高速公路顶管施工组织方案 45页

'青海省东部城市群西宁市东区供水工程穿越高速公路施工介绍工程号：2011-2733咨询证书编号：工咨甲13320070002设计证书编号：AW162001457中国市政工程西北设计研究院有限公司2012年5月 青海省东部城市群西宁市东区供水工程穿越高速公路施工介绍工程号：2011-2733院长：蒲钢青（高级工程师）院总工程师：孔令勇（教授级高级工程师）（注册公用设备工程师）审核人：史春海（设计二所所长、高级工程师）（注册公用设备工程师）项目总负责人：王海梅（设计二所总工程师、高级工程师）（注册公用设备工程师）项目负责人：张国杰（工程师）中国市政工程西北设计研究院有限公司2012年5月 青海省东部城市群西宁市东区供水工程穿越高速公路施工介绍工程号：2011-2733项目审定人：周敏（高级工程师）项目审核人：肖文渊（高级工程师）项目负责人：周敏（高级工程师）给排水专业负责人：汪洪玉（工程师）经济专业负责人：王非（工程师）结构专业负责人：蒋在强（助理工程师）其他编制人员：左时君（工程师）张旭平（工程师）李苏盛（工程师）巨邦鑫（助理工程师）吕潮云（助理工程师）周光涛（助理工程师）西宁市给排水规划设计研究院2012年5月 目录第一章项目背景3第二章项目概况42.1工程规模42.2工程设计线路42.3穿越高速公路地点4第三章施工方案63.1施工工艺63.2编制依据73.3顶管作业平面布置及工作井布置图7第四章施工方法94.1施工准备94.2工作井、接受井施工94.3顶管施工174.4进出洞口加固214.4顶管纠偏284.5顶进测量及控制294.6触变泥浆减阻措施30第五章顶管施工时质量通病的防治345.1叩头345.2泥水管内产生沉淀、堵塞现象34第六章质量保证措施376.1质量保证总体措施376.2沉井施工质量保证措施376.3顶管质量保证措施38第七章应急方案407.1沉井及顶管应急预案407.2输水管道爆管应急预案40 第八章施工进度计划及工期保证措施418.1施工进度计划表418.2工期保证措施41 第一章项目背景2010年5月28日中共中央政治局召开会议,研究深入实施西部大开发战略的总体思路和政策措施。2011年2月19日，青海省政府召开会议，专题研究海东工业园区建设事宜。会议认为，规划建设海东工业园区，符合国家建设兰（州）—西（宁）—格（尔木）经济带和青海省“四区两带一线”发展战略，是推动青海省产业集聚、有效降低物流成本和交易成本，为东部城市群建设提供重要产业支撑，提高区域经济竞争力的重要举措，省委、省政府高度重视海东工业园区建设。配套基础设施是现代工业发展的基础和依托，也是提高工业竞争力的重要保障，完善的配套设施更是吸引并承接东部产业转移的基本条件。配套基础设施的完善程度会对园区的经济运行效率产生绝对性的影响。海东地区现状基础设施条件薄弱，平安县城已建有输配水管网，水源主要为西宁市第四、第六水源，供水量为3×104m3/d；而临空综合经济园现状无供水管网，区域内人畜饮水主要依靠人畜饮水工程供水。以建设区域协调、安全可靠、合理完善的城镇供水设施系统为目标，全面提高供水安全保障能力。西宁供水（集团）有限责任公司作为东部城市群内最大的供水企业，在规划供水能力范围内最大限度向更多园区供水，提高供水质量，为产业园区的建设和发展提供服务，助力海东工业园区临空综合经济园及其他工业园的发展。 第二章项目概况2.1工程规模本工程供海东工业园区临空综合经济园、平东经济园区及平安县城用水量13万m3/d。输水管线供水规模为10万m3/d，按供水规模13万m3/d校核。2.2工程设计线路管线沿高速公路及北山根敷设，即自经四路东侧的七水厂输水管接出DN1000管道，沿远期规划二号路（宏建路），横穿宁张公路、北川河，穿越西宁-大通铁路及高速公路后，至郭家塔村附近的朝阳电厂输水渠处，沿输水渠西侧（堤岸西侧）敷设【若施工时朝阳电厂永久停产，则管道可布设于电站输水区内】至朝阳电厂发电厂房的下山管线处，下行至朝阳电厂办公区院内，再沿北山山根过大寺沟敷设管道至中庄在东货场东侧现有道路过互助路至湟水河北岸，沿滨河路敷设至西宁市第三污水处理厂东侧设管桥过湟水河，沿109国道（八一路）北侧河岸简易道路，敷设至峡口收费站，管道总长度25.39km。本工程设计线路，由水务集团、湟水河管理委员会、设计院、地勘单位、国土资源局和西宁市规划局共同踏勘，协商确定。经规划局报请市领导会议确定此线路，一方面不影响西宁市规划地块的使用；其次兼顾给西宁市缺水地块供水，可以结合水压调整，良好实现高水高用、优水优用的节能原则；2.3穿越高速公路地点本工程穿越高速公路共计3处： (1)穿越宁大高速公路，道路设计桩号K3+870。(2)祁家城立交桥群：祁家城立交桥下，道路设计桩号1816+200、1816+280；西过境高速公路道路，设计桩号K1815+900路东侧100m。(3)穿越兰西高速公路，韵家口收费站西侧，道路设计桩号K18+300。以上高速公路道路宽24m，道路两旁护坡宽3m，因此需穿越每条高速公路平面距离30m。 