上海某污水处理厂排海管道顶管施组方案设计书(DOC 37页)

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1、第一章 工程简况3一、工程简述3二、顶管主要工程内容3三、地质情况3四、编制依据4第二章 出海顶管施工4一、顶管设备的选择4二、工作井平面布置7三、顶管的施工工艺流程7四、土压力值设定、总推力估算及中继间设置8五、初始顶进13六、泥水平衡顶管顶进施工14七、顶进施工测量17八、顶管机姿态控制19九、顶管施工过程防旋转措施21十、顶管机的管、用、养、修21十一、顶进过程监控测量22十二、洞口止水装置24十三、顶管管材、橡胶密封圈、木衬垫24十四、成品管的接口形式24十五、顶管出洞口地基加固措施25十六、地表隆沉控制措施25十七、顶管质量要求26第三章 顶管穿越长江大堤施工26一、顶管施工沉降分析

2、26二、大堤加固27三、顶管穿越施工措施27四、管道密封控制29五、监测措施29第四章 垂直顶升施工30一、工程简况30二、顶升前的准备工作30三、顶升施工相关理论计算32四、顶升施工33五、顶升施工防泥水渗漏措施33六、止退措施34七、施工测量34八、质量要求34九、安全与文明施工要求34第五章 应急预案措施36一、顶管施工阶段36二、顶管穿越大堤阶段37三、垂直顶升施工阶段37四、海上施工作业阶段37第一章 工程简况一、工程简述本工程共有3个顶程共计1803.9m的顶管施工，管径均为DN3500，三根顶管均穿越围垦新大堤顶入长江入海口。管材均为DN3500钢承口式钢筋混凝土管，采用“F“型

3、钢承口式钢筋砼管，钢套环接口，楔型半圆型两道橡胶圈密封。二、顶管主要工程内容（1）1#排海管全长L=853.8m，设置6根DN1300上升管（管内壁7.8cm钢筋混凝土、外壁2.2cm钢管），每根上升管设置喷头，喷头处分二层设置12个DN340喷头。在扩散段处设置抛石护底，尺寸120.0m20.0m，厚1m。（2）2#排海管全长L=746.3m，设置6根DN1300上升管（管内壁7.8cm钢筋混凝土、外壁2.2cm钢管），每根上升管设置喷头，喷头处分二层设置12个DN340喷头。在扩散段处设置抛石护底，尺寸120.0m20.0m，厚1m。（3）应急排放管L=203.8m，设置4根DN1600上

4、升管，每根上升管设置橡胶鸭嘴阀。在扩散段处设置抛石护底，尺寸50.0m20.0m，厚1m。三、地质情况根据地质资料，顶管施工的主要土层为3粉性土、灰色淤泥质粉质粘土、灰色淤泥质粘土。详见附图011#排海管地质剖面图、附图022#排海管、应急排海管地质剖面图。第3层为粉性土，在动水压力的作用下易产生流砂现象；顶管过程中在软硬界面易使管道产生偏离，对顶管是不利的因素。第层灰色淤泥质粉质粘土：该层分布、层位及厚度变化较小，整体均匀性较差。其土的物理力学性质较差，以流塑状为主，土质软，高压缩性。第层灰色淤泥质粘土：该层分布、层位及厚度变化较小，整体均匀性较好。其土的物理力学性质较差，以流塑状为主，土质

5、软，高压缩性。1#排海管管顶覆土深度为6.3m10.33m，覆土最浅处位于顶管完成后的工具管位置；2#排海管管顶覆土深度为6.0m10.33m，覆土最浅处位于顶管出海后260m的位置；应急排放管管顶覆土深度为4.84m10.33m，覆土最浅处位于顶管完成后的工具管位置；四、编制依据1)上海市某城市污水处理厂扩建工程排放系统施工工程招标文件；2)上海市某城市污水处理厂扩建工程排放系统施工工程施工图；3)上海市某城市污水处理厂扩建工程排放系统施工工程补充招标文件；3）上海市某城市污水处理厂扩建工程排放系统施工工程施工组织设计；4)上海市排水管道通用图PSAR-D-01-92；5)给水排水管道工程施

6、工及验收规范GB50268-97；8)市政地下工程施工及验收规范DGJ-236-1999；9)市政道路、排水管道成品与半成品施工及验收规程DGJ-87-2000；10)市政排水管道工程施工及验收规程DBJ-220-96；11)市政排水构筑物工程施工及验收规程DBJ-224-96；12)钢筋焊接及验收规程JGJ18-96；13)钢结构工程施工质量验收规范GB50205-200114)建筑防腐蚀工程施工及验收规范GB50212-1991；15)工业金属管道工程施工及验收规范GB50235-97第二章 出海顶管施工一、顶管设备的选择1.1、选择顶管掘进机根据本工程地质条件及现场情况，本工程采取大刀盘

7、泥水平衡顶管法施工。（参见附图03泥水系统示意图）泥水平衡顶管机的工作原理是利用具有一定压力的泥水与土的混合体作用在顶管开挖面上，在开挖面上形成一层泥浆层（泥浆护壁）。泥水压力透过泥浆层与开挖面上的水、土压力相平衡，保持开挖面不会发生坍塌与沉降。作用在开挖面上的泥浆压力一般设定为：泥浆压力=土压+水压+附加压（0.2kgf/cm2）泥浆压力一般根据渗透系数，开挖面松驰状况、渗水量决定。如果加压过大而顶管机顶力及泥浆对开挖面的渗透量会加大，加快泥浆流失；相反会造成开挖面坍塌、失稳。泥浆是通过设置在地面上的调整槽将泥浆调整到适合地层状态后，用泥浆输送泵加压后经输送管道送至开挖面和土压力舱，调整泥水

8、压力，使泥水压力与开挖面上的水、土压力与开挖面上的水、土压力保持平衡，达到稳定开挖面的目的。在管道系统中设置了旁通回路，当管道被堵塞或后续设备发生故障，需要排堵及维修，长时间停机时，由于泥浆的渗漏，开挖面的泥浆压力将下降，此时打开旁通回路，通过送泥泵（P1泵）向开挖面补充输送泥浆，这样可以确保开挖面的泥浆压力与水、土压力保持平衡。顶管机顶进时为了确保开挖面的稳定，对以下方面进行严格管理：送泥浆、开挖面土压力、顶管机推进速度、送泥泵的转速、掘削土量、钢顶管背后注触变泥浆。1.2、主顶进系统主顶进系统共有8只2000kN双冲程（或单冲程）等推力油缸，总推力16000kN，根据设计沉井结构，最大顶力

