过河顶管方案终

1、盐城经济技术开发区福汇纺织新建污水管道工程穿越通榆河道顶管工程施工方案江苏新景源建设集团有限责任公司福汇纺织新建污水管道工程项目部目录一、工程概况二、顶管施工（一）顶进施工工艺流程（二）顶管机选型（三） 泥水处理（四）泥水输送（五）顶进管理系统（六）泥水平衡顶管主要施工参数的设定与调整（七）泥水平衡顶管施工引起的地面沉降（八） 泥水平衡顶管特殊施工技术（九）顶进设备安装(十)管节接口处理措施(十一)供电及照明(十二)通讯、监控(十三)顶管进洞技术措施(十四)沉降观测点的布置和观测(十五)顶管纠编(十六)顶进测量及控制顶管施工方案一、工程概况福汇纺织新建污水管道工程，0+0500+318段为d1

2、200钢筋混凝土管顶管过通榆河，顶管长为268m，设计管中心标高为-9.5-9.70。通榆河常水位标高为:-0.80.9，洪水位标高为:2.99，河底标高为-4.92。二、顶管施工（一）顶进施工工艺流程：测量确定轴线、标高安装垂吊设备安装后靠背安装液压千斤顶轨道安装液压泵站、水泵、泥浆泵选择并围护好泥浆沉淀池安装掘进机头调试电器线路调试液压系统安装第一节钢筋混凝土管掘进机头穿墙井洞启清清水泵、冲释土体启动泥浆泵泵送泥浆至沉淀池通过电脑显示屏观察机头的具体位置，随时控制机头走向。控制管道走向，确保管道正常顶进符合设计要求。当管道顶进时，顶力如增大较快，应用预先调试好的注浆系统，及时注触变泥浆进行

3、减阻。（二）顶管机选型 选用泥水平衡顶管设备。泥水加压平衡顶管设备的特征是在机械掘削式顶管前部的刀盘附近安装隔板，形成泥水压力仓，将加压的泥水送入泥水压力仓，使开挖面稳定，刀盘切削下来的土砂以泥水形式被输送到地面。泥水平衡顶管系统主要由顶管机、泥水输送、泥水处理及顶进管理四个系统组成。(1) 泥水平衡顶管机 泥水加压平衡顶管机主机工作原理：工具管在正常作业前，刀盘与壳体外圈接触，刀排与刀盘盘体接触，泥水仓处于密闭状态，以延缓泥水压力泄漏。同时在泥水旁路切换大循环时，使泥水压力的波动对开挖面的扰动降到最小，待泥水仓中压力稳定后，启动中心轴动力泵站带动中心轴及刀架向前运动，使刀架与刀盘分离，在两者

4、之间形成四条70mm的进土间隙，并由中心轴及刀架的继续伸出带动刀盘盘体的运动，使之与壳体保持一定距离，此时机头即处于待工作状态，启动刀盘驱动电机，通过第一级减速(105k行星齿轮减速机)，其输出轴上的小齿轮带动中心轴上的大齿轮(即第二级减速i=131/17)最终带动刀盘及刀架，以1.5rpm转动(可正反转)切削土体。顶力计算F= Fl+ F2其中F总顶力Fl一迎面阻力F2顶进阻力F1/4×D2×P (D顶管机外径1480mm ， P控制土压力)PK0××H0式中 K0静止土压力系数，一般取0.55H0地面至掘进机中心的厚度，取最大值15.9m土的湿重量，

5、取1.9t/m3P0.55×19×15.9166.2KN/m2F1=3.14/4×1.482×166.2285.8KN F2D×f×L式中f管外表面平均（根据顶进距离平均淤泥土）综合摩阻力，取0.5t/m2D管外径1.44mL顶距，取最大值268mF23.14×1.44×5×2686058.9 KN总顶力F= Fl+ F2=285.8+6058.9=6344.7 KN顶进装置顶进装置分主顶进装置及中继顶进装置两部分。主顶进装置的主要功能是完成管节的顶进，其由底座、油缸组、顶进头、V形顶块、钢后靠及液压动力

6、泵站等组成；中继顶进装置主要是为中继接力顶进所用。（三） 泥水处理泥水处理系统主要由粘土溶解槽、调整槽、剩余槽、清水槽、泥水分离旋流器和沉砂池等组成，起处理泥水(由盾构开挖面排出)和制造新鲜泥水的作用。泥水处理采用一次沉淀的方法，沉淀后的泥水送入调整槽，调整粘度、密度后重新利用。江中设置一台潜水泵引水入清水槽，清水槽内设潜水泵一台，用于向调整槽内加注清水，调整槽内设搅拌装置，调整后泥水通过泵送入顶管机内使用，粘土溶解槽内搅拌浓泥浆，加入调整粘度、密度。粘度控制在25S左右，密度在1.2g/mm3左右，并且根据实际情况再作调整,见下图。泥水平衡式设备的配置图 （四）泥水输送泥浆输送系统是由一根6

