顶管施工 (1)

1、1414给排水给排水1 1班，第班，第2 2施工小分队施工小分队0707陈振雄，陈振雄，0808戴小凤，戴小凤，1010邓韵珊邓韵珊 1111古国成，古国成，1414何丰成，何丰成，2222梁文礼梁文礼2525林丹宁林丹宁，2626林狄龙林狄龙 一、工程概况工程概况 1、工程概述及方案选择 工程名称：某污水管道工程 建设规模：管道全长4532m。 工程范围：完成本项目本工程明挖施工、顶管施工、管道基础处理、污水管道安装敷设、新建工作井、接受井、检查井、沟槽回填、施工便道、路面恢复等施工图纸和工程量清单及招标过程中所发出的相关文件所包含的全部内容； 工期要求：施工总工期180日历天； 2、工程地

2、质情况：工程地质情况： 根据钻探揭露，线路分布的地层主要有第四系土层依次为人工填土层（Q4m1）、海陆交互相沉积层（Q4mc）、冲积层（Q4a1）、残积层（Qe1）。下伏基岩为燕山期花岗岩（53）。其野外特征按自上而下顺序描述如下： （1）、人工填土层（Q4m1） （2）、海陆交互相沉积层（Q4mc） （3）、冲积层（Q4a1）冲积层是冲积物在河床上的堆积，主要含有卵石、沙粒或粘土 （4）、残积土层（Q4e1） （5）、燕山期花岗岩（53） 3、地下水主要为第四系砂层孔隙潜水。、地下水主要为第四系砂层孔隙潜水。第四系孔隙潜水：主要埋藏于冲积砂层中，地下水位埋深一般0.6-2.0m，标高为0.3

3、21.46m。由于本路段砂层连续分布，且厚度较大，透水性好，故水量丰富。由地表降雨及上游地下水迳流补给。本场区的地下水对砼结构无腐蚀性，对砼中的钢筋具有中等腐蚀性。 4、圆形工作井接收井圆形工作井接收井 本顶管工程根据设计图纸，设 16座工作井和17座接收井，大部分工作井净空尺寸为6.5m，一个工作井向两个方向两次顶进；接收井净空为4.0 m。工作井和接收井采用机械挖土的沉井方法进行施工，最后施工垫层、集水井、底板、后靠背。 施工工艺选择：经调查分析研究及结合本公司在设备和施工及相关的技术能力，该排水管铺设拟采用密封泥水平衡式顶管工艺进行非开挖施工。 二、工程特点难点及对应措施工程特点难点及对

4、应措施 1、本工程主要有以下特点： 地质条件差：管道穿越的地层主要为淤泥夹砂层，地下水位高，这种地层在受到扰动时容易发生流沙现象； 顶管施工精度要求高，管道要从桥梁、其它市政管线、路面、河道等地面结构物下面穿过，地面构造物不能受顶管影响； 工程位于现有道路两侧，道路两侧为住宅区、厂区、商铺、鱼塘、河涌等，施工中必须保证道路畅通及顶管工程的安全和质量；在管道施工范围的路面下有给水管、通信电缆、高压电缆等管线，分布情况待探明； 工期要求紧，必须尽早计划、尽早开工。 2、根据本工程的特点，我司拟采取以下对策： 1）、科学合理的配备顶管设备。在现场踏勘及详细阅读分析地质资料的基础上，我司拟采用刀盘可伸

5、缩式泥水平衡顶管掘进机进行本工程的施工。 2）、采用先进的管理手段，加强工程计划管理，合理安排施工顺序，将施工对交通影响减至最低。 3）、重点工序（如工作井及接收井施工、管道顶进等）均需编制专项施工方案，并严格执行施工方案的审批制度。施工时，严格按审批的施工方案执行。 4）、做好交通疏导方案，并积极与有关单位（如交通管理部门、电力部门、当地行政部门等）联系，争取取得各方的支持，确保工程顺利进行。 5）、积极与各有关部门联系，取得场地地下管线的第一手资料，在施工前仔细进行地下管线的查探工作，并在管线位置上设置明显的标志，在施工中采取各种措施保护好各种地下管线。 6）、切实做好现场文明施工工作。成