9、控制在1200KN，8只双冲程（或单冲程）油缸组装在油缸架内，安装后的8只油缸中心位置必须与设计图一致，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，减小系统阻尼，8只油缸可以单动，亦可联动。参见附图04工作井设施示意图1.3、注浆系统（参见附图05注浆系统示意图）顶进施工中，减阻泥浆的运用是减少顶进阻力的主要措施，顶进时通过管节上的压浆孔，向管道外壁注入一定量的减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆环套，减小管节外壁和土层间的摩擦力，从而减小顶进时的顶力，泥浆套的好坏，直接关系到减阻的效果。

10、为了做好压浆工作，顶进施工时采用我公司特制配方的优质膨润土进行减摩注浆施工。该优质膨润土在其它类似工程和类似土质条件下取得了很好的效果。在工具管尾部环向均匀地布置了四只压浆孔，用于顶进时跟踪注浆。混凝土管节上布置有四只压浆孔，其后每两节到三节管节里有一节管节上有压浆孔，压浆总管用2耐压橡胶管，除工具管及随后的三节混凝土管节外，压浆总管上每隔6M装一只三通，再用压浆软管接至压浆孔处，顶进时，工具管尾部的压浆孔要及时有效地跟踪压浆，确保能形成完整有效的泥浆环套，混凝土管节上的压浆孔是供补压浆用的，补压浆的次数及压浆量根据施工时的具体情况确定。减阻泥浆的性能要稳定，施工期间要求泥浆不失水，不沉淀，不

11、固结，既要有良好的流动性，又要有一定的稠度。减阻泥浆的拌浆制度要严格按操作规程进行，催化剂，化学添加剂等要搅拌均匀，使之均匀化开，膨润土加入后要充分搅拌，使其充分水化。泥浆拌好后，放置一定的时间才能使用，压浆是通过储蓄池处的压浆泵将泥浆压至管道内的压浆总管，然后经由压浆孔压至管壁外，施工中，在压浆泵，工具管尾部等处装有压力表，便于观察，控制和调整压浆压力。在压浆支管处的浆液压力一般应控制略高于土体静止土压力。顶进施工中，减阻泥浆的用量主要取决于管道周围空隙的大小及周围土层的特征，一般按管壁空隙的5CM计算理论压浆量，由于泥浆的流失及地下水的作用，泥浆的实际用量要比理论用量大得多，一般可达理论值

12、的3-5倍，但在施工中根据土质情况、顶进情况而定。顶管注浆系统分为机头同步注浆和管道补浆。机头同步注浆由地面液压注浆泵通过50管路压送到机头处储箱内，再由螺杆泵定量压入机头壳体外，在机头处应安装隔膜式压力表，以检验液是否到达指定位置，在所有注浆孔内要设置单向阀和球阀，软管和接头的耐压力5MPa，支管通径为25。在整个管道中每间隔2个管子设1个补浆断面共4个注浆孔，补浆由总管（50）压送至各补浆断面上的注浆孔。补浆应按顺序依次进行，每班不少于2次循环，定量压注。同步注浆和补浆分别选用A浆和B浆二种不同配方的浆液。浆液配置技术指标参数表配方膨润土纯碱掺加剂漏斗粘度(秒)视粘度CP失水量ml终切力(

13、达因/mm3)比重稳定性A浆126CMC适量塞流30.591301.0730B浆84CMC适量36”2112.6801.04800.001注浆压力：大于地下水压力，注浆量为建筑空隙的35倍。1.4、供电系统地面以及工作井内设备供电分别采用75 mm2电缆，380V常压输电，且分别用一只250A电箱控制；管道内动力电采用120 mm2电缆，380V常压输电。 详细供电方方案请参见用电施工组织设计。考虑到1#、2#排海顶管顶程长，动力线路的降压较大，顶管工具管前设置升压器一台。1.5、通讯系统、监控系统长距离顶进必须保证信息交换渠道的畅通，同时对施工操作人员要进行监护，防止发生安全事故，因此需要设

14、置通讯、监控系统。 通讯采用数字程控交换机，各联络点之间可以通过电话联系，由于管道内空气潮湿，现场配备移动便携式烘干设备，随时能够处理交换机遇潮故障，以保证通话安全畅通。 监控采用了一台监视器，对工具管仪表盘、光靶进行监控。这样地面人员能及时了解施工情况，发生问题可以及时解决。为了解决传输信号长距离输送衰减的问题，将信号通过放大器放大后再送上地面，保证图像清晰。1.6、照明系统照明采用36V安全电压，用16mm2电缆供电解决照明供电。管道内每6M安装一个6W行灯，每200M放设一个变压器提供36V电源升压，每只变压器连接33只行灯进行照明。工作井及龙门吊位置设置三盏1000W卤素灯供晚上顶管及

15、管材吊放时照明。1.7、通风系统（参见附图06通风系统示意图）为了改善管道内的工作环境，施工时对管道进行强制通风，由地面空压机提供的经过滤清、除湿、降温的新鲜空气利用大功率鼓风机通过300mm进气管送到顶管机头，并在通风管道上100M、250M、500M三处开设排风孔，管道内一氧化碳、二氧化碳、沼气等有害浑浊气体及微粒由轴流鼓风机排放出管道外。管道内放置有害气体检测仪，派专人巡视检测有害气体，一旦有害气体超标，当即命令管道内所有人员撤离。二、工作井平面布置（详见附图07顶管工作井平面布置图）。三、顶管的施工工艺流程四、土压力值设定、总推力估算及中继间设置1#排海管全长L=853.6m，2#排海

16、管全长L=746.3m，应急排管全长L=203.8m，1#、2#排海管埋设深度为管中心标高为-8.00-18.00 m，应急排管埋设深度为管中心标高-8.00-10.00 m。4.1、泥水压力设定泥水压力设定、总推力估算4.1.1、1#排海管泥水压力设定：本工程地下水位为浅部土层潜水水位，随着季节、气候等影响而变化，根据地质资料反映，设计时地下水水位埋深可按0m考虑。泥水舱内压力大于地下水压力，泥水舱泥水向地层空隙渗透，在泥水舱、泥水于土层之间形成泥膜，且泥水舱压力托住土层，使切削面稳定不塌陷。PPW+P式中： P-表示泥水舱管道基准面泥浆压力； PW-表示相对于管道基准面地下水压力；P-表示