第三章施工方案3.1施工工艺地下管线探样测量放样否放样复核地面设备安装地下管线保护工作井、接收井施工注浆材料准备工作井设备安装及出洞准备进洞密封器安装注浆顶进排运弃土顶进出土管材运输堆放混凝土管节安装测量与纠偏出洞准备取出掘进机及附属设备全线测量置换浆液、洞口管缝处理结束 3.2编制依据(1)《给水排水工程管道结构设计规范》（GB50332-2002）(2)《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）(3)《混凝土质量控制标准》（GB50164-2011）(4)《市政道路工程质量检验评定标准》（CJJ1-90）(5)《给水排水构筑物工程施工及验收规范》（GB50141-2008）(6)《地下防水工程施工质量验收规范》（GB50209—2002）3.3顶管作业平面布置及工作井布置图12516487931——顶铁；2——油缸架；3——油缸；4——环形顶铁；5——后背；6——导轨；7——穿墙止水；8——砼套管； 工作井布置示意图高速公路顶管作业平面布置 第四章施工方法4.1施工准备(1)向有关部门了解清楚穿越段附近是否有光缆、电缆、管道等地下设施，并作标记。(2)检查顶管设备，配套设备及各种机具材料是否齐全、完好。(3)测量放线：测量工根据设计要求用经纬仪、水准仪定出中线桩、高程桩并用白灰撒出定位线；根据平面布置图定出施工区域边界线，其面积不小于20m×30m。4.2工作井、接受井施工工作井、接受井采取沉井施工方法施工4.2.1沉井施工程序基坑测量放样è基坑开挖è刃脚垫层施工è立井筒内模和支架è钢筋绑扎è立外模和支架è浇捣混凝土è养护及拆模è封砌预留孔è井点安装及降水è凿除垫层、挖土下沉è沉降观察è铺设碎石及混凝土垫层è绑扎底板钢筋、浇捣底板混凝土è混凝土养护è素土回填。4.2.2基坑测量放样根据沉井设计图纸和工程地质报告所揭示的地质情况，沉井基坑开挖深度取2米，沉井刃脚外侧面至基坑边的工作距离取2米，基坑边坡采用1:1。整平场地后，根据沉井的中心坐标定出沉井中心桩、纵横轴线控制桩及基坑开挖边线。施工放样结束后，须经监理工程师复核准确无误后方可开工。 4.2.3基坑开挖经监理工程师认可的基坑开挖边线确定后，即可进行挖土工序的施工。挖土采用1m3的单斗挖掘机，并与人工配合操作。基坑底面的浮泥应清除干净并保持平整和干燥，在底部四周设置排水沟与集水井相通，集水井内汇集的雨水及地下水及时用水泵抽除，防止积水影响刃脚垫层的施工。4.2.4刃脚垫层施工刃脚垫层采用砂垫层和混凝土垫层共同受力。（1）砂垫层厚度的确定砂垫层厚度Ｈ可采用如下计算公式计算：Ｎ／Ｂ＋γ砂Ｈ≤［σ］根据计算结果，无论是工作井还是接收井，砂垫层厚度Ｈ均为50（厘米）。砂垫层采用加水分层夯实的办法施工，夯实工具为平板式振捣器。（2）混凝土垫层厚度的确定混凝土垫层厚度可按下式计算公式计算：ｈ＝（Ｇ0／Ｒ－ｂ）／2根据计算结果，混凝土垫层厚度15厘米。混凝土垫层表面应用水平仪进行校平，使之表面保持在同一水平面上。4.2.5立井筒内模和支架由于顶管沉井高度达8米左右，因此，井身混凝土分三节浇捣，内模同样分三节按装。井筒模板采用组合钢模与局部木模互相搭配，以保证内模的密封性。 刃脚踏脚部分的内模采用砖砌结构，宽度与刃脚同宽。井身内模支架采用空心钢管支撑。钢管支架必须架设稳固，如有必要，可采用对撑支架，增加内模的稳定性。4.2.6钢筋绑扎钢筋的表面应洁净，使用前将表面油渍、鳞锈等清理干净；钢筋应平直，无局部弯折，成盘的钢筋均应调直；预制构件中的主钢筋均采用对焊、焊接并按照有关规定抽样送检；钢筋接头应互相错开，并严格按照国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204—92）中的有关规定执行；现场钢筋绑扎时，其交叉点应用21＃铁丝绑扎结实，必要时用电焊焊牢。钢筋规格、尺寸应符合设计图纸要求和规定，绑扎钢筋时应采用撑件将二层钢筋位置固定，保证钢筋设计间距。为了保证保护层的厚度，应在钢筋与模板之间设置同强度标号的水泥砂浆垫块，垫块应与钢筋扎紧并互相错开。钢筋绑扎完成后，应上报监理工程师进行隐蔽验收。隐蔽验收合格后，方可进行立外模。4.2.7立外模和支架钢筋绑扎验收后，应进行架立外模和支架。井壁内外模用串心螺丝固定，串心螺丝采用φ16的圆钢，中间设置止水片，两端设置铁片控制井壁厚度尺寸，圆钢两端头上铰成螺纹，用定制钢螺帽固定，拆模时拆去钢螺帽，割去外露部分，再用同标号防水砂浆二度抹平，确保不渗水。外模支架必须稳、牢、强，保证在浇捣混凝土时，模板不变形，不跑模。 4.2.8浇捣混凝土模板和支架工序完成后，必须经监理工程师进行验收。验收合格后，方可进行混凝土的浇捣。为缩短施工周期和保证工程质量，采用泵送商品混凝土。泵送混凝土可将输送管的软管直接放入浇捣段，距离浇捣面1米左右，保证混凝土不离析。混凝土浇捣前应严格检查各种预留孔、预留管和预埋件的位置和几何尺寸，严禁漏放和错放。混凝土振捣采用插入式振捣器振捣，振捣棒插入时应离开钢筋，但应防止混凝土振捣不匀和振捣过密而产生混凝土离析现象的发生。混凝土在捣振时应随时检查模板受力和钢筋受力情况，防止模板因混凝土振捣的原因而跑模。井身浇捣混凝土分三段施工：工作井——总高度为8.3米，分三次浇捣完成，一次下沉。第一次浇捣刃脚部分，高度2.4米；第二次浇捣高度3.0米；第三次全部浇捣完成，浇捣高度2.6米。地面以上用M10砌筑30cm高240砖墙。接收井——总高度为8.3米，分三次浇捣完成，一次下沉。第一次浇捣刃脚部分，高度2.4米；第二次浇捣高度3.0米；第三次全部浇捣完成，浇捣高度2.6米；最后在地面以上用M10砂浆砌筑30cm高240砖墙。采用分段浇捣混凝土时，严格按规范要求做好施工缝。施工缝做成凸缝，并在后浇时将连接处的混凝土凿毛，并用水清洗干净，浇捣时先用12%的UEA砂浆座浆，然后轻倒第一层混凝土并振捣密实，以免形成蜂窝，影响沉井的质量。 