顶管专项施工方案培训讲义

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1、顶管专项施工方案顶管分部工程概况：A9标输水管线工程，桩号：Ca8+578Ca9+105,顶管长527m。该段管线铺设横穿越美景大道、环湖路，纵向沿松木山村黄金路。编制依据：1：东莞市东江与水库联网供水水源工程A9标（大朗、松木山段输水管线工程）招标文件及招标答疑会议纪要；2：东莞市东江与水库联网供水水源工程A9标（大朗、松木山段输水线路工程）招标图；3：东莞市东江与水库联网供水水源工程A9标（大朗、松木山段输水线路工程）招标图变更通知单及局部修改图；4：相关的施工技术规范及验收标准：水利水电工程施工测量规范(SL52-93)建筑基坑支护技术规范（JGJ120-99）压力钢管制造安装及验收规范

2、(DL/T5017-2007)给水排水工程顶管技术规程(CECS246：2008)给水排水管道工程施工及验收规范(GB50268-2008)给水排水构筑物施工及验收规范(GB50141-2008)水利水电建设工程验收规程(SL223-2008)5：东莞市东江与水库联网供水水源工程A9标地质勘探成果资料。一：工程简况： 1：管线布设；本工程顶管0.53km，施工起点桩号为：Ca8+578（美景大道路口东），施工终点桩号为：Ca9+105（环湖路西），顶管横穿美景大道及环湖路，纵穿松木山村的黄金湖一路。 本次顶管管材为SP钢管，管径DN3200，呈双排铺设，双管中心距为8m，顶管管底埋深1012m

3、左右。沿大陂海河河南岸堤布设，水平距离8m。 顶管段全长509m，按设计分为三段顶进，每段桩号为：Ca8+578Ca8+800，长度222m、Ca8+800Ca9+034，长度234m、Ca9+034Ca9+105，长度71m.全线设工作井、接收井8座。工作、接收井均为钢筋砼灌注桩，外设置高压旋喷桩防，内加钢筋砼衬砌及冠梁、圈梁构成。2：水文地质； 本段管线地质情况：根据招标图纵断图及现场勘测成果报告，除表层一定深度为人工素填土外，其下多为中细砂，在下为全风化砂岩。从设计给出的埋深显示，部分顶管半砂岩、半砂性地层中，其余部分在全风化砂岩中。 本段管线从招标纵断面图及现场勘测成果报告显示，地下水

4、位大部分在8.48.6m之间，水为浅层地表水或砂性层中的空隙承压水，水位高程基本与临近的大陂海河床水位相同。 3：主要工程数量；（见附表一）主要工程数量一览表附表：一序号项目名称单位合计备 注1顶管工作井座7招标图7座，条件限制，有部位二合一2DN3200钢管制作吨838.44钢管将委托外加工3顶管DN3200m11054特殊管件弯头，三通个12DN3200*90弯头8个 DN3200* DN600三通2个，DN3200* DN800三通2个5排气阀井座44座为招标图数量，6泄水排泥井座22座为招标图数量，7顶管井回填C10素砼M35956工作井、接收井回填用二：施工部署：1：施工安排;10月

5、中旬将同时进行7座顶管工作井、接收井的施工项目。12月初陆续进二套顶管设备分别进行顶管施工，计划明年三月中旬完成顶管及结构物砌筑、设备安装等工作。 2：顶管施工计划；（见平面横道图附表二）40工程进度计划（顶管段）日期：2009年9月15日工程名称：东莞市东江水与水库联网供水水源工程A9标附表：二名称序号时间2009年2010年101112123备注项 目102031102030102031102031100028102031顶管1工作井8座工作井2钢管顶管双管三段1105m3钢管施工井内上反段施工4井室浇注排气、泄水井5设备安装6套设备6井回填砼工作井回填C157竣工测量含管内清扫说明：（1

6、）：7座工作井，可能需要调整，必要的话采用二合一做法。 （2）：顶管段管线中心距8m，井内净空间大。设备井位置尽量调整在顶管工作井中，特别泄水排泥井。3：施工平面布置；（见平面附图一）3.1：平面布置图施工平面布置图附图：一北234#1变压 美景大道 黄金路 环湖路施工图示说明井号桩 号井别平面尺寸备注1Ca8+578接收井5.6*17m(净)222m单独接受井2Ca8+800工作井12*17m(净)受条件限制，单改合井234m3Ca9+034接受井5.6*17m(净)受条件限制，单改合井71m4Ca9+105工作井12*17m(净)合井合计527 m 3.2：施工用水、电； 用水：本顶管工程

7、灌注桩、高压旋喷桩、顶管泥浆及水压平衡顶管作业用水，采用抽取渠内水做法，灌注桩、衬砌、地板及井室结构物等砼均为商品砼。用电：根据桩基及顶管作业需连续的特点，为避免夜间扰民，顶管用电采用装临时变压器，本顶管段在桩号：Ca8+800架设400kvA,然后顺管线走向分别架设临时架空电缆及架设用电闸箱，解决个井室施工用电。（见上附图一）4：作业班组配置；（见附表三）作业班组配置附表：三序号专业班族2009年2010年备 注1011121231灌注桩专业队3211负责井室灌注桩施工2旋喷桩专业队3211负责井室旋喷桩施工3土建班组22211负责井室开挖、衬砌、地板等施工4顶管作业队2221含焊工及防腐、

8、设备安装专业人员合计6666325：主要设备投入；（见附表四）主要投入设备一览表附表：四序号设备名称名 称单位合计设备来源备 注自有新购租赁1钻孔桩机台5412高压旋喷设备套333装载机台224吊车台3215挖掘机台446抓式挖掘台227发电机台228电焊机台8539DN3200顶管机套22210泥水专用运输车台522111水车台22合计三：主要施工方法：（一）：工作、接收井的施工；本工程按设计要求，做为顶管临时工作井的结构主体：采用钢筋砼灌注桩，外加高压旋喷桩，内加灌梁、圈梁、钢筋砼衬砌及钢筋砼底板构成。以上结构组成，钢筋砼灌注桩、冠梁、圈梁、底板及钢筋砼衬砌结构起工作井、接受井顶进过程中的

