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1、-引水隧洞富水软弱、断层破碎带、顶管施工方案-第 64 页第一章 编制依据、原则和范围一、编制依据1、 河源市区水源工程取水隧洞洞径调整设计报告及附图；2、 河源市区水源工程初步设计报告工程地质附图；3、 本单位现有的施工力量、技术水平、技术装备和机械化程度等；4、 隧洞进口段现场实际情况；二、编制原则精心组织，科学管理，合理安排施工工序，正确选择经济合理的施工方案和 方法，贯彻执行国家的各项基本建设，经济及施工政策，狠抓链锁工程及关键工程的施工，有计划有重点地组织人力、物力、确保各项技术经济指标和建井工期的实现。使用行之有效的先进经验，选用成熟配套的施工设备，提高机械化程度，减轻劳动强度，加
2、快施工进度，提高施工效率，降低工程成本，确保施工安全。坚持严格的质量标准，确保实现创优质工程的目标。三、编制范围1、隧洞取水口段K0+000K0+090富水软弱带、断层破碎带。2、隧洞取水口段K0+000K0+090富水软弱带、断层破碎带施工服务，所必须的技术措施、临时设施，场内施工道路的改建和维护，施工场地的平整，临时供风及水电系统，混凝土生产运输系统，临时生产、生活用房。第二章 工程概况及工程特点分析一、工程概况 河源市区水源工程是由新丰江水库取水，通过隧洞引水及专用管道，将新丰江水库的水输送到河源市源城区的自来水厂；本工程是以生活用水、生产用水为主的城区自来水供水工程；原水自取水口进入取
3、水隧洞，隧洞长1781.8m，桩号：K0+000K1+781.8,隧洞过水断面为圆形，洞直径3600mm，为有压过水隧洞。二、隧洞取水口段工程特点分析（1）工期分析:由于地理位置限制，地质条件复杂，进水口段均为V类全风化，抗冲刷能力差，围岩极不稳定。隧洞取水口段控制闸室施工完成后才能采取双头掘进、垂直运输与出水口段平行实施施工。根据施工组织设计方案的工期计划：取水口段主体及闸室开挖计划在2014年3月30日开始实施。但前期由于受诸多客观原因影响，取水口段主体闸室工程迟迟未能实施，导致引水隧洞只能单向掘进，需取水口控制闸施工完成后才能进行取水口段350米V类全风化破碎带隧洞贯通施工。因此取水口段
4、施工是隧洞施工的重点难点，是影响工期实现的关键线路。本工程2014年1月16日正式开工，合同工期为530天。计划完工工期为2015年6月29日；隧洞进水口由于征地和洞径增大等原因使得工期延误（至10月31日）320天，现阶段隧洞开挖出口单向掘进施工与取水口控制闸施工完成后再进行隧洞双向掘进施工已不能满足总工期的要求，通过对整体施工计划网络图对比，对工期进行详细分析，增加工作井、可采用钢顶管施工工艺缩短总工期150天。详见河源市区水源工程网络计划对比图;源2014年8月7日和8月11日、9月1日、9月11日、由业主、监理、设计、施工等单位多次联合召开加快工程进度专题会议，经业主、设计、监理、施工
5、等单位共同对工期、关键线路反复论证同意：为确保工程顺利完成，须增加工作井一座（或工作井），净空8.2米钢筋砼工作井，增加一个工作面，以确保工期如期实现； （2） 地质条件、安全性分析：考虑到隧洞进口段围岩为V类全风化，表层约有23m厚的坡积层粉质粘土；进口处有断层(F8、F23、F24、F26)通过，宽度0.53m不等，影响带宽约24m，挤压破碎，石英脉充填，胶结较差，延伸较长；尤其是F8、F23、F26与洞线交角较小，对隧洞进口工程地质条件影响较大，进口段围岩均为V类全风化，抗冲刷能力差，围岩极不稳定，库区水位高，如不采取堵水措施，进口段隧洞开挖后裂隙水流失时带走裂隙里的泥砂，在水库水压力的
