超长距离顶管施工方案.doc

超长距离顶管施工方案6.2.1概述顶管段排海管总长约3200M，共分为2段，其中E工作井（中心里程K0+747）F工作井（中心里程K2+927）长2180M，为直线顶管，采用1台顶管机由E工作井始发，向F工作井方向顶进，在F工作井吊出，一次顶进距离2164.3m，为超长距离直线顶管。F工作井（中心里程K2+927）扩散器段（里程K3+947）长1020M，为直线顶管，采用1台顶管机由F工作井向扩散器段顶进。顶管管材采用DN2000钢管，壁厚20MM，管道底部标高-21.5M，顶管全线纵向均为平坡，顶管穿越土层为7、8，其中7为中砂，8为粉质粘土，管道覆盖土层为12m19m,土质为粉质粘土和砂性土。6.2.2 机械配备表6.1 施工主要机械设备机具名称规格、性能单位数量用 途水冲吸泥工具头2000台2顶管发电机200kw台2发电备用吊机50T台2起重工具头、其他设备龙门吊20T2顶进设备（现场已有）泥水处理系统套2泥水处理渣浆泵台4泥浆系统泥浆泵台4泥浆系统管道4”无缝钢管m800泥浆系统泥浆车辆2运泥浆水泵QS32254台4基坑排水钢筋调直机GJ414/4台2钢筋调直钢筋切断机GJ5401台2钢筋切断电焊机BX330台8钢焊接油压千斤顶200t台12顶管高压油泵ZB50台2顶管6.2.3 工程测量根据提供的测量基准点，按设计图纸要求进行循环引水泵房每段管道（工作井）的放样工作，并放出顶管起点至终点的位置及顶进的高程，在工作井正前方墙体顶部及底部、工作井后靠背中部顶部、防浪堤地面用钢筋及油漆作好测量控制点的标志。测量放样需复核后方可进入下一工序的施工。6.2.4 工作井临时后靠背的施工施工方法：地下连续墙穿墙位置埋设内径3764mm钢套管预留孔，在孔位安装好穿墙止水装置。在进行材料和设备吊装时，有专门人员进行指挥，保证安全措施。对工作井引水泵房前池底板混凝土浇筑前，在底板钢筋上放出每段引水钢管的后靠背位置，将要预埋到底板上的钢筋和工字钢提前预埋好，根据本工程钢管直径和我司的施工经验，设计后靠背的顶推力为1500吨（详下文中有关顶推力的理论计算），后靠背的高度为4300mm，宽度为5000mm，长度为4300mm。具体配筋和尺寸详附图（临时支墩后靠背大样图）。6.2.5 工作井设备安装工作井后靠背施工的同时，可进行工作井上的设备安装准备，包括砌好工具头系统的泥浆池砖墙及触变泥浆系统的泥浆池砖墙、安装好泥水处理系统、安装好进泥浆的渣浆泵及管道系统、压触变泥浆的螺杆式泥浆泵及管道系统、安装好地面操作系统及操作系统的防雨棚、接好水电。后靠背施工完毕后，可进行工作井下的设备安装准备，包括穿墙位置止水密封橡胶的安装、整体式顶进构架的安装（最重的部件约10T）、出泥浆的渣浆泵及管道系统的安装、测量系统的安装。1、顶进井内设备安装工作井内设备安装包括：后座垫铁、导轨、油缸支架及油缸、测量棚、穿墙止水设备的安装。(1)后座垫铁安装后座垫铁是把主顶油缸推力的反力传递到顶进井后座墙处，通过后座垫铁，可把油缸的反力较均匀地传递到后座墙上，这样后座墙就不太容易损坏。根据图纸将垫铁的安装位置放好线，在后座墙体表面把后座垫铁的四个角的位置用红油漆作好标志，凿平垫铁范围内的墙体，底部用砖块垫平，将后座垫铁吊到安装位置，调整横向纵向的方向(采用2mm的薄铁皮垫底部)，该平面需要垂直于顶管的顶进方向，定位安装尺寸误差控制在2mm以内，调整好后，如后靠背钢板（后座垫铁）与后座墙有偏差空位时，采用C30混凝土填充密实。(2)导轨安装基坑导轨是由两道平行的工字钢轨固定在钢支架上构成，主要作用有两点：一是支承推进管并在顶进井中有一个稳定的导向，使推进管沿该导向进入土体；二是让环形、弧形顶铁工作时有一个可靠的托架。在基坑底板面放出顶管的顶进轴线，先调整导轨的中线对准顶进轴线，根据图纸，垫高导轨调整导轨的高度，当纵向及高程调整好后，将导轨与底板预埋钢板焊牢，导轨的定位安装尺寸误差控制在2mm以内。(3)油缸支架及油缸安装油缸支架是由槽钢焊接合成的一个支架，起固定主顶油缸的作用，使油缸工作时有一个可靠的托架。