最新顶管施工方案

1、大理海东新城蔚文街配套管网设施工程顶管施工专项方案编 制： 审 核： 审 批： 大理海东新城蔚文街配套管网设施工程项目部 二O一五年八月十日顶管工程施工方案一、施工方案编制依据1、昆明市政工程设计科学研究院提供的蔚文街排水工程施工图纸2、我公司质量管理手册及作业指导书3、指导顶管施工技术相关资料4、施工现场地理环境调查5、施工合同书中的相关顶管施工条款6、相关顶管施工单位和顶管生产厂家调查7、我单位同类工程的施工经验二、工程概况1、工程情况简介：大理海东新城蔚文街配套管网设施工程，路线大致成东西走向，起点为沐月街止于九溪路，其中览川路横跨蔚文街，道路全长1774.22米；道路宽约18米，道路沿

2、线建筑群颇多，地上地下管网错综复杂，管网主要有供水管网、建筑企业施工用水临时施工用水管网、临时排水管网、高压电力管网、居民电力管网、施工临时用电管网、大丽铁路横跨蔚文街施工区、施工车辆频繁出入、管道材质种类及接口形势复杂、工程量大、为了保证地下管网的施工质量、确保施工工期、杜绝各类安全事故的发生，特编制本专项方案。2、工程地质情况简述1、外部环境因素本施工区域车流量大，施工场地狭窄，大丽线铁路桥墩及在建桥墩均跨越蔚文街，地下管线复杂，且地下水位较高，经我单位现场实地踏勘，目前蔚文街地表积水严重，地下水位较高，我单位用挖掘机挖深1.5米左右后发现大量地下水溢出，由此可判断地表以下1.52.0米范

3、围即为地下水位表层，路面上空存在路牌、交通灯横杆、施工建筑材料等设施均对本工程存在不利影响。2、工程地质条件通过我单位开挖出来断面及相关资料显示，蔚文街地质情况主要组成如下：第一层：厚度约0.51.0米;杂填土：灰褐色，松散、稍疏状态。填料为碎砖、碎石、建筑垃圾等，粗颗粒含量一般在15%-25%左右，部分在30%以上，密实度，均匀性较差，道路上表层有厚度为510cm松散颗粒土层，施工车辆出入扬尘较大。第二层：厚度约：1.0米;粉土：灰黄色，很湿，稍密，夹粉砂，局部夹少量粉质土，切面基本无光泽反应，韧性低；第三层：厚度约：1.8米粉土夹粉质粘土：灰色，很湿，稍密，粉质粘土为流塑状态，局部夹粉砂、

4、淤泥质粉砂土；第四层：厚度约1.0米粉砂：灰色，稍中密，夹粉土、细砂，局部夹薄层粉质粘土，含少量云母碎片；第五层：厚度约:2.5米粉质粘土，淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，局部软塑，切面稍有光泽反应，无摇震反应，干强度、韧性中等。第六层：根据现场实际情况及可视范围，第六层厚度不详，根据附近相关居民介绍，蔚文街在未施工以前均为沼泽区域，含水量及其丰富，土质以褐色沉积淤泥为主；三、主要施工设备、人员及进度安排为满足本工程的实际需要，保证工程施工的顺利进行，需要安排如下施工人员和设备进场施工。1、主要施工机具设备序号名称数量单位备注1敞开式顶管机1台2主顶装置1套3拌浆桶1只0.3m34贮浆箱1只2m3

5、5注浆泵2台备用1台6全站仪1台7激光经纬仪1台8水准仪1台9空压机1台1020t汽车吊辆11潜水泵4台12淤泥泵4台13直流电焊机2台14套丝机1台2、人员配备情况本工程采用连续作业两班班运转，每班施工17人，共需要34人，具体分配见下表：序号人员数量职责分工1技术人员1施工技术管理、质量管理、施工记录2班长1指挥、调度、计划安排、质量控制3顶管机操作员2顶管机操作全套4起重吊装员1起重吊装设备材料5测量员2轴线测量及地面测量6辅助工10拌浆、压浆、接管、拆管、挂钩、出碴四、施工方案1、施工程序测量放线 确定工作井及接收井位置 井室施工安装顶管设备及调试 顶管采购 顶管施工 闭水试验 整理内

6、业资料 竣工验收。2、顶管施工工期推算本工程顶管施工总长度为2125m，分为两个顶进段，顶管的规格为DN1000DN1800，设计管底纵向坡度为0.01%0.074%。根据实际施工工程量，投入顶管施工设备2套，按6m/d用下式推算顶管施工期： T=N/ Qi * qt * n=2125/0.8*6*2=222天式中：N完成的工程总量（米）T完成顶管施工需安装的总天数（天）n投入施工机械数量（套）qt每天作业预计完成进尺（米）Qi机械设备和人力工效因素，取值为0.8考虑顶管施工的顶进设备的拆卸和组装，预计完成顶管工程时间总计222天。五、 顶管施工方案的选择设计施工图确定顶管采用DN1000DN

7、1800钢筋混凝土管道。根据工程地质情况与第四系坡积粉质粘土、残积砾质粘土类似，但是也可能遇到花岗岩球状风化体（孤石），这给顶管施工带来一定难度，施工时不能掉以轻心，应慎之又慎。为此选择顶管作业方法尤为关键。应以科学的态度，采取切实可行的技术方案确保施工顺利进行。根据国内顶管施工技术的资料和顶管施工经验较为丰富单位研讨，结合本工程地质情况对下列几种顶管施工法进行分析：（1）气压平衡管施工法，是利用气压平衡的作用在顶进过程中采用工具管切前土体时，利用气压平衡地下水的作用，保证挖掘面土体稳定，此种方法多用于地下水位高的渗透系数大的砂性土地基。现施工区地质结构属于卵砾石层，其抗压强度为220Kpa，