6、作用下，诸多裂隙就变成流水通道，水库水大量涌入隧洞，发生涌水事件和隧洞塌方事件，存在严重安全隐患；同时进口段进口处有多处断层(F8、F23、F24、F26)通过，宽度0.53m不等、地下水丰富、且水位较高，隧洞在水库水压力、地下水的作用下，隧道开挖施工容易发生坍塌、涌水等安全事故，如不采取可靠的安全技术措施，会导致由于山体滑坡而造成巨大投资浪费，存在重大的安全隐患，因此隧洞进口段施工是施工质量、进度、安全控制重点、难点。根据富水软弱带、断层破碎带此类岩体对隧道工程的稳定性非常不利，其对工程的影响主要包括：风险性大，易于出现突水等灾难性事故；施工进度慢，施工方法复杂，通常还要带水施工；需要特殊的
7、支护和超前预支护手段；需采取特殊的防排水方案和技术措施； （3） 进口段250米隧洞工程造价对比分析:（1） 锚喷构筑法施工：洞径变更为3.6米洞身破碎带V类围岩每延米工程造价:序号工程或费用名称单位数量单价合计备注1级岩石石方洞挖 开挖断面17m322.06234.43 5171.53 2隧洞衬砌C25混凝土(开挖断面17,3型50cm厚）m38.75 502.38 4395.83 3洞内喷C25砼 厚度15cm m33.88 623.57 2416.96 4洞内锚杆（3型断面22系统锚杆，L=3m）根5.00 105.35 526.75 5洞内回填灌浆m27.22 65.55 473.27
8、 6钢筋网t0.07 5436.39 405.90 7钢筋t1.00 5500.11 5497.91 825联系钢筋t0.07 5500.11 377.90 9细部构造m312.63 13.84 174.74 10钢拱架20t0.64 7596.16 4876.73 1122系统锚杆，L=3m根3.30 132.28 436.52 12连接钢板t0.08 8000.00 603.57 13超前锚杆25，L=6m根14.08 275.05 3872.70 14进口段管棚根5.00 900.00 4500.00 15超前灌浆m23.00 264.06 6073.38 16钢管（DN3600,2mm
9、，Q235B）m1.00 10969.24 10969.24 17管道外防腐(环氧煤沥青玻璃布0.6mm厚)m211.40 53.40 608.97 18管道内防腐(环氧饮水舱0.3mm厚)m211.31 44.50 503.28 19隧洞底硬化片石垫层m31.10 120.77 132.85 20硬化石粉垫层m30.44 110.33 48.55 21硬化C25混凝土垫层m31.02 407.89 416.05 22硬化碎石m30.10 139.35 13.94 合计每延米隧洞造价52497.49 （2） 顶管法实施施工:DN360050mm，Q235B钢顶管每延米工程造价序号工程或费用名称
10、单位数量单价合计备注1顶套管（钢管DN3600,50，Q235B）m141201.49 41201.49 2级岩石石方洞挖 出土m310.17378.95 3853.92 3管道外防腐(环氧煤沥青玻璃布0.6mm厚)m211.4053.40 608.91 4管道内防腐(环氧饮水舱0.3mm厚)m211.344.50 503.23 5后靠背砼C30m30.5408449.50 243.09 按200米摊销6后靠背钢筋t0.02955500.11 162.25 按200米摊销7洞内回填灌浆m214.4465.55 946.42 8顶管进退场费项130000.00 150.00 30000元按200
