顶管专项施工方案泥水平衡法.pdf

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1、 第一章 编制依据和工程概况 一、编制依据 1、广州市净水有限公司所提供设计图纸、招标文件；2、给水排水管道工程施工及验收规范（GB50268-2008）；3、给水排水构筑物工程施工及验收规范（GB50141-2008）4、市政排水工程质量检验标准CJJ-90；5、混凝土和钢筋混凝土排水管（GB/T11836-2009）；6、施工现场临时用电安全技术规范JGJ46-2005 7、顶管施工技术 余彬泉、陈传灿编着 人民交通出版社 8、国家有关法律法规及广东省人民政府、地方人民政府及其所属有关部门在施工安全、工地治安、人员健康、环境保护及土地租用等方面的具体规定和标准。9、建设同类及类似工程的施工

2、经验及用于本合同段施工队伍的施工设备和技术力量情况。二、工程概况 本工程拟建设污水管道约，主管管径 D500D1000 管道，限流管管径 D300D400，管材主要为：DN500 采用 HDPE 管，倒虹管采用钢管，顶管采用级钢筋混凝土管，其余采用级钢筋混凝土管。施工方案为明挖和顶管结合施工。顶管工作段为 WC22WC25 长 113 米，WC25WC29 长 164 米。顶管矩形工作井尺寸为 7 米米，圆形接收井尺寸为 7 米。根据设计图纸顶管共 2 段共设顶管工作井 1 座，接收井 2 座，工作井设于 WC25，接收丼设于 WC25、WC25。地质情况：根据地质报告中间成果，详见附件：钻孔

3、柱状图 本工程顶管方式采用泥水平衡法。第二章 工程特点和施工前的准备工作 一、工程特点 1、本工程平面位置按排水工程管道走向依次布置，施工线路较长，施工放线及结构的模板、钢筋施工的方案必须周密，重点控制。2、由于本工程为全现浇钢筋混凝土结构，因此混凝土质量直接关系到结构的安全和质量情况，因此必须确保混凝土的工程质量。3、本工程施工历经雨季，所以抓好雨季施工是重点。4、本工程施工场地要根据工程施工需要迁移，在每相临两座工作坑之间进行流水施工是本工程的施工特点。5、本工程顶管位于挖方区，埋置较深。二、施工前的准备工作 1、进行施工测量和现场放线工作。2、确定管线范围内及施工需用场地内所有障碍物，如

4、管线、电线杆、树木及附近房屋等的准确位置。3、按施工平面布置图修建临时设施，设置装、运临时用水的设施、安装临时用电线路，利用工作井内集水井进行机械排水。4、进行顶管所用设备的加工制作。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）。三、技术准备 1、进行施工技术交底工作。2、做好定位点控制，施工测量和现场放线工作。四、施工流程 1、顶管施工工艺流程 备注：（1）工作井完成后用16号槽钢做顶管导轨确定主轴线。（2）、各设备就位开始顶进。2、施工顺序 施工顺序为：工作井施工顶进设备安装调试吊装砼管到轨道上连接好工具管装顶铁开顶进机械出泥管道贯通拆工具管安检查井。顶管施工工艺流程图见上图

5、所示。第三章 工作井与接收井施工方案 第一节 测量放线 一、平面测量与垂直测量方法选择 本工程以下平面及垂直测量采用全站仪进行施工测量。二、测量依据及操作执行标准 所有测量定线依据建设单位给定的书面通知文件，以及设计施工图纸。测量操作执行国家规范工程测量规范。三、建立测量放线小组 序号 职务 人数 开机顶进 机头进洞 竣工验收 井内安装后续管节 泥浆输送 工作井、接收井施工 设备安装 砼管吊装就位 砼管制作加工 施工准备 机头穿墙出洞 测量控制及纠偏 注浆 中继间安装 管内接头嵌缝 井内回收机头 管道贯通 1 测量工程师 1 人 2 专职测量员 1 人 3 测量放线员 2 人 四、本工程测量仪

6、器、量具精度 序号 仪器、量具名称职务 型号及精度 数量 备注 1 全站仪 ZT20 Pro 1 台 鉴定 2 水准仪 DS32 3 台 鉴定 3 塔尺 5m 1 条 鉴定 4 钢卷尺 50m 1 条 鉴定 五、测量控制目标 1、测量放线合格率100%，确保达到施工精度和进度要求。2、平面的控制线测量精度不低于1/10000，其测角精度不低于20。3、标高控制：每连续墙施工段层间测量偏差3mm，全高10mm。六、测量放线方法 1、定位及轴线尺寸控制 保证本工程的测量精度，在工作井中心线的延长线上设引桩控制网，控制网的各中心线桩应控制在距井边15米以上。工作井开挖后用它做为各施工层恢复中线的依据

7、。外控制桩采用15015020mm 钢板，底部焊接四只500mm20钢筋作为地脚埋置于混凝土中保护，保护深度为500mm。2、高程测量：基坑土方开挖时，以标高控制点测出各负数整米数的水平点，并在基坑壁上标记，最后将水平仪移至基坑底，校测基底标高。3、标高控制 现场建立统一的水准网点，水准网点应根据建设单位（业主）提供的水准点进行引测。工作坑施工时，根据所建立的水准网点，在坑边上测出标高线，作为工作坑施工的依据。高程传递水准仪配合钢卷尺,钢卷尺起始端悬挂15kg 线坠,如下图所示：第二节 工作井及接收井施工方案 沉井施工顺序：泵井沉井井体分节制作，第一节和第二节3米，第三节2米，井体混凝土强度为

