泥水平衡顶管施工专项方案培训资料1.doc

泥水平衡顶管施工专项方案施工方案报审表工程名称：龙湾新区道路网二期-通海大道东段（滨海大道-经五支路）道路工程标 编号：致：上海华申工程建设监理咨询有限公司 我方已根据施工合同的有关规定完成了龙湾新区道路网二期-通海大道东段（滨海大道-经五支路）道路工程标施工组织设计的编制，并经我单位上级技术负责人审查批准，请予以审查。附：施工组织设计承包单位（章） 项目经理 日 期 专业监理工程师意见：专业监理工程师 日 期 总监理工程师审查意见：项目监理机构 总监理工程师 日 期 审批表 年 月 日工程名称龙湾新区道路网二期-通海大道东段（滨海大道-经五支路）道路工程标施工单位浙江广厦市政工程有限责任公司有关部门会签意见：结论：审批单位（盖章）审批人龙湾新区道路网二期-通海大道东段（滨海大道-经五支路）道路工程标顶管施工专项方案编 制 人: 审 核 人: 批 准 人: 编制单位:浙江广厦市政工程有限责任公司 日 期:2011年7月4日 目 录第一章 编制依据及原则第一节 编制依据第二节 编制原则第二章 工程概况第一节 工程简介第二节 环境与地质条件第三节 实施目标第三章 施工方案与工艺第一节 沉井施工第二节 施工工艺流程第三节 顶力计算和最大顶距确定第四节 后座墙第五节 泥水系统、水压控制和注浆量的计算第六节 操作控制系统第七节 进出洞和机头吊装措施第八节 顶管施工过程中应注意的问题第九节 顶管施工测量及方向控制第十节 施工用电方案及作业人员安全措施第四章 建筑物及地下管线保护措施第一节 工程施工中需采取的保护措施第二节 施工过程中地面变形量控制措施第五章 质量标准与控制第一节 质量标准第二节 顶管施工质量要求第三节 质量保证的技术措施第六章 安全生产与文明施工第一节 安全管理目标第二节 现场安全管理措施第三节 文明施工及治安消防第七章 雨季施工措施第八章 应急救援预案前 言在认真阅读和充分理解设计意图及对施工现场作详细了解的基础上，并结合我单位的施工经验，以信守合同、确保工期和质量、合理控制工程造价、优质高效文明施工为指导思想，编制本工程施工方案。第一章 编制依据及原则第一节 编制依据 一、温州市龙湾东片配水管网改造方案（2005-2020（温州龙湾供水有限公司，2005.4）；二、通过阅读图纸及岩土勘察报告等；三、国家现行的施工技术规范、验收标准及质量、安全技术规程1、建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）；2、混凝土结构设计规范（GB50010-2002）；3、建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）；4、给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程（CECS137：2002）；5、建筑基坑支护技术规范（JGJl20-99）；6、建筑抗震设计规范（GB050011-2001）；7、建筑结构荷载规范（GB50009-2001）；8、地下工程防水技术规范（GB50108-2001）；9、给水排水管道工程施工及验收规范（GB502682008）；10、混凝土结构工程施工质量验收规范（GB502042002）。第二节 编制原则一、严格遵守明确的设计规范、施工技术规范和质量评定验收标准。实事求是，施工方案可行、适用、经济。坚持在实事求是的基础上力求技术先进、科学合理、经济适用的原则。二、始至终对施工现场实施全员、全过程、全范围严密监控，坚持动静结合、科学管理的原则。三、推行全面质量管理，执行质量管理标准和程序。四、采用项目法组织施工，推行标准化管理，达到安全、文明、高效。五、实行项目法管理，通过对劳务、设备、材料、资金、技术、施工方案和信息优化处置，实现安全、质量、工期、成本及社会信誉的预期目标。坚持技术创新，推广和应用“四新” 成果。五、组织专业队伍上场，装备足够的优良机械设备进行专业化施工，保证在规定的工期内完成施工任务并力争提前。六、遵守环境保护法并切实按有关要求和规定来组织实施。七、在仔细考察工程实地，认真研究招标文件和有关规定的基础上，针对本合同工程的特点、施工条件，并结合现场实际、上场的机械装备、人员条件，科学合理地组织施工。 工程概况1、建设单位：温州市龙湾区公用事业工程建设指挥部2、设计单位：武汉市政工程设计研究院有限责任公司3、监理单位：上海华申工程建设监理咨询有限公司4、勘察单位：温州地顺地质勘察有限公司5、施工单位：浙江广厦市政工程有限责任公司6、施工工期：按合同文件的要求定为540个日历日。7、质量目标：创浙江省优质工程。第2章第一节 工程简介龙湾新区道路网二期-通海大道东段（滨海大道-经五支路）道路工程标段位于温州市龙湾区。