11、米摊销合计每延米隧洞造价47669.31 三、技术处理对策措施根据进口处有多处断层(F8、F23、F24、F26)通过，V类全风化，抗冲刷能力差，围岩极不稳定，库区水位高、容易发生坍塌、涌水安全事故。从工期、造价、安全性、土质情况、地下水位、施工要求等，在保证工程质量、施工安全等的前提下，合理选用顶管机型等方面综合考虑，我部未雨绸缪，根据以往成功的施工经验制定相应的技术对策： 1、我方拟定为手掘式机械顶管DN3600钢管厚度5cm施工，解决坍塌、水涌安全问题。 2、K0+090增设工作井：在工作井实施完成后，立即对引水隧洞K0+000取水口段增加一个钢顶管工作面，采取平行施工作业。取水口段顶管
12、实施完成后，立即往出水口段实施钢顶管施工； 3、隧洞取水口段K0+000K0+090高喷墙进行止水处理：由于地质条件和地理环境的影响下，新丰江水库施工期和施工期月平均水位113.68m且隧洞进口段地下水丰富，而且地下水位较高，地下水位高于隧洞底2742m，在K0+060（隧洞桩号K0+020)处地下水位标高为113.0m，隧洞底标高为85.82m，高差为27.2m，根据钻孔ZK18现场注水试验，全、强风化岩体渗透系数1.46E-5cm/s 1.54E-5cm/s，属弱透水性、富水软弱带且存在多处断层；根据粉质粘土，下伏基岩为相对隔水的泥岩特性，K0+000K0+090段采取高压旋喷桩固结形成高
13、喷墙进行止水处理，止水范围以隧道中线向两侧延伸3.0m设置高压旋喷桩并与闸门井灌注桩连接，形成有效止水带（圈）：解决顶管掌子面人工开挖涌水的安全重大隐患。详见引水隧洞K0+000K0+090高压旋喷桩断面、平面图； 4、加强洞内排水 工作井施工完成后实施主隧洞双向开挖，施工排水用水无法排放，必须解决施工排水问题，本段断层破碎带围岩破碎、软弱，地下水丰富，围岩长时间浸泡，易造成围岩和支护坍塌和失稳；本着“堵排结合”的方法，将渗水引致边墙处的排水沟排、集水井、用两台4KW抽水泵抽水，减少渗水对围岩和支护的危害； 以上核增工程量及费用四方确认。四、主要工程量工作井主要工程数量表序号项目名称单位工程数
14、量备注1挖土石方m33421.2622护栏、排水沟、龙门吊基础混凝土C25m105.3093护栏、排水沟、龙门吊基础混凝土模板110.424护栏、龙门吊基础钢筋t2.7015预埋钢板t0.556下井楼梯栏杆钢材角钢t0.1197下井楼梯钢材栏杆方管t0.6578预埋钢板 300mm300mm10mmkg113.04914a槽钢做斜撑t0.18110休息平台14a槽钢t0.6491125休息平台钢筋t0.2641220a槽钢楼梯斜梁t2.42135mm厚楼梯热轧花纹钢板kg433.15214隔墙40 厚2.5mm钢管t0.19915隔墙角钢t0.11316隔墙彩钢板63.4251710吨电动葫芦
15、台21830a龙门吊立柱工字钢t4.0871925a龙门吊横梁工字钢t1.8482025a龙门吊工字钢滑梁t0.7622120a龙门吊工字钢斜撑t0.2792280806mm斜角钢t1.0332360*60*2.5方管龙门吊屋顶龙骨t0.18424屋顶、侧墙彩钢板349.4525护壁C30砼m31025.95126护壁钢筋t116.02927人工拆除护壁钢筋t4.1528人工拆除后靠背钢筋t6.79829工作井护壁模板m21168.44430底板C15垫层m315.83531底板C30砼m321.11332底板钢筋网t2.83533后靠背C30砼m35034人工拆除护壁C30砼m34035人工