6、立现场文明施工小组，施工前做好各种宣传和教育工作，制定文明施工和环境保护责任制度，施工中加强公司对项目部文明施工的监控力度，切实将施工对周边环境的影响降到最低。序序号号井井 段段管管 径径长长 度度覆土厚度覆土厚度管道所在层地管道所在层地质情况质情况1 1W4-17W4-174545D1500D15002221m2221m5.0m6.5m5.0m6.5m淤泥夹砂层淤泥夹砂层2 2W4-45W4-45配水井配水井D1650D1650861m861m6.0m8.4m6.0m8.4m淤泥夹砂层淤泥夹砂层主要顶管工程量见下表。基坑测量放样基坑开挖刃脚垫层施工立井筒内模和支架 安装井壁钢筋立外模和支架浇

7、筑井壁混凝土 养护及拆模 封砌预留孔沉井下沉测量控制与观测沉井水下封底浇筑底板。 整平场地后，根据沉井的中心整平场地后，根据沉井的中心坐标定出沉井中心桩、纵横轴线控坐标定出沉井中心桩、纵横轴线控制桩及基坑开挖边线。施工放样结制桩及基坑开挖边线。施工放样结束后，须经监理工程师复核准确无束后，须经监理工程师复核准确无误后方可开工。误后方可开工。 在基坑旁边，进行基坑加固，在基坑旁边，进行基坑加固，打打2根高压旋喷桩。根高压旋喷桩。 基坑开挖基坑开挖根据沉井设计图纸和工程地质报告根据沉井设计图纸和工程地质报告所揭示的地质情况，沉井基坑所揭示的地质情况，沉井基坑开挖开挖深度取深度取2 米米，沉井刃脚外

8、侧至基坑，沉井刃脚外侧至基坑边的工作距离取边的工作距离取2米，基坑边坡采米，基坑边坡采用用1:1。经监理工程师认可的基坑开挖边线经监理工程师认可的基坑开挖边线确定后，即可进行挖土工序的施工。确定后，即可进行挖土工序的施工。挖土采用挖土采用单斗挖掘机单斗挖掘机，并与人工配，并与人工配合操作。合操作。基坑测量放样基坑测量放样工作井工作井DN1500工作井净空尺寸为6.5m，分二次浇捣完成，一次下沉。第一次浇捣刃脚部分，高度3.0米；第二次浇捣高度3.5米；DN1650工作井总高度为8.3米，分三次浇捣完成，一次下沉。第一次浇捣刃脚部分，高度2.4米；第二次浇捣高度3.0米；第三次全部浇捣完成，浇捣

9、高度2.6米。接收井接收井接收井净空为4.0 m，分二次浇捣完成，一次下沉。第一次浇捣刃脚部分，高度2.0米；第二次浇捣高度2.0米；16座工作井和座工作井和17座接收井座接收井第一节结构制作的脚手架均座落在基坑内，竖管的下端铺设木板扩大在地基础上的接触面积，减少接地应力立模前由测量放出井中心和井壁、隔墙、底梁中心线，第一节制作时要完成沉井刃脚部分及其六道中隔墙模板。第二节结构制作时：井内十字隔墙脚手架和外井壁下脚手架继续加高，对原有底层脚手架，需要加固修正，并可适当增加撑和斜拉钢索，保证整个脚手架稳定安全。内圈应拆除原来的脚手架，在一节结构内壁上预埋钢板，加焊三角脚架，间距1.8m左右，然后

10、内圈脚手架座落在三脚支架上的限位槽内，再向上分层搭设，要求同上。砂垫层厚度的确定砂垫层厚度的确定基坑面在刃脚的垫层常用砂垫层砂垫层上加支承垫木或加混凝土垫层两种方法。 砂垫层厚度可采用如下计算公式计算： 砂砂 根据计算结果，无论是工作井还是接收井，砂垫层厚度均为50（厘米）。 砂垫层采用加水分层夯实的办法施工，夯实工具为平板式振捣器。刃脚垫层施工刃脚垫层施工 刃脚垫层采用砂垫层和混凝土垫层共同受力。素混凝土垫层周边要立模，浇筑，振实。素砼标高要准确、平整、由测量人员敲标高桩找平，并由监理处进行复测，平面平整度差值不大于3mm。混凝土垫层厚度的确定混凝土垫层厚度的确定 混凝土垫层厚度可按下式计算

