顶管施工组织设计

一、编制依据本工程承包合同及围护施工图纸资料；本工程招标时提供岩土工程勘察报告电子版；经现场踏勘所获得的自然条件资料；《国家和地方政府颁布的工程建设标准强制性条文》《地下工程防水技术规范》GB50108-2002《市政地下工程施工及验收规程》DGJ08-236-1999《市政地下工程施工质量验收规范》DG/TJ08-236-2006《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001《室外给水管道工程施工质量验收标准》DG/TJ08-310-2005《给排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008《顶管施工规程》DG/TJ08-2049-2008公司2005版质量手册和2005版职业健康安全与环境管理手册。除了执行以上国家的最新标准外，我们还将严格执行上海市以及上海市有关部门颁发的相关施工技术规范和标准，保证技术资料的有效性和适宜性。二、工程概况2.1、总体工程概况工程名称：青草沙水源地原水工程严桥支线工程（QYZ-C12）工程建设单位：上海青草沙投资建设发展设计单位：上海市政工程设计研究总院监理单位：上海浦桥工程建设监理施工单位：上海市第四建筑严桥支线工程（QYZ-C12），是以上海市青草沙投资建设发展为业主单位，由上海市政工程设计研究院设计。工程位于浦东新区范围。严桥支线工程是青草沙水源地原水工程陆域输水系统的重要组成部分，承担着向杨浦、居家桥、南市、临江、长桥、和徐泾水厂输送青草沙原水的重任。青草沙水源地原水工程严桥支线工程供水规模为440万m³/d，采用两根DN3600钢管，单管全长为。管道总走向为：由5号沟泵站接出后沿五洲大道向西－申江路向南－高科路向西－高科西路向西－严桥泵站。管道基本敷设于浦东建成区域，沿线场地狭小，地下管线众多，管道全程采用顶管施工方式。2.2、本标段施工内容本标段（QYZ-C12）包括管道、顶管井以及附属工程的总承包施工，包括材料以及设备采购、管道制作、顶管施工、管道防腐、试压清洗、临时设施、施工区域现有设施以及各种管线的保护等。顶管工程包括6座顶管工作井，2座顶管接收井。沿线顶管井内设有隔断阀门、补压塔、流量仪以及排水排气等附属设施。DN3600钢管线路总长度约为2460m。序号井位管径管中标高长度M坡度备注1J52工作井～J53接收井DN3600214×20与原水箱涵平行2J51工作井～J52接收井DN3600241×203J51工作井～J50工作井DN3600224×2‰4J50工作井～J49工作井DN360099×20上穿越7号线5J48工作井～J49工作井DN3600596×2‰6J48工作井～J47a接收井DN3600780×20下穿越7号线出入口、上穿越电力隧道7J47a工作井～J47接收井DN360084×20上穿越7号线8J46工作井～J47接收井DN3600222×2‰下穿南干线2.3、顶管在轨道交通七号线影响范围内施工情况1、J46～J47：顶管穿越博华路、北艾路，并且在北艾路段横穿南干线。南干线管径为Φ2400，为钢筋砼管，管外底与钢管管顶相距米。在顶管的北侧有一条轨道交通7号线，与顶管平行，为钢筋砼结构，距离顶管最小距离相距米。盾构底标高，顶管埋深底标高。建筑物名称形式尺寸埋深(m)与顶管关系7号线盾构Φ6200平行2、J47a～J47：本段顶管顶进中上穿越7号线，盾构顶标高，顶管底标高，与7号线的最小间距为米。建筑物名称形式尺寸埋深(m)与顶管关系7号线盾构Φ6200上穿越3、J47a～J48：沿高科西路顶进，在顶管南侧7号线与之平行，最小间距为米；下穿越轨道交通锦绣路站出入口、通风口，与出入口最小净距米；上穿越Φ3500的电力隧道，与电力隧道相距米；穿越严茂塘河时，河底与管顶相距米。建筑物名称形式尺寸埋深(m)与顶管关系严茂塘两岸防汛墙无桩基础宽度为11米下穿越电力隧道顶管（钢筋砼管）Φ3500mm上穿越7号线盾构Φ6200平行锦绣路地铁站出入口钢筋混凝土结构××5m×8.88.88.8下穿越4、J49～J48段：本段顶管与轨道交通7号线相平行，管道与7号线最小间距20米，为钢筋砼结构；并且在顶进中还将穿越严民路、严中路两条道路。沿线主要建筑物有：建筑物名称形式尺寸埋深(m)与顶管关系7号线盾构Φ6200平行严民路黑色路面路宽8米下穿越严中路黑色路面路宽12米下穿越5、J49～J50：顶管上穿越轨道交通7号线盾构，盾构顶标高，顶管底标高，与7号线的最小间距为米。顶管在两口电力工井之间穿过，工井底标高，顶管顶标高，净距。建筑物名称形式尺寸埋深(m)与顶管关系7号线盾构Φ6200上穿越电力工井砖砌检查井3×7下穿越三、工程地质地貌类型：上海位于长江三角洲入海口东南前缘，属于三角洲冲积平原，地貌形态较单一。拟建场地内位于市浦东新区内，拟建场地属于滨海平原。地形特点：拟建管道沿线一般位于已有道路绿化带内，地势较平坦，且沿线有明浜及建筑物分布。拟建场地沿线地势有一定起伏，勘查期间测得所经过地区地面标高一般在3.13～5.96m之间。土层序号土层名称层厚（m）层底标高（m）土层描述eq\o\ac(○,1)1填土系近期人工堆填，以粘性土为主，夹少量植物根茎、碎砖以及小石子，土质松散且不均匀eq\o\ac(○,1)2浜土含大量黑色有机质及腐植物，土质非常软弱，有臭味，明浜、河道底部为浜淤泥eq\o\ac(○,2)1粉质粘土含少量氧化铁斑点和铁锰质结核，局部夹粘土及粉土，土质自上而下逐渐变软，土面光滑无光泽，韧性中等eq\o\ac(○,2)3砂质粉土含云母、有机质条纹，夹少量粘性土，土质不均匀。摇震反应快，土面粗糙，韧性低等eq\o\ac(○,3)1淤泥质粉质粘土含云母、有机质条纹，夹少量淤泥质粘土、粉质粘土及粉性土，土质不均匀。土面光滑无光泽，韧性低等，干强度无。eq\o\ac(○,3)1夹砂质粉土含云母、有机质条纹，局部以砂质粉土为主，夹粘性土，土质不均匀，摇震反应快，土面粗糙，韧性低等，干强度无eq\o\ac(○,3)2砂质粉土夹淤泥质粉质粉土含云母、有机质条纹，夹粉质粉土、粉砂及少量粉质粘土。摇震反应快，土面粗糙，韧性无，干强度无eq\o\ac(○,4)淤泥质粘土含云母、有机质条纹，夹薄层粉砂及少量淤泥质粉质粉土、粘土。摇震反应无，土面光滑有光泽，韧性高，干强度高eq\o\ac(○,5)1-1粘土含云母、有机质条纹，夹薄层粉砂及少量粉质粘土、淤泥质粘土，摇震反应无，土面光滑有光泽，韧性高，干强度高eq\o\ac(○,5)1-2粉质粘土含云母、有机质条纹，夹薄层粉土及少量粘土。摇震反应无，土面光滑无光泽，干强度高，韧性中等eq\o\ac(○,5)2-1a砂质粉土含云母及少量腐植物、贝壳碎屑，夹薄层粘性土及少量粉砂，粘质粉土，土质不均匀，土面粗糙，摇震反应无，韧性无，干强度无eq\o\ac(○,5)2-1b砂质粉土含云母及少量腐植物、贝壳碎屑，夹薄层粘性图及少量粘质粉土，土质不均匀，土面粗糙，韧性无，干强度无，摇震反应无eq\o\ac(○,5)2-2粉质粉土含云母及少量腐植物、贝壳碎屑，夹薄层粘性土及少量砂质粉土，土质不均匀，土面粗糙，韧性无，干强度无，摇震反应无eq\o\ac(○,5)3粉质粘土含云母、有机质条纹及少量腐植物，夹少量粘土及薄层粉性土，土质不均匀，土面粗糙，韧性中，干强度中，摇震反应无eq\o\ac(○,5)4粉质粘土含少量氧化铁斑点和铁锰质结核，局部夹少量粉性土，土面光滑无光泽，干强度中，韧性中，摇震反应无根据本工程管道设计标高来看，顶管所要穿越的土层为：序号井位管径穿越土层备注1J49工作井～J50接收井Φ3600③1层、③1夹层2J48工作井～J49接收井Φ3600⑤1-1层3J47a工作井～J48接收井Φ3600⑤1-1层、⑤2-1层4J47a工作井～J47接收井Φ3600③1层、④层5J46工作井～J47接收井Φ3600④层、⑤1-1层土层主要性质参数如下表所示：土层序号土层名称容重粘聚力内摩擦角含水量比重渗透系数孔隙比静止侧压系数γ（kN/M3）C（kpa）φ（º）W（%）GK（cm/sec）eK0③1层淤泥质粉质粘土12③1夹层砂质粉土6④层淤泥质粘土14⑤1-1层粘土16⑤1-1a层砂质粉土4311、地表水本工程沿线河道、明浜较多，地表水体丰富，河网纵横，水位涨落受大气降水及沿线主要河流涨落影响。