顶管泥水平衡施工方案.doc

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郑州市生态水系输水管线
刘砦、荆胡段改迁工程施工一标

顶管施工方案

合同编号：ZZYY-2015-0210

编制人：
审核人：
批准人：

河南中原黄河工程有限公司
郑州市生态水系输水管线 刘砦、荆胡段
改迁工程施工一标项目经理部
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郑州市生态水系输水管线
刘砦、荆胡段改迁工程施工一标

顶管施工方案

合同编号：ZZYY-2015-0210

编制人：
审核人：
批准人：

河南中原黄河工程有限公司
郑州市生态水系输水管线 刘砦、荆胡段
改迁工程施工一标项目经理部
二○一五年四月
顶管施工方案
一、工程概况
1本次工程位于郑西客运高铁与嵩山南路旁边，工程全线长1596.2米，管径DN1600。施工一标：管材采用预应力钢筒混凝土管（PCCP），直埋，管径1.6m，长611m；砼顶管275m.
2 施工概况
郑州市生态水系输水管线刘砦、荆胡段改迁工程施工一标段工程主要有管道铺设、阀井工程。
主要工程项目：土方开挖、土方回填、混凝土浇筑、管道安装、阀件安装、顶管工程等。
临时工程：修建与维护施工道路、施工排水、贮运设施、停放场地、施工风水电系统、混凝土拌和系统、办公与生活营地营造、场地平整、场内道路等临建工程。
计划开工日期2015年4月10日，完工日期2015年6月28日。工程质量目标为合格工程。
二、工作井、接收井施工
工作井、接收井采用开挖下沉工艺，即地面挖土下沉、支模、扎筋、浇砼，最后封底施工的工艺，采用集水井排水降低地下水位后，人工配合长臂挖掘机一次性挖土下沉到位。
（一）、工作井，接收井施工工艺流程、
钢筋绑扎
内壁清理
垫层浇筑
基坑开挖

底板钢筋绑扎
井体混凝土浇筑筑
底板混凝土浇筑
外模安装

砼养护

基坑开挖同时实施井点降水，直至管道顶进验收完成后，对路面或原地坪修复回填后拆除井点。
（二）、 模板施工
施工前，首先在垫层上测设好刃脚及井体尺寸平面投影线，用墨斗弹好墨线。
1 、模板使用木模，选用强度高的九夹板。模板拼缝要紧密,并用双面胶带粘贴,以防漏浆。自制木模表面平整光滑，其长度和宽度误差不得超过3mm，不平整度不得超过5mm，拼接的两块板高差不得超过1mm，板间拼缝不得大于2mm。模板制作检查后应涂抹脱模油整齐堆放备用。
2 、模板支架采用建筑常用扣件和Φ48×3.5钢管搭设。严格执行JGJ130-2001建筑施工扣件或钢管脚手架安全技术规范。
3 、钢筋混凝土井壁模板安装：支模前应根据轴线弹好模板控制线和位置线。模板限位采用电焊φ12限位钢筋,保证模板不偏离轴线并不损坏原钢筋。 为防止墙下部漏浆,墙模板和导墙拼缝处须用双面胶带粘贴,以防漏浆。

