尧化门—铁北220kV电缆线路DN3000顶管工程安全专项施工方案

1、尧化门铁北220kV电缆线路工程DN3000顶管工程安全专项施工方案南京华恒输变电有限公司2015年9月- 46 -目 录1. 工程概况- 1 -1.1 工程概况- 1 -1.2 工程地质情况- 1 -1.3 周边构筑物及管线情况- 1 -1.4 编制依据- 2 -2. 施工布署- 2 -2.1 劳动力配备计划- 2 -2.2 机械设备组织- 3 -2.3 施工进度计划- 3 -2.4 材料、设备保证措施- 3 -2.5 临时用电计算- 4 -2.6 用电安全技术措施- 5 -2.7 生产区地面布置- 6 -2.8 施工用水用电- 6 -2.9 弃浆- 6 -3. 施工工序流程- 7 -4.

2、工程地质分析及设备选型- 7 -5. 施工工艺及质量控制- 9 -5.1 设备说明- 9 -5.2 管材与接口- 10 -5.3 顶进前的施工准备工作- 11 -5.3.1 地面准备工作- 11 -5.3.2 井下准备工作- 12 -5.3.3 顶管机吊装下井- 15 -5.3.4 管节及配件吊装下井- 15 -5.4 顶管进出洞口- 16 -5.5 顶进施工- 17 -5.5.1 岩石顶管- 18 -5.5.2 穿越铁路- 19 -5.6 减摩注浆- 22 -5.7 顶力估算- 23 -5.8 沉降控制- 23 -5.8.1 影响地面沉降的因素分析- 23 -5.8.2 沉降控制措施- 24

3、 -5.8.3 顶管施工监测- 25 -5.9 纠偏控制措施- 26 -5.10 顶管触变泥浆制作- 27 -5.11 泥浆处理- 27 -5.12 管道断面布置- 28 -5.13 泥浆置换- 28 -6. 顶管风险分析及应对措施- 29 -6.1 机头旋转- 29 -6.2 地面冒水、冒浆- 29 -6.3 机头上扬- 30 -6.4 地面隆起- 30 -6.5 泥水管产生沉淀、堵塞- 30 -6.6 泥水压力过大- 31 -6.7 后背开裂、位移、变形- 32 -6.8 针对顶管土质不均措施- 32 -7. 质量保证措施- 32 -7.1 工程质量目标- 32 -7.2 工程质量责任制-

4、 32 -7.3 质量管理组织网络- 33 -7.4 质量保证措施- 33 -7.4.1 原材料质量保证措施- 33 -7.4.2 质量检验标准- 34 -7.4.3 施工质量保证措施- 34 -7.5 专项质量保证措施- 35 -7.5.1 顶进轴线控制措施- 35 -7.5.2 后靠稳定保证措施- 35 -8. 环境保护方针- 36 -8.1 对持续改进和污染预防的承诺- 36 -8.2 对环境保护的管理措施- 36 -9. 安全保证措施- 37 -9.1 施工安全管理体系- 37 -9.1.1 安全责任制- 37 -9.1.2 安全教育- 37 -9.1.3 安全技术交底- 38 -9.

5、1.4 安全生产管理- 38 -9.1.5 安全检查- 39 -9.2 基坑内施工安全措施- 39 -9.2.1 基坑防护- 39 -9.2.2 基坑排水- 39 -9.2.3 基坑内负高空作业防护- 39 -9.3 起重吊装安全保证措施- 40 -9.3.1 一般规定- 40 -9.3.2 安全保证措施- 40 -9.4 管线保护安全保证措施- 41 -9.5 施工用电安全保证措施- 41 -9.5.1 一般规定- 41 -9.5.2 安全保证措施- 41 -9.6 顶管工程安全保证措施- 42 -9.7 工伤事故应急措施- 43 -10. 文明施工措施- 44 -10.1 文明施工目标-

6、44 -10.2 指导思想- 44 -10.3 治安消防措施- 44 -1. 工程概况 1.1 工程概况为优化南京市城区电网结构，提高供电可靠性，拟建尧化门铁北220kV电缆线路工程，其中K1 K2为3000钢筋砼管，采用顶管施工。尧化门铁北220kV电缆线路工程3000钢筋砼顶管工程具体工程量如下。表1.1-1 工程量统计表管 径区间长度(m)3000砼顶管K1 K2约2301.2 工程地质情况本段顶管地质较为复杂，根据顶管纵剖面图，前55m区间为全断面的-4粉质粘土（硬塑），55108m区间为-1全风化粉砂岩，最后200多米以-4粉质粘土（硬塑）和-3粉质粘土（可塑）为主。表1.2-1 穿

7、越土层情况表 序号长度(m)类 型始发井接收井埋 深（m）平均埋深（m）顶管坡度主要穿越土层12303000砼顶管K1K29.47510.4319.953-0.563%-3、-4及-11.3 周边构筑物及管线情况顶管施工前应根据管线单位交底和现场踏勘确认构筑物及管线与顶管工程的关系。穿越时要做到勤监测，及时反馈，并通过调整机头泥水压力，确保管线安全。1.4 编制依据编制本方案主要参考的规范有：混凝土结构设计规范（GB50010-2010）；建筑结构载荷规范（GB50009-2012）；钢结构设计规范（GB50017-2003）；钢结构施工质量验收规范（GB50205-2001）；顶管工程施工规