2、地下水拟建原水管线沿线地下水类型主要有浅部土层的潜水、部分场地中部（第⑤2层）砂（粉）土层中的微承压水和深部（第⑦层）砂（粉）土层中的承压水。因本工程涉及深基坑，故浅部的潜水、中部的微承压水和深部的承压水均与工程建设密切相关，各种类型含水层的分布特征详述如下：1)、潜水对管道工程基础设计有直接影响的主要为浅部土层的潜水，其补给来源主要为大气降水与地表径流。潜水水位埋深随季节、气候、湖汛等因素而有所变化。勘察期间测得钻孔中地下水埋深约～，相应绝对高程为～。上海市年平均高地下水埋深为地表面下，低地下水埋深为地表面下，设计可根据安全需要选择合适的地下水位埋深。地下水的温度，在埋深4m范围内受气温变化影响，4m以下水温较稳定，一般为16～18℃。2)、微承压水、承压水拟建场地内部分地段分布的第⑤2层中分布有微承压水，第⑦层中分布有承压水，该土层赋存地下水水量丰富，根据上海市长期观测资料，微承压水水头高度一般均低于潜水位，水头埋深一般为地面以下～，随季节呈周期性变化。本工程顶管井设计时需考虑微承压水及承压水对基坑的不利影响，同时根据各个顶管井的性质及工程地质情况，分别验算基坑开挖是否有承压水突涌可能，施工时应关注承压水的分布情况及承压水水头埋深。本次勘察在拟建场地内设承压水观测孔，对第⑤2层及第⑦层进行承压水位观测。勘察期间测得第⑦层承压水水位埋深约为～。承压水水位埋深随时间变化。据上海地区已有工程的长期水位观测资料，承压含水层水位年呈周期性变化，水位埋深的变化幅度一般在～11.0m,同时高水位埋深有逐渐降低的趋势。四、施工组织及部署4.1、施工准备(1)技术准备1）组织项目部全体人员学习图纸，地质勘察报告和施工技术规范。2）征询轨道交通七号线运营管理部门的意见，编制专项施工方案，办理相关穿越手续。3）详细了解顶管沿线对轨道交通七号线的影响程度，对受影响的，采取相应的技术措施予以保护。4）完成焊接工艺评定、现场补扣试验，并培训一批焊工以满足顶管要求。（2）物资准备1）根据施工进度计划要求，编制钢管、膨润土等材料进出场计划。2）落实管道通风、注浆管等零星配套材料。3）根据应急预案要求，现场备足快速水泥、聚胺脂等应急物资。（3）劳动组织准备1）结合本工程特点，组织一批具有丰富经验的项目管理班子。2）根据需求组织顶管顶进、测量、注浆、焊接、防腐等施工队伍，根据顶管顶进工期安排如期进场。3）做好职工入场教育工作，落实各项责任制。4）认真做好施工技术交底工作，使现场技术管理人员及每位工人清楚每到工序的操作过程及要点。（4）施工现场准备1）根据现场进场道路条件，合理组织交通，为设备和材料的进场创造条件。2）按照施工平面总体布置要求进行平面布置，进行顶管轴线和高程测量，设置场内测量控制点，并定期进行复核。3）顶管工作井维护施工时，对排水沟、三级沉淀池、零星材料对方、注浆材料堆场、维修仓库等结合后续顶管进行总体平面布置。4.2、施工布置4顶管工作井现场布置1、本标段采用泥水出土方式，现场设置泥水沉淀池。2、J47a、J48采用钢筋混凝土泥浆箱，外径6.8m*13.6m*4.5m，容积320m3；其余工作井泥浆沉淀池采用2m*6m集装箱8个，容积240m3；3、J48采用行车吊放机头及钢管，其余工作井采用200t汽车吊吊放机头，100t履带吊吊放钢管。4、主顶工作站及中央控制室布置洞口上方环梁上。5、现场布置民工临时住处。详见附图一～四.J46～J52顶管施工平面布置图4基坑内部布置顶管井内布置设备包括基坑导轨、后靠背、主千斤顶、主定泵站、环形顶铁、U形顶铁、焊接设备等。基坑导轨采用型钢和钢板焊接而成，应保证其具有的强度和刚度。主顶油缸架采用拼装式结构，高程和平面安装误差控制在3mm以内，以保证油缸均匀受力。环形顶铁根据钢管坡口形式设置凹槽，以保证顶进过程中坡口面不受破坏，同时避免导轨直接接触管节，从而避免钢管外防腐层不被破坏。承压壁时承受和传递全部顶力的后座墙，应保证足够的刚度，满足设计顶力。本工程的承压壁先用混凝土浇平，后靠采用250mm厚箱形结构形式，在后靠和承压壁平面之间灌注砂浆。详见附图五～八.J46～J52基坑内顶管施工平面布置图4管道内部布置本工程采用泥水出土方式。根据需要管道内布置井水管、排泥管、通风管、注浆总管。照明、动力、通讯等电缆专用挂钩挂于管道内壁，各种管道架设焊接在钢管内的钢筋支架上。详见附图九.管内顶管布置图4.3、劳动力配置顶管施工人员的进场时间为：先遣人员在顶管井施工时进入现场，以安排顶管与顶管井工程的协调事宜。顶管施工人员在顶管井封底时进场，进行顶管机具设备的安装准备。顶管施工结束后，人员随顶管设备一起撤出。顶管工程一般要求24小时连续作业，每台顶管机分两班轮流作业，共设6个顶管施工班组，另外设综合作业一个组，负责设备维修等综合保障作业，班组人员配备表见下表：序号人员每组人数合计职责分工说明1技术员13施工技术管理、质量管理、数据收集与分析、测量，发现并解决问题。两组同一人2班长112在技术人员指导下指挥、调度劳力、计划安排、质量控制3顶管机操作员16操作机头运转、顶进、读取测量数据、分析偏差趋势、纠偏、报告顶进数据。两组同一人4控制台操作员16操作主顶液压台、压浆泵、机头联络、调整顶速。两组同一人5起重机驾驶员16操作起重机械、安全监督两组同一人指挥工16指挥起重机械两组同一人6压浆工16拌浆、调整注浆量及注浆压力两组同一人7辅助工318接、拆进水管、泥浆管、补触变泥浆、挂钩等两组共用8铆工212钢管对接两组共用9电焊工530钢管焊接两组共用10电工2电气设备维修综合组11机修工2设备维护综合组12钳工2机具、设备加工维修综合组13测量工112对管线顶进的轴线、标高控制泥浆处理人员16对废弃泥浆进行装车外运两组共用现场喷涂人员212对现场钢管焊接好后，对接口外壁进行防腐两组共用合计211414.4、机械设备配备序号设备名称及规格数量配套设备1Φ3600工具管6套2主顶油泵（200T）48只96根20米3油泵车6台各种规格密封圈4激光经纬仪6台5水准仪3台6仪架3只7浓浆泵6只8浓浆筒6只915千瓦水泵3只电机备1只103千瓦水泵3只11电缆120MM21500米12电箱(立式)6只13拖箱6只14挂箱6只15履带吊3辆16电焊机6台17沉淀池9只18自动电焊机24台4.5、管材加工运输在顶管施工过程中，管材的供应是非常重要的，我们选择佳方制管厂作为我们的生产厂家，管材的管径为Φ3600，加工长度为6.6米。管材在从制管厂运送至现场时，管材已加工好管子的外防腐、破口与注浆孔。本工程顶管最多有6台顶管机同时开顶，因此，在开始顶进前，制定详细周全的供应计划，现场备有足够余量。根据进度计划，每天保证12节的供应量。管材在运输、吊运过程中内设支架，防止管材变形。管材运至现场后需对剖口角度、平整度、注浆孔、板厚、椭圆度进行验收，合格后方可进入现场进入下道工序施工。4.6、进度计划顶管班组工具管编号井位日期备注1组1、2号J52＃～J53＃09/9/21—09/1组1、2号J46＃～J47＃09/11/7—09/1组1、2号J52＃～J51＃09/12/251组1、2号J47＃～J47a＃10/2/13--10/3/52组3、4号J48＃～J49＃09/10/212组3、4号J50＃～J49＃10/2/3--10/2/213组5、6号J47a＃～J48＃09/10/153组5、6号J51＃～J50＃10/2/13--10/3/18为了能够按时并保质保量的完成顶管任务，我们决定投入6台顶管设备，我们将其分为3个顶管组，主要顶管进度安排如下：五、工具管选型5.1、工具管选择根据业主进度要求，我项目部现准备机头6个，全部为大刀盘平衡式顶管机头，4个为泥水平衡式机头，2个为土压平衡式机头，都采用泥水出土方式。