4 、模板的拆卸
（1）非承重模板拆除时，结构砼强度不宜低于1.2Mpa。
（2）侧面模板应在混凝土强度达到其表面及棱角不因拆模而损伤时；墩、墙、柱部位不低于3.5MPa时，方可拆除。
（3）拆模时不要用力过猛过急，拆下来的材料要及时运走，整理。拆模过程中模板要传递下来，不得抛掷，拆下后立即清理干净。
（三）、钢筋工程
钢筋制作及管理
工程施工所需钢筋进场时必须有出厂质量保证单及试验报告，其力学特性必须符合现行国家标准。在监理见证下须按批号、数量、炉号、种类、等级、生产厂家抽样做拉力、冷弯试验，复试合格后才投入使用，并报请现场监理工程师验收，复试不合格的作为不合格品做退货处理。
钢筋接头：直径在16mm以上热轧钢筋接头宜采用闪光接触对焊或用电弧焊，16mm以下可用电焊，也可用铁丝绑扎接头。采用电弧焊的搭接焊或绑条焊时，两搭接钢筋的轴线必须在同一直线上，搭接长度、焊接高度必须符合规范要求。
同一截面内的受拉钢筋，其焊接接头的截面积之和不得超过钢筋总截面的50％。钢筋最小搭接长度LeE=1.2La。
钢筋最小锚固长度：钢筋最小锚固长度与砼的标号，钢筋种类、结构的抗震等级有关，必须达到设计图纸的要求。钢筋最小锚固长度必须大于或等于250mm。
（四）、混凝土浇筑
井体混凝土采用商品砼泵送浇筑，当采用插入式振捣器时振捣砼的移动间距不得大于振捣器作用半径的1.5倍，并应避免碰撞钢筋、模板、预埋管、吊环等，振捣器插入下层不少于50mm。在砼浇筑过程中，应经常观察模板、支架、钢筋预埋件和预留孔洞情况，当发现有变形、移位时，应及时采取措施进行处理。
墙板砼分层振捣，使用插入式振捣器时每层厚度不大于50cm，振捣棒不得触动钢筋，除上面振捣外，下面要有人随时敲打模板。井壁墙板入料点对称布置，浇筑高度必须平衡上升，浇筑速度尽量放缓一些。
（五）、 混凝土养护
混凝土采用草包覆盖洒水养生。在养护过程中，如发现遮盖不好，浇水不足，以致表面泛白或出现干缩小裂缝时，要立即仔细加以遮盖，加强养护工作，充分浇水，并延长浇水日期，加以补救。
（六）、 底板浇筑
待井壁混凝土强度达到设计值50%后，开始进行底板钢筋绑扎，然后浇筑底板混凝土。
三、顶管施工
（一）、顶管施工安排
本工程顶管机采用适用于各种软土地质的泥水平衡式顶管机顶进施工，顶管主顶机械总顶力为12000kN。本工程共有顶管施工段275米,埋深约6～8m。采用泥水式平衡顶管机进行施工。计划安排二班倒施工，每天施工完成20m。