8、 C25。工作井下沉至设计标高之后，采用 C20素混凝土封底，封底厚度为米，之后制作工作井底板，底板采用 C20钢筋混凝土制作，厚度为米。1、泵井沉井基坑开挖 根据设计图纸的泵井坐标定出泵井中心及泵井井体外壁四个角点的控制桩，基坑底四边尺寸比泵井结构外围尺寸沿周边各放宽，依据设计图纸由泵井平面尺寸确定基坑底面尺寸，泵井的基坑开挖深度为 1m，以基坑底部周边尺寸按 1：1 放坡至地面标高，为基坑敞口形，可供立模板、绑扎钢筋搭设外模板。泵井基坑采用人工挖土并整平基底，土方可随即用车辆外运。2、沉井基坑铺筑 在人工整平之后，沿沉井壁体中心线铺设碎石垫层，垫层厚度为 200mm，铺设宽度（比刃脚宽度两

9、侧各放宽米），并用人工机具夯实平整；然后在碎石垫层上填筑粗砂垫层，厚度为 100mm，用平板震动整平、密实。在垫层上沿沉井刃脚四周浇筑素砼垫层带，厚度为 80mm，宽度比泵井壁体厚度内外宽 200mm，沿砼垫层带周长相距设承垫木条，供内外立模板，绑扎钢筋之用。3、第一节泵井沉井制作 根据设计要求，确定第一节泵井制作高度，在铺筑的素砼垫层带上，铺设隔离层（油毛毡或薄板条），然后通过垫层带中相隔 的木条上搭立内模板和泵井满堂内脚手架，内模板校正后绑扎钢筋，再立外模板和外脚手架，沉井内外模封闭后，串拉杆螺丝、拉紧、清理井壁冲洗干净，复核验收立模扎筋均符合规范规程要求，放置漏斗，间距 4m，四个转角处

10、均设漏斗，漏斗下挂若干节串筒，砼可直接通过漏斗、串筒灌入井壁之中，保证砼跌落高度不大于，不会产生砼离析现象，施工人员用电动振动器，按砼操作规程进行振捣密实，保证泵井砼结构强度达到终凝后进行养生。当井体砼达到设计要求强度时，依次同步抽除一般承垫木，每根承垫木抽除后，立即用砂将刃脚下部填实，使沉井的荷重均匀地转移到砂堤上这样既可防止沉井的突沉，又可以方便顺利地抽除其它承垫木。最后抽除定位承垫木。4、沉井掏挖及下沉 泵井沉井下沉根据地下水位情况，计划采用不排水挖土下沉方法。不排水下沉方法时，采用长臂挖掘机挖掘井底中央部分的土，使泵井形成锅底，在砂类土中，一般当锅底比刃脚低 1米时，泵井即可靠自重下沉

11、，而将刃脚下的土挤向中央锅底，然后继续挖土，泵井便可继续下沉。若刃脚下的土不易向中央塌落，则配以高压射水松土或进行适当排水下沉。由于上步桥净空小，所以挖掘机在施工过程中，必须安排专人监督指挥，避免挖掘机在施工过程中碰撞上步桥桥梁。5、第二节的泵井沉井制作 在第一节泵井下沉至预定标高的基础上，停止挖土，泵井井壁外围用砂回填至壁顶下 500mm，泵井内用砂回填 1500mm,便于增加井壁的摩擦力、对泵井进行限位和上一节井壁的顺利施工。开始制作第二节泵井。先将内脚手架接高稳定，沿着第一节顶面部的拉杆螺丝上立第二节内模板，经校正后，绑扎钢筋，其后再立外模，串拉杆螺丝和校正，同时接高外脚手架和顶面工作平

12、台铺设完毕，各道工序和复验工作同第一节井壁制作标准相同进行验收。第二节模板接高，放置漏斗，间距 4m，四个转角处均设漏斗，漏斗下挂若干节串筒，砼可直接通过漏斗、串筒均匀灌入井壁之中，每次浇注的高度不大于 50cm，且保证砼跌落高度不大于，不会产生砼离析现象，施工人员用电动振动器，然后拆除内外模进行养生，达到强度后拆除内外脚手架清理井内垃圾准备下沉。6、第三节泵井的工艺与第二节基本相同。第三节泵井下沉的过程中，考虑到上步桥净空只有米的因素，先将泵井周边土降 1 米后，采用长臂挖掘机挖土下沉，工艺与第一节相同。若挖掘机由于桥梁净空小的原因不能挖到位，则采用抓斗机进行抓挖下沉施工。采用抓斗机抓挖井底