大刀盘土压平衡掘进机纠偏灵活，方向容易控制，对顶管周边土体扰动小，地面沉降控制情况好。其基本工作原理是由布在机头前四个幅条式刀盘对土舱内土体进行切削搅拌，使原状土变成可塑性好和流动性较好的土体，并且具有止水性的弹性体，在顶进时，主顶油缸徐徐推进，土舱内的压力慢慢上升，当土舱内压力上升至所设定的上限控制值时，便使设在土舱下部的螺旋输送机工作，排除多余土体。若这时主顶油缸不再推进，土舱压力会徐徐下降，如果把油缸推进速度与螺旋输送机的排土量控制好，使他们匹配，这就使土舱压力在顶进过程中始终保持在一定压力范围内（即掘进机前面的土压力保持在被动土压力和主动土压力之间的中间值）。该机型具有以下显著特点：①由于刀盘呈辐条状，开口率大，土仓的土压力就是挖掘面上的土压力，是真正意义的土压平衡，可使操作人员更方便、直观设置工作土压力，从而使地面变形极小。②刀盘切削下来的土经刀盘后面的搅拌棒搅拌，由“生”土变成“熟”土，此土具有较好的塑性流动性。③该机型适用范围广，因其大刀盘全断面切削土体，顶进过程中影响土体范围小，尤其适合穿越有保护要求高的重要构筑物区段。我标段选择J47a～J48、J50～J51两段区间使用土压平衡掘进机。我标段4个大刀盘泥水平衡掘进机通过面板机械切削泥土而采用水力输送弃土，同时利用泥水压力来平衡地下水压力和一部分土压力。在泥水平衡顶管施工中，要使挖掘面上保持稳定，就必须在泥水仓中充满一定压力的泥水，用来平衡地下水压力和一部分土压力。这就是泥水平衡顶管最基本的原理。泥水平衡顶管施工的主要优点是：①适用的土质范围较广，如在地下水压力很高以及变化范围较大的条件下，也能适用。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。因此，采用泥水平衡顶管施工引起的地面沉降也比较小。③所需的总顶进力较小，尤其是在黏土层，适宜于长距离顶管。④作业环境比较好，也比较安全。由于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。由于是在大气常压下作业，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。⑤由于泥水输送弃土的作业是连续不断地进行的，所以它作业时的进度比较快。因其对土体扰动控制效果好，我标段选择J46～J47、J47～47a、J48～J49、J49～J50、J51～J52、J52～J53六段使用泥水平衡掘进机。5.2、顶管机的主要技术参数NPD3600泥水平衡式顶管机的主要技术参数如下。顶管机外径×长度mmφ3688×5500切割刀盘电机功率Kw30×6（8级电机）转速rpmα系数纠偏系数油缸数量8油缸推力T120/只纠偏角度电机功率Kw4进排浆系统管径mm150顶进速度mm/min0-100机头总功率Kw186配电线无控制方式PLC机外集中控制适应土层软土、硬土、粘土、砂及砾石土Φ3600土压平衡式顶管机的主要技术参数如下：顶管机外径×长度mmφ3688×5600切割刀盘电机功率Kw55×4940KN-m转速rpm2rpm纠偏系数油缸数量8油缸推力T150t/只纠偏角度电机功率Kw进排浆系统管径mm150顶进速度mm/min0-100螺旋输送机叶片直径Φ500mm输送机电机功率11kw机头总功率Kw220适应土层软土、硬土、粘土、砂及砾石土NPD3600泥水平衡式顶管机示意图Φ3600土压平衡式顶管机示意图六、顶管施工方法及技术措施6.1、施工工艺螺旋输送机螺旋输送机顶管准备顶管掘进机就位土方堆场起重设备就位顶进设备进场导轨拼装后座顶板安装后座千斤顶安装井内其它设备安装机头调试拆除封门后座顶进工具头进行试运转安装出泥系统测量压浆出土供气管段顶进钢管拼接中继千斤顶安装顶管掘进机穿墙顶管掘进机推进钢管段拼装轴线高程控制网拌浆通风装置配电间供电焊缝检验中继泵站安装钢管导入接受坑吊出掘进机加入中继环接收坑封门拆除接受坑简易轨辅设竣工测量管内设备转移清理接收坑N图、钢管顶管的施工流程6.2、导轨安装基坑导轨是安装在工作坑内为管道出洞时提供一个基本的设备，导轨采用HM350×250型钢加工，导轨面上设有滑块支撑钢管，滑块与钢管之间设10mm厚橡胶板。为了预防顶管机进入土体时下沉，安装导轨时，导轨前段需抬高约5mm~10mm左右。导轨高程安装允许偏差为0～+3mm，导轨中线安装允许偏差为±3mm。导轨底部用预埋螺栓固定在工作井底板上，安装调整完毕后导轨下面用无收缩混凝土进行填充。导轨的宽度为米，高度为0.55米。为了防止机头从导轨进入到预留洞口内造成机头“磕头”，我们先在预留洞口内安装一截延伸导轨，其高度、轴线均与井内导轨一致。6.3、总顶力估算及压力控制设定6、总顶力估算管道的总顶力按照下式估算：F0=л×D1×L×fk+NF式中：F0——总顶力标准值（KN）D1——管道外径(m)L——管道设计顶进长度（m）fk——管道外壁与土的平均摩阻力（KN/m2）,取KN/m2NF——顶管机的迎面阻力（KN）NF=л×D2×γs×Hs式中：D——顶管机外径（m）γs——土的重度（KN/m3）Hs——覆盖土层厚度（m）井位顶距M覆土厚M迎面阻力NF（KN）总顶力F0(KN)中继间数量J53#～J52#21428075889J51#～J52#24128076278J51#～J50#22428076033J49#～J50#9913082734J48#～J49#5962903114881J48#～J47A#7802903141381J47a#～J47#8418463056J46#～J47#222319263906、土压力设定总顶力估算（1）被动土压力Pp当土为粘性土时，式中：γ——土的容重（KN/m3）h——地面至顶管机中心高度（m）φ——土的内摩擦角C——土的内聚力（kpa）（2）主动土压力Pa当土为粘性土时，式中：γ——土的容重（KN/m3）h——地面至顶管机中心高度（m）φ——土的内摩擦角C——土的内聚力（kpa）（3）静止土压力P0P0=K0γh式中：K0——静止土压系数γ——土的容重（KN/m3）h——地面至顶管机中心高度（m）（4）控制土压力PP=Pa+Pw+△PPa——主动土压力（kpa）Pw——顶管机所处土层水压力（kpa），粘性土中不考虑P——土仓施加的预加压力（kpa），一般取20kpa表4.2各项程土压力控制值汇总表序号管段γH(m)φCK0Pp（kpa）Pa（kpa）P（kpa）1J47a#～J48#1612J51#～J50#123~1396、土压力控制顶管掘进机在顶进过程中，其土仓的压力P如果小于掘进机所处土层的主动土压力Pa时，即P<Pa时，地面就会产生沉降。反之，如果在顶管机掘进过程中，其土仓的压力P如果大于掘进机所处土层的被动土压力Pp时，即P>Pp时，地面就会产生隆起。且施工过程中的沉降时一个逐渐演变的过程，尤其在粘性土中，要达到最终的沉降所经历的时间会比较长。但是，隆起却是一个立即会反应出来的迅速变化的过程，隆起的最高点时沿土体的滑裂面上升，最终反应到顶管机前方一定距离的地面上。顶进中，务必要控制好土仓的土压力P，要求做到主动土压力Pa<P<被动土压力Pp，本标段顶管穿越均为粘性土，且覆土较深，主动土压力Pa、被动土压力Pp变化范围较大，再加上理论计算与实际施工时会存在一定的误差，一般将控制土压力P设置在静止土压力Po±20kpa范围内。顶进过程中，根据土层变化、覆土深度变化、地表沉降检测等情况随时调整土压力。