（二）、顶管测量系统
测量的方法
1、通视条件下的测量使用交汇法引工作井及接收井预留洞口中心至各自的井壁。置经纬仪至A点，后视B点，作BA直线的延长线，并在工作井后部定出一点C。保证C、A、B在一条轴线上，置经纬仪在C点上，后视A点，在工作井井壁上定出一点A，置激光经纬仪基座于井下D点，并抄平固定激光经纬仪架，置经纬仪于A点，后视B点，在激光经纬仪器架上定出D点，D 点同A，AB点在竖直方向上成一直线，安装激光经纬仪于仪器架上，对中D点，
后视A点，依设计轴线打好角度，即可定出轴线。
2、不通视条件下的测量
引出A、B两点后可根据导线法以及平移法定出C、D其余步骤同通视条件下测量定位。
（三）、顶管施工准备
现场准备分两个阶段进行。第一阶段为预埋件的制作、预埋。第二阶段由井上和井下布置组成。井上布置包括行车、气压设备、供电、注浆设备、弃土装置、供水、换气等七大部分组成。井下布置由测量、放样、复核、井内设备安装等四个环节组成。其中井内设备安装包括钢梯和洞口后座浇灌及有关的顶进设备、照明、通讯等安装。
顶管施工采用外径泥水平衡顶管机，最大后顶力为1200t。首先按照设计图纸，准确放置工作井的位置，构筑基坑。
1、地质条件
本工程范围内的土层从上往下依次为：素填土、粉质粘土、粉土。
2、顶管机
本工程选用泥水平衡顶管系统。
泥水加压平衡顶管工法的特征是在机械掘削式顶管前部的刀盘附近安装隔板，形成泥水压力仓，将加压的泥水送入泥水压力仓，使开挖面稳定，刀盘切削下来的土砂以泥水形式被输送到地面。
泥水平衡顶管系统主要由顶管机、泥水输送、泥水处理及顶进管理四个系统组成。
工作原理：
工具管在正常作业前，刀盘与壳体外圈接触，刀排与刀盘盘体接触，泥水仓处于密闭状态，以延缓泥水压力泄漏。同时在泥水旁路切换大循环时，使泥水压力的波动对开挖面的扰动降到最小，待泥水仓中压力稳定后，启动中心轴动力泵站带动中心轴及刀架向前运动，使刀架与刀盘分离，在两者之间形成四条70mm的进土间隙，并由中心轴及刀架的继续伸出带动刀盘盘体的运动，使之与壳体保持一定距离，此时机头即处于待工作状态，启动刀盘驱动电机，通过第一级减速(105k行星齿轮减速机)，其输出轴上的小齿轮带动中心轴上的大齿轮(即第二级减速i=131/17)最终带动刀盘及刀架，以1.5rpm转动(可正反转)切削土体。
3、工作井的选择
本工程由于工作井土质情况较差、工作井深度较大，故选择沉井式工作井。
（四）、工作坑设备、地面设备安装
1、安装导轨：先复核管道中心位置，计算导轨轨距。采用装配式轻型导轨，按轨距安放在砼基础面上。二根轨道必须互相平行、等高，导轨面的中心标高按设计沟底标高设置，坡度与设计管道坡度相一致，工作坑的砼基础面标高为沟底标高减去导轨的构造高度和10mm以下调整的薄铁板厚度。导轨定位后必须稳固、正确，在顶进中承受各种负载时不位移、不变形、不沉降。
2、安装主顶设备：
将主顶千斤顶对称布置为4只，固定在组合千斤顶架上作整体吊装。每台千斤顶规格一致，行程同步，油路并联，共同作用，均备有独立的控制阀，伸出的最大行程小于油缸行程10 cm左右。
油泵设备设在距离主顶千斤顶的近处，并设置防雨棚，油路安装顺直，减小转角，接头不漏油，油泵的最大工作压力不大于32kpa，装有限压阀、溢流阀和压力表等指标保护装置，安装完毕后必须进行试车，在顶进中定时检修维护，及时排除故障。
选择符合要求刚度的马蹄形顶铁，受力后无变形，相邻面垂直，排列不扭曲，单块放置稳定性好，连续部位不脱焊、不凸面，与导轨的接触面平整，顶进前滑动部分抹牛油润滑。
环形顶铁与钢筋砼管口相吻合，中间用软木板衬垫。
3、安装前墙止水圈：
为了防止顶管机头进出工作坑洞口流入泥水，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，其组成部分为预埋法兰底盘、橡胶板、钢压板、垫圈与螺栓。法兰底盘予先埋设在砼沉井内，中心正确，端面平整，安装牢固，螺栓的丝口妥善保护，水泥浆予先清除。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。
4、安放顶管机头：
顶管机头的尺寸和结构要符合要求，在吊入顶进坑前要作详细检查。起重机卸机头时，要平稳、缓慢、避免冲击、碰撞，并由专人指挥，确保安全可靠。
机头安放在导轨上后，测定前后端的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。工具管和掘进机要按设计要求，准确定位，两边对称。机头必须对电路、油路、水路、泥浆管路和操纵系统等设备进行逐一连接，各部件连接牢固，不得渗漏，安装正确，并对各分系统进行认真检查和试运行。