11、公式计算： （0）2 根据计算结果，混凝土垫层厚度15厘米。 混凝土垫层表面应用水平仪进行校平，使之表面保持在同一水平面上。钢筋绑扎钢筋绑扎 钢筋进场后进行送检，经试验合格才可使用，钢筋电焊工必须持证上岗，对钢筋焊接、碰焊，必须按规定吨位进行试件测试，合格后才能正式进结构钢筋作业。钢筋搭接按规范处理。结构内预埋插筋、预埋钢板及预留孔加筋不能遗漏，确保3.54mm砼保护层厚度。立井筒内模和支架立井筒内模和支架 由于顶管沉井净空尺寸为6.5m ，因此，井身混凝土分二节浇捣，内模同样分二节安装。井筒模板采用组合钢模与局部木模互相搭配，以保证内模的密封性。刃脚踏脚部分的内模采用砖砌结构，宽度刃脚同宽。

12、对于井壁上预留管道孔，在制作时可保留外层钢筋及浇筑外层砼，内侧用砖临时封堵，待下沉就位后制作接头或顶管顶进时，再凿去，以利下沉时保证沉井的强度。立外模和支架立外模和支架 钢筋绑扎验收后，应进行架立外模和支架。井壁内外模用串心螺丝固定，串心螺丝采用16的圆钢，中间设置止水片，两端设置铁片控制井壁厚度尺寸，圆钢两端头上铰成螺纹，用定制钢螺帽固定，拆模时拆去钢螺帽，割去外露部分，再用同标号防水砂浆二度抹平，确保不渗水。混凝土浇筑混凝土浇筑 泵房结构砼浇筑时，用根据场地条件，应使用二台臂长不小于32米长臂混凝土泵车停在两对对称浇灌，浇灌顺序从中隔墙中间开始，逐渐向外围井壁扩散，砼每层浇灌高度控制在50

13、厚米左右，上下层砼形成阶梯形，上下层浇灌时间差不大于砼初凝时间，一般气温在25以下，间隔时间在3小时以内（从出料到浇灌时间）。每小时浇筑速度大约在4050m3之间，速度太快，不利砼搓捣。养护养护混凝土浇筑后应及时进行养护，并按季节相应措施，冬天可覆盖多层草包和土工布，井壁侧面可挂草袋，彩条布，塑料布等防冻。一般气候可盖土工布，草包，井壁进行不间断浇水，保持混凝土湿润，待混凝土温度达到70%后方可浇筑上一节混凝土。封砌预留孔封砌预留孔严格按照设计图纸的要求，设置和封砌各种预留孔，并保证在沉井下沉过程中，预留孔内不渗水。沉井下沉沉井下沉 1、刃脚垫层拆除，是先将砼垫层底部的砂挖去，使垫层沉，利用空

14、压泵汽锤或人重镑榔头破碎，刃脚下随即用砂或砂砾回填夯实。 2、沉井沉至地下水位后，井内注水采用空气吸泥带水下沉法，并用抓土机合取土。用不排水法下沉法，应注意保持井内水位高出井外水位12m取土下沉取土下沉 ( a)取土顺序，先取四周井格土，最后取中间井格土，每格内取土则应遵循先中央后四周的顺序。 (b)井格中央土用抓斗水中抓取，沿刃脚、井字梁留出土台，然后用空气吸泥器分层对称冲挖，但不得冲挖刃脚下土层，使井格底部土层形成锅底状，一般当锅底土比刃脚低l1.5m时，沉井即靠自重下沉靠自重下沉，而将刃脚下土挤向锅底中央，再从井孔中央继续取土，沉井即可继续下沉。此时，应注意相邻井格内锅底土高差不大于lm

15、，刃脚斜面与水平面夹角宜为50-60度。 测量控制与观测测量控制与观测 在沉井外部地面及井壁顶部四周设置纵横十字中心控制线、水准点，以控制沉井位置和标高，并在井身内、外各平均分布绘出8根标尺，以观测沉井的下沉量及垂直度，定时用两台经纬仪进行垂直偏差观测，每班至少测量两次，发现倾斜及时纠偏，使偏差控制在允许范围内沉井水下封底沉井水下封底沉井底坐落于较软弱土层，以防井底涌水量很大或出现流砂现象，应选用水下浇筑混凝土进行封底。 待沉井基本稳定后，将井底浮泥清干净，新老混凝土面用高压水枪冲刷干净，并铺碎石垫层；水底封底混凝土采用提升导管法灌注，开导管方法采用球胆，开导管时，首灌混凝土量要经过计算确定，