6、泥水仓压力控制泥水仓压力Pw，Pw=γwh+△P式中：γw——地下水的容重（KN/m3）h——△P——泥水压力必须比水压力高出△P，△P取20Kpa泥水仓压力控制值为机头中心位置静止泥水仓压力的1.00~1.10倍左右井位顶距M覆土厚M泥水仓压力Pw（Kpa）泥水仓压力控制值（Kpa）J53#～J52#214155160~180J51#～J52#241155160~180J49#～J50#9977100~130J48#～J49#596160170~190J47a#～J47#84105110~130J46#～J47#222175180~2006.4、顶进后靠及主顶进系统××0.4m。用起重机将钢靠背吊到工作井后背处，并用经纬仪和线垂配合，使钢靠背平面与顶进轴线垂直，并用Φ16钢筋与井壁预埋件焊接固定。钢靠背安装好后，用模板补齐靠背两侧的空隙，插入钢筋网片，浇注C25后背砼。2、主顶进系统共有8只200T单冲程等推力油缸，行程1750MM，总推力1600T（实际控制顶力为1000T），8只主顶油缸组装在油缸架内，以使顶进受力点和后座受力都保持良好状态。安装后的油缸中心误差应小于5MM。主顶液压动力机组由二台大流量斜轴式轴向柱塞泵供油，采用大通径的电磁阀和系统管路，减小系统阻力，油缸可以单动，亦可联动。主顶系统由PLC可编程序计算机控制，并采用变频调速器实现流量的无级调速。主顶系统操作台设在地面控制室内。考虑顶管时的特殊情况，特制定以下应急技术措施：准备足够的易损零部件，使施工中的修理时间缩短到最短。在机头的主轴密封中增加了油脂供油系统，一旦发生渗漏泥水，可以通过压注润滑脂，以润滑脂压力封堵渗漏通径。6.5、顶管机的安装调试1、顶管机整机重达50t左右，用80t行车（200t汽车吊）将机头吊装入井。2、起吊中应使用专用吊具，保证平稳、缓慢，严禁冲击、碰撞，并由专人指挥。3、顶管机安装在导轨上后，测定前后端的中心方向偏差和相对高差，做好记录，如符合顶进要求，应据此调整掘进机内的倾斜仪。5、对掘进机的电路、水路、油路、泥水管路和操纵设备进行逐一连接，各部件连接牢固，无跑、冒、滴、漏现象，对各部分分别调试并进行全面的试运转。6.6出泥系统1、泥水平衡式顶管排出的泥浆由排泥泵排入坑外的泥浆池内；土压平衡式顶管经顶管掘进机切削出来的土体经注入适量水后由螺旋机绞出排泥切口，该土体呈软塑状土体，再由泥水混合器将其变成泥浆由排泥泵排入坑外的泥浆池内。2、输送系统：在管内铺设Φ150排泥管道，由45KW排泥泵输送。因顶管距离较长中途设一增力泵排污助送至井上泥浆箱内，最后由泥浆车运至弃泥场。××4.5，容积324M3，其余工作井使用8个钢制泥浆箱6××2，容积240M3。6.7、触变泥浆的配制及压浆减阻措施6、注浆孔布置用泥浆减阻是长距离顶管减少阻力的重要环节之一，在顶管施工过程中，如果注入润滑泥浆能在管子的外围形成一个比较完整的浆套，则其减摩效果是十分令人满意的，一般情况摩阻力至1~3KN/m2。本工程采用每2节管节设置一组注浆孔，每组6个1寸注浆孔，60°均分设置，每组注浆孔有独立的阀门控制。6、浆液配比及注浆量计算润滑泥浆材料主要采用纳基膨润土、纯碱，CMC，浆液配比如下表：水膨润土CMC纯碱2400KG200KG3KG10KG该泥浆由制纳基土厂配制成成品供应我方，我们按水：土=12：1的量进行现场拌制，拌制好的泥浆放在储浆箱内待数小时后即可使用，物理性能指标比重1.05~/cm2，粘度30~40S，泥皮厚3～5mm。泥浆套的量计算为：每米需注浆润滑材料用量=3×(D2-d12)×Л/4=3×22）×m3/m6、注浆原则注浆原则是注浆时必须保持“先压后顶、随顶随压、及时补浆”，根据顶力情况及时补浆，使摩阻力控制在最佳值。当实际减磨的效果大于f=KN/m2时，必须改变触变泥浆的成分，在润滑剂材料中掺入聚丙烯胺高分子材料，改善润滑效果，使管道外侧磨阻系数低于f=2.5KN/m2。注浆压力控制在0.2MPa~0.4MPa，压力不宜过大，防止压穿、冒浆造成物资的流失。6、注浆质量的控制措施1）保证润滑泥浆的稳定，在施工期间不失水。不沉淀、不固结。2）制定合理的压浆工艺，严格按压浆操作规程进行。3）因为顶进距离长，地面压浆泵的动力无法满足压送距离，需要在管道内设置中继压浆站，中继压浆泵和储存箱组成，压浆时先由地面压浆泵把浆液压道储存箱内，然后用中继压浆泵向管外压浆。平均300-400m设一个中继站，本工程计划在J47a-J48、J48-J49区间段各设一个中继压浆站。4）保持管节在土中的动态平衡。一旦顶进中断时间较长，管节和周围土体固结，在重新启动时就会出现“楔紧”现象，顶力要比正常情况高出1.4倍，因此尽可能缩短中断顶进时间保持施工的连续性。如中断时间过长必须补压浆。5）压浆管与压浆孔连接处设有单向阀，防止在压浆停止时管外的泥砂会顺着注浆管流到浆管内，沉淀后会把注浆管堵住。6.8、泥浆置换顶进结束对已形成的泥浆套的浆液进行置换，置换浆液为水泥浆并掺入少量粉煤灰，在管内用单螺杆泵压住，压浆体凝结后（一般20n）拆除管路封闷注浆孔。6.9、照明管内照明采用24V电源专用箱及3KV以下的变压器，输出电压24V，能满足管道内照明亮度要求。照明灯具采用40W螺口的节能灯。在管道右上方每隔10m布置一个灯架，照明电缆也固定在上面，按顶进距离逐步延伸装置。另外管道内还设有应急照明系统，因故突然停电时，使用应急照明，保证施工人员安全撤离。6.10、顶管测量6、仪器设备（1）SOKKLA—SET2全站仪1台，测角精度：±2″，测距精度：2mm+2ppm（2）电子经纬仪1台,测角精度：±2″（3）苏光S2水准仪1台（4）棱镜、脚架、水准尺等配套设施若干（5）其它计算、记录、通讯、交通设备若干在作业前应仔细检查仪器设备及其配套设施，确保仪器设备处于正常工作状态方可作业。仪器设备应定期送检。6、基本技术要求（1）所有测量工作均要符合国家相关规范要求。（2）坐标、高程系统：平面为上海城市平面坐标系统、高程为吴淞高程系统。根据精度分析并结合施工的特点，测距边进行温度、气压等气象改正和倾斜改正。（3）平面测量标志尽可能地采用强制对中标志，可以有效地消除对中误差。因受施工条件的限制，有时会有短边出现，此时对中误差对角度影响特别明显，如采用强制对中标志，可有效消除对中误差。（4）地面趋近导向测量、联系测量、地下控制导线测量、地下控制水准测量按施工实际情况和业主要求进行，并保证成果满足相关规定要求。（5）对测量数据，由两人采用两种不同方法计算，以进行校核。6、误差分析贯通允许误差依据顶管管径和接收孔口径，贯通极限误差为：d极依据误差原理，取d极的1／2为贯通允许误差，则贯通允许误差d＝0.1m。贯通允许误差由横向误差和竖向误差两部分组成：d2=d横2＋d竖2⑴根据规范要求横向误差和竖向误差要求如下：序号顶管段顶程（m）竖向误差（mm）横向误差（mm）1J53#～J52#214±80±1202J51#～J52#241±80±1203J51#～J50#224±80±1204J49#～J50#99±60±1005J48#～J49#596±100±1506J48#～J47A#780±100±1507J47a#～J47#84±60±1008J46#～J47#222±80±120因顶管竖向误差较易控制，而横向误差难以把握。为此误差匹配如下：竖向误差即高程误差，令d竖＝±0.05m；则由式⑴：d横＝±0.087m。横向误差主要由三部分组成：①平面控制网测量工作井顶进孔中心与接收孔中心的横向相对误差m1，②工作井下测设的导向短基线不平行于理论顶进轴线而产生的横向误差m2，③日常顶管过程中导向测量时的横向误差m3。由此：d横2＝m12＋m22＋m32⑵此三部分误差中关键是m2的控制。以最长顶管段J47a~J48为例，取测量工作井顶进孔中心与接收孔中心的横向相对误差m1＝±20mm；日常顶管过程中的导向测量是在工作井下设定了导向短基线后进行的，短基线一头为井下强制对中固定仪台，另一头为井壁上设置的毫米分划钢皮尺导向标志，其短基线长约10m，顶管长与短基线长之比为780m／10m＝78倍；设在日常顶管导向测量时，因仪器轴系误差和定向照准误差而产生照准短基线方向差±0.3mm，则影响贯通的横向误差m3＝±×78＝±23mm.。