13、中央部分的土，使泵井形成锅底，在砂类土中，一般当锅底比刃脚低 1米时，泵井即可靠自重下沉，而将刃脚下的土挤向中央锅底，然后继续挖土，泵井便可继续下沉。若刃脚下的土不易向中央塌落，则配以高压射水松土或进行适当排水下沉。7、泵井沉井封底及底板浇筑 泵井下沉至设计标高后观察其稳定性，在 8 小时内泵井自沉累计量不大于 10mm时，才能进行封底。不排水封底，即在水下进行封底，要求待井体下沉相对稳定后，将井底整平，将多余的浮泥清除（必要时可派潜水员进行水下检查、处理），铺碎石垫层 30cm，封底混凝土用导管法灌注，灌注水下封底混凝土时，需要的导管间隔及根数根据导管作用半径和封底面积确定，导管作用半径随导

14、管下口超压力大小而异，其关系如下：超压力（kpa）75 100 150 250 导管作用半径（m）P=KN，符合要求！10、顶管后背墙安全稳定性计算 1、顶力的计算 例：按井距最长的一段（L=165m）管径为 1000 计算顶力，砼管每节长 2m，重吨，土质为粉质粘土。依据顶力经验公式计算顶力：P=NGL P=总顶力 N 为土质系数 粉质粘土取 2 G：单位管体自重 L 为顶进总长度 P=221100=3920 则在总顶力 3920KN 的作用下（弹性平衡状态）后背所需均布荷载最小面积为（后背墙壁排方木的最小面积）：=P/F 得 F=P/=EP=土壤的总被动承载力郞青的被动土压力理论 EP=1

15、/2rh2+tg2(45+/2）+2chtg(45+/2）r：为土壤容量（KN/m3）粉质粘土为：:土壤内摩擦角 粉质粘土：c:为土壤内摩擦角聚力 粉质粘土：24 h 为挡墙后背土的高度：5m EP=（1/2）rh2tg2(45+/2）2chtg(45+/2）=（1/2）（5）2tg2(45+/2)+245tg(45+/2)=1192Kn/m 在力的作用点出每水平延米的均布线荷载 那么在总顶力作用下后背所需最小宽度：W=P/EP=3136/1192=米 故该顶管后背墙安全稳定性符合设计规范要求。11、沉井现场监测（1）沉井支护结构相关资料 深基坑支护结构施工前应取得以下基本资料：a 建筑场地及

16、其周边，地表至支护结构底面下一定深度范围内地层结构、土(岩)购物理力学性质及含水层性质。地下水位、渗透系数等资料；b 标有建筑红线、施工红线的地形图及基础结构设计图；c 建筑场地及其附近的地下管线、地下埋设物的位置、深度、结构形式及埋设时间等；d 邻近的已有建筑的位置、层数、高度、结构类型、完好程度。已建时间以及基础类型、埋置深度、主要尺寸、基础距基坑上口周边的净距等；e 基坑周围的地面排水情况，地面雨水与污水、上下水管线排入或漏入基坑的可能性；f 基坑附近的地面堆载及大型车辆的动、静荷载情况；支护结构最大水平位移允许值 安全等级 支护结构最大水平位移允许值（mm）排桩、地下连续墙、放坡、土钉

17、墙 钢板桩、深层搅拌 一级 二级 三级 基坑变形控制保护等级标准 保护 地面最大沉降量及围护墙 环境保护要求 等级 水平位移控制要求 特级 1.地面最大沉降量H；2.围护路最大水平位移H；*离基坑 10m，周围有地铁，共同沟、煤气管、大型压力总水管等重要建筑及设施必须确保安全 一级 1.地面最大沉降量H；2.围护墙最大水平位移量H；*离基坑周围H范围内没有重要干线、水管、大型在使用的构筑物、建筑物 二级 1.地面员大沉量控制在H；2.围护堵最大水平位移H；*在基坑周围H范围内没有较重要支线管道和一般建筑、设施 三级 1.地面最大沉降量1H；2.围护墙最大水平位移在基坑周围30m范围内没有需保护

18、建筑设施和管线、构筑物 H；*本工程基坑安全等级按特级要求保护。（2）沉井基坑监测 主要进行以下必几方面的监测：a 周边建筑物沉降，周边建筑物在开挖期间的沉降量和不均匀沉降量，采用水准仪观测，每 2 天 1 次，暴雨或其他突发事件，加密观测，沉降稳定后，视情况结束观测。b 周边地面沉降，周边地面在基坑暴露期间的沉降量及变化率，采用水准仪观测，每 2 天 1 次，暴雨或其他突发事件，加密观测，沉降稳定后，视情况结束观测。c 地下水位观测，周边地区地下水位变化，每 3 天 1 次，暴雨或其他突发事件，加密观测。d 支护结构沉降位移，支护结构变形，采用水准仪、经纬仪测量，基坑开挖和暴露期间，每 1

19、天 1 次，暴雨或其他突发事件，加密观测。e 周围重要设施（地下管线）的变化和破损，每 2 天 1 次，暴雨或其他突发事件，加密观测 第四章 泥水平衡顶管施工主要施工方法 顶管工作井施工完成并达到管道顶进要求后即开始顶管施工。一、穿墙顶进 顶管进出洞是整个施工过程中的关键环节之一，进出洞成功等于整个顶管工程成功了一半。本工程是采用地下预埋钢盒作为预留进出洞口，在井出洞口安装可拆式止水钢圈，再在钢圈上上安装止水胶圈，达到止水效果。并在洞口前方挨着顶进方向的支护桩的外边线做旋喷桩止水幕墙并加固，旋喷桩为500mm。1、工作井出洞处理：在出洞前，割掉预埋钢盒外侧钢板，并将止水钢环焊接到预埋钢盒的外侧