在混凝土浇捣过程中，还应做好混凝土的试块工作，保证质保资料的完善。4.2.9养护及拆模混凝土浇捣完成后应及时养护，养护方法可采用自然养护和塑料膜覆盖法。在养护过程中，对混凝土表面需浇水湿润，严禁用水泵喷射而破坏混凝土。养护时应确保混凝土表面不发白，至少养护七天以上。养护期内，不得在混凝土表面加压、冲击和污染。在拆模时，应注意时间和顺序。拆模时间控制在混凝土浇捣后的3～4天内进行，过早或过晚的拆模对混凝土的养护都是不利的。拆模顺序一般是先上后下，小心谨慎，以免对混凝土表面造成破坏。对于分段浇捣混凝土部位，应保留最后一排模板，利于向上接模。4.2.10封砌预留孔严格按照设计图纸的要求，设置和封砌各种预留孔，并保证在沉井下沉过程中，预留孔内不渗水。4.2.11井点安装及降水为确保沉井平稳下沉，采用排水下沉法施工。用井点抽出地下水，降低地下水位，井点在基坑外周布置，并至少预抽七天后，方可开始挖土。井点间距1.2米，沿井周满布。地下水位降低到井底碎石垫层以下50cm。4.2.12沉井下沉（1）沉井下沉系数计算Ｋ＝Ｇ／（Ｒf＋Ｒt）　其中：Ｇ为沉井自重 　Ｒf为精巧壁摩阻力　　Ｒf＝Ｄ１＋ft　Ｒf＝Ｌ１＋ft　Ｒt为刃脚端面及底梁反力Ｒt＝ft×Ｆt＋1/2ft×F　当１＜Ｋ＜1.33时沉井能正常下沉。（2）沉井下沉施工1）沉井下沉前,应先在四角用油漆做好高程标尺,如是圆井应把圆周4等分，然后用油漆做好高程标尺，以便于沉井下沉时进行观测。2）沉井下沉观测，必须每天定时观察,如发现下沉有异常情况，应加强观测，每次观测结果要求做好记录，报项目部技术负责人。3）沉井刃脚砼强度达到100%后，沉井可进行下沉施工。4）沉井下沉时，应对称破除素砼垫层，并把垫层砼块清理干净，防止沉井开始时下沉时发生倾斜。5）沉井井内挖土，采用抓斗式吊车挖土施工，人工配合挖土的方式进行施工,且要求施工采用连续施工的方式进行24小时不间断施工。6）沉井下沉挖土要有专人负责,指挥井内挖土施工。7）沉井下沉偏纠偏,要求现场施工人员根据测量观察到的数据及时调整井内挖土方式，并报项目负责人。8）由于施工现场无法堆土等杂物，因此施工时，沉井土方需及时外运。抓斗挖出土方，由土方车及时运至堆场。9）沉井下沉的速度,由挖土的速度来控制,当沉井离设计要求0.5～1m时,要求严格控制挖土速度,控制沉井下沉,防止发生超沉。（3）沉井封底1）当沉井下沉至设计标高时，应密切观察，在8小时内下沉量小于1cm时进行封底施工，如发生沉井下沉较大时，应采取阻沉措施。 2）封底施工时，严禁向井内回填土方，超挖部分应采用碎石或石块回填。井内淤泥需清除干净，预留钢筋调直，清除杂物，砼接触端面应凿毛，并清洗干净。3）在底板中设置集水井，作用是防止封底后地下水压的作用造成底板损坏，集井用Ø450砼管。4）封底时，先浇筑C25砼垫层，终凝后进行底板钢筋绑扎。5）钢筋验收合格后，进行底板砼浇筑，并留砼试块。6）当砼强度达到设计要求后，对集水井进行封堵，并停止井点降水。（4）施工技术要求沉井下沉需待混凝土强度达到设计要求后，方可开始挖土下沉。下沉时，应先凿除刃脚下的混凝土垫层及砖砌内模。挖土工具采用蟹斗挖机挖土吊出井外。沉井挖土顺序应中间稍低于四周，沉井内的挖土高差控制在1米以内，禁止深锅底挖土，防止沉井突沉造成沉井倾斜的危险。另外，井壁外的灌砂必须均匀充实，使沉井下沉时四周摩阻力相近，均匀下沉。沉井下沉时，应防止倾斜，发现问题及时纠偏，若沉井下沉有困难时应另外想办法，不准大量挖深，造成突沉。沉井挖土三班制连续作业，中途不停顿，确保沉井连续、安全地下沉就位。当刃脚距离设计标高在1.5米时，沉井下沉速度应逐渐放缓，挖土高差控制在50cm内，当沉井接近标高时，应预先做好止沉措施。止沉措施可采用在刃脚四周间隔挖出设计标高的槽，填入方木，并应注意抛高系数，禁止超沉和超挖。 4.2.13沉降观察沉井在下沉过程中，必须随时测定沉井标高，确保均匀下沉，并做好沉井下沉记录。沉井下沉至设计标高（包括抛高）后，应先清除表面浮泥等杂物，超挖的土方必须用碎石夹砂填实，不得用土填，井内不得有积水，并确保井点的正常工作，不允许发生停泵，同时加强对水位的观测，保证降水要求，地下水位必须距离垫层50cm以下。底板与刃脚的接触面，必须将表面混凝土全部凿毛并露出石子，便于新老混凝土的结合。当沉井在8小时内的累计下沉量不大于10mm时，方可浇捣底板碎石垫层。4.2.14铺设碎石层及C25素混凝土垫层在铺筑碎石层时，应确保井底内无积水、无流砂、无翻浆等现象。10cm的碎石层应做到平整，无坑塘，必须时应用水平仪抄平，保证碎石层的水平。碎石层铺筑完成后，即可在其上浇捣素混凝土垫层。在铺筑素混凝土垫层后，应保证表面平整，无地下水上冒现象。4.2.15绑扎底板钢筋、浇捣底板混凝土在素混凝土垫层完成后，就可在其上绑扎底板钢筋。钢筋在绑扎时，应保证刃脚钢筋与底板钢筋的连接、上下两层钢筋的间距，并将刃脚混凝土的表面凿毛露出石子，便于刃脚混凝土与底板混凝土的结合。 底板混凝土浇捣完成后应及时养护，确保其表面不露白，并应防止阳光及温差的剧烈变化，以免底板出现收缩裂缝，影响沉井的施工质量和使用功能。4.3顶管施工4.3.1顶管施工的准备工作4.3.1.1顶管工程力学参数确定顶管道受的阻力，包括工具管切土正压力、管壁摩擦阻力及工具管水压力。在考虑了安全系数的前提下最大控制顶力为300吨。