【顶管方案】快速路BT项目污水顶管施工方案

X XX 快速化工程

　（X XX 路 —X XX 大道）第 X XX 标段 T BT 项目

　X XX 路污水顶管施工方案

　(K3+400 ～ K4+550)

　审批：

　复核：

　编制：

　XX 路桥工程有限公司 XX 快速化工程 BT 项目第 XX 项目经理部

　 二○XX 年 XX 月

　污水顶管施工方案 I

　目录 1. 编制依据 .................................................................................................................................. 1 2. 工程概况 .................................................................................................................................. 1 3. 地质水文 .................................................................................................................................. 2 4. 测量施工方法........................................................................................................................... 3 4.1 平面控制测量 .................................................................................................................... 3 4.1.1 平面控制点检测 ...................................................................................................... 3 4.1.2 地面趋近导线测量 ................................................................................................. 3 4.1.3 高程控制网测量 ..................................................................................................... 4 4.1.4 联系测量 ................................................................................................................. 4 4.1.5 顶管施工测量 .......................................................................................................... 6 4.1.6 顶管姿态测量 ......................................................................................................... 8 4.1.7 竣工测量 ................................................................................................................. 8 4.1.8 测量误差控制 ......................................................................................................... 8 4.1.9 测量精度控制措施 ................................................................................................. 9 4.1.10 测量成果管理 ..................................................................................................... 10 4.1.11 测量工作注意事项 ............................................................................................. 10 5. 顶管机选型 ............................................................................................................................ 11 6. 机械顶管施工方法 ................................................................................................................. 11 6.1. 施工准备......................................................................................................................... 12 6.2. 地面设备的安装 ............................................................................................................. 14 6.3 顶进设备的安装 .............................................................................................................. 14 6.4 辅助设备的安装 .............................................................................................................. 16 6.5 掘进机头井内的吊装 ...................................................................................................... 17 6.6 管道顶进.......................................................................................................................... 17 6.7 管节拼装.......................................................................................................................... 18 6.8 触变泥浆与填充注浆 ...................................................................................................... 18 6.9 顶管机的接收 .................................................................................................................. 19 6.10 顶管施工中的相关质量标准 ........................................................................................ 19 6.11 设备转换检修 ................................................................................................................ 20 6.12 顶管机掉头 .................................................................................................................... 20 7. 人工顶管施工技术措施 ......................................................................................................... 20 7.1.设备安装及试运行 ........................................................................................................... 20 7.2 千斤顶和顶铁的安装 ...................................................................................................... 21 7.3 下管 ................................................................................................................................. 21 7.4 顶进施工.......................................................................................................................... 21 8. 顶管施工引起的地层移动和变形的控制技术措施 ............................................................. 22 8.1 顶管施工引起的土体扰动 .............................................................................................. 22 8.2 顶管施工引的地层损失 .................................................................................................. 23 8.3 顶管顶进中对地层变形进行控制的要求 ...................................................................... 24 8.4 保证顶管施工的措施 ...................................................................................................... 24 9. 管道外壁减阻及压密注浆施工措施 ..................................................................................... 27 9.1 注浆触变泥浆 .................................................................................................................. 27 污水顶管施工方案 II

　9.2 注浆触变泥浆置换 .......................................................................................................... 29 10. 顶管与工作井、接收井的连接措施 ............................................................................. 29 10.1 投入机械设备、人员及工期安排 ................................................................................ 29 10.1.1 拟投入本标段的主要施工设备表 ..................................................................... 29 10.1.2 劳动力安排计划 ................................................................................................. 31 10.1.3 工期安排 ............................................................................................................. 31 11. 质量保证措施 ................................................................................................................. 31 11.1 质量目标 ....................................................................................................................... 31 11.2 顶管顶进过程中的纠偏和质量控制 ............................................................................ 31 11.3 主要工序质量控制 ........................................................................................................ 32 11.4 施工测量控制 ................................................................................................................ 32 11.5 顶管施工控制 ................................................................................................................ 32 11.6 顶管施工图表化管理 .................................................................................................... 33 11.7 顶管施工遇到障碍物施工的措施 ................................................................................ 34 12. 安全文明施工措施 ......................................................................................................... 34 12.1 安全生产........................................................................................................................ 34 12.2 施工现场临时用电安全 ................................................................................................ 36 12.3 防触电事故 .................................................................................................................... 37 12.4 机械施工安全技术措施 ................................................................................................ 38 12.5 起吊作业安全技术措施 ................................................................................................ 38 12.6 文明施工措施 ................................................................................................................ 40 12.7 泥浆管理措施 ................................................................................................................ 42 13. 顶管机、管材垂直吊装施工方案 ................................................................................. 42 13.1 下井出井前的准备工作 ................................................................................................ 42 13.2 施工过程安全监测措施 ................................................................................................ 42 13.3 吊装运行........................................................................................................................ 43 13.4 安全保证措施 ............................................................................................................... 43 13.5 防止起重机倾翻措施 .................................................................................................... 45 13.6 吊装过程中突发事件紧急预案 .................................................................................... 45 14. 雨季施工方案 ................................................................................................................. 46 14.1 雨季防汛工作内容 ........................................................................................................ 46 14.2 雨季防汛措施 ................................................................................................................ 47 14.3 雨季施工措施 ................................................................................................................ 47 15. 应急救援预案 ................................................................................................................. 48 15.1 应急组织机构及职责 .................................................................................................... 48 15.2 应急响应中必须遵循的原则 ........................................................................................ 51 15.3 重大事故报告及报警原则 ............................................................................................ 51 15.4 应急救援演练 ................................................................................................................ 51 15.5 事故报告指定机构人员 ................................................................................................ 51 15.6 救援物资保证 ................................................................................................................ 51 15.7 应急救援预案的启动、终止和终止后工作恢复 ........................................................ 54 15.8 各类事故的预防及其应急预案 .................................................................................... 54 15.8.1 供电及用电安全的预防及其应急预案 ............................................................. 54 15.8.2 火灾和爆炸事故应急预案 ................................................................................. 56 污水顶管施工方案 1 1. 编制依据 (1) 《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》建质[2009]87 号文 (2) 《砼结构工程施工及验收规范》 GB50204-2002； (3) 《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》CECS137-2002 (4) 《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）

