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1、水源工程建设施工技术方案第一节 总体施工方案本工程以机械顶管施工和取水泵房沉井施工为龙头，工作井、取水头部施工为重点，进行施工进度控制，同时安排好取水泵房上部房建、配电间以及工艺管道和设备安装的施工。（1）本工程采用先进的施工管理技术手段，应用多级网络技术对施工工程进行任务划分，结合工程结构特点，合理安排施工顺序，独立作业。施工中统一协调，组织分专业，按工序划分的流水作业，制定系统的目标管理计划，施工过程实行动态管理，进行信息跟踪、收集，分析评定和优化调整。确保工程总体目标的实现。（2）推广采用先进的施工技术方法和工程机械，确保工程施工质量。本工程将重点采用的技术方案如下：从堤边至泵站的输水管
2、道采用机械顶管，水下管道采用岸上拼装，浮运沉管安装，取水头部采取岸上拼装，用船吊装到位，取水泵房下部构筑物和工作井采取沉井施工。最大限度的减少了施工干扰和扰民以及对周围环境的影响。（3）“群制、群防”做好工程施工质量通病的预防和施工全过程的成品保护。做好施工过程的成品保护（包括物资、设备采购、成品保护）与质量通病的预防有着密切的关系。成品保护是质量通病预防的重要环节，必须制定切实有效的成品保护措施。（4）确保文明施工，施工人员行为有准则，遵纪守法，严格执行施工操作技术规程，施工现场布置必须符合安全标准和文明施工标准。自觉树立环境保护和文化保护高尚意识。当施工可能影响周围环境或相邻建筑安全时，必
3、须采取有效保护措施。第一节 主要工程施工情况及特点1.2.1 取水头部取水头部由钢梁、顶部砼盖板、格栅、底板、导流板、钢管桩、钢管成孔灌注桩等组成。支架由钢管成孔灌注桩和钢管桩组成，下部由六根间距5m 的钢管成孔灌注，为6001227419mm 钢管，共6 根，上部设600123720mm 的钢管桩（调整节），钢管桩和钢管成孔灌注桩之间用法兰盘连接。管支架底板通过4 根GL-2 和2 根GSC-1 组成，梁上架两块GB-2板。中部底板由2 根GL-1 和两块GB-1 组成，管道头部固定在其上。支架顶部上由GKJL-1 和6 块B-1 组成。头部的两侧设有格栅，共有2 块格栅9（49003300
4、mm），2 块格栅2（1600300mm），2 块格册4 上（1700970mm）。各种钢构件均用A3 钢，焊条用T422，焊缝满焊，焊缝厚度8mm。打桩完毕后，若各桩顶与设计标高有差异时，调整节的长度可据实调整。为防止漂浮物进入箱内，导流板顶端与GKJL-1 之间的孔洞用间距为50mm 的直径为16mm 的水平向钢筋固定在调整节上。设有两块导流板。号法兰盘是连接的主要构件，打桩前需将其密实焊接于号钢桩顶部。打桩时必须采取保护措施，不至将其打坏，以免影响连接。第三道横向拉杆的位置根据施工时具体情况而定。钢桩定位后，在钢管内浇灌C20 混凝土。所有连接件和导流板待钢桩定位后，根据实测尺寸下料制作
5、拼装。全部构件表面除锈防腐。调整节的接头设在钢底板以下，调整以上的钢构件全部或部分整装，再起吊与钢桩法兰盘连接。导流板各板杆件的联接全部采用焊接，除钢板的焊缝采用V 型焊缝外，其他均为贴角焊缝。一律满焊，焊缝高度不小于6mm。导流板两端需各开D=32 孔洞5 个，用于管卡的联接。为使导流板与取水头部的联接可靠，另用钢丝绳分别将二根横梁与头部相应横梁扎起来。扎上下横梁时，钢丝绳需穿过顶，底板D=120 预留孔。钢丝绳绑扎应保证牢固。混凝土强度等级为C25，保护层厚度为25mm。GL-2与GB-2（GB-1）上的螺栓孔洞的长方向相互垂直。施工顺序：测量放线钢管成孔灌注施工（包括水下管道铺设部的钢管
6、成孔灌注桩）复核桩基各细部尺寸，进行取水头部构件下料取水头部拼装取水头部吊装就位。1.2.2 原水输水管道从取水泵房至提边共2 趟（每趟757m）D142014 钢管采取顶管施工。从堤边至取水头部采用水下铺管，两趟D142014（每趟长10.95m）。水下管道架在5 套DN1400 钢管桩支承架上（间距为20m）。江水最低水位为-0.09m，平均水位为4.07m，设计洪水位为9.55m，管道顶面标高为-2.1m。在取水泵房和江堤中间设置顶管工作井。顶管到位后，应在枯水期取出顶头，并避免长江水不会从管道内涌入取水泵房。顶管到位后，过长江大堤段应在管道周围加注水泥和水玻璃的混合液，以避免长江水从管
