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过河顶管施工专项方案修改

37
2020年4月19日
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顶管施工专项方案
（穿越复兴河）

编 制：
审 核：
安全审批：
审 批：

10月

一、编制依据：
1、甲方提供的设计图纸。
2、国家和行业施工及验收规范、标准及业主规定的技术要求。
3、地理环境及气候状况。
4、国家现行法令、法规，地区颁发的安全、消防、环保、文物等管理规定。
4.1 《中华人民共和国环境保护法》。
4.2 《建设项目环境保护管理办法》。
5、施工技术标准及验收规范
5.1 《输油输气管道线路工程施工及验收规范》SY0401-1998
5.2《石油天然气管道穿越工程施工及验收规范》 GB/T4079-
二、工程概况
本工程需穿越铁路和复兴河，铁路采用顶管穿越，复兴河采用明开挖过河。采用DN900钢承口钢筋混凝土套管顶管穿越，顶管距离为60米。内穿DN700焊接钢管78米。设置工作坑1个，接收坑1个。
三、基坑概况
1、采用工字钢支护体系，设2道钢支撑，采用双轴搅拌桩止水。
工字钢，长为12m，型号为I40b，采用密排布置，并采取措施提高成桩平整度和垂直度；使钢围檁与工字钢间空隙填充严密保证支撑体系受力可靠。严格控制双轴轴水泥搅拌桩施工质量减少基坑渗漏风险。
水泥搅拌桩采用φ700@500双轴搅拌桩止水帷幕，与钢桩净距为150mm，桩长15m。
一、二道支撑标高分别为1.000、-2.500m。
2、支护体系均采用工字钢。
①支护桩采用工字钢I40b。
②上层腰梁采用双拼I40b 工字钢，下层腰梁采用三拼I50b 工字钢。
③角隅处斜撑采用∅219x16 钢管，角隅处斜撑采用∅426x14 钢管。
3、搅拌桩说明：
①水泥土墙采用双头搅拌桩，Φ700@500。
②水泥采用P42.5级普通硅酸盐水泥。
③水泥掺入比为18％，水灰比1.5。
28天抗压强度不低于1.0MPa。
4、矩形基坑：
（1）矩形基坑，基坑平面尺寸5x8m，基坑面积40㎡，挖深8.7m。
（2）废弃土方随挖随运走。
（3）支护体四周地面荷载控制在20kN/m2。
（4）基坑平面图及剖面图如下：

基坑平面图

基坑剖面图

基坑平面布置图

四、施工设备配置
主要施工设备配置一览表
机械或设备名称
型号规格
数量（台）
国别产地
用于施工部位
泥水平衡顶管机
D900mm
1
中国
顶管
汽车吊
中联50t
1
中国
管材吊装
汽车吊
中联25t
3
中国
其它吊装
发电机
三菱S6A3（200KW）
4
日本
动力输送
主顶油缸
JPT220吨
24
中国
顶力提供
注浆泵
柱塞式电机4KW
4
中国
顶管注浆
水准仪
DSZ3自动安平
4
中国
施工测量
激光经纬仪
DJJ2
4
中国
施工测量
顶管机头选用NPD900型泥水平衡顶管掘进机，机头配备激光导向系统,其具有平衡效果好，结构紧凑，技术先进等优点，施工连续性好，顶进速度快，适应口径广泛，对土质的适应性强等优点。
五、施工准备
顶管前从设备、物资、技术方面做好准备工作。充分的准备工作是顶管安全、顺利经过的重要保证。准备工作的重点：一是设备的维修和保养，确保顶管机及配套设备处于最佳工作状态，避免设备故障导致顶管机长时间停滞在下方地层中。二是确定合理的测量纠偏方法，确保顶管机顺利进洞。
1、设备准备
准备顶管前，对顶管机及后配套设备进行一次全面、细致的检修。重点对顶管机的注浆系统、控制电路及液压系统、及电路进行检修。对于损坏的部件立即更换，对存在故障隐患的部位及时排除。特别是对注浆管路进行清洗疏通，避免注浆管在顶管时堵塞，导致触变泥浆供应中断，顶力急增，从而造成顶管机停机。检修前制定详细的设备检修计划，对设备进行彻底的检修，将检修任务落实到个人，确保顶管前所有设备均处在最佳的工作状态。
2、物资准备
首先，在顶进前，考察管材供应商的生产能力及管材质量，确保管材供应及时，满足施工进度要求。其次，必须确保管材质量，若管材质量不合格，在顶进过程中发生管材破坏，会造成不可挽回的损失。其次，膨润土的质量必须严格把关，检验不合格的杜绝使用。
3、技术准备
技术方案的落实与否关系到顶管能否安全、顺利施工。因此在顶管前对所有施工人员进行技术交底是非常必要的。在交底前组织召开顶管专项技术会，对施工方案的重要环节、各岗位职责及其它注意事项等内容进行详细讲解，保证每位施工人员理解各项技术要领，明确自身职责。
六、施工方案
1、施工设备
本工程采用浮动刀盘泥水平衡顶管机。
该机型专为在软土中顶进而设计，和其它顶管机不同的是它有一个能够前后浮动的刀盘，一次设定工作土压力后刀盘即可根据顶进速度以及前方土体土压力的变化而自动浮动，从而保证一个恒定的土压力平衡值，达到最小的地表沉降，确保顶进轴线上方的构筑物不受影响。
泥水平衡顶管机包括：主机、纠偏系统、进排泥系统、主顶系统和压浆系统组成。