5、安置起重机械：
顶进工作坑配备一台桥式起重机（即门式行车）和一台汽车吊进行垂直运输作业。其起重能力满足顶管工具管和顶进设备的装拆、吊钢管和顶铁装拆、其他材料的垂直运输。正式作业前要先试吊，离地面约10cm 检查重物捆扎情况和制动性能，确认安全可靠，方可使用。
6、安置土方运输设备：
采用泥水平衡顶管进机，以水力机械方式将泥浆通过与管路连接的吸泥泵输出并与排泥旁通装置直接输送到地面泥浆沉淀池。
（五）、顶进施工
1、出坑：
出洞前对所有设备进行全面检查，液压、电气、压浆、气压、水压、照明、通讯、通风等操作系统是否能正常进行工作，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，如存在问题要及时调整、维修或更换。
通过水位观测孔检查洞口外段的降水效果是否达到要求；洞口止水圈与机头外壳的环形间隙均匀，密封、无泥浆流入；洞外地面无明显沉陷后，方可拆除封门。先拆除砖墙，而后拆除井外的组合钢封门。拆除封门后，在确保人身安全的前提下，立即清除洞口外可能存在的金属物件或较大的硬块等障碍物，而后将机头随即切入土层中，避免前方土体松动坍落。
2、顶进：
（1）掘进系统起动前要确保液压泵组中的液压油充分；液压油软管和泥浆管路的每一接头可靠，接口对号；操纵台上的所有控制开关处于空档或停止位置；所有电缆和电气配线都牢靠连接；供电电源符合规定值；电动机的回转方向正确无误。
（2）掘进机的所有操作都是通过操纵台上的开关来控制的，操纵人员按以下步骤进行：⑴启动之前所有按钮开关和选择开关都处于“断开”或“停止”位置；⑵合上电源开关指示灯亮，接通电视监视；⑶调整测斜仪的零位；⑷启动基坑旁位路装置的送泥泵和排泥泵；⑸按揿液压装置的“启动”按钮；⑹把泥浆送入掘进机后，调整泥浆压力达到稳值；⑺启动刀盘⑻起始顶进时，通过电视屏上土压表数值调整到设定压力值范围；⑼确保掘进机的平稳工作状态，当刀盘位移指示器指在“零位”左右时表明掘进机处于良好工作状态；⑽掘进机在运行过程中，操纵人员要经常通过电视屏上的仪表显示进行调整，其主要操作内容为：调整土压力、挖掘刀盘位移、启闭主切削刀刃通阀、泥浆流向变换、抽除掘进机内积水。
（3）主顶千斤顶的顶进操作：⑴把“千斤顶选择”转换开关拔到“主千斤顶”的位置，绿色指示灯显亮；⑵按下行程予调计数器的“速度仪调零”按钮；⑶按下“千斤顶控制”的“顶出”开关，绿色指示灯亮，千斤顶启动；⑷转动旋钮式调速阀，以调节千斤顶速度；⑸当主顶千斤顶顶伸到数字式计算器予调的行程值时，千斤顶即自动停止，“顶出”开关动力组在卸载状态下继续运转；⑹按下“千斤顶控制”的“回缩”开关，红色指示灯亮；⑺主顶千斤顶到达回缩终点时，按下“关”的开关，使主顶千斤顶停止；⑻发生紧急情况时按下“紧急制动”开关，此时各开关的运转电路和所有指示灯被全部切断；⑼运转重新开始需要一次按“紧急制动”开关，此时“动转电源”指示灯亮。按下“千斤顶速度选择”开关，使油泵继续工作。
（4）停机操作：
在掘进操作完全结束后，按以一步骤进行停机：⑴停止主顶千斤顶顶进；⑵“切土口”开关拨到“闭合”位置；⑶停止刀盘转动；⑷把“机内旁通阀”拨到“闭合”位置；⑸把“泥浆截止阀”拨到“闭合”位置；⑹把“机内液压动力机组”开关拨到停止位置；⑺关闭“送泥阀”“排泥阀”开启“旁通阀”三个指示灯发亮；⑻按揿“送泥泵”的“停止”按钮；⑼把“泄放阀”开关拨到开启位置；⑽关闭“工作回路”开关，关闭电视监视器及主电源。
3、测量：
按照设定的管道中心线和工作坑位建立地面与地下测量控制系统，控制点设在不易扰动、视线清楚、方便校核的地方，并加以保护；顶进坑内设置由地面水准点引入的临时水准点，在交接班时进行仪器高程的校对与调整，顶进轴线由设计管道中心通过经纬仪引入坑内，然后对中观测；测量仪器架设在坑的后部，每个顶程结束后必须全线复测、绘制管道顶进轨迹图并由施工质监人员检查复核。
4、纠偏：
顶进纠偏可采取调整纠偏千斤顶的办法进行编组操作，若管道偏左则千斤顶采用左伸右缩方法，反之亦然，如同时有高程和方向偏差，则先纠正偏差大的一面。发生较大偏差要分析发展趋势，采用分次逐步纠正，勤调微纠。
5、压浆：
压注触变泥浆填充管道的外周空隙以减少地层损失控制地面沉降和减少顶进阻力。顶管机头尾端的压浆要紧随管道顶进同步压浆，并在砼管道的适当位置进行跟踪补浆以补充在顶进中的泥浆损失量。
（1）试压：压浆设备安装完毕后，由专人进行检查，然后作压水试验。