7、送泥管、一根6排泥管、送泥泵和排泥泵等部分组成。经处理后的泥水由调整槽通过PH泵由地面送至井下，顶管内排出的高密度泥水，经安装在地面和隧道内的接力泵送回至地面泥浆沉淀池。沉淀池中泥浆沉淀和疏干后，用封闭式车斗外运。泥水输送系统流程图泥水输送系统启动时，先开启VP阀，启动PI泵，开启V3、V5阀，再逐个启动P2、P3、PE泵。系统启动数分钟后，当送排泥水压力和流量趋于稳定，送泥水压力和切口压力基本相同时，才可操作到"顶进状态"。进入"顶进状态"时，开启机头阀，开启V1、V2阀，关闭V3阀。泥水输送系统可逐渐达到泥水平衡，调整送泥水压和排泥流量，使推进过程中

8、一直保持泥水平衡，若在推进过程中，切口水压值偏高设定值，操作人员应采取措施，使之恢复正常。若切口水压继续偏差达限值，应立即切换到"旁路状态"。如果切口水压的偏离原因是泥水管道堵塞引起的，就应操作至"逆洗状态"，对堵塞管道进行冲洗。管道畅通后，应先转换到"旁路状态"，最后才转换到"顶进状态"。顶进结束后，应将"顶进状态"切换到"旁路状态"，待泥水平衡后，再切换到"停止状态"。（五）顶进管理系统顶进管理系统由顶管机主机及泥水输送两大系统组成。该系统能在电脑中反

9、映出施工过程中的切口水压、送排泥流量、送排泥密度、主顶速度、主顶行程、刀盘油压和顶管的平面、高程、转角等一系列施工参数。顶进过程中，中央控制室操作人员通过此管理系统反映的各类施工参数及时作相应调整。（六）泥水平衡顶管主要施工参数的设定与调整(1)切口水压设定泥水平衡顶管顶进时，开挖面不断被刀头切削，此时泥膜被刀头切削并将泥水压力传递给土体，由于刀头的介入使传递给土体的外力增加，因此开挖面处于动态平衡之中。切口水压的上、下限值设定可根据常用土体力学计算公式计算得到。实际顶进过程中的切口水压是根据切口水压设计设定值、实时的土砂量和干砂量积算值等重要参数设定。其中切口水压设计设定值可根据近1050m

10、掘进过程中较佳的设定值回归所得。(2) 顶进速度顶进速度的控制过程中，应注意以下几点： 主顶启动时，必须检查千斤顶是否靠足，开始顶进和结束顶进之前速度不宜过快。每节顶进开始时，应逐步提高顶进速度，防止启动速度过大。 在利用中继间(一级或多级)作接力顶进时，必须确保后级中继间及主顶所用千斤顶充分均匀受力，避免顶管机后退造成切口水压剧降，从而影响开挖面的稳定。待前级中继间顺利顶进到位后依次将后级中继间及主顶顶进到位。 一节顶进过程中，顶进速度值应尽量保持恒定，减少波动，保证切口水压稳定和送、排泥管的畅通。 顶进速度的快慢必须满足每节润滑泥浆注浆量的要求，保证润滑泥浆系统始终处于良好工作状态。根据实

11、际施工经验，正常顶进条件下，顶进速度应设定为2.53.5cm/min；如正面遇到障碍物或地基加固土，顶进速度应低于1cm/min。(3) 泥水质量控制 密度泥水的密度是一个主要控制指标。泥水密度比重不宜过高或过低，过高将影响泥水的输送能力，过低将破坏开挖的稳定。实际施工和室内实验结果表明，适用于本工程的泥水密度范围应在1.12-1.20g/mm3。下限为1.12g/mm3，而上限需根据顶管机中心轴所能承受的最大扭矩来定。 粘度泥水的粘度是另一个主要控制指标。从土颗粒的悬浮性要求而言，要求泥水的粘度越高越好，根据泥水处理系统的自造浆能力，随着顶进节数的增加，泥浆越来越浓，粘度也呈直线上升，而粘度