　(5) 《给水排水工程顶管技术规程》CECS24-2008 (6) 《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》JC/T640-2010； (7) 《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）； (8) 《给水排水工程顶管技术规程》CECS246-2008 (9) 《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）

　(10) 郑州市建设委员颁发的有关市政规程，安全及文明施工文件; 2. 工程概况 工程位于北环路文化路，文化北路西侧存在现状污水管，现状污水管位于中西 11m，管径 D800，此污水管肩负着文化北路两侧居民日常排污的重任，由于历史遗留原因，造成此污水管严重堵塞，且无法进行疏通。为保证该区域污水运行，本工程将该污水污水管线进行改迁。改迁后将现状污水管进行废除。

　新建管线位于现状管线西侧 5m，在管线上新建 2 个顶管工作井，工作井采用钢筋混凝土锚喷支护，工作井按照 1:0.3 放坡开挖施工，开挖深度 6m，工作井上口尺寸 12m×7m。北边工作井先向南顶管完成后，再向北顶管，顶管施工长度为 260m，采用机械顶管施工；南边工作井仅向南侧顶管施工，顶管施工长度为 40m，由于接收井有现状管道，导致顶管掘进机无法出洞，施工时采用人工顶管施工工艺。管道为 III 级钢筋混凝土排水管（混凝土标号 C50，抗渗等级 P8），“F”型钢承口接口，管材质量符合《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》JC/T640-2010 的要求。工作井顶管施工完毕后砌筑 2.3×2.3m 检查井。

　工作井北侧接收井采用钢筋混凝土锚喷支护施工，待管道贯通后，在井内制作内径为 2.5m×2.5m 检查井。

　工作井南侧接收井位于现状管线上方，直接开挖困难较大，施工时采用人工顶管施工，管道贯通后，在新建管道与现状管道交汇处制作 D2400 钢筋混凝土沉管井。

　根据现场排水情况，设置三段 D500 支管，支管总长度 45m。

　工作井、接收井边坡支护详见《文化路污水顶管支护专项施工方案》，主要工程量见下表：

　主要工程量表：

　序号 项目名称 单位 工程量 备注 1 土方开挖 m3 936

　 2 土方回填 m3 656

　 3 Ф40 花管 m 92

　 4 Ф22 钢筋 t 5.85

　 5 Ф6 钢筋 t 0.15

　 6 水泥 t 10.8

　 7 Ф6.5 钢筋 t 1.8

　 8 Ф12 钢筋 t 1.65

　 污水顶管施工方案 2 9 C20 混凝土 m3 81.9

　 10 D500 钢筋混凝土管 m 45

　 11 D2400 钢筋混凝土管 m 2

　 12 DN800Ⅲ级钢筋混凝土管 m 300 C50 砼，抗渗等级 P8，F型钢承口接口，壁厚100mm

　 3. 地质水文 工程地貌单元为黄河泛滥冲积平原区，场地地貌单一，地形较平坦。根据地质钻探结果及静探，标惯试验成果，将勘探深度底层按地质时代、物理力学性质差异划分为 3 个工程地质单元，从上到下分别描述如下：