8、在顶推过程时工具管的钻头同步运动，而切削头又无法将坚硬卵砾石切削成细颗粒排出，形成阻隔带段使顶管无法顶进，此类事故在施工中多次出现，还因气体管道故障产生失压给作业人身安全带来危险，不得不采用其他方法施工，借鉴工程经验，面对目前施工地质情况，为此不宜采用气压顶管法施工。（2）泥水法顶管施工，可用于大口径顶管施工，对坚硬的土质有良好的切削顶推作用，泥水顶管工具间可采用“H”型盾构式旋转刀架，安装合金组合切削刀排，对均质坚硬的土质和风化岩层具有切削硬层形成粉土状能力，经过排浆管将切削物抽吸到工作坑外。但对卵砾石这种非均质地基宜会产生大颗粒卵石进入排浆管，堵塞管道，同时部分坚硬卵砾石在没有被切削损坏后

9、则紧紧围绕在切削盘面随刀排同步旋转，给施工带来困难，造成顶进缓慢，机械故障率频频发生，使顶管施工周期延长，企业社会效益和经济效益受损。（3）手掘式顶管法施工，是目前采用的较为普通的施工方法，其特点是利用机械和人工共同作业的方式来完成顶管施工，对一些复杂地质结构的地基可以利用人工开掘式直观处理，虽然作业方式相比于气压式、泥水式顶管法其施工设备简单，但适应性较强，对顶管在掘进过程中随时可根据发生地质情况采取应急处理措施。顶进过程中的故障率较小，但对作业人身安全要求要比气压式、泥水式施工高的多。在卵砾石层施工时只要采取预防土体失稳措施，就能克服顶进过程中的问题。综上三种顶管施工法分析，综合本工程实际

10、情况，选择手掘法顶管是适宜的施工方法。六、工作井、接收井施工顶管工作井施工平面布置图见图1：图1 顶管工作井施工场地布置图2、钢筋混凝土工作井和接收井施工（1）基本施工方法对钢筋混凝土工作井及接收井采取先开挖基坑，分级开挖，边坡按设计要求采用挂网喷射混凝土和浆砌片石进行支护，然后施做钢筋混凝土圆形井和矩形井，后背墙位置进行简单或加强注浆加固。工作井和接收井结构示意图见图2和图3。 图2 顶管工作井结构示意图 图3 顶管接收井结构示意图（2）模板的制作：a、模板采用组合钢模，要求模板表面光滑平整，拼组尺寸偏差符合设计要求，具有足够的强度、刚度和稳定性，且拆装方便接缝严密不漏浆；b、 模板安装好后

11、检查轴线、高程，符合设计要求后加固，撑牢顶紧保证模板在浇注混凝土过程承受力后，不变形、不移位；c、模内干净无杂物，拼合平整严密；支架结构的立面、平面均应安装牢固。支架立柱应在两个互相垂直的方向加以固定，支架支承部分必须安置在可靠坚实的地基上。（3）钢筋的加工：a、基本要求：钢筋应具有出厂质量证明书；筋表面洁净，使用前应将表面油腻、漆皮、鳞锈等除干净，钢筋平直，无局部弯折；采用冷拉方法调直钢筋时，I级钢筋的冷拉率不宜大于2%；钢筋的弯制和末端符合设计及规范要求；名种钢筋下料尺寸符合设计及规范要求；用I级钢筋制作的箍筋，其末端应做弯钩，弯钩的直径应大于受力主筋直径，且不小于箍筋直径的2.5倍。弯钩

12、平直部分长度，一般结构不宜小于箍筋直径5倍，有抗震要求的结构，不应小于箍筋直径的10倍。b、成型安装要求：钢筋要按规范和设计要求连接牢固；预埋钢筋位置需准确，满足钢筋保护层的要求，井身钢筋与预埋钢筋按50%截面错开配置；钢筋骨架全部配螺旋筋点焊成型后吊装就位，并与预埋钢筋焊接，或采用现场绑扎钢筋骨架；在钢筋骨架不同高度和平面处绑扎适量的垫块，以保持钢筋在模板中的准确位置和保护层厚度。（4）混凝土浇注：混凝土采用搅拌站集中拌和，施工要求与注意事项如下：a、 浇筑前，对支架、模板、钢筋和预埋件进行检查，模板内的杂物、积水和钢筋上的污垢清理干净；模板如有缝隙，应填塞严密，模板内面应涂刷脱模剂。b、

13、浇注前，检查混凝土的均匀性和坍落度。c、 对浇注混凝土使用的脚手架，应便于人员与料具上下，且必须保证安全。d、 混凝土应按一定厚度、顺序和方向分层浇筑，应在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑上层混凝土，混凝土分层浇筑厚度不超过40cm。e、 浇筑混凝土时，采用插入式振捣棒捣固。振捣应符合下列规定： 使用插入式振动棒时，移动间距不应超过振捣棒作用半径的1.5倍；与侧模应保持510cm的距离；插入下层混凝土510cm；每一处振捣完毕后边振动边徐徐提出振动棒；避免振动棒碰撞模板、钢筋及其他预埋件。 对每一振动部位，必须振动到该部位混凝土密实为止。密实的标志是混凝土停止下沉、不再有气泡冒出、表面呈现平坦、泛