由式⑵得：m2＝±81mm。也即井下测设的导向短基线不平行于理论顶进轴线的差值应控制在不大于：±81／78＝±mm.。6.10.4、平面控制网测量1、平面控制点检测根据甲方提供的平面控制点作为向隧道内传递坐标和方位的联系测量依据。并确保区间隧道两端的控制点的通视。对甲方所提供的平面控制点进行二次以上复测，并上报监理给予复核，如果检测的成果超限，立即以书面形式报监理工程师确认，由监理工程师及时汇同甲方和控制网测量单位研究解决。其中平面点实测与理论值较差为：边长大于1公里，夹角≤±5″；边长小于1公里，夹角≤±10″，边长实测与理论值较差为1/90000。2、地面趋近导线测量地面趋近导线测量的目的是把GPS点、精密导线点的坐标、方位引测到近井点或施工控制点上，为竖井传递或测量放样做好准备。过渡点必须为固定观测平台，采用一级导线测量方法进行测量，相邻点间垂直角≦30°，测角中误差夹角≤±2″，测边距中误差±3mm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6.10.5、高程控制网测量1、水准控制点检测甲方提供的水准控制点应满足规范要求，对甲方所提供的水准控制点进行定期检测，上报监理给予复核，如果检测的成果超限，立即以书面形式报监理工程师确认，由监理工程师及时汇同甲方和控制网测量单位研究解决。相邻高程控制点检测高差不符值≤±8√Lmm，L为线路长，以km计。2、地面趋近水准测量地面趋近水准测量的目的是把水准控制点引测到近井水准点或施工水准点上，为竖井传递高程放样做好准备。在甲方提供的控制水准网下布设水准网，布设成附合路线。在竖井边设置2个水准点，采用往返测。主要技术要求为：视距小于60m，往返较差、附合或环线闭合差≤±8√Lmm，L以km6.10.6、联系测量地上与地下联系测量的目的主要是将井上点的平面坐标、高程与井下点的平面坐标、高程纳入到同一个系统中，从而为井下控制测量提供可靠的依据。1、竖井定向测量如下图：全站仪在工作井设站于观测墩P1、P2点，定出顶进方向短基线上一点“井底仪台T”；同法由仪台T点设站，定出短基线上另一点（设置于井壁的毫米分划钢皮尺“导向标志”）。2、竖井高程导入竖井高程导入的目的是把地面高程传入竖井底。进行高程传递时，用挂49N（检验时采用的拉力）的钢尺，两台水准仪在井上和井下同步观测，将高程传至井下固定点。共测量三次，每次变动仪器高度。三次测得地上、地下水准点的高差较差应小于3mm实际操作时，从严要求，井上、井下水准仪和水准尺互换位置，再独立测量三次。必须高度注意两水准尺的零点差是否相同，否则应加入此项改正。传入井底的高程，应与井底已有的高程进行检核。具体操作如下图：图竖井高程导入测量示意图6.10.7、地下施工测量1、地下施工导线和施工控制导线测量在顶管向前推进时，应布设施工导线用以进行放样并指引推进。为减少测量误差，所有导线点均采用强制对中盘，因顶进过程中所有导线点都会随管节向前移动，导线点应设置为可移动观测台，因受到管道实际的空间限制，施工导线布设成支导线的形式。推进中观测采用左右角各一个测回进行观测，左右角平均值之和与360°的校差小于6″。边长往返测各一测回，一测回三次读数的校差小于4mm，测回间平均值校差小于3mm，往返平均值校差小于52、地下水准测量根据顶管推进的实际情况，地下水准点可利用地下导线点测量标志。水准测量与导线测量同时进行，水准测量使用三角高程各测一测回。每推进20米，井下水准测量执行一次复测。应采用往返测，往返固定点之间高差≤6mm。6.10.8、测量精度控制措施1）严格落实施工作业班组、项目部测量队、监理复核三级测量复核制度。2）项目部测量队有经验丰富，技术熟练，责任心强、持证上岗的测量人员组成，并配备数量足够及符合精度要求的测量仪器。3）测量仪器要定期到国家认可的鉴定部门进行检校。4）测量放样的有关数据，要记录完整，清晰，并报监理工程师核对。5）项目部测量队每周及时向监理工程师提交测量报告。地面导线测量与临时水准控制点测量尽量选择在阴天或温差不大的时间进行。测量时应注意加温度改正。6）临时水准点测量采用往返测量，闭合差控制在±40√Lmm以内。7）地面导线测量采用闭合导线测量，四测回，闭合差控制在1/2000以内。8）地面临时水准点及顶管轴线控制点必须经监理复核并签字认可。6.11、顶管姿态控制与纠偏顶管顶进时，在机头中心设置一个光靶，根据光靶反映的读数，即可知道目前机头的方位。°°时顶管机自控系统报警，提示切换旋转方向。顶管贯通前150m～50m时，顶进暂停，同时精测队开始全线复测，复测采取两种不同仪器独立测量，然后报监理复测，最终取多次结果的最可靠值作为指导顶管机的后续顶进。6.12、顶管出洞、进洞施工方法本工程管道埋深深，一次顶进距离长，洞口密封必须可靠。否则地下水和泥砂就会流到工作井内，造成洞口上方地表塌陷，殃及周围建筑物和地下管线的安全。洞口密封不好还会造成触变泥浆流失，影响泥浆套的形成，进而影响顶管的质量和速度。6、出洞措施对工作井出洞口进行三轴水泥土搅拌桩加固，采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入比13%，以确保出洞安全。详见顶管洞口土体加固图。2）搅拌桩与地连墙或钻孔桩之间缝隙采用压密注浆加固。3）为防止机头出洞时产生叩头现象，采用将导轨延伸至地连墙或钻孔桩处，用水泥砂浆将延伸导轨处按机头弧形砌筑，作为机头出洞支撑，防止磕头现象。4）机头出洞时，将机头预抬3mm。5）前三节活络节管与机头拼装时，尽量加长机头在导轨上的长度，增加配重。6）安装洞口止水圈：本工程考虑采用两道橡胶圈密封的结构。在工作时，内嵌式橡胶圈首先将外侧泥水阻挡住，如还渗漏进来，则第二道止水圈将渗漏将来的泥浆完全阻挡住。7）为保证顶管泥浆套形成，在洞口预埋4根注浆管，注入触変泥浆可帮助泥浆套形成。同时当顶管出洞发生渗漏，可通过预埋注浆管向外压双液浆或聚氨酯进行止水。8）为了防止机头后退现象的发生，应该采取措施将顶管机与导轨进行临时固定。固定材料采用10×10的角铁，与导轨和管子有效连接。9）在顶管机安装到位调试后，搭设脚手架平台，在确保顶管机运行正常的情况下开始凿除洞门。凿除洞门采用风镐凿除地下墙和钻孔桩的钢筋砼。洞门凿除要连续施工，尽量缩短作业时间，以减少正面土体流失量，要及时清理干净落在洞圈底部的混凝土碎块。整个作业过程中，又专职安全员进行全过程监督，杜绝安全事故隐患，确保人身安全，同时在洞圈底部的密封装置内堆放粉煤灰或枕木，确保密封装置的完好。凿除完毕，要对洞门外排钢筋进行探排，防止与刀盘发生相卡引起顶管机扭转。10）由于两次上穿轨道交通七号线盾构，在J47~J47a、J49~J50两段顶管段在工作井内存在高低坑，先采取回填沙至标高，浇筑临时底板后再进行高处顶管施工。6、进洞措施对接收井进洞口土体进行三轴水泥土加固，采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入比13%，以确保出洞安全。详见顶管洞口土体加固图。2）当工具管距接收井还有30M左右时，应加强轴线复测力度，将工具管确切位置测放于接收井内，从而确保安全进洞。机头到达接收井前，靠近洞门时，先开出直径20cm洞口，释放部分由于顶管顶进而造成应力，同时可对外部土体情况、机头位置进行初步勘查。4）通过精确测量确认机头与洞口关系，预先缩小洞口直径，并预埋4根注浆管，当顶管进洞发生渗漏，可通过预埋注浆管向外压双液浆或聚氨酯进行止水。5）及时将与机头连接的管子分离，机头及时吊出井外，并抓紧处理井内泥浆和进行洞口封门止水。抓紧做好机头进洞后止水工作，洞口处土体流失、管子沉降等现象就不会发生，也是保证顶管质量的关键。6.13、过渡段的设置本工程顶管全部为焊接式钢管，钢管口径大因此钢管刚度大，造成纠偏困难，情况严重时，可能造成顶管无法顺利贯通。