　第一层杂填土（Q4m1），层厚 0.90～2.1m。主要为柏油路面、灰土垫层和人工堆填粉土，偶见碎砖块。

　第二层粉土（Q4a1），层厚 1.00～4.10m。地层呈褐黄色，稍湿，中密-密实，干强度中，韧性低，摇振反应慢。含少量白色斑纹及黑色锰质斑点，局部有砂感。

　第三层粉土（Q4a1），层厚 1.40～5.00m。地层呈褐黄色，稍湿，密实，干强度中，韧性低，摇振反应慢。含少量黑色斑纹，局部稍有粘性。

　污水顶管施工方案 3 根据北三环污水管线改迁工程水文资料，该地区地下水稳定水位埋深7.7m～10.9m（高程 85.5m 左右）,本工程地下水对工程无影响。施工时不考虑降水。

　4. 测量施工方法 4.1 平面控制测量 4.1.1 平面控制点检测 根据业主及设计院提供的平面控制点作为向管道内传递坐标和方位的联系测量依据。对甲方所提供的平面控制点进行复测，并上报监理给予复核，如果检测的成果超限，立即以书面形式报监理工程师确认，并及时会同业主和设计院研究解决。

　4.1.2 地面趋近导线测量 地面趋近导线测量的目的是从测量交桩点通过附和导线的形式把坐标、方位引测到顶管井位附近点位或施工控制点上，为竖井传递或测量放样做好准备。也可采用边角三角形引测近井点的坐标和方位。近井点或施工控制点的个数不得少于 3 个，并相互通视。

　技术指标为：

　1）每边测距中误差：±6mm 2）测角中误差：±2.5″ 3）测回数 4（1″全站仪）；6（2″经纬仪）

　4）方位角闭合差 ：±5√n″ 5）全长相对中误差 ：1/35000 6）相邻点相对点位中误差 ：±8mm 观测采用左右角观测，左右角平均值之和与 360°的较差小于 4″。边长往返测各两测回，一测回三次读数的较差小于 3mm，测回间平均值较差小于 3mm，往返平均值较差小于 5mm。气象数据每条边在一端测定一次。测距边只进行气压、温度等气象改正和倾斜改正，不进行高程归化和投影改正。（如图 1）

　 始发井洞门近井点高控点接收井洞门近井点高控点工作井 控制点 控制点 污水顶管施工方案 4

　 图 1

　趋近导线示意图 4.1.3 高程控制网测量 （1）水准控制点检测 测量复核业主和设计院交付的工程测量控制点、水准点等桩志和有关测量资料，提供的水准控制点应满足规范要求，对所提供的水准控制点进行定期检测，上报监理给予复核，如果检测的成果超限，立即以书面形式报监理工程师确认，并及时会同业主和设计院研究解决。其中高程为相邻区间高程之差≤±10mm。

　（2）地面趋近水准测量 地面趋近水准测量的目的是把设计院提供水准控制点引测到每个顶管井近井水准点或施工水准点上，为竖井传递高程放样做好准备。

　在甲方提供的控制水准网下布设水准网，布设成附合路线。在每个顶管井边设置 2～3 个水准点，采用往返测。

　主要技术要求为：

　视距小于 60m，往返较差、附合或环线闭合差≤±12√L mm，L 以 km 计。

　4.1.4 联系测量 （1）水准测量 依据水准测量原理，从已知水准点将高程引测至工作井或接收井附近，然后将地面高程引至井下（如图 2）：

　HB=HA+a-(d-c)-b

　(A 为已知水准点) A为已知水准点，钢尺悬挂完毕，置仪器于地面上，观测A点的水准尺读数a，再观测钢尺上的读数b后，将仪器至于井下，先观测钢尺上的读数c，再观测B点的水准尺读数d，从而计算出B点高程。

　从而就可以测得所需高程。

　污水顶管施工方案 5 bc daAB图 2

　水准测量示意图 （2）轴线测量 轴线测量就是将设计顶管轴线放样至实地位置，即轴线放样。该工作在顶管施工中非常重要，它关系到顶管预留洞口正确位置的确定，同时也为之后要进行的顶管的测量奠定良好的基础。

　轴线测量采用 AUTO CAD 软件（内业）和全站仪（外业）进行。首先，将轴线点坐标和井中心坐标载入 AUTO CAD 软件中，然后以井中心为中心画一圆（略大于工作井半径），再将轴线延长，与圆相交。其次，利用全站仪将 2 点坐标放样出来即可。将点放出来后，利用铅垂原理将轴线中心引至设计标高即可。（如图 3）：

　图 3

　顶管轴线测量示意图 污水顶管施工方案 6 4.1.5 顶管施工测量 （1）测量目的 顶管施工测量的目的在于测量出顶管机头当前的位置，并与设计管道轴线进行比较，求出机头当前位置的左右偏差（水平偏差）和上下偏差（垂直偏差），以引导机头纠偏。为保证顶管施工质量，机头位置偏差必须加以限制，因此纠偏要及时，做到“勤测勤纠”。