20、，再将止水橡胶圈安装在止水钢环上。在准备出洞时，在将钢盒内侧挡土钢板割掉，清理预留孔内的杂物后立即将工具头推进预留孔，缩短停顿时间，这时止水橡胶圈紧抱工具头外壳，发挥止水作用。顶进工具头到穿墙管内，工具头与第一节混凝土管采用刚性联结，避免工具头“磕头”。顶管出洞的施工环节相当关键，顶管穿墙时要防止工具头下跌，在穿墙的初期，因入土较小，工具头的自重仅由两点支承，其中一点是导轨，另一点是入土较浅的土体。因此，工具头穿墙时，一方面要带一个向上的初始角（约 5），另一方面穿墙管下部要有支托，并且加强管段与工具管、管段与管段之间的联结。此外，工具管的推进一定要迅速，不使穿墙管内的土体暴露时间太长。顶管穿

21、墙位置必须作好止水，防止孔口因为流失减阻泥浆，造成孔口塌陷，发生安全事故。2、在出洞施工初期，由于顶管机正面主动土压力远大于顶管即周边的摩擦力和与导轨间的摩擦力的总和，因此极易产生顶管机反弹，引起顶管即前方土体不规则坍塌，使顶管机再次推进时方向失控和向上爬高。为此，在洞口的两侧平行地面各安装好一条工字钢，当主顶千斤顶准备回缩加顶铁时，将两条工字钢分别与第一个顶铁的焊牢，然后回收千斤顶，防止顶管机反弹。3、同时，在出洞施工初期顶管机容易发生扭转现象。因为顶管机大刀盘转动时对前方土体会产生一个扭矩，根据相互作用原理，土体对顶管机同时也会产生一个扭矩。而由于顶管机周边的摩擦力和与导轨间的摩擦力很小，

22、故摩擦力及顶管机自重所产生的反抗扭矩小于土体对顶管机产生的扭矩，所以此时顶管机会扭转。为了克服此现象，防止顶管机发生扭转，分别在顶管机的两侧焊上各一块挡板，挡板底面与导轨面平齐。当顶管机扭转时，挡板压在导轨上，防止顶管机扭转。4、穿越旋喷桩止水幕墙：旋喷桩硬度较大，顶进不能过快，否则会使顶管机严重扭转或使顶管机损坏。因此，要放慢顶进速度，一般顶进速度控制在 20mm/min。加大泥水流量，防止旋喷桩硬泥块堵塞泥浆管道。二、正常顶进 管道出洞成功后，管道开始正常顶进。通过后座主顶油泵和主顶千斤顶产生推力，推动管道向前推进。在管节推进的同时，顶管机大刀盘切削前方土体，切削下来的土体进入顶管机的泥土

23、仓内，经刀盘的搅拌与进浆管送入的清泥浆搅拌成浓的泥浆，再通过排浆管道将浓泥浆排出机头。通过管节一节一节向前推进，顶管机不断推进最后到达接收井，形成整段管道。初始顶进时顶进速度一般控制在 2050mm/min，正常顶进时顶进速度控制在 50150mm/min，如遇正面障碍物，应控制在 10mm/min 以内。初始顶进时出土量一般控制在理论出土量的 95%左右，正常情况下出土量控制在理论出土量的 98%100%。排泥过程是通过后座主顶千斤顶推进，顶管掘进机大刀盘切削前方土体，切削下来的土体进入顶管掘进机的泥土仓。块石、混凝土或坚硬的土块等大块状物体在内外锥体的偏心碾压破碎作用下粉碎成为直径小于 3

24、0mm 的颗粒；粘性土在外壳斜锥段 4 个高压水孔喷射水流的作用下变成碎块和泥浆，在刀盘和内锥体的搅拌下成为可流动的泥土并被挤入泥水仓。同时，泥水循环泥浆经进浆管进入泥水仓，在泥水仓与泥土充分混合成为浓度更大的泥浆，经排浆管排出机头，再经泥水分离器处理泥沙等固体颗粒被分离外运，泥浆循环使用，实现了连续掘进作业，见图4-18。图 4-18 泥水平衡顶管排泥系统 循环泥浆的浓度控制在，压力比地下水水头增加 20Kpa?10Kpa。泥水除了对泥沙起悬浮和携带作用外，同时对开挖面起平衡稳定作用，泥水压力由泥土仓的流动土体传到开挖泥水处理泥浆箱 进浆泵 进浆管 下一节进浆泵 机内旁面，防止开挖面坍塌，而

