板上，箱门关闭严密并配锁。箱体的进出

线孔为圆孔，设置在箱体的底侧，严禁开长孔八箱体的尺寸应保证电器的安装、接线、维修、

操作方便和电器安全距离，对于箱体的金属外壳要做保子。

配电箱内要求盘面清晰,有条理，并采用端子板连接。配电箱及开关箱禁止做多种用途，

应做好分路标记，并配锁由专人负责。

配电箱、开关箱安装要端正、牢固，移动箱应安装在支架上。对于固定式配电箱与地面

的垂直距离应为14m移动箱与地面的垂直距离为10m,分闸箱与开关箱的距离不得超过30m,

开关箱与所控制的用电设备的距离不得大于3m。4.7.5配电箱与开关箱的中线，进出口

设置在箱体底部，严禁在箱体的其他部位设置进出线口。箱内的电器设施应相互配套，严禁

保险丝、片混用。箱内应清洁美观，无杂物.

开关箱实行“一机一闸一箱一保护”制度，配电箱周围不得堆放任何有碍操作及维修的

物品，周围应保证有满足两个人工作的空间，而且应保证到开关箱处的通道畅通。

施工现场用电人员要求持证上岗，掌握安全用电知识和所用设备的性能，使用设备前必

须按照规定检查电器装置及保护设施是否完好，严禁设备带“病”运转。并应正确使用个人

劳动保护用品。建立机械维修保养制度及施T现场用电巡视检查制庶。非操作人员严禁操作

各用电设备及现场内用电线路。

使用的设备在下班前必须拉闸断电，锁好含级配电箱和开关箱。

搬迁、移动、修理设备时，必须经电工切断电源后方可处理，并应按照相关标准要求悬

挂警示标志。

施工现场的所有配电箱、开关箱及用电设施每月至少要检查一次，并做好维护。漏电保

护器每两周进行一次灵敏度测验，并做好记录。

1.2.11安全、质量控制措施

1.2.11.1顶进过程中的纠偏和质量控制

（1）若机头前端遇到不均匀的迎面阻力，则机头周围的土压力也不平衡，如施工不慎

容易造成轴线偏差，应注意纠偏。当发现机头有超过lOmm/m的倾斜角或者机头上抬2cm

以上时，应停止顶进，空转刀盘，等机头下沉归位到正常位置后才继续顶进。

（2）在纠偏时根据激光光靶的绝对误差结合机头的“倾斜角”（可以判断机头上仰、或

卜斜）进行有预见性的纠偏。坚持“勤测微纠少纠”。三个纠偏油缸伸出的长度差值不应超

过25mm,一般情况每次纠偏角度不大于0.5。如果偏差值在1〜2cm范围内，且机头的走向

是在减小这个偏差，倾斜角的值在±3mm/m范围内，则控制尽量少纠偏，精心进行施工，

确保机头以适当的曲率半径逐步的返回到轴线上来。

（3）当顶进路线上同时有•高程偏差和中心偏差时，先纠正偏差较大的一面。在纠正高

程（或中心）偏差时，如果中心（或高程）偏差超出了“偏差控制范围”，立即将前者停止，

先将后者纠正。

（4）在顶进过程中纠偏油缸应保持伸出，以防机头突然遇硬物被卡死，在不纠偏时三

个纠偏油缸也应同时伸出20mm。

（5）每班卜班和班中应校iF2次激光,每天校正激光4次,当在换管时激光标靶信号

会中断，操作手应时刻注意信号中断前后标靶的位置是否一致，出现不一致时应及时校正激

光。

1.2.11.2技术措施

（1）施工前收集本地区水文地质资料，/解卫生河水位对地下水位的影响。详细摸查

施工现场附近现有排水管、渠的位置以及流向，并对堵塞的市政排水设施及时疏通，为施工

排水找出路。

（2）顶管工作井、接收井井底采用碎基础，利用混凝土封底，井内不需设排水明沟，

而在角点处设0.7X0.7XQ5m的集水井，井底积水汇集至集水井后利用水泵将积水抽到工作

井外。

（3）地表水和雨水引至道路现有侧入式进水井直接排走，排水基坑及接收井引出或泵

出的污水严禁排往围蔽外道路或卫生河内，在基坑或接收井边设沉淀箱，污水经沉淀箱过滤

后再排入附近市政排水设施，然后使用泥浆车将沉淀后的泥浆吸进车箱运往泥浆排放场。

1.3沉管井施工

沉管井采用H【型“F”型接口预制钢筋混凝土管，内径2800mm,壁厚255mm,单节管

长度2.5m。沉管井构造佟如图4.12。

图4.12沉管井构造剖面图

1.3.1沉管井施工工艺流程