　本工程顶管均直线顶管，在工作井内，能与机头直接通视，因此测量机头的位置比较简便，顶进施工时，在工作井内安置全站仪，并在机头内安置测量标牌，就可以随时测量机头的位置及其偏差。

　（2）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。施工时严格贯彻测量一放两复制度，即项目部测量队进行复核，然后反馈给监理和业主确认，监理监测确认后，再由项目测量队进行施工放样测量，从而确保顶管按设计方向顶进。

　（3）轴线测量控制措施 1）控制测量方法 顶管内接收激光束的光靶传感器和数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内的测量板的垂直和水平位移、激光入射水平角及顶管机仰角及滚动角。

　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。

　3）测量系统 全站仪、水准仪组成测量系统。

　4）顶管机初始位置的测定和输入：

　将顶管机内的测量板的仰角、滚动角、水平角三个数据测出，并将激光基准污水顶管施工方案 7 点的相对于顶管机的位置（X.Y）测得并输入控制系统。

　5）全站仪坐标（X.Y）的测量及全站仪的设置 直线段每 50 米左右安装接口系统，使发射的激光束能够被目标系统有效接收。同时，人工测量出全站仪的坐标（X.Y）。输入控制系统，作为计算顶管机位置的基准。

　6）导向系统以安装在顶管壁上的全站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、全站仪的坐标（X.Y）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。

　（5）测量纠偏控制 1）为了使顶进轴线和设计轴线相吻合，在顶进过程中，要经常对顶进轴线进行测量。在正常情况下，每顶进一节管节测量一次，在出洞、纠偏、进洞时，适量增加测量次数。施工时还要经常对测量控制点进行复测，以保证测量的精度。

　2）在施工过程中，要根据测量报表绘制顶进轴线的单值控制图，直接反映顶进轴线的偏差情况，使操作人员及时了解纠偏的方向，保证顶管机处于良好的工作状态。

　3）在实际顶进中，顶进轴线和设计轴线经常发生偏差，因此要采取纠偏措施，减小顶进轴线和设计轴线间的偏差值，使之尽量趋于一致。顶进轴线发生偏差时，通过调节纠偏千斤顶的伸缩量，使偏差值逐渐减小并回至设计轴线位置。在施工过程中，应贯彻“勤测、勤纠、缓纠”的原则，不能剧烈纠偏，以免对管节和顶进施工造成不利影响。

　顶进中发现管位偏差 10mm 左右，即应进行校正，纠偏校正应缓缓进行，使管子逐渐复位，不得猛纠硬调。当管道出现偏差时，应该及时纠正，不要等到误差大才纠正。纠正前应分析偏差原因，有针对性的进行处理。除采用掘进机前壳污水顶管施工方案 8 体与后壳体间的纠偏千斤顶进行的纠偏外。

　4）本工程测量所用的仪器有全站仪、激光经纬仪和高精度的水准仪。顶管机内设有坡度板和光靶，坡度板用于读取顶管机的坡度和转角，光靶用于激光经纬仪进行轴线的跟踪测量。

　4.1.6 顶管姿态测量 为保证顶管机严格按设计轴线推进，必须及时观测顶管动态数据，从而调整顶管各施工参数，指导顶管正确、安全推进。

　本工程采用扬州广鑫土压平衡顶管机，在顶管机头部设置倾斜仪，精确计算得顶管转角、顶管中心方向偏差值、顶管坡度、顶管中心高程等数据，从而相应调整顶管机运行姿态。

　顶管推进轴线应控制在允许偏差范围内，如有微小偏差，可按比例分段纠偏。

　（7）地面沉降控制 在顶进过程中，应在顶管沿线合理布置地面沉降监控点，管道顶进中保证每天一测，确保周边管线及土体稳定。如果发现地面沉降量超过 10mm 时，应予以报警，并及时向项目领导反应，合理分析沉降原因，以合理的方法解决地面沉降现象。

　（8）顶管进洞前后的测量 当顶管机头逐渐靠近接收井时，应适当加强测量的频率和精度。减小轴线偏差，以确保顶管能正确进洞。

　顶管贯通前的测量是复核顶管所处的方位、确认顶管状态、评估顶管进洞时的姿态和拟订顶管进洞的施工轴线及施工方案等的重要依据，使顶管机在此阶段的施工中始终按预定的方案实施，以良好的姿态进洞，准确无误地座落到接收井的基座上。

　4.1.7 竣工测量 管道贯通后应利用工作井和接收井控制点进行贯通管道地下控制网的附合路线测量，并重新严密平差作为以后测量依据。竣工测量内容包括管道横向偏差值、高程偏差值、水平直径、竖直直径、椭圆度等。