8、范（DG/TJ08-2049-2008）；建筑施工安全检查标准（JGJ59-99）；施工现场安全生产保证体系 （DBJ08-903-2010）；施工现场临时用电安全技术规范 （JGJ46-2005）；危险性较大的分部分项工程安全管理办法 （建质200987号）；危险性较大的分部分项工程安全管理规范（DGJ08-2077-2010）；2. 施工布署2.1 劳动力配备计划本工程现在我公司将按照管径尺寸，各安排一台顶管机组施工，故作业人员安排两套班组，进行二班制作业，施工人员安排计划见下表：若在工程进展过程中发现有进度落后的情况，将及时调整资源配置，适当增加劳动力和机械设备，保证工程进度。劳动力计划

9、表：表2.1-1 劳动力计划表序号工 种人 数1吊车司机22起重挂钩工23指挥工24机操工25电 工26电焊工27机修工28测量工29普通工、辅助工6总计：222.2 机械设备组织表2.2-1 主要施工机械配备表机械名称规格、型号单位数量自有、租赁履带吊80t台1租赁顶管机（泥水平衡）3000套1自有电动空压机台2自有主顶动力站台1自有液压千斤顶400t只6自有注浆泵台3自有拌浆泵台3自有泥浆泵台3自有潜水排污泵台3自有电焊机台3自有2.3 施工进度计划顶管施工计划按照总体计划安排。实际开工日期以通知为准。表2.3-1 进度计划表序号区 间工期（天）开始日期结束日期1安装准备工作72015.1

10、0.012015.10.072K1 K2顶进302015.10.082015.11.063拆除退场32015.11.072015.11.09施工内容包括顶管设备安拆、管道顶进、水泥砂浆勾缝等。为保证工期，安排班组24小时不间断连续作业。2.4 材料、设备保证措施(1)本工程管节进场要严格按照设计图纸及相关规范进行验收，并按相关标准进行抽检。按工程的进度需要制定材料供应计划，做到及时供应，有足够的储备，及时补充，不要因材料供应不上而影响施工进度。(2)根据工期要求，工程量的大小和施工特点，必须备足需用的施工机械，保证机械在施工中的需要，而且对重要机械要有适当的备用数量，加强施工机械的维修保养工作

11、，对于易损机械零配件要有适当的储备，及时更换，保证机械运行良好，尽量不要因机械而影响施工。(3)为充分体现我公司的施工技术水平，我们运用了先进的泥水平衡掘进机施工技术，依靠技术领先，确保工程建设的顺利进行。(4)依据以往施工经验，在施工前对所有顶管设备进行保养，是保证工程顺利进展的重要条件。我们将严格按要求进行设备保养，确保工程顺利进行。(5)注重现场管理，施工现场是出产品的地方，承建产品是否如期完成，质量好坏，在很大程度上决定于现场管理水平。管理的标准是保持连续均衡的施工，严格按设计要求和技术标准施工，对进场的人、机、料、方法、环境进行合理有效的使用，充分利用空间、时间，建立文明施工秩序，完

12、善施工资料的积累和传递机制。2.5 临时用电计算表2.5-1 施工机械电动机容量表序号设备名称数量（台）单机功率（kW）总功率（kW）1泥水平衡顶管机12222222主顶动力站118.518.53注浆泵115154进水泵118185泥浆泵122226拌浆泵27.5157机内泵15.55.5合计316电焊机容量：40×1=40（kVA）管内照明：20（kW）总用电量：P=1.1(K1P1/cos+K2P2+K4P4)P1电动机额定功率（kW）P2电焊机额定容量（kVA）P4室外照明容量（kW）cos电动机平均功率因素（取0.7）K1、K2、K4需要系数（K1取0.7、K2取0.6、K4

13、取1）则P=1.1（0.7×316/0.7+0.6×40+1×20）=193.5（kW）通过计算工地总用电量为360kW。现场需甲方配备500kW箱变，施工时尽量错开用电。2.6 用电安全技术措施（1）施工人员务必严格遵守安全操作规程，杜绝违章操作。（2）认真遵循“安全第一，预防为主”的方针，认真贯彻施工现场临时用电安全技术规范（JGJ462005）、现场施工安全生产管理规范（DGTJ089032010 J117612010）。（3）为确保顶管施工对供电可靠性、安全性的要求，必须建立和执行一整套严格的停送电和设备维护保养的操作制度；操作人员必须持证上岗作业，一人操

14、作，一人监护；必须做好配电室的日常清扫工作；安全用具和消防器材（电气专用）应完整有效，做好五防工作。（4）临时架设的线路及移动电气设备的绝缘必须良好，使用完毕要及时拆除。在施工过程中，电动机械、电气设备的照明因工作需要撤除后，不应留有可能带电的电线。如果电线必须保留，应切断电源，并将裸露的电线端部保上绝缘胶带。（5）熟悉顶管操作程序，做好顶管电气设备维修和保养工作。不得指派无电工操作证人员进行电气设备的安装、维修工作；非专业电气作业人员，严禁作业；专业作业人员必须认真执行各有关规程和规定，自觉杜绝违章指挥、违章作业、违反劳动纪律。（6）整个施工区域的低压供电系统采用TNS系统，在线路敷设过程中

15、，保护零线引出，在其它任何地方不得与工作零线有电气连接；对于较长输电线路首、末端及100A以上大电流配电箱采取重复接地接在保护零线上，接地电阻值不应大于10；本配电系统中所有用电设备统一采用接零保护，不允许采用接地保护，在使用中采取两级漏电保护，即总进线采用漏电保护，支线输出也采用漏电保护。额定漏电动作电流不大于30mA，额定漏电动作时间应小于0.1s。（7）严格执行“三级配电，二级漏电保护”的原则和开关箱“一机、一闸、一漏、一箱”制，严禁设备带“缺陷”运转。（8）现场施工照明采用软质橡皮护套线配线，采用绝缘子固定，采取防雨措施并由漏电开关保护接零；照明导线不准随地拖拉或缠绑在脚手架等设施构架