17、泥水舱建立高于地下水压力，一般设为20Kpa；管中心最大埋深标高：-18m；地下水位设计考虑标高水位：0m；地下水位相对管底基准面水头:HW=18m。地下水位相对管底压力：PWHW*水=180Kpa；泥水舱压力：PPW+P180Kpa20Kpa200Kpa泥水舱压设定暂按P200Kpa，施工时要随时测地下水位，当地下水位提高时，要按上式公式及时调整泥水舱泥水压力。对泥水舱压力控制在顶管机泥舱设有压力传感器。顶管总推力值估算如下：掘进机迎面阻力F0 F1=D2 Pmax = 4.142200= 2652.3KN管道的综合阻力F1 F2=DL =34.14853.8=33297.18KN总推力F

18、F = F1+ F2=35950KN本标段高位井所能承受的最大顶力为12000KN，根据计算该顶程须要设置中继间。4.1.2、2#排海管泥水压力设定：管中心最大埋深标高：-18m；地下水位设计考虑标高水位：0m；地下水位相对管底基准面水头:HW=18m。地下水位相对管底压力：PWHW*水=180Kpa；泥水舱压力：PPW+P180Kpa20Kpa200Kpa泥水舱压设定暂按P200Kpa，施工时要随时测地下水位，当地下水位提高时，要按上式公式及时调整泥水舱泥水压力。对泥水舱压力控制在顶管机泥舱设有压力传感器。顶管总推力值估算如下：掘进机迎面阻力F1 F1=D2 Pmax = 4.142200=

19、 2652.3KN管道的综合阻力F1 F2=DL =34.14746.3=29104.8KN总推力F F = F1+ F2=31757.1KN本标段高位井所能承受的最大顶力为12000KN，根据计算该顶程须要设置中继间。4.1.3、应急排管顶管泥水压力设定：管中心最大埋深标高：-10m；地下水位设计考虑标高水位：0m；地下水位相对管底基准面水头:HW=10m。地下水位相对管底压力：PWHW*水=100Kpa；泥水舱压力：PPW+P100Kpa20Kpa120Kpa泥水舱压设定暂按P120Kpa，施工时要随时测地下水位，当地下水位提高时，要按上式公式及时调整泥水舱泥水压力。对泥水舱压力控制在顶管

20、机泥舱设有压力传感器。顶管总推力值估算如下：掘进机迎面阻力F0 F1=D2 Pmax = 4.142120= 1615.4KN管道的综合阻力F1 F2=DL =34.14203.8=7948KN总推力F F = F1+ F2=9563KN本标段高位井所能承受的最大顶力为12000KN，根据计算该顶程无须设置中继间。4.2、顶力控制与中继环设置4.2.1、1#排海管中继间的设置估算在综合分析了主顶液压装置，中继间的最大推力，管子允许的轴向力以及沉井后座最大土抗力以后，我们先确定控制顶力F控1200t顶进阻力由二部分组成F=F1+F2；工具管迎面阻力为：F1=265.23t管道周边摩阻力F2=DL

21、f D-管外径 L-顶进长度 f-单位面积周边阻力。在1号中继环以前，取f=1.2t/m2，在1号中继环以后，取f=0.6t/m2 ，2号中继环以后，取f=0.4t/m2这样可得：L1=(F控 -F1)/Df(1200-265.23)/（4.141.2）=60m对1号中继环以后的长度L2L2=F控 /Df =1200/ （4.140.8）=155 m对2号中继环以后的长度L3L3=F控 /Df =1200/ (4.140.4)=230m对3号中继环以后的长度L4L4=F控 /Df =1200/ (4.140.4)=230m顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效方法是注浆。

22、我们设想在管外壁与土层之间形成一条完整的环状的泥浆润滑套，变原来的干摩擦状态为液体摩擦状态。这样就可以大大地减少顶进阻力。要达到这一目的，就必须严格执行顶管注浆操作规程，由专人操作，质量员检查严格把好质量关。结合我公司多年施工经验，采取必要减摩措施，对中继间进行合理调整后，中继环的设置计划如下：1#排海管：L130m，L2150m，L3200m，L4230m，共需4套中继环。（L1指1号中继环以前的长度，L2指1号中继环以后的长度，L3指3号中继环以后的长度，L4指最后一段长度）。4.2.2、2#排海管中继间的设置估算L1=(F控 -F1)/Df(1200-265.23)/4.141.2=60

23、m对1号中继环以后的长度L2L2=F控 /Df =1200/ 4.140.6=155 m对2号中继环以后的长度L3L3=F控 /Df =1200/ 4.140.4=230m考虑到曲线顶管的影响，经调整后，中继环的设置计划如下：2#排海管：L130m，L2150m，L3230m，共需3套中继环。（L1指1号中继环以前的长度，L2指1号中继环以后的长度，L3指指最后一段长度）。4.2.3、中继环设计为提高工程的可靠性，每套中继环安装25只800KN单作用油缸，总推力20000KN，油缸行程为300mm，由于中继环的实际总推力是顶进阻力引起的，所以在正常顶进条件下，中继环液压系统工作压力较低，设备故

24、障率小，可靠性高。中继环的结构形式是经过立车切削加工的，尺寸精度高。由于中继间启动伸缩次数很多。密封圈极易磨损失效而发生漏水、漏泥砂、漏浆等现象，给工程带来严重后果，甚至发生工程事故。为此本工程中继间结构采用径向可调密封形式，并设二道密封圈。在二道密封圈之间设置4只可以压注润滑油脂的油嘴，以减轻顶进时密封圈的磨损。还设置有4只注浆孔，顶进时可进行同步注浆，以减少顶进阻力。中继环的结构形式是采用特殊管的形式，根据我单位类似工程成功施工经验（综合考虑经济、技术因数）1#、2#排海顶管第一套中继环采用钢结构形式，其他后续中继环采用混凝土结构形式。五、初始顶进顶管机初始顶进是顶管施工的关键环节之一，其