（2）压浆数量和压力：一般压浆量为管道外周环形空隙1.5～2.0倍，压注压力根据埋设深度和土的天然重度而定，为2～3rH。（r—土的重度，H—土的复土深度）在顶进过程中要按地面变形的测试资料适当调整压浆量及压力。
（3）浆液配制：对顶管机头尾端的同步压浆材料要求粘滞度高失水量小稳定性好；对补充管道外周泥浆损失的补浆材料要求粘滞度较小，流动性较大。本顶管中触变泥浆采用单液注浆，其施工现场配制的组成材料为膨润土、纯碱、CNC、水。
（4）孔的布置：每个注浆断面设置4个压浆孔以采用多点压浆，相邻注浆断面的孔位平行布置。
（5）压浆方法：在每次顶进中必须对顶管机头后的第一个注浆断面上压注足量的泥浆，以使其形成完整的泥套，其它断面则按依次顺序作定压定量的跟踪补浆，在顶进一百米范围以后的补浆断面上可每隔2～4天进行补浆。
（6）置换泥浆：顶进结束后，对泥浆套的浆液进行转换，转换浆液一般有水泥砂浆并掺加适量的粉煤灰，以增加稠度，压浆体凝结浆结束后所的设备必须认真清洗。
6、进坑：
顶管机头进坑时，接收坑内预先安置枕垫和滚筒，当顶管机前部将近接触接收坑外边时，拆除封门。当管节顶入接收坑后要考虑留出的管节长度，以尽量避免敲拆管，方便接口施工，露出的管段小于管长的三分之一。掘进机脱离管子时必须采取措施，防止管节接头橡圈的松动。
7、管段连接
（1）、管节在下井前再次作外观和尺寸检查，若发现有管端破损，管端面不平整，尺寸误差较大时，不应下井。
（2）、将检查过的管节在安放O型橡胶圈位置一周涂上851聚氨脂涂膜橡胶后安装O型橡胶止水圈。
（3）在管节端部涂上851后安装不衬板。
（4）用35t吊车将管节平稳卸入井底轨道上。
（5）安装环型顶铁。
8、进出洞施工措施
从工作井中出洞开始顶进是整个施工过程中的关键环节之一。为确保顶管机顺利出洞，防止土体坍塌涌入工作井，出洞前先在砖封门前打设一排钢板桩，钢板桩入土深度达到工作井底板以下。当顶管机出洞时，先把砖封门拆除，这时由于钢封门挡住，土体不会涌入。等到顶管机推进到距钢封门50~100mm时，洞口止水圈已能发挥作用了，然后再按出洞口一侧向另一侧依次拔除钢板桩。为减少钢板桩拔除过程中对顶管机正面土体的扰动及可能出现的建筑间隙，钢板桩全部拔除后应立即顶进，缩短停顿时间。在出洞施工初期，由于顶管机正面主动土压力远大于机头及管节的周边摩阻力和与导轨间摩阻力的总和，因此极易产生管节后退，引起顶管机前方土体不规则坍塌，使顶管机再次推进时方向失控和向上爬高。为此，采取在洞口两侧各安装一只手拉葫芦，当主顶油缸回缩之前，先将最后一节管节拉住不让其后退，同时在出洞之初就预设了一定的向下纠偏量，尽可能克服出洞时机头抛高的情况。
顶管机进洞施工与出洞相比较为简单，当顶管机靠近洞门时，须控制好土压力，在切口距封门20~50cm时停止顶进，并尽可能降低切口正面土压力，确保拆除封门时的安全，拆除封门后将顶管机迅速、连续顶进，直到进洞洞口止水圈发挥作用为止，这就完成了进洞进程。
（六）、长距离顶进施工措施
1、顶进轴线控制
长距离顶管施工的核心问题是对顶力的控制。计算管壁土压的公式：
Pv=γ·H·D
PL=γ(H+D/2)D tg2(45°+φ/2)
Pv--管道上竖向土压力
PL--管道上侧向土压力
γ--土体容重
H--覆土层厚度
D--管道外径
上述公式是基于土柱的受力模型，适用于不稳定土层或覆土层厚度小于卸力拱高度的情况下。从公式中可以清楚地看到单位长度上的顶进阻力与管径、覆土层厚度、土体容重、土层性质有关。但是在实际顶管施工中纠偏对顶力的影响非常明显，顶管机在顶进过程中由于受力不均匀，导致偏离管道设计轴线，所以必须对机头的前进方向和旋转进行纠偏，使其沿设计方向平稳前进。纠偏在顶进过程中是不可避免的，是自始至终伴随着顶进而进行的。每次纠偏时必须对顶管机施加力矩使之改变前进方向，施加的力矩就相当于附加了一个土压力从而使阻力增大。这一附加阻力在规范中没有反映，但它却是一个不可忽视的因素。 纠偏阻力的估算方法：
Pa=f/2·σ·L
a--纠偏阻力
f--管壁与土体间的摩擦系数
σ--侧壁土压力
L--顶管机长度
可见当顶管机的尺寸和土体的性质确定后，附加阻力与纠偏角成正比，即纠偏角度越大，附加阻力也越大。所以在长距离顶管施工中需进行全过程连续监测，随时掌握顶管机偏离设计轴线距离的数据，并结合前方机头操作台上数字式倾斜仪的读数来判断顶管机实际顶进线路的变化趋势，并及时采取措施加以控制，避免因机头失控而被迫进行大角度纠偏。实际施工中加强了对轴线的监测，发现有偏离的趋势就及时采取纠偏措施，使得顶进轴线的控制较为理想，这就为将顶力限制在设计值的范围内提供了有力的保证。
顶进力的计算
（1）、顶管的顶力可按下式计算(亦可采用当地的经验公式确定)：