　4.1.8 测量误差控制 （1）图纸误差复核 对图纸上井位及轴线坐标进行细致的复查，特别是核对平面图和结构图上的污水顶管施工方案 9 轴线误差。

　（2）保证控制网布设精度的控制 确保施工控制点之间的边长要接近等距，以保证观测的精度。在设置控制点时，根据施工现场实际情况，设在能够互相通视，地质将是便于保存的路面或建筑物上。

　（3）控制点精度措施 1）根据施工现场情况加密控制点时，必须严格进行计算，防止因计算错误而产生的偏差。

　2）施工过程中，对控制点进行定期复核，一旦发现控制点出现偏差，应及时进行调整或重新布置。

　3）在测量过程中禁止通过短距离对长距离进行放样，以防止产生较大误差。

　4）测量精度严格按照《工程测量规范》(GB50026-2007)执行。

　三角测量精度主要指标 平面控制 内容 精度要求 相对闭合差 1/5000 边长丈量相对误差 1/10000 测量中误差 ±20″ 方位角闭合差 ±60″ 高程控制 每公里高程误差 ±7.5mm 闭合差 ±12 4.1.9 测量精度控制措施 （1）按照“内业预测指导→中间检查→成品检测”的程序控制。

　（2）放样前，对已有数据、资料和施工图中的几何尺寸必须校核，严禁凭口头通知或无签字的草图放样。

　（3）发现控制点有位移迹象时，及时进行检测，其精度不低于测放时的精度。

　（4）水平角观测误差超限时，在原来度盘位置上进行重测，并符合下列规定：

　 1)2 倍照准差变动范围或各测回较观测误差超限时，重测超限方向，并联污水顶管施工方案 10 测零方向。

　 2)下半测回零差或零方向的 2 倍照准差变动范围超限时，重测该测回。

　 3)若一测回中重测方向数超过总方向数的 1/3 时，重测该测回。当重测的回测总数超过总测回数的 1/3 时，重测该站。

　（5）水准测量时，两次观测高差超误差规定值（大于 3mm）时重测。

　（6）测量注意事项：

　 1)对业主提供的基准点首先进行复核校验，发现问题及时纠正。控制网点要做醒目标志并采取保护措施。

　2)测量作业完成后进行平差计算及内业资料整理，并将成果报监理工程师验收，审批合格后，方可做为各项工程定点放样的依据。

　 3)测量资料的计算必须有 2 人用不同方法计算，其结果一致后方能进行实地测量放样。

　 4)当发现沉降突变时，立即停止基坑开挖施工，查明原因后，再继续施工，当原因不明时，必要时土方回填基坑，以免沉降加大，沉降事故在发现 1h 内，书面上报监理、设计及业主处以同监理、设计及业主商讨解决方案。

　5)所有测量资料都要及时整理、建档，以备复查。

　4.1.10 测量成果管理 强化过程管理。测量过程中及时做好测量成果和资料的整理工作，测量成果必须报监理工程师审查。全部测量数据和放样都应经监理工程师的检测。

　施工测量的最终成果，必须用在地面上埋设稳定牢固的标桩的方法固定下来。所有测量点的埋设必须可靠牢固，严格按照标准执行，以免影响测量结果精度。

　对文件和成果要有专人归类、统一编号、收发签证、整理存档。为工程竣工后的使用、保养提供必要的依据。测量过程控制表参见附表。

　4.1.11 测量工作注意事项 施工测量是主体工程开展的基础，通过采取上述管理措施和技术措施，可以基本保证工程的正常开展，但是为了确保工程的万无一失，确定以下应急预案。

　（1）测量工作以人为本，一旦现有测量人员无法到位，或不能满足本工程的要求，及时从分公司或者总公司调整相关人员，满足工程所需。测量设备的应急措施和人员类似。

　污水顶管施工方案 11 （2）由于工程施工对现场部分测量基准点存在一定的影响，可能出现基准点的破坏。所以测量人员必须经常对其进行复核，一旦出现上述情况，立即组织人员重新以业主提供的控制点为基础，建立现场的测量基准点。加强对测量控制点的保护。

　（3）建立工程测量校核、复核和上报工作，控制测量未经监理工程师审核，不得进行下道工序施工。

　5. 顶管机选型

　顶管施工主要穿越粉土层。施工场地内无地下水，为确保工程质量万无一失，确保绝对工程安全，我公司根据以住施工经验，机械顶管采用土压平衡机械顶管掘进机。

　（1）适用的土质范围比较广，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。

　6. 机械顶管施工方法 顶管选用土压平衡机械顶管机。管材要求：管道为 III 级钢筋混凝土排水管（混凝土标号 C50，抗渗等级 P8），“F”型钢承口接口，管径 DN800mm。管壁厚度为 80mm。该工程采用双向顶进作业方式，工艺流程图见附图（图 4）