25、主要内容包括：出洞口前地层降水和土体加固、设置顶管机始发基座、顶管机机组装就位调试、安装密封胀圈、顶管机试运转，拆除洞临时墙、顶管机机贯入作业面加压和顶进等。5.1、准备工作（1）洞门止水设施安装完毕；（2）轨道、基座安装完毕；（3）主顶、后背设施的定位及调实验收合格；（4）顶管机吊装就位、调实验收合格。5.2、顶管机出洞在顶管机出洞前，需重点对洞圈外部土体的加固效果进行检查，只有在确认出洞口土体达到止水效果后，方可进行顶管出洞施工。对顶管机、主顶进装置等主要设备进行一次全面的检查、调试工作，对存在问题及时解决；同时，充分准备好顶管出洞施工所需材料，并在各相关位置就位。仔细检查好洞口第二道橡胶

26、衬压密效果，以确保顶管机正常出洞。工作井洞口止水装置应确保良好的止水效果。根据设计预留的法兰，我们在法兰上安装两道工作井洞口止水装置。该装置必须与导轨上的管道保持同心，误差应小于2mm。钢封门打开后，顶管机迅速靠上开挖面，并调整洞口止水装置，贯入工作面进行加压顶进，尽量缩短开挖面暴露的时间。5.3、试顶顶管机在出洞后顶进的前20m作为顶进实验段。通过实验段顶进熟练掌握顶管机在本工程地层中的操作方法、顶管机推进各项参数的调节控制方法：熟练掌握触变泥浆注浆工艺：测试地表隆陷、地中位移等，并据此及时详细分析在不同地层中各种推进参数条件下的地层位移规律和结构受力状况，以及施工对地面环境的影响，并及时反

27、馈调整施工参数，确保全段顶管安全顺利施工。5.4、顶管机出洞注意事项顶管机出洞前要根据地层情况，设定顶进。开始顶进后要加强监测，及时分析、反馈监测数据，动态地调整顶管机顶进参数，同时还应注意以下事项：（1）出洞前在基座轨道上涂抹油，减少顶管机推进阻力。（2）出洞前在刀头和密封装置上涂抹油脂，避免刀盘上刀头损坏洞门密封装置。（3）出洞基座要有足够的抗偏压强度，导轨必须顺直，严格控制其标高、间距及中心轴线。（4）及时封堵洞圈，以防洞口漏浆。（5）端头砼墙拆除前的确认：出洞前确认墙拆除后的形状是否有碍于顶管机的通过，另外，检查衬垫的安装状况，如衬垫与围岩之间较远，则设置延伸导轨，防止顶管机前倾。（6

28、）防止顶管机旋转、上飘。顶管机出洞时，正面加固土体强度较高，由于顶管机与地层间无摩擦力，顶管机易旋转，宜加强顶管机姿态测量，如发现顶管机有较大转角，可以采用刀盘正反转的措施进行调整。顶管机刚出洞时，顶进速度宜缓慢，刀盘切削土体中可加水降低顶管机正面压力，防止顶管机上飘，同时加强后背支撑观测，尽快完善后背支撑。（7）在顶管机靠上正面土体后，需立即开启刀盘切削系统进行土体切削，以防顶管机对正面土体产生过量挤压，使切削刀盘扭距过大。（8）由于顶管初出洞处于加固区域，为控制顶进轴线。保护刀盘，顶进速度不宜过快。（9）在顶管初出洞段顶进施工过程中，对顶管机姿态要勤测勤纠，力争将出洞段顶管轴线控制到最好，

29、为后阶段顶管施工形成一个良好的导向。（10）顶管机完全贯入地层，管外注浆还未实施之前，顶管机以及出发的各设备均处于极不稳定状态，顶进中要经常检查，发现异常，立刻停止顶进，进行妥善的处理。六、泥水平衡顶管顶进施工6.1、顶进主要参数在顶管机顶进中，泥浆的压力、浓度对保持挖掘面的稳定性起着关键作用。泥浆浓度根据土质变化及时调整。泥水舱泥浆压力取决与地下水、土压力，施工过程及时测得数据，确定泥水压力，使泥水舱压力始终大于水压力。泥水出定参数：顶进速度 100mm/min泥水比重 1.15t/m3泥水舱压力 p=160200Kpa（根据实际地质情况动态优化控制）泥水流量 Q10.65m3/min排泥流

30、量 Q21.07m3/min6.1.1、顶进速度机头顶进速度设定100mm/min。如要加大顶进速度，在保证泥水舱泥压的条件下，要先加大泥浆流量，再计算顶进速度，否则排泥管会堵塞。6.1.2、泥水压力（1）泥水压力值P的选定：P值应能与地层土压力和静水压力相抗衡，设刀盘中心地层静水压力、土压力之和为P0，则P一般控制在P=P020(Kpa)，并在地层顶进过程中根据地质和埋深情况以及采取的相应技术措施进行反馈和调整优化。（2）地表沉降与开挖面保持平衡稳定关系以及相应措施对策。地表沉降信息表工作面状态P与P0关系措施与对策备注下沉超过基准值工作面塌陷与失水Pmax P0减少P值。（3）泥水压力P的

31、保持主要通过维持开挖土量与排泥量的平衡来实现。可通过设定顶进速度、调整排泥量或设定排泥量、调整顶进速度两条途径来达到。6.2、泥浆管理泥浆管理就是对泥浆质量的控制，即对泥浆四大要素的调整。四大要素为：最大颗粒粒径、粒径分布、泥浆水密度和泥浆水压力。泥浆控制除保持开挖面稳定外，对泥浆稳定、泥浆中土粒保持也很重要。随着粘土矿物质组成和氯离子浓度的不同，泥浆物理特性有很大的不同。因此，使用前先进行泥浆实验，了解其主要特性，根据管理标准值进行控制以保持适当泥浆压力。6.3、顶进工序6.3.1、顶进启动刀盘系统：启动输泥管和排泥管泵，泥路循环。机头顶进：工作井顶进千斤顶设定顶进速度100mm/min，再