考虑到地下工程的复杂性及不可预见因素，顶管设备取２倍能力储备，设备顶进能力应达到600吨，采用2个300吨的千斤顶可满足要求。4.3.1.2顶进设备的选用顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、顶铁、工具管及运出土设备等。千斤顶是掘进顶管的主要设备，考虑到为避免千斤顶故障而影响工程进度，故采用两套设备。千斤顶在工作坑内的布置采用两台并列式，顶力合力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线防止产生顶时力偶，造成顶进偏差。根据施工经验，采用机械挖运土方，管上半部管壁与土壁有间隙时，千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4～1/5处为宜。高压油泵由电动机带动油泵工作，选用额定压力为62Mpa的ZB-500塞泵，经分配器，控制阀进入千斤顶，各千斤顶的进油管并联在一起，保证各千斤顶活塞的出力和行程。顶铁是传递和分散顶力的设备。要求它能承受顶压力而变形，并且便于搬动。根据顶铁位置的不同，可分为横顶铁、顺顶铁和U形顶铁三种。本工程采用横顶铁形式。 工作坑上设活动式工作平台，平台用30号工字钢梁，上铺15×15cm的方木。工作坑井口处安装滑动平台，作为下管及出土使用。在工作平台上设直重架，上装电动卷扬机，其起重量应大于管子重量。4.3.1.3顶管准备工作1）根据设计轴线、高程、进行顶管中线、高程放样，以确定导轨的安装高度和方向，测量放样严格按三级放样制度进行测放复核，确定无误后，放可进行下道工序施工。2）安装洞口止水橡胶板。3）根据测放效果,安装导轨,导轨安装要求平稳、牢固，中线、高程与设计无误，偏差符合设计要求规范要求。4）主顶设备安装①在主顶千斤顶安装要求位移中线两侧,且两边等距,千斤顶坡度符合设计坡度。② 主顶油泵车安装到位后,需对油泵车进行调试,调试完成后,用高压油管与主顶千斤顶连接,并对主顶千斤顶进行调试。如发现问题及时调换或检修。③工具管安装,工具管吊入工作井接通电源,对工具管开顶前作最后一次检测,并作好记录。 4.3.2挖土与顶进 首先将工具头下到导轨上，就位以后，装好顶铁，连接好各系统并检查正常后，校测工具头水平及垂直标高是否符合设计要求，合格后即可顶进工具头，然后安放混凝土管节，再次测量标高，核定无误后，开动工具头进行试顶，待调整好各项参数后即可正常顶进施工。4.4进出洞口加固由于地质条件较差而工具管自重相对较重,因此在进出洞口区域需进行土体加固。在洞口进行压密注浆，以防止土体工具管出洞时，工具管发生下沉而直接造成顶管的质量发生问题。4.3.4顶管机出洞（1）先在预留洞内接长顶进导轨，并做好限位块。（2）在洞圈内割除外封门钢横梁，在洞门内将钢板桩顶松。（3）将顶管机顶入止水带内，至顶管机端部离外封门约10cm时停止。（4）拔除外封门。（5）在测量监控下顶管机继续顶进，至主顶行程伸足。（6）在顶管机尾部烧焊限位块，防止主顶千斤顶缩回时，顶管机在正面土体作用下退回。（7）缩回主顶千斤顶，吊放砼管节。（8）割除限位块，继续顶进。出洞后，顶管机和其后的第一至第节砼管节用拉杆连在一，形成一个整体。顶管机和砼管节连在一起后增加了稳定性，对出洞后的一个阶段的顶进施工十分有利，同时也便于在以后的顶进施工中对顶管机进行控制。4.3.5主油缸安装安装主油缸时应按操作规程施工，不平行度在水平方向不允许超过 3毫米，在垂直方向不允许超过2毫米。若数台千斤顶共同作用，则其规格应一致，同步行程应统一，且每台千斤顶使用压力不应大于额定工作压力的70％。为了减少后座倾覆、偏斜，千斤顶受力的合力位置应位于后座中间，用4台或6台千斤顶双层布置时，其合力位置在管道中心以下0～20厘米处，每层千斤顶高度应与环形顶铁受力位置相适应。主油缸线安装四台，油路必须并联，使每台千斤顶有相同的条件，每台千斤顶应有单独的进油退镐控制系统，以后视顶力和土质、摩阻力情况决定增加只数，要求将顶力控制在8000KN左右。千斤顶应根据不同的顶进阻力选用，千斤顶的最大顶伸长度应比柱塞行程少10厘米。油泵必须有限压阀、滤油器、溢流阀和压力表等保护装置，安装完毕必须进行试车，检验设备的完好情况。4.3.6导轨安装（1）导轨安装时，应复核轨道的中心位置，两根导轨必须相互平行、等高，导轨面的中心标高应设计管底标高适当抛高（一般为0.5～1厘米）。（2）安装导轨时，要在穿墙下留出一定空隙，为焊接拼管之用。4.3.7顶进施工工艺出洞阶段结束后，即可进行正常的顶进施工。小刀盘土压平衡顶管掘进机采用计算机闭环控制的土压平衡机理，电脑控制，小刀盘将土搅拌后，经由螺旋机送到密封舱板后出土。 密封舱内有两个土压传感器将测定的土压力转换成电信号输入到土压平衡控制器内，由其自动调节螺旋机变频器，改变螺旋机转速，从而改变出土速度，使之与主顶顶速相匹配，使土压舱内的压力始终控制在土体的主动土压力与被动土压力之间。顶进时，一般情况下主顶顶速是恒定的，随着土质的变化可能引起正面的土压力的变化，当正面土压力高于设定土压力时，螺旋机出土加快，使正面土压力下降，降到低于设定土压力时，土压平衡控制器又会调节螺旋机变频，使出土减慢，土压力回复到设定范围，也就是维持一个动态平衡的过程。顶进施工时，必须根据履土深度和土质情况计算出顶管掘进机正面的水土压力，作为设定土压力，输入土压平衡控制器，此后就可以靠土压平衡控制器自动控制正面土压力。