其特点有：
①采取全封闭式顶进，可有效的保持挖掘面的稳定，对管道周围的土体扰动小，能很好的控制地面沉降；
②与其它类型顶管相比，泥水平衡顶管施工的总推力较小；
③工作井内的作业环境好，顶管自动控制，管内不用人员作业，安全性高；
④由于采用泥水管道输送弃土，不存在吊土，搬运土方等容易发生危险的作业；
⑤由于泥水输送弃土的作业连续进行，故其施工速度快，能有效保证工期;
⑥污染小，噪音小，环保。采用泥水管道输送弃土;
⑦节约工时，提高工效;
⑧施工工艺简单,标准化、程序化，便于施工控制和管理;
⑨泥水加压平衡工具管与其它工具管相比，具有平衡效果好，结构紧凑，技术先进，由于出土方式是用水力机械化连续出土，因此顶进速度快，对土质的适应性强。无论是粘性土还是砂性土，均能收到良好的效果。
2、泥水平衡顶管工艺流程

注浆装置和润滑系统
七、顶管关键技术及操作要点
1、洞口土体加固及止水
由于土体自身均缺少自立性和防水性，一旦有临空面时，会产生滑坡塌方，出现涌水、涌泥、涌砂。对洞口外土体加固处理的目的，是使土体具有自立性、隔水性和一定的强度，防止机头在顶进初期由于自重过大而产生“叩头”现象。在机头进洞穿墙初期，因入土较少，机头的自重仅由导轨和入土较浅的土体支承，作用于支撑面上的应力很可能超过允许承载力，使机头“叩头”下栽。因此，对洞口土体加固十分必要。
本工程顶管围护桩40B工字钢，在顶管进出洞口位置，顶管前需拔起洞口支护桩，并将拔起后的支护桩焊并加垫块保证其不在顶管过程中下沉，钢板桩拔起后会对围护结构的整体稳定性造成不利影响，因此需要对进行进出洞口位置加固处理，再设置止水装置。具体做法如下：
（1）基坑外侧进出洞位置土体加固
本次设计中，在基坑外侧进出洞位置设置了双排Φ700@500双轴搅拌桩，进行土体加固。双轴搅拌桩设置宽度为管道外侧2m范围，深度为嵌入基坑地面以下6.3m。
（2）洞口止水墙
A、浇筑混凝土止水墙
（a）浇筑混凝土止水墙
洞口支护桩拔出后，在进出洞位置设置支水墙，墙体采用C30混凝土浇筑，长4m，高4m，厚0.5m。在管道进出位置预留圆形洞口，圆心与管道中心保持一致。洞口直径大于管道外径20cm。而且在混凝土墙上预埋高强螺栓，用于安放橡胶止水法兰。
（b）加设橡胶止水法兰
在混凝土墙上预埋一圈螺栓，中心与管道中心线保持一致。预埋螺栓与混凝土墙牢固地锚固在一起，具有足够的锚固强度。然后进行橡胶止水法兰的安装，应设置扇形钢压板，防止橡胶法兰被挤翻出来。
橡胶法兰的内径应小于管道外径40cm左右，单边翻进去20cm。应使用回弹力较高的橡胶板，板厚不小于16mm。