32、计算机控制下，千斤顶以100mm/min速度顶进。同时，流量计测量流量，使排泥管流量保持在1.07m3/min，保持泥水舱压力。6.3.2、下管时的操作程序保持泥水舱压力；机头刀盘停转；待排泥管路冲洗干净后，停止输泥泵、排泥泵；关闭触变泥浆、输泥管、油管、排泥管阀门。拆除工作井管接口各种管线、电缆、管内应急灯工作。6.4、触变泥浆系统只要管开始出洞，触变泥浆只有在下管时不补浆，其他时间全部补浆。触变泥浆以顶管机头的同步加浆非常重要，机内人员在机头顶进时要观察注浆压力和流量，并作记录。每次下管后顶进前，机头操作人员要开启触变泥浆与排泥管联通阀门515秒，以使管内触变泥浆有凝胶变成胶体，减少压力损

33、失。6.5、排风系统通风由地面的11KW送风机经300管道送风至掘进机处。地面和井内的水平，垂直和弯头处的管道均采用硬管（ d=1mm白铁皮）。为了改善管道内的工作环境，施工时对管道进行强制通风，由地面11KW送风机提供的经过滤清、除湿、降温的新鲜空气通过300mm进气管送到顶管机头，并在通风管道上100M、250M、500M三处开设排风孔，管道内一氧化碳、二氧化碳、沼气等有害浑浊气体及微粒由轴流鼓风机排放出管道外。6.6、测量详见测量章节。6.7、纠偏本工程顶管施工过程中需24小时全程监控顶进过程：600m以内用激光打到机头中心光靶，通过光靶把偏移情况反应到机头控制室，控制室内控制纠偏千斤顶

34、工作，顶管顶出600M后利用电子经纬仪建立中转站。全站仪测量高程、中心误差百万分之二。顶管机纠偏误差2cm之间。根据以往的经验，我们采取如下的措施：一是机头外径比管径大30mm，即管外与土体有15mm的触变泥浆膜。当机头纠偏时，机头前进产生的侧向压力N的分力要克服土体对管子的约束力，如土体是原状土，约束力会很大，土体被触变泥浆置换，触变泥浆是胶体，约束力很小，管子比较容易纠偏。七、顶进施工测量7.1、测量方法测量是使顶管机沿设计轴线顶进，保证顶管机顶进方向精确度的前提和基础。为保证本工程的测量精度，施工前首先完成对业主所给测区导线网与水准网及其它控制点的检核。在顶管机上配备激光导向系统指导顶管

35、机顶进，以降低人工测量的误差和劳动强度，加快施工进度。同时采用全站仪对顶管轴线进行测量控制。施工时严格贯彻三级测量复核制度，即作业队复核后报工程经理部，工程经理部测量队进行复核，然后反馈给监理和业主确认，监理监测队确认后，再由工程测量队进行施工放样测量，从而确保顶管按设计方向顶进。7.2、主要测量技术措施7.2.1、地面控制测量顶管施工前，组织公司精测队根据业主提供的工程定位和测量标志资料，对所给导线点、水准点及其它控制点进行复测；同时测设施工过程中使用的加密控制点，并将测量成果书报请监理工程师及业主审查、批准。（1）引测工作井地面导线点根据业主及工程师批准的测量成果书由公司精测队以最近的控制

36、点为基点，引测三个导线点至每个出发井附近，布设成三角形，形成闭合导线网。（2）引测工作井地面水准点根据业主及工程师批准的水准点由公司精测队以最近的水准点为基点，按国家2级水准要求建立本工程的首级高程控制。每个出发井附近至少布设二个测点，以便相互校核。7.2.2、坚井联系测量（1）平面坐标传递利用全站仪采用导线法将地面坐标传递到井下仪器台和后视点（2）高程传递用鉴定后的钢尺，挂重锤10kg，用两台水准仪在井上井下同步观测，将高程传至出发井下固定点，最大高差中误差小于等于一毫M，整个管段施工过程中，高程传递至少进行三次。7.3、顶管机顶进测量7.3.1、控制测量方法顶管内接收激光束的光靶传感器和数

37、据处理系统组成了顶进姿态测量控制系统，用来测量以激光导向点为参照的顶管机切削舱的测量板的垂直和水平位移、激光入射水平角及顶管机切削舱仰角及滚动角。7.3.2、控制系统操作人员通过远距离摄像监控及微机系统，对测量数据进行处理计算并将处理结果反应出来的顶管机位置偏差显示在操作室屏幕上，指导操作人员对顶管机进行修正纠偏作业。7.3.3、测量系统激光定向仪、经纬仪、电子测距仪、水准仪组成了测量系统。7.3.4、顶管机初始位置的测定和输入：将顶管机切削舱的测量板的仰角、滚动角、水平角三个数据测出，并将激光基准点的相对于顶管机的位置（X.Y）测得并输入控制系统。7.3.5、经纬仪坐标（X.Y.Z）的测量及

38、经纬仪的设置直线段每50M左右安装接口系统，使发射的激光束能够被目标系统有效接收。同时，人工测量出经纬仪的坐标（X.Y.Z）。输入控制系统，作为计算顶管机位置的基准。7.3.6、导向系统以安装在顶管壁上的激光经纬仪发出的激光为基准点。然后，测量系统把激光束的方向精度、距离、经纬仪的坐标（X.Y.Z）等数据测出，输入到控制系统。激光束发射到测量板上以后，测出光点在测量板上的位置（X.Y），计算出顶管机轴线与激光束轴线的关系、顶管机的仰角和滚动角，通过电缆把数据输给控制系统，控制系统中的微机计算结果考虑测量系统与顶管设计轴线的安装误差，计算出测量板对应的顶管轴线与顶管设计轴线偏差值（X.Y）。通过

39、顶管机实际轴线与顶管设计轴线夹角，预测出顶管机切削舱的（X，Y）偏差趋势。通过这些显示在顶管机操作屏上的数据，施工人员可以调整顶管机顶进方向，使顶管机沿设计轴线顶进，从而确保了顶管顶进方向的精度符合要求。7.4、测量精度控制措施(1）严格落实公司精测队、工程部测量队、监理监测队三级测量复核制度。(2）工程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）工程部测量队每周及时向监理工程师提交测量报告。八、顶管机姿态控制8.1