14、浆。f、 混凝土的浇筑必须连续进行，如因故间断，间断时间应小于前层混凝土的初凝时间或能重塑的时间。允许间断时间应经试验确定，若超过允许间断时间，须采取保证质量措施或按工作缝处理。g、在混凝土浇筑过程中，应注意观测： 随时观察所设置的预埋螺栓、预留孔是否移动，若发现移位时应及时校正。 预留孔的成型设备及时抽拉松动。 在灌注过程中应注意模板、支架等支撑情况，设专人检查，如有变形，移位或沉陷应立即校正并加固，处理后方可继续浇筑。h、在浇筑过程中或浇筑完成时，如混凝土表面泌水较多，须在不扰动已浇筑混凝土的条件下，采取措施将水排除。继续浇筑混凝土时，应查明原因，采取措施，减少泌水。i、 混凝土浇筑完成后

15、，对混凝土裸露面应及时进行修整、抹平，定浆后还应第二遍压光或拉毛。j、 混凝土达到一定强度后，要及时洒水养护，天气干燥时还应覆盖养护。七、 顶进施工及主要施工程序本工程施工地段地质情况较差，考虑采用敞开式手掘顶管机头进行顶进，为保证施工安全，在敞开式手掘机头处设置活动可调式格栅，一旦遇到土质变化，不利于手工掘进时可考虑增设格栅防止土体坍塌，在机头后设纠偏千斤顶以备纠偏。根据手掘式顶管的要求，地下水应降低至管底以下不小于50cm，在施工过程中，采用井点降水的方法来降水，设置井点降水来降低顶管施工段面的地下水位。点降水设置：（1）井点降水布置距离30m。（2）降水井直径（）900mm，距顶管中心距

16、离不小于6m。（3）降水井施工采取人工挖孔或钻机钻孔，钢筋砼护壁。（4）降水井作用完毕成要进行回填处理。顶管施工工艺流程图见图4。 12施工准备开挖工作坑修筑滑板钢管进场修筑后背安装顶进设备设备调试、试顶顶 进就 位刃脚补长连续顶进作业顶管纠偏竣工验收拆除顶进设备检查安装设备安全教育、组织机构线路加固模板、钢筋加工基坑降、防、排水观测、纠偏挖土、运土图4 顶进施工工艺流程图八、顶管工作井、接收井设置1、工作井的布置：（见图5工作井布置图）1-钢管；2-洞口止水系统；3-顶铁；4-导轨；5-主顶油缸；6-油缸架；7-测量系统；8-后靠背；9-后座墙；10-工作井图5 工作坑内的布置示意图直线顶进

17、工作井最小净空长度(选用7.5m)L=1+2+3+41-主顶千斤顶尺寸（选用2.0m）2-工具管尺寸（选用2.0m）3-环铁尺寸（选用1.0m）4-分力阀尺寸（选用0.5m）5-后备墙厚度（选用1.2m）6-安装富余量（选用0.8m）L=7.5m直线顶进工作井最小宽度（选用6.4m）B=X+Y+DX-井内左侧最小工作面(2.0m)Y-井内右侧最小工作面(2.0m)D-钢管外径（2.4m）B=6.4m顶进工作井深度：H=h1+h2+h3h1-地面至导轨顶高度（m）h2-导轨高度h3-基础及垫层厚度H-地面至基底高度、接收井尺寸：直线井接收长度L=L1工具管长度3.0m5.0m直线井接收宽度4.0

18、m接收井深度H=h1+h2+h3h1-地面至管道底高度h2-支承垫板厚度h3-基础及垫层厚度H-地面至基底高度2、后背墙设计后座墙将采用钢筋混凝土整体浇注，厚度设为1.2m厚，同时保证其平面与顶进轴线垂直。后座墙的检算根据主顶油缸的布置，千斤顶定推力按45度扩散角，算出后背墙受力面积，根据后背土体极限承载力推算出后背所能承受推力，本工程中使用选用4台400t千斤顶作为主顶，当后背墙厚度不能满足顶力需求时采用加设触变泥浆和中继间等方法减阻，以保证后背墙的稳定。后背墙高度和宽度，应按管径大小，后背墙布局求得，一般高度可选45m，宽度可选用3m4m。3、工作井导轨设立：（见图6工作井导轨结构示意图）

19、图6 工作井导轨结构示意图导轨采用面接触方法保证管道顶进时管子的稳定性，并保证顶铁滑动方便。4、安设工具管准确测量定位，使工作坑底板中心线、中心线重合。外表进行润滑处理，以减少顶进阻力。工具管主要起导向、切土和对施工人员起安全保护作用，安装应和设计轴线吻合，不能出现上下左右的偏角，防止顶进时出线高程偏差。工具管结构尺寸见图7。图7 工具管结构尺寸图九、砼管的安装、接口与检查井砌筑1、管道的安装方法1）下管、稳管使用吊车和专用高强尼龙吊带下管，以免伤及管身混凝土。下管时使管节承口迎向流水方向，下管。管道就位后，为防止滚管，在管两侧适当加两组四个楔形混凝土垫块。管道安装时将管道流水面中心、高程逐节

20、调整，确保管道纵断面高程及平面位置准确。每节关节就位后，进行固定，防止发生位移。管道安装前要在接口处开挖工作坑，承口前大于等于600mm，承口后超过斜面长，两侧大于管径，深度不小于200mm，见下图所示。管道接口工作坑示意图2）对口清理管膛、管口：将承插口内的所有杂物予以清除，并擦洗干净，然后在承口内均匀涂抹非油质润滑剂。清理胶圈：将胶圈上的粘结物清擦干净，并均匀涂抹非油质润滑剂。插口上套胶圈：密封胶圈要平顺、无扭曲。安管时，焦圈均匀滚动到位，放松外力后，回弹不大于10mm，把胶圈弯成心形或花形装入承口槽内，用手沿整个胶圈按压一遍，确保胶圈均匀一致卡在槽内。顶装接口：顶装接口时，采用龙门架，对

