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1、1.施工方案与工艺流程 1.1.顶管段总体施工流程 1.2.工作井及接收井（沉井）施工 1.2.1.工作井及接收井结构形式 本段顶管工程设工作井、接收井各1 座，成型后井深分别为 11.12m、11.03m，采用由钢筋砼沉井的工艺施工。平面图及立面图见图 2。施工准备 围蔽施工 清理施工作业工作井及接收井施工 顶管施工 检查井施工 闭水试验 图 1 顶管段总体施工流程图 覆土回填 图 2 作业井平面图 1.2.2.工作井、接收井施工 工作井是安放所有顶进设备的场所，也是顶管掘进机的始发场所。接收井是接受掘进机的场所。因此，顶管施工前必须首先在顶管线路上按设计标高修建工作井和接收井。根据设计图纸
2、要求，在本次工程施工中，全线采用钢筋砼沉井法。在沉井施工工程中，采用先进的机械设备长臂挖掘机，有效保证了沉井施工的进度和安全性。1.2.3.沉井测量、质量控制及注意事项 1.沉井下沉测量要求 在凿除砖砌斜面和砼垫层前，必须在井顶及井壁上画出沉井的纵横中线，中线用于沉井垂直度与位移的监测。凿除斜面底模和砼垫层时，要加强垂直度，下沉量测量，发现倾斜立即纠正。沉井初沉时，每班至少作两次监测，（中线位移、垂直度、下沉量），每开挖一层土均应作一次下沉量、垂直度测量。挖土下沉时，视下沉速度，每两班测 l-2 次，发现异常现象及时采取相应技术措施。在纠偏过程中要增加监测次数。沉井接近设计标高时，应放慢下沉速
3、度，沉井沉至距设计标高 100mm 时停止挖土下沉，并加强监测直至稳定。2.下沉注意事项 沉井下沉时，井内除土应先从中间开始，均匀、对称地逐步向刃脚处分层取土，使沉井均匀下沉，防止偏斜，特别是下沉初期，沉井入土较浅，土层对沉井的平衡稳定作用差，容易产生偏斜，尤应注意。在挖土下沉过程中，不应偏除土，避免沉井发生偏斜。下沉中随时掌握土层变化情况，分析和检验土壤阻力与沉井重量的关系，控制其除土部位及除土量，使沉井平衡地下沉。下沉过程中，应做好标高、下沉量、倾斜和位移的测量工作、随时注意纠正沉井的偏斜。当第一次沉井接近预定标高时，应调平沉井，准备接高。此时应特别注意除土部位及深度，防止沉井下沉量过大或
4、产生较大偏斜，增加接高工作的困难。沉井下沉至设计标高以上 2m 前，控制井内除土量，注意调平沉井，防止因除土量过大及除土不均，而使沉井突然大量下沉并产生较大的偏斜，增加准确下沉至设计标高的困难。在工作井沉井开始下沉前，在其周围构筑物及地面设置一定数量的沉降、位移观察点，随时观测沉井周围地面的塌陷、开裂情况和构筑物沉陷、位移的情况，以便迅速采取措施，确保附近设施的安全。3.施工偏差的处理 由于工作井和接收井是本顶管工程的基础，因此在沉井施工过程中一定要加强控制，确保沉井准确下沉到位，并且要制定尽可能详细的处理措施，为施工过程中可能出现的问题做好准备工作。倾斜处理 沉井下沉过程中倾斜率要控制在 1
5、/1501/200，超过 1/200 时就要进行纠偏，纠偏方法是在倾斜的相反一侧刃脚偏除土，在井壁外侧射水冲刷，井顶施加水平力予以纠偏。水平位移处理 纠正位移时，可先有意偏除土使沉井向偏位的方向倾斜，然后沿倾斜的方向下沉，直至沉井底面中心与设计中心位置相合或接近时，再将倾斜纠正或纠至向相反方向倾斜一些，最后调整至使倾斜和位移都在容许偏差范围内为止。沉井位置扭转的纠正 在两对角偏除土，在另两对角偏填土，借助于刃脚下不相等的土压形成的扭矩使沉井在下沉过程中逐渐纠正其位置。4.沉井下沉中特殊情况的处理 沉井突沉的处理 为了确保施工顺利进行，防止由于挖土过快或地质骤变等使下沉失控，产生突沉，在施工前一