土压平衡控制器分手动和自动两种控制方式，手动控制方式能将实际的正面土压力控制在更小的波动范围内，对于控制地表沉降是十分有利的。在整个施工过程中，要针对不同的履土和土质情况及时调整设定土压力值，以利顶进的顺利进行。顶管机的螺旋机采用轴向土。螺旋机出的土直接卸在土箱内，土箱装满后，由电瓶车运出管道，到工作井内由吊车上地面弃土。然后将倾空的土箱再放入井下，继续运土。顶进时应注意，由电瓶车运土时，即螺旋机停止出土时，应暂停顶进，以免造成“闷顶”，引起地面隆起。同时也要防止顶进中断时螺旋机仍在出土，造成开挖面坍塌，地面下陷的情况。一节管节顶进结束后，缩回主顶千斤顶，拆除洞口处的管线，吊入下一节管节，然后连接洞口处的管线，再继续顶进。 在顶管机和中继间处应放置应急照明灯具，保证断电或停电时管道内的工作人员能顺利撤出。在中继间处压浆总管内软管过渡。管道内的设备安装和管线布置，可采用预埋件或膨胀螺栓固定，凡采用预埋件固定的，应在砼管节生产前，将预埋件图纸提交给砼管节生产厂家。4.3.8管节制作顶管套管采用GB/T11836-1999钢筋砼套管，管端形式为双插口式。4.3.8.1特殊管节预制（1）带拉杆管节预制带拉杆管节预制方法与普通管基本相同，其不同点主要在管节前后两端加设予埋拉杆（首管只在后端加设，尾管只在前端加设），此种管节每处穿越处需要预制4节。（2）带注浆孔管预制在顶管过程中，为了降低对周围土体的扰动，在顶管过程中须进行注浆润滑，这就需要带注浆孔的管节。带注浆孔管节预制与普通管节预制基本一样，其不同点主要在管节的前后两端加设了注浆孔予埋件，以便注浆使用。（3）中继管和中继后管的预制中继管的预制采用δ=22mm的钢板制作，并在内部设置架设千斤顶的予埋件及环板。（4）管节的吊运管节的吊运、装车、下管均采用特制的吊具进行。管节起吊时严格遵守起吊规范，管节必须轻吊轻放管节接口处理措施4.8.1.2管节接口处理 管节接口处理是顶管工程的关键部分，保证做好接口部分是顶管工程成败的关键，因此对组成接口的每一部分都必须严格遵照有关规程的要求逐一分严格制作。顶进前应对砼成品管、钢套环、橡胶密封圈和衬垫板从尺寸、规格、性能、数量等均作详细调查，必须符合标准设计图的要求。顶进前还必须在现场作试安装，对不合格的砼成品管应予以剔除。砼管接头的槽口尺寸必须正确，光洁平整无气泡。橡胶圈的外观和任何断面都必须质密、均匀、无裂缝、无孔隙或痕等缺陷，橡胶圈应保持清洁、无油污，不能在阳光下直晒。钢套环必须按设计要求进行防腐处理，刃口无疵点，焊接处平整、脚部和钢板平面垂直，堆放时整齐搁平。衬垫材料为多层胶合板，其应力——应变关系应符合试验曲线要求，误差±5%。粘贴时是，凹凸口对中，环向间隙符合要求。插入安装前滑动部位应均匀涂薄层硅油等润滑材料，对像胶无侵蚀性，减少摩阻。严禁使用其它油脂及肥皂水等润滑剂。承插时外力必须均匀，橡胶圈不移位，不反转，不露出管外，否则应拔出重插。顶管结束后，应按设计要求在内间隙嵌以弹性密封膏，要求与二管口抹平。4.3.9供电及照明长距离供电为了解决电压降问题，一般采用高压输电，在盾构施工中，都是采用高压输电解决压降问题的。但是顶管施工有其特殊性，其管径小，若采用高压供电安全缺乏保障，因此我们是采用380V低压输电。 为了防止电缆线接头松动，接触电阻增加而影响供电质量，我们使用中的电缆接头箱，既保证了接头质量，又可以避免包扎受潮而产生的漏电事故。另外由于变压器到顶管作业点的距离较长，可能造成沿途的较大电压降，为了防止不可预见情况的发生，我们还要安装一套225A自动增压装置，当线路压降过大时，增压装置开启，稳定施工用电电压，保证顶进设备的正常动作。顶进施工时，顶管机所需要电力由操纵平台上的电箱用50mm2电缆直接输送到工作面，电缆采用三查五芯制，井口采用航空接头，便于拆卸，管道内用接头箱进行电缆连接，确保使用安全。照明采用36V安全电压，由管道内电箱中的1KVA变压器提供36V电源，每只变压器连接9～10只行灯进行照明，根据顶进长度来决定使用变压器的数量。4.3.10通讯、监控顶管施工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，因此我们设立了通讯、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自由通讯，在管道内空气潮湿，应使用防潮防爆的矿用电话机，以保证通话质量。监控采用了两台监视器，分另对顶管机操作面和主顶操纵台进行监控。这样地面人员能及时了解施工情况，发生问题可以立即着手解决。为了解决转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，保证了图像的清晰。4.11顶管进洞技术措施为保证顶管机能顺利进入接收井预留洞，在离接收井15m 左右时要加强对顶进轴线的观测，及时纠正顶进轴线的偏差，保证顶管机能顺利地按设计轴线进入预留洞。为防止预留洞封门打开后洞外的土体涌入接收井内，在顶管机到达接收井前，在接收井内预留洞处安置一道橡胶止水带，以防止顶管机进洞时水土涌入井内。接收井内按顶时轴线安装接收机架，使顶管机平衡地进入接收井，防止进洞后顶管机直接落到接收井底板上，造成后续管节口质量问题。顶管机进洞后，尽快把顶管机和砼管节分离，并把管节和工作井，接收井的接头按设计要求进行处理。4.12沉降观测点的布置和观测顶进施工的每个顶程都要布置地面沉降测点，出洞后的15m范围内每隔3m布置一个沉降观测点，然后每隔5m布置一个沉降观测点，在地面重要构筑物处适当增加沉降观测点布置。