式中：P——计算的总顶力，kN；
γ——管道所处土层的重力密度，kN/m3；
D1——管道的外径，m；
H——管道顶部以上覆盖土层的厚度，m；
——管道所处土层的内摩擦角；
ω——管道单位长度的自重，kN/m；
L——管道的计算顶进长度，m；
f——顶进时，管道表面与其周围土层之间的摩擦系数，其取值可按表所列数据选用；
Ps ——顶进时顶管掘进机的迎面阻力(其取值见表1)，kN。
顶进管道与其周围土层的摩擦系数 表1
土层类型
湿
干
粘土、亚粘土
0.2～0.3
0.4～0.5
砂土、亚砂土
0.3～0.4
0.5～0.6

（2）、采用敞开式顶管法施工时，顶管掘进机的切入阻力可按下面公式计算：

这里：——切削阻力，kN；
——顶管机外径，m；
——切削工具管的壁厚，m；
——单位面积土的端部阻力(见表2)，kN·m-2。
不同地层的单位面积土的端部阻力 表2
土层类型
ps /kN·m-2
软岩，固结土
12000
砂砾石层
7000
致密砂层
6000
中等密度砂层
4000
松散砂层
2000
硬-坚硬粘土层
3000
软-硬粘土层
1000
粉砂层，淤积层
400

（3）、 在封闭式压力平衡顶管施工中，迎面阻力可以用如下经验公式进行计算：

这里：Ds——掘进机外径，m；
N——土的标准贯入指数。
（4）、曲线顶进时，应分别计算其直线段和曲线段的顶进力，然后累加即得总的顶进力。直线段的顶进力仍然按照上述公式来计算，而曲线段的顶进力则可按照下面的公式进行计算：

式中： ——顶进力，kN；
——曲线顶管的摩擦系数；，其中：为每一根管节所对应的圆心角，为管道和土层之间的摩擦系数，；
——曲线段顶进施工所采用的管节数量；
——开始曲线段顶进时的初始推力，kN；
——作用于单根管节上的摩阻力，kN。
在曲线段的顶进力计算完毕后，如要接着计算随后的直线段顶进力，可按下述公式进行计算：