成东西走向，整个施工区域为农田和荒地，地势平坦，原地坪标高大约在2.6米3.1米之间，河水常水位在2.7米左右，工程包括道路、桥梁、排水、交通设施、沉井顶管及路灯管线等工程。起止桩号为K3+555-K5+294.547。本段传输和收集的污水最终汇入滨海大道主干管后进入污水厂进行处理。管线部分包括：W25-W32压力焊接钢管，管径为1200，管长为780米； W18-W25压力焊接钢管，管径为1400，管长为930米,总管长为1710米。管线的布置位于中偏北1.5米处。第二节、环境与地质条件顶管场区位于龙湾新区内，东西走向通海大道，沿线有路面，水田、果园、菜地、鱼塘，地势较平坦，地面标高为2.8米3.1米之间，沿线地貌属温州滨海平原。一 、场地岩土层划分及其工程特征参照业主提供的岩土勘察报告可知地层如下表：拟建工程场地属温州海滨淤积平原地貌，地形平坦，地层由素填土，淤泥、深部粘性土等5个工程地质层9个亚层组成。素填土：灰黄杂色，松散，西段上部以建筑垃圾及碎石土为主，下部约0.3m为耕土，含植物根，东段为耕土，层厚1.500.20m，层顶标高3.842.65m，除河道段缺失外全场分布.层粉质粘土：灰黄、灰褐色，呈软塑，高压缩性，含少量铁锰质氧化物、植物根茎等，中等韧性，刀切面较光滑，干强度中等。层厚1.500.80m，层顶标高3.262.34m，该层在河道中缺失。-1淤泥混粉砂：灰色，呈流塑，高压缩性，高灵敏度，易触变，混粉砂,以薄层状、层状分布，局部含量较高，含少量腐植物碎屑、贝壳残片，有异嗅，河道中表层约1-1.5m以腐泥为主，层厚7.804.50m，层顶标高1.941.14m，全场分布。-2淤泥：灰色，呈流塑，高压缩性，高灵敏度，易触变，含水量高，含少量腐植物碎屑、贝壳残片，有异嗅，层厚19.509.40m，层顶标高-2.96-6.44m，全场分布。-3淤泥质粘土：与上层无明显界线，灰色，呈流塑，高压缩性，高灵敏度，易触变，呈鳞片状，含少量腐植物碎屑、贝壳残片，有异嗅，层厚12.302.00m，层顶标高-13.90-22.45m，部分地段缺失。-1粉质粘土：灰色，呈软塑，高压缩性，干强度中等，中等韧性，刀切面光滑，含少量腐植物碎片。层厚17.001.40m，层顶标高-19.89-30.03m。该层厚度变化较大，少数路基孔未揭露。-2粉质粘土：青灰、灰黄色，呈可塑，中压缩性，干强度中等，中等韧性，刀切面较光滑，含少量铁锰质氧化物斑点，该层厚度变化较大，局部缺失。揭露层厚7.401.40m，层顶标高-23.23-41.20m。-3粉质粘土：灰色，呈软塑，高压缩性，干强度中等，中等韧性，刀切面较光滑，含少量腐植物碎片，部分地段含粉土、粉砂夹层。该层大部地段厚度较大，局部较薄，层顶埋深变化较大，层厚9.905.80m，层顶标高-29.75-44.80m，桥涵孔揭露。-1层粉质粘土夹粉土：青灰、灰黄色，可塑，中等压缩性，韧性中等，刀切面较光滑，干强度中等，夹薄层粉土、粉砂，分布不均，该层桥涵孔揭露，大部地段较厚，局部较薄，揭露层厚7.702.60m，层顶标高-39.03-51.03m。-2层粉质粘土：灰、青灰色，可塑，高中等压缩性，含少量腐植物碎片，韧性中等，刀切面较光滑，干强度中等，该层桥涵孔揭露，大部分布，部分地段缺失，揭露层厚9.902.30m，层顶标高-42.85-48.20m。-3层粘土：灰黄、青灰色，呈可塑，中等压缩性，干强度高，韧性较高，摇振反应无，夹少量薄层粉土及粉砂。该层桥涵孔揭露，厚度较大，分布均匀，揭露层顶标高-47.23-56.40m，未揭穿。二、水文地质条件本地区属亚热带海洋性季节气候区,年平均气温17.9度,其中4-6月为梅雨季节,7-9月为台风期,在施工过程中严格按照施工组织及有关文件施工。第三节、实施目标一、质量目标：本工程的质量目标定为省优质工程，各分项工程严格按设计图纸和施工规范优质高速地组织施工。二、工期目标：总工期540天，并按照建设方的统一部署安排，项目部组织人员，准备设备和材料，确定施工工艺。三、安全目标：完善安全措施，提高安全意识，杜绝重伤和重死亡事故发生，月工伤频率控制在0.3以下。四、文明施工目标：划分职责，严格按施工平面图进行管理，设专人打扫现场和周围道路清洁，做到物流有序，施工顺畅，文明施工。五、服务目标： 服务周到，业主满意，信守合同，认真协调与有关各方面的关系，接受并积极配合业主和监理对工程质量、工程进度、计划协调、现场管理的控制与监督。本工程施工管理严格按我司目标管理体系执行，其施工总目标如下表：项目目 标 值对 策 措 施执行工程质量(1)分项工程优良率95以上，且主要项目必须优良。(2)分部分单位工程优良率大于90。(3)杜绝重大质量事故。(4)总工程质量目标为：省优质工程。按照我单位质量文件质量管理手册和合同规定执行。