在每一个顶程中还要布置两道断面沉降观测点。沉降观测点布置必须做到安全、可靠。对测量所用的仪器要经常校核，确保测量数据的准确性。顶进施工时，对沉降测点每天进行两次观测，对要保护的构筑物处的观测点适当增加观测的次数，并及时把测量数据反馈到施工人员手中，便于指导顶进施工。保护地面构筑物的技术措施如下：（1）沿途设置沉降观测点，同时设几道断面观察点，每天二次观测地表沉降量，将数据及时反馈施工人员，以便根据沉降量，调整顶参数。（2）顶进的前20m 作为试验段，采集尽可能详尽的数据，掌握在当地土层中顶进的适宜的顶进参数，同时控制好轴线，为以后顶进创造一个良好的导向。（3）顶进至地面构筑物附近时，应严格控制正面土压力，将土压力控制在尽可能小的范围内，保证出土量与顶进量相匹配。同时尽量少做纠偏动作，即使做纠偏动作，幅度也不宜过大。（4）顶管机穿越后，会存在一定的后期沉降，此时顶进仍在进行，必须不断进行定点补压浆，支护土体，补充失水的泥浆，直至顶进结束，补压浆的地点和压浆量均应根据沉降观测数据来确定。（5）顶进结束后，构筑物下方，立即用水泥浆置换膨润土泥浆以固结土体，减少地表的最终沉降量。水泥浆仍由管道内的压浆孔压注。顶进施工中，必须严格执行以上各项措施，将顶管对环境的影响降低到最小程度。4.4顶管纠偏4.4.1纠偏装置纠偏是通过顶管机上的纠偏铰产生折角的面进行的，顶管机为二段一铰结构，顶管机长径比（即纠偏灵敏度）为L/D＝1.08。纠偏系统由4台150t双作用油缸及控制阀件组成，4组油缸呈斜向45°正交布置，每个纠偏油缸都通过万向铰将顶管掘进机前后壳本连接在一起，使顶管掘进机能一定范围内任意做出纠偏动作。4组纠偏油缸由4个三位四通电磁换向阀控制，每个油缸前后腔油路关闭，使油缸内始终保持高压，确保纠偏动作的可靠。4.4.2实用纠偏技术 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，直接反映顶时轴线的偏差情况，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。在实际顶进中，顶进轴线的设计轴线经常会发生偏差，因而要采取纠偏措施，减小顶进轴线和设计轴线间偏差值，使之尽量趋向一致。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。在施工过程中贯彻勤测、勤纠、缓纠的原则，不能剧烈纠偏，以免对砼管节和顶进施工造成不利影响。实际操作中还应注意，纠偏是与顶管同步进行的一项工作，重要的是把握顶管趋势，不能指望一蹴而就，而应缓慢地，逐步进行，若操之过急就容易造成轴线的较大折角，反而不利于顶进的顺利进行。4.5顶进测量及控制4.5.1轴线测量方法为了使顶进轴线和设计轴线相吻合，在顶时过程中，要经常对顶进轴线进行测量。在正常情况下，每顶进一节砼管节测量一次，在出洞、纠偏、进洞时，适当增加测量的次数。施工时要经常对测量控制点进行复测，以保证测量的精度。顶进测量利用J2激光经伟仪置于顶进轴线上，跟踪顶管机内光靶测尺，顶进时，施工人员随时可以直观的看出顶管机偏差情况及行进方向，同时每顶进一节管节利用J2经纬仪二测回直接在井内观测顶管机内平面测尺偏差读数。高程偏差测量采用水准仪测量测得顶管机中心标高，再与设计高程比得高程偏差。另外，指示轴线在顶进过程中，必须利用联系三角形法定期进行复测，以保证整个顶进轴线的一致性。 4.5.2顶进中顶管机前进趋势的测定测定顶管机前进趋势，能达到减少测量时间的目的，顶进中施工人员对顶管机的纠偏也迫切需要及时了解顶管机走势，以能够较有效地纠偏。施工人员及时了解顶管机走势，如果轴线偏差较小，且走势较好（沿设计方位），有时就可省去不必要的轴线差测量，提供更多的顶进时间，如轴线偏差较小，但顶管机前进趋势背离设计轴线方向，施工人员也能够及时进行有效的纠偏，使顶管机不致偏离较大。可见掌握了顶管机的走势好处显而易见，为此我们设置了顶管机前进趋势测量及计划方法。通过观察顶管机的行进趋势来指导纠偏。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。4.6触变泥浆减阻措施4.6.1压浆孔布置顶进施工中，减阻泥浆的运用是减小顶进阻力的主要措施。管道顶进时在掘进机后需连续放置3至4节有注浆孔的管子，不断注浆，使浆套在管子外面保持得比较完整后，再间隔3～4节管子放置一节有注浆孔管子用以补浆。向管道外壁压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磨擦力，从而减小顶进时的顶力。泥浆套形成的好坏，直接关系到减阻的效果。 为了做好压浆工作，同时在顶管机尾部环向均匀地布置了四只压浆孔，用于顶进时及时进行跟踪注浆。砼管节上布置有四只压浆孔，四只压浆孔成90°环向分布。顶管机后面的三节砼管节上都有压浆孔，其后每三节管节里有一节管节上有压浆孔。压浆总管用2″白铁管，除顶管机及随后的三节砼管节外，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，顶管机尾部的压浆孔要及时有交地跟踪压浆，确保能形成完整有效的泥浆环套。砼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。4.6.2泥浆配制减阻泥浆的性能要稳定，施工期间要求泥浆不失水、不沉淀、不固结，既要有良好的流动性，又要有一定的稠度。