9、基坑支护作用，外加高压旋喷桩起围蔽截水、止水及井进出洞土方加固作用。本工程顶管井室支护灌注桩直径为：1000mm，采用C30砼灌制，布设中心距为10601010mm.中间空隙部位采用直径500700mm的高压旋喷桩封堵及止水。灌注桩的平面布设见下示意图。1：灌注桩的平面布设；（见下图）2：灌注桩施工；2.1：灌注桩工艺流程支护灌注桩工艺流程桩机定位及设备调试钢筋笼加工，桩孔制作清 孔下钢筋笼水下砼灌入移动钻机2.2：灌注桩的施工及注意事项；（1）：桩护筒的埋设钢护筒埋设严格按测量放线给出桩位，筒心与桩位中心重合，护筒长度1.5m，直径大于桩径0.15m，安放后钢护筒上沿应高出地面0.3m，护筒

10、应垂直，倾斜偏差小于1%。（2）：泥浆处理装置设置钻孔桩泥浆循环系统设置，应根据井位的工作性质及井位周边实际环境的情况，就近分别采用沙包围堰、挖土坑或专用泥浆制作及泥浆储存箱等不同形式设置。在桩号：Ca8+578 、Ca9+034两处，考虑到该两处井位为接收井。泥浆循环系统仅为支护灌注桩施工所用，另两处地处主要道路或便道上，不宜采用土坑式泥浆循环系统。拟在该两处采用专用泥浆制作及泥浆储存箱式泥浆循环系统。在桩号：Ca8+800处，考虑井位周边可用空间较大，同时该井作为顶管用工作井，泥浆循环系统不但灌注桩、旋喷桩施工用，顶管施工中也要用的实际情况，将在该处设置沙包围堰式泥浆循环系统。在桩号：Ca

11、9+034处，考虑到该井位地处松山湖管理区的未开发荒地，拟在该处采用挖土坑式泥浆循环系统。在街区的顶管工作及接收井，为保证正常施工的连续性，配备外弃泥水专运车3辆，随时根据存储泥水的多少进行外运。（3）：桩成孔作业（a）：钻机就位，进行桩位校核，保证桩孔位置准确。（b）：钻进时，初进护筒及在护筒刃角钻进时应慢速低冲程钻进。（c）：按要求设专人负责做好日常钻进施工记录，并随时观察、检测孔内泥浆浆质情况。泥浆：比重应始终控制在1.051.2，粘度控制在1822s。（d）：钻进中，如发现实际地质情况与设计提供的资料不符，应及时通知项目部有关人员及监理工程师，必要的话约请设计人员进行解决。(4)：成孔

12、清孔：孔深达到设计标高后，对孔径、深度、垂直度和孔底岩层情况进行全面检查合格后，采用换浆法清孔，当孔底基本无沉渣，且泥浆中沉渣粒径小于10cm时，即可停止第一次清孔，移机准备钢筋笼下放。(5)：钢筋笼制作及安放（a）：钢筋笼制作应按设计图纸要求及尺寸进行加工，本灌注桩钢筋采用主筋为22、布设周圈均布15根。加劲筋为20，沿钢筋笼纵向每1根/2m，螺旋筋为10，布设间距0.2m。（b）：主筋与加劲筋及螺旋筋均采用点焊连接，主筋搭接应按规范要求。焊接长度按单、双面要求的长度分别施焊。单面连接，焊接长度应大于10d，双面焊接，焊接长度应大于5d。在35d接头范围内，同一钢筋不得有两个接头，配置在接头

13、长度区段内受力筋，接头截面积占总截面积百分率为50%以内，相互错开。（c）：螺旋筋使用前，应进行冷拉、调直处理。不允许使用未处理、调直的钢筋。（d）：钢筋保护层耳环的安置图纸无要求，按东莞市东江与水库供水水源工程一合同技术条款要求。耳环采用15*20*6cm砂垫块。布设沿钢筋笼长向1道/2m。周圈设4道。（e）;钢筋笼吊装，应采用两点或三点式吊装，吊点用方木、钢管加强局部临时刚度，防止骨架变形。（f）：钢筋笼入孔应采用慢速，由人推转附助入孔，防止钢筋笼刮挂孔壁。到设计标高后，定位后，应在护筒上进行临时加固，以防骨架在浇注混凝土时上浮或笼心挪位。（g）：钢筋笼放置后，应再进行孔内检测。经检泥浆和

14、二次清孔，达到要求指标后，方可进行水下混凝土灌注工作。(6)：桩水下砼灌注（a）：本工程按设计要求，灌桩砼采用商品砼。施工前应做好所用C30砼的原材料的检、试验及配比。灌注砼塌落度为;1822。 （b）导管选择，应宜采用短节钢管，分节的长度视使用的吊装设备一次提升幅度的大小选择长短，拼接后的导管，要做过球、承压及水密性试验。导管与储料斗连接好后，并检验合格后，放入孔内。导管底出料口距孔底25-40cm。（c）砼灌注,当二次清孔的沉渣厚度及泥浆主要指标达到要求，并经监理工程师检查确认后后，即可进行水下砼的灌注。（d）单根桩砼用量：V=R2H=3.14*0.552*18.5=17.57m3H灌注桩

15、设计要求长度：，H=18.5m（已含破桩尺寸）R桩孔半径（考虑1.1的扩孔系数：R=0.55m）；（d）初灌储料斗的存储料的方量，要经严格计算，方量的大小要满足首批砼灌注后导管埋深1m以上。初灌砼的方量计算公式：VR2H+r2h式中：V初灌砼所需方量；H灌注首批砼时所需井孔内砼面至孔底的高度，H=1.5mh导管长度R桩孔半径（考虑1.2的扩孔系数：R=0.6m）；r 导管半径，取r=0.15m；（e） 初灌后，接续灌注时，倒料应缓慢,注意尽量排除导管中的气体。以免在导管内形成高压气襄。接后灌注砼形成应紧凑、连续进行。关灌注中随时观察孔内砼高度及孔内水位排出情况，并及时提升和拆除导管。（f）为保