7、道与土体之间的缝隙穿过长江大堤，管道注浆段长度不小于40m。为避免长江水沿管道产生渗透现象，在迎水面图示范围内设置压密注浆防渗墙，31.5512m（管中上下各6m、管道伸出每侧中心线外侧10m），防渗墙距内顶19m。注浆技术要求如下：注浆液采用水泥和水玻璃双液型混合液：强度等级32.5（R）号新鲜普通硅酸水泥，掺2%水玻璃，可掺10%-30%粉煤灰。浆液初凝时间为2h，注浆量：浆液注入率为20%，浆液压力0.63-1.5MPa，水灰比不小于0.5。（根据现场实际确定）。注浆间距为1.0，注浆时采用先外围，后内部的注浆方式。钢管砼桩应穿透第层粉砂层进入第层中粗砂层不小于1.0m。管道支撑的钢管桩
8、内浇灌C25 水下砼。每套钢管桩由两根D60012 的钢管桩组成，在-6.1m 处两管桩之间设置连接件。管桩上部设置调整节，调整节与管桩采取法兰连接。调整节上端设I40 工字钢、管座、端板和管槽，管道落在管槽内，并用管卡固定在工字钢上。为防止管道支架处及管道范围边坡处河床免遭水流冲刷，应抛填块石维护。在顶管与铺管交接处的弯头区21.515m 以及每套管支架处19.56m 区抛块石或石垄护砌，厚度不小于1.5m。为了取水头部及支架安全，还应在取水头部及支架处设置航标。所有焊缝的有效高度不小于8mm，所有钢构件均做防腐处理。施工顺序：测量放线顶管工作井施工机械顶管设备安装和调试1#（2#）输水管由
9、工作井至江堤向顶进（钢管成孔灌注桩施工）顶管机械掉头安装（工作井至江堤管段水压试验）与水下铺管段连接1#（2#）输水管由工作井至取水泵房顶进（1#、2#输水管水下铺管以及和顶管段连接）工作井至取水泵房管段水压试验工作井内管道连接防渗和管道穿江堤段压密注浆施工。1.2.3 取水泵房取水泵房包括取水泵房土建（下部的构筑物和上部的建筑物、配电间）、管道系统、电气工程。取水泵房的平面尺寸：2650024850mm，下部为构筑物，上部为房建。（1）取水泵房内的设备安装工程量见下表。主要设备安装工程量序号名称规格材料单位数量备注124MN-33B 型水泵Q=2250/h铸铁台3二用一备H=18m,n=48
10、5rpm2Y355L-12 型电机N=160KW380铸铁台3二用一备3IS200-150-400B 型水泵Q=346/h H=38m铸铁台2一用一备4Y250M-4 型电机N=55kw380v铸铁台2一用一备5LD 型电动单梁桥式起重机T=10t H=18m Lk=11.5m钢台16LD 型电动单梁桥式起重机T=5t H=18m Lk=11.5m钢台17XWC（C）-2000 型旋转滤网B=2000H=14.8M钢台2不锈钢滤网8XZ 型铸铁镶铜铸铁闸门1400铸铁台2带启闭机9XZ 型铸铁镶铜铸铁闸门1400铸铁台1带启闭机10FBEX 法兰式蝶阀DN1200L=470铸铁个1P=1.0M
11、Pa11FBEX 法兰式蝶阀DN1000L=410铸铁个4P=1.0MPa12FBEX 法兰式蝶阀DN800L=318铸铁个3P=1.0MPa13JD745X 多功能水泵控制阀DN800L=1560铸铁个4P=1.0MPa14RVHX 弹性座封闸阀DN300L=356铸铁个2P=1.0MPa15RVHX 弹性座封闸阀DN250L=319铸铁台2P=1.0MPa1650QW42-9-2.2 型潜水排污泵Q=42/h N=22kw H=9m,N=2840rpm铸铁台2库存一台备用17T30 轴流风机600，Q=15000/H铸铁台2=35， n=1450r/min18JO-31 型电机N=2.2k
12、w铸铁台2设备基础浇灌前将底板凿毛，然后用C20 混凝土捣制。基础施工在设备尺寸核对无误后方可进行。二次浇灌前，将基础表面及洞内清洗干净，待水泵、电机螺栓定位后用C20 混凝土浇捣，表面原浆漫光，基础周围1:2 水泥砂浆抹面厚20mm。圆闸门：双向承压闸门，核对尺寸无误后安装。门框及导轨与墙壁的四周间隙，应二次浇灌密实，不得有渗水现象。二次浇灌为门框及导外缘轮廓线。防水套管与管道之间中间1/3 填油麻，两端1/3 填石棉水泥。（2）房建配电间的结构特点：除垫层为C10 外，其余均为C25。靠近取水泵房基础下土层由于沉井引起扰动，为防止地基过大的不均匀沉降应进行压密注浆处理。范围和深度根据沉井施