　污水顶管施工方案 12 图 4

　机械顶管工艺流程图 6.1. 施工准备 (1)工作井沉到位并且封底混凝土达到设计强度，经现场监理工程师验收其高程、轴线、倾斜度、混凝土强度等均在设计和规范允许偏差范围之内，准许后方可使用。

　污水顶管施工方案 13 (2) 为确保安全，在工作井四周架设防护栏，为防止周围泥水流入井内，可在井四周疏挖排水沟、集水坑，在集水坑中架设潜水泵。

　(3)井室周围为满足起重机械下放掘进机和管节，依据实际情况进行硬化，以满足重型机械通行需要。

　(4)水、电保障措施：顶进施工用水，用电线路架设到位，另备发电机。

　(5)工作井防水措施：工作井坑底应设集水坑，及时抽水，工作井的井顶标高应满足防讯要求，事先设置临时挡水堰，井四周挖排水沟以排地表水。

　(6)顶管进出洞口措施 a、顶管进出洞地基加固措施 顶管施工中的进出洞口工作是一项关键的工作，为防止机头进出洞时下沉，确保机头进出洞时的安全性和可靠性，我们将根据现场实际情况选择采取注浆技术对机头进出洞口地基进行加固措施。

　b、出洞口密封措施

　 在施工工作井时，预留好出洞预留口，并安装钢压板和橡胶板密封装置。

　c、掘进机出洞技术方案 待顶管设备全部安装调试完毕后，准备推进前，采取如下措施：

　（a）将掘进机推进至井壁 50cm 处停止。

　（b）在确保安全的情况下，将井壁预留孔处的临时封堵墙凿除。

　（c）为防止掘进机出洞时产生叩头现象，可以采用延伸导轨，并将前 3 节钢混凝土管与机头做成可调节刚性联接。

　（d）推进掘进机，直至洞口止水圈能起作用为止，静候 3-4 小时，测出静止土压力，结合理论数据，定出推进土压力控制系数 （e）继续推进掘进机，在安装第一节管前，应将掘进机与导轨之间进行限位焊接，以免在主顶缩回后，由于正面土压力的作用将掘进机弹回。

　d、掘进机进洞技术方案 （a）当掘进机推进接近接收井坑时，减慢速度，并观察井壁变形情况。

　（b）精确放样，定出顶管进洞洞口位置。

　（c）在确保安全的前提下，将沉井预留孔处的临时封堵墙凿除。

　（d）继续推进，直至推进至设计要求为止，将掘进机与后混凝土管脱离。

　污水顶管施工方案 14

　(7)开挖泥浆池。并做好安全围护。

　6.2. 地面设备的安装 该工程地面设备主要是：吊车、注浆设备、操作间、输渣管道。顶进注浆是减少摩阻力的有效手段，为了保证注浆和补浆顺利进行，因此要在井口适当位置设置浆液生产和压送系统，主要安装一台搅拌机，一个钢制泥浆池，一台压浆泵，并进行试生产和试运转。

　6.3 顶进设备的安装 （1）导轨安装：导轨是顶进中的导向设备，其安装质量对管道顶进质量影响较大，导轨安装要求反复校测，使导轨中线、高程、轨距、坡度符合设计要求，两导轨应直顺、平行、等高，其纵坡应与管道的设计坡度一致，其偏差应在允许的范围之内，导轨面应平滑，安装的导轨应牢固，并应经常检查复核。下管后管节与轨面接触应成直线。该工程导轨采用 43 kg/m 钢轨，轨底和型钢焊接成一体，并用型钢支撑。

　（2）后靠背安装：工作井后靠背必须按设计的最大顶力进行强度和稳定性的验算，保证后靠背具有一定的刚度和足够的强度，施工时应保持后靠背的垂直，并使后靠背面与管道中心轴线相垂直，防止后靠背与千斤顶的接触面不平引起应力集中破坏后靠背及前导墙，或会产生顶时力偶使管道标高产生严重偏差。本工程采用钢筋混凝土井壁作为承压壁，并安装 1 块 2.0m×3.0m×0.3m 的钢靠背，后背的安装要确保其受力平面与顶进方向垂直。

　（3）主顶千斤顶安装：整体吊装主顶液压动力站应平稳安装在工作平台上。根据管径大小，选用相应的推力设备：主顶设备采用 4 台 200 推力油缸，油缸行程 2500mm，总推力 800t，油缸固定在拼装式油缸架上。安装在油缸架的油缸水平误差控制在 5mm 以内。