25、且通过泥土仓的缓冲作用，即使泥水压力不正常，也不至于产生较大的地面沉降，泥土仓的土体与开挖面处于主动平衡或被动平衡状态。在工作前须制作一定浓度的清泥浆储放在泥浆箱内，工作时清泥浆经进浆泵和进浆进入顶管机的泥水仓，与顶管机刀盘切削的土体搅拌成均匀的浓泥浆，经排泥浆管和排浆泵管排出井外，经泥水处理装置把浓泥浆的砂土一般在以上的颗粒分离出来。泥浆再经过沉淀池的过滤，把较细的颗粒再分离出来，这样可以把浓泥浆过滤成清泥浆。泥水经过不断循环，把顶管机前方的泥土排出井外。三、测量、纠偏（一）、顶管顶进中的测量工作 激光经纬仪安置在观测台上，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

26、。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。1、高程控制（1）根据设计坡度要求，沿线路布设四等水准路线，并在各井口处埋设临时水准点以供顶管高程放样。（2）根据顶管线路所布设的导线点及水准点，标定出井的平面位置及测定其深度，以指导工作井的开挖施工；定出始发井与接收井的管道中心点，并将其投设于地面（以下简称投点），作好标记

27、，由于投点处于井的边缘，事先作好投点的支架搭设与焊接标志工作。（3）以布设的线路导线点中的一个导线点及一条边的方位角，重新精密测定二井间的导线，即贯通导线，并联测二井投点，在有条件的地方，最好将投点作为导线点，以便获得投点的精确坐标，所有导线点应埋设牢固标志，以备复测。根据贯通导线及井口投点，在始发井边缘放样出顶进方向的坐标点，而后与井口投点一起向井下投设方向线，并将高程从井上传至井下，埋设临时水准标点，如图4-19所示。（4）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

28、线（或与中线偏离一定距离）的高度上。（二）、纠偏 后背管底高程观测台悬锤井底临时水准点顶管管道中心线激光经纬线进管方向点井口投点井口方向线控制点激光图 4-19 导线控制 顶管机的测量靶网格为 10mm，根据顶管机测量靶激光点的偏移量计算顶管机的斜率，伸出相应的纠偏千斤顶组，使顶管机推进改变方向，从而实现顶进方向的控制。纠正偏量应缓慢进行，使管节逐渐复位，不得猛纠硬调。由于顶管机头附有测量靶见图 2-27，激光经纬仪安置在观测台上，在工作中，已使它发出的激光束既为管道中心线，又符合设计坡度要求，实为顶管导向的基准线。施工开始时使测量靶中心与激光光斑中心重合，当掘进机头出现偏差，相应测量靶中心将

29、偏离光斑中心，从而给出偏离信号，通过通过视频传送到操作台的监示器，进行顶进方向的纠正，使工具头始终沿激光束方向前进。图 4-20 顶进施工中的测量示意图 工具头开始顶进 510m 的范围内，允许偏差应为：轴线位置 50mm，高程 30mm，当超过允许偏差时，应采取措施纠正。纠正偏差应缓慢进行，使管节逐渐复位，不得猛纠硬调。工具头前方有纠偏节，纠偏节中安装有纠偏千斤顶，顶进过程中，根据测量反馈的结果，调整纠偏千斤顶，使工具头改变方向，从而实现顶进方向的控制。如果工具头的方向偏差超过 10mm，即应采用纠偏千斤顶进行纠偏。激光经纬线后背观测台校正千斤顶激光束接受靶机头 激管顶出穿墙管及在长度 30

30、40m 范围内的偏差是影响全段偏差的关键，特别是出墙洞时，由于管段长度短、工具头重量大，近出洞口土质易受扰动等因素的影响，往往会导致向下偏，此时，应该综合运用工具头自身纠偏和调整千斤顶的作用力合力中心来控制顶管方向。纠偏应贯穿在顶进施工的全过程，必须做到严密监测顶管的偏位情况，并及时纠偏，尽量做到纠偏在偏位发生的萌芽阶段。如果根据顶管机的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势没有减少，增大纠偏力度，如果根据顶管机的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势稳定或减少时，保持该纠偏力度，继续顶进，当偏位趋势相反时，则需要将纠偏力度逐渐减少。顶管施工的顶进管道允许偏差：表 4-4 顶进管道允许偏差表（mm）项目 允许

31、偏差 轴线位置 顶进长度300m 50 300m顶进长度1000m 100 管道内底高程 顶进长度300m D1500+30,-40 D1500+40,-50 300m顶进长度1000m+60,-80 相邻管间错口 钢 管 2 对顶时两端错口 50 注：D 为管道内径（mm）四、触变泥浆 在顶进过程中，随着距离的增长，管道的摩阻力也随之增大。为了提高顶进施工的效率，在施工过程中尽可能地降低管道外侧的阻力，通常情况下往管外侧喷谢触变泥浆，降低顶进的阻力。1）触变泥浆系统设置：顶进过程中，需要经常进行压触变泥浆工作，以减少顶进的阻力。注浆孔的形状及布置：在每节管的前端布置一道触变泥浆注浆孔，数量为

32、 4 个，孔的大小呈 90 度布置（图 5-28），经过不段压浆，在管外壁形成一个泥浆套。触变泥浆管设置在顶管机后面 4 节管每节管都设置触变泥浆管，在管节外壁形成完整的浆图 4-21 套。以后的管节间隔 3 节管设置一道，用来对浆套进行补浆。2）浆液配置：触变泥浆系统由拌浆、注浆和管道三部分组成。拌浆是把注浆材料兑水以后再搅拌成所需的浆液(造浆后应静置 24 小时后方可使用)。注浆是通过注浆泵进行的，根据压力表和流量表，它可以控制注浆的压力(压力控制在水深的 倍)和注浆量(计量桶控制)。管道分总管和支管，总管安装在管道内一侧，支管则把总管内压送过来的浆液输送到每个注浆孔上去。触变泥浆由膨润土