16、证成桩柱体的密实，要定时上下抽插、转动导管，达到振捣、防挂钢筋笼作用。（g）考虑本次钢筋砼灌注桩仅作为支护桩，桩顶不受力。砼浇筑标高比设计桩顶标高高出30cm为宜，待桩基达到设计强度75%后，凿除超高部分至底设计高。(7）:砼浇筑过程可能遇到的问题及其处理；(1):导管进水：如因导管埋深不足而进水，则将导管插入砼中，用小型潜水泵抽干导管内的积水，再开始灌注；如因导管自身漏水或接头不严而漏水，则应迅速更换已经拼接检查好的备用导管，然后按前面做法处理。（2）： 卡管：初灌时隔水栓卡管，或因砼自身卡管，可用长杆冲捣导管内砼，用吊绳抖动导管，或在导管上安装附着式振捣器使隔水栓下落。如仍不能下落，则将导

17、管连同其内砼提出钻孔，另下导管重新开灌。（3）： 埋管：若埋管事故已发生，初时可用倒链车、千斤顶试拨。如仍拨不出，已灌表层砼尚未初凝时，可加下一根导管，按导管漏水事故处理后继续开始灌注砼。 3：止水及进出洞口土壤加固区旋喷桩的施工：本工程灌注桩间止水及进出洞口土壤加固设计要求采用高压旋喷桩施工，高喷作业采用单管成桩法施工。 3.1：旋喷工艺施工流程；旋喷工艺施工流程桩机定位及设备调试导孔制作注浆管贯入制 浆注浆成桩移动机具3.2:旋喷施工及注意事项； （）：桩基定位应严格按设计图纸要求定位，作为灌注桩间的止水桩，要按图纸尺寸留有咬合、搭接尺寸。桩机安置后应水平，钻杆应与桩位及桩轴线重合。对灌注

18、桩间的止水旋喷桩由于桩间设计留有一定间距，可连续进行成桩，对衬砌预留孔外加固土体的旋喷桩，由于桩间需搭接、咬合，为不影响已成桩的质量，应跳打桩。 （2）：导孔钻进时根据地质情况随时调整钻进速度，应保证导孔与桩孔中心的精度，导管的中心与桩孔的中心偏差应小于5cm。考虑到桩基的止水及加固作用，导孔的钻进深度及旋喷状体的深度应达到设计的要求。（3）：制浆及个参数的确定：应根据导孔钻进中提供的现场各层不同土样，按不同的含水量、配合比及所需的添加剂进行试验，优选最合理浆液配方，配比后应在现场进行实际喷射成桩试验，进而确定个工艺参数：（旋喷管的转速宜20cm/分钟），旋喷管提升速度宜5-7cm/分钟，注浆

19、喷射压力22-35Mpa、注浆量宜80-120L/分钟，水灰比：1:1-1:1.1。 (4)：在旋喷成桩过程中，应根据不同的土质调解钻机的转速、提升的速度及喷浆的压力。注意充分搅拌土体与浆液，使之两者均匀混合。 (5)：在注浆过程中，随时观察泥浆泵压，遇有压力骤升或徒降或有大量冒浆等异常时，应停止提升和注浆，查明原因，采取措施，以防断桩。 （6）:成桩到顶后，钻机提升的孔洞，可用冒浆进行回灌，但要注意冒浆的质量，如冒浆有大量泥质杂物，或已经水析化，应禁用。孔洞回灌可用人工拌制的配比为0.6的砂浆替代。 4：灌梁、圈梁，底板及内衬砌的施工 4.1：灌梁、圈梁，底板及内衬砌顺序及工艺（见下附图）灌

20、梁、圈梁，底板及内衬砌顺序及工艺（见下附图）灌梁立模灌梁浇筑挖工作坑开挖圈梁浇筑浇筑养护底板砼底板养护挖工作坑衬砌浇筑模板拆除衬砌养护灌梁养护 4.2：灌梁施工 (a)；灌梁施工，考虑该结构为临时性支护结构，可用土模支护进行砼浇筑。土模视土质情况，对较差的地方可采用砌砖抹砂浆处理。 （b）：灌梁绑筋前，应凿出灌注桩顶的多余砼，桩顶预留筋要调整，并按设计要求与灌梁筋结合绑扎。灌梁的尺寸及钢筋的使用及绑扎要严格按设计要求放样、加工制作。 （c）：浇筑砼前，应认真清干、清理模底上的存水、泥土及杂物。有条件地方用气泵进行吹扫。 （d）: 浇筑砼前，应检查预埋件的安放尺寸及位置是否正确，有无遗漏。监理签

21、证验收后，方可进行下道工序。 （e）:浇筑中及浇筑后要注意振捣及养护。 4.3：顶管井土方开挖 （a）:灌梁浇筑后，应养护一段，砼强度达到设计要求80%后，方可进行顶管井土方开挖。考虑到本灌梁完全浇筑在井周圈灌注桩上，为此，开挖时间可适当提前，但提前开挖应禁用机械，特别是靠近梁体部位。 （b）:顶管井土方开挖，可采用机械，但需人工辅助配合，特别是井脚及靠近桩等部位，井内均匀下挖，严禁超挖。下挖中按图纸要求在需要加圈梁及纵向撑的部位应停止下挖，待井内上述结构物施工完毕，并养护够一定强度后，方可进行在开挖。（c）:土方开挖中，应注意清除井内壁灌注桩间的夹挂土的彻底清理，排除作业中的安全隐患。（d）