16、上；办公室照明采用塑料护套线采用嵌绝缘槽，穿管敷设。照明灯具的金属外壳、金属支架必须设保护接零；灯具的配套装置须有外壳，并设保护接零，严禁器件外露。镝灯应固定架设，安装高度应在5m以上，其它室外照明灯具距地面不得低于3m。电器、电机、导线相间和对地的绝缘电阻不得小于1M/KV。在装设照明、电焊机、电热装置等单相负荷设备时，要尽量使负荷分配平均，以保持三相负荷基本平衡。2.7 生产区地面布置工作井设置一台80t履带吊吊运管节。同时设置泥浆池、触变泥浆拌置区、材料仓库、氧气房、乙炔房等设施。详见：施工场地布置平面图。2.8 施工用水用电施工用水用电由甲方提供至施工现场，我方负责接入。2.9 弃浆按

17、事前约定：弃浆工作将按南京市排放泥浆的有关规定，我司将泥浆排至地面沉淀池，由甲负责泥浆处理。3. 施工工序流程 图3-1 砼顶管施工工艺流程图4. 工程地质分析及设备选型本次顶管的难点主要为穿越地层复杂，除了-3粉质粘土（可塑）和-4粉质粘土（硬塑）外，还将遭遇-1全风化粉砂岩，难度较大。另外根据现场探孔显示，底层中还有中风化以上的粉砂岩。综合本工程水文、地质及施工条件，为确保顶管施工质量和进度，减少周围环境影响。本工程中顶管机采用泥水平衡顶管掘进机。该类顶管掘进机是集机械、液压、电控（含PLC）、激光和测量等多科学技术于一体的先进的非开挖技术设备，适应于粘土质、砂土及含小颗粒砾石、卵石等多种

18、土壤条件。在土层中能自动平衡切削面土体压力、有效控制地面沉降、操作安全可靠、施工速度快。3000泥水平衡砼顶管掘进机由6台37kW电机通过减速机及大小齿轮传动来驱动大刀盘对开挖面土体进行全断面切削的。顶进时刀盘通过变频调速来控制其转速，根据开挖面泥水压力变化来调整其切削量的大小，以满足开挖面泥水压力平衡的条件，从而起到控制地面沉降的作用。本机外形尺寸为 3620mm*5000mm，机头重量约70吨。适用的土质范围较广，在地下水压力很高以及变化范围较大的条件下，也能适用。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，引起的地面沉降也比较小。工作坑内的作业环境较好，作业也比较安全。由于

19、它采用泥水管道输送弃土，不存在吊土、搬运土方等容易发生危险的作业。也不存在采用气压顶管带来的各种问题及危及作业人员健康等问题。由于泥水输送弃土的作业是连续不断地进行，所以施工进度较快。为了顺利完成本次复合地层顶管，我司根据实际地质情况重新设计了刀盘，盘面布置15把滚刀，同时设有先行刀、副贝壳刀、圆盘刀及切削刀，增强了刀盘的整体耐磨性，刀盘开口率为2030%，扭矩达到102.41t/m。该刀盘能进行全断面的有效切削，使粉质粘土和岩石或其混合体破碎为合适的颗粒，再通过排泥管道被运至地面。本刀盘的主要功能有开挖功能、稳定功能和破碎功能。开挖功能：对开挖面的岩层进行开挖，开挖后的渣土顺利通过渣槽，进入

20、泥水舱；稳定功能：支承开挖面，具有稳定开挖面的功能；破碎功能：通过合理的布置刀具位置对开挖面岩体进行破碎；图4-1 刀盘布置图5. 施工工艺及质量控制5.1 设备说明（1）主顶进系统设置主顶进系统由油缸组、顶环、后靠及液压泵站等组成，其主要功能是完成管节顶进，是顶管设备系统的主要组成部份。主顶系统的顶进速度可实施无级变速、启动和停止由电气系统联动控制。顶管机主顶装置选用双作用单冲程等推力油缸6只施工，每只千斤顶的顶力为400t，长1.8米，最大行程1.2米。分两列对称布置，主顶最大顶力可达2400t左右。通过变频调速改变油泵的流量，根据顶进时的工况要求及时控制主顶油缸的顶速。以满足开挖面泥水平

21、衡的条件，从而起到控制地面沉降的作用。后靠采用钢结构后靠。管节顶进时油缸的反力，通过钢后靠均匀地传递到工作井井壁上，避免井壁受力不均或局部受力过大造成井壁结构破坏。钢后靠安装时，将与顶进轴线保持高度垂直。它与井壁间的后部空隙用素混凝土填实，确保与井壁整体接触。（2）机内液压接受控制系统PLC的指令，为机内各系统内截止阀、旁通阀、纠偏油缸等液压执行元件提供液压能。（3）注浆系统选型地面注浆泵采用TWB-200泥浆泵，用于地面向管内各注浆中继站供浆和后续管道补浆；管内采用SYB5045II注浆泵,用于机头部位注浆和管内注浆接力。输浆总管由2镀锌砼管和球阀、水暖管件等组成，与管节上各压浆孔接通的环形