16、以保证完全排出导管内泥浆，并使导管出口埋深不小于0.8m的流态混凝土中，封底混凝土厚度，根据井封底时满足抗浮要求而定；封底混凝土厚度较厚，应分层连续浇灌；待水下封底混凝土达到所需强度，方可从沉井内抽水，检查封底情况进行检漏补修，然后再施工钢筋混凝土底板。沉井下沉前用砖砌封堵井壁上所有预埋套管，孔径1000mm时，采用10mmA3钢板，以防止下沉时泥土或地下水大量涌入。顶管穿墙套管下沉前用黄粘土或灰土分层回填夯实，使干容重达到1.6t/m3以上刃脚的踏面底宽宜为150mm-400mm浇筑底板浇筑底板底板施工，底板混凝土是本工程基础施工中的重要环节，必须认真组织，精心施工，各区域采用一次成型浇筑方

17、法。 （1）首先按面积标高用铁撬拍板压密，长刮尺刮平； （2）初凝前用铁滚筒数遍碾压、滚平；（3）最后终凝前，用木蟹打磨压实、整平，防止混凝土出现收水裂缝； （4）浇捣前对井内壁，墙侧边及垫层应浇水湿润，要清除坑内积水。混凝土浇筑捣后，需覆盖草包，定期浇水养护。安全措施安全措施 1、沉井施工前，应做好调查研究工作，查清沉井部位地质水文及地下障碍物情况，摸清对邻近建筑物、地下管道等设施影响情况，采取有效措施，防止施工中出现异常情况，影响正常、安全施工。 2、严格遵循沉井取土程序，控制均匀挖土和速度，防止发生突然性下沉、严重倾斜现象，导致人身事故。 3、做好沉井下沉降排水工作，以保证沉井挖土过程中

18、不出现大量涌水、涌泥或流砂现象。 4、沉井上部应设安全平台，周围设栏杆；井内上下层立体交叉作业，设安全网、安全挡板；井下作业应戴安全帽，穿胶皮鞋。 5、沉井内土方吊运，应由专人操作和专人指挥，统一信号，预防发生碰撞或脱钩；起重机吊土方和材料靠近沉井边坡行驶时，应加强对地基稳定性检查，防止发生塌陷倾翻事故。 6、沉井挖土应分层分段对称、均匀进行，达到破土下沉时，操作人员要离开刃脚一定距离，防止突然性下沉造成事故。 7、不排水下沉，井内操作人员应穿潜水服、佩安全带，下井应设安全爬梯，井应有可靠的应急措施。 8、加强机械设备维护、检查、保养。机电设备由专人操作，认真遵守用电安全操作规程，防止超负荷作

19、业，并设漏电保护器；夜班作业，沉井内外应有足够照明，沉井内应采用6V安全电压。 因为该工程地表降雨及上游地下水迳流补给，砂层连续分布，且厚度较大，透水性好，故水量丰富，地下水位埋深一般0.6-2.0m。且顶管施工精度要求高，管道要从桥梁、其它市政管线、路面、河道等地面结构物下面穿过，地面构 造物不能受顶管影响，而管道穿越的地层主要为淤泥夹砂层，在管道施工范围的路面下有给水管、通信电缆、高压电缆等管线，且管道长4532m。故该工程考虑用泥水平衡式顶管进行非开挖施 工。 严格按照设计及现行严格按照设计及现行给排水管道工程施工及验收规范给排水管道工程施工及验收规范进行施工。进行施工。 顶进施工流程图

20、注浆注浆顶进顶进测量测量检查是否偏移检查是否偏移顶进纠偏顶进纠偏YN卸管、接口安装卸管、接口安装 进洞进洞做检查井做检查井 闭水试验闭水试验 下管下管 顶进前准备顶进前准备 结束结束地面准备工作地面准备工作 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。水需从外拖运，要修进场简易便车道，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。工作坑的附属设施工作坑的附属设施 工作坑的附属设施有工作台，工作顶