因此为了使顶管能够顺利进行，我们在顶管掘进机后设置过渡段活络节，以增加顶管的灵活性。6、过渡段形式我标段采用两种过渡段形式：形式一：采用三节过渡段，以利于长距离纠偏，长度分别为3m、3m、1m。具体结构如下：过渡段形式一布置示意图过渡段形式一限位结构详图1过渡段形式一限位结构详图2形式二：采用一节过渡段。具体结构如下：过渡段形式二布置示意图过渡段形式二限位结构详图1过渡段形式二限位结构详图26、过渡段限位螺栓防叩头受力验算如上图所示建立模型，机头前段自重G1=35t，机头前段自重G1=15t。1、机头叩头力矩MB=GL=35×（2.8+1.5）+15×2、机头抗叩头力矩MB’=TL’≥则，T≥×3、螺栓允许拉力，取过渡段形式一所采用Ф40螺栓，T螺=∏×42/4×2×≥57.2t,因此通过计算得过渡段限位螺栓安全。注：①②、机头叩头时机头下部承受被动土压力应大于上部土压力，故本次计算不考虑土压力影响偏安全。③、本次计算按2个Ф40螺栓计算，过渡段形式一上部采用4个Ф40螺栓，过Ф36均布30个，均远远大于计算要求，偏安全。6.14、管道焊接根据设计,本标段工程所用Ф3600钢管，壁厚为34mm，钢管采用Q235B（镇静钢）。6.14.1、管道焊接1）钢管成型后的管口不平度允许偏差不得大于约2mm。2）钢管对接焊缝、对口错边量不应大于管壁厚的10%且不大于2mm。环向焊缝对口错边量不应大于板厚的10%，且不大于2mm。3）钢管圆度偏差：管端为5‰D，其它部位为1‰‰D（D为管道外径），从管道加工、运输、堆放、现场安装由专人全过程进行监控。4）卷管端面与中心线的垂直偏差不得大于管道外径的1‰，且不得大于，平直度偏差不得大于1mm/m。5）管段的两端头留有20cm记录不进行油漆。6.14.2由于管道壁厚达到34mm，故坡口采用“V”型阴阳焊接坡口，坡口角度为20°，钝边为1～3mm，管道装配预留间隙2～5mm。环形焊缝隙取单面多层焊接成型，从内到外都分别为打底、填充、盖面进行焊接。焊丝选用直径Φ1.2mm实心焊丝，牌号ER50-6，保护气体为80%Ar+20%CO2气体。焊接前，焊条、焊丝必须检查其产品质量合格证明书与产品是否相符。焊条、焊丝存放地点必须符合焊材对温度、湿度的要求，按时填写保存环境记录。气保焊的关键是第一层打底焊，必须有准确的操作方式，才能使焊缝有良好的成形，尤其要防止焊缝反面下重过多，或有夹渣和未焊透，焊缝正面不能形成中间高两边低的形状，造成以后焊接的困难。所以在选用了准确的焊接规范后，还必须有准确的操作方式。注意点应放在燃弧点的位置、焊丝的角度、焊枪摆动方式、收弧方式上。目前我项目部已通过相关焊接工艺评定。、焊接质量1）焊接前应进行焊接工艺评定，我标段已通过焊接工艺评定2）焊接前应对焊工进行相应焊接工艺培训，考试合格后，方能上岗作业。我标段已有25名焊工通过焊接工艺考试。3）工厂制作管道及配件所有焊缝均须进行20%X射线检测，并提供检测报告。施工现场拼焊管环缝在外观质量检测合格后，按20%进行超声波检测。4）下列三段顶管因穿越轨道交通七号线隧道、锦绣路车站出入口和风井、距隧道较近，钢管工厂内制作焊缝按100%X射线检验，现场焊缝按100%超声波检验：（a）在高科路南侧，博华路西侧（X=-5099.632，Y=7028.386）至高科路北侧J47a井（井中心坐标X=--5033.438，Y=6907.327），长约151m的区段内；（b）在锦绣路西侧（X=-5038.059，Y=6436.085）至锦绣路东侧（X=-5037.085，Y=6606.083），长约170m；（c）6.15、管道防腐施工6.15.11、外壁除锈达到《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB8923-88）中的Sa2.5级。2、钢管外防腐采用熔结环氧粉末防腐涂层，防腐涂层不低于400μm，按照《熔融结合环氧粉末涂料的防腐蚀涂装》（GB/T18593-2001）执行。3、施工现场管子拼装接口及不能采用熔结工艺涂装的管配件采用无溶剂液体环氧防腐涂料，涂层厚度应不低于600μm，无溶剂液体环氧防腐涂层性能不低于熔结环氧粉末防腐防腐涂层的标准。（1）、采用能与原涂层紧密结合、且性能相当的无溶剂液体环氧防腐涂料，使用前需征得业主和监理的同意。（2）、涂料完全固化后满足顶管涂层的粘结强度要求。（3）、涂层厚度600μm，与原涂层搭接的长度不小于100mm。（4）、涂料需进行性能评定，涂装30min后其附着力、粘结强度、耐磨性指标达到完全固化时的70％以上。4、现场补口涂层的质量检验（1）、对每天补口施工的第一道口，喷涂后进行现场附着力检验。（2）、外观质量检测主要靠目测，检查涂层表面平整光滑，无明显流淌。（3）、厚度的检测：用涂层测厚仪在焊口两侧补口区上、下、左、右位置共8点进行厚度测量。其最小厚度不小于600μm。（4）、漏点检测：用电火花检漏仪，以5V/μm的直流电压对补口处进行100％检测，检测时无电火花。6.15.21、采用水泥砂浆衬里，需符合《埋地给水钢管道水泥砂浆衬里技术标准》（CECS10:89）的规定。并且在顶管完成后，采用机械喷涂工艺。2、水泥砂浆衬里表面粗糙系数n≤0.012。3、封堵用钢板及法兰闷板的两面除锈达到《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB8923-88）中的Sa2.5级。采用与顶管补口相同的防腐涂层，总厚度不低于400μm。6.16、中继间6.16.1在实际施工中，中继间安装时机相当重要，主要视顶力的上升速度而定。工作井设计最大顶力12000KN（J49、J50最大顶力10000KN）。由于顶管顶进时，会发生一些不可预见的因素，如遇见硬土层等，造成顶力的急剧上升，此时，就必须启动待用的中继间。因此，顶进过程中的不间断监测非常重要，以免贻误中继间安放时机，造成顶管失败。根据本工程的特点，我们选用上海浦东久恒金属结构件制作的3668钢管节中继间。具体见详图以下为各段顶管的顶力及计划设置中继间数量：井位顶距M覆土厚M迎面阻力NF（KN）总顶力F0(KN)中继间数量中继间位置J53#～J52#214280758890J51#～J52#241280762780J51#～J50#224280760330J49#～J50#99130827340J48#～J49#5962903114881掘进机后20mJ48#～J47A#7802903141381掘进机后60mJ47a#～J47#84184630560J46#～J47#2223192639006.16.2（1）中继间安装时应检查各部件工作正常，安装完毕应进行调试。（2）中继间在使用中一旦发生故障应立即组织修复。（3）多组中继间的使用应进行编组作业，从顶管机头向后按程序一次将每段管节向前推移，一组千斤顶伸出时，其他中继间应保持不动，当所有中继间依次完成顶伸后，主顶千斤顶最后完成顶进作业。6.16.31）顶管机头进入接收井后，对中继间前后管道压注双液浆，以防止外侧泥浆通过中继间渗漏。注浆材料水泥水玻璃双液浆，配比为水泥：水玻璃=1：1。注浆压力0.5mpa。2)浆液压注完成，割除多余中继间筋板，保留与钢管内壁紧贴的一圈环向钢板，端部割除钢板后进行焊接。3）中继间闭合焊接措施：中继间闭合焊接采用与钢管组对焊接相同的焊丝。焊接前将钢板表面用磨光机打磨干净，不得有锈蚀、油渍及其他污迹，对焊接剖口角度不符合要求的用手提沙轮机修磨。氧乙炔切割后的坡口必须除去坡口表面的氧化皮，熔渣及影响街头质量的表面层，并应将凹凸不平处打磨平整。点焊时应对称施焊，其焊缝高度应与第一层焊接厚度一致。点焊时发现裂纹等缺陷，应及时处理。焊接质量控制实行三检制度，即自检，互检，专检，并作好记录。焊接检验根据焊接次序对焊缝分层进行质量检验。