22、管，采用1.2高压软管。（4）进排泥系统进、排泥泵均采用6/4-GH型高扬程砂砾泵。该水泵有扬程高、适用于大颗粒物体输送的优点。输送管道采用100mm无缝钢管。（5）通风设备采用0.9m3空压机、6m3气包供气、4硬质PVC管向顶管头部供应新鲜空气。（6）垂直运输机械本工程砼管节重量约18.7t左右，拟采用80t履带吊进行吊运及安装。5.2 管材与接口根据设计，本工程部分标段所用管节为“F”管。“F”管受力性能好，接头稳固性高，接口处止水密封性能强。标准管节长2.5m，内径3000mm，壁厚290mm。砼管节接管前再次检查管子接头的承插口尺寸，橡胶圈和衬垫板的外观和质地，确认合格后可在接口处均

23、匀涂抹橡胶无侵蚀性的润滑材料以减少摩阻力。承插接管时要保证与上节管的钢套环同轴度，并且加力要均匀，应保证橡胶圈不移位，不反转，不露出管外。顶管结束后要按要求在管内间隙处填充材料，并与管口抹成一个光滑的渐变面。5.3 顶进前的施工准备工作5.3.1 地面准备工作1) 在顶管推进前，按施工需要进行施工用电、用水、排水及照明等设备的配置和安装。2) 施工材料、设备及机具必须备齐，以满足本工程的施工要求。3) 井上、井下建立测量控制网，并经复核、认可。地面趋近导线测量的目的是从测量交桩点通过附和导线的形式把坐标、方位引测到顶管井位附近点位或施工控制点上，为竖井传递或测量放样做好准备。也可采用边角三角形

24、引测近井点的坐标和方位。近井点或施工控制点的个数不得少于3个，并相互通视。观测采用左右角观测，左右角平均值之和与360°的较差小于4。边长往返测各两测回，一测回三次读数的较差小于3mm，测回间平均值较差小于3mm，往返平均值较差小于5mm。气象数据每条边在一端测定一次。测距边只进行气压、温度等气象改正和倾斜改正，不进行高程归化和投影改正。图3.3-1 趋近导线示意图依据水准测量原理，从已知水准点将高程引测至工作井或接收井附近，然后将地面高程引至井下：HB=HA+a-(d-c)-b (A为已知水准点)从而就可以测得所需高程。图5.3-2 水准测量示意图5.3.2 井下准备工作1) 洞门

25、止水圈安装出洞洞门密封圈的安装是顶管施工重要的工序之一。由于洞圈与管节间存在约10cm的建筑空隙，在顶管出洞及正常顶进过程中极易出现外部水土涌入始发井内的严重质量安全事故。为防止此类事故发生，施工前在洞圈上安装洞口止水圈密封洞圈，橡胶板采用16mm厚钢压板作靠山，压板的螺栓孔采用腰子孔形式，以利于顶进过程中可随管节位置的变动而随时调节，保证洞口止水圈的密封性能。图5.3-3 洞口止水图2) 基座安装基座定位后必须稳固、正确，在顶进中承受各种负载不位移、不变形、不沉降。基座上的两根轨道必须平行、等高。轨道与顶进轴线平行，导轨高程偏差不超过3mm，导轨中心水平位移不超过3mm。后靠自身的垂直度、与

26、轴线的垂直度对今后的顶进也至关重要。钢后靠根据实际顶进轴线放样安装时，使钢后靠与后靠墙充分接触。这样，顶管顶进中产生的反顶力能均匀分部在后靠墙上。钢后靠的安装高程偏差不超过50mm，水平偏差不超过50mm。3) 主顶的定位及调试验收主顶的定位将关系到顶进轴线控制的精确程度，故在定位时要力求与管节中心轴线成对称分布，以保证管节的均匀受力。主顶定位后，需进行调试验收，保证6个千斤顶的性能完好。图5.3-4 主顶就位示意图4) 顶管机就位、调试验收为保证顶管出洞段的轴线控制，顶管机吊下井后，需对顶管机进行精确定位，尽量使顶管机轴线与设计轴线相符。在顶管机准确定位后，必须进行反复调试，在确定顶管机运转

27、正常后，方可进行顶管出洞和正常顶进工作。图5.3-5 井内布置图5.3.3 顶管机吊装下井顶管机的吊装：顶管机从平板车上被吊起后，要作片刻的停顿，一是确定顶管机的实际重量是否在吊车的起重范围内；二是观察吊车对周边的影响。在确定是安 全的情况下，将顶管机缓慢吊入工作井，准确地停放在基座的轨道上。拟采用260t汽车吊进行顶管机的吊装作业。5.3.4 管节及配件吊装下井管节运输到现场后用龙门吊平稳吊放到干净平整的地面，防止管节受到碰撞损坏，整齐堆放到指定地点。顶进过程中的管节拼装，起吊前要进行试吊，起吊操作要平稳。起吊前在管节上栓白棕绳牵引，以防起吊过程管节旋转，造成管节及井内设施碰撞、损坏。现场小

28、件物品吊装严格遵循吊装操作规程，现场操作人员均须经培训后方可进行作业。作业前必须检查作业环境、吊索具、防护用品。吊装区域无闲散人员，障碍已排除。合理选用符合要求的钢丝绳、索具等。正确选择吊点。长、杆件物品起吊须确保卡环扣紧，必要时可栓白棕绳牵引，以防止起吊后旋转造成碰撞。严格执行“十不吊”原则。5.4 顶管进出洞口图5.4-1 3000钢筋砼顶管出洞详图（1）顶管进出洞洞门凿除始发井、接收井围护采用1000钻孔灌注桩，进出洞土体加固采用600400双重管高压旋喷进行注浆封堵。旋喷桩采用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，水灰比为1.01.5。洞门凿除施工机具准备空压机两台，风镐四把。施工人员采