21、进口装置。 工作台，位于工作坑顶部上，由U型钢支架而成，上面 铺设方木和木板，在承重平台的中部有下管孔道，盖有活动板盖。 工作棚：目的为防风雨。 顶进口装备： 由于本工程土质差，在坑壁的顶口处局部浇筑素混凝土壁，壁中应预埋钢环和螺栓，安装处留有混凝土台， 台厚最少为橡胶垫厚度与外部安装环厚度之和，要求安装环上将螺栓压固压紧橡胶止水。导轨导轨本工程用重轨刚导轨，导轨采用固定安装，安装应按管道设计高程，方向及坡度铺设导轨，要求两导轨平行，各点的轨距相等基础基础由于本工程地下水丰富且水位高，地基承载力较差，在工作坑浇筑20cm厚的C10混凝土，同时预埋方木做轨枕。后靠背处理后靠背处理后靠墙方木采用1

22、5cm*15cm，立铁用20cm*30cm工字钢，横铁用15cm*40cm工字钢板由于土质较松软，做后靠墙可以在方木前加钢板。由于本工程是双向顶进则需要做第一个工作坑的后靠背，其余的均可以利用已顶进的管段做为后靠背。掘进机进洞保证顶管进洞及后续顶进的顺利进行，控制管道外部水土和注入的膨润土泥浆流入顶管工作井，必须采取有效的处理措施。根据地质资料，本工程未有地下水，所以洞口不会出现涌砂等水土流失,不需要进行地基加固。在顶管机具进洞前，在洞口内侧安装止水胶皮板，并用外夹钢板夹紧固定，完全可以满足顶管进洞要求。如下图所示。顶管下管方法顶管下管方法 1.检查管子：下管前应先对管子进行外观检查，主要检查

23、管子应无破损及纵向裂缝；端面要平直；管壁无坑陷或鼓包，管壁应光洁。检查合格的管子方可用起重设备吊到工作坑的导轨上就位。 2.检查起重设备：起重设备经检查、试吊，确认安全可靠方可下管。下管时工作坑内严禁站人。当距导轨小于50cm时，操作人员方可进前工作。 3.管子就位：第一节管子下到导轨上，测量管子中心及前端和后端的管底高程，确认安装合格后方可顶进。第一节管作为工具管，顶进方向与高程的准确，是保证整段顶管质量的关键。顶管施工顶进顶管施工顶进 顶管施工顶进主要包括设备的安装、顶进、顶管机头回收、灌浆和测量验收等工序。顶进操作包括调偏全顶管施工顶进主要包括设备的安装、顶进、顶管机头回收、灌浆和测量验

24、收等工序。顶进操作包括调偏全部在地面中控室来完成，边顶进边进行部在地面中控室来完成，边顶进边进行化学注浆化学注浆 当工作井准备就绪后，就可以移交顶管工区进行设备安装。首先根据顶管管线设计图进行测量放线，检查验收土建移交工作面是否满足顶管安装的要求。接着依次安装密封圈、轨道和后顶进系统，再次测量对中心线进行核对确保无误后方可加固支撑轨道可加固支撑轨道。 此后，再进行顶管机头吊装和顶铁安装，接着进行顶管工作，首先是机头“出洞”，即机头穿过砼墙，大部分机头顶入之后，停止前进，液压缸回缩，把后方筒吊入井内和顶管机头连接上，如果没有后方筒，直接吊入长GRP顶管，进行顶进，依此类推，用同样的方法把顶管一节

25、一节地顶进到设计位置上。顶管机头到最后从接收井里破土顶出来的过程叫“进洞”，机头从接收井里吊上来，随后进行中心线测量，灌浆和复测，这样就完成了一个顶段的顶管施工工作。 管道定向测量管道定向测量： （a）轴线控制点的建立：）轴线控制点的建立： 以工作井穿墙管与接受井接收孔中心为依据，以工作井穿墙管与接受井接收孔中心为依据，在地面建立实际管轴线控制点，左右各在地面建立实际管轴线控制点，左右各2条。条。 （b）顶管定向：）顶管定向： 从地面传递管轴线上的一个点至井下仪器平从地面传递管轴线上的一个点至井下仪器平台，传递另一点至觇标。该觇标设置在穿墙台，传递另一点至觇标。该觇标设置在穿墙管的上方井墙上。