式中：——曲线段后的直线段顶进力，kN；
——直线段的顶进长度，m。
2、注浆减摩
注浆减摩是长距离顶管中非常重要的一项工艺，是关系到顶管成功与否的一项关键的技术。为确保减小管道外壁的摩阻力采取以下技术措施。
①保证润滑泥浆的稳定性，根据土质的变化适当调整配方，以满足不同的需要。
②合理布置注浆孔。在混凝土管节雄头一侧按120°设置三个孔，压浆总管安装于管节断面右侧，每隔6m接一三通阀门至管节注浆孔，在顶管机后的连续3节都设置注浆。
③制定合理的压浆工艺，严格按压浆操作规程进行。为使顶进时形成的建筑间隙及时被泥浆所填补形成泥浆套，必须坚持"先压后顶、随压随顶、及时补浆"的原则，泵送出口处的压力控制在1~1.25kg/cm2。
④压浆孔的位置设在管节雄头一侧靠近边缘处，这样在管节拼接后注浆孔就完全被前一节的钢环所遮盖，压出的浆液先会在钢套环与混凝土管节外壁之间形成浆套然后再被挤出。这样泥浆套就较容易形成，减摩的效果也就比较明显。
3、中继间
利用中继间进行接力顶进是中长距离顶管的一项重要技术措施。中继间的布置要适应顶力及操作的要求，以提高顶进速度。第一只中继间应放在比较前面，因为顶管机的正面土压力在推进过程中会因土质条件和施工情况等因素发生较大的变化，所以当总推力达到设计推力的60%时就安放第一只中继间，以后当达到计推力的80%时安放下一只中继间，而当主顶推力达到设计推力的90%时就必须启用中继间。
（七）、周围环境保护的施工技术措施
由于工程沿线将穿越水管、气管等诸多地下管线，在顶进过程中的地面沉降控制极为重要。
1、地面沉降处理
在顶管顶进过程中，由于顶管机周围土体的扰动和地层损失，造成地表沉降。从理论上讲，顶管法施工引起隧道周围地表沉降主要指施工沉降、主固结沉降、次固结沉降三者之和。由于次固结沉降量相对较小，一般认为总沉降量等于施工沉降加上主固结沉降。
施工沉降是指在施工过程中由于地层损失而引起的地表沉降。产生施工沉降的主要原因有：
①在顶进过程中，由于切口水压过低、实际出土量大于理论出土量，引起周围土体不断涌到顶管机正面，使土层出现应力重分布；
②顶进时，同步注浆未能及时填补盾尾和管节之间形成的建筑空隙，致使周围土层应力释放，填补了这段空隙；
③在顶管纠偏时，引起一侧土体挤压，另一侧土体附加应力释放，形成空隙。
主固结沉降主要由于顶管顶进过程中对土层产生扰动，使隧道周围土层产生超孔隙水应力，而在这部分超孔隙水应力消散后，引起土层压密。主固结沉降与土层厚度有着密切的关系，土层越厚，主固结沉降占总沉降的比例就越大。
2、地面沉降控制技术
①合理使用仿形刀装置
本工程拟采用组合刀盘矩形顶管机，由于沿线有大量重要管线，对地面沉降要求较高。而圆形刀盘对正面土体的切削率仅为78%，仅靠刀盘切削土体，势必将对地面土体产生较大的扰动。为此，矩形顶管机专门安装了一套仿形刀装置，对矩形顶管机的四个死角内土体进行仿形切削，以配合大刀盘充分切削正面土体。
②严格控制顶进技术参数
顶进速度不宜过快，一般控制在0~50mm/min左右，尽量做到均衡施工，避免在途中有较长时间的耽搁。
严格控制顶管的出土量，防止超、欠挖。
严格控制顶管顶进的纠偏量，尽量减小对正面土体的扰动。
保证持续、均匀压浆，使出现的建筑空隙能被迅速得到填充，保证管道上部土体的稳定。
③尽量避免顶管"背土"
由于矩形顶管顶部是一个3.8m宽的面，在顶进时犹如一条慢速运行的传送带，这就极易发生管节顶部"背土"现象，造成已成管节段由于土体的不断损失而出现持续的地面沉降。为消除此工程难点，一方面通过压注触变泥浆尽量避免"背土"现象发生，另一方面在顶进过程中专门对出洞段管节上部进行注浆，随时填堵由于管节"背土"而出现的建筑空隙，保证管线安全。
④信息化施工，调整各施工参数
沉降监测是指导工程施工的眼睛，了解各类管线动态情况的科学依据，是判断顶进技术措施合理与否的标准。
顶进前，在顶进轴线全线及几个重要横断面上进行布点，顶进后实行24h连续监测，及时把监测数据反馈到施工人员，以准确、及时地了解各类管线的沉降情况，并在顶进施工中及时根据反馈数据调整各类施工参数。
3、主顶进
主顶进装置包括顶进油缸、顶进机架、前后底座。
油缸最大顶力：980×6=5880kN
油缸行程：800mm
顶进速度：0～19mm/min
顶进机架：6.2m×0.7m×2.6m