40、、顶进偏差产生的原因8.1.1、形成机头旋转偏差的原因顶管机向前顶进的反力，由工作井后靠背提供。刀盘切削土体的扭矩要是由顶管机壳与土层之间的摩擦力矩来平衡。当摩擦力矩无法平衡刀盘切削土体产生的扭矩时顶管机将形成滚动偏差。过大的滚动会影响测量板、纠偏油缸、螺旋出土机偏离正常位置，造成测量、纠偏及出土困难，对顶管轴线偏斜也有一定影响。8.1.2、引起方向偏差的因素（1)顶进过程中因为不同部位顶进千斤顶参数的设定偏差，使顶进方向产生偏差。（2）由于顶管机表面与地层间的摩擦阻力不均匀、开挖掌子面上的土压力的差异、以及切削刀口欠挖时引起的地层阻力不同，也会引起一定的偏差。（3）开挖掌子面砂层与砂砾层分界

41、起伏较大，掌子面软硬不均，也易引起方向偏差，即使在开挖掌子面砂层的力学性质十分均匀的情况下，受顶管机刀盘自重的影响，顶管机也有下扎的趋势。因此，在顶进的过程中，须对竖直方向的误差进行严密监测控制，随时修正各项偏差值，把顶进方向偏差控制在允许范围内。8.2、顶管机的姿态监测采用经纬仪、水准仪等测量仪器测量顶管机的轴线偏差，监测顶管机的姿态。8.2.1、偏转角的监测用电子水准仪测量高差，推算顶管机的偏转圆心角，监测顶管机的滚动偏差。方法时在切削舱隔墙后方对称设置两个测量点，二点处于同一水平上，且距离为一定值。测量两点的高程差，即可算出偏转角。A、B为测量标志，a、b为顶管机发生滚动后，测量点所处的

42、新位置，Ha、Hb为两点的高程，a为顶管机的滚动角。线段AB20A=20B=定值aarcsin(Hb-Ha)/AB上式中，如果HbHa0，表明顶管机逆时针方向滚动。如果HbHa0，表明顶管机顺时针方向滚动。8.2.2、竖直偏可直接测量顶管机的俯仰角变化，上仰或下俯其角度增量的变化方向相反。8.2.3、水平角的监测电子经纬仪可直接测量顶管机的左右摆动，左摆或右摆水平方向角的变化方向相反。仪器的配备电子水准仪精度：0.4mm全站仪：28.3、顶管机姿态调整（1）滚动纠偏由于刀盘正反向均可以出土，因此通过反转顶管机刀盘，就可以纠正滚动偏差。允许滚动偏差小于等于1.50时顶管机自动控制系统会报警，提示

43、操作者切换刀盘旋转方向，进行反转纠偏。（2）竖直方向纠偏控制顶进方向的主要方法时改变单侧纠偏油缸行程。但它与顶管机姿态变化量间的关系没有固定规律，需要靠人的经验灵活掌握。当顶管机出现下俯时，可加大下侧纠偏油缸行程，当顶管机出现上仰时，可加大纠偏油缸行程，来进行纠偏。（3）水平方向纠偏与竖直方向纠偏的原理一样，左偏时加大左侧纠偏油缸行程，右偏时则加大右侧纠偏油缸行程。8.4、纠偏注意事项（1）切换刀盘转动方向时，先让刀盘停止转动，间隔一段时间后，再改变转动方向，以保持开挖面的稳定。（2）要随时根据掌子面地层情况及时调整顶进参数，修正顶进方向，避免偏差越来越大。（3）顶进时要及时进行纠偏，消除偏差

44、后，再继续向前顶进。8.5、确保顶管机土压力平衡和地层稳定的技术参数（1）焊接钢管时，严防顶管机后退，确保正面土体稳定。（2）同步注浆充填环形间隙，使钢筋砼管尽早支承地层，控制地层沉陷。（3）切实作好土舱压力平衡控制，保证掌子面土体稳定。（4）利用信息化施工技术指导顶进管理，保证周围自然环境。8.6、正常施工时的主要事项（1）每一作业班次要留下一定时间做好机械设备的保养和作业面的清洁工作。（2）前后作业班组做好交接班的施工工况介绍并作文字记录。（3）出土车辆进出时，施工人员要站在安全的位置。九、顶管施工过程防旋转措施在顶管顶进施工中，为防止开口管节发生转动，排海管道扩散段所有顶管管材内壁两段预

45、埋20cm(或全部内钢套)钢套环，管材套接后在接口处焊接防转舌，达到将扩散段范围内的顶管在旋转方向连接成一整体的效果；若顶管顶进过程仍然发生旋转，则采用单边压重的方法进行纠正。十、顶管机的管、用、养、修10.1、建立完善的顶管机管理组织机构对于大型施工机械设备的管理必须制定详细的、规范的、科学的组织管理体系，实行系统化管理。借鉴我公司已有顶管机的管、用、养、修成功经验，实行以机电工程师为主的设备管理体系，对各系统实行工程师负责制，机械工程师、电气工程师、刀具工程师、状态检测工程师共同组成顶管设备管理体系，并成立主机组、电气组、液压组、后续设备组、刀具组和状态检测组负责顶管机的管、用、养、修工作

46、。10.2、建立顶管机顶进机技术支持系统（1）制造厂专家培训组；（2）公司顶管设备科研开发小组；（3）公司顶管施工技术组；(4）施工现场组成以设备工程师为主的技术攻关小组；10.3、制定详细的顶管机的管、用、养、修制度10.3.1、根据顶管施工的特点，制订如下制度：（1）顶管机综合管理制度；（2）顶管机使用安全操作规程；（3）顶管机维修保养制度；（4）顶管机油水管理制度；（5）顶管机状态检测制度；（6）顶管机配件管理制度；10.3.2、对顶管机的使用及维修保养人员进行培训，经考试合格后持证上岗，实行岗位责任制，实行“二定三包”，即：定人、定岗；包保管、包使用、包维修保养。10.3.3、建立顶管

47、机履历薄、运行记录、状态监测记录、维修保养记录，实行顶管机的表格化管理。10.3.4、对顶管机进行成本管理，详细记录和考核油料消耗、配件消耗、电力消耗、设备完好率考核。设备利用率考核等工作，总结和积累顶管机的使用成本分析。10.4、对人员进行技术培训（1）派顶管机管理、操作人员赴顶管制造厂进行理论和技术培训。（2）对顶管机操作、维修、保养人员进行培训，使其做到“三懂四会”（懂构造、懂原理、懂性能；会使用、会保养、会检查、会排除故障）。（3）对顶管机操作司机，使用具有资格技术人员担任。10.5、采用顶管顶进机状态检测技术（1）运用已有的顶管掘进机设备检测结果，推广和运用“顶管机状态监测和故障预报