33、、水和掺合剂按一定比例混合而成。施工现场按重量计的触变泥浆配合比为：水：膨润土8：1，膨润土：CMC30：1。本工程拟购置膨润土袋装复合材料，在现场施工加水拌和。3）注浆流程：造浆静置注浆顶管推进(注浆)顶管停顶停止注浆。4）数量和压力 压浆量为管道外围环形空隙的倍，压注压力根据管顶水压力而定。五、中继环接力顶进 在顶进过程中，随着距离的增长，管道的摩阻力也随之增大，主顶推力也随之增大，管节强度和工作井的结构强度不能满足顶力时，需采取中继环接力顶进。中继环是长距离顶管中不可缺少的设备，中继环是经机械加工的内外套组合。中继环内均匀地安装有许多台小千斤顶，通过中间的小千斤顶的伸出动作，推动外套往前

34、推出，外套向前推动管节一段距离(如 300mm)后，又通过后部主顶推动管道运动，使小千斤顶缩回复位。不断往复运动推进管节，使整段管道向前推进。在长距离顶进时，把长距离的管道分成几段。可分段减少主顶的压力，它可以与其他中继环和后座通过程序连动，一环接一环，自动切换。中继环的设计必须满足刚度大、安装方便和加工精确，并在使用中具有水密性。中继环的结构如下图所示。图 4-22 中继环结构大样图 其主体结构主要由以下部分组成：推力油缸（总推力小于或等于主顶站总顶力，均为单项作用小千斤顶，行程 30cm），其规格、性能要求一致。钢壳体和千斤顶紧固件、止水密封圈。液压管道、电器和操纵系统。中继环的壳体应与管

35、节外径相等，并使壳体与管节中的滑动面之间具有良好的水密性和润滑性。滑动端应与特殊管节相接。（2）推进流程：第一个中继环推进第一个中继环停顶第二个中继环推进第二个中继环停顶如此类推到最后一个中继环主顶推进主顶停顶(如此循环)（3）中继环的配置 主顶 顶进方向 纠偏油中继环在安放时，第一只中继环应放在比较前面一些。因为掘进机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4060时，就应安放第一只中继环，以后，每当达到中继环总推力的 7080时，安放一只中继环。而当主顶油缸达到中继环总推力的 90时，就必须启用中继环。中继环设计允许转角 1，每道中继环安装一套

36、行程传感器及限位开关。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。图 4-23 中继环系统 六、顶管机顶入接收井 顶管机顶入接收井是一项关键的施工环节。在顶进接近接收井前，先将接收井施工好等待顶管机的接收。当顶进到接收井边 13 排旋喷桩时，须放慢顶进速度，等顶管机慢慢切削旋喷桩体，形成一个较完整的止水孔，否则会因推进过快使预留孔前的旋喷桩体破坏不能形成止水孔，严重时损坏顶管机或顶力剧增使管节破裂而无法完成接收顶管机。同时，必须先复测本段管道的长度与设计长度相符，然后通过测量得知顶管机出口的具体位置，将接收井工具头出洞位置的混凝土护壁凿除。当顶管机进入接收井边时，顶管油泵站 千斤顶

37、外壳 机要快速顶进，直至顶管机完全顶出接收井。如遇地下水丰富时，用棉纱堵塞住管和洞口间的空隙，等顶管机完全出洞后即用水玻璃或水泥浆压住止水。管道埋深较深时，水压力大，而且洞口周边是流塑状淤泥，承载力低，在深层做水泥旋喷桩出洞止水效果不是很理想，费用高。针对此情况，改进穿墙止水环的结构，在井体侧墙施工时，先预埋圆台形（喇叭形）钢盒（图 4-24），上圆（背土）直径比管径大 20cm，下圆（靠土）直径比管径大 60cm，采用单边封板（上圆口），内填重量比为 1：5 的水泥黄粘土拌和料。为了增加钢盒内填充物与环向钢板的粘结力，在环向钢板用钢筋焊上两道竹片压板，为达到止水防流砂效果，在压竹片的同时也压

38、上稻草和膨胀土，然后与拌和料一起填充。当顶管机穿越预留孔时，顶管机外壳带到穿墙钢合内的土体及周边的土体往喇叭口挤压，使到管壁与预留口间的缝隙挤实土体，防止泥水从缝隙喷涌。穿墙是顶管施工中的一道重要工序。穿墙时，要防止井外的泥水大量涌入井内，严防塌方和流砂，因此必须做好洞口止水环节。首先在预埋钢盒上焊接钢套环（法兰），然后在套环上安装 25mm 厚橡胶法兰，用 10mm 厚钢压板通过 M20 螺栓压紧。当发现有地下水和泥砂流入工作井内时，可以收紧橡胶法兰和压板上的螺栓，达到止水效果。七、顶力计算 l、推力的理论计算：（以 1200mm 计算）F=F1十 f2 其中 F总推力 Fl 一迎面阻力 F