全员全过程总工期与关键工期拟定：540个日历天内完成全部合同内工程按照质量文件管理手册和合同规定执行。安全生产目标杜绝死亡事故，负伤频率控制0.6以下按照安全生产管理办法执行。文明施工目标创安全文明施工样板工地按照安全生产管理办法执行。成本生产成本降低0.6按照项目工程成本、费用控制办法执行。第三章 施工总体部署第一节、工作井（沉井）施工1.1工作井结构形式工作井沉井为圆形、矩形结构，直径7米；总高度约8.8米，其中圆形壁厚60cm、矩形壁厚50cm。1.2施工方法根据设计图纸的要求以及施工现场的地质情况和周围环境条件，确定沉井采取分节制作、分次下沉和排水挖干、湿封底的施工方案。沉井施工流程图：沉井施工现场清理测量放样，基坑施工第一节沉井制作砂垫层和素混凝土垫层施工第二次下沉第二节沉井制作第一次下沉底板浇筑沉井封底确定井位沉井施工流程图 (1)基坑开挖为保证沉井制作均匀下沉，先将井区范围的障碍物与表层土挖出。根据设计要求及考虑沉井整体制作的方便可行，基坑底平面尺寸为8米4.8米（以矩形工作井为例）。为保证制作沉井的地基具有足够的承载力，基坑底部若为松软的土质，必须予以清除，以砂或砂土回填、整平、夯实，防止在沉井制作过程中发生不均匀沉降，造成井壁开裂。基坑开挖用反铲挖土机进行，并辅助人工整平。基坑形成后立即以粗砂分层回填夯实，辅以洒水，用平板振动器或蛙夯密实，以保证填砂的承载力。 (2)工作井沉井模板施工模板受力分析根据规范，砼入模时模板受侧压力为：K温度校正系数，取1.53；P1倾倒砼产生的水平动压力，取6KN/m2；V砼浇筑速度（m/h）；采用商品砼，V取0.42m/h；P=8+241.530.420.5+6=37.8KN/m2模板的选用模板采用胶合九厘板。模板横带248600，竖带28800。模板验算如下：横带验算：横带外径1=4.8cm，内径2=4.0cm。=26.97cm4L=0.8m按五跨连续梁计算：横带承受60cm宽均布荷载作用，如图：q五跨连续梁计算示意图q=37.80.6=22.7KN/cm=0.227KN/m按最不利活载计算，查表得：=0.1190.227802=172.9KNcm =15.4=15.5KN/cm2所以强度满足要求。=0.21cmf=L/250 =80/250 =0.32cm可见强度满足要求，刚度也满足要求，故模板设计是合理可靠的。竖带计算：竖带28承受横带248脚手管传递的集中力，按抗剪进行验算，8断面积A=10.24cm2，28的最大间距为80cm，承受最大作用力：KN=18.16KN剪应力=0.9KN/cm2=9.5KN/cm228满足抗剪要求。拉杆计算：拉杆承受的最大拉力Nmax=18.16KN。选用16钢筋加工成M16拉杆，M12拉杆允许承受的拉力为24.84KN，大于Nmax，故拉杆满足要求。(3)钢筋绑扎及模板支拆在钢筋绑扎前，钢筋绑扎与摸板支立应交错进行，绑扎刃脚钢筋临时支立墙身内侧模板支立外侧模板模板整体加固。模板采用胶合九厘板，主要对穿螺杆拉撑固定，辅以钢管支撑。钢筋绑扎和搭接应按规范严格执行，并参照设计说明和图纸施工，尤其注意各种预埋件、预留钢筋的位置、数量及规格。(4)混凝土浇筑混凝土浇筑采用商品砼。坍落度控制在12cm，混凝土入模应注意对称布料并及时振捣，使上下砼结合成一体。入模振捣用插入式振捣棒进行。工作井分三次浇筑完成。第一次刃脚混凝土浇筑完成后，再支第二节模板3.6米高，开始浇筑第二次混凝土，施工缝凿毛，用水冲，再铺一层10mm左右，水灰比0.30.4的水泥砂浆，然后模板制作、钢筋绑扎、浇筑。浇筑混凝土时，应有专门的指挥人员，保证连续、对称作业。混凝土浇筑后应及时加强养护，加盖草包及湿水润湿，并确保带模养护时间。(5)沉井下沉下沉系数计算稳定系数计算K1沉井下沉系数；K2沉井稳定系数；G沉井自重（KN）；R刃脚反力（KN）； Tf沉井外壁摩阻力（KN）；B被井壁排出的水重（KN）；由于采用排水下沉，故B取0；经计算后可知沉井的下沉系数及稳定系数均满足施工要求。沉井分段下沉本工程中沉井是整个工程的基础，故下沉控制非常重要，一旦发生倾斜就会给后续工序带来困难，故需精心施工，均匀下沉。每次沉井下沉前均要按规范进行沉井下沉计算，需满足下沉系数K1.05。每次下沉前都要注意有关下沉的技术数据，如井壁实际阻力等，供每次下沉系数计算时考虑。a、首次下沉沉井浇筑后，开始首次下沉。下沉高度韦5.2米，沉井下沉必须由专人指挥。初沉采用人工配合机械下沉。初沉是沉井下沉最关键的工序。此时四壁无约束无摩擦力，下沉系数很大。沉井重心又高，开挖若不均匀，就可能倾斜位移，刃脚下的砂垫层要分层均匀开挖，每层厚度25cm，在刃脚沿线全面进行。沉井入土后，挖土应分层、均匀、对称的进行，分层厚以30cm左右一层为宜。