48、专家系统”。（2）完善状态检测体系，配和指导维修保养工作。10.6、顶管掘进机的维修保养（1）除施工特别原因外，每日都有一定时间对顶管掘进机进行维修保养工作，主要是检查、清洁、润滑。（2）实行日常保养及定期保养相结合的维修保养体系。十一、顶进过程监控测量11.1、地表隆陷监测11.1.1、监测的目的 主要是测定纵、横沉降槽曲线及最大沉降坡度、最小曲率半径和沉降速率等，可按PECK公式，预测施工时在不同深度引起的地表、地层沉降槽曲线，施工中按反馈资料，合理调整顶管正面压力、送泥量、注浆时间和压力、推进速度等施工参数，以达到控制沉降的最优效果。另外，顶管进出洞是顶管施工中技术难度最大、工序较复杂的

49、施工阶段，须加强对洞外地表沉降观测确保顶管顺利进出洞。11.1.2、监测仪器全自动电子水准仪，铟钢尺等高精度仪器进行地表沉降监测。11.1.3、检测实施（1）基点埋设方法采用标准地表桩，必须将其埋入原状土，并做好保护井圈和井盖。在坚硬的道路上埋设地表桩，硬凿除路面和路基，将地表桩埋入原状土，也可钻孔打入长1m以上的圆钢作地表观测桩，并同时打入保护钢管套。地表桩的埋设稳定期不少于30天。（2）测点布设在顶管工程范围内，沿轴线方向每隔30m布设一组测点，横向地表桩的设置范围在预测沉降槽范围内。（3）隆陷测点埋设在地表挖孔，然后放入长200300mm，直径2030mm的圆头钢筋，四周用水泥砂浆填实。

50、11.3.4、测量方法观测方法采用精密水准测量方法。基点和附近水准点联测取得初始高程。观测时严格控制限差，每测点读数高差不超过0.3mm，对不在水准路线上得观测点，一个测站不超过3隔，如超过时，重读后视点读数，以作核对。首次观测应对测点进行连续两次观测，两次观测高程之差应小于1.0mm，取平均值作为初始值。11.3.5、隆陷值计算在条件许可的情况下，尽可能的布设导线网，以便进行平差处理，提高观测精度，水准线路闭合差应小于0.3(mm)(N为测站数)。然后按照测站进行平差，求得各点高程。施工前，由基点通过水准测量量测出隆陷观测点的初始高程H0，在施工过程中测出的高程为Hn。则高差H=Hn-H0即

51、为隆陷值。11.2、数据分析与处理（1) 画出时间位移曲线散点图和距离位移曲线散点图，根据沉降规律判断土层稳定状态和施工措施的有效性。（2）当位移时间曲线趋于平缓时，可选取合适的函数进行回归分析，预测最大沉降量；（3）作横断面和纵断面沉降槽曲线，判断施工影响范围、最大沉降坡度、土体体积损失等。十二、洞口止水装置工作井洞口止水装置应确保良好的止水效果。根据设计预留的法兰，我们在法兰上安装两道工作井洞口止水装置。该装置必须与导轨上的管道保持同心，误差应小于2mm。在橡胶止水法兰之前应预埋注浆孔，以便压注膨润土泥浆。（参见附图08顶管出洞口止水结构示意图）十三、顶管管材、橡胶密封圈、木衬垫（1）顶管

52、前对钢筋混凝土管材成品进行检查：管接头的槽口尺寸是否正确，光滑平整。（2）钢套环上刃口无庇点，焊接处平整，肢部与钢板平面垂直。管材现场堆放整齐、搁平。（3）橡胶密封圈外观和任何断面都必须致密均匀，无裂缝，孔隙或凹痕等缺陷，本工程每节顶管采用两道橡胶密封圈。橡胶密封圈保持清洁，无油污，不放在阳光下。（4）木衬垫采用胶合板材加工，厚度符合管环的间隙要求。（5）管节槽口上涂胶水，装上橡胶密封圈。下管前均匀涂薄一层硅油，使承插时橡胶圈不移位，不反转，不露出管外。十四、成品管的接口形式本工程设计的F型成品管和接口形式是非常可靠的。但在制造和施工中还应严格把关，确保成品管强度，选材尺寸精度和密封都符合设计

53、要求。F型成品管的接口存在二道渗水途径可能从管外进入管内，一道是从钢套环和混凝土交界面渗入，另一道是从楔型和0型橡胶止水圈渗入，前者通过锚固钢筋使钢套环与混凝土牢固结合，并由一环聚胺脂软膏阻断可能因纠偏引起的渗水通径，后者是通过高精度钢模保证橡胶止水圈产生足够的压缩过盈量，从而满足密封要求。十五、顶管出洞口地基加固措施15.1、加固方法顶管出洞口采用旋喷桩地基加固法，加固范围为顶管出洞口长宽深=28.2m5m16m地下土体，顶管进出洞口旋喷加固措施是施工成败的关键。由于顶管进出洞口土体软弱，强度低，含水量高，因此采取旋喷桩来进行土体加固。 15.2施工方法（1）布孔原则：排距和孔距均为lm。（

54、2）施工时采用先从外围，后内部的加固施工方式，防止浆液流失。(3）提升速度控制在2025cm/min范围内；（4）浆液采用325”普通硅酸盐水泥浆，水泥掺入量250Kg/m3，水灰比0.81.0。十六、地表隆沉控制措施16.1 地表沉降预测由派克法，地面沉降的横向分布似正态分布曲线。Smax=V/(2.5i)Smax - 最大沉降量；V - 地表损失量i - 沉降槽宽度系数i=R(Z/2R)0.8 =2.07 (7/1.98)0.8 =5.68地表损失量V与以下因素有关：开挖面引起的V1=0.04纠偏引起的V2=(1/2)R2 L%=0.1工具管与管子外径空隙引起的V3= D.ak=0.04其