12、的增加并非说明泥浆的质量越来越高，因此，泥水粘度的范围应在2025S，考虑到粘度的调整有一个过程，应在泥浆粘度为22S时(调整槽粘度)，即可逐渐添加CMC，添加量的多少视粘度下降的趋势而定。 析水量析水量是泥水管理中的一项综合指标。泥水的析水量应小于5%，降低土颗粒和提高泥浆的粘度，是保证析水量合格的主要手段。泥水监控是一个使用小调整使用大调整使用的无限循环过程，是一个动态变化过程。检查配比是否合理的标准是地面沉降量，沉降量得到控制后就要注意泥水指标的变化趋势，使之稳定在某一区域内。(4) 逆洗时的压力控制逆洗是顶进过程中较为常用的防止和消除排泥管吸口堵塞的方法。在逆洗过程中，由于土仓或顶管机

13、内的排泥管处于堵塞状态，因此逆洗时应提高排泥流量，但不能降低切口水压，整个逆洗过程必须密切注意开挖面稳定情况。推进、逆洗和旁路三状态切换时的切口水压控制偏差值为：±0.02MPa。(5) 开挖面稳定的判断方法开挖面稳定是泥水平衡顶管顶进施工中最重要的管理项目之一，它直接影响着顶管施工质量。控制每节掘削量是开挖面稳定的必要保证。（七）泥水平衡顶管施工引起的地面沉降泥水平衡顶管在顶进过程中引起的地面沉降变化可分为两个阶段。第一阶段是指开挖面达到测点之前的沉降或隆起。它主要是由于泥水压力引起的，泥水压力过高，使开挖面受挤引起地面隆起；泥水压力过低，使开挖面应力释放引起地面沉降。第二阶段是指

14、从顶管机切口达到测点至顶管机尾离开测点时间范围内引起的沉降或隆起。该段的地面变化主要是由顶管机及隧道移动对地层的摩擦和剪切引起的。此外，平面或高程纠偏引起的单侧土体附加应力也将影响此阶段的地面沉降。（八） 泥水平衡顶管特殊施工技术在工作井洞门外侧无法设置有效的钢封门，虽制作时采用由双榀16组成的直排内封门，但无法在井壁洞圈上安装有效的出洞止水装置，洞门与顶管机及管节间的建筑空隙难以处理，而内封门拔除时的土体损失又是巨大的。本着安全第一的原则，出洞过程中采用井内外封门的形式，以便于在井内拔除封门和封堵建筑空隙，在井内封门外侧安装一只方形钢箱，使其包络内封门所有双榀16，两侧焊接在内封门外缘双榀1

15、6上，上部开口，以拔除双榀16，下部与底板预埋件相连接固定。方箱上设一预留孔。在方形钢箱外侧安装一只圆形钢套，钢套与方形箱采用焊接方式连接可靠。其内布置有三道盾尾钢刷，并在相应两道钢刷之间沿外圈各布置球阀。另外，在钢套后部安装两道钢环板，以安装帘布止水橡胶带。（九）顶进设备安装(1)把地面上建立的测量控制网络引放至工作井内，并建立相应的地面控制点，便于顶进施工时进行复测。(2)工作井内测量放样，精确测放出顶进轴线。(3)安装顶进后靠：后靠采用整块箱型结构钢后靠，与井壁的接触面积大于12m2，以扩大井壁受力面积，有利于工作井的稳定。顶进后靠的平面垂直于顶进轴线，后靠与井壁结构砼之间的空隙要用砂浆

16、或砼填塞密实。(4)安装主顶装置和导轨：先将它们大致固定，然后在测量的监测下，精确调整它们的位置，直到满足要求为止，随时将它们固定牢靠。(5) 工作井内的平面布置：搭建井内工作台、安装配电箱、主顶动箱、控制台等。敷设各种电缆、管线、油路等。井内平面布置要求合理，保证安全，方便施工。(6)地面辅助设备的安装及平面布置。辅助设备主要有拌浆系统、供电系统、电瓶车充电间等的安装，此外还有管节堆场、材料堆场、安全护栏等的布置。(7) 地面辅助工作及井内安装结束后，吊放顶管机，接通电气、液压等系统，进行出洞前的总调度。(十)管节接口处理措施管节接口处理是顶管工程的关键部分，保证做好接口部分是顶管工程成败的

17、关键，因此对组成接口的每一部分都必须严格遵照有关规程的要求逐一分别严格制作。顶进前应对钢管成口管、从尺寸、规格、性能、数量等均作详细调查，必须符合钢管标准设计图的要求。顶进前还必须在现场作试安装，对不合格的成品管应予以剔除。钢管头的槽口尺寸必须正确，光洁平整无气泡。(十一)供电及照明由于施工为间断性施工，采用就近接电方法或自发电。为了防止电缆线接头松动，接触电阻增加而影响供电质量，我们使用中的电缆接头箱，既保证了接头质量，又可以避免包扎受潮而产生的漏电事故。施工时，顶管机所需要电力操纵平台上的电箱用50mm2电缆直接输送到工作面，电缆采用三相五芯制，井口采用航空接头，便于拆卸，管道内用接头箱进