21、口时应在已安装稳固的管子上拴住钢丝绳，在待拉入管子承口处架上后背横梁，用钢丝绳和倒链连好绷紧对正，两侧同步拉倒链，将已套好胶圈的插口经撞口后拉入承口中。注意随时校正胶圈位置和状况。安装时，顶、拉速度应缓慢，并应有专人查胶圈滚人情况，如发现滚入不均匀，应停止顶、拉，用凿子调整胶圈位置，均匀后再继续顶、拉，使胶圈达到承插口的预定位置。管道安装应特别注意密封胶圈，不得出现“麻花”、“闷鼻”、“凹兜”、“跳井”、“外露”等现象。倒链拉人法安管示意见下图所示。3）锁管检查中线、高程：每一管节安装完成后，应校对管体的轴线位置与高程，符合设汁要求后，即可进行管体轴向锁定和两侧固定。用探尺检查胶圈位置：检查插

22、口推入承口的位置是否符合要求，用探尺伸入承插口间隙中检查胶圈位置是否正确。已安装就位的管道，承插口间隙处被压缩的橡胶圈积蓄了径向膨胀应力，由于承口内工作面和插口外工作面有一定的坡度，在安装外力取消后，橡胶圈膨胀的水平分力会推动管子插口端向外退，锁管的目的是外加一个相平衡的水平拉力，以保持承插口的正确安装位置，控制插口由于橡胶圈回弹造成的退出量不大于10mm。锁管的方法是将刚安好的管子，在拉管就位吊链未卸荷之前，另与后面已安装就位的第45节管子之间，用另外的钢丝绳和吊链拉紧，防止其自由松弛。随着管子向前安装，锁管位置也向前移。可以用两套拉紧装置倒换交替使用。锁管示意见图4-8所示。安管、锁管示意

23、图4）转角的安装方法供转角安装的管子必须满足转角水压试验。安装前，要把转角处的沟槽开得宽些，以适应转角需要。安装时，先直线安装，再用千斤顶和吊链等工具调整至所需要的角度。偏转角与后面管的直线夹角不得大于下面的角度：E400700管1.5度，E8001200管1度。5）和检查井的衔接管道和检查井的连接采用刚性连接，井和管之间用1：2.5的砂浆结合密实，井底流槽和管内壁接合平顺，管口和井壁齐平。3、砖砌检查井（1）工艺流程准备工作混凝土垫层井室砌筑流槽与脚窝踏步安装盖板安装井筒砌筑抹面勾缝井圈及井盖安装砖砌排水检查井工艺流程图（2）操作方法准备工作井位放线：根据设计图纸，测放检查井墙体内外边线及井

24、室中心线。基础及管口凿毛：对应墙体的混凝土基础及管口外壁表面进行凿毛处理，以利于与墙体连接。砌筑用砖应提前一天浇水润透。砌筑砂浆：根据试验室提供的水泥砂浆配合比，现场拌制水泥砂浆。采用机械搅拌，搅拌时间不少于90s，稠度应控制在5070mm。砂浆随拌随用，不得超过砂浆初凝时间，一般拌成后2.5h内用完，砂浆若有泌水现象时，应在砌筑前重新拌合。井室砌筑砖砌检查井采用圆形检查井，在工程中应根据接入的管径、方向、转角、覆土深度、有无井室盖板等条件选择其井型。混凝土基础强度达到12MPa以后，方可进行井室的砌筑。砌筑前，应将砌筑部位清理干净，并洒水润湿。井室砌筑前对凿毛处理的部位刷素水泥浆。井室为圆形

25、时，以圆心为控制中心挂线，随砌随检查井室尺寸。采用丁砖砌法，两面排砖，外侧大灰缝用“二分枣”砌。砌完一层后，再灌一次砂浆，然后再铺浆砌筑上一层砖，上下两层砖间竖向缝应错开。砌砖采用“三一”砌砖法，即一铲灰、一块砖、一挤揉；采用铺浆法操作时，铺浆长度不超过500mm。砌砖体水平灰缝砂浆饱满度不得低于90，竖向灰缝采用挤浆或加浆方法，使其砂浆饱满。严禁用水冲浆灌缝。砌筑时，要上下错缝，相互搭接，水平灰缝和竖向灰缝控制在812mm。拱券及支管检查井接入圆管时，管顶应砌砖券加固，当管径1000mm时，拱券高应为250mm；当管径1000mm时，拱券高应为125mm。预留支管应随砌随安，管口应深入井壁3

26、0mm，预留管的管径、方向、标高应符合设计要求，管与井壁衔接处应严密不得漏水，预留支管宜用强度低于M75等级的砂浆砌筑封口抹平。用截断的短管安装预留管时，其断管破茬不得朝向井内。流槽与脚窝流槽与井室同时进行砌筑。雨水检查井流槽高度为到顶平接的支管线的管中部位。流槽表面采用20mm厚1：2.5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。污水检查井流槽高度为干线管顶高，表面采用20mm厚1：2.5水泥砂浆抹面，压实抹光，与上下游管线顺接一致。脚窝采用预制，提前用1：2.5水泥砂浆预制。雨水检查井一般在管径D大于等于1600mm时，流槽内设脚窝；污水检查井一般在管径D大于等于800mm