16、拆除后靠背C30砼m35036后靠背钢筋t3.39937集水池挖运石方m4.03238出口段安装止水圈套139注浆孔个50440球阀个50441高压泥浆管45m569.68842DN3600钢管，壁厚50mmt1109.20543注浆2904.544枕木m172.63845集水池模板6.446集水池C20砼m2.20847集水池盖板钢筋t0.015648排水沟挖运土石方m36.43249井外排水沟模板80.9650井外排水沟C20砼m28.33651沉淀池挖运土石方m148.852沉淀池模板6653沉淀池基础C20砼m654沉淀池C20砼m7.9255沉淀池盖板钢筋t0.29156沉淀池盖板C
17、25砼m2.39257临时施工道路m15058临时仓库11059生活营地13560大型机械设备进退场费项161场外供电工程项162弃渣场填土m175063弃渣场覆绿350064VV22/YJV22 4*120+1*70平方铠装铜芯m30065工作井护栏钢管42厚3mmt0.053166护栏绿网（包括下井楼梯）350.367工作井部分引水隧洞拱顶加固20a工字钢t4.65368工字钢连接钢筋22钢筋t0.46569工字钢25锁脚锚杆根5270C25砼混凝土回填m52.89971钢筋网t0.033772工作井回填土（挖装运填）m2983.97673抽水台班台班三方现场签认74机械挖土石方m7395
18、.875检修楼梯栏杆钢材角钢t0.02376检修楼梯钢材栏杆方管t0.142775mm厚楼梯热轧花纹钢板kg236.887820a槽钢楼梯斜梁t0.29779休息平台14a槽钢t0.0438025休息平台钢筋t0.01981检修楼梯挂安全网15.7282台架及接地网套18312m电杆基284低压电容柜台185进线柜台186出线柜台187空压机、轴流式鼓风机等通风设备套188进口段隧道、工作井二次转运、 45.38m垂直运输土石方M5964.6689进口段隧道、工作井二次转运、45.38m垂直运输钢材半成品t1276.590进口段隧道、工作井二次转运、45.38m垂直运输砼M1693.60691
19、高压旋喷桩M68554空桩45904m 注：1.表中工程量均为方案设计量；2.隧洞工作井、洞挖（土石）需增加垂直运输、二次转运、弃渣场采用装载机推平；3.其他材料等均都需增加垂直运输、二次转运等相关费用；第三章 施工准备施工准备工作的主要任务是解决施工所需的水、电、路、通讯及生活营地的平整，实现“四通一平”，为施工创造必要的工作和生活条件，为工程开工和开工后顺利施工做好必要的技术准备。一、四通一平及施工场地 1、交通运输： 隧洞取水口段富水软弱带、断层破碎带固结止水处理、工作井施工期间，应根据工程布局情况修筑场内临时便道。保证路面的宽度和坡度满足需要（出水口至进水口道路须尽快移交我部，以便我部
20、进行简易道路修筑，确保能够满足材料、设备顺利运到施工现场）。详见引水隧洞工作井、取水口段富水软弱带、断层破碎带固结止水处理施工平面布置图；2、 供电： 业主须尽快接通630KVA的进水口变压器及配电箱，我方可直接向各施工点及生活区域供电。因安装变压器通的630KVA位置离工作井距离300米左右，施工时需增加VV22/YJV224*120+1*70平方米铠装铜芯电力、电缆300m；3、 供水、施工排水： 由于工作井位置位于K0+090、隧洞取水口段富水软弱带、断层破碎带固结止水处理、地势高，经现场勘探，现场无水源，须从山脚下安装2台4KW污水泵抽水引至山顶新建的蓄水池以满足施工用水；同时工作井建
21、成后，实施主隧洞双向开挖，施工排水用水无法排放，必须解决施工排水问题，解决施工排水问题，需增加集水井一座及安装2台4KW污水泵排水。4、征地、及施工临时用地：（1）业主尽快移交取水口施工场地，经现场测量放线勘察、工作井施工需征地面积8482m2（含弃渣场）；二、现场准备工作1、 生产准备1.1 进行施工测量和现场放线工作。1.2、确定管线范围内及施工需用场地内所有障碍物，树木等的准确位置。1.3、按施工平面布置图修建临时设施，安装临时水、电线路，并试水、试电。1.4、进行顶管所用设备的加工制作。1.5、根据顶进长度，准备好各类管线和所需的辅助物（固定架等）。1.6、根据材料计划，分期分批组织材