55、它因素引起的V40.05VV1+ V2+ V3+ V4=0.23Smax= 0.23/(2.53.8)=0.023m23mm16.2 地面监测，优化掘进机参数在掘进机初始推进的20m范围内，要精心组织地表监测，在横截面沉降槽宽度为30m上布点，间距为3m。在轴线方向每隔5m布一个沉降槽断面。通过地表监测得到的隆沉量与相对应时的掘进机主参数（包括推进速度、设置刀盘土压力值，出土率等)进行比较，从而优化掘进机参数指导以后的顶管推进。16.3 注浆稳定措施除了在初始推进阶段，优化推进参数以外，在顶进过程中加强同步注浆也是有效手段之一，必须尽可能将膨润土泥浆套随机头向前移动，形成连续的环状浆套。要选择

56、触变性能良好的膨润土制浆材料。16.4 置换泥浆措施在顶进结束后，我们必须立即用纯水泥浆置换膨润土泥浆。十七、顶管质量要求钢筋混凝土管顶进不偏移，管节不错口，管底坡度不得有倒落水，顶管接口套环应对正管缝且与管端外周密贴，管端垫板粘牢，不脱落。管节不裂、不渗水，管内不得有泥土，建筑垃圾等杂物。具体质量标准如下：（1）钢筋混凝土管最大偏角 0.3。（2）管线轴线偏差 100mm（3）标高偏差 +80 mm，100 mm（4）相邻管节错口 15mm无碎裂（5）内腰箍不渗漏，橡胶止水圈不脱出（6）接口抗渗实验应达 0.2MPa（7）顶管在纠偏过程中，应勤测量，多微调，每项纠偏角度应保持在10-20，不

57、得大于1。（8）在管道顶进过程中，地面隆起的最大极限值为+40mm，地面沉陷的最大极限值为-60mm。第三章 顶管穿越长江大堤施工本工程3根顶管均穿越围垦新大堤，大堤泥结石路面与管道覆土深度均为12M，对大堤的变形控制是本工程的重要节点。一、顶管施工沉降分析在施工前，在围垦新大堤上设置沉降观测点。在未到被保护的建筑物前，从沉降观察的反馈信息中，调整好顶管施工参数，在顶进过程中随时做好观测，发现问题及时处理。在顶进过程中，按工具管压力表指示及时调整泥仓压力和后座油缸的顶进速度，保证出土量与顶进体积一致，确保地面沉降量控制在最低的要求范围以内。沉井下沉和顶管施工过程中，对其自身的周围土体将产生扰动

58、，使土体本身的强度发生变化和土体产生位移，从而导致地面沉降，同时波及沉井周边和顶管管道上方的地下管线及地上建筑物。顶管引起地层移动的因素主要有：顶管掘进机开挖面引起的土体变化；掘进机纠偏引起的土体变化；掘进机后面管道外周因注浆填充引起的土体变化；管道在顶进中与地层摩擦而引起的地层变化；管道接缝及中继间接缝中泥水流失而引起的地层变化。上述的各种因素所引起的地层变化导致土体向开挖面及管道外周移动，从而引起地面沉降，因此在顶管推进到临近大堤时放慢顶进速度，控制注浆量，可以减少顶管对大堤周围土体的扰动影响。二、大堤加固为防止顶管穿越大堤时，大堤出现大量变形影响质量和安全，需对大堤土体采取注浆加固处理，

59、具体措施如下：（1）顶管穿越大堤前，对大堤土体管道两侧、顶管轴线两侧范围内采压密取注浆处理；（2）浆液注入率为15%，水灰比为1.0；（3）注浆时，自下而上逐段注浆，每次拔管间距不大于0.5m；（4）注浆管压入土层至设计深度，然后接上压浆机，边向上拔起注浆管边向土层内注浆。通过控制注降量和注降压力达到设计要求。（5）注浆深度范围：参见附图09大堤加固纵断面图、附图10大堤加固横断面图、附图11大堤加固平面示意图。（6）注浆时间为顶管穿越前4-5天，顶管穿越时若发现大堤沉降量接近规定值，适当加大注浆范围和注入率。（7）大堤注降加固注降孔布置三个断面（大堤坡脚两个，大堤路面一个）。参见12大堤注浆

60、孔断面示意图。三、顶管穿越施工措施3.1、顶进措施1）全面检修顶管机头，确保顶进时，机头能正常工作；2）顶管所用管材及其它材料，在顶管开始前2天必须全部到场，保证顶管时的原材料供应；3）减慢顶进速度，在穿越大堤前后各10m范围，顶进速度控制在912m/天，并根据每天测量参数不断调整速度及顶进参数；4）我们采取顶管掘进机外壳准备仿瓷涂料，机头后跟踪注浆，基本上可以消除机头带土损失。5）顶进时勤测勤纠，纠偏角度控制在1o以内，使顶进轴线偏差越小越好，减少掘进机纠偏引起的土体损失。6）严格控制好减摩注浆的压力、注浆量，使浆液充满管节与土体的间隙。对重要路段，在通顶后用迟凝泥浆置换原有的触变浆液。7）

61、顶进时管节止水橡胶圈必须安装好，保证节口不漏水、不漏泥，以减少土体损失。3.2、严格控制顶进姿态顶管轴线的测量仪器采用红外激光经纬仪。为了克服在顶进过程中机头旋转，在机头前的测量靶采用可旋转性，使光靶始终处于管道中心水平线上。在机头产生旋转时采用压铁压重措施克服机头旋转。顶进时勤测勤纠，管道每推进250300mm时测一次中心轴线，若一发现偏转趋势就进行纠偏，若偏移量达到20mm时，立刻停止顶进，查明原因，有措施保证后再顶进，确保顶管轴线的质量。纠偏角度控制在2以内，使顶进轴线偏差越小越好，减少掘进机纠偏引起的土体流失而产生的沉降。3.3、减摩注浆控制为了减少机头和土体的摩擦，来减少机壳的带土量，尽可能减少因此原因而产生对源水管道的影响，在顶管掘进机外壳上涂抹仿瓷材料。管材的圆周上均布四只注浆孔。在顶进中对管子外壁周围注入润滑浆。注浆混凝土管的安排：在掘进机头后连续放四节有注浆孔的混凝土管子，然后每隔二节管子排放一只有注浆孔的管子