13、工情况确定。平面尺寸为2250022800mm。独立柱基础和墙下条形基础。柱基底标高为-1.7m，垫层（1800-2000）100mm，垫层砼为C10。墙下条基底标高为-1.6m垫层（500-700）300mm，垫层砼为C15。墙体：JQL 上用M5 混合砂浆砌MU10 砖，JQL 下用M10 水泥砂浆砌MU10 砖。外墙：外墙1 采用乳白色外墙涂料，外墙2 采用灰蓝色石头漆，外墙3 采用赭石色磨光花岗石板贴面，外墙4 采用灰白色铝塑板饰面，外墙5 采用水泥砂浆外墙面。地面：厕所采用灰白色防滑石砖地面，除变压器室地面外其余地面为水磨石地面。窗台：所有3.3m 标高一下内窗台均为灰白色磨光花岗石
14、板贴面。内墙：厕所内墙为灰白色墙地砖贴面高3300，泵房，格栅间内外池壁面均为1:2 防水水泥砂浆粉刷，面刷白色乳胶漆，其余内墙均为混合砂浆粉刷，面刷白色乳胶漆。天棚：均为混合砂浆粉刷，面刷白色乳胶漆，厕所内做塑料扣板，控制室、配电间为轻钢龙骨灰白色石膏板吊顶。屋面：屋面1 高聚物改性沥青卷材和涂膜防水屋面，屋面2 为高聚物改性沥青卷材和涂膜防水屋面，屋面3 为轻钢夹胶玻璃屋面。吊车梁轨道、避雷带及M-10、C-10 均面油粉漆。电缆沟内壁面为1:2 防水水泥砂浆粉刷。铝合金卷窗门、塑钢门窗、钢门、隐框镜面玻璃窗。取水泵房与配电间间距为2550mm，配电间由两个变压器室、一个低压配电室、一个P
15、LC 室、门厅、工具间、厕所和内院组成。配电间高5.7-7.7m，取水泵房高11.3-14.2m。（3）构筑物底部平面尺寸为2890025250mm，外框刃脚厚1400mm，内横向隔墙刃脚厚1200mm，纵向隔墙刃脚厚1000mm。刃脚底标高为-14.3m，隔墙刃脚高3.2m，外墙刃脚高3.2m。采取C25 混凝土封底。底板设置按1.51.5m 间距设16 的底板抗浮拉筋。混凝土强度等级为C25，其抗渗标号为S6，钢筋为HPB235 和HRB335。混凝土保护层厚度：井壁、底板、隔墙为35mm，牛腿为15mm。底板、框架、墙壁中的预埋钢筋与相应受力钢筋的连接必须焊接，采用单面焊，焊接长度不小于
16、10d。底板、框架、墙壁中的预埋钢筋按40d 的锚固长度埋入混凝土中，其外露部分的长度10d（焊接）或50d（绑孔接头）。无焊接条件的钢筋采用绑扎接头，搭接长度：HPB235为36d，HRB335 为48d。在同一截面内接头错开。钢筋在孔洞处尽量绕过，如必须截断时，应从孔洞中心处截断，将截断的钢筋街于板面沿洞壁弯入，并焊在洞边加强钢筋或加强环筋上。所有预留孔洞及预埋必须在浇筑混凝土时预留或预埋，不得事后凿孔及补设。墙壁、刃脚、底梁在与封底混凝土及底板接触有关部分，墙壁与隔墙楼板连接处，以及其他钢筋混凝土的施工缝处均须凿毛成粗糙面，并冲洗干净，以利新老混凝土结合紧密。泵房筒体采用沉井施工，制作筒
17、体的工作坑深2.5-3.0m。刃脚、底梁下应有足够的密实中粗砂垫层，避免筒体制作过程中刃脚、底梁产生不均沉陷和倾斜。沉井全高分两节制作。第一节制作高度从刃脚踏面算起为12.80m，第一节沉井的制作内容包括刃脚、墙壁、KJ-1，待第一节沉井下沉到设计标高，并进行封底，浇筑钢筋混凝土底板，再浇-5.500m 楼板、隔墙后，再续制第二节墙壁，泵房楼面梁反等结构。第一节沉井制作好后，待底梁混凝土强度达到100%及最后一批浇筑的墙壁混凝土达70%强度后方可下沉施工。下沉前应先均匀拆除底梁下的垫层，最后均匀拆除刃脚下的垫。墙壁上的洞口需用钢板封堵。沉井下沉采用不排水法下沉和排水法下沉相结合的方法下沉。初期