22、料进场。2 、技术准备2.1、审查施工图纸和进行各专业图纸会审，进行施工技术交底工作。2.2、做好标高点控制，施工测量和现场放线工作。2.3、按照规划局提供的永久水准点，引临时水准点至井下，施工中经常进行校核。 第四章 施工方法第一节 施工方法选择根据进口段V类围岩全风化、富水软弱断层带、地下水位高、工程进度，在保证工程质量、施工安全等的前提下，采用手掘式顶管施工（即是非机械的开放式(或敞口式)施工工艺，在施工时，采用手工的方法来破碎工作面的土层，破碎辅助工具主要有镐、锹以及冲击锤等。破碎下来的泥土或岩石可以通过传送带、手推车或轨道式的运输矿车来输送。 进水口段施工采用手掘式顶管施工又称为人工
23、顶管，是目前应用顶管工程常用施工方法之一。 手掘式顶管施工是采用人工挖掘机械顶进的方法，通过人力机械组合来完成顶管施工过程，手掘式施工特点是适应工程地质条件较为广泛，在不同地质结构条件下，利用人力挖掘条件可以消除地下隐蔽物影响顶管施工因素，直观的了解土层结构和及时处理顶管施工偏位问题，同时具有工艺简单，机械故障少等特点，对控制施工进度和施工质量是极为有效的。手掘式施工也有对工程地质条件的特殊要求，本工程项目V类围岩全风化、富水软弱带断层带、地下水位高，因地质条件因素引发施工作业安全问题，以及在开挖过程中，可能出现有水涌、流沙、地下水等，施工时需采用高压旋喷桩止水严格可行的措施予以解决。只要在施
24、工前和施工中采取有效防范措施，就可以确保人工顶管的正常施工。 通过对上述人工顶管施工机理的分析，结合本工程地质条件复杂、地下水位高、富水软弱断层带的实际情况，借鉴以往工程实践经验，在安全措施工完备的条件下本工程宜采用手掘式顶管施工方法。 顶管机选型顶管机和相应施工方法选择参照表编号顶管机形式适用管道内径D/mm管顶覆土厚度H/m地层稳定措施适用地层适用环境1手掘式D: 900-4200H: 3m或1.5D1. 遇砂性土用降水法疏干地下水；2. 管道外周注浆形成泥浆套。粘性或砂性土，在软塑和流塑粘土中慎用。允许管道周围地层和地面有较大变形，正常施工条件下变形量10-20cm.2挤压式D: 900
25、-4200H: 3m或1.5D1. 适当调整推进速度和进土量；2. 管道外周注浆形成泥浆套。软塑和流塑性粘土，软塑和流塑的粘性土夹薄层粉砂。允许管道周围地层和地面有较大变形，正常施工条件下变形量10-20cm.3网格式(水冲)D: 1000-2400H: 3m或1.5D适当调整开口面积，调整推进速度和进土量，管道外周注浆形成浆套。软塑和流塑性粘土，软塑和流塑的粘性土夹薄层粉砂。允许管道周围地层和地面有较大变形，精心施工条件下地面变形量可小于15cm。4斗铲式D: 1800-2400H: 3m或1.5D气压平衡工作面土压力，管道周围注浆形成泥浆套。地下水位以下的砂性土和粘性土，但粘性土的渗透系数
26、应不大于10-4cm/s.允许管道周围地层和地面有中等变形，精心施工条件下地面变形量可小于10cm。5多刀盘土压平衡式D: 900-2400H: 3m或1.5D胸板前密封舱内土压平衡地层和地下水压力，管道周围注浆形成泥浆套。软塑和流塑性粘土，软塑和流塑的粘性土夹薄层粉砂。粘质粉土中慎用。允许管道周围地层和地面有中等变形，精心施工条件下地面变形量可小于10cm。6刀盘全断面切削土压平衡式D: 900-2400H: 3m或1.5D胸板前密封舱内土压平衡地层和地下水压力，以土压平衡装置自动控制，管道周围注浆形成泥浆套。软塑和流塑性粘土，软塑和流塑的粘性土夹薄层粉砂。粘质粉土中慎用。允许管道周围地层和