外观质量检查具体要求：焊缝和热影响区表面不得有裂纹、气孔、断弧、弧坑和灰渣等缺陷；表面要光顺、均匀、焊道与母体应平稳过度；焊缝余高：0.5mm~3.0mm；咬边：深度≦0.5mm，且长度≦100mm；无未焊满现象。中继间闭合焊接示意图6.16.41）中继间处闭合焊接钢板焊接前，对钢板外表面进行防腐处理，防腐相关要求与技术措施与钢管现场补扣防腐要求相一致。2）中继间闭合焊接完成后采用角磨将焊接飞溅物形成的尖点打磨修平，与钢管搭接处10mm的用角磨打磨。3）闭合后钢板在防腐涂层前进行喷砂除锈，表面处理达到Sa2.5级。4）按产品说明书上的比例调配高分子复合双组份涂料，进行涂装施工。对焊接处进行无溶剂腻子修补，然后在进行面层涂装，涂装用手工刮涂。5）闭合防腐涂层质量检测要求（1）表观：目测补扣处外观，无明显流挂。（2）厚度：在圆周方向测12点，平均值不低于涂层设计厚度。（3）附着力：采用30度“V”切口，进行撬剥试验，附着力为一级~二级。6）现场涂料防腐施工完成后，再采用水泥砂浆防腐。6.16.5本工程管顶覆土在m~m之间，穿越地层含水量大，透水性强。由于顶进距离长，中继间密封圈磨损相当厉害，要求保证钢管焊接质量。必须加强对中继间等薄弱环节的密封处理，以便解决好钢管的密封防水问题，以确保钢顶管内的施工作业安全。由于中继环的实际总推力时顶进阻力引起的，所以在正常顶进条件下，中继环液压系统的工作压力较低，设备故障率小，可靠性高，即使遇到恶劣的施工条件，也能够使液压系统工程压力保持在额定压力以内。本工程采用“组合密封中继间”技术，中继间采用二段一铰可伸缩的套筒承插式结构，在铰接处设置二道可径向调节密封间隙的密封装置。中继环的结构形式时采用特殊管的形式，其主要优点是：采用径向可调止水装置，如果橡胶止水圈磨损，无法继续使用，也能够再更换被磨损的鲜花椒止水圈，恢复良好的密封性能。由于密封装置的钢法兰是经大型车床加工而成，又与钢管制成一体，尺寸精度高，刚性好，密封性能容易保证。顶管施工后，拆除中继间油缸，割除抱箍并磨平后，中继环可以合拢，无需在此空挡内浇筑混凝土，质量可靠，操作简便。6.17、管道内通风6.17.11、保证管道内的氧气浓度不低于20%（空气中氧的含量为23%），有害气体的浓度不大于有害于身体健康的浓度，其中CO≤30mg/m3，NO2≤50mg/m3，CO2≤0.5%，SO2≤0.0005%，工作面通风设备的噪音不超过80分贝。2、通风的空气必须清洁，在地下作业点的新鲜空气量不低于每人每分钟3m3，风速应大于0.15m/s，最大风速小于6m/s。3、控制作业面的温度不超过32°，相对湿度不超过80%。为保证各种有害气体的浓度不超过上述直，管道内配备多功能有毒、有害、可燃气体的监测仪。6.17.2工程管内散热因为是钢管，可向地下散热，机头动力只有180kw左右，用电设备在管内比较分散，根据经验，管内温度不会超过30℃.故管内通风不考虑散热，主要解决换气问题，防止人在管内缺氧，其次解决工作井焊接时防止烟气进入管道。下面以顶进长度L=780m来计算通风机主要参数的选择：通风管选用D150硬质PVC管，顶管长度L=780米，管内作业时人数为6人，工作井深14.5m，风管直径D=150mm。通风机必要风量：Qf=Q/（1-m）3/min×钢管内人员数量风管内压力损失：hf=（h+hb）/（1-m）直管压力损失：h=λ×ρ×（Ｌ／Ｄ）×（Ｖ２／２）曲管压力损失：ｈｂ＝ξ×ρ×（Ｖ２／２）×n直管内压力损失系数：λ曲管内压力损失系数：ξ空气密度：ρ风管内风速：V=Qf/60A风管断面积：A=πD2/4Q=3m3/min×6=18m3/minQf=Q/（1-m）=18/（1-0.0465）=18.88m3/minV=Qf/60A=18.88/（60π×hf=（h+hb）/（1-m）={λ×（Ｌ／Ｄ+ξn+ξn）}×ρ×（Ｖ２／２）/（1-m）3/min，功率22kw。另外顶进施工完成后拆除中继间等设备时加设小型鼓风机。6.17.3顶管施工采用压入式通风，通风机安装在靠近工作井井口的地面上，用硬质PVC通风管道把风送至工作井底部，并用同直径的硬质PVC通风管道，从管内把风送至端部机头处。通风管固定在工作井侧壁及钢管内壁的侧边，固定要牢靠。在管口及中继间处采用风琴式软管，以利风管伸缩，在施工的全过程中风管随着钢管的延伸而不断的接长。在风管末端安装减压消音装置，降低通风口的啸叫噪音。6.18、顶进通讯为了保证顶进施工的正常顺利进行，顶管施工各个工作岗位上必须保持密切的联系。需要相互保持联络的岗位有管道内顶管机操作员、主顶操作员、中继间等。通讯采用小型程控交换机，通过普通线传送到管道内各个岗位，通讯终端采用普通程控机。由于顶管施工，各种机械设备噪音极大，特别是管道内部。为了保证通讯畅通，通讯终端处还加装醒目的闪光警示信号灯作为提醒。七、顶管施工对轨道交通七号线的保护7.1、施工保护的总体原则本工程顶管从高科西路到锦尊路到华秀路，然后顶入严桥泵站，地处浦东人口密集、繁华地段。在顶管途中将遇到各种地下管线及建构筑物，主要的对轨道交通七号线有上穿越7号线地铁盾构（2次）；下穿越7号线地铁出入口；平行7号线地铁盾构，因此在顶进中对构筑物和管线的保护十分重要。因此要做好对管线及建筑物的保护，主要确保以下方面工作：①领导重视，机构健全，措施到位，责任落实。②严格审批程序，主动加强与管线及建、构筑物管理公司的沟通协调。③施工全过程中必须确保不得有任何物体侵入管线及建、构筑物工程限界。④充分利用全过程的工程监测指导施工。7.2、管理保证措施①建立现场指挥体系和专门协调工作组现场指挥体系由项目公司牵头，协同设计、监理以及专业监测单位，各自行使职能，密切配合，通力协作，并且将责任落实到人。组成多层次的指挥网络，保证施工过程中各种信息及时收集、及时反馈、及时处理。充分考虑施工过程中的不可预见因素，并制定相应的应急预防措施。成立专门协调工作组，负责与轨道交通管理公司对口的联系沟通，积极主动将工程实施进度、方案请示报审，及时反馈主管部门的具体要求，保证协调合作和施工流畅。顶管施工协调工作小组名单：组长：秦忠副组长：唐海健林路晨组员：俞宗欢、曹云生、乔海、徐晨泽、戴金月、叶建国②严格方案和手续审批程序在影响区域内施工必须事先征得轨道交通管理公司等相关主管部门的审核同意，报审施工组织设计和专项方案，办妥相关监护手续后再进行施工。方案得到审核通过后，必须严格按照经批准的施工方案进行作业。③优选参建力量，加强人员培训教育组织各方面素质好的管理人员和作业人员，并加强对施工和操作人员技术交底和安全思想教育。通过加强组织领导、督促和检查，确保相应措施和有效落实。正式施工之前，召集参建工人进行职工专题培训，使所有作业人员提高防范保护意识，并做好随时投入工程抢险的准备。7.3、技术保证措施①调查收集基础资料，完善施工策划充分熟悉图纸、现场环境和设计施工的技术要点和控制标准，根据本工程基础的平面位置、标高，逐一排摸与管线及建筑物结构相对距离、标高的关系及地质情况，并对资料进行综合分析，合理安排，做好整个施工工序、作业流程的综合部署。②加强方案的合理性、适用性和前瞻性从技术上着手，对技术方案做出充分预计和考虑后，组织相应专业的专家对可能造成各种不利条件和风险因素，对施工过程中的关键方案所制定各种风险防范和应急技术措施事先作技术论证，并做好物资、设备、器材等一切准备，并尽可能预测可能存在的技术隐患，完善技术方案和技术措施、突发性应急方案，以作技术准备。③信息化管理指导施工考虑到临近线路施工的复杂性和不确定性，因此施工时必须进行全面监测、监控，以保证工程质量、安全，防止突发事故及进行风险防范和制定应急预案。本次监测由第三方监测单位上海中宇工程建设技术担任监测工作，轨道交通由业主另外委托监测单位进行保护性监测，在做好与业主委托监测单位的配合基础上，项目部管理组织机构中专门设立信息化管理小组，并选定专业人才进行全过程管理。制订工程监测信息的采集、反馈、报告、处理制度，落实责任人，建立反应机制，确保讯息畅通和处理及时。7.4、顶管施工技术控制措施1、选用大刀盘平衡顶管掘进机