6、定要对施工地点进行实地考察，详细了解土质情况，做到心中有数。在下沉过程中如遇到突沉采取如下处理措施：a.沉井下沉速度过快时，首先要放慢挖土速度，始终保持刃脚以上有较厚的土，使井壁内侧亦承受一定的摩阻力，刃脚下土的阻力和井壁内、外侧摩阻力之和与沉井自重处于极限平衡状态，沉井徐徐“穿刺”下沉。b.采用井壁外回填，以增强井壁外摩阻力。超沉的处理 a.在刃脚处回填土，垫加石块，增加阻力。b.向井内灌水，增加沉井所受的浮力。遇障碍物的处理 沉井下沉发现障碍物，应立即停止下沉，根据障碍物的性质、大小、位置等情况决定处理办法。刃脚下如遇较小的孤石，可将四周土掏空后取出；较大孤石，可用风动工具破成小块后取出。
7、5.质量要求 沉井施工质量按国优标准确保优良，质量控制标准如表所示；质量控制标准表（表 1）沉 井 项目 允许偏差 长度 0.5%且100mm 1.2.4.施工过程中降排水措施 本项目两个作业井（工作井及接收井）考虑到在作业井施工过程地下渗水量不大，所以在作业井开挖施工过程中拟在井内开挖一个长宽各为 50cm 集水井，井底比作业面深 50cm，再通过水泵抽吸至地面上排走，保证了在施工时沟底的干作业。并在作业井口外围砌筑一道 20cmx20cm 的截水沟以防止地面上的水流入作业井内。1.2.5.工作井、接收井的沉降及位移监测 1、监测目的 通过监测可获得基坑水平位移和沉降、支护结构变形、地表沉降
8、、地下水等参数，并结合周边建筑物沉降、倾斜、裂缝情况进行基坑每周安全性分析，将其成果及时提供给业主、设计、监理，做到信息化施工，保证工程结构及周边环境的安全，减少施工对周边建（构）筑物、路面及管线等周围环境的影响，从而有效地将施工控制在安全范围之内。2、监控量测 基坑开挖支护施工期间及基坑使用期间，应按 建筑基坑工程监测技术规范（GB50497-2009）的有关规定对基坑支护及临近地面等进行变形监测工作。边坡顶部水平位移及沉降超过规范规定的限值时,应及时通知设计人员。3、监控量测方案及测站点布设（1）监控量测采用整体控制和局部监测相结合、定期监测与连续监测、开制 作 质 量 宽度 0.5%且1
9、00mm 对角线差 对角线长 1%井壁厚度 15mm 井壁垂直度 1%预埋件、预留孔位移 20mm 下 沉 后 质 量 刃脚平均标高 100mm 水平位移 下沉总深度的 1%任意两角高差 两角水平距离 1%且300mm 展沉降监测、水平位移监测、倾斜监测和现场巡视。监测控制网主要用于支护顶的位移、基坑周边地表沉降、地下水位、支护深层位移监测等方面的监测。监测控制网分两部分：1）、平面控制网：用于各水平位移监测项目平面控制基准；2）、水准控制网：用于各垂直位移监测项目（即沉降监测）的高程控制基准。平面控制点计划布设 4 个，编号为 P1P4，控制区域为整个监测区，为使测距、测角误差在横、纵坐标上
10、均匀分布，网形为闭合导线网，引测外方向为施工用平面控制网。点位设在稳定、安全的地方，通常在地面埋设钢钉点，顶上刻划“+”字。建立闭合环与施工高程控制点，每个月联测一次。控制点布设在工作井及接收井沿四周。4、监控量测内容及频率 为确保周边的地下管线和建构筑物的安全，施工时应严格控制地表沉降和支护结构的变形，同时加强监控量测工作，主要监测内容如下：1）支护结构水平位移监测 2）周边建筑物、地下管线变形监测 3）地表沉降监测 采用全站仪，水准仪，对每个控制点每天早晚测量，并记录统计成表。5、监测成果信息反馈与报警值 工作井、接收井边水平位移报警值为累计位移 20mm 或每天位移速率 2mm/d连续两