27、地面有较小变形，精心施工条件下地面变形量可小于5cm。7加泥式机械土压平衡式D: 600-4200H: 3m或1.5D胸板前密封舱内混有粘土浆液的塑性土压力平衡地层和地下水压力，以土压平衡装置自动控制，管道周围注浆形成泥浆套。地下水位以下的粘性土、砂质粉土、粉砂。地下水压力200kPa, 渗透系数10-3cm/s时慎用。允许管道周围地层和地面有较小变形，精心施工条件下地面变形量可小于5cm。8泥水平衡式D: 250-4200H: 3m或1.5D胸板前密封舱内的泥浆压力平衡地层和地下水压力，以泥浆平衡装置自动控制，管道周围注浆形成泥浆套。地下水位以下的粘性土、砂性土。渗透系数10-1cm/s,地
28、下水流速较大时，严防护壁泥浆被冲走。允许管道周围地层和地面有很小变形，精心施工条件下地面变形量可小于3cm。9混合式顶管机D: 250-4200H: 3m或1.5D上述方法中两种工艺的结合根据组合工艺而定根据组合工艺而定10挤密式顶管机D: 150-400H: 3m或1.5D将泥土挤入周围土层而成孔，无需排土。松软可挤密地层允许管道周围地层和地面有较大变形。注：表中的D、H值可根据具体情况进行适当调整。第二节 顶管工作井、顶力计算与后背设计 一、顶管工作井尺寸设计： W=3.7+2(1.45+0.8)=8.2（m） 净空长L=1.0+1.6+1.5+3.5+0.6=8.2（m）支撑厚度考虑0.
29、8米通过计算工作井内径采用8200工作井，接受井采用原设计闸门井实施顶管施工。二、顶力计算本工程是将壁板加厚作为千斤顶的后背墙。后背结构及抗力计算后背作为千斤顶的支撑结构，要有足够的强度和风度，且压缩变形要均匀。所以，应进行强度和稳定性计算。本工程采用5000mm*5000mm*1000mm钢筋混凝土作后背，使用千斤顶的着力中心高度不小于后背高度的1/3。顶力计算推力的理论计算：（以3600mm计算） F=F1十F2其中F总推力Fl一迎面阻力F2顶进阻力 F1/4D2P(D管外径3.7mP控制土压力) PKoHo式中Ko静止土压力系数，一般取0.55Ho地面至掘进机中心的厚度，取最大值43.5
30、8m 土的湿重量，取1.9t/m3（根据河源市水源工程初步设计报告工程地质土质物理力学指标平均值汇总表粉质粘土2.01t/m3；砂质粘土1.91t/m3；全风化1.76t/m3（平均为1.8932t/m3)取1.9t/m3 P=0.55*1.9* 43.58=45.54(t)F1=3.14/43.7245.54264.54(t)F2DfL表.1 管道外壁与土的平均摩阻力（fK）取值（KN/m）触变泥浆土的种类软粘土粉性土粉细土中粗砂玻璃夹砂管3.05.0 5.08.08.011.011.016.0钢管3.04.0 4.07.07.010.010.013.0式中f一管外表面平均（根据顶进距离平均
31、V类围岩）综合摩阻力，取0.88t/m2D管外径3.7mL顶距，取最大值90mF23.143.70.8890920(t)。 F=F1十F2920+264.54=1184.54(t)因此，总推力F=1184.54t。根据总推力、工作井所能承受的最大顶力及管材轴向允许推力比较后，取最小值作为油缸的总推力。工作井（3600mm顶管）设计允许承受的最大顶力为6646t三、管材受力分析(1)、DN3600钢管壁厚50mm。(2)、钢材可承受压力为235000kNm2 。(3)、钢管受力面积为圆环受力面积：DN360O钢管圆环受力面积s2=3.14*1.85*1.85-314*(185-005)* (1.