29、用2-3名有一定施工经验的熟练工人，保证施工质量。首先将开挖面围护的钢筋凿出裸露，凿至迎土面钢筋外露为止，然后顶管机刀盘抵达洞门，再将钢筋割除，打穿剩余部分围护结构，并检查确定无残留钢筋。（2）顶管出洞防磕头措施顶管出洞时由于工作井施工阶段周围土体被破坏或在出洞时洞外泥水流失过多，造成出洞时掘进机因自重太重而下磕，为防止这一现象产生，采取以下措施：在洞口内架设延伸导轨，并注意注浆加固区下部土体。顶管机就位后，将机头垫高23mm，保持出洞时掘进机有一向上的趋势。把管节用螺杆与机头连接，以加长机头，并后延重心，增加防磕头手段。调整后座主推千斤顶的合力中心，出洞时观察掘进机的状态，一旦发现下磕趋势，

30、立即用后座千斤顶进行纠偏。由于距离较短。这一方法效果会非常明显。（3）初始顶进防止管道后退措施由于出洞口深度较深，在初始顶进阶段正面水泥水压力远大于管周围的摩擦阻力。拼接管子时主顶油缸在缩回前必须对已顶进的部分与井壁进行固定，否则管道发生后退，会导致洞口止水装置受损及发生人员的生命危险，因此在机头上有防后退的外伸止退销，在主推千斤顶退回前将止退销伸出，至砼管外壁摩阻力大于掘进机正面水土压力为止。（4）顶管进洞施工控制 除了顶进过程中应加强轴线测量，确保顶进轴线与实际轴线一致外，顶管顶至距离接收井20米左右时，可对工具头部位置进行轴线复测，确保顶进过程中工具头部在水平及竖直方向的最大偏差不超过1

31、0cm。从而确保顶进能顺利进洞。 如通过注浆仍不能阻止水土的流入，可采用在井外壁穿墙管范围进行旋喷加固土体。5.5 顶进施工在确认管节拼装良好并经验收合格，所有机械运转正常的情况下，即可开始顶进。顶进操作按下列循序操作： 打开旁通阀（此时止水阀关闭）启动排泥泵启动进泥泵刀盘运转打开止水阀关闭旁通阀主顶油缸顶进。 一节管到位后按下列循序停止顶进：主顶油缸停止顶进刀盘停止运转打开旁通阀关闭止水阀旁通开启状态下运行数分钟进泥泵停止运转排泥泵停止运转。操作时，机内操作人员和机外操作人员必须密切配合，利用管内外的通讯工具及时联系，步调一致，避免出现操作混乱。机械式泥水平衡顶管机采用计算机闭合控制的泥水平

32、衡机理，电脑自动控制泥水力。顶进施工时必须根据覆土深度和土质情况计算出顶管机正面的水泥水力，作为设定压力，输入泥水平衡控制值，此后就可以靠泥水平衡控制器自动控制正面泥水力，在整个施工过程中，要针对不同的覆土深度和土质情况及时调整设定泥水力值，以利顶进的顺利进行。在顶进系统顶管机运转前，应对各系统各部位进行认真检查和调试，在运转过程中以及运转开始、停止时各操作人员需紧密配合，按正确的操作程序进行操作，发生故障及时排除。5.5.1 岩石顶管在施工操作方面，由于岩石顶管的特殊性，施工过程中要注意以下几点：确定合理顶进速度。刀盘切削相比普通地层有一定差异。因此，操作人员应该根据操作台显示的实时数据和实

33、际情况调整顶进速度，确保施工质量和进度。合理增大注浆量。根据地质情况，若遇到渗透性较强的岩层，浆液比较容易扩散到周边土层中。为了保证触变泥浆的减阻效果，要合理增大注浆量，及时补充损失的浆液。保持泥水管路畅通。泥水管路的畅通直接影响到顶进的连续性，为了避免有大颗粒物堵塞管路，应采用较大口径的泥水管道，并使用大功率的排泥泵，同时增大进水量，将颗粒物排除。提高正面泥水压力。由于本顶管段不是单纯的岩石顶管，还夹杂着粉质粘土层，完全按岩石顶管的顶进参数进行施工容易造成工作面失土过多，导致沉降。在顶进施工过程中，操作人员要结合地质情况做到有效预判，及时调整施工参数。5.5.2 穿越铁路本顶管工程过程中将穿

34、越地方铁路，顶管机切口里程153.8m时进入铁路正下方，切口里程167.3m时开始离开铁路正下方，为了避免顶进施工对铁路的正常使用造成影响，为此，穿越前宜建立试验段，同时加强监测，施工过程中适时采取管道周边压浆的措施，另外对穿越段混凝土预制管节钢筋进行加强和注浆加固等多种措施。 超前注浆在顶管穿越区域的正上方铁路地基进行注浆加固，强度达到要求后方可进行穿越施工，加固平面区域为顶管影响各方向3m范围内，纵向从地面加固至顶管上方1m处，如下图所示。若在穿越过程中发生明显沉降，可在管内向土体增补注浆。图5.5-1 顶管穿越铁路加固平面图图5.5-2 顶管穿越铁路加固剖面图 触变泥浆压浆控制技术在顶管

35、管节外壁与土层之间形成良好性能的触变泥浆套，不仅可使顶进阻力成倍的下降，而且对控制地表沉降、减少土体的扰动又很好效果。因此，在实施顶管施工时，为了确保完整泥浆套的形成，严格控制泥浆质量并选用优质膨润土，并根据穿越铁路前50m的顶进情况，不断优化泥浆配比，以确定泥浆配比。在控制好泥浆配比的同时，控制泥浆拌制质量；拌制好的泥浆静置24h后，要求漏斗粘度时间大于30s，并使用前再次搅拌。其次，在压浆时还着重控制一下4个方面：a出洞口的止水装置要确保不渗漏，管节接口的密封性能良好，是形成泥浆套的先决条件；b从出洞口开始压浆，出洞口的压浆可以避免管子进入土体后被握裹，进而引起“背土”的恶果，管道在“背土