井内土面高差一般应控制在0.5m以内，为防止突沉，靠近刃脚处尽可能不掏土，发现沉井倾斜，应及时纠偏，如出现突沉，应分析原因，及时采取措施。b、第二次下沉第二次下沉在沉井最后浇筑后进行。第二次沉井下沉采用长臂钩机挖土，汽车运土。沉井下沉过程中，在做好观测、分析刃脚压力变化、分析挖土深度与沉井下沉量的关系的基础上，确定合理的开挖深度，让沉井缓缓“穿刺”下沉，防止因开挖过深形成突沉，特别是沉井最终接近设计标高时，尽量控制好井底开挖量。沉井下沉至设计标高后，经观测在8小时内累计下沉量不大于100mm，或沉降速率在规范允许范围内时，即可进行沉井封底。（6）沉井封底沉井下沉至设计标高后进行封底。基底处理a、基底面应尽量整平。b、清除浮泥，防止封底砼和基底间渗入有害杂质。c、刃脚与封底砼接触面处的泥污应予清除。d、用块石回填锅底超挖部分。e、用碎石、粗砂找平。砼浇筑采用商品砼。坍落度控制在12cm，人工浇筑，并及时振捣。（9）底板砼浇筑封底砼达到设计强度后，方可抽排沉井内积水，以防封底砼承受水压而遭受破坏。井内水抽干后即可进行底板砼浇筑。钢筋绑扎按设计图纸进行，与井壁预插钢筋配合布置。砼浇入后，用插入式振捣器振捣密实，再用平板振捣器提浆初平，最后人工找平，收面。1、接收井沉井施工2.1接收井结构形式接受井沉井为矩形结构为例，直径3.55米；总高度以8.8米计，壁厚40cm。2.2施工方法根据设计图纸及招标文件的要求以及施工现场的地质情况和周围环境条件，确定沉井采取分节制作、分次下沉和湿封底的施工方案。其具体施工方法和工作井相似。2、沉井测量、质量控制及注意事项3.1沉井下沉测量要求(1)在凿除砖砌斜面和砼垫层前，必须在井顶及井壁上画出沉井的纵横中线，中线用于沉井垂直度与位移的监测。(2) 沉井初沉时，每班至少作两次监测，（中线位移、垂直度、下沉量），每开挖一层土均应作一次下沉量、垂直度测量。(3)挖土下沉时，视下沉速度，每两班测l-2次，发现异常现象及时采取相应技术措施。(4)在纠偏过程中要增加监测次数。(5)沉井接近设计标高时，应放慢下沉速度，沉井沉至距设计标高100mm时停止挖土下沉，并加强监测直至稳定。3.2下沉注意事项(1)沉井下沉时，井内除土应先从中间开始，均匀、对称地逐步向刃脚处分层取土，使沉井均匀下沉，防止偏斜，特别是下沉初期，沉井入土较浅，土层对沉井的平衡稳定作用差，容易产生偏斜，尤应注意。在挖土下沉过程中，不应偏除土，避免沉井发生偏斜。(2)下沉中随时掌握土层变化情况，分析和检验土壤阻力与沉井重量的关系，控制其除土部位及除土量，使沉井平衡地下沉。(3)下沉过程中，应做好标高、下沉量、倾斜和位移的测量工作、随时注意纠正沉井的偏斜。(4)当第一次沉井接近预定标高时，应调平沉井，准备接高。此时应特别注意除土部位及深度，防止沉井下沉量过大或产生较大偏斜，增加接高工作的困难。(5)沉井下沉至设计标高以上2m前，控制井内除土量，注意调平沉井，防止因除土量过大及除土不均，而使沉井突然大量下沉并产生较大的偏斜，增加准确下沉至设计标高的困难。(6)在工作井沉井开始下沉前，在其周围构筑物及地面设置一定数量的沉降、位移观察点，随时观测沉井周围地面的塌陷、开裂情况和构筑物沉陷、位移的情况，以便迅速采取措施，确保附近设施的安全。3.3施工偏差的处理由于工作井和接收井是本顶管工程的基础，因此在沉井施工过程中一定要加强控制，确保沉井准确下沉到位，并且要制定尽可能详细的处理措施，为施工过程中可能出现的问题做好准备工作。(1)倾斜处理沉井下沉过程中倾斜率要控制在1/1501/200，超过1/200时就要进行纠偏，纠偏方法是在倾斜的相反一侧刃脚偏除土，在井壁外侧射水冲刷，井顶施加水平力予以纠偏。(2)水平位移处理纠正位移时，可先有意偏除土使沉井向偏位的方向倾斜，然后沿倾斜的方向下沉，直至沉井底面中心与设计中心位置相合或接近时，再将倾斜纠正或纠至向相反方向倾斜一些，最后调整至使倾斜和位移都在容许偏差范围内为止。(3)沉井位置扭转的纠正在两对角偏除土，在另两对角偏填土，借助于刃脚下不相等的土压形成的扭矩使沉井在下沉过程中逐渐纠正其位置。3.4沉井下沉中特殊情况的处理(1)沉井突沉的处理为了确保施工顺利进行，防止由于挖土过快或地质骤变等使下沉失控，产生突沉，在施工前一定要对施工地点进行实地考察，详细了解土质情况，做到心中有数。在下沉过程中如遇到突沉采取如下处理措施：沉井下沉速度过快时，首先要放慢挖土速度，始终保持刃脚以上有较厚的土，使井壁内侧亦承受一定的摩阻力，刃脚下土的阻力和井壁内、外侧摩阻力之和与沉井自重处于极限平衡状态，沉井徐徐“穿刺”下沉。采用井壁外回填，以增强井壁外摩阻力。(2)超沉的处理在刃脚处回填土，垫加石块，增加阻力。向井内灌水，增加沉井所受的浮力。(3)遇障碍物的处理沉井下沉发现障碍物，应立即停止下沉，根据障碍物的性质、大小、位置等情况决定处理办法。