后靠由3根纵梁和8块船形板组成，作业平台长8.2m，宽3.5m，为可拆式钢结构，用于安装顶管机头和吊装联络通道的钢管节。
4、顶进设备的安装
顶进基座、机头、主顶进装置全部安装在下行线区间隧道内，用5t手拉葫芦吊运构件，安装顺序如下：
①确定顶进的轴线坡度为，出洞口中心标高，洞口中心标高，测定水平偏斜；
②搭建顶进平台；
③安装顶进机架(包括6只油缸及顶进动力系统)；
④侧向导向座、顶进座、矩形顶管机安装、就位。
⑤区间隧道抗变形钢框架(离联络通道前后各4m分设两榀八角形钢框架，限制衬砌环变形)安装。
⑥测点(衬砌应力、圆环变形、隧道外围水压力监测)埋设。
⑦安装止水框架，使止水框架的导向与顶进轴线的方向保持一致。
（八）、顶管施工管理
由于顶管有较高的技术难度和许多不可预见的不利因素，因此加强施工管理是确保顶管获得成功的重要环节。
1、管节的吊装、对接、就位时应确保连接质量，严禁使用不合格的管节。
2、 顶进施工中应随时观察顶进轴线和设计轴线的偏差，做到"勤测勤纠"，并随着顶进距离的增长做好管内测站的测量，在工具管出洞后20米更应注意轴线的精度。
3、 土压力的设定和排土量及顶进速度的控制，是顶管成功的关键。土压力的设定应根据施工地质状况、地下水位高低、管道埋深等因素初步设定，并根据施工实际情况和地表沉降的实测结果随时进行调整。
4、采用膨润土泥浆减摩时，对膨润土的产地、质量、泥浆配比要严格控制，泥浆的注入量、注浆压力等技术参数，应根据施工地质状况的不同做相应变化。
5、 顶进时尽量做到全断面出土，严禁在挤压状态下顶进，防止管道周围土体的反弹，破坏直线通道。
6、做好顶进速度、顶力、土压力、轴线偏差和沉降量变化等原始数据的记录、收集、整理工作，供施工管理人员分析预测施工中可能发生的问题，及时采取相应的技术措施。
7、根据我公司的施工经验：顶管施工的关键在于注浆减摩、轴线控制及中继顶布置等技术措施。
（九）、顶管施工原则
1、顶管工作坑布置原则：
（1）可利用坑壁土体作后背；
（2）便于排水、出土和运输；
（3）对地上与地下建筑物、构筑物易于采取保护和安全施工的措施；
（4）距电源和水源较近，交通方便；
（5）单向顶进时宜设在下游一侧。
2、工作坑技术要求
（1）后背墙宜采用方木、型钢或钢板等组装，组装后的后背墙应有足够的强度和刚度；
（2）后背土体壁面应与后背墙贴紧，有孔隙时应采用砂石料填塞密实；
（4）顶管工作坑及装配式后背墙的墙面应与管道轴线垂直
（5）顶管完成后的工作坑应及时进行下步工序，经检验后及时回填。
3、设备安装
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，其纵坡应与管道设计坡度一致；
（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）安装后的导轨应牢固，不得在使用中产生位移，并应经常检查校核。
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，宜取偶数，且其规格宜相同；当规格不同时，其行程应同步，并应将同规格的千斤顶对称布置；
③千斤顶的油路应并联，每台千斤顶应有进油、退油的控制系统。
分块拼装式顶铁的质量应符合下列规定：
①顶铁宜采用铸钢整体浇铸或采用型钢连接成型；当采用连接成型时，焊缝不得高出表面，且不得脱焊；
②顶铁的相邻面应互相垂直；
③同种规格的顶铁尺寸应相同；
④顶铁上应有锁定装置。
（十）、施工注意事项
1、顶管施工中进洞工序是一项关键的工作，采取有效的措施保证出洞阶段的安全与顺利将直接关系到整个工程的成败。
2、注浆减摩技术是顶管施工中的一个重要环节，良好完整的泥浆套将大大减小顶进阻力，减少中继间的使用数量，节约投资，简化工序，大幅提高顶进速度。
3、中继间是实现长距离顶管施工最根本最直接的措施，但在顶管施工中，由于密封圈磨损，中继间加工精度不足或本身设计存在缺陷等多种原因将给工程带来许多问题。
顶管施工中沉降要求：
位置
管道中心线
管中心左右各5米
管中心左右各10米
沉降（mm）
10
5
0

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郑州市生态水系输水管线
刘砦、荆胡段改迁工程施工一标

顶管施工方案

合同编号：ZZYY-2015-0210

编制人：
审核人：
批准人：

河南中原黄河工程有限公司
郑州市生态水系输水管线 刘砦、荆胡段
改迁工程施工一标项目经理部
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