22、:土方开挖中，应注意井壁有无漏、渗水部位，严重的应停止开挖，必要时暂回填，进行井外旋喷桩在处理。（e）:随着下挖深度的加大，应及时调换挖机的机型，遇有沙涌，严重渗漏水或井壁支护桩变形、位移等情况，应停止作业，通知项目部有关人员，必要时约请设计等部门，分析、查明原因，采取措施后，方可进行在施工。严禁蛮干及违章操作。（f）：所挖出的土方，应及时外运或暂存，井边严禁堆土方及其它材料。（g）：随土方下挖，为安全起见，应在井壁一侧安置供施工人员上下的正式爬梯。（h）：顶管井挖土方时，除设有专人指挥、调动施工机械外。还应设专人对井体有无变形、沉降等进行检测。随着井体深度的加深，还应在井体的有些部位安置用于

23、监测、量测的装置，并定期、定时进行检查记录。 4.4：圈梁施工 a）:本工程顶管井的圈梁安放间距为4m，圈梁为钢筋砼，断面尺寸为：0.8*0.6m，砼标号为C30.（b）:圈梁底模开采用进行原土平整、压实为模。（c）：圈梁主筋应与灌注桩的钢筋主筋相连接。（d）：圈梁浇筑应注意施工质量，浇筑应加强振捣及其后的养护。（e）：圈梁的养护期间严禁下部土方的开挖，期间应有专人负责养护。（f）:圈梁养护，采用塑料布加草帘覆盖，定时洒水养护方法。一周后可撤除养护，进行土方开挖。4.5：钢筋砼衬砌施工 （a）:砼衬砌的模板支搭的尺寸及钢筋加工、绑扎等，严格按图纸设计要求施工。衬砌内立面墙体在拟作底板的位置，按

24、底板双层筋的位置应甩出预留钢筋来。 （b）:对顶管位置，应按拟顶管尺寸，平面位置及高程预留出顶管机头进出洞来，预留洞的尺寸应大于所顶管径的直径。（管外径的10%）（c）:衬砌钢筋绑扎时，对预留洞的周边、洞顶上部等部位要按设计要求，放置加强筋。增大局部薄弱部位的抗压、抗弯及抗变形强度。（d）：浇筑后加强砼的养护，砼强度达到设计强度75%后可拆摸，做下部砼封底。（e）:衬砌砼拆摸后，对其上的圈梁应进行竖向加撑工作，待加撑工作完毕后，可进行底板碎石垫层及底板砼浇筑工作。4.6：碎石底板垫层及钢筋砼底板的施工 4.6.1: 碎石底板垫层施工（a）:本工程井地板垫层为20cm碎石垫层。（b）: 碎石垫层

25、整平后应适当碾压。（c）:若井底出水，应采取降排水措施。若出水较大，影响上部底板砼的施工及质量，应加深下挖，采取水下封底砼施工。 4.6.2：砼底板垫层及钢筋砼底板的施工（a）:本工程井地板为50cm钢筋砼现浇底板。（b）：浇筑前应设置好集水坑位置，由于井平面较大，计划设置2个集水坑。（c）: 底板浇筑后，人工整平后进行压光。（整平时注意集水坑坡度流向）。（c）:底板砼养生达到一定强度后，可进行顶管设备的安装。4.7：顶管井施工期间的监测 顶管井制作过程中以及顶管井顶管施工过程中，设专人、配置专项仪器及仪表，进行井体必要的变形、位移、沉降、水位变化的日常监测，以保证工程正常施工，人员安全生产。

26、 4.7.1：顶管井需要监测的项目及仪器（a）：监测项目包括：支护结构桩墙顶水平位移、支承轴力、支护结构沉降、地下水位等4项。 （b）:采用的仪器、仪表包括：经纬仪、轴力计或应变计、水准仪、水位管、水位仪等。（d）:监测位置、测点布置及检测频次支护结构桩墙水平位移 ，位置：顶管井冠梁顶部，间距8m。监测频次（见下表）监测频次根据频次井开挖中顶管工作中小5m5-10m大10m7天7-15天15-30天30天以上1/2天1/1天1/12h1/12h1/1天1/2天1/5天支撑轴力，位置：顶管井钻孔灌注桩，布设后背墙3点，其余各取1点。监测频次（见下表）监测频次根据频次井开挖中顶管工作中小5m5-1

27、0m大10m7天7-15天15-30天30天以上1/2天1/1天1/12h1/12h1/1天1/2天1/5天支护结构沉降，位置：顶管井钻孔灌注桩，布设后背墙3点，其余各取1点。监测频次（见下表） 监测频次根据频次井开挖中顶管工作中小5m5-10m大10m7天7-15天15-30天30天以上1/2天1/1天1/12h1/12h1/1天1/2天1/5天地下水位，位置：进出口各1个孔。监测频次（见下表） 监测频次根据频次井开挖中顶管工作中小5m5-10m大10m7天7-15天15-30天30天以上1/2天1/1天1/12h1/12h1/1天1/2天1/5天（二）：顶管施工1：顶管施工工艺流程 顶管施

28、工工艺流程钢管焊接探伤、防腐安装管节设备安装顶管机掘进管内排泥水压浆顶进停顶回程加顶铁排泥浆加顶铁停顶回程顶进渣浆泵扬升泥浆制作 2：顶管设备安装 （a）：顶管设备安装包括：后座垫铁、油缸架、顶铁、导轨、油缸、顶进机头及泥浆循环系统，测量仪器：激光导航系统、高压油泵、顶进设备控制室、。（b）:后座垫铁安装，后座垫铁作用，是将把顶进中反力传递到工作井后背墙处。通过后座垫铁，可把顶力的反力均匀地传递到后座墙上，这样要求垫铁平面需垂直于顶管的顶进方向，垫铁与砼墙体要密实接触。（c）:导轨安装，顶管的导轨是由两条钢轨钢构成，顶进中作为机头或管材承重的依托。要求安置后双轨的中心应与管线的轴心在同一纵向面