触变泥浆的主要成分是膨润土，掺入碱（碳酸钠）和水配制而成。顶进施工前要做泥浆配合比实验，找出适合于施工的最佳泥浆配合比。4.6.3触变泥浆的配合比参考下表膨润土的胶质价膨润土水碱（碳酸钠）60～7070～8080～9090～1001001001001005245246146142～31.5～22～31.5～2注：膨润土的胶质价测定方法如下：将蒸馏水注入直径20mm，容量100ml的量筒里，至60～70ml刻度处；称膨润土试料15g，放入筒中，再加水至95ml刻度，盖上塞子，摇晃5mim，使膨润土与水混合均匀；静置24h使之沉淀，沉淀物的界面刻度即为膨润土的胶质价。 为了在顶进完毕后使触变泥浆固结增强，可掺入凝固剂（工业六糖）和塑化剂（松香酸钠）。以上掺入剂的配比参考下表：触变泥浆掺入剂配比（重量比，以膨润土为100）石灰膏工业六糖松香酸钠（干重）水4210.1注：石灰膏中的含水量为110％，实际石灰占膨润土的比重为20％。减阻泥浆的拌制要严格按操作规程进行，催化剂、化学添加剂等要搅拌均匀，使之均匀地化开，膨润土加入后要充分搅拌，使其充分水化。泥浆拌好后，应放置一定的时间才能使用。压浆是通过储浆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、顶管机尾部等处装有压力表，便于观察，控制和调整压浆的压力。4.6.4压浆方法顶进施工时主要是时行同步压浆，通过顶管机尾部的四个压浆孔压注触变泥浆、压浆压力应以浆液能压出管壁外而压力最小为宜。压力太大，则管壁外土体要受到扰动，造成局部坍塌，反而不利于减阻，也影响了轴线控制；压力太小，则浆液无法压出管壁外，不能形成浆套。顶进时可以通过观察总的压浆量与顶进距离的关系来估算压浆压力是否恰当。随着顶进距离的延伸，应定期进行补压浆，补压浆通过管道内每6m布置的压浆孔进行，补压浆可能在每节管节顶进的间隙进行，必要时在顶进过程中也可穿插进行。 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性，由于泥浆的流失及地下水等的作用，泥浆的实际用量要比理论用量大很多，一般要达理论值的4-5倍，但在施工中还要根据土质情况，顶进状况，地面沉降的要求等做适当的调整。4.6.5注意事项（1）触变泥浆送与顶进同时进行，泥浆配合比要做试验，按配合比根据不同的土质进行适当的调整，保持泥浆的稳定性，由于顶管距离较长，工期亦相对较长，部分泥浆可能失水，应采取补浆措施，保持泥浆减阻的良好效果，同时要控制压浆量和压力。（2）每个注浆孔宜安装阀门，注浆遇有机械故障，管路堵塞，接头渗漏等情况时，经处理后方可继续顶进。（3）拆除注浆管路后，应浆管道上的注浆孔封闭严密，对全部注浆设备清洗干净。 第五章顶管施工时质量通病的防治5.1叩头①现象顶管机在推进过程中一直往下走，即使纠偏使用也不明显。②原因A、大多发生在粉细砂土中。由于泥水平衡顶管机比较重，而且机器转动起会相起震动，这种震动会使粉细砂土很快液化，从而降低了它的承载力，就会使顶管机产生往下沉的趋势。B、或者是遇到了上下两层不同性质的土，由于下面一层土较软，而使顶管机往下偏。C、泥水压力控制不好。③防治措施A、首先仔细阅读土质资料，如果在粉细砂土层中顶进偏低，可调低进泥的泥浆浓度，减小顶进速度。B、如果是遇到两层软硬程度不一样的土时，应注意让顶管机的头部略微往上翘一些，同时把前三至四节管与顶管机后壳体联成一体。5.2泥水管内产生沉淀、堵塞现象①现象泥水管内泥水流动不畅通，顶管机推进因此也不顺利。②原因 A、在泥水管内产生沉淀这种现象大多发生在砂土层中。一是由于排泥泵效率低下流量不足，在泥水管内的流速小于临界流速使泥砂产生了沉淀。二是在顶管机停止推进以前对管内冲洗力度不足致使泥砂产生沉淀。如果是粉细砂，一旦沉淀在泥水管内，时间持久后板结起来就比较难冲洗干净。B、在含水量少的粘土层中，粘土会变成如同鸡蛋一样的泥团，如果泥团过大，它在管道的弯头和阀门处会把管道堵塞。无论是哪一种管道堵塞，都会影响顶管机的正常推进，时间拖长，顶管机就会往下沉，从而影响到顶管的质量。③防治措施A、如果排泥泵达不到所需的流量要求时，就应该更换。B、停止推进前必须对排泥管道进行较为彻底的清洗。C、如果是在含水量小的粘土中推进，应减小刀盘每转一圈时所切削泥土的厚度，同时适当加大送水量。另外在排泥管道与基坑旁能之间加一只沉淀箱，可让土块或卵石在该箱里沉淀下来，过一段时间只需打开箱底排出。5.3地面沉降（1）现象在顶管机过后或顶管施工完成以后，在管子中心线左右两侧的地面产生沉降。并且随着时间的推延，沉降槽的宽度与深度均匀与日俱增。（2）原因沉降原因有四种：第一种是泥水浓度过低，造成超挖塌方所造成的；第二种是顶管过程中对土的扰动而产生的沉降；第三种则是由于润滑浆套内的浆液流失所造成的沉降；第四种由于采取了辅助的降水施工所造成的沉降。 （3）、防治措施a．控制好进尺与出土量之间的关系，做到不超挖；b．润滑浆要有一定的稠度，不能太稀。如果对沉降要求很高的情况下顶完全程后，必须用充填浆把润滑浆完全置换出来；c．尽量少采用降水这一铺助施工手段。 第六章质量保证措施6.1质量保证总体措施(1)本工程实行创优目标管理,全体施工人员牢固地树立起“质量第一”的意识，确保本工程获优良等级。(2)认真执行和实施质量保证体系。实行项目经理、项目工程师质量负责制，施工技术员岗位责任制，并制定严格的奖罚制度。(3)施工组织设计由总工程师审批同意后,工程才能实施施工。