32、85-0.05)=0.573 m2 。 DN3600钢管轴向允许推235000kN/m2*0.573m2=134666kN=13466.7t, 有效利用系数0.3=4040t，管材轴向允许推力4040t，根据总推力、工作井所能承受的最大顶力及管材轴向允许推力比较后，取最小值1184.54t作为油缸的总推力。1184.54/210=6（台 ）因此主顶使用6台320T级油缸，在推进时，每台油缸的有效利用系数65.63%最大顶力不得超过210T。操作时可以通过油泵压力来控制。考虑土质条件的变化较大的实际情况，如地质条件发生较大变化与设计局部不符的情况下，通过设置中继间增加顶进系统来解决土质变化带来影
33、响，来满足要求。顶进时当顶力达到中继间设计推力的50%时，即需设置中继间，当顶力达到中继间设计推力的50%时，即需启动中继间，中继间设计总推力F=500T。（由10只50T小千斤顶组成）中继间由前壳体、千斤顶及后壳体组成。前壳体与前接管连接，后壳体与后接管连接，前后壳体间为承插式连接，两者间依靠橡胶止水带密封，防止管道外水土和浆液倒流入管道内，钢壳体结构进行精加工，保证其在使用过程中不发生变形。中继间壳体外径与管节外径相同，可减少土体扰动、地面沉降和顶进阻力。四、中继环安装验算因为掘进在推进过程中推力的变化会因土质条件的变化而有较大的变化。所以，当总推力达到中继环总推力5060时，就应安放第一
34、只中继环，中继环在管道上的分段安放位置，可通过顶进阻力计算确定。每个中继环的额定顶力Fz50(KN/个)10(个)5000(KN)=500(t)第一个中继环放置距离L1：13.16t/m=1184.540.5 L145m 该段顶管总长90m，经验算需放置1个中继环。五、后背的计算后背在顶力作用下，产生压缩，压缩方向与顶力作用方向一致。当停止顶进，顶力消失，压缩变形随之消失。这种弹性变形即象是正常的，顶管中，后背不应当破坏，产生不允许的压缩变形。后背不允许出现上下或左右的不均匀压缩。否则，千斤顶在余面后背上，造成顶进偏差。为了保证顶进质量和施工案例，施工时应后背的强度和刚度计算后靠背受力计算公式
35、式中：R-总推力之反力（一般大于推力的1.21.6）a系数（取1.52.5之间），此处取2B后座墙的宽度（M）此处取5米土的容重（1.9T/M3)H后座墙的高度(m)，此处取4.5米Kp-被动土压系数c-土的内聚力（kPa)一般情况下取10h-地面到后座墙顶部土体的高度（M），此处取40.88米R=2*5*(1.9*4.5*0.406/2+2*10*40.88*0.406+1.9*40.88*4.5*0.406)=6646(t)按上式计算，圆形工作井加护套后能承受6640顶力实际顶力1184.54T。完全能满足要求。 第三节 主要设备的选择 根据第二节顶管工作井、顶力计算与后背设计合理选择主要
36、顶进设备，包括千斤顶、高压油泵、顶铁、工具管及运出土设备等。（1）千斤顶 千斤顶是掘进顶管的主要设备，本工程工作井拟配置6台320T级油缸液压千斤顶。千斤顶的工作坑内的布置采用6台组合式，顶力全力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线，防止产生顶时力偶，造成顶进偏差。根据施工经验，采用机械挖运土方，管上半部管壁与土壁有间隙时，千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/41/5处为宜。主顶千斤顶可固定在组合千斤顶架上做整体吊装，根据其顶进力对称布置的要求，通常选用2、4、6只按偶数组合，如图所示。 90o 120o 主顶千斤顶布置示意图 （2）高压油泵由电动机带动油泵工作，选用额定核动力为33.6M