18、采用排水下沉，为防止下沉过程中出现流砂，当下沉至一定深度后改用不排水下沉。沉井下沉允许偏差应符合规范GB141-90TX 6.2.9 条的要求。筒体下沉到设计高程经验收合格后方可浇筑封底混凝土，采用水下封底，封底混凝土最厚处为2.2m。封底混凝土达到100%后方可施工底板。底板施工前，封底混凝土表面应修凿整平冲洗干净。沉井深14.3m。悬挑构件混凝土强度达到100%方可拆除模板及支撑。泵房上部结构伸出3.45m。梁、柱、板保护层为20mm。钢筋混凝土柱与墙连接面，均沿高度间距500mm 预埋26，钢筋伸入墙内，柱内锚固长试想240mm，外伸500mm，抗震设防时外伸1000mm 或等于墙垛长，
19、且弯钩与砖墙之竖缝嵌固。取水泵房施工顺序：测量放线基坑开挖沉井刃脚垫层施工第一节沉井制作沉井下沉沉井封底沉井底板施工第二节沉井制作到位沉井满水试验及基坑回填上部房建施工（包括配电间）管道工程施工（设备安装）电气工程施工设备调试。第一节 具体施工方案1.3.1 机械顶管1.3.1.1 基本情况两趟从取水泵房至江堤输水管道采取机械顶管施工，每趟长756.81m，采用D142014 钢管。（1）顶管掘进机的选用根据地质资料和现场条件，并且由于开挖面地层本身难以挖掘、难以稳定，土体含承压水并透水性强，因此本工程采用的顶管掘进机必须是密闭型顶管掘进机，且为稳定该挖掘面的土体应有机械式的土体平衡装置。能够
20、工作在该土层下，密封型顶管掘进机中比较成熟的机型有：机械式土压平衡泥水加压顶管掘进机（需带二次破碎装置）、机械式土压平衡顶管掘进机，结合本工程地质情况及施工特点决定选用机械式土压平衡泥水加压顶管掘进机。1.3.1.1.1 机械式土压平衡泥水加压顶管掘进机工作原理机械式土压平衡泥水加压顶管掘进机从结构原理上能够保证安全、优质、高效地完成在砂土、粉质粘土及两层土体之间的顶进施工任务。该类掘进机的构造是在掘进机的前部设置一隔板，形成泥水压力仓；能够预设刀盘压力、可根据土体压力大小自动伸缩、极限位置能够自动报警的切削刀盘，安装在掘进机的前端；刀盘切土口的增减具备手动或根据刀盘的伸缩量自动增大或减小的功
21、能，可随时调节切削量。顶管掘进机正常工作时，刀盘按预先设定的压力紧贴在被切削的土体断面，在后方顶力作用下一方面旋转切削土体，一方面向前推进维持土体的平衡。顶进中假设土体硬度增大，顶速不变时，刀盘受到迎面阻力大于预设定的刀盘压力，刀盘渐渐向后缩回，保持刀盘对土体的压力不变。在刀盘缩回时，刀盘的切土口自动增大，切削土体的量增大，土体对刀盘的压力减小，土体压力增大，刀盘仍然以预设定的土压力与土体在新位置保持平衡。配合手动调节刀盘切土口和预设压力大小的调节功能，可以使土体侧压力得到非常精确的平衡。停机时手动关闭切土口，刀盘仍然保持预定压力紧贴土体，并且将泥水仓与开挖面隔离。无论土体过软或过硬，当自动调
22、节范围到达极限值时，刀盘报警装置报警，提醒操作人员注意，通过调节顶速，重新设定刀盘压力等手段，对土体进行新的平衡。这就是机械式平衡土体的原理。土体的精确平衡还包括土层中地下水的平衡，向开挖仓注入一定压力的泥浆，该泥浆除能够将土层中的颗粒带走外，通过控制出泥流量的大小，就可以简单而准确地控制泥水仓中的水压力，平衡地下水。所谓泥水加压就是这样。该顶管机从工作原理上能保证在掘进时，具有平衡开挖面侧向土压力和平衡地下水的双重作用，无论停机或挖掘时，都能控制正面土体的稳定，保证各种地面环境的安全，从而显示出和其它顶管机头施工方法所不同的独特方法。机械式土压平衡泥水加压顶管掘进机土压平衡原理图如下图。机械
23、式土压平衡泥水加压顶管掘进机土压平衡原理图1.3.1.1.2 机械式土压平衡泥水加压顶管掘进机各系统设备具备的功能（1）能适用于该管道工程的地质和水文情况。（2）通过精确地平衡土体和地下水的施工方法，满足长江大堤的保护要求，满足文明施工，少扰民的要求。（3）设备的泥水注入及排出系统工作稳定。泥水压力调节方便，严格按预定的刀盘压力，通过对顶速、刀盘切土口的调节，准确控制挖掘面土体的平衡。（4）激光导向系统采用计算机光靶读数装置，将光靶图像转化为坐标数据输出；纠偏操作采用按钮或手柄进行，操作结果有数据显示或表示器表示。（5）顶管掘进机与管节间预留间隙的注浆，在顶进时同步进行，浆液及时支撑环状的土体