36、”条件下的运动将对土体产生很大的扰动；c机尾的同步压浆，使泥浆套随机头不断延伸，若不及时压浆，机壳外面也很容易产生背土现象，确保机尾处泥浆套形成对减少土体扰动非常重要；d对管道沿线定时补浆，不断弥补浆液向土层的渗透量，不断的补浆有助于减少管道前移时对土体的摩擦扰动。 测量和轴线控制技术确保穿越铁路时顶管姿态的关键在于控制好顶级轴线。在进入穿越段前50m，顶进测量的频率提高到1次/m，并每顶进10m就进行一次顶进轴线复核，确保顶管机头在进入穿越段之前处于准确的姿态，轴线偏差控制在10mm以内。 合理制定主要施工参数据同类工程的施工经验及研究成果可知，顶管施工中对周围环境沉降变形有明显影响的是：正

37、面水土压力、顶管推进速度、顶管姿态等。其中顶管姿态取决于顶进测量的精度和纠偏的效果。而正面水土压力和推进速度则比较难以确定，通过对地质资料的仔细研究，考虑到特殊需要保护建构筑物的安全，刀盘正面水土压力为机头中心位置静止土压力的1.001.05倍左右；为避免沉降，出土量控制在理论方量的98%。 信息化施工在穿越阶段，当顶管推进到铁路前方30m处时，进行初始值检测；在未到达铁路时，每天检测次数定为2次，当顶管机头推进到铁路后，监测频率调整为每2h一次，24小时监测；机头越过铁路后，恢复为每天2次。如遇变形超过报警值，将随时进行跟踪监测。 建立顶管模拟实验段，布设在顶管出洞后30至50m区域，在模拟

38、实验段布设土体分层监测点，通过监测直观地验证并优化施工参数，使顶管施工在穿越铁路时对周围环境的影响减小到最小。 控制泥浆置换质量顶管施工完成后，及时利用触变泥浆压注孔对管道外的触变泥浆进行水泥浆置换，从而减少了管道的后期沉降。 使用加强的混凝土预制管节由于铁路为正常使用的状态，上部承受活荷载，为了避免后期沉降影响到铁路正常使用，应保证该区域的后期承载力。根据里程推算，前24节以及后61节区域为非铁路地段，第2532节为铁路正下方区域，建议采用加强的混凝土预制管节。5.6 减摩注浆顶管时所遇到的摩擦力主要分为机头摩擦力和管壁摩擦力，为了减少摩擦力，确保顺利顶进，因此采取润滑浆减摩措施。根据实际情

39、况，润滑浆减摩以三步制进行：1）机尾同步压浆，环形分布，专门一套压浆系统供给。2）沿线补浆，从机头后第一节砼管至管道最后一节砼管上布置注浆孔，整段管道每50%设置一环压浆阀管，使膨润土浆向后形成均匀的浆套。每只压浆孔内预埋单向阀，防止泥浆倒流或堵塞。3）洞口压浆，在顶进开始前先向管节压浆，使砼管外壁先涂上一层减阻泥浆，以确保浆套形成。4）注浆孔装置为一寸管螺纹，外加一寸闷头，按照要求已通过耐压试验。 顶进施工中，减阻泥浆（触变泥浆）的应用是减小顶进阻力的重要措施。顶进时通过顶管机及管节上预留的注浆孔，向管道外壁压入一定量的减阻泥浆，在管道四周外围形成一个泥浆套，减小管节外壁和土层间的摩阻力，从

40、而减小顶进时的顶力。泥浆套形成的好坏，直接关系到减阻的效果，关系到工程的成败。 对泥浆原材料进行验收，保证其质量；制定合理的泥浆配比，保证润滑泥浆的稳定；经常对拌好的泥浆进行测试，确保润滑泥浆的质量。 减阻泥浆的性能要稳定，施工期间要求泥浆不失水、不沉淀、不固结，既要有良好的流动性，又要有一定的稠度。 减阻泥浆的灌注应符合下列规定：采用专门拌浆通拌浆，并保证水质。注浆前，应通过注水检查注浆设备，确定设备正常后方可灌注；注浆压力可按不大于0.1MPa开始加压，在注浆过程中的注浆配比、流量、压力等施工参数，应按减阻及控制地面变形的量测资料及土质取样调整。5.7 顶力估算FD1Lfk+NF式中：D1

41、 管道外径，取3.58m；L 管道设计顶进长度，取230m；fk 管道外壁与土的平均摩阻力，进行触变泥浆减摩后，取3 kN/m2；NF 顶管机迎面阻力。封闭机头的迎面阻力NF:NF=（/4）Dg2 ×rs Hs 式中：Dg 机头外径，取3.62m；rs 土容重 , 取18kN/m3；Hs 管中覆土深，取平均埋深9.953m。顶管机迎面阻力NF =（/4）×3.622×18×9.953=1844kN总顶力 FD1Lfk+NF×3.58×230×3+1844=9604kNF<F允许=24000kN顶力控制的关键是最大限度地