29、上，双轨的坡向应与管线设计坡向一致。安装、调试完毕后要进行加固。（d）:油缸支架及油缸安装油缸支架起固定油缸及均匀分散顶力的作用，使油缸工作时有一个可靠的托架。为此，支架与固定牢固，油缸支架 安置后，油缸的定位安装尺寸误差控制在2mm以内。（e）:穿墙止水装置的安装穿墙止水装置安置在衬砌预留洞上，靠装置上的特质防水胶圈与管材外经的严密结合，阻止地下水或泥砂流倒进井内。 （f）:本次顶管设备是泥水平衡式机型，该套设备安放在井内，应放置在便于检修方便的空间。 （g）:泥浆制作装置，为重要的管线顶进中减阻泥浆的加工设备，保证设备的正常运转及正常加工，是保证顶管正常顶进的关键。3：顶力的计算计算依据：

30、管材：DN3200，顶管长度：260m计算：.计算公式：FF1+F2+F3 式中： F总推力 F1正面阻力 F2机头摩阻力 F3顶进阻力由：F1R2P设/4 （式中：P设正面土压力、R管外径取：R1.64m 、L1机头长度：4.20m、）由：P主0Htg2（45-/2）5.45tm2P被0Htg2（45+/2）12.69 tm2（式中0浮容重，取0.8tm3 、H地面至管心的厚，取最大值10.4m、等代摩擦角，此处取12）P设=2/3（P被- P主）+ P主=2/3（12.69-5.45）+5.45=10.28tF1D2P设/4 =3.14*3.272*10.28/4=86.29tF2=f*(

31、Pv+Ph)*D*L+W),式中(F2无浆机头与土层的摩擦力)Pv-管顶上土压力Pv=*H=1.8*10.4=18.72t/ m2（土的容重，取1.8 tm3、H管顶的覆土厚，同上取10.4m）Ph管上土的侧向水平压力Ph=Pv*tg2（45-/2）=12.35t /m2（等代摩擦角，取12、D管外径，取3.27 m、L机头长度3.80 m、W机头自重42t、f管外壁与土摩擦系数，根据土类别和含水量不同取用，取0.42)F2f*(Pv+Ph)*D*L+W)=0.42(18.72+12.35)*3.27*4.2+42)=196.86tF3DfL=3.14*3.27*0.2*4.2= 533.93

32、t（f管节在浆套中摩阻力，取0.2tm2、L顶距260m）总推力：FF1+F2 +F386.29+196.86+533.93=817.08 t泥水平衡机的特点，同时具有双重平衡功能，即其一：全断面的大刀盘能自动平衡顶进正面土体的土压力。其二，通过对泥水室进行泥水加压，又能平衡地下水土压力。此外，本机还装有主顶速度检测仪、倾斜仪等可对顶进、机关旋转、水平倾角自动进行测量。通过软弱土层时可适当增加泥浆浓度，在刀盘与前方土体之间形成一层泥膜，可达到稳定前方土体的效果可使顶进面始终处于平衡的最佳状态，地表沉降控制在20mm以内。4：顶管顶进施工4.1:顶管触变泥浆制作,(a):顶管施工中顶力控制的关键

33、是最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力最佳方法是进行注触变泥浆。触变泥浆的作用是使管周外壁形成泥浆润滑套，从而降低了顶进时的摩阻力。（b）:加工、订购顶管管材时，要求厂家在钢管上预置注浆孔，前三节管材均要有压浆孔，每一节管材设6只浆孔，压浆孔的设置为管体外浆套形成的必要措施。以后按每6m布置6个注浆孔，即可满足注浆要求。 （c）:膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间。本工程触变泥浆：由膨润土、CMC、纯碱及水等原料，选用标准配方，并在专门搅拌筒内，按一定比例掺水充分拌制成，制成的泥浆应储存放置24小时后再使用。泥浆配比配合比种类膨润土 CMC纯碱 水重量比1041.053.05800(KG

34、)（d）:压浆方式要以同步注浆为主，补浆为辅，并在顶进过程中，要每天以放浆查压的方法检查各推进段的浆套完整情况，并按实际注浆量作好原始记录。浆液压力，根据顶进层土质选择0.2-0.4Mpa为宜。（e）:机尾同步压浆：以形成原始浆套，填充固有间隙，定量为每节为3040次。（f）:沿线（及洞口）压浆：以补充管道不直形成的沿线浆套缺损，分开计量并填表。（g）:定点压浆：根据沉降测量反馈数据，对沉降过大处补偿性压浆，以支承地表荷载。（h）:注浆设备和管路要可靠，具有足够的耐压和良好的密封性能。 4.2:顶进测量与方向控制（a）:顶进的测量与方向的控制，主要是采用全站仪，辅以激光经纬仪和水准仪测量。（b

35、）在工作井内靠后设置牢固的测量平台。激光经纬仪安置在平台上,调整红外线方向,高度、坡向与设计管线轴线一致,在机头后壳体圆心处设有一激光靶,光靶上的光点位置读数就是机头尾部的实际偏差。机头前壳体土舱上有一前尺，前尺和激光靶的水平相互位置指示了机头运动的水平趋势。同时，在机头放置一坡度板，挂好铅锤，通过铅锤的左右偏移可以知道机头的转向，通过机头的前后偏移可以知道机头的上下运动趋势，从而便于控制机头的走向。顶进施工时结合机头前壳激光点读数，坡度板读数,倾斜仪读数,即可算出机头的现存偏差及发展趋势，从而确定纠偏动作的方向大小及时调整机头。（c）:测量与方向控制要点（1）：建立严格的放样复核制度，做好放

36、样、复核的原始记录及资料收集。坚持三级复测：施工班组测量员项目管理部测量组监理测量工程师，实行互测互检，确保测量万无一失。（2）：布设在工作井内的测量仪器必须注意保护，避免顶进时移位和变形，应定时复测及校正。（3）：顶进纠偏必须勤测量、早发现、多微调，纠偏角度应保持在1020不得大于10。并设置偏差警戒线。（4）：初始推进阶段，方向主要是主顶油缸控制，因此，一方面要减慢主顶推进速度，另一方面要不断测量并调整油缸编组以实施机头纠偏。（5）：开始顶进前必须制定坡度计划，对每一米、每节管的位置、标高需事先计算，确保顶进时正确，以最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。（6）：前20m每顶1m测轴线一次