　（4）

　防止泥水流入工作井和触变泥浆流失的措施：

　a、为了防止顶管机头进出洞口流入泥水，并确保在顶进过程中压注的触变泥浆不致流失，必须事先安装好前墙止水圈。

　b、该工程采用止水装置为橡胶法兰组成的止水装置。

　c、安装时先装橡胶板，后装钢压板，再上垫圈并用螺帽紧固，使其阻止水流。

　（5）顶进阻力计算、后背墙及千斤顶选用验算：

　污水顶管施工方案 15 1）、顶力计算 本工程有 2 段段长距离顶管。顶管长度为 120m，计算顶力：

　管材的口径 DN800 ,壁厚 t=80mm ,管外径 B C =0.96 m ,土的容重γ=18 KN / m3 ，覆土深度 H=5m ，顶距 L=120m。

　依据 GB50268-2008 顶力计算公式 6.3.4 进行如下计算：

　F p =πD 0 Lf k +N F

　F p ——顶进阻力（KN）

　 D 0 ——管道外径（0.96m）

　 L——顶进长度，取 L=120m。

　f k ——管道外壁与土的单位面积平均磨阻力（KN/m2 ）,为减少磨阻力采用触变泥浆减阻，现场为粉土，依据 GB50268-2008 中 6.2.4-2 表，取 f k =5KN/m2

　N F ——顶管机的迎面磨阻力（KN），依据 GB50268-2008 中 6.2.4-1 表，土压平衡式式掘进。

　N F =(π/4)D R2 P

　D R ——顶管机外径，取 D R =0.96m。

　P——控制土压力。P＝K0×γ×H0 式中 K0——静止土压力系数，一般取 0.55 H0——地面至掘进机中心的厚度，取最大值 5.4m γ——土的湿重量，取 18KN/m3

　P＝0.55×18×5.4＝53.46KPa

　NF=(π/4)DR2P=(π/4) ×0.96×53.46=40.29KN Fp=πD 0 Lf k +N F =π×0.96×120×5+40.29 = 1849.93KN=184.993t

　 总推力为（2 台 100 吨千斤顶）：

　F=2×100=200t 顶进阻力 Fp(184.993t)小于总推力 200t 故能正常顶进。

　2）、后靠背验算

　 L (21#~22#) =240m，管径 D=800mm，矩形坑（内径长 8.4mm×宽 2.4m，设置混凝土后背墙壁厚 400mm），管道中心距原地面 H=5.4 米。后靠背依 2.4 米宽计算。

　后背的强度和刚度计算 污水顶管施工方案 16

　总顶进阻力估计：Fp=πD 0 Lf k +N F =π×0.96×120×5+40.29 = 1849.93KN=184.993t

　 总推力为（2 台 100 吨千斤顶）：

　F=2×100=200t 后靠背受力计算公式 2( /2 2p p pR B H K Ch K hHK      ) 式中：

　R-总推力之反力（一般大于推力的 1.2－1.6）

　a－系数（取 1.5－2.5 之间），此处取 2 B－后座墙的宽度（M）

　此处取 2.4 米 γ－土的容重（KN/M3 )

　 γ=18 KN/M 3

　H－后座墙的高度(m)，此处取 4 米 Kp-被动土压系数（粉砂土内摩擦角φ取 280 ）

　Kp =tg2 (45 0 +φ/2) =2.77 c-土的内聚力（kPa) 一粉砂土取 0 h-地面到后座墙顶部土体的高度（M），此处取 2。

　按上式计算: 2( /2 2p p pR B H K Ch K hHK      ) =2×4×(18×2.42 ×2.77/2+18×2×2.4×2.77) =3829.248KN=382.9248t 工作坑（后背墙 2.4 米宽）能承受 382.9248t 顶力＞总推力 184.993t。完全能满足要求。

　6.4 辅助设备的安装 污水顶管施工方案 17 辅助设备主要有供主顶液压动力站、操作员及测量仪器工作的平台，供工人上下井用的钢制扶梯，输渣系统：渣浆泵、输渣管道。

　6.5 掘进机头井内的吊装 a、吊装设备和专用设备必须牢固可靠，确保安全。吊装顶管掘进机的起重机械要选用有富裕承载的吊车，卸机头时要平稳、缓慢、避免冲击、碰撞，并由专人指挥。