42、降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效方法是注浆。我们设想在管外壁与土层之间形成一条完整的环状的泥浆润滑套，变原来的干摩擦状态为液体摩擦状态。这样就可以大大地减少顶进阻力。要达到这一目的，就必须严格执行顶管注浆操作规程，由专人操作，质量员检查严格把好质量关。5.8 沉降控制5.8.1 影响地面沉降的因素分析影响地面沉降主要有下面四个因素组成：（1）工具管开挖引起地层损失在挖掘顶进过程中正面土体扰动，土体向开挖面方向移动引起的底层损失，引起地面沉降。有时泥水平衡装置是正面土体承受的压力大于原始侧压力，正面土体向外移动，由此引起负的地层损失，导致地面隆起。对于泥水平衡及泥水平衡类型的工具管，在正常操作

43、的情况下，地层损失可控制在±1%2%之间。（2）工具管与后继管节外径差值引起的地层损失为便于管道泥浆套的形成，减小顶进顶力，在机头制造时一般机头外径要比管节外径大1020mm，这样后继管道外围就有1020mm的建筑空间，如后继管节压浆量不足，其压力不足于支撑土体压力，就会引起地层损失。（3）相邻管节不平整度过大引起的地层损失由于管节制造精度问题或施工时管节拼装问题等，会引起相邻管节不平整，而此种情况下，如压浆量不足，其压力不足于支撑土体压力，也会引起地层损失。（4）工具管纠偏引起的地层损失机头纠偏形成的断面为投椭圆形而非圆形，椭圆面积与设计图形之差值，即为工具管纠偏引起的地层损失。由

44、于在含水的松软土层中因工具管外周土体自力性极差，随工具管的顶进，其外周空隙被随即变形的土体所填充，所以该部分土体很难以压浆来弥补。5.8.2 沉降控制措施根据以上影响地面沉降因素分析，控制地面沉降的关键在于a、控制掘进土层损失；b、加强控制触变泥浆泥浆压注量，控制滞后沉降。c、谨慎纠偏，避免纠偏幅度过大带来的地面沉降。本工程采用机械式泥水平衡顶管机施工，利用压力仓的泥水压力来平衡开挖面的土体，从而达到对顶管机正前方开挖面支护的目的。平衡压力的设定是顶管施工的关键，这里面包含着推力、推进速度和出土量三者的关系，维持和调整设定的压力值是控制顶管机前方地面变形量的重要环节。根据以往施工经验结合本工程

45、的特点，地面变形量控制目标值为±1030mm的范围。顶进泥水压力设定值，以控制顶管机切口处地面变形量在3+5mm为宜。以防止地面变形监测数据无变化的假象及地层滞后变形。具体操作时应采取以下措施：操作人员必须随时掌握各个施工参数，正确处理土压力、顶进速度、泥水压力、出土量之间的关系。参照地质报告、覆土深度，以及积累的施工经验，确定设定泥水压力值及其它参数。在顶进初始阶段，设立地面沉降实验段，通过对地面沉降的反复测量、监控，掌握沉降变化规律，以便更好的调整顶进压力、机头仓内泥水压力、控制沉降量以及推进速度。操作人员根据显示器屏幕显示的各种参数（如泥水压力、刀盘电流、扭矩等），以及出土情况

46、确定主顶油缸的推进速度及切削刀头的开闭量。施工作业面根据监测数据，及时调整各种参数以及触变泥浆的压入量。当监测数据显示沉降量较大时，及时组织本公司技术人员研究对策，并及时向业主、监理汇报，必要时请有关专家会诊。杜绝主顶停止顶进时机头刀盘空转、排泥等人为影响地表沉降的因素。顶进轴线偏差也会引起较大的地面沉降，故在顶进操作时，操纵人员认真仔细分析机头偏差量，谨慎纠偏，确保管道偏差控制在尽可能小的范围内。顶进结束后，及时对施工中触变泥浆用水泥浆液进行置换，防止滞后沉降。5.8.3 顶管施工监测1、监测的目的工程监测是确保工程质量、施工安全的重要手段。顶管施工不可避免会引起一定范围内土体位移和变形。通

47、过工程监测可以及时了解施工对路面及地下管线的影响程度，及时掌握顶管施工过程中的变化情况，掌握工程信息，指导工程施工，确保工程质量和安全，是对工程施工实行动态管理的一个重要手段。因此工程施工监测必不可少。2、测量仪器测量仪器采用自动安平水准仪和水准尺，监测的相对精度约0.3mm。3、监测频率根据顶管施工进度，工程监测工作在不同阶段应有不同的监测频率。在施工前做好监测点的设置和初始值的测定。在顶管施工期间每天早晚各一次。顶管施工结束后，每3天监测一次。在工程施工监测期间，若变化量较大，需根据施工要求，进行加密跟踪监测。穿越重要管线或建筑物时，每顶进1m监测一次。每一次测量成果都及时汇总给现场施工技

48、术部门，以便于施工技术人员及时了解施工现状和相对区域地面变形情况，确定新的参数和注浆量等信息和指令，并传递给顶管施工工作面，使施工现场及时作相应调整。随后通过监测确定施工效果，反复循环、验证、完善，确保沿线建筑物的安全和工程施工质量。5.9 纠偏控制措施顶管要按设计要求的轴线，坡度进行。主要是工具头头部测量与纠偏的相互配合。纠偏是完成管道线型的主要手段。纠偏措施如下：勤测勤纠：即每顶进一段距离，测量一次工具头轴线及标高偏差情况。用电话通知工具头纠偏人员，纠偏人员再将工具头现在纠偏角度、各方向上千斤顶的油压值、轴线的偏差等报给中控室，输入微机。微机的专家系统将显示出纠偏方法、数据，再按此进行纠偏