39、2顶进阻力 F1/4*D2*P(D管外径 P控制土压力)PKo*Ho 式中 Ko静止土压力系数，一般取 Ho地面至掘进机中心的厚度，取最大值10m 土的湿重量，取 m3 P*10m2 F1=4*2*顶进方向预留口填充物止水环图 4-24 接收井穿墙管 F2D*f*L 式中 f 一管外表面平均（根据顶进距离平均沙砾土）综合摩阻力，取 m2。其取值可按表所列数据选用；D管外径 L顶距 顶进管道与其周围土层的摩擦系 表 土类 湿 干 粘土、亚粘土 砂土、亚砂土 F2*100。因此，总推力 F=+。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（1000

40、mm 顶管）允许承受的最大顶力为400t，管材轴向允许推力300t，主顶油缸选用2台200t(2000KN)级油缸。每只油缸顶力控制在180t以下，这可以通过油泵压力来控制，千斤顶总推力360t。因此我们无需增加额外的顶进系统即可满足要求。八、顶管施工质量控制措施 一、顶管进出洞口的质量控制措施 在顶管施工中，把顶管机从顶进井中经过洞口渐渐顶到土中的这一过程称之为出洞。顶管施工中出洞工作十分重要，如果出洞安全，止水效果很好，可以说顶管施工已经成功了一半。1、安装止水圈 洞口止水圈主要由预埋钢环、压板、橡胶圈和安装钢环组成。为了使预埋钢环能牢固地预埋在洞口井壁上，在它与混凝土接触的一面焊接数根开

41、叉的锚杆，预埋钢环的内径同预留洞口一样大小；安装钢环是焊在预埋钢环上的，在安装钢环上焊数根螺栓用来安装橡胶圈和压板。安装位置要根据出洞轴心位置进行调整，由于顶管出洞时不可避免有一定偏离出洞轴线位置，止水圈允许机头有 2cm 轴线位置，若机头偏差超过 2cm，止水圈的安装位置必须根据实际偏差进行调整。机头的直径一般比管外径大 2cm，使得管与洞之间有 2cm 的空隙，容易形成泥浆套，便于减少管壁与土之间的摩擦阻力。2、加固机头出洞口 若出洞处管下部为砂性土，施工时在洞口采用门式加固，所谓门式加固，就是穿墙时为防止工具头流水流泥导致地面塌陷，发生安全事故，或者顶进方向失去控制，对所顶管道外径的两侧

42、和顶部的一定宽度和长度的范围内进行加固，对穿墙管前方土体采用化学浆液进行灌浆加固，以提高这部分土的强度，从而使工具管在出洞时土体不发生坍塌现象。图 4-25 顶管进出洞止水平面图 二、顶管轴线控制措施 顶管要按设计要求的轴线、坡度进行。主要是掘进机头部测量与纠偏的相互配合。纠偏是完成管道线型的主要手段。纠偏原则如下：1、勤测勤纠：即每顶进一段距离，测量一次工具头轴线及标高偏差情况。通知工具头纠偏人员，纠偏人员再将工具头现在纠偏角度、各方向上千斤顶的油压值、轴线的偏差等报给中控室，输入微机。微机将显示出纠偏方法、数据，再按此进行纠偏。2、小角度纠偏：每次纠偏角度要小，微机每次指出的纠偏角度变化值

43、一般的都不大于，当累计纠偏角度过大时应与值班工程师联系，决定如何纠偏。三、地下管线及地下障碍物的探测 探测范围为井体外边线外围3m 及管道沿线的范围，探测深度至管底或井底以下 2m 的范围。探测要求：探明现有地下管线的分布情况，包括管线管线的中线位置、管线类型、埋深、管外径、现场所有管线及检查井的位置。提供相关管线变形的警戒值，探明有无孤石等障碍物和临近建筑物的基础形式及其标高。对于沿线地下管线，在施工前应熟悉其具体位置及里程，虽然图纸所示管线并未与地下管道线路相交，但实际施工时可能会发生地表沉降现象，所以施工到该位置时，应放慢顶进速度，出现涌水流沙等会导致地表沉降的现象时，及时处理，以妥善保

44、护沿线地下管线。一旦施工时遇到这些地下障碍物，将影响到顶管施工进度；施工前应先查明孤石、旧基础情况，是否发生冲突，以便根据实际情况提前制定出相应的处理措施。四、地面及建筑物沉降控制措施 地表监控采用地表和深层观测相结合的方法。沿顶进轴线的管线保护和重要区段应增加每天监测次数以致进行 24 小时跟踪监测。正常情况下地面的观测点每天进行 12 次沉降跟踪观测，经数据处理分析后作为及时调整掘进机参数的依据，减小地面沉降量。施工前应对工程地质条件和环境情况进行周密细致的调查，制定切实可行的施工方案，并对距离管道近的建筑物和其它设施采取相应的加固保护措施。五、通过不稳定流砂及淤泥层的处理 管道的顶进如果