　b、机头安放导轨上后，要测定前、后端中心的方向偏差和相对高差，并做好记录。机头与导轨的接触面必须平稳、吻合。

　8、掘进机穿墙出洞 （1）各种电表、压力表、换向阀、传感器、流量计等是否能正确显示其进入工作状态，然后进行联动调试，确认没有故障后，方可准备出洞。

　（2）拆除封门：

　a、检查洞口止水圈与机头外壳的环行间隙应均匀、密封，无泥浆流入。

　b、拆除部分封门砖砌体，其余部分使用顶管机进行磨除。

　c、随即将机头切入土中，避免前方土体松动坍落。

　6.6 管道顶进 a、开始顶进时的启动顺序 （1）合上总电源开关。

　（2）合上各分系统的电源开关。

　（3）开启注油泵。

　（4）按刀盘控制开关启动刀盘。

　（5）启动纠偏油泵站。

　（6）主顶系统进入随时顶进状态。

　（7）启动渣浆泵，同时启动油泵站及输渣阀门。

　（8）调整泥浆输送机和主顶千斤顶的速度，使其平衡。

　（9）启动压浆系统。

　（10）随时观测掘进机顶进的姿态和趋势。

　（11）随时将纠偏千斤顶进行微调纠偏，以控制机头方向。

　b、暂停顶进时的停止顺序 污水顶管施工方案 18 （1）

　停止主顶系统的顶进。

　（2）

　关闭泥浆输送机出土阀门。

　（3）

　关闭加泥润滑系统。

　（4）

　停止刀盘前的注浆。

　（5）

　关闭纠偏系统。

　（6）

　关闭刀盘系统。

　（7）

　关闭渣浆泵及进水泵。

　c、输渣方式 土压平衡顶进施工输渣方式为：高压泵向掘进机土仓内输清水，利用水压把泥浆压至渣浆泵内，再有渣浆泵抽送至泥浆池中。

　6.7 管节拼装 (1) 管节在下井前再次作外观和尺寸检查，管道的规格、荷载等级、接口型式等应符合图纸的要求。若发现有管端破损，管端面不平整，尺寸误差较大时，不能下井。

　(2) 将检查过的管节在安放橡胶圈位置一周涂上 851 聚胺脂涂膜橡胶，然后安装橡胶止水圈。

　(3) 在管节端部涂上 851 后安装木衬板，并在木衬板外测粘贴一圈遇水膨胀止水胶条。

　(4) 吊管用吊车，吊管时先试吊，吊离地面 10cm 左右，检查捆扎情况，确认安全后方可起吊。

　(5) 下管时工作井内严禁站人，当管节距导轨小于 50cm 时操作人员方可近期工作，将管节平稳卸入井底轨道上。

　(6) 安装环型顶铁。

　6.8 触变泥浆与填充注浆 为减小顶管阻力，保证开挖面土体稳定，顶进施工中进行注浆。浆液按照配合比进行调制、试用，并根据现场实际情况进行调整。

　（1）制定方案 触变泥浆的加注应按施工方案进行，顶管完毕应通过注浆进行管外空隙填充和泥浆置换。施工方案应包括以下内容。

　①泥浆配合比、注浆时及注浆压力确定。

　②制备和输送泥浆的设备及其安装规定。

　③注浆系统及注浆孔的布置。

　污水顶管施工方案 19 ④顶进洞口封闭泥浆的措施。

　⑤填充注浆和泥浆的置换。

　（2）加注触变泥浆 ①顶管机外径宜比顶进管材外径大 2~6cm，注浆后使土体与管材间形成10~30mm 厚的泥浆环。

　②应根据管道直径、土质条件、计算注浆量等确定每个注浆面上注浆孔的数量。本工程每根管距插口 2 米处设置 2 个注浆孔，注浆孔成 120°分布。管道贯通后及时处理丝堵和其防腐。

　③注浆应从顶管机后的第 1、2 节管开始进行，并通过对注浆分闸门的控制，使管道的前端在顶进过程中始终得到注浆补充。

　④顶进过程中还应通过后续管材的补浆孔进行补浆，补浆孔的间距和数量取决于土质、顶速等，宜相隔 2~5 节管材布置补浆孔。

　⑤注浆压力因管道上方土体的塌落程度、土体的渗透系数以及注浆管路沿程压力损失等而存在差异，注浆压力控制宜遵循以下原则：

　a．浆液能以较平稳的工作压力连续注入。

　b．防止浆液窜入管道内。

　c．注浆压力的上限不允许超过管道上方覆土的承压能力。

　（3）填充注浆 顶管终止顶进后，应向管外壁与土层间形成的空隙，或减阻触变泥浆层进行充填、置换，保障被穿越的地面构筑物安全。注浆应符合下列要求：

　①应由管内均匀分布的注浆孔向外测空隙压注浆液；注浆应与地面监控相配合，应采用多点注浆将管道与土层的间隙充分填满，注浆量宜按计算空隙体积的150%控制。

　②注浆压力应根据管顶覆盖土层的厚度计算或试验确定，宜为 0.1~0.3MPa。

　③注浆结束后，应在规定时间内将注浆孔封闭。

　6.9 顶管机的接收 （1）接收井的制作与工作井相同。

　（2）接收井的尺寸应满足顶管机与首节管材脱离后进行设备检查、维护及吊运所需空间要求。

　（3）接收井应预留顶管机出洞口，洞口直径宜大于顶管机直径 10~20cm。

　（4）顶管机临近接收井井壁 1~2m 时，应调整、控制顶管机顶进速度，加密对顶管机轴线的测控。

　6.10 顶管施工中的相关质量标准 贯...

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