刃脚下如遇较小的孤石，可将四周土掏空后取出；较大孤石，可用风动工具破成小块后取出。3.5质量要求沉井施工质量按省优标准控制第二节 施工工艺流程一、泥水平衡式顶管微型掘进机被主顶油缸向前推进，掘进机头进入止水圈，穿过土层到达接收井，电动机提供能量，转动切削刀盘，通过切削刀盘进入土层。挖掘的土质，石块等在转动的切削刀盘内被粉碎，然后进入泥水舱，在那里与泥浆混合，最后通过泥浆系统的排泥管由排泥泵输送至地面上。在挖掘过程中，采用复杂的土压平衡装置来维持水土平衡，以至始终处于主动与被动土压之间，达到消除地面的沉降和隆起的效果。掘进机完全进入土层以后，电缆、泥浆管被拆除，吊下第一节顶进管，它被推到掘进机的尾套处，与掘进头连接管顶进以后，挖掘终止、液压慢慢收回，另一节管道又吊入井内，套在第一节管道后方，连接在一起，重新顶进，这个过程不断重复，直到所有管道被顶入土层完毕，完成一条永久性的地下管道。掘进机在掘进过程中，采用了激光导向控制系统。位于工作后方的激光经纬仪发出激光束，调整好所需的标高及方向位置后，对准掘进机内的定位光靶上，激光靶的影像被捕捉到机内摄像机的影像内，并输送到挖掘系统的电脑显示屏内。操作者可以根据需要开启位于掘进机内置式油缸进行伸缩，为达到纠偏的目的，调整切削部分头部上下左右高度。在整个掘进过程中，甚至可以获得控制整个管道水平、垂直向30cm内的偏离精度。当工作井完成以后，经调试完毕的液压系统，顶管掘进机便通过运输至工地，并安装就位至导轨上，微型掘进设备还包括，操纵室和遥控台、液压动力站、后方主顶、泥水循环装置，激光定位装置，减摩剂搅拌注入装置，泥水处理装置；其他辅助装置包括起重机，发电机、卡车、电焊机等。随后，微型掘进装置上。泥水平衡式顶管突出的优点：（1）适用的土质范围比较广，如在地下水压力很高，以及变化范围很大的条件下，它都适用。（2）可有效地保持挖掘面的稳定，对所顶管子周围的土体扰动比较小，因而由顶管引起的地面沉降较小。（3）与其他类型的顶管比较，泥水顶管施工时的总推力比较小，尤其在粘土层这种表现得更为突出，所以特别适用于长距离顶管。（4）工作坑内的作业环境较好，作业比较安全，由于它采用泥水管道，输送弃土，不存在吊土，搬运等危险的作业。（5）泥水输送弃土为连续作业，因此进度比较快。主要设备参数：本工程使用的主要设备三原重工制造的YX-1500型泥水平衡偏压破碎型顶管机。主要参数如下：1 尺寸内径（mm）：1500 外径（mm）：1820全长（mm）：4200 重量（T）：18 2 切削刀盘电机功率（KW）：55 转矩（KN.m）：57转速(r/min)：1.5 偏心次数（次/min）：50可破碎砾石最大直径(mm)：3503 纠偏油缸数量（个）：2 每个推力（KN）：1072纠偏角度：上下1.7, 左右1.24 液压站（KW）：22顶力（T）：2004 行程（MM）：12005 泥水系统 排泥泵（KW）：22 送泥泵（KW）：15 送排泥管：4”6 测量系统：用J2激光经纬仪导向二、施工工艺流程：测量引点工作井施工测量放样井下导轨机架、液压系统、止水圈等设备安装地面辅助设施安装顶管掘进机吊装就位激光经纬仪安装掘进机出工作坑正常顶进顶管机进接收坑，如下图所示顶管机出洞顶管设备就位机头刀盘运转顶管机进洞送排泥泵开启顶进出土泥水分离主顶推进到位回缩主顶拆除管内管线管节安装安装管内管线弃土出运顶管机转场进洞密封器安装出洞密封器安装放样、复核井施工顶管井回填顶管井施工第三节 顶力计算、最大顶距确定和准备工作本工程顶管单元长度根据设计图纸的井室位置、地面运输和开挖工作坑的条件、顶管需要的顶力、后背与管口可能承受的顶力等因素确定单元长度。本工程土质参数基本相同，顶力计算时分不同管径取一个最大管径和最大单元长度进行计算。一、顶力的计算最大推力计算，采用经验公式，按最大顶距140米计算：F=F1+F2上式中：F总推力； F1端阻力； F2侧壁摩阻力；F1=/4DP式中D管外径；P控制土压力；P=KoHo式中：Ko静止土压力系数，一般取0.55 Ho地面至掘进机中心的高度，取值5m 土的重量，取1.8t/m3F2=DfL式中：f管外表面综合磨擦阻力，根据地质勘察报告，取值0.40T/m2 D管外径 L顶距F=F1+F2 =269.7T工作井内设备顶进能力可达到500T，采用2个200T的千斤顶完全满足要求二、地面准备工作 在顶管顶进施工前，按要求进行施工用电，用水，通道，排水及照明等设备的安装。施工用电每台套采用150KW的发电机组。，保证施工管材料、设备及机具进场。 施工材料，设备及机具必须备齐，以满足本工程的施工要求。管节等准备要有足够的余量(3040m)。 井上，井下建立测量控制网，并经复核报验监理认可。