(4)工程施工质量实行质量控制管理方法。对主要工序实行施工技术员事先技术交底；现场质量跟踪控制；质量员对工序质量过程检查。做到以工作质量保证工序质量，以工序质量保证产品质量。(5)工程质量及隐蔽工程验收严格实行三级管理验收制度。先由班组自行检查经质量部门和技术部门复检合格,再报请监理最终验收通过后,才能进行下一道工序施工。（6）严格执行材料验收制度和原材料取样封存管理方法及计量管理制度。（7）技术资料管理归档必须遵照有关规定标准，做到及时、齐全、正确、规范。6.2沉井施工质量保证措施(1)严格把好原材料质量关,水泥、碎石、砂及外掺剂等要达到国家规范规定的标准。（2）为保证混凝土工程质量，必须严格执行操作要求，在混凝土浇捣过程中，由技术、质检人员全面负责。 （3）混凝土浇捣前对新老混接缝处的垃圾、杂物一律清除干净，浇水湿润，但不得有积水。（4）混凝土、砌筑浆必须由专职级配员按规定要求制作足够的试块，并标明标号、使用部位、日期及编号。（5）钢筋由钢筋施工员按设计图提出配料清单，同时应满足设计对接头形式及错开要求。搭接长度、弯钩等到符合设计及施工规范的规定。（6）所用钢筋应具有出厂质量证明，对各钢厂的材料均应进行抽样检查，并附有抽样报告，不得未经试验盲目使用。（7）绑扎钢筋前应由钢筋施工员向班组进行交底，内容包括绑扎顺序、规格、间距、位置、保护层、搭接长度与接头错开的位置，以及变钩型式等要求。（8）模板在每一次使用前，均应全面检查模板表面光洁度，不允许有残存的混凝土浆，否则必须进行认真清理，然后喷刷一度无色的脱膜剂或清机油，以至拆模时保证混凝土面的平整度。（9）沉井下沉时的刃脚和井壁混凝土强度达到100%设计强度。（10）严格按确保沉井稳定的需要来掌握临界挖深，井底每次挖土范围、深度、井点降水深度等重要的施工管理参数。（11）严格按勤测勤纠的原则，进行沉井下沉中的纠偏。（12）应在沉井施工前定好各种观测原始的起始点，以便分析对比，及时调整控制。6.3顶管质量保证措施(1)顶管施工前编制顶管组织设计,提交审定后才能施工。(2) 一旦工程开工,项目部应尽快熟悉设计图纸。未经设计单位书面同意，不得随意更改设计。(3)项目部应认真分析地质资料,摸清地下管线和地上建筑物的详细情况,办好绿卡和有关手续,并制定详细的技术措施。该措施应取得认可，方可施工。(4)顶管前,项目部应向作业班组进行详细的技术交底,并办好书面手续。(5)洞口止水装置的同心度误差小于1cm。机头到达接收井，应避免管子叩头现象。(6)项目部应派专人对成品管、钢套环、止水带及木垫从质量、保管、安装等方面进行全面监督，确保管接口密封性能良好。(7)顶管注浆工艺是施工的关键,必须从膨润土的材料、搅拌和压注进行全面监控，严格按操作规程施工。降低顶进阻力。顶进过程中，应严格控制顶力在允许范围内，并留足够的安全系数。(8)顶管姿态控制应在质量标准范围以内,如果在顶进过程中,发现方向失控,应立即停止顶进,逐级上报,经研究同意后,方可继续顶进。(9)顶管穿越建筑物时间较长时，应采用信息反馈技术，优化顶进参数，使建筑物的沉降降低到最小限度。并做好保护技术措施。 第七章应急方案7.1沉井及顶管应急预案施工现场一旦发生沉井裂缝、顶管土方坍塌事故，将会造成人同伤亡和直接经济损失，为了争取在第一时间抢救伤员，最大限度地降低员工及相关方生命安全风险和经济损失，特制定本项目部裂缝及坍塌应急预案。(1)不论任何人，一旦发现有沉井裂缝、顶管土方坍塌，应立即呼叫在场全体人员爬上沉井。(2)在没有人员受伤的情况下，现场负责人应根据实际情况研究补救措施，在确保人员生命安全的前提下，组织恢复正常施工秩序。(3)一旦发生沉井裂缝，应马上停止施工，用河水灌满沉井，确保沉井内外压力平衡，观察一段时间，如发现沉井裂缝没有继续扩大的危险，就抽除沉井中的部分河水，用28号工字钢对沉井周壁进行加固，确保沉井裂缝的不扩大，确认沉井安全后，才能继续施工。(4)一旦顶管过程中产生土方坍塌，应立即停止顶管的顶进，马上采用水泥浆注浆，对顶管周壁进行注浆，使水泥浆与碎、卵石结合，使之形成固化，观察一段时间后，确认已无危险，才能继续顶进。7.2输水管道爆管应急预案当套管内钢管发生爆裂，由于有外套DN1500的钢砼管，管内充满积水，向两侧井室流入。应立即关闭两端的控制阀门井，避免对道路凹槽影响。 第八章施工进度计划及工期保证措施8.1施工进度计划表计划工期120天。8.2工期保证措施（1）本工程施工时，在人员上配备充足,采用3班制昼夜施工方法来缩短工期，并配备相应的劳动力。（2）工期保证措施发挥施工管理优势，进行合理的施工分配，组织流水施工，确保工期目标顺利实现。（3）运用先进的泥水平衡掘进施工技术，依靠领先的技术，确保工程建设的顺利、快速运行。（4）依据以往施工经验，在施工前对所有顶管设备进行大修，严格按要求进行设备大修，做好原始记录，同时在施工时做到随修理和保养，保证设备正常运行，确保工程顺利运行。（5）建立以项目经理为首的施工管理系统，其主要任务是：1)掌握和控制施工进度，及时进行人力、物力的平衡调度，保证施工按计划正常运行。2)及时同有关部门互通信息，掌握施工动态，协调内部各专业工种之间的工作，注意后续工序的准备，布置工序之间的交接，及时解决施工中出现的各类问题。3) 及时了解材料、设备供应动态，对缺口物资要做到心中有数，并积极协助调剂，如对工程进度产生影响时，要提出调整局部进度计划和有效的补救措施，使总进度计划顺利实施。'