根据基坑底板面放出顶管的顶进轴线，先调整支架的中线对准顶进轴线，根据图纸，垫高支架调整支架的高度，当纵向及高程调整好后，将支架与底板预埋钢板焊牢，油缸即可吊装到支架上，采用钢板压实，油缸支架及油缸的定位安装尺寸误差控制在2mm以内。(4)测量棚搭设测量棚位于油缸及后座垫铁位置，在测量时的起保护仪器作用，并作为全站仪或电子经纬仪的基座。顶部采用25钢管焊成支架，上面铺石棉瓦。(5)穿墙止水设备安装穿墙止水设备安装在工作井出洞洞口，具有制止地下水和泥砂流到工作井的作用，穿墙管预制好后，运输到现场，先将预埋的穿墙管凿出，焊接位置清除干净，吊装预制件到安装位置对中后焊牢。穿墙管结构重2.5T。止水橡胶重200Kg。(6)工作井集水坑排水在引水泵房前池（顶进井）的一侧设一0.8m0.8m0.8m的集水井，浇筑底板时四周向集水井位置倾斜，形成排水坡度，收集由管道内流出的水及基坑的积水，集水井内布置一个潜水泵抽水上井到地面适当位置排放。图6.3 工作井内布置示意图2、地面设备安装工作井地面设备安装包括：主控棚搭设及主顶装置安装、泥浆棚搭设及泥浆系统设备安装、通风棚及通风设备安装。工作井起重采用50T履带吊机。(1)主控棚搭设及主顶装置安装主控棚内主要放置主顶装置，主顶装置包括主顶油缸(井下)、主顶油泵一台(含控制部分)及油管，主顶油缸的推进和回缩是通过主顶油泵的控制部分控制的，操作方式为手动。主控棚采用25钢管焊成支架，上面铺石棉瓦。(2)泥浆棚搭设及泥浆系统设备安装泥浆棚采用25钢管焊成支架，上面铺石棉瓦。泥浆棚内主要放置一个电箱、两台泥浆泵及一个泥浆箱。(3)通风棚及通风设备安装通风棚采用25钢管焊成支架，上面铺石棉瓦。通风棚内主要放置一个鼓风机，起防晒挡雨作用6.2.6 工具头吊装下井、全套设备调试工作井上下设备安装完毕后，将运到现场的工具头(约40T)吊装下井，将电力电缆、信号线、油管接好，对整机进行现场调试、对整体式顶进构架进行调试、对泥水处理系统进行调试、调好测量系统的激光经纬仪，调试工作必须全面细致，确保正式顶进时设备的万无一失。6.2.7 管材加工钢管材料加工和喇叭口钢结构加工由专业加工厂家进行加工防腐，每根钢顶管定制长度6000mm和1节钢管长度4940mm，喇叭口钢结构按施工图要求加工。1、质量要求（1）钢顶管的材质为Q345焊接钢管，其规格和性能应符合现行国家标准碳素结构钢GB/T 700的要求。（2）卷制钢管采用2m宽定尺钢板，每节6000mm长，两条环焊缝，一条纵焊缝。（3）卷制钢管接长时，管口对接应平整，当采用300mm的直尺在接口外纵向贴靠检查时，相邻管壁的错位允许偏差为0.2倍壁厚，且不大于2mm。相邻段对接时，纵向焊缝位置错开的距离应大于300mm。（4） 防腐排污管道直接埋入海水环境中，其腐蚀性较一般土壤的腐蚀强，需要进行防腐，以确保管道防腐质量。（5） 除锈为了保证防腐涂料能够有效地附着再管道上，必须对管道的内外壁进行机械除锈处理，处理后的表面等级达到SIS055900规定中的St2.5级，施工时应选择干燥的天气，并在6小时内进行涂装。（6）钢制取水口及钢顶管外壁涂料防腐：钢制取水口及钢顶管外壁防腐因需考虑顶管施工时钢管外壁与土壤的摩擦，防腐涂料应具有良好的耐磨性，保证顶管时外壁防腐不受破坏，钢制取水口及钢顶管外壁防腐方案拟采用佐敦电力工程重防腐涂料-玻璃鳞片加强涂料：顶管外壁（膜厚根据具体防腐年限确定，本方案以20年防腐为准）设计使用寿命20年表面处理 喷砂处理到 ISO8501-1 Sa 2 表面粗糙度ISO8503：Ry5 5085微米涂 层油漆名称颜色膜 厚(m)底漆Mathathon XHB厚浆环氧玻璃鳞片漆红色400面漆Mathathon XHB厚浆环氧玻璃鳞片漆灰色400共计总膜厚800（7）管道内壁防腐 采用水泥砂浆衬里内防腐，机械喷涂。水泥砂浆厚度为：300mm及以下管道，衬里厚度为5mm；400700mm管道，衬里厚度为8mm；8001000mm管道，衬里厚度为10mm；11001500mm管道，衬里厚度为12mm；（8） 焊缝接口外防腐涂刷SYJ18有机富锌一道，表面采用SYJ-13环氧沥青涂料六道，即六油三布。