橡胶法兰

橡胶止水法兰设置图

洞口止水墙
（3）顶管出洞临时临时加固支撑
为了防止机头出洞时土体压力变化，控制机头出洞姿态，在接受坑内机头出洞位置加设工字钢临时支撑，确保机头出洞姿态稳定。
2、后背、导轨、主千斤顶的选用
（1）后背选用
A、后背设计原则
后背墙的最低强度应保证在设计顶进力的作用下不被破坏，并留有较大的安全度。要求其本身的压缩回弹量为最小，以利于充分发挥主顶工作站的顶进效率。在设计和安装后背墙时，应使其满足如下要求：
①要有充分的强度
在顶管施工中能承受主顶工作站千斤顶的最大反作用力而不致破坏。
②要有足够的刚度
当受到主顶工作站的反作用力时，后背墙材料受压缩而产生变形，卸荷后要恢复原状。
③后背墙表面要平直
后背墙表面应平直，并垂直于顶进管道的轴线，以免产生偏心受压，使顶力损失和发生质量、安全事故。
④材质要均匀
后背墙材料的材质要均匀一致，以免承受较大的后坐力时造成后背墙材料压缩不匀，出现倾斜现象。
⑤结构简单、装拆方便
装配式或临时性后背墙都要求采用普通材料、装拆方便。
（2）本工程后背选用
本工程顶管管径为0.9m，后背墙一次性浇筑成型，供管道顶进使用。后背墙采用高4m，宽4m，厚0.5m，采用C30混凝土浇筑。后背铁采用10cm厚钢板。
顶管工作坑及装配式后背墙的墙面应与管道轴线垂直，其施工允许偏差应符合下表中的规定。
装配式后背墙的施工允许偏差(mm)
项 目
允许偏差
装配式后背墙
垂直度
0.1%H*
水平扭转度
0.1%L**
* H为装配式后背墙的高度(mm)；** L为装配式后背墙的长度(mm)。
3、导轨选用
（1）导轨安装原则
导轨应选用钢质材料制作，其安装应符合下列规定：
①两导轨应顺直、平行、等高，其坡度应与管道设计坡度一致。当管道坡度>1%时，导轨可按平坡铺设。
②导轨安装的允许偏差应为：轴线位置：3mm；顶面高程：0～+3mm；两轨内距：±2mm；
③安装后的导轨必须稳固，在顶进中承受各种负载时不产生位移、不沉降、不变形。
④导轨安放前，应先复核管道中心的位置，并应在施工中经常检查校核。
（2）导轨间距计算
导轨面标高与管子内管底的标高是相等的，因此两轨道之间的宽度B能够根据公式求得：

式中：B——基坑导轨两轨之间的宽度，m；
D0——顶进管道外径，m；
D ——顶进管道内径，m。
（3）导轨选用
本工程导轨选用复合型导轨。在每一根导轨上都有两个工作面：水平工作面是供顶铁在其上滑动，倾斜的工作面则是与管子接触。复合型导轨的寿命要比普通型有较大提高，而且导轨对管材的摩擦损伤减小。
基坑封底时，在基坑底板上预埋钢板，在导轨安装时进行焊接固定。

导轨示意图
（4）、主千斤顶选用
根据顶力计算结果，使用4个220t千斤顶可满足顶管要求。布置如下图：

千斤顶的安装应符合下列规定：
①千斤顶宜固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点应在管道中心的垂直线上；
②当千斤顶多于一台时，应取偶数，应规格相同，行程同步，每台千斤顶的使用压力不应大于其额定工作压力，千斤顶伸出的最大行程应小于油缸行程10cm左右。当千斤顶规格不同时，其行程应同步，并应将同规格的千斤顶对称布置；
③千斤顶的油路必须并联，每台千斤顶应有进油、退油的控制系统。
油泵安装和运转应符合下列规定：
①油泵宜设置在千斤顶附近，油管应顺直、转角少；
②油泵应与千斤顶相匹配，并应有备用油泵；油泵安装完毕，应进行试运转；
③顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进；
⑤顶进中若发现油压突然增高，应立即停止顶进，检查原因并经处理后方可继续顶进；
⑤千斤顶活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快。
3、顶力计算
（1）后背承载力计算