27、时，流槽内设脚窝。踏步安装踏步为铸铁踏步，安装前一天应刷防锈漆两道。踏步的竖向间距375mm，踏步外露长度l00mm，踏步水平间距150mm。从井口向下第一个踏步距井口应控制在220360mm。踏步安装时，要求上下垂直，尺寸一致。圆形井踏步安装时，必须向圆中心安装。踏步应随井墙砌筑随安装，位置准确，随时用尺测量其间距，在砌砖时用砂浆埋牢，不得事后凿洞补装，砂浆未凝固前不得踩踏。有钢筋混凝土盖板的井室，盖板下第一个踏步距盖板底部120mm为控制踏步。井室内在主干管上、下游方向，砖券以上加踏步，用以放吊灯及安全带。盖板安装矩形检查井为盖板式。圆形检查井按井口形式不同可以分为收口式和盖板式。钢筋混凝

28、土盖板安装采用起重机械吊装就位，安装前用l：3水泥砂浆座底。盖板安装要求位置准确，底部平稳牢固。井筒砌筑井筒高度应符合设计要求，砌筑时应挂中心线，随砌随测量内径尺寸，防止尺寸偏差。砌筑排砖要求同圆形检查井井室。圆形收口井井筒砌筑时，根据设计要求进行收口，四面收口时每层不应超过30mm 三面收口时每层不应超过4050mm。砌筑收口井上部收口时，若需抹面，应按坡度将砖头打成破茬，以便于井内顺坡抹面。抹面勾缝雨水检查井：井室内墙面由下游管底至管顶以上300mm，均用1：2.5水泥砂浆抹面，厚20mm，至地下水位以上500mm。污水检查井：井室内墙面由下游管底至井室顶以下全部使用1：25水泥砂浆抹面，

29、厚20mm，其余用1：2水泥砂浆勾缝；如位于地下水位以下，则外墙用1：3水泥砂浆抹面，厚20mm，至地下水位以上500mm。抹面前应先用水湿润砖面，然后采用三遍法抹面，第一用1：2.5水泥砂浆打底，厚l0mm，必须压入砖缝，与砖面粘贴牢固，第二遍抹厚5mm找平，第三遍抹厚5mm铺顺压光，抹面要一气呵成，表面不得漏砂粒。抹面完成后，井顶覆盖养护。为了保证抹面三层砂浆整体性，分层时间宜在定浆后随即抹下一层；如间隔时间太长，应刷素浆一道，以保证接茬质量。墙体勾缝勾缝前检查墙体灰缝深度，有无瞎缝。清除墙面杂物，洒水湿润。勾缝要求深浅一致，交接处平整，一般比墙面深34mm。勾完一段清扫一段，灰缝不得有舌

30、头灰、毛刺。十、 顶力计算推力计算如下：F=F1+F2 其中F总推力 F1迎面阻力 F2顶进阻力 F1=/4*D2*P（D工具管外径 2.40m P控制土压力） P=r（H+2/3*D）*tg2（45。-/2） H-地面至掘进机中心的厚度，取最大值34.67m； r-土的湿重量，取17.85kN/m3； 土的内摩擦角,取值26.94°。P=17.85*（34.67+1.632）* tg2（45°-26.94/2） =397.56KNF1=/4*D2*P=1/4*3.1416*2.448*2.448*397.56=1871KNF2=D *L*f 式中:f管外表面综合摩阻力,由

31、于顶管穿越土层大致为砂质粉土及粉质粘土，考虑到各种因素的影响，将综合摩阻力放大到7KN/m2。 D管外径2.448m则F=F1+F2=1871+3.1416*2.448*7*L为保证千斤顶顶力，保证顶管在顶进过程中的受力均匀，拟计划采用4台400T的千斤顶顶进，则总顶力可以达到16000KN，则总顶进长度可以达到262m。同时，要求后背墙的最大抵抗设计力不小于20000KN。根据在施工中实际施工经验，实际顶力应控制在理论顶力的80%，也就是工作井中的主顶顶进长度不超过200m，因此当顶进距离小于210m，可不加设中继间，当顶进距离超过210m的时候，主顶顶力不能满足顶进要求时，需要加设中继间。

32、中继间设计采用16台50T的小千斤顶组成，则总推力可达到800T，代如下面公式可求得顶进距离为：则F=F1+F2=1871+3.1416*2.448*7*L则L为114m。根据在施工中实际施工经验，中继间的实际顶力应控制在理论顶力的70%，因此中继间的顶进长度只能达到80m。顶管的最大顶进距离为280m，主千斤顶可以顶进210m，还剩余70m，因此在主千斤顶顶进70m的位置，加设一个中继间就可以满足施工要求。当主千斤顶的顶力达到设计顶力的80%，就需要启动中继间千斤顶。十一、顶进施工组织及工艺1、顶进设备安装及调试顶进设备主要包括液压系统和传力设备两大部分。设备布置是否恰当，关系到顶进的成效，

33、因此，安装前，对液压系统的各部件应进行单体实验，合格后方可安装。顶镐均匀布置，斜顶时，另外进行力学计算。安装好全部液压系统，包括顶镐、油泵、油箱、管路以及配套辅助设备后，进行检查调试，使其运转正常。设备安装调试完成后，进行试顶。试顶缓慢加力，采用自重的0.40.8倍顶力，逐步稳压，直至油压突然下降，表明已移动。停机检查顶进设备及钢管是否正常，确定能否正式顶进。2、顶进作业准备工作检查项目（1）各支墩是否均匀受力，扣件联结是否牢固，纵横梁是否稳定。（2）工作坑挡护是否牢固，周围地面是否发生沉降；后背加固情况，检查顶进设备状况。（3）基坑开挖情况。（4）现场照明；液压系统安装、检测、实验。（5）观