26、顶管施工时，在井下仪器管的上方井墙上。顶管施工时，在井下仪器平台上放置一台平台上放置一台T2型经纬仪型经纬仪，以短边推长边，以短边推长边的方法定出顶进方向的方法定出顶进方向 （c）本工程测量包括高程测量和左右偏差）本工程测量包括高程测量和左右偏差测量两部分；测量两部分；纠偏：纠偏：顶管允许偏差值：中心线位50mm ；高程+30mm， -40 mm 。设置报警中心线：中线25mm ，高程+15mm， -20mm。在顶管中，由于周围穿越土层的变化，顶力的不均匀，管道联接的误差等因素，均可能造成顶管中线偏离设计中线位置，当管道偏差超过10 mm时，需采取纠偏措施。 管材与接口管材与接口管材采用钢筋混

27、凝土管钢筋混凝土管，油麻石棉水泥接口油麻石棉水泥接口，施工时，在内脚圈安装前将麻辫填入两个管口之间，顶进完毕后，拆除内脚圈。钢筋混凝土管道接口渗漏钢筋混凝土管道接口渗漏可采用环氧水泥砂浆或化学注浆的方法进行处理。 中继环选型中继环选型 本顶管工程每次顶进距离较长。多数超过100m，需要采用中继环施工。选用性能较好的组合密封中继环。 在推进过程中，中继环油缸推到行程后，自己不能缩回。只有当后一只中继环往前推时，前一只中继环的油缸才能缩回。管子顶通后，把中继环拆卸下来，管子可以直接合拢。中继环与砼管的钢环焊接成一整体，亦可防漏。中继环与砼管的钢环焊接成一整体，亦可防漏。 与接收井连接方式：管道顶进

28、后在洞圈空隙中注水泥浆以防渗漏。与接收井连接方式：管道顶进后在洞圈空隙中注水泥浆以防渗漏。顶管测量与校正顶管测量与校正 顶管测量：顶管测量： 顶管施工时，为了使管节按规定的方向前进，在顶进前要求按设计的高程和方向精确地安装导轨、修筑后背及布置顶铁。激光经纬仪测平面与高程位置，采用架设在工作坑内的激光照射到待测管首段的标示牌，即可测定顶进时的平面与高程的误差值。 校正：校正： 软土衬垫校正，在管底或管子的一侧加木楔，使管道沿着正确的方向顶进。 以工作井穿墙管与接受井接收孔中心为依据，在地面建立实际管轴线控制点，左右各2条。 顶管定向顶管定向： 从地面传递管轴线上的一个点至井下仪器平台，传递另一点

29、至觇标。该顶管施工时，在井下仪器平台上放置一台T2型经纬仪，以短边推长边的方法定出顶进方向，本工程测量包括高程测量和左右偏差测量两部分； 在地面上把永久性水准引测至井下，设临时基准点，再在井底架设激光经纬仪，将激光投射到机头的标靶上，同机头内的摄像机将信号传到地面遥控操作台的显示屏上，机头高程和左右偏差一目了然。在主顶千斤顶安装要求位移中线两侧,且两边等距,千斤顶坡度符合设计坡度。顶管机进出洞口顶管机进出洞口 (1)由于地质条件较差而工具管自重相对较重,因此在进出洞口区域需进行土体加固。在洞口进行压密注浆，以防止土体工具管出洞时，工具管发生下沉而直接造成顶管的质量发生问题。 加固的范围：在深度方向，洞口上2m，下2m，左右各2m；在长度方向为6m。 (3)为使进出洞口顶进过程中不发生泥水流失，在进出洞口里安装橡胶止水法兰。进出洞措施： 作好进洞前的准备工作，包括人员设备； 机头出洞后，及时将与机头连接的管子分离，机头及时吊出井外，；并抓紧处理井内泥桨和进行洞口封门止水。 机头进洞后止水工作抓紧做好，就可避免洞口处土体流失、管子沉降等现象，从而确保顶管质量。顶管检查井砌筑方法顶管检查井砌筑方法（1）检查井采用圆型检