当顶力作用点与后背反力合力作用点相一致时，后背土体允许抗力可按下式计算：
R=aB（rH2KP/2+2CHKP0.5 +rhHKP）
R ——总推力之反力（KN）；
A——系数（取1.5-2.5之间），本式取2；
B——后背墙的宽度；取4
R——土的天然重力密度（KN/m3），本式取19KN/m3；
H——后背墙的高度（m),取4m；
KP——被动土压系数｛为tg2（45°+Φ/2）｝，取1.13；
C——土的粘聚力（KPa），取8KPa；
H——地面到后背墙顶部土体高度（m）,取4.7m。
后背铁的尺寸为4*4m
R=2×4×(19×4*4×1.13/2+2×8×4×1.13*0.5+19×4.7×4×1.13)
=4892KN
(2)顶进顶力计算
F=N+f∏DL N=π/4*D2γsHs
N——正面阻力（KN）；
D——顶管机外径（m），1.08m；
Γs——土的天然重度（KN/m3），本式取19KN/m3；
Hs——管道覆土厚度（m）,6.5m；
F——采用注浆工艺时，管壁与土层的摩阻力，根据经验，取f= 4KN/m2；
D——管道的外径（m）,管外径D=0.9+2*0.09=1.08m；
L——管道的计算顶进长度（m），取60m；
F——计算顶力，KN.
计算顶力F=3.14×1.08*1.08/4×19×6.5+4×3.14×1.08×60=927KN
经计算R＞F，基坑后背承载力满足顶管所需顶力要求。
5.3.3.3管材承载力
管道强度允许顶力：5530KN（根据《给水排水工程顶管技术规程》CECS246: 中公式8.1.1计算）
4、测量及纠偏控制
●测量仪器的选定
○方向测量：采用激光经纬仪；
○高程测量：电子水准仪＋水位连通器。
（1）机头配有主顶速度检测仪、顶管机本体倾斜仪等可对顶进速度、机头旋转、水平倾角自动进行测量，随时进行方向纠偏。
（2）在顶进过程中，经常对顶进轴线进行测量，检查顶进轴线是否和设计轴线相吻合。在正常情况下，每顶进1 节混凝土管节测量1 次，在出洞、纠偏、到达终点前，适当增加测量次数。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。　
（3）随着顶进距离的不断增长，轴线偏差测量需接站观测，从而产生接站误差。
（4）指示轴线在顶进工程中，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。
（5）为了较好地解决测量用时问题，要尽可能减少测量接站数。
（6）工具管出洞后的轴线方向与姿态的正确与否，对以后管节的顶进将起关键的作用。实现管节按顶进设计轴线顶进，做好顶进轴线偏差的控制和纠偏量的控制是关键。及时调节工具管纠偏千斤顶和中继间千斤顶，使其能持续控制在轴线范围内。
（7）要严格遵循“密切注意，及时纠，小角度”的原则，勤出报表、勤纠偏，每次纠偏角度不得大于0.22°，如不得已时，争取在非重要路线进行。即严格控制工具管大幅度纠偏造成顶进困难、管节剪切破裂。
（8）当顶进机头尚未全部出洞时，若偏差在士2 cm以内，则不必进行纠偏，待全部出洞后再观察确定;反之，若>士2 cm，则应立即停止顶进，采取措施进行偏移调整。
（9）当项进机头全部进洞后，若偏差>+1 cm,则必须及时进行纠偏。左右方向偏差控制在+ 5 mm以内，垂直方向偏差控制在+ 10 mm以内。
（10）在纠偏动作失效时，应立即停止顶进，并会同电工、机修工检查电路和液压管路，尽早排除故障，严防轴线超差。
5、顶管顶进与地层形变控制技术
（1）顶管引起地层形变的主要因素有：
①工具管开挖面引起的地层损失；
②工具管纠偏引起的地层损失；
③工具管后面管道外周空隙因注浆填充不足引起的地面损失，管道在顶进中与地层摩擦而引起的地层扰动；
④管道接缝及中继间渗漏而引起的地层损失。
（2）在顶管施工中可采取如下措施：
①及时调整土压平衡值
根据不同土质、覆土深度和地面沉降的情况，配合测量报表的分析，及时调整土压平衡值，同时要求坡度保持相正确平稳，控制纠偏量，减少对土体的扰动。
②调整注浆压力和注浆量
根据顶进速度，控制出土量和地层变形的信息数据，及时调整注浆压力和注浆量，从而将轴线和地层变形控制在最佳的状态。