34、测仪器安装调试，人员准备情况。上述准备工作工作经检查均合格无误后，试顶验证。一切均已正常工作，方可进行正式顶进作业。3、顶进作业工艺流程（1）顶进作业工艺流程见图8。箱身前移油泵回油，回顶镐箱身停止检查、纠偏接换顶铁开油泵，千斤顶工作开油泵，千斤顶工作循 环图8 顶进作业工艺流程图（2）顶进即开动高压油泵，使千斤顶受液压产生顶力，推动钢管前进，每次顶程，一般为190800mm。钢管前进后，千斤顶活塞回复原位，在空当处添放顶铁，进行下次顶进，如此循环往复，直至钢管就位。4、顶进操作规程（1）钢管在工作坑底板上顶进时，要特别注意钢管的轴线方向与设计轴线重合。如有偏差，可通过工作管前挖土纠偏和调整顶

35、力纠偏。（2）每班交接前，仔细检查千斤顶、油泵液压系统、顶铁、顶柱、后背等设备状态，掌握钢管当时的方向及高程状况，开始下一循环顶进。顶进过程中，要做好记录，随班交接。（3）顶进时顶铁和后背上不准站人，防止顶铁弓起崩出伤人。（4）注意观察线路是否发生横向变形，如发现则立即停机、纠正，加强养护。5、顶管前进：安装手掘式工具管下管接通电力系统、注浆管及其他挖土机头顶进测量管节偏差调整并调整顶进速度至第一节管推进结束关闭顶进系统挖土重复以上步骤6、顶进到位：顶进将到位时减速测出机头位置到达接收井洞口封门时停止顶进安排接引导轨拆除洞口封门机头入井拆除动力系统分离机头与管节吊出机头依次拆除中继间油缸拆除主

36、顶油缸、油泵后座及导轨清场7、工具头出洞：（1）顶管机出洞前必须对所有设备、液压、电气、压浆、照明等操作系统进行检查，各系统必须均能正常工作，电表、压力表等能正确现实工作状态，然后进行联动调试，确认没有故障，方可开始顶进施工。（2）为防止出洞时出现磕头现象，在工具管其后的混凝土管必须有3节以上相互连接，在洞内埋设一副短的延伸导轨，实现逐步向土层过渡。8、顶管施工及开挖质量标准：顶管施工及开挖主要质量标准遵循以下几点：（1）顶进不偏移，管节不错口，管底坡度无反坡。（2）顶管接口套环应对正管缝与管端外周，保证密贴。管端垫板粘牢不脱落。（3）管缝填充料和顺，不流淌，橡胶圈安放正确。（4）管节不得有裂

37、缝，不渗水，管内不得有泥土及建筑垃圾。（5）严格按顺序开挖，当工具管接触或切入土层后，自上而下分层开挖，工具管迎面的超挖量根据土质确定：当正常顶进时，管下部135°范围内不得超挖，管上部225°超挖量不得大于管外皮1.5cm（6）顶管允许偏差：（均为每段一点）a、中线位移：开始顶进510m范围内，轴线位置偏差3mm；长距离时，允许位移为50mm。b、管底高程：开始顶进510m范围内，高程偏差0+3mm；长距离时，D1500，允许偏差+30-40，D1500，允许偏差+40-50。c、相邻管节错口：15%壁厚且不大于20 无破碎d、内腰箍：不渗漏e、橡胶止水圈：不脱出十二、触

38、变泥浆减阻:在顶进过程中若因地质变化，导致顶力偏大，为确保后背墙稳定，将进行现场察看，由监理签认工程量，进行注浆减摩，并在顶进完成后进行触变泥浆置换，为确保施工安全，须在现场试验基础上制定科学合理的注浆减摩措施。 在工具管尾部环向均匀地布置了四只压浆孔，用于跟踪注浆。钢管管节上布置有四只压浆孔，形成90度环向交叉布置。工具管后面连续5节上都布置有压浆孔，然后每隔2节管布置1节预留浆孔的的管节。压浆总管用2分白铁管，总管上每搁6m装一只三通，再用压浆软管接至压浆孔处。洞口止水平面布置图见图9。图8 洞口止水平面布置图我们在注浆时做到以下几点：（1）选择优质的触变泥浆材料，对膨润土取样测试。主要指

39、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。（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浆液形成情况。（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）注浆泵可选择脉动小的螺杆泵，流量与顶进速度相匹配。在参考相关工程经验和对本工程地质条件分析的基础上，注浆拟在顶进过程中采用如下方法：1、膨润土浆液组成如

40、下表所示，实际施工时，在前50米的试验推进段内，根据该处的土质特点进行试验，以确定合理的配比。（建议配合比） 膨润土浆液组成表膨润土纯碱掺加剂漏斗粘度(秒)视粘度CP失水量1/t终切力(达因/mm3)比重12%0.6%CMC53630.591301.11.162、注浆量按管道与周围土层环向间隙12倍考虑，每节管道均预留注浆孔，加设阀门。3、在整个管道中每设一个补浆断面布置3个注浆孔，补浆应按顺序依次进行，每班不少于2次循环，定量压注、注浆压力选择以不小于0.1pa开始，补浆按失水量计算时间。4、注浆时保证触变泥浆设备运行正常，并在试验段测算顶力，考察触变泥浆实际使用时效，进行及时补浆，确保顶进