国内外大量的工程实践证明大刀盘平衡顶管掘进机对地表的沉降控制精度最高、效果最好。本次施工选用的是面板式大刀盘泥水（土压）平衡顶管掘进机，使开挖面始终处于稳定状态。面板式大刀盘切削刀的设计和布置还参考了日本有关掘进机的形式，满足最佳的切削效果，同时使得进泥流畅，对开挖面的扰动又最小，使开挖面处于最佳的平衡状态，机头正面土体产生的挤压应力大为减小，切削面以外土体的扰动相应减小。2、触变泥浆压浆控制技术

在顶管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、减少土体的扰动有很好效果。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，并根据穿越特殊需要保护建构筑物前100m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26s，并使用前再次搅拌。其次，在压浆时还着重控制以下4个方面：

(1)出洞口的止水装置要确保不渗漏，管节接口和中继间的密封性能良好，是形成泥浆套的先决条件；

(2)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”条件下的运动将对土体产生很大的扰动；

(3)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，尤其是在穿越地铁隧道阶段，确保机尾处泥浆套形成对减少土体扰动非常重要；

(4)对管道沿线定时补浆，不断弥补浆液向土层的渗透量，在穿越过地铁隧道后的后续顶进中，不断地补浆有助于减少管道前移时对地铁隧道上方土体的摩擦扰动。3、测量和轴线控制技术

确保穿越特殊需要保护建构筑物时顶管姿态的关键在于控制好顶进轴线。在进入穿越段前30m，顶进测量的频率提高到1次/m，并每顶进15m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。

进入穿越段后，每顶进50cm测量一次顶管姿态，做到勤推、勤测、勤纠。避免因为轴线出现过大偏差而进行强制纠偏，从而将对管体外土体的扰动减少到最小。4、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和邻近已建隧道隆沉变形有明显影响的是：正面水土压力、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，最后推进速度和刀盘正面水土压力确定为:推进速度为25～30mm/min；5、信息化施工

为了控制施工对穿越特殊需要保护建构筑物的影响，对地表沉降、深层土体沉降地下管线变形、建筑物变形等外部环境进行监测,并通过时间序列、回归分析等手段进行施工预测，指导施工。在穿越阶段，当顶管推进到特殊需要保护建构筑物前方30m处时，进行初始值监测；在未到达特殊需要保护建构筑物时，每天监测次数定为2次，当顶管机头推进到特殊需要保护建构筑物后，监测频率调整为每2h一次，24小时监测；机头越过特殊需要保护建构筑物后，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。6、建立顶管模拟实验段，布设在顶管出洞后30m~100m区域，在模拟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，使顶管施工在穿越需要特殊保护的区域时对周围环境的影响减小到最小。7、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纯水泥浆置换，从而减少了管道的后期沉降。7.5、顶管施工沿线障碍物针对性保护措施7.5.1对两次上穿轨道交通七号线盾构的针对性保护措施1、钢管焊接质量控制：本工程钢管内径3600mm，壁厚34mm。严格控制钢管焊接质量，加强对管道的检测检验，将确保穿越段管道顶管施工及管道长期运行时的本身安全，达到间接保护目的。对两次穿越轨道交通七号线隧道的顶管管道钢管在工厂内焊缝按100%X射线进行检验，现场焊缝按100%超声波进行检验。现场焊缝如果不合格，立即停止该焊工施工作业，对该焊工所焊焊缝进行100%无损探伤检验。下列三段顶管因穿越轨道交通七号线隧道、锦绣路车站出入口和风井、距隧道较近，钢管工厂内制作焊缝按100%X射线检验，现场焊缝按100%超声波检验：2、J49~J50顶管区间穿越③1夹砂质粉土层，土质砂性重，渗透系数大，故选择大刀盘泥水平衡式顶管掘进机进行施工。3、在顶管穿越轨道交通七号线盾构前建立顶管施工模拟段，通过信息化手段监测顶管施工对周边环境影响，优化施工参数，确保顶管穿越轨道交通七号线盾构时将影响减到最小。现施工参数暂定为：推进速度为25～30mm/min；刀盘正面泥水仓压力J47a~J47为0~3Mpa、J49~J50为0.Mp4、确保穿越段顶进姿态。控制好顶进轴线，进入穿越段前30m，顶进测量频率提高至1次/m，轴线偏差控制在10mm以内，进入穿越段后顶进测量频率提高至50cm一次，做到勤测微调，避免出现过大偏差而进行强制纠偏，造成管体外土体扰动。5、触変泥浆压浆控制技术使顶管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、减少土体的扰动有很好效果。严格控制泥浆质量并选用优质膨润土，并根据穿越特前的顶进情况,不断优化泥浆配比，以确定泥浆配比。6、信息化施工，加强保护性监测。进入穿越段前30m，进行初始值监测，并将对轨道交通七号线盾构变形监测频率定位2次/天。进入穿越段后顶进测量频率提高至2小时一次，机头越过后恢复为2次/天。一旦发现变形超过报警值，立即上报项目部，项目部将根据监测情况采取保护性跟踪注浆措施。7.5.2对同时下穿轨道交通七号线锦绣路车站出入口通风井、上穿电力隧道的针对性保护措施1、为控制土体变形，选用大刀盘土压平衡式顶管掘进机进行施工。土压平衡式顶管掘进机对顶管周边的土体扰动小，地面沉降控制情况好。2、钢管焊接质量控制：本工程钢管内径3600mm，壁厚34mm。严格控制钢管焊接质量，加强对管道的检测检验，将确保穿越段管道顶管施工及管道长期运行时的本身安全，达到间接保护目的。对在锦绣路西侧（X=-5038.059，Y=6436.085）至锦绣路东侧（X=-5037.085，Y=6606.083），长约170m的顶管管道钢管在工厂内焊缝按100%X射线进行检验，现场焊缝按100%超声波进行检验。现场焊缝如果不合格，立即停止该焊工施工作业，对该焊工所焊焊缝进行100%无损探伤检验。3、穿越段顶管上方直至锦绣路车站出入口、通风井底板以下土体采用高压旋喷桩加固。4、在顶管穿越轨道交通七号线锦绣路车站出入口通风井、电力隧道前建立顶管施工模拟段，通过信息化手段监测顶管施工对周边环境影响，优化施工参数，确保顶管穿越时将影响减到最小。现施工参数暂定为：推进速度为25～30mm/min；刀盘正面土仓压力p5、确保穿越段顶进姿态。控制好顶进轴线，进入穿越段前30m，顶进测量频率提高至1次/m，轴线偏差控制在10mm以内，进入穿越段后顶进测量频率提高至50cm一次，因顶管上部40cm土体已进行高压旋喷桩土体加固，故顶进测量需特别注意顶管上下高程变化情况，做到勤测微调，避免出现过大偏差而进行强制纠偏，造成管体外土体扰动。6、触変泥浆压浆控制技术使顶管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、减少土体的扰动有很好效果。严格控制泥浆质量并选用优质膨润土，并根据穿越前100m的顶进情况,不断优化泥浆配比，以确定泥浆配比。7、信息化施工，加强轨道交通七号线锦绣路车站出入口通风井、电力隧道保护性监测。进入穿越段前30m，进行初始值监测，并将监测频率定位2次/天。进入穿越段后顶进测量频率提高至2小时一次，机头穿越过