6、顶管进洞阶段技术措施
（1）顶管机姿态的复核测量
工具管进入接收井前需进行贯通测量复核，复核时应测量顶管机所处方位，用以确认顶管状态、评估工具管出洞时姿态，拟定工具管进洞的施工轴线，使工具管在此阶段的旌工中始终按预定的方案实施，以良好的姿态进洞，使其正确无误地进入接收井内。当工具管逐渐靠近洞口时，必须控制好顶进时的土压力，在工具管切口距接收井1～1.5m 时，停止顶进，停止注浆。并尽可能降低切口正面的土压力。
（2）顶管机进洞
在接收井钢板桩被切断后工具管应迅速、连续顶进管节，尽快缩短机头进洞时间。顶管机整体进洞后应尽快把机头和工具管节分离，并把管节和接收井的接头按设计要求进行处理，减少水土流失。
7、顶进速度
顶进速度是顶管施工中一个重要的管理参数。顶进速度必须与注浆减摩能力、进排泥能力相协调，同时，要密切观测地表变形情况。顶进速度过快会造成因机头对土的挤压力增大而使地表隆起，以及因超过排泥泵的能力而引起阻塞等现象的产生;顶进速度过慢不但会造成工期延误，还会造成管节外围地层损失增大而增加地表沉陷量等。一般而言，正常顶进条件下，顶进速度以2.5~3. 5 cm/min为宜;如正面遇到障碍物或地基加固土，顶进速度应≤1 cm/min。在顶进过程中，还应注意以下问题:
（1）均在开始顶进和结束顶进时，顶进速度都慢些;
（2）在一节管顶进过程中顶进速度应基本保持稳定。且在开始顶进时应均匀加速，避免突然加速过快;
（3）顶进速度必须满足注桨减摩及进排泥的需要，避免因过快而注浆不足，徒增顶进阻力，避免因过快而造成排泥管堵塞;
（4）顶进过程中应避免停顿。
8、触变泥浆减阻
顶进阻力是影响项管顶进的最大障碍。在顶管施工中，在一定土质和管径的前提下，顶管的迎面阻力可看作一定值，而沿线管道所受的摩阻力则随着顶进长度的增加而增大。在土正向压力不变的前提下，管道外壁摩擦力的大小由摩擦系数确定。因此，减小摩擦力的主要任务就是降低管道外壁摩擦系数。对泥水平衡顶管施工来说，降低管道摩擦系数主要由膨润土触变泥桨来实现，主要措施有以下几方面:
（1）触变泥桨应满足3个基本指标:(a)触变时流动性好;(b)造壁能力好;(c)固化性好。为此，泥浆的比重应控制在一定的范围内，而且最好选用钠基膨润土，必要时掺加外加剂改进性能。
施工过程中，膨润土泥浆搅拌时间必须＞30 min，经过充分搅拌的泥浆抽入储浆箱进行发酵，发酵时间≥6h且≤24 h。经过充分发酵的触变泥浆在压入管道前必须再次进行充分搅拌，以保证其流劫性好，减小压浆管道阻尼。
根据我公司以往顶管的经验，准备以下两个配比的触变泥浆，针对现场情况选用，并在试验段顶进的数据进行调整。
触变泥浆配比及性能指示表
配方
膨润土
纯碱
CMC
漏斗粘度(S)
视粘度CP
失水量(ml)
终切力(达因/mm3)
比重
A浆
15%
0.6%
0.2%
42’
32.5
6
150
1.073
B浆
12%
0.4%
0.15%
36’
30.5
9
130
1.063
（2）布设合理的注桨孔
合理布设注浆孔是保证顶进施工中管道外壁能形成减摩桨套的重要举措之一。孔位应对称或均匀布置，这样能有利于形成泥浆套。本工程的D900mm管材环向每个断面设置4个注浆孔，注浆孔纵向距离为5m（两节管长）。
顶管机头连接的前三节管为每节均设置4个注浆孔，第四节开始隔一注一。
（3）环状注浆空尺寸
环状注桨空间要足够大，这样才能形成泥浆套。一般来说，环径长≥20 mm。
（4）同步注浆，及时补浆
本工程顶管采用机头同步注浆和管道补浆的注浆方案。
注浆要遵守“先压后顶，随顶随压”的原则，补浆则遵循“由后往前，全线，平均”的原则。
控制注浆量和注浆压力，实际注浆量不应大于理论注浆量的1.5-3倍，注浆压力可按(2-3)γH估算确定（0.25~0.37 MPa）。视现场情况适当调整。
9、泥水系统
在泥水处理中，必须注意以下几点:
（1）渣浆泵应采用同一型号的泵，以便必要时对调使用。
（2）必须控制好进排泥泵的流速，以确保泥水仓应有的压力，挖掘面上的泥水压力应比地下水压力高10~20kPa。而且，过慢的流速容易导致泥渣沉淀而阻塞管路。泥水流速应大于临界流速。临界流速按下式计算:

式中:YL—临界流速;
FL—由粒径与泥水浓度决定的系数，查表确定;
g—重力加速度;
d—排泥管内径;
Gs—固体颗粒的容重;
δ—泥水相对密度。
对管径为50~250 mm的排泥管来说，临界速度在1 .6m/s~3. 8m/s之间。
（3） 要根据现场的土质采用相对密度不同的泥水，以保证挖掘面稳定。
基坑旁通装置在管路安装完毕或停止掘进时必须进行内循环，在正常掘进时进行正向流动循环，在管路堵塞时进行逆向流动循环。
10、其它事项
（1）基坑排水

降水井布置图
基坑外侧进出洞方向各设置一个降水井，基坑另两侧设置两个备用降水井，降水井井深低于基坑底2.3m。降水井材质采用无砂管。
基坑开挖至坑底时沿基坑周围作等粒径碎石盲沟，盲沟要求：随挖随填，形成宽300mm深300mm的盲沟，并设置集水井，集水井深1.5m。
（2）基坑周边堆载控制
●基坑周边30m范围内不准堆载土方。
●顶管施工中，吊车下部采用垫钢板的办法，控制地面超载不超过设计要求的20KPa。
●待用管材存放在距离基坑边50m的专门存放地点。
（3） 多排管道顶进
本工程多排管道顶进采取单排、依次顶进的方式，减少多排管道同时顶进的相互干扰，同时可减少地层损失。
11、内穿钢管的施工
（1）钢管施工程序
钢管安装工序为：施工准备→混凝土套管内钢管拉动轨道制作与安装→钢管接收 →管道卸入沟槽、就位→钢管焊接→钢管外缝防腐→检查验收→钢管轨道涂刷润滑剂→拉动钢管→重复前环节→套管末端封堵→钢筋混凝土套管内120°环向水泥砂浆浇筑→钢管内防腐
A.施工准备
（a）过路钢筋混凝土套管已全部安装结束，且内缝已处理完成，并已具备安装钢管条件；
（b）现场施工道路满足运管车和履带吊等设备的工作条件；
（c）完成对现场施工人员技术交底；
（d）及时组织钢管牵引设备（卷扬机）、焊接设备、焊接检查等设备的采购与进场与安装调试；
B.混凝土套管内钢管拉动轨道制作与安装
钢管轨道布设于钢筋混凝土套管内部底部30°的范围内，轨道采用2根70/45×5mm的角钢沿管道轴向分节制安而成，轨道间距30cm；轨道之间采用40×4mm角钢焊接、间距为50cm。与钢管接触面采用运输小车，每节钢管下放置3个运输小车，每个运输小车由四个行车轮和8#槽钢骨架（800mm×500mm×80mm）组成。钢管安装轨道采用M8的膨胀螺栓从轨道两侧每隔1.5m将轨道固定在套管上，以使其轨道安全稳定。钢管安装轨道采用M8的膨胀螺栓从轨道两侧每隔1.5m将轨道固定在套管上，以使其轨道安全稳定。施工时先进行膨胀螺栓施工，后将膨胀螺栓和轨道焊接结实。运输小车轮轴为φ25mm的圆钢，轴孔预留28mm。在钢管中线轴线高程位置两侧分别安装一导向轮，导向轮安装间距按12m控制，以确保钢管拉动时的安装方向。在每次钢管拉动前，采用φ12圆钢将运输小车连接起来，以使定位保证钢管安全运输。
C.钢管接收、吊装 钢管被运输至施工现场后，依据程序进行验收。验收合格后，采用50t履带吊进行卸管。施工中，尽量一次将钢管卸放到沟槽内，不具备条件时，按要求摆放。管道装卸或向沟内吊运时，始终保持轻装、轻放的原则。钢吊装采用双点兜身吊。吊索用橡胶或麻布包裹，避免起吊索具的坚硬部位碰损管件及保护层。下管时采取措施防止杂质进入管子或管件内，接口处要彻底地清刷干净，清刷掉管道内的异物和灰尘。用50t履带吊将吊起的钢管小心地运送到管道设计位置或已经装妥的管道处，准备安装、对接。当管件移动时，为防止对接处碰撞，移动管件应缓慢操作（平稳的移动）。钢筋混凝土套管内钢管焊接分别放置于距工作坑30m处进行施工，首先将第一节钢管2/3放置到套管内轨道上部运输小车上，在第一节钢管最前端、内侧底部30°范围处左右两侧各焊接开孔钢板一块，用于固定钢丝绳和滑轮组拉钢管，（滑轮组采用4股绳滑轮组一个），随后即开始进行第一节钢管和跟后钢管的焊接施工。钢管安装平台分别布置于混凝土套管工作坑处，平台长度20m，平台基础在沟槽开挖后首先碾压密实，后铺设由22#槽钢和8mm钢板焊接而成的钢骨架平台，最后在平台上部安装2根70/45×5mm的角钢同套管内轨道连接，要求严格控制平台高程，必须保证轨道平整。为保证钢管底部焊缝的焊接质量，钢管安装平台上提前预留孔洞（仅采用22#槽钢连通，以保证运输轨道的刚度），孔洞（施焊工作坑）长宽高结构尺寸为80×120×80cm。
D、焊接
（d）焊接设备
钢管焊接设备配置ZX-7-400型电焊机4台，NB-500气刨焊机1台，KH350气刨焊机1台。
（e）焊接材料
焊接材料采用国标产品，有出厂质量证明书。焊条选用大桥牌THJ507、焊丝选用THQ-50-C气体保护焊实芯焊丝和低合金钢药芯焊丝。
（f）焊接施工