24、不塌落，减少管道摩阻力。（6）泥水系统配备管道堵塞后的反冲洗装置，此时能够使用较大的水压进行并不影响开挖仓内的泥水压力。1.3.1.1.3 顶管掘进机及辅助设备的主要技术参数、特点（1）1200 顶管掘进机主要技术参数顶管掘进机型号DTN1200；顶管掘进机外径1450mm；顶管掘进机长度3500mm；顶管掘进机自重78KN；顶管掘进机刀盘动力10kw*2；顶管掘进机刀盘转矩65kNm；顶管掘进机刀盘转速4.2n/min；顶管掘进机刀盘平动量-100+50mm；顶管掘进机额定顶进速度60mm/min；顶管掘进机最大纠编角度2.00；顶管机及附属设备的总功率约70kw。顶管掘进机整机为二段无铰式
25、结构，对称分布的6 只500kN 单作用油缸，即起连接两段机头的作用，又起纠偏作用，机头前段依次组装有刀盘、泥浆仓（开挖仓）、胸板、机头倾斜仪传感器，变速箱、电动机等，液压控制柜及操纵平台安装在地面上，机头空间设计十分合理。（2）顶管掘进机的特点机头前端的挖掘装置由自动伸缩的全断面刀盘及随动刀架组成。掘进时预调刀盘推力后，刀盘随土壤压力变化而前后移动，刀盘、刀架相互配合自动调节切土口大小，保持预定推力不变，达到自动平衡正面土体压力的目的，机头前部还有与动力设备密封隔离的开挖仓，调节仓中的泥浆压力即可平衡地下水，该设备是一种具有双重自动平衡作用的顶管机头。是目前最适合在水下、粘土、粉质粘土地层顶
26、进，扰动土层最小的机种。在穿越江河、道路、流砂、淤泥等复杂工况的顶进施工中，无需辅助施工措施，可节约大笔城市建筑物和地下管线的防护费用。该型号机头，人员在地面上操作，即可直接判断机头运行情况，机头内的各种仪表，表示器能准确直观地反映刀盘的土压力、扭矩、切土口大小、偏差量、纠偏量、机头轴线的水平夹角等参数，配以按按钮式开关、全液压操纵系统，使机头控制方便易行。机头的挖掘、观察激光靶、分析机头偏差趋势、纠偏、控制地面沉降等关键作业，均由机头操作工程师完成，与其他人员关系较小，属中央控制型，容易保证顶管质量。（3）主要配套设备的组成及功能简述主顶系统由2 中国人民2000Kn 的油缸、油缸支架及主顶
27、液压控制台组成，总顶力4000kN,行程3.4m，油压31.5MPa，无极调速并显示即时顶速。启动和停止由电气系统联动控制。泥水系统以一定水压，流量的水流，稀释、搅拌泥水仓中的泥浆，并将泥浆带至地面沉淀池，该水池的水压比地下水略高，以确保切削面土层无水土流失。水压在2-25m 范围内可预调，管道、阀门及泵均匀Dg100mm系统。电气控制系统供应全部设备的电能，控制、监视设备的的顶速、压力、流量等工况，与顶管机头操作员通话，除机头外的所有设备均由电液控制台完成操作。触变泥浆系统长距离顶管施工中，采用泥浆减阻技术可有效降低管外壁与土体的摩阻力，大大提高顶管工作效率。压浆泵采用无压力脉动的奈莫型螺杆
28、泵，压力0-3.5MPa 无级变速调整压力、流量。阀门、管路均为Dg32系统。中继接力环一般安置在顶力接近许用顶力的60%80%的管节后，中继接力环的采用，使顶管工程的一次顶进长度不受限制，中继接力环在长距离顶管中是除顶管掘进机外最关键的设备。中继环采用两段无铰的壳体形式，前后壳体间安置两道D 型橡胶止水阀，防止环外泥水渗入。顶力可达4000kN，各中继环由电气装置顺序控制其开启、停止，整个系统可控制10 套中继环，保证500m 顶程的联动操作。具有气压自动补偿作用的中继环的原理示意图如图1.3.1.4(略)通信系统通信系统主要是地面与管道的通信，该系统由一部20 路的普通电话交换机和普通电话
29、组成，采用普通市网电话的供电和脉冲方式工作，接入市话网即可与合肥市市话联网通话。该分机系统即可在分机内部进行互不干扰的通信，又可在主机的控制下与各分机同时通话。该系统的各部电话安装在机头、中继间、地面控制间内。承力钢构件承力钢构件包括：基坑导轨、顶铁、承压壁等以下分别叙述。A、基坑导轨基坑导轨是安装在工作坑内为管子出洞时提供一个基准的设备，顶管施工中常常有出洞正常了，顶管施工的一半就正常了的说法，尤其是钢管顶进时，钢管的刚笥大、纠偏不易，出洞自然就必须更加谨慎，而且导轨在钢管顶进施工时，管节还需在导轨的支撑下进行施焊对接，可见导轨之重要。为保证钢管顶进时不将管道的外防腐磨损，顶进钢管时的导轨必