37、并记录，所有报表须按实填写。4.3：顶进质量控制措施顶管工程根据前期勘察设计院提供的报告及设计拟顶管的高程位置。顶管所穿越的地层，地质分布不匀，有在全风化砂岩中的，也有在半岩半砂性土质。由于刀盘正面土质软硬不一，将会导致正面受力不均及水土压力不平衡，从而引起机头上下摆动进而造成地面隆起或失土沉降，因此顶管的沉降控制对本工程的顺利完工尤为重要。为了更好的控制地面沉降，我们将采取以下措施：4.4：沉降、隆起控制措施（a）调整压力控制,刀盘正面水土压力不平衡，就会引起地面隆起或失土沉降，根据管道的埋深及地下水位情况，泥水系统的设定压力一般比地下水压高5千帕。（b）由于实际土压力与初步计算设定土压力必

38、定有出入，所以在起始顶管时要勤对地面进行沉降观测。（c）由于顶进过程中，土质难免有变化，所以顶进操作特别是土压力设定必须与沉降测量分析密切相关。事前对沿线各分段进行测控布点，并以测量反馈数据随时调整。4.5：顶管施工中控制（1）在顶进初始阶段，设立地面沉降实验段作为试验段，通过对地面沉降的反复测量、监控，掌握沉降变化规律，以便更好的掌握正常顶进压力、机头仓内泥水压力、机尾及沿线压浆量等最佳参数。以控制沉降量以及推进速度。（2）顶进轴线偏差也会引起较大的地面沉降，故在顶进操纵时，操纵人员要认真仔细分析机头偏差量，谨慎纠偏，确保管道偏差控制在尽可能小的范围内。（3）顶完每一节管材后，泥浆管截止阀必

39、须确保关死，防止土体从截止阀出流出而产生沉降。 （4）：加强沉降监测，测量频率为机头切口经过前后范围内每顶进5米测一次。并要将测量结果绘成图上报备案。 4.6：进出洞口阶段控制（a）:顶管进洞口防止沉降措施（1）:除了在工作井预留孔处安装橡胶止水圈外，应按设计要求正式开洞前应提前做好洞外加固区的旋喷桩加固。（2）:当机头进洞完毕，安放首节管时，应将机头在导轨上固定，防止油缸缩回以后，正面土压力影响使机头弹回。（b）:顶管出洞口防止沉降措施（1）:为防止工具管出洞发生磕头、撅管口现象，井室底部应做基础回填处理，并夯实处理，高度与洞口底一致。（2）:机头接近接收井时，应放慢速度，关闭水仓，使机头刀

40、盘不进尺空转。待作好出洞及封洞的准备工作以后，方可继续推进。管出洞，并到预定位置后，应立即将预留孔和管壁之间的空隙用快硬水泥封堵。封堵位置预埋压浆管，应对封堵里的可能存有空隙部位进行压浆。5：管道焊接工艺 5.1：焊接设备及焊接施工工艺本工程钢管连接采用对口焊接，接口焊缝形式及尺寸按GB50268-97-2008规定执行，质量应符合其施工及验收规范标准。施工时本工程拟全部采用人工二氧化碳保护焊工艺进行焊接。5.2：钢管焊接工艺流程（见下图）管道焊接工艺流程外侧填充焊4外侧去渣外侧填充焊3外侧去渣内侧填充、外侧盖面焊接2内外侧去渣清根内外侧填充焊1内外侧清根内侧根焊管口拼缝对接焊接原材料跟踪、作

41、标识外侧盖面焊外观检测及射线超声波探伤伤检测不合格重焊，直至合格为止合格 进入下道工序5.3：管道焊接（a）:管材制作本工程安装的DN3200SP钢管及管件，由施工承包方委托具有加工资质的厂家进行加工，管材由Q235-C型钢板卷焊而成，其中管材本身焊口要求厂家采用自动埋弧焊接工艺加工。(b): 坡口形式及接口间隙成品管坡口由加工厂家用专用管道坡口机加工，采用双面坡口形式。其接口形式为不对称X型。具体坡口尺寸及接口间隙见下示意图。 外坡口60+-50钝边2-3mm下坡口1/3壁厚 里坡口间隙2-3mm（c）:钢管焊接（1）:焊工应持有国家专门机构颁发的焊工合格证书，方可进行焊接工作，按照焊接工艺

42、及标准及操作规程施焊。施焊后焊缝应有编号及焊工工号等标识。（2）：接口焊缝采用全焊透。对全焊透的对接焊缝，应做背面清根焊接，施焊后的焊缝应进行垂直焊缝方向打磨，和顺过渡，其突出弧面的高度不应超过1mm。（3）:施焊前，焊工应对焊区部位进行检查及处理，当对接口有变形，毛刺，焊区有油污、锈蚀等，应进行整合变形及去除等工作。(4):管口对接好应采用多层焊，根据设计管材要求厚度及坡口形式，本管口焊接采用里三外五8遍焊法。每遍焊道厚3-4mm，焊接下道焊缝时应将前一道焊缝表面焊渣、药皮清理，并吹扫干净后再继续施焊。(5):要求焊透的对接双面焊缝和T型接头角焊缝的背面，可用清除焊根的方法施焊。（6）:对口

43、前，管道纵向焊缝应放置在管轴线的左右45度方位。对接焊口的T型部位要错开。纵向焊缝应错开300mm。5.4：特殊管件的加工与制作 本工程顶管段有DN3200*90弯头8个，DN3200* DN600三通2个，DN3200* DN800三通2个。（a）:为保证管件的制作质量，管件的加工及内外防腐均由管材专业厂家加工制作。（b）：管件的加工应对生产厂家进行技术交底，重要部位管件由工程设计对加工厂家进行交底。（c）:管件加工应按承压金属管件的加工规范及标准图纸进行加工，成品管件的接口应留有焊接正式坡口。（d）:管件出厂前，应由加工厂家进行探伤及强度、严密性功能试验。相关的资料，应由生产厂家悉数提供。