钢管的焊接采用手工埋弧焊和二氧化碳气体保护焊。底部焊缝在钢管安装平台预留的施焊工作坑内进行。
施焊前，应将坡口及其两侧10～20mm范围内的铁锈、熔渣、油垢、水迹等杂质认真清理干净，直至漏出金属光泽为止。
钢管内、外支撑、工卡具、吊耳及其它临时构件焊接时，严禁在母材上引弧和熄弧。
焊缝组装局部间隙超过5mm，但长度不大于该焊缝长的15%时，允许在坡口两侧或一侧作堆焊处理。但严禁在间隙中填入金属材料。堆焊后应用砂轮修整至规定尺寸并保持原坡口形式，并应对堆焊部位作无损探伤检查。
（g）焊缝检验
焊接完成后，焊工应进行自检，自检合格后应在焊缝附近用油漆作上标记并作好记录备查。
焊缝的内部质量检查采用超声波无损探伤和X射线探伤综合检查的方法，根据业主要求，超声波探伤检查按焊缝长度的100%控制，X射线探伤检查按照焊缝总长度的10%控制。
所有焊缝均应进行外观检查，外观质量应符合GB/T12469-90《焊接质量保证钢熔化焊接接头要求及质量评级》的规定。对接焊缝顶部应均匀平整，顶高不超过3mm。如果目检发现焊缝面的轮廓不适宜于作无损探伤检查和喷涂防腐涂料，则应对其研磨使之平整。
E、钢管外缝防腐
钢管外防腐在完成一节钢管焊缝的焊接后进行，防腐材料采用无溶剂重防腐涂料，涂料由改性环氧树脂、防锈颜料和改性胺固化剂组成，层厚度不小于700μm。
F、拉动钢管
（a）涂刷润滑剂
在钢管拉动前，首先对轨道涂刷润滑剂，润滑剂采用机油，要求涂刷均匀。
（b）钢管拉动设备选型
因本标段所用标准钢管均为Φ600mm、δ=8.8mm、6m/根的Q235B钢管，故可计算出每根钢管重量为： G＝2π×0.3044m×6m×62.8kg/m2＝720.3kg 钢管穿越铁路时，每条线路钢筋混凝土套管总长均为32m，因此钢管拉动最长距离按36m，可得出共需6根6m长的钢管，总重量为： G总＝720.3×6＝4321.8kg＝4.322t
钢管焊接前，已在第一节钢管内布置了一个4绳滑轮组，故钢管牵引力计算时根据滑轮组原理，牵引力按F/4计算，拉动36m钢管所需牵引力计算如下。
由于施工中拉动钢管为滚动摩擦，为了使摩擦系数取值更为准确，经过现场试验后确定摩擦系数取0.1，根据摩擦力计算可知总牵引力得（N＝G总×10）： F牵＝F/4＝fN/4＝0.1×1.081×10/4＝0.27kN 考虑到安全系数（取1.5），根据F牵在此选择1台20KN的卷扬机，卷扬机锚固采用有桩水平地锚。
（c）拉动钢管
第一节与第二节钢管焊接结束并在其它工序检查验收合格后，开始采用卷扬机拉动此两节钢管，使其第二节钢管移动至第一节的位置（起始位置），后开始安装焊接第三节钢管，第三节钢管焊接并检查合格后，拉动此三节钢管，使其第三节钢管移动至第一节的位置（起始位置），就这样依此类推，直至第一节钢管从套管内一端位移至另一端为止。
由于卷扬机与钢管焊接之间间距40m左右，为了保证钢管拉动时安全施工，拉动时上下游采用对讲机进行相互联系。在此由于钢管左右导向轮的制导，克服了卷扬机钢丝绳的强制对中问题。
钢管拉到设计位置后，采用电焊将钢管和小车和轨道焊接成整体，已保证钢管不因动荷载而产生位移。
（d）套管末端封闭
套管末端采用12mm红砖进行封闭，待钢管焊接结束拉动到位后，进行钢管与钢筋混凝土套管之间的缝隙的封堵堵头施工，堵头最末端采用M20水泥砂浆进行抹面处理。
钢筋混凝土套管内120°环向水泥砂浆浇筑
钢筋混凝土套管内120°环向水泥砂浆强度为M20，采用商品混凝土，直接从混凝土拌和厂采用6m3 混凝土搅拌车运输至现场，后采取砂浆泵利用提前预埋在轨道两侧的带孔钢管进行钢筋混凝土套管内底部水泥砂浆的灌注，砂浆的灌注按照图纸进行方量计算为53m3。
E、钢管内防腐
在钢管焊接质量满足设计要求后，进行除锈、内衬防腐砂浆工作。
八、应急预案
1、可能出现的事故分析
（1）后背墙失稳、顶裂。
（2）泥水管线严重堵塞。
（3）泥水冒顶。
（4）管材爆裂。
（5）顶管沿线隆起与沉降。
2、施工风险预控及应急措施
（1）后背墙失稳、顶裂
（a）采用土方堆载加压。
（b）注意顶力变化，保证顶力不超过后背墙承载力。
（2）泥水管线严重堵塞
在泥水顶管中，一般考虑进入泥水仓的土体都能够顺利进入排泥管口，因此应该对切削道具的宽度和面板开口槽的宽度加以限制。另外堵管与泥水管道的直径也有很大的关系。除此之外，在胸板的合适位置布置人孔依然是非常必要的，当遇到堵管时能够打开人孔排除故障。对于某些特殊的工况，有必要设置气闸墙，在全气压状态下用人工排除故障。
（3）泥水冒顶
（a）注浆压力不宜太高，严格按照计算泥水压力控制土压平衡，注浆压力太高容易产生泥水冒顶。
（b）当注浆压力较大时，调整浆液黏度或注浆速度、浆液的配比及外加剂量，以保证注浆压力的持续和平稳。