37、pa液压油泵，经分配器，控制阀进入千斤顶，各千斤顶的进油管并联在一起，保证各千斤顶活塞的出力和行程一致。（3）顶铁顶铁是传递和分散顶力的设备。要求它能承受顶进压力而不变形，并且便于搬动。3.1、安装顶铁应无歪斜、扭曲现象，必须安装直顺。3.2、每次退千斤顶加放顶铁时，应安放最长的顶铁，保持顶铁数目最少。顶进中，顶铁上面和侧面不能站人，随时观察有无扭曲现象，防止顶铁崩离。3.3、根据顶铁位置的不同，有横顶铁、顺顶铁和U形顶铁三种。（4）其它设备4.1、工作坑上设活动式工作平台，平台用25号工字钢梁，上铺采光瓦。工作坑井吊梁处安装一滑动平台，作为下管及出土使用。在工作平台上设起重架，上装20t电动
38、卷扬机，其起重量应大于管子重量。4.2、垂直运输工具的选择 工作坑的垂直运输地面与工作坑的土方，管道与顶管设备的垂直运输采用龙门和卷扬机（电动葫芦），并搭设工字钢梁作为工作平台。下管采用汽车式起重机吊装配合。4.4、顶进设备的选择 本工程根据顶力计算，并结合实际情况，采用工作顶力为320t活塞式双作用液压千斤顶。千斤顶布置采用单列式。顶进时着力点位置在管子全高的1/21/3之间比较合适。千斤顶与管子之间采用顶铁传送顶力。顶铁用型钢焊拼成各种结构的传力形式，根据安放位置和传力作用不同，用横铁和立铁组合。 第四节 手掘式顶管施工程序和工艺一、手掘式顶管施工程序和工艺： 手掘式顶管施工程序为：管道轴
39、线测量定位顶管工作井施工顶管设备安装和调试顶管安装顶进前安全测试人员进洞挖掘出土顶进接收井取出工具间继续顶进至顶管接收井位指定位置。1、管道轴线测量定位（1）顶管施工管道轴线测量定位，根据设计施工图要求的管道线路设置，用全站仪进行测量定位，测量控制点应根据设计提供平面坐标点引入施工区域，确定管道施工坐标进行本桩定位。经过现场监理工程师进行复测确认后方可进行工作井施工。测量数据要精确，提交测量成果报告交监理工程师审批复核后方可进行施工，测量数据要按水利工程测量表格填写。（2）测量的方法及导轨安装（3）通视条件下的测量，使用交汇法引工作井及接收井预留洞口中心至各自的井壁。置全站仪至A点，后视B点，
40、作BA直线的延长线，并在工作井后部定出一点C。保证C、A、B在一条轴线上，置全站仪在C点上，后视A点，在工作井井壁上定出一点A，置激全站仪基座于井下D点，并抄平固定全站仪架，置全站于A点，后视B点，在全站仪器架上定出D点，D点同A，A，B点在竖直方向上成一直线，安装全站于仪器架上，对中D点，后视A，点，依设计轴线打好角度，既可定出轴线。（4）不通视条件下的测量必需先引出A、B两点后可根据导线法以及平移法定出C、D、A，其余步骤同通视条件下测量定位。激光经纬仪图4-19 导线控制19 井口投点示意图（5）根据设计坡度要求，沿线路布设水准路线，并在各井口处埋设临时水准点以供顶管高程放样。将高程从井
41、上传至井下，埋设临时水准标点，如图右图所示。（6）在工作井下建立控制观测台，在其上配置有强制对中的仪器基座，并设有上下左右可调节的装置，能使架设于其上的仪器调整到中线（或与中线偏离一定距离）的位置，并使仪器横轴调整到中线（或与中线偏离一定距离）的高度上。（7）、顶管顶进中的测量工作管道顶进长度大于300m，采用激光全站仪进行测量。全站仪安置在观测台上，它发出的激光束为管道中心线，又符合设计坡度要求，实为顶管导向的基准线。施工开始时将顶管机的测量靶的中心与激光斑点中心重合。当顶管机头出现偏差，相应激光斑点将偏离靶中心，测量靶图像通过视频传送到操作台的监示器上，从而观察出激光斑点将偏离靶中心偏离图像，通过控制纠偏千斤顶的伸缩量，进行顶进方向的纠正，使顶管机始终沿激光束方向前进。顶管施工中测量工作的主要任务是掌握好管线的中线方向、高程和坡度。（8）高程测量采用管道激光指向仪进行测量，将管道激光指向仪安装在工作坑内，并按照管线设计的坡度和方