49、。小角度纠偏：每次纠偏角度要小，微机每次指出的纠偏角度变化值一般的都不大于0.3°，当累计纠偏角度过大时应与值班工程师联系，决定如何纠偏，此时应特别慎重。纠偏操作中不能大起大落，如果在某处已经出现了较大的偏差，这时也要保持管道轴线以适当的曲率半径逐步地返回到轴线上来，避免相邻两段间形成的夹角过大。严格执行质量控制规定，顶管轴线偏离5cm即为重大事项，须立即停顶并由公司负责人到场处理并记录在案。5.10 顶管触变泥浆制作长距离顶管施工中，顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效的方法是进行注触变浆。触变泥浆使管周外壁形成泥浆润滑套，从而降低了顶进时的摩阻力。1）选择

50、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）订购砼管材时要求供应商在管子上预埋压浆孔，压浆孔的设置主要为有利于浆套的形成，前3节管节均设置4只注浆孔，后续管节每隔一节管节布置4只注浆孔，即每两节管材有一节预埋4只注浆孔，重要构筑物或管线区域可适当增加。每节管节注浆孔内设置单向阀一只，4个浆孔环向均布，以保证浆孔不被堵塞或倒灌。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，并在顶进过程中，要经常检查各推进段的浆液形成情况。压浆分三类，分别控制：（1）机尾同步压浆：以形

51、成原始浆套，填充固有间隙。（2）沿线（及洞口）压浆：以补充管道不直形成的沿线浆套缺损。（3）定点压浆：根据沉降测量反馈数据，对沉降过大处补偿性压浆，以支承地表荷载。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，从而影响注浆效果。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。5.11 泥浆处理用15kW泥浆泵将清水自甲方提供的水源抽入供水池，再采用6/4GH砂砾泵及100钢管将供水池的水供至井下进水系统。工作面的泥浆通过泥水管道排入泥浆沉淀池。5.12 管道断面布置顶进施工中，

52、管道内的动力电缆，照明线及通风管道等要分门类别地安放，各类管线要固定好，不能有松落。图5.12-1 管内进排泥管及线路排设图5.13 泥浆置换管道顶进结束后，为防止管道出现滞后沉降，必须用惰性浆液将顶进过程中的触变泥浆置换掉。置换的泥浆采用纯水泥浆进行置换。利用压注触变泥浆的系统及管路进行置换。压注顺序：从第一节管依次向后进行。压注前一节管水泥浆时，应将后续管节的压浆孔开启，使原有管路中的触变泥浆在水泥浆的压力下从后续管节压浆孔内溢出，直至后续注浆孔内冒出水泥浆，并达到一定的压注压力时，方可停止前段管水泥浆的压注，确保将触便泥浆全部置换。6. 顶管风险分析及应对措施6.1 机头旋转现象：机头向

53、顺时针或逆时针方向旋转一个角度，有时后续管道也随之旋转。原因：（1）顶管机出洞时，由于机头与导轨之间摩擦力较小，难以平衡刀盘切入土体时的反力矩，机头产生偏转。出洞后，虽然机头后有管节，但是还不能平衡反力矩，还会带着管节一起偏转。（2）纠偏量过大，纠偏频繁，往往也使管节产生偏转力矩，引起管节偏转。（3）油缸安装不平行，油缸动作不同步，也能使中继间产生偏转，有时还会涉及相邻管节。主顶油缸安装不平行同样会使管节产生偏转。防治措施：顶进中尽量避免过大及频繁纠偏。主顶油缸、中继间油缸安装要平行于轴线，控制油路要使油缸动作同步。顶进中可利用刀盘反力矩纠正偏转，具体做法是：适当加大刀盘切土深度，然后将刀盘回

54、转方向切换到与机头偏转方向一致。在机头一侧加配重，调整机头偏转。6.2 地面冒水、冒浆 现象：顶进时泥水及压注的触变泥浆冒出地面，机头过后，地面产生沉降。 原因：遇到渗透系数较大的土层，泥浆及触变泥浆很容易冒出地面。开挖面泥浆的粘滞度低，稳定性不好。防治措施：控制泥水舱的泥水压力，保持在11.1倍正面静止土压力为宜。要注意土层土质特性，施加性能适当的护壁浆液，增加进水的泥浆比例，提高泥水比重。6.3 机头上扬由于本顶管段为复合地质，断面土质不均匀，上方为粉质粘土，下方为岩层，不易建立平衡，将有可能导致机头上扬。施工时可采取以下措施：在机头内部根据需要，加压配重，增加机头部位重量，强制性控制机头

55、上扬措施。顶进时根据各部位的覆土厚度及时调整设定土压力、控制泥水压力等各个参数。6.4 地面隆起现象：机头顶进轴线前上方地面有开裂、隆起。原因：土压平衡压力设定值过高。开挖面土压大于被动土压力。防治措施：顶进时先设置20米试验段，按下列公式计算泥水压力设定值。P设=P主+2/3（P被-P主） P设设定的开挖面土压力值P主开挖面主动土压力值P被开挖面被动土压力值按上述公式设定土压力后，通过试验段地面沉降测量记录，调整合适的土压平衡压力值，并根据沿线覆土深度及土质情况及时调整。6.5 泥水管产生沉淀、堵塞现象：泥水管内泥水流动不通畅，顶管顶进不顺利。原因：1）在泥水管内产生沉淀大多数发生在砂土层中。一是排泥泵效率低流量不足，在泥水管内的流速小于临界流速而使泥沙产生沉淀。如果是粉细砂，一旦沉淀在泥水管内，时间一长板结起来就比较难冲洗干净。2）在含水量少的粘土中，粘土容易变成泥团，如果泥团过大，或者遇到回填土，而在回填土中有砖块等垃圾，它在管道弯头处或阀门处会把管道堵塞。防治措施：1）如果排泥泵达不到所需的流量要求时