（4）管材爆裂
（a）下管前，应逐节检查混凝土管材质量。
（b）采用触变泥浆降低阻力。
（c）管道顶进中坚持“先挖后顶”和“随挖随顶”的原则。
（d）在管道顶进中认真控制好方向，纠偏不要大起大落。
（e）在顶进过程中，发现管壁着力的地方出现灰屑脱落和管壁外皮脱落现象，这就是开裂的预兆，应立即停止顶进，退回千斤顶活塞杆。
（5）顶管沿线隆起与沉降
（a）在顶管经过路面每5m设置观测点，发现沉降超过警戒值应立即停止作业，必须找出原因，及时调整方案并采取相应措施后才可继续施工；
（b）如沉降发生得到控制，则按调整方案继续施工；
（c）如沉降发生不能得到控制，应停止顶管作业，马上进行换浆工作，并及时使用高压旋喷桩进行土体加固，保证地面的稳定，确保现状管线安全。
（d）在顶管的施工过程中做好换浆工作，在一段管道顶进完成后，及时换浆，将水泥浆从注浆孔高于膨润土注浆的压力注入，把顶管前面的第一节的注浆孔打开，使膨润土泥浆流出，直到有水泥砂浆压出时，再把注浆空塞上，换浆后管的周围有充分的水泥浆，经过一段时间后（约7天），水泥浆溶入粉砂土中，最终改变了土质和管壁合成一体，可充分保证塌陷问题的产生；
（e）在顶通前应做好出洞前的准备工作，在机头出洞后及时将机头和连接的管道分离，机头及时吊出井外，在第一时间抓紧处理井内泥浆和进行洞口封门止水，保证洞内土体和水量不流失，保证管道沉浆得到控制；
（f）根据监测数据调整减阻泥浆注浆量，减少管节背土现象，控制地面沉降。
九、施工监测
1、监测项目
本工程将选择有技术、有经验的监测单位，并根据管理部门要求编制专项监测方案。
（1）基坑周边地表沉降。
（2）观测井的水位变化情况。
（3）基坑后背、支撑变形。
（4）穿越管线的沉降控制。
2、预警值
（1）基坑周边地表沉降：10mm/d；报警值为50mm。
（2）观测井的水位变化：累计值：1000mm，变化速率500mm/d。
（3）基坑后背、支撑变形：垂直度20mm，报警值16mm。
（4）穿越管线范围内控制沉降量小于10cm，报警值为6cm。
3、对穿越管线监测
在每段顶管沿线范围内共设置5个沉降观测点，均匀分布，在顶管过程中进行实时监测，每小时进行一次水准测量，实时掌握地表沉降量，如果沉降量达到报警值或单位时间内沉降量明显增大，应及时采取措施，必要时停止顶管，对管线周围打高压旋喷桩进行加固，确保现状管线安全运行。
十、质量保证措施
1、质量保证措施
泥水平衡顶管施工质量应满足《给排水管道施工及验收规范》要求。
（1）顶管施工的允许偏差必须满足下表中列出的具体要求。
一般情况的顶管施工的最大允许偏差(mm)
项 目
允许偏差
轴线位置
D<1500
<100
D≥1500
<200
管道内底高程
D<1500
+30~- 40
D≥1500
+40~-50
相邻管间错口
钢管道
≤2
钢筋混凝土管道
15%壁厚且不大于20
对顶时两端错口
50
（2）顶进施工结束后，顶进管道应满足如下要求：
l 顶进管道不偏移，管节不错口，管道坡度不得有倒落水。
l 管道接口套环应对正管缝与管端外周，管端垫板粘接牢固、不脱落。
l 管道接头密封良好，橡胶密封圈安放位置正确。需要时应按要求进行管道管道密封检验；
l 管节无裂纹、不渗水，管道内部不得有泥土、建筑垃圾等杂物。
l 顶管结束后，管节接口的内侧间隙应按设计规定处理；设计无规定时，可采用石棉水泥、弹性密封膏或水泥砂浆密封，填塞物应抹平，不得突入管内。
l 钢筋混凝土管道的接口应填料饱满、密实，且与管节接口内侧表面齐平，接口套环对正管缝、贴紧，不脱落。
（3）在顶进施工的区域，应考虑土体和地下水条件以及顶管施工工艺，保证地层的沉降不大于允许的沉降值。
（4）顶进结束后，应对泥浆套的浆液进行置换。置换浆液一般可采用水泥砂浆掺合适量的粉煤灰。待压浆体凝结后（一般在24小时以上）方可拆除注浆管路，并换上闷盖将注浆孔封堵。
（5）信息化施工
施工中必须坚持信息化施工，做好监测与测量。人工经过监测测量采集信息的相互校核，将会更好的指导施工，提供安全质量的保证。本项目成立以项目总工程师任组长的信息化领导小组，加强信息化施工的组织与管理。
在施工过程中的各类数据如顶进时的顶力、泥水压力、注浆压力、标高、轴向位置等进行时时观测，并及时记录,及时分析理论出土量和实际出土量的差异；理论注浆量和实际注浆量的倍数关系。以及顶进时的油压、标高、轴向位置的及时处理与调整。
小组成员如下表：

信息化施工人员组织表
序号
职务
人员
配置
主要职责
1
综合组
4人
负责信息分析，提出对策
2
监测组
6人
负责监测方案的实施，资料的整理
3
测量组
6人
负责测量方案的实施，数据的分析
十一、安全保证措施
1、安全