三、井下准备工作及井内布置工作井井内布置主要是后靠背、导轨、主顶油缸、油泵动力站、钢制扶梯等。顶管基座为钢结构预制构件，顶管基座位置按管道设计轴线准确进行放样，安装时按照测量放样的基线，吊入井下就位安装固定。基座上的导轨按照顶管设计轴线并按实测洞门中心居中放置，并设置支撑加固，保证基座稳定不变形。四、技术交底，岗位培训在顶管施工前，对参加施工的全体人员分阶段进行详细的技术交底，对各技术工种进行岗位培训，经考核合格后，才能上岗。第四节 后座墙后座墙是顶进管道时为千斤顶提供反作用力的一种结构，有时也称为后座、后背或者后背墙等。在施工中，要求后座墙必须保持稳定，一旦后座墙遭到破坏，顶进工程就要停顿。后座墙设计要通过详细计算，其重要程度不亚于顶进力的预测计算。1后座墙主要有功能是在顶进过程自始至终地承担主顶工作站顶管前进时的后坐力。后座墙的最低强义应保证在设计顶进力的作用下不被破坏，要求其本身的压缩回弹量为最小，以利于充分发挥主顶工作站的顶进效率。在设计和安装后座墙时，应使其满足如下要求。（1）、要有充分的强度在顶管施工中能承受主顶工作站千斤顶的最大反作用力而不至破坏。（2）、要有足够的刚度当受到主顶工作站的反作用力时，后座墙材料受压缩而产生变形，卸荷后要恢复原状。如压缩回弹量大，会导致大量行程消耗在后座墙压缩变形土，从而大在降低千斤顶的有效冲程，使顶进效率降低。故后座墙必须具有足够的刚度。（3）、后座墙表面要平直后座墙表面应平直，并垂直于顶进管道的轴线，以免产生偏心受压，使顶力损失和发生质量、安全事故。（4）、材质要均匀后座墙材料的材质要均匀一致，以免承受较大的后从力时造成后座墙材料压缩不匀，出现倾斜现象。（5）、结构简单、装拆方便装配式或临时性后座墙都要采用普通材料、装拆方便。2、 后座墙的强度及其影响因素:后座墙的强度取决于千斤顶在顶进过程中施加给后座墙的最大后从力，后从力的大小与最大顶力相等。影响顶力的因素甚多，可分为客观因素及主观因素两类。客观因素包括管材种类、管径大小、顶距长短、覆土厚度、土的种类、地下水位、管节重量等；主观因素包括操作误差、顶进方法、中途停工与否、是否采用润滑剂等。影响顶进力的客观因素在其他章节已经作了介绍。现在主要讨论影响后座墙强度的主观因素。（1）、顶进误差在顶进过程中，由于土质、设备的操作等原因，导致管子的方向或高程出与偏差，这种偏差称为顶进误差，简称误差。这种误差将导致顶力增加。技术熟练的工人应既能采取措施防止误差的出现，又能及时发现误差的趋势而加以校正，使误差发展不致过大，并保持在容许范围以内，顶力即使增加也不显著。否则，当误差出现时，校正易操之过急而造成管线上出现折线段、错口等现象，从而导致顶力不断增加，使后座墙遭到破坏。（2）、中途停工顶进作业一开始，中途就不能停顿。如果停止一段时间后再顶进，其起始顶力要大大超过停工前的顶力。这主要是由于停工时间过长，使管顶土层坍落的缘故。在地下水位以下顶进时，因停顶而使液化的粉细砂将管周围包裹起来，顶力也会大大增加，如果顶力增加至后座墙的设计强度，此时就不能再顶进，必须对后座墙进行加固后方可再顶进。另外，在顶进过程是否采用注浆润滑措施，对顶力的影响甚大。如采用注浆润滑，施工中的顶进阻力将减小很多。由于主观因素对顶力的影响是人在操作过程中造成的，或者是事先未预计到的情况，所以对主观因素的影响不能事先计算，只能在施工过程中加强管理，防患于未然，以其不使顶力增加。因此，在计算所得顶力的基础上，适当增加安全系数，作为防止主观因素影响的储备力量，并严格遵守操作规程，就能保证后座墙在设计强度以内，不致受超负荷顶力的影响而导致破坏。3、 后座墙的刚度要求顶管时要求后后座墙具有充分的刚度，以避免往复回弹，消耗能量。要保证受最大顶力时不变形，或只有少量残余变形，后座墙应尽量采用弹性小的材料。如果后座墙弹性过大，顶进的后从力先压缩后座墙，直到后座墙被压紧而不能再压缩时顶力才向前发挥作用使管段前进，千斤顶卸荷，后从力解除后，后座墙虽然有残余变形但不大，甚至可以恢复到未受荷载的状态，可是下一次顶进时，仍要先压缩后座墙，因而每次顶进都要浪费一段千斤顶行程于压缩后座墙。用短行程千斤顶，行程一般为200mm，而后座墙压缩量为2030mm，这样就可使千斤顶行程在顶管前进时的利用率只有70%80%，每顶进2m长的管节，需1214个行程。若再考虑到传力工具的压缩，需要的行程数还要增加。所以，要提高顶进效率，除采用长行程的千斤顶外，还应设法增加后座墙的刚度。顶管工作坑及装配式后座墙的墙面应与管道轴线垂直，其施工允许偏差应符合表9-3中的规定。工作坑及装配式后座墙的施工允许偏差（mm） 表2项 目允许偏差工作坑每侧宽度不小于施工设计规定长度装配式后座墙垂直度0.1%H水平扭转度0.1%L注：H装配式后座墙的高度（mm）；L装配式后座墙的长度（mm）。