44、以作为工程竣工资料的部分。（e）:关键的安装位置，应严格按设计图纸位置要求安装，遇有需变动情况，应通知设计，同意后方可进行改动。5.5：焊接质量控制5.5.1：焊道外观质量控制（见下表） 焊缝的外观质量要求序号项目技 术 要 求1外观焊缝及周边表面不得有裂纹、气孔、弧坑和夹渣等，表面光顺，均匀，焊道与母材无过火咬肉。2宽度焊出坡口边缘23mm3表面余高小于或等于1+0.2倍坡口边缘宽度，且不大于4 mm4咬边深度小于或等于1.5 mm，焊缝边咬边总长不得超过焊缝长度的10%，且连续长不大于100 mm5错边小于或等于0.2t（壁厚），且不大于2 mm6未焊满不允许5.5.2：焊口内质量控制（无

45、损探伤）钢管焊接后，应按相应检测规范及设计要求，进行无损探伤检验。本工程焊接探伤检验主要采用X射线探伤及超声波探伤。具体探伤部位及比例;（1）：承插转换口，钢管与PCCP管连接处需设承插转换口，承插转换口与PCCP管连接端，安装要求同PCCP标准管安装同样，另一端与钢管连接时则采用焊接形式，焊接完成后环向焊缝需进行10%的X射线探伤。 （2）：施工现场所有环向焊缝要进行2.5%X射线探伤，现场所有T型焊缝必须进行100%X射线探伤。（3）：其余现场焊缝采用100%的超声波探伤检验。钢管焊接按钢熔化焊接对接接头射线照相和质量分级（GB3323-87）规定执行。 （4）：焊缝质量级片为合格。5.5

46、.3：焊口的内外防腐；本工程钢管的内外管材防腐按设计及规范要求，由钢管专业厂家负责。其中管材内部防腐，无特殊要求，均采用水泥砂浆机械喷涂防腐。顶管管道外部防腐采用环氧煤沥青玻璃鳞片（四油二布）特加强防腐，顶管管材的现场焊口防腐，由钢管专业生产厂家派人现场负责，其中内防腐采用砂浆抹制防腐。外部防腐采用采用塑化沥青防蚀胶带防腐。所派防腐人员均为持证上岗的专业人员。（a）：焊口的内外防腐，应在焊口外观及内在探伤检验合格后进行，防腐前根据焊道周边的情况，用专用工具清除防腐部位的药渣、锈蚀、油污、泥水等杂物。（b）:防腐部位，为使防腐层粘贴牢固，应用砂轮机对管材金属表面氧化层进行抛光见新，其抛光标准应达

47、到Sa2等级标准。（c）:防腐完成后，应给予防腐足够干固时间，特别是塑化沥青防蚀胶带防腐部位，未干固或固化时间不够严禁顶管顶管作业。5.5.4：管道顶进；（a）:安装好顶铁挤牢，启动油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作行程，将管节推向前推进一定距离。（b）:操作千斤顶回油，活塞回缩。（c）:回缩空档添加顶铁，重复上述操作，直至油缸前所加顶铁长度大于管材长度为止。（4）卸下顶铁，下管，焊接、探伤、防腐后，并接好排泥及进水、泥浆管道和顶管机的电缆。重新装好顶铁，重复上述操作。5.5.5：顶管施工相关技术措施 （a）工作井内止水措施(1):工作井止水装置,本顶管井内的止水装置，为带槽口的铁压板加止水胶

48、圈。周圈分块组成，共有48块。此装置采用膨胀螺栓固定于砼井预留孔上，调整铁压板的螺栓松紧程度。可达到密封止水的效果。橡胶止水装置内的空隙用PV泡沫封堵。（2）:工作井内漏水孔的处理 当工作井混凝土墙或底出现漏水时，采用砖砌墙墩，内灌高强度快干水泥；或使用其他堵漏物品堵漏。（b）:注浆措施顶管施工中，除机头尾管和后续管道注浆为两个独立的管道系统外，两道系统所注浆液也不同，两种浆液配比如下：（见下表） 两种浆液的配比配方膨润土纯碱CMC漏斗粘视粘度失水ml比重A浆15%6%2%42%32.5%6%1.073B浆12%1%1.5%36%30.5%9%1.063（1）:由于顶进过程中需要穿越砂性和全风

49、化砂质岩土层，顶进摩擦力会较大，为达到较好减阻效果，应全程注浆，机头尾管注浆采用进口自动注浆设备。（2）:为了防止不注浆时，管外壁砂土反流进注浆支管，注浆支管一定要安装单向阀或球形阀；（3）:注浆量为管材和机头切削形成的孔洞的空隙的1.52.0倍。由计算控制每顶进一节管的注浆量为0.40.5m3 （c）:预防地面下沉措施，为防止顶管空隙可能造成的地面沉降，我们在每段顶管施工完后，通过注浆口注入水泥加粉煤灰浆液，置换掉管道周围空隙的膨润土浆液。水泥、粉煤灰浆液，除流动性好，充填效果好外，另凝固后收缩性小，可以加强管道土基承载力，减少土层损失。5.6：顶管的重点、难点及保证措施；5.6.1：顶管工

50、程的重点及难点；（a）:重点及难点(1)：本工程顶管使用SpDN3200钢管，壁厚为32mm，管材连接的方式为焊接。如此大管径，大壁厚的管径分段顶进后，在用短节焊接连接。为此，顶进中的测量检测控制及及时调整纠偏，保证分段管线的顶进后的同轴心，是本工程的重点及难点。 （2）:本次顶管管道焊接后的外防腐，按设计要求采用新型材料环氧煤沥青玻璃鳞片胶带式防腐，防腐工作的及时否及质量好坏，直接影响工程施工进度及今后的使用年限。做好焊后根据新型防腐材料的特点及技术要求认真、规矩做好内外管道防腐工作，也是顶管工程的重点及难点。 （3）：本次顶管工程分三段，受条件限制长短不一。其中较长段落顶进长达280m，超