41、顺利。5、注浆时需随时观察注浆管变化，观察注浆压力保持情况，随时保证注浆管的畅通。十三、 中继间设计:1、中继站的选用：实际施工中将根据顶管段的长度和顶力因素，决定是否设置中继间，设置中继间前应得到项目监理的批准。其施工原理为：将中继间安装在计算中顶进管某个部位，把这段一次顶进的管道分成若干个推进区间，在顶进过程中，先由若干个中继间按先后程序把管子推进一小段距离后，再由主顶油缸推进最后一个区间的管子，如此重复一直把管子从工作井顶到接收井的一种手段，管子顶通后，中继间按先后顺序拆除其内部油缸后再合拢。（1）中继间在以下情况时选用：（2）在总顶力超过主站最大顶力，（3）总顶力超过了管道允许顶力，（

42、4）总顶力超过后背墙最大允许顶力2、中继间采用时总顶力分配：（1）正面阻力由一号环承担，其余中继间各承担其前方区段管道顶进，主站承担最后一段管道顶进（2）中继环设计顶力应小于主站最大允许顶力：PPP-主站最大允许顶力（KN）P-中继环设计顶力(KN)（3）1号中继环安装位置L1=（PF1）k1/f2L1-1号中继环安装位置F1-工具管正面阻力（KN）k1-工作系数,取k10.6f2-单位长度管道摩阻力（KN/m）（4）中继环间距：L0=Pk2/f2L0中继环间距：k2组合密封环工作系数k20.7e、主站最大推进长度LmLm=pK3/f2K3=0.93、中继间数量：n=(L-L1Lm)/L014

43、、中继间结构形式（见图9）：中继间结构主要由壳体、油缸、密封件等主要部件组成，选用后方不需加工特殊管的组合密封式中继环，也可考虑加工特殊管形式加工中继间。5、使用注意事项（1）中继站使用前其千斤顶、液压系统与电力系统要保证运转良好，顶进前要确保千斤顶在导轨上与已接好管子连好，防止中继站向工作井方向移动。（2）中继站顶进中应经常检查，随时调整，每顶进一顶镐长度，应立即增加顶铁，加快挖土，并进行中线与高程测量，随时加固，确保安全。（3）应有与前后方中继间及主顶站间可靠的通讯联络手段保证中继间正常运转。（4）允许顶进油缸最大行程500mm。图9 中继间结构形式图十四、顶管施工过程中出碴、通风、用电和

44、通讯措施1、出碴开挖采用人工开挖，遇到孤石用风镐凿除，当孤石体积较大时，需要用控制爆破的方法解成小块，然后出碴。利用人力手推车，用卷扬机动力辅助，到出井口倒入储料斗，使用吊车垂直吊运出工作井。土斗设计容量9m3（约1节管出土量）。2、通风根据上述计算，配备煤炭科学研究总院重庆分院研制开发的FBDN010HP对旋轴流式通风机，采用压入式通风，可以满足施工需要。风机性能及参数表风机型号供风量(M3/MIN)功率(KW)风压（PA）FBDN010HP4029901150017503、电源布置在顶管过程中，主要的电源为动力用电和照明用电。（1） 动力用电由于管道内的电机采用380V动力电，因此，进入管

45、道的动力电必须做到二级保护和接地保护措施，动力电源线设置在操作人员不易接触处，并在电源线外增设护套，保证用电安全。（2） 照明用电 由于管道内的空气湿度较大，因此，采用36V低压照明电，低压电须通过变压器降压。灯具采用防水防爆灯具。4、通讯措施顶管施工中地下通讯采用对讲机联络，其设置位置：掘进机操作台一部，工作井顶进控制台一部，地面一部，中继间设一部，以此方式加强通讯联系，协调指挥作业。顶管断面布置图见图10。图10 顶管断面布置图十五、顶进过程测量1、测量仪器配备与检验：顶管施工需进行三维动态测量，其精度要求较高，必须采用精度高、性能优良的测量仪器。为此，配备Z2级经纬仪、DS3水准仪，全站

46、仪结合，控制施工轴线。顶管施工测量所使用的仪器、附件须按时送质检单位检验，做全面鉴定，并在使用过程中按测量规范规定进行检查标定。2、测量控制：为确保顶管按设计方向掘进，使得横向、竖向误差都小于50mm，在工作井附近埋设地面导线点，利用空导点和地面导线点，以导线测量形式，将平面控制成果引测到施工现场。用空导点和地面导线点建立平面控制网。导线测量采用SET2B全站仪，方向观测6测回，测角精度±1，双向观测，测距相对误差1/80000，并对观测结果进行平差。井上坐标点向井下传递采用联系三角形方式。井下控制顶进方向的基准点用钢架埋设成固定点，采用2经纬仪跟踪观测机头平面偏差方向。3、高程控制

47、：利用施工区域附近的已知高级水准点，布设二级水准线路，将高程引测到工作井附近，并设立施工高程控制点。水准测量采用DS3型水准仪配合水准尺，进行往返观测。井下布设一个地下起始高程控制点。4、顶管姿态量测：保证顶管机严格按设计轴线推进，必须及时观测顶管动态数据，从而调整顶管施工各参数，指导顶管正确、安全推进。施工过程中，不断将观测值与设计值进行比较，得出改正值。顶管推进轴线应控制在操作规程允许偏差范围内，勤测勤纠。顶进过程中，随时调整纠偏千斤顶，对管道偏离情况及时掌握，根据实测值，及时纠偏，千斤顶布置为六个，采用机械纠偏，对较小数值时采用挖土控制，测量频率在顶进中开始30cm测一次，顶进顺利后，每