30、须使用滚轮支架。导轨本身必须具备坚固、挺直，管节压上去及顶进受力时不变形等特性。钢管顶进考虑管节搁在导轨上的圆心角在600 左右。管节一般支撑在滚轮上。钢管管节需要在井底焊接成为管道，因此支撑点应留出焊接位置，支撑点距地面应有75-80cm 焊接空间。B、顶铁顶铁可分成环形顶铁和中间顶铁两类。环形顶铁通常是一个内径较小、外径与钢管相同的，有一定厚度的钢结构件，主要作用是把两只主顶油缸的两个点的推力，分布在被顶钢管的圆周上，使钢管受力均匀并保护管节的端面。中间顶铁是由于通常需顶进管节的长度大于主千斤顶的伸出长度，主千斤顶顶进伸出完毕后缩回，加上中间顶铁后方可继续推进至能够对接下一管节的长度，起延
31、伸主千斤顶推力的作用，同时也将几个点的主推力传向环形顶铁。由于顶管掘进机使用泥水法输送挖掘面土壤，故中间顶铁应选用马蹄形形式。C、承压壁承压壁是指工作井后部，安装在沉井后座墙与主千斤顶之间的钢结构件。它的作用是主千斤顶产生的集中在几个点上的巨大推力的反力，均匀地分布在沉井的后座墙上，因此承压壁必须有足够的刚度。它通常采用整体的结构。1.3.1.2 顶进施工工工艺在工作井内的顶进轴线后方，按需要对称布置若干只主千斤顶，将需敷设的管节，放在千斤顶前面的导轨上，主千斤顶推进时，以机头开路将管节压入土中，与顶进相配合，刀盘将切入泥仓的土体搅拌成泥浆后，通过管道送出井外。一根管节被压入土中后，吊入下一管
32、节连接，继续顶进，反复循环顶进至预定长度，管道敷设完成，顶管施工工艺原理图如下图所示。图1.3.1.2 顶进施工工艺原理图(略)（2）顶进施工分设备安装和顶进作业两部分。设备安装：整套顶管机械由顶管机头（含、纠偏系统）、主千斤顶系统、进排泥系统、触变泥浆系统、承力钢构件组成。安装分井内、井外两部分。设备安装工艺流程框图如下图示放样安装洞口止水圈安装滚轮支架安装后靠背机头吊装就位安装操纵台、控制柜、主千斤顶油泵安装激光经纬仪接通电路、油路选水源、砌泥浆池安装注浆泵安装注入泥浆管路试车顶进施工作业流程：工作井至大堤边的顶进施工工艺流程框图如下图示：顶管施工准备机头进洞入泥顶进吊下管节、焊接顶进、测
33、量、记录、纠编顶完一节最后一节竣工测量水下切割机头结束安装中继间？接中继间NONOYES取水泵房至工作井段顶管重复上述操作，管道机头从取头泵房顶进工作井，机头直接从工作井内吊出。（3）正常顶进施工的技术措施顶进前准备阶段a、在指定的工作区域内，合理布置施工场地，安排好出土运输、起重机、注浆系统的位置。b、管节堆放处应事先清理平整，管节堆码应排列整齐，在堆放管节时须用专用吊具，吊放运作应平稳，就位后立即用三角木垫实。c、每批管节到工地后，应会同工程师或其代表逐节检查管节质量。管口圆度、端面平行度、垂直度；管内、外防腐情况。对质量有问题的管节做好标记，通知厂方及时更换。顶管设备就位、安装、调试a、
34、安装导轨钢管顶管必须使用装配式滚轮支架作为导轨，导轨安放在混凝土基础面上，导轨定位安装后必须稳固，标高、位置正确，在顶进中承受各种负载时不移位，不变形，不沉降。导轨安放前，应先复核管道中心位置。滚轮与管道接触位置的平行度、等高等参数由制作时保证，但在安装时必须复核。滚轮接触钢管位置的标高应按管道设计标高调整，在顶进中应经常复核调整，确保顶进轴线的精度。导轨设置坡度与设计轴线相同。顶进工作坑的混凝土底面的标高应为沟底标高减去滚轮支架的构造高度（约780mm）和10mm 左右调整钢板的厚度。本工程设计的管道标高距井底板的标高远大于所需的设计标高，应使用工字钢制作支架支撑。导轨的两条滚轮接触线与管节
35、中心的夹角应为60，由制作和轨道调整共同保证。b、设置承压壁（后靠背）承压壁应承受和分散传递全部顶力，必须具有足够的强度和刚度，本工程承压壁的设计的承压能力为15000kN。工作井在作承压壁时，为使承压壁受力均匀，在承压壁与井壁间浇筑找平的混凝土砂浆，砂浆强度宜在100#左右。承压壁的平面必须与顶进轴线相垂直，在顶进中随时检查，如有发现倾斜，则必须重新布置，以保证安全。c、安装主顶设备主顶设备是指安装在承压壁前方，使顶管掘进机和钢管管节向轴线方向顶进的加力组合装置。千斤顶支架、组合式滚轮支架与主千斤顶、管节间的安装关系如下图示。顶进时可在组合千斤顶架上安装4 只主千斤顶。数台千斤顶应共同作用，