18、行电缆连接，确保使用安全。照明采用36V安全电压，由管道内电箱中的1KVA变压器提供36V电源，每只变压器连接9-10只行灯进行照明，根据顶进长度来决定使用变压器的数量。(十二)通讯、监控顶管施工必须保证信息交换渠道的畅通，同时对施工操作人员要进行监护，防止发生安全事故，因此我们设立了通讯、监控系统。通讯采用数字程控交换机，各联络点之间可以通过电话自由通讯，在管道内空气潮湿，应使用防潮防爆的矿用电话机，以保证通话质量。监控采用两台监视器，分别对顶管机操作面和主顶操纵台进行监控。这样地面人员能及时了解施工情况，发生问题可以立即着手解决。为了解决传输信号长距离输送衰减的问题，将信号通过放大器放大后

19、再送上地面，保证了图像的清晰。(十三)顶管进洞技术措施为保证顶管机能顺利进入接收井预留洞，在离接收进15m左右时要加强对顶进轴进的观测，及时纠正顶进轴线的偏差，保证顶管机能顺利地按设计轴线进入预留洞。为防止预留洞封门打开后洞外的土体涌入接收井内，在顶管机到达接收井前，在接收井内预留一道橡胶止水带，以防止顶管机进洞时水土涌入井内。接收井内按顶进轴线安装接收机架，使顶管机平衡地进入接收井，防止井洞后顶管机直接落到接收井底板上，造成后续管离接口质量问题。顶管机进洞后，尽快把顶管机和砼管节分离，并把管节和工作井、接收井的接头按设计要求进行处理。(十四)沉降观测点的布置和观测顶进施工的每个顶程都要布置地

20、面沉降观测点。出洞后的15m范围内每隔3m布置一个沉降观测点，然后每隔5m布置一个沉降观测点，在地面重要构筑称处适当增加沉降观测点布置，在每一个顶程中还要布置两道断面沉降观测点。沉降观测点布置必须做到安全、可靠，对测量所有的仪器要经常校正，确保测量数据的准确性。顶管施工时，对沉降观测点每天进行两次观测，对要保护的构筑物处的观测点适当增加观测的次数。并及时把测量数量反馈到施工人员手中，便于指导顶进施工。(十五)顶管纠编(1)纠偏装置纠偏是通过顶管机上的纠偏铰产生折角的面进行的，纠偏系统由4台150吨双作用油缸及控制阀组成，4组油缸呈斜向45度正交布置，每个纠编油缸都通过万向铰将顶管掘进机前后壳体

21、连接在一起，使顶管掘进机能在一定范围内任意做出纠偏动作。4组纠偏油缸由4个三位四通电磁换向阀控制，每个油缸的前后腔均安装有平衡阀，当纠偏油泵关闭时，平衡阀能将油缸前后腔油路关闭，使油缸内始终保持高压，确保纠偏动作的可靠。(2)实用纠偏技术在施工过程中，要根据测量报表绘声绘色制顶进轴线的单值控制图，直接反映顶进轴线的偏差情况，使操作人员及时了解纠偏的方向，保证顶管机处于良好的工作状态。在实际施工中，顶进轴线的设计轴线经常会发生偏差，因而要采限纠偏措施，减小顶进轴线和设计轴线间的偏差值，使之尽量趋向一致。顶进轴线发生偏差时，通过调节纠偏千斤顶的伸缩量，使偏差值逐渐减小并回至设计轴线位置。在施工过程

22、中应贯彻勤测、勤纠、缓纠的原则，不能剧烈纠偏，以免对砼管节和顶进施工造成不利影响。实际操作中还应注意，纠偏是与顶管同步进行的一项工作，重要的是把握顶管趋势，不能指望一蹴而就，而应缓慢地、逐步进行，若操之过急就容易造成轴线的较大折角，反而不利于顶进的顺利进行。(十六)顶进测量及控制(1)轴线测量方法为了使顶进轴线和设计轴线相吻合，在顶进过程中，要经常对顶进轴线进行测量。在正常情况下，每顶进一节管节测量一次，在出洞、纠偏、进洞时，适当增加测量的次数，施工时要经常对测量控制点进行复测，以保证测量的精度。顶时测量利用J2激光经伟仪置于顶进轴线上，跟踪顶管机内光靶测量，顶进时，施工人员随时可以直观地看出顶管机偏差情况及行进方向，同时每顶进一节管利用J2经纬仪二测回直接在井内观测顶管机内平面测尺偏差读数。高程偏差测量采用水准仪测量，测得顶管机中心标高，再与设计高程比得高程偏差。另外，指示轴线在顶进过程中，必须利用三