第五节 泥水系统、水压控制、注浆量的计算 一、泥水系统泥浆系统有二个作用：送走被挖掘机的渣土和平衡地下水。泥浆系统是由密封的管道组成，通过机头循环，形成泥浆混合物，由排泥管送走，最后沉淀在地面上的泥浆池内，泥浆通过众多的排泥泵被排出。再由进水泵进水送入机头，排泥由变速的排泥泵进行控制。机坑旁通装置可控制进排泥浆的速度、方向，以防止泥渣堵塞管道，淤积现场。当挖粘土时，可能使普通粘土，有一定的粘合度，可以直接将泥浆排入泥浆池内，但是当挖沙土时，泥浆中必须添加一定的粘合剂（诸如膨润土等）以增加泥浆粘度，以达到排渣的最终目的。夹带泥砂的泥浆，可通过振动筛、循环沉淀器、干燥器等，处理分离渣质，泥浆被再用，渣质被积累后处理。处理渣土用翻斗车，泥浆用罐车运出场区，堆置于郊外，处理时注意不得污染路面等环境。进排泥水系统起着第二个作用：在有地下水存在的地方，掘进机表面的压力可以降低到小于水中的压力。这样避免了抽地下水的需要。进排泥水系统中的压力感应器可测出地下水的压力。机内泥水循环系统，电磁阀，旁通装置及载水阀可以起到调节水压的作用。机内电磁阀和旁通系统，可以阻止水压的变化，保持水压，在加管道时，不至于减小机头的水压，保证内部压力平衡。二、注浆量的计算21注浆量计算本工程每1米注浆量计算如下：VDwtL3.142.80.01510.13 m3（1）按照地质条件。一般压浆量为计算的150200，本工程在粉质粘土顶进，按照160进行注浆量控制。（2）为防止路面沉陷和地上、地下构筑物不受扰动，顶管结束后，应及时对管体四周的缝隙充填水泥浆，使其密实坚固，填充水泥所用设备与触变泥浆设备相同。逐孔注浆，水泥浆液需搅拌均匀，无结块，无杂物，注浆结束后，要及时清理注浆设备，以防堵塞。（3）注浆压力根据管道深度H和土的天然重度而定，经验为23H，本工程注浆压力为0.20.3MPa。（4）压浆填充材料：在管顶间隙较小管段，采用管内注浆，压浆材料为水泥粉煤灰浆，配比为，水泥：粉煤灰1：3；在管顶间隙较大管段，采用管内注浆和地面注浆相结合，压浆材料为水泥粉煤灰砂浆，配比为，水泥：粉煤灰：细砂1：1：4。（5）管内注浆布孔方式：沿管线纵向每3m设一处压浆孔。布孔方式宜采用左上方、右上方、左上方的顺序。地面注浆布孔方式：沿管道上方每46m打孔至管顶空腔。（6）注浆顺序：每段注浆从第一孔开始，直注至下一孔出浆，依次注完。每段注浆后，静止68小时后进行第二次注浆。第二次注浆压力不变，直至压不进为止。地面管内注浆均采用两次注浆方式。采用地面管内注浆管段，宜先从地面压浆，再进行管内注浆。（7）注浆操作要求：地面注浆孔采用冲击式钻机，机械冲钻孔，孔深56米，孔径100mm，安装注浆花管后的外侧埋灌细砂。注浆采用机械搅拌水泥浆，电动注浆泵压力灌注，逐孔灌注，直至全部孔位注满。经测试后必要时进行第二次补浆，以保证加固的可靠性。对松散砂砾层及回填土层，顶进中需用水泥浆液进行土壤加固。根据本工程特点，初步设计每4节管（每节2米长）布设1节注浆管，依次调整注浆孔的位置，确保每个方向都能注浆润滑。总注浆量应不小于管外环形空间体积的2倍，考虑到泥浆的漏失，必须经常性地连续补浆，确保泥浆套的完整。注浆减磨要点：(1) 选择优质的触变泥浆材料，对膨润土取样测试。主要指标为造浆率、失水量和动塑比。(2) 在管子上预埋压浆孔，压浆孔的设置要有利于浆套的形成。(3) 膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间，听取供应商的建议但都必须按照规范进行，使用前必须先进行试验。(4) 压浆方式要以同步注浆为主，补浆为辅。在顶进过程中，要经常检查各推进段的桨液形成情况。(5) 注浆设备和管路要可靠，具有足够的耐压和良好的密封性能。在注浆孔中设置一个单向阀，使浆液管外的土不能倒灌而堵塞注浆孔，从而影响这浆效果。(6) 注浆工艺由专人负责，质量员定期检查。(7) 注浆泵选择脉动小的螺杆泵，流量与顶进速度相应配。(8) 由于顶管线路长，为使全程注浆压力不致相差过大，在中间还将每隔400m增设压浆泵以增大压力。第六节 操作控制系统由一名受过高度训练的操作人员，在地面控制室外内操作并仔细检测着整个操作系统、观察掘进机内的土压、油压、激光束位置。控制台提供操作数据和控制整套系统的电子按钮。控制板可以是人工控制方向和数据记录，或者是全自动控计算机控制方向和记录，其他的工作人员则负责井内管道和顶铁的更换以及进行、进排泥管和电缆的连接。当掘进机到达接收井时，挖掘会暂时中断，如果遇到有地下水或软土层时，还需有洞口止水圈安装在接收口墙上。最后，掘进机头从土层出来进接收井，就完成整个管道的铺装。这以后，掘进机被撤走，建造人工出口，接收井被关闭。一个工程常常有几个掘进段组成，这时，在工作井内的顶进设备变换方向，重新开始另一方的顶进工作，这个过程每过一个工作井重复二次，最后铺设成了整个下水道或输送管道。