36、规格一致，行程同步，每台千斤顶的使用压力不大于额定压力，油路必须并联，每台千斤顶均备有独立的控制阀，千斤顶伸出的最大行程应小于油缸行程的10cm 左右。油泵站设置在距离主千斤顶的近处，油路安装应顺直，减少转角，接头不漏油，油泵站应在井口操作间内工作。油泵的最大工作压力不大于32MPa，应检查限压阀、溢流阀和压力表等指示保护装置，安装完毕后必须进行试车，在顶进中应定时检查维护。环形顶铁外径必须与管道直径一致，利用环的外部推动管节，为增加强度，刚度，可增加厚度和向内径方向的尺寸。马蹄形顶铁必须符合要求，刚度大，受力后不变形，相邻面垂直，排列不扭曲，不脱焊，与导轨的接触面必须平整。千斤顶布置及滚轮支
37、架图（略）d、顶管掘进机的安装顶管机的尺寸和结构应符合要求，在地面上对整机应作详细检查。起重设备根据掘进机重量选择500kN 的汽车起重机，起吊前将钢丝绳试放到井内，确保钢丝绳够长度。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。掘进机安放在导轨上后，测定前后端的中心方向偏差和相对高差，做好记录。调整后应使掘进机机体与各组滚轮均接触密实，滚轮的受力均匀。对掘进机的电路、水路、油路、注浆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行。顶管出沿口密封的技术措施顶管过程中，管子从工作井出洞时，管道外壁与洞口之间都必须预留一定
38、的间隙。如果该间隙不能够采取有效的密封措施，地下水和泥沙就会从该间隙中流到工作井中。本工程中管道埋深10m 左右，地下水丰富且受长江水补给、卵砾石土体在强大的土压、水压作用下将会自预留的间隙中喷出，洞口处理措施不得当势必会发生事故，因此必须有可靠的技术措施。a、洞口止水圈的设计本工程管道埋深大、土层的渗透系数大，估计形成的地下水压力达0.1MPa，因此管道在顶进时洞口的密封必须可靠。在洞口密封构造上，采用密封橡胶圈加可充气应急胶圈的双层密封结构，该结构的特点是：顶管过程中充气密封圈是不工作的，如果主橡胶密封圈因磨擦损坏导致密封失效，高压地下水涌入井内的危急情况下，使用打气泵给充气应急胶圈充气，
39、及时控制漏水，在安全状态下处理或更换新密封圈。出洞口密封示意图如下图示：（略）洞口密封圈对橡胶的质量要求均很高，具体技术指标见下表：密封圈物理性能项目单位指标硬度（邵尔氏）度505抗张强度MPa14扯断伸长率%450压缩永久变形%20接头扯断强度MPa10b、洞口加固措施本工程出洞口位于地下10m，地层为液泥粉质粘土与粉细砂互层，渗透系数大，地下水丰富且受长江水补给，地层难以成拱，这就给掘进机出洞带来了很大困难。仔细研究地层情况可以发现：该地层的渗透系数大，适宜采用压密注浆的施工方法，对洞口的土体进行胶结加固，只需采用水泥加超细粉煤灰的普通浆液，用试验法合理选择配合比后，即可加固预定范围的土体
40、，使洞口处土体短时间能够自立。具体施工方法为：在沉井施工时即将Dg50 的注浆预留管埋入井壁，注浆预留管的接近井外壁的一头用软木塞封堵，井内壁的一头用普通管堵封堵。注浆时将管堵找出拧下，使用Dg25 的注浆管连同“锥帽”、与Dg50 管子的密封装置一起安装，然后将注浆管水平打入土中4.5-4.8m 再稍稍后拔，使“锥帽”与首节注浆管脱开，浆液可以0.25-0.4MPa 的压力由注浆管的头部挤出，压力土中固化。浆液注入一定量（计算值）后，将注浆管向后拔0.4-0.6m，再次压注反复循环至最后拔出。注浆顺序是由中心向四周进行。注浆也可以按正常加固土体的方式，由上面直接用钻机打孔压密注浆，无论何种施
41、工方法，加固土体的范围都是：高宽深=555m。c、掘进机出洞时防止回退的措施本工程覆土深，地下水压力大，出洞初期还必须防止掘进机及前几米管节往后退的情况发生，这种情况是全封闭掘进机的挖掘断面上承受地下水压力及主动土压力造成的，这时地下水压力、主动土压力之和大于钢管的周边摩阻力，当主千斤顶的推力撤消后掘进机就后退。这种情况发生后，掘进机前方的土体会发生不规则的坍塌。在难以成拱的土层中，土体延滑裂面坍落，上部土体扰动后土压力变小，掘进机再次顶进时，将向偏向压力较小的一侧，极易向上爬高，洞口止方也不安全。经验说胆顶管掘进机在出洞时受到的地下水压力远大于主动土压力，本工程中掘进机正面应受0.1MPa