48、100cm测量不少于一次，纠偏时应增加测量次数。十六、顶进系统控制技术措施1、做到油管安装恰当，从主顶操纵阀处分开，对每一只主顶油缸各腔之间的油管的大小、长短相同，主顶油泵尽可能靠近主顶油缸安装。2、顶进环做到准确、无变形并具有足够的刚性，以便将顶力从油缸均匀地传递到管节上。3、顶力不得超过设计的最大允许顶力，顶进时油泵压力应缓慢调整到位，并时刻受控。4、千斤顶应经常保养，保持良好状态。5、油泵及时更换油，保证功率。6、油管应随时保护，避免曝晒，对各接头随时调节，避免油管漏油，减少顶力。十七、洞口封门及止水设计洞口封门设计见图11，进出洞均在工作井和接收井外侧安插一排钢板桩作为钢封门，防止洞口

49、打开后外侧土体涌如井内，钢板桩的深度为管底以下1.5米，宽度为2.5m，挖井时首先应在洞口处砌挡土墙，同时在井壁外侧预埋钢板桩（钢板桩吊钩应漏出自然地面）。图11 洞口封门示意图图12预埋注浆孔示意图我们在顶管出洞处安装橡胶止水圈止水法兰作为工作井洞口止水装置（如图12所示）。该装置与导轨上的管道保持同心，误差控制在2mm以内。同时，在沉井制作时在该止水法兰周围预埋注浆孔，以便顶管顶进时压注减摩膨润土触变泥浆。十八、管节质量保证措施1、顶管为厂制，购置时需附管道合格证，并要求厂家提供国家认可生产许可证及营业执照，并会同厂家共同制定详细的管道制作工艺和质量控制措施，并在报甲方、监理认可后方开始生

50、产。2、出厂前按照设计要求及有关规范、规定对管节进行检查和检验。3、在装运过程中，采取有效的管节保护措施，确保管节不受损害。4、管节在使用以前，再次对其进行外观检查，不合格的坚决剔除，合格的出具经鉴定的检验报告报监理批准后方使用。十九、顶管施工对周围环境的影响顶管施工过程中，部分地段将穿越水库库坝，为减少对周围环境的影响，施工中将采取下列措施加以控制：1、加强地表沉降观测由派克法，地面沉降的横向分布近呈正态分布曲线。Smax=V/（2.5i）式中，Smax最大沉降量； V地层损失量； i沉降槽宽度系数 i=R（Z/2R）0.8=1.5(7.5/3.0)0.8=2.08式中，R管道半径 Z沉降槽

51、宽度地层损失与下列几个因素有关：开挖面、纠偏、工具管与管子外径空隙及其它一些因素。由开挖面引起的V1=1%R2=0.01×3.14×1.52=0.0707 m3由纠偏引起的V2=(1%R2)/2=0.0354 m3由工具管与管子外径空隙引起的V3=DK=3.14×3×0.015×0.6=0.08478 m3式中,为工具管与管道外半径差。由其它因素引起的V4=0.01m3V=0.2009Smax=0.2009/（2.5×2.08）=0.0386米即最大沉降量为0.0386米。虽然沉降量不大，但在在掘进机推进过程中，要精心组织地表监测，在

52、轴线方向每隔5米布一个沉降观测点。通过地表监测得到的隆沉量调整掘进参数，控制地表隆沉。2、置换泥浆措施在顶进结束后，必须立即用纯水泥浆置换膨润土泥浆。以减小后期沉降。3、在顶管施工前，对施工机械进行强制性保养，使顶管施工能连续进行，减少土体扰动时间。二十、 闭水试验输水管道铺设完毕后要进行管道系统的试压工作，这是管道工程质量检查与验收的重要环节，本工程采用水压试验。1、试压前的准备工作1）、对排气管、试压后的排水设备及排水出路进行检查和落实。2）、检查水源、试压设备、防水及量测设备是否准备妥当和齐全，工作状态是否良好，以保证试压系统的严密性及其功能。3）、管道水压试验前，应编制试验设计，其内容

53、包括：a、后背及堵板的设计；b、进水管路、排气孔及排水孔的设计；c、加压设备、压力计的选择及安装的设计；d、排水疏导措施；e、升压分级的划分及观测制度的规定；f、试验管段的稳定措施。2、试验压力水压试验的试验压力为0.9MPa。3、试验方法管道系统水压试验的内容有强度试验和严密性试验。（1）、管道充水管道试压前23天，向试压管道内充水。水自管道低端注入，此时应打开排气阀排气，当充水至排出的水流中不带气泡，水流连续，即可关闭排气阀门，停止充水。水充满后为使管道内壁及接口材料充分吸水，宜在不大于工作压力条件下充分浸泡后再进行试压，浸泡时间不少于24小时。（2）、强度试验管道浸泡符合要求后，进行管道

54、水压试验。试压分两步进行，第一步是升压，第二步按强度试验要求进行检查。a、升压 管道升压时，管道内的气体应排净，升压过程中，当发现弹簧压力计表针摆动、不稳且升压较慢时，应重新排气后再升压。升压时应分级升压，每次升压以0.2Mpa为宜，每升一级应检查后背、支墩、管身及接口，当无异常现象时，再继续升压。b、强度试验 水压升至试验压力后，保持恒压10分钟，经对接口、管身检查无破损及漏水现象，认为管道试验强度合格。（3）、严密性试验采用放水法进行，具体方法如下：a、按照试验压力要求，每次升压0.2Mpa，然后检查有无问题，若无问题可继续升压。将水压升至试验压力，关闭水泵进水阀门，记录降压0.1Mpa所需时间T1；b、打开水泵进水阀门，再将管道压力升高至试验压力后，关闭水泵进水阀门；打开连通管道的放水阀门往量水箱中放水，记录降压0.1Mpa的时间T2，并测量