第七节 进出洞口的措施顶管和微型隧道施工中的进出洞口作业是一项很重要的工作，施工中应充分考虑到它的安全性和可靠性。尤其是从工作坑中的出洞开始顶管，如果出洞安全、可靠又顺利，那么可以说顶管施工已成功了一半。许多顶管工程就是失败在进出洞口这两个环节上。顶进前，为防止洞口处的水土沿工具管外壁与洞门的间隙涌入工作井，在工作井内洞口处安装一道环形橡胶止水圈。在顶进施工过程中又可防止减摩浆从此处流失，保证泥浆套的完整，以达到减小顶进阻力的效果。 工程技术人员、施工人员应了解施工现场情况和熟悉洞门附近的地质情况。分析可能出现洞口漏泥、水情况，井内布置一台排污泵，并制定相应的措施。在机头进洞时因土体是流沙，地下水位高，土体松软，地基承载力差，虽然经过地基处理，但为了机头顶进安全，机头不下沉，还应有机头加固措施。机头进洞时将机头与后面的五节管用拉杆连接起来，使之成为一个整体，并在导轨上用两个手拉葫芦间隔一米拉紧，从而使机头沿着导轨方向顺利顶进。 掘进机头顶进到位后，吊放第一管节，拼接完毕，然后在工具管后管节内安装工具管辅助设备。1、管节运输根据本工程施工场地情况，管节由16T吊车卸到指定位置后，再由吊车将地面管节吊运至井下。2、 管节顶进顶管管节采购成品管，对成品管生产制造厂家制造管子的资质和能力进行考查。生产过程中派专人检验，检验质量必须在外观质量、尺寸及允许偏差都检验合格后方可送至工地。运至工地后根据标书要求进行抽验，合格后才能送至工作面使用。掘进机头进洞后的轴线方向与姿态的正确与否，对以后管节的顶进将起关键的作用，因此在顶进时，机头与前5节管子应连在一起，用拉杆将前5节管子与机头固定，防止机头重量大而下沉。实现管节按顶进设计轴线顶进，做好顶进轴线偏差的控制和纠偏量的控制是关键。根据控制台显示屏激光点及时调节纠偏油缸，使其能持续控制在轴线范围内。要严格按实际情况和操作规程进行，勤出报表、勤纠偏，每项纠偏角度应保持1020，不得大于1。严格控制机头大幅度纠偏造成顶进困难、管节碎裂。在穿越河道时，应放慢顶速，并严格控制注浆压力，防止贯通河床。3、顶管顶进与地层形变控制顶管引起地层形变的主要因素有：掘进机头开挖面引起的地层损失，机头纠偏引起的地层损失，机头后面管道外周空隙因注浆填充不足引起的地面损失，管道在顶进中与地层摩擦而引起的地层扰动，管道接缝及中继间渗漏而引起的地层损失。所以在顶管施工中要根据不同土质、覆土深度和地面沉降的情况，配合测量报表的分析，及时调整泥水与土压平衡值，同时要求坡度保持相对的平稳，控制纠偏量，减少对土体的扰动。根据顶进速度，控制排泥量和地层变形的信息数据，及时调整注浆压力和注浆量，从而将轴线和地层变形控制在最佳的状态。4、 触变泥浆减摩是顶管施工中减少顶力的一项重要技术措施，在顶进过程中，通过顶管机尾部的同步注浆与管道上的预留孔向管节外壁压注一定数量的减摩泥浆，采用多点对称压注使泥浆均匀地填充在管节外壁和周围土体的空隙来减小管节外壁和土体间摩阻力，起到降低顶进时阻力的效果。在管节外壁能否形成完整的泥浆套，将直接影响到泥浆的减摩效果。减摩泥浆采用触变泥浆，该浆液性能稳定，且有良好的触变性，又有一定的稠度（浆液配比见下表）。施工过程中，泥浆应保证不失水、不沉淀、不固结，泥浆的配比应根据不同的地质情况作相应的调整，使泥浆适应土层的特性，起到预期的减摩效果。施工过程中还可配制特殊的泥浆以满足顶进施工中特殊适应土层的特性，起到预期的减摩效果。施工过程中还可配制特殊的泥浆以满足顶进施工中特殊要求。 浆液配比（重量比） 表3 膨润土水纯碱CMS400适量（6）（2.5）浆液质量指标:a、稠度1214cmb、PH 910c、析水率 2%压浆时，储浆池内的触变泥浆由地面上的压浆泵通过管路压送至管道内的压浆总管，并到达连通各压浆孔的软管内，通过控制压浆孔球阀来控制压浆。5、顶管进接收坑（1）顶管机出洞前洞口土体加固根据顶管进展情况，为保证掘进机能顺利进入接收井，防止掘进机出洞后水土沿工具管与井圈之间的建筑空隙涌入接收井内，保证井内接头能顺利施工。如果发现地质较差，在掘进机到达接收井前，可对洞口土体进行注浆加固，加固范围洞口前5m范围内，洞口四周距管道外侧23m。（2）顶管机状态的复核测量掘进机进入接收井前的复核应测量顶管机所处的方位，是确认顶管状态、评估掘进机出洞时状态和拟定施工轴线及施工方案等的重要依据，使掘进机在此阶段的施工中始终按预定的方案实施，以良好的状态、准确无误地进入接收井内。（3）凿除砖墙（4）顶管机进接收坑在接收井砖墙封门破坏后掘进机头应迅速、连续顶进管节，尽快缩短出洞时间。掘进机整体进洞后应尽快把机头和混凝土管节分离，并把管节和接收井的接头按设计要求进行处理，减少水土流失。第八节 项管施工过程中应注意的问题1 当掘进机停止工作时，