42、的水头压力，计算可知掘进机的向后退回的力量达908kN。按照管节外壁与土体磨擦力4KN/计算，需顶入21m 管节的后退力才会被克服。由于钢管管道连接、焊接时间达10 小时以上，因此出洞的临时防退措施必须周密。本工程中水土压力较大，应使用钢拉板直接焊接止退。正常顶进时的技术措施a、准备好空压机、风镐，凿碎砖封门，将机头顶入洞口后下设备段。连接油管，电缆及泥水管后顶进。b、分析顶进速度，顶力，机头土仓内的土体侧压力，刀盘扭矩等参数，顶进速度应根据机头土仓内土压的大小确定，严格根据预定的土仓土压，刀盘扭矩顶进，禁止机头超负荷运转。c、顶进中的测量和纠偏测量：将地面上的各点坐标、高程引入井下后，顶进管
43、道水平、高程的编差均由激光经纬仪测定，仪器固定在沉井的底板上，计算机控制的激光接收靶固定在机头前端，坐标中心在掘进机的中轴线上。顶进时激光经纬仪常开启，机头操作人员通过观察计算机显示屏幕上的激光光斑移动数据及顶进的长度，分析偏差发展趋势，确定应采取的纠偏方法。激光经纬仪必须按规定的顶进长度或测量时间进行高程、水平方向校正，高程方向也可使用连通器在顶进中随时校正。纠偏：钢管顶管的纠偏分两种情况。一是钢管在初始顶进时的纠偏；钢管顶管与混凝土顶管的最大区别，在于钢管的接头是焊接的刚性大，混凝土管节的接口是柔性的，在顶进中利用掘进机容易纠偏。这些特点带来了顶钢管纠偏的利弊，有利的一面是，如果在顶进初期
44、就掌握好顶进的方向，在以后顶进管子时，就不易产生较大的偏差，可使管道顶进顺利，并且因为钢管的顺直和摩阻系数小，阻力也较小。不利的方面是，如果顶进初期没能掌握好方向，管道就不容易纠正过来，如果纠的过猛，还会出现管子变形甚至接口脱焊等严重问题。因此钢管的初期顶进纠偏技术，在本次顶管是显得尤其重要。初期顶进时除在安装导轨、出洞时应严格注意外，钢管在顶出洞口的5-15m 内，利用钢管刚性大的特点，使用主千斤顶施加偏心顶力的纠偏技术，是常用的方法。此时要十分严格地控制掘进机出洞时的顶速，克服急躁情绪，顶速应控制在10-15mm/min 范围内，留出充足的时间慢慢找出偏心顶力纠偏的最佳顶力，保证一次出洞顺
45、直。钢管在顶进中的纠偏，最大的应力集中部位是掘进机焊接的第一根钢管的接口处，为保证在正常预进中的纠偏操作，我们将紧随机头尾部的一节钢管管节，制作成2m 一节，接口改为内法兰加厚橡胶板螺栓连接，使这节钢管的两个接口刚柔相济，纠偏时有个过渡区域，从而使整体性好的钢管在纠偏时有较好的灵活性。钢管顶进中的纠偏，应突出勤纠、缓纠的原则，勤纠是指对掘进机的方向要勤观察、勤记录，发现微小的偏差，就要采取纠偏措施。缓纠是指用小的纠偏角度，使顶进的掘进机在较长的一段顶程内缓慢回归到设计轴线的位置。正常顶进中可采用“校正”、“恢复”两种方式。“校正”方式是根据机头轴线与设计中心线之间夹角大小，确定是否需要采取纠偏
46、措施。采用“校正”方式时，机头纠偏角约0.3-0.6。“恢复”方式是由机头位置与设计中心线的累计偏差量，确定是否需要采取纠偏措施，这时的纠偏角约0.2-0.4。d、触变泥浆润滑注浆要使注入的浆液随着管道顶进，形成完整的初始浆套，并且每顶进一定的距离应能够得到补充。注浆孔的形式、布置的位置，注浆泵的选用和注浆的压力有关。注浆孔的形式：本工程使用钢管顶进，为确保注入的浆液能够形成完整的环状，然后再挤出管壁形成初始泥浆套，钢管管身上的注浆孔应具备如下的结构。该机构的注浆孔是在钢管制造工场，制作钢管管节时，先期在每节钢管（钢管长度10m）的前端，制作出下图中的除已顶进管道外的其它部分，然后在工作井中与已顶进的钢管对接后形成完整的注浆孔结构。见下图（略）注浆孔布置的位置：注浆孔分组布置，每组5 个一环。在掘进机后部及后2m 布置一组（特殊管节的后部）。这两组注浆孔最为重要。在顶管掘进机顶进时随顶随注，使顶管掘进机后部在顶进中即形成完整的浆套，填充由于顶管掘进机外径大于管道外径所留下的注浆空隙。以后每隔10m 布置一组注浆孔，这些注浆孔主要起补浆作用。当顶进一段时间后，先前注入的