11、天以上，控制值为累计位移 30mm 或每天位移速率 3mm/d 连续两天以上；沉降变形报警值为为累计位移 20mm 或每天位移速率 2mm/d 连续两天以上，控制监测成果 是否超过安全值 是否超过警戒值 是否超过危险值 继续施工 综全判断 采取应急措施 暂停施工 否 否 否 是 值为累计位移 25mm 或每天位移速率 2.5mm/d 连续两天以上；超过控制值即为危险值，应暂停施工。1.3.顶管施工 1.3.1.泥水平衡式顶管施工简介 本工程拟采用 NPD-1000（800）泥水平衡顶管机，该顶管机一般工作步骤为：顶管掘进机被主顶油缸向前推进，掘进机头进入止水圈，穿过土层到达接收井，电动机提供能
12、量，转动切削刀盘，通过切削刀盘进入土层。挖掘的土质，石块等在转动的切削刀盘内被粉碎，然后进入泥水舱，在那里与泥浆混合，最后通过泥浆系统的排泥管由排泥泵输送至地面上。在挖掘过程中，采用复杂的土压平衡装置来维持水土平衡，以至始终处于主动与被动土压之间，达到消除地面的沉降和隆起的效果。掘进机完全进入土层以后，电缆、泥浆管被拆除，吊下第一节顶进管，它被推到掘进机的尾套处，与掘进头连接管顶进以后，挖掘终止、液压慢慢收回，另一节管道又吊入井内，套在第一节管道后方，连接在一起，重新顶进，这个过程不断重复，直到所有管道被顶入土层完毕，完成一条永久性的地下管道。掘进机在掘进过程中，采用了激光导向控制系统。位于工
13、作后方的激光经纬仪发出激光束，调整好所需的标高及方向位置后，对准掘进机内的定位光靶上，激光靶的影像被捕捉到机内摄像机的影像内，并输送到挖掘系统的电脑显示屏内。操作者可以根据需要开启位于掘进机内置式油缸进行伸缩，为达到纠偏的目的，调整切削部分头部上下左右高度。在整个掘进过程中，甚至可以获得控制整个管道水平、垂直向 30cm 内的偏离精度。当工作井完成以后，经调试完毕的液压系统，顶管掘进机便通过运输至工地，并安装就位至导轨上，微型掘进设备还包括，操纵室和遥控台、液压动力站、后方主顶、泥水循环装置，激光定位装置，减摩剂搅拌注入装置，泥水处理装置；其他辅助装置包括起重机，发电机、卡车、电焊机等。随后，
14、微型掘进装置上。泥水平衡式顶管突出的优点：1、适用的土质范围比较广，如在地下水压力很高，以及变化范围很大的条件下，它都适用。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，因而由顶管引起的地面沉降较小。3、与其他类型的顶管比较，泥水顶管施工时的总推力比较小，尤其在粘土层这种表现得更为突出，所以特别适用于长距离顶管。4、工作坑内的作业环境较好，作业比较安全，由于它采用泥水管道，输送弃土，不存在吊土，搬运等危险的作业。5、泥水输送弃土为连续作业，因此进度比较快。图 3 泥水平衡式顶管施工示意图 主要设备参数：本工程使用的主要设备江苏镇江宏宇制造的 NPD1000（800）型泥水平衡顶
15、管机。主要参数如下：1、尺寸 内径（mm）：1000 外径（mm）：1020 全长（mm）：3000 重量（T）：2.5 2、切削刀盘 电机功率（KW）：30 转矩（KN.m）：20 转速(r/min)：5.0 偏心次数（次/min）：50 可破碎砾石最大直径(mm)：250 3、纠偏油缸 数量（个）：2 每个推力（KN）：1072 纠偏角度：上下 1.7,左右 1.2 4、液压站（KW）：22 顶力（T）：2004 行程（MM）：1200 5、泥水系统 排泥泵（KW）：22 送泥泵（KW）：15 送排泥管：4”6、测量系统：用 J2 激光经纬仪导向 1.3.2.施工工艺流程 图 4 泥水平衡式顶管施工工艺流程图 顶管机出洞 顶管设备就位 机头刀盘运转 顶管机进洞 送排泥泵开启 顶进出土 泥水分离 主顶推进到位 回缩主顶 拆除管内管线 管节安装 安装管内管线 弃土出运 顶管机转场 进洞密封器安装 出洞密封器安装 放样、复核 井施工 顶管井回填 顶管井施工