45、遇到不稳定流砂及淤泥层，在流砂性质的土层和淤泥质，这类不稳定性土层中，采取如下措施：（l）少出土、多顶进、不抽水，保持流砂及淤泥层的稳定。（2）在顶进过程中，应该随时注意工具头前端的土压情况，保证使工具头前端土体不发生流沙流泥和坍塌。（3）在含砂量过大的地层需要加注泥浆，以增加土体和易性和平衡 土体的压力。六、顶力、偏差和纠偏报警值一览表 管段 管 径 管道长度（m）管道偏差控制值（mm）纠 偏 控 制 量（mm）W101W99 D800 104 20 20 W67W64 D800 151 20 20 W62W59 D800 110 20 20 注意：管道偏差超过 20mm 须向项目经理、技术

46、负责人报告，纠偏千斤顶伸出量不得大于 20mm，大于此值的纠偏须由项目技术负责人许可。七、后靠背顶进时的控制 1、后靠背、工作井井壁一旦出现：永久井，临时井 1mm 的裂缝，须立即停止顶进，待查明原因，控制住顶力后才能顶进；每班开始顶进时，由项目部质检员、顶管班班长 检查后靠背、工作井井壁裂缝情况，采用塞尺进行测量。裂缝的修复，根据裂缝宽度采用下列三种方法；（1）开槽法修补裂缝 该法适合于修补较宽裂缝大于，采用环氧树脂：10，聚硫橡胶：3，水泥：，砂：28。首先用人工将晒干筛后的砂、水泥按比例配好搅拌均匀后，将环氧树脂聚硫橡胶也按配比拌匀。然后掺入已拌好的砂、水泥当中，再用人工继续搅拌。最后用

47、少量的丙酮将已拌好的砂浆稀释到适中稠度（约斤丙酮就可以了）。及时将已拌好的改性环氧树脂砂浆用橡胶桶装到已凿好洗净吹干后的混凝土凿槽内进行嵌入。从砂浆开始拌和到嵌入混凝土缝内，一组砂浆的整个施工过程需要30 分钟左右完成。嵌入后的砂浆养护即砂浆嵌入缝槽内处理好后两小时以内及时用毛毡、麻袋将聚硫橡胶改性环氧树脂砂浆进行覆盖，待完全初凝后，开始用水养护。（2）低压注浆法修补裂缝 低压注浆法适用于裂缝宽度为的混凝土裂缝修补。修补工序如下：裂缝清理试漏配制注浆液压力注浆二次注浆清理表面。当裂缝数量较多时，先要在裂缝位置上贴医用白胶布，再用窄毛刷沾浆沿裂缝来回涂刷封缝，使裂缝封闭，大约 10 分钟后，揭去

48、胶布条，露出小缝，粘贴注浆嘴用键包严。固化后周边可能有裂口，必须反复用浆补上，以避免注浆漏浆。注浆操作一般在粘嘴的第二天进行，若气温高的话，半天就可注浆。操作时先用补缝器吸取注浆液，插入注浆嘴，用手推动补缝器活塞，使浆液通过注浆嘴压入裂缝，当相邻的嘴中流出浆液时，就可拔出补缝器，堵上铝铆钉。一般由上往下注浆，水平缝一般从一端到另一端逐个注浆。为了保证浆液充满，在注浆后约半小时可以对每个注浆嘴再次补浆。（3）表面覆盖法修补裂缝 这是一种在微细裂缝（一般宽度小于）的表面上涂膜，以达到修补混凝土微细裂缝的目的。分涂覆裂缝部分及全部涂覆两种方法，这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部，对延伸裂缝难

49、以追踪其变化。表面覆盖法所用材料视修补目的及建筑物所处环境不同而异，通常采用弹性涂膜防水材料，聚合物水泥膏、聚合物薄膜（粘贴）等。施工时，首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛，清除表面附着物，用水冲洗干净后充分干燥，然后用树脂充填混凝土表面的气孔，再用修补材料涂覆表面。2、后靠背、工作井一旦出现位移、变形，应立即停止顶进。八、中继间顶进中渗漏预防措施 中继间渗漏的原因，这是由于中继间的密封受到磨损以后而产生失效所致。中继间渗漏的处理措施：采用耐磨橡胶制成中继间密封件，把密封件设计成双密封圈，密封圈空隙采用油脂灌封，防止、减少砂子等杂物进入，减少磨损。九、进穿越道路、桥桩的控制措施 1、在顶管机头距离

50、道路、桥桩 20m 时，须全面检查顶管各顶进系统和机械设备，确保各顶管系统和机械设备处于良好状态，作好穿越道路、桥桩的准备；2、在顶管机头距离道路、桥桩 20m 时，须反复测量管道偏差，确保管道偏差不超过20mm，并在今后穿越顶管过程中，勤测管道偏差，每顶管班次测量 2 次；3、在顶管机头开始穿越和穿越过道路、桥桩，并距离其 20m 时，须有项目经理、项目负责人在顶管控制室值班，确保一次成功穿越道路、桥桩；4、在顶管机头开始穿越和穿越过道路、桥桩，并距离其 20m 时，须控制顶进速度，穿越时，顶进速度 5cm/min；5、顶进穿越时，须加强对道路、桥桩的监测。十、刀盘加固措施 顶管施工遇到石块