51、大管径顶进，管间焊接、防腐过程长，如何保证长距离顶进万无一失，是否需要加中继间等措施？也是顶管工程的重点及难点。（b）:重点及难点保证措施（1）：顶进过程中加强顶管过程中的测量检测工作，发现问题随时进行调整纠偏，确保管道的位置偏差在允许范围内。（2）：对工程中的新型材料、新型工艺。施工之前认真学习、掌握相关的技术要求及规范，对重要的工序，应组织专业人员参观，并进行操作培训。对时间有特殊要求的新型材料及工艺，求助生产厂家调试配方，尽量缩短材料的固化时间。（3）：长距离顶进，减阻泥浆的配置，泥浆的合理压进对保证正常顶进，特别长距离顶进至关重要。为此设专人负责泥浆的配置及压浆，顶进中应随时观察泥浆中

52、的出渣成份，并根据出渣成份不同反映出的地质情况，随时调整泥浆的配比及成份。四：施工安全及保证措施：本工程为顶管作业，作业的特点：作业的方式，深基坑作业。作业的时间，24h连续工作，作业的能耗，用电多、用电量大，作业环境，多井位在路中或路边。为此，作业条件当中的防高空坠落、防物体打击、防沟槽塌方，防施工触电，保证周边车辆、行人畅通、安全等，为顶管施工安全工作的重点。为抓好本顶管工程的施工安全工作，我们在项目部安全工作措施、办法基础上，特制定顶管施工专项安全工作保证措施。（1）：在项目部成立的安全领导小组基础上，由其中抽出专人负责顶管施工的具体安全施工工作。（2）:在施工过程中设专人，负责基坑的监

53、测及监控，负责基坑上机械的指挥与调动。（3）：井内设有专供人员上下爬梯。进入制井及顶管现场作业人员必须戴好安全帽。（4）：井下设立安全棚，井内起吊作业时，井下人员应进入棚内，待起吊完毕，方可出棚。（5）：管内焊接 、防腐及清扫时，应在管内离焊接口一定位置，放置排风扇，进行管内通风及降温。但采用风扇应为柔和式排风扇，严禁使用大功率，强排、直吹式风扇，避免过大的风量影响焊接的质量。（6）：工地临时用电一律采用“三相五线制”配线，每个临时配电箱必须全部安装灵敏的漏电保护器。（a）:施工现场采用380/220v电压，普通井上照明用电为220v，管道焊接及管内照明采用36V低压照明。（b）:动力配电箱和

54、照明配电箱分别设置，并设在干燥、通风及常温场所，周围不得堆放任何障碍物。（c）:用电设备开关的设置,应为“一机一闸一保险和漏电保护器”，保证用电设备能够单独用电隔离，漏电保护器必须安装在设备负荷线的首端处。（6）：路上顶管坑设置（a）:施工围挡围蔽前，应有专门围蔽、交通导改及保证周边交通安全、畅通专门方案将，并征得当地交通管理部门、当地政府等有关部门同意后，方可实施。（b）:施工围挡，应设置夜间照明灯及交通标志物。围挡外严禁放置、堆积机械及材料。（c）:每处围挡，应设专人指挥机械进出及清扫周边路面。五：文明施工及措施：本工程顶管施工，施工工艺为;泥水平衡法工法。施工中工作井有桩基钻进，砼灌入及

55、土方的开挖。顶进中有大量泥水外弃等。为此，施工中随时做好工程地点围挡，做好日常运输土方、商砼及运输泥浆车辆的进出现场及路面保洁等工作，是做好文明施工管理工作的重点。为抓好本顶管工程的文明施工工作，我们在项目部文明施工措施、办法基础上，特制定顶管施工作业专项文明施工保证措施。（1）：在项目部成立的文明施工领导小组基础上，由其中抽出专人负责顶管施工的具体文明施工工作。（2）:在各施工围蔽内，设置专门冲刷车辆平台，有专人，专用设备冲洗进出车辆，保证进出场车辆及施工设备不带泥土，不漏溺水污染路面。（3）：设有专人随时检查、维护围蔽设施的整齐放置，定期冲刷、擦拭围蔽及标志牌等设施。并及时清扫周边路上路面

56、，保证工地周边整洁。（4）：现场平面布置，加大泥浆沉淀池容量体积，沉淀池分多级沉淀过滤。如条件许可，泥浆多为中细砂质，可将沉砂就地捞取存放，用于其它沟槽回填。施工期间尽量减少带水泥浆的运输。（5）：所用管材，应做好材料的使用计划，尽量做到随运随用，避免现场积压占地。（6）：为减少施工顶管作业的噪音，在靠近临街建筑地段，采取报装施工变压器，解决施工连续用电长期噪音扰民问题。（7）：现场常备水车2部，24小时人员值班，及时冲洗路面，避免扬尘，污染空气。六：雨季施工措施 本顶管工程根据工程总体部署，施工尽管安排在非雨季季节，但考虑到东莞气候的特殊性，为防施工中的雨季影响，特别是对管道焊接的影响特制定以下措施：（1）：在工作井、接收井冠梁上视冠梁的高低，砌筑砖体围墙，外做防水批档，做好井室周边排水沟及渠道。保证周边雨后无积水，井室无渗漏。 （2）：准备简易遮雨棚架，遇雨时遮盖管道焊口，保证中小雨时能进行正常焊接，防腐。（3）：井室内常备水泵2台，遇雨水后能及时排除。 湖北水总水利水电建设有限公司东莞市东江水与水库联网供水水源工程A9标项目部2009年8月25日