沉管井施工工艺流程见图4.13。

沉管至设计高程

浇筑C30混凝土至污水管上顶

切割污水管上半部管材

沉管井的四个方向安装角钢临时支撑

将原污水管钢筋与现浇异形连接管钢筋绑扎

浇筑异形连接管

图4.13沉管井施工流程图

1.3.2沉管井基坑开挖

在施工位置处，进行放坡开挖，开挖深度2.5m,坡度1:1,沉管井基坑坑底宽度为7.31m,

井筒每侧均设置宽度2m的工作平台。基坑开挖与工作井、接收井的基坑开挖方式相同。

1.3.3沉管井沉管施工

管体垂直度符合要求后，就开挖井位准备沉管，开挖时先挖井中，再挖井周。每次开挖

深度不得超过0.3米（用手动葫芦作为出土工具，因井内径太窄小，安装爬梯，工人在井中

操作时，必须系安全带遇到紧急情况时，可以通过安全带把工人吊上井面），做到挖多少沉

多少（开挖的同时将主管里的枳水抽干净），如果沉不下时，用反铲挖掘机对管材上部施加

压力，每次沉管时，先要做好排水准备.在井中挖一个0.4X04X0.4米集水坑，放置一个

1.5寸水泵，做到一有集水马上抽水，防止水浸管坑导致土质变差。

第一节管道下沉到预定深度时（即管口距路面1米），准备接管，接管前，先将管口接

口清理干净，用环氧树脂冷管口接口处涂抹均匀，将管材吊入管坑与第一节管材连接，接好

之后管与管的接口是否严密（看管与管接口缝隙大小），管材注浆孔用单向阀堵死，力一管

口接缝处渗水时，可以从注浆孔注水泥浆到管材接口处，以起到止水效果。

为加强沉管井上下各管节间接口的强度，采用4根"L”型50X50X5角钢，长402，

均匀分布，用膨胀螺栓与井壁连接。

1.3.4沉管井与污水管连接

沉管井沉管至污水管顶位置处时，将污水管上半部凿除，在四个方向设置临时支撑。设

置异型管，异型管钢筋与原污水管道内钢筋绑扎，支模板，然后浇筑混凝土，混凝土等级为

C25o

1.3.5井周回填

井周采用原土分层回填，每层厚度200mm,压实度不低于93%。

1.4井中井施工

1.4.1检查井规格尺寸

顶管施工完成后，在工作井及接收井内部后砌检查井。其中，W-KW-2、W-4、W-5、

W-7工作井中，砌筑矩形直线混凝土检查井，详见06MS201-3P38：W-3、W-9接收井中，

砌筑三通混凝土污水检查井，详见06Ms201-3P45。

表4.4检查井构造要求

检查

钢筋直径钢筋间距厚度混凝土板顶覆

井号井形井室大小

（mm）（mm）(mm)等级土（m）

式

W-1、矩形1400X底

14150250C30、P85.6-5.8

W-2、直线1100板

W-4、混凝侧

14150250C30、P8

W-5、土检墙

W-7查井盖

14150200C30、P8

板

底

三通14100300C30、P8

板

混凝

W-3、侧

土污2200*220014100250C30、P8626.4

W-9墙

水检

盖

查井14100200C30、P8

板

检杳井施工时，除了钢筋直径、间距、标号，混凝土强度等级、抗渗等级提高i级别.外,

其余应严格按照图集上的内容进行。

1.4.2检查井施工

将工作井底板与检查井接触处部分进行凿毛，清理干净后，洒水湿润，然后开始砌筑检

查井井身。

1.4.2.1井室砌筑

（1）砌筑砂浆严格按试验室设计的配合比配料且搅拌均匀，随用随拌。

（2）流槽：污水井流槽高度应与下游管内顶齐平；当上下游管道内底不在同一高度时，

上下游管道内底流槽坡度不宜大于10%；流槽与井室同时进行砌筑，流槽表面采用20mm

厚1：2防水水泥砂浆抹面，压实抹光，与上下游管道平顺一致，以减少摩阻，流槽砌体均

采用实芯、非黏土豉砌筑,

（3）踏步安装：盖板卜.第一层模块卜.设一控制踏步，以此控制踏步向井筒及井室按垂

直距离不小于360mm,水平净距150mm,交错均匀设置踏步及脚窝；踏步可直接镶嵌于两

层砌块之间，用切割机在设计安装位置切割数刀，凿出槽孔，放入踏步，用混凝土包裹严实，

同时调整好踏步夹角，平整度，外露长度。踏步