总厚度500m。6.2.8机头选型根据本工程的地质土层为淤泥质粘土的特点，适应该土层的顶管工艺有泥水平衡、加泥式土压平衡、网格式水冲吸泥等。如果采用泥水平衡机头或加泥式土压平衡机头进行顶管施工，就必须对机头采用长距离供电。需要装备输出大的变压器，还要增加导线截面，不但成本较大，而且有用电危险。我公司针对这些特点选择了网格式水冲吸泥机头，网格式水冲吸泥机头重量轻且不需要电机设备，只需使用高压水冲和空气吸泥两种动力，可克服这两种机头的缺点，故选择该工艺。该机头构造图如下：图6.4 网格式水冲吸泥机头构造图顶管工种：工具头机械工兼测量工泥浆工电工电焊工起重工杂工整体式顶进构架调节顶块泥水处理系统处理砂土、装车、外运顶进前准备所有机械设备交班检查调节气压及网格切入土深度平衡土层顶进、调整进出渣浆泵流量到达平衡拆开各管路、钢管吊装、各管路安装焊接1个行程顶进结束测量工具头的偏位、作好记录、纠偏1节钢管顶进1个顶进循环结束、重复顶进1个行程顶管管内管道：A电缆管B触变泥浆管C进泥浆管D出泥浆管E信号线F油管G通风管压触变减阻浆泥浆制作图6.5 顶进工艺图6.2.9顶管工程力学参数确定顶管过程是一个复杂的力学过程，它涉及材料力学、岩土力学、流体力学、弹塑性力学等诸多学科。但顶管计算的根本问题是要估计顶管的推力。顶管的推力就是顶管过程管道受的阻力，包括工具头正面被动压力、管壁摩擦阻力。（1）后座总顶力计算本工程采用顶管总顶力计算的经验公式进行计算：F=F0+F1F0=peBC2/4F1=RSLF0初始顶力（kN）F1管壁摩擦力（kN）综合系数，本工程取淤泥质土系数值1.5pe土仓的压力（kpa），pe=150kpaBC=管外径（m），取2.04mR综合摩擦阻力（kpa），本工程取淤泥质土值8；S管外周长（m），=3.1415*2.046.4m；L推进长度（m），本工程考虑L=120m。初始顶力：F0=1.5*150*2.04*/4=360.50kN管壁摩擦力：F1=8*6.4*120=6144kN总推力：F=360.5+6144=6504.5 kN=650.45t说明：以上的管壁摩擦力计算没有考虑触变泥浆减阻以及钢管上部夹部分中细砂层增加摩擦力，施工是采用触变泥浆减阻，按以上增加和减少摩擦阻力相抵消。根据该管的要求，其承受的顶力远大于650.45t。在考虑一定的储备顶推力时，对于临时支墩后靠背承受的顶推力设为1500t足够安全的。但在实际施工过程中会采取减阻措施来进行减摩，通过减阻措施，尽量减少顶力，利于保证管的安全、后靠背的安全。通常减少管壁摩擦阻力的措施有：管壁与泥土间压触变泥浆减阻(优质膨润土拌制而成)，减阻效果好时，R综合摩擦力系数可以降低到4-7kpa左右，将触变泥浆的减阻作为保险系数。后座主顶系统采用6个200t的千斤顶，共计1200t。所以在管段顶进过程中根据后座顶力情况设置油缸的数量。 （2）钢管受力计算：在一般的钢管顶进中，每节钢管所能承受的最大推力可由以下公式计算：F=21000(D+t)t 式中参数： F：钢管所能承受的推力（t） D：钢管的内径（m）t：钢管的壁厚（m）本钢管内径D=2000mm，管壁厚度t=20mm，每节管长度6000mm， 则管可承受的最大顶力为：F=21000(2.0+0.02) 0.02=2664T。6.2.10主要施工设备的安装与调试 主顶系统后座主顶系统主要是由主顶油泵、6个千斤顶、操纵台和油管等四部分组成，其作用是完成管道的推进。千斤顶是管子推进的动力，呈对称状布置在管壁周边。千斤顶的压力由主顶油泵通过高压油管供给，其最大压力可达31.5MP，此时每个千斤顶的最大推力为200t。千斤顶的推进和回缩是通过操纵台控制的。操纵方式有电动和手动两种，本工程使用的是电磁阀操纵。图6.6 顶进系统整体式顶进构架(含千斤顶及顶块)整体式顶进构架(含千斤顶及顶块)是顶管的主要设备，本工程4段顶管均拟采用6个200t液压千斤顶顶进，行程1800mm，根据顶块（包括环型和U型顶铁）的组合，一次顶进最大距离为6000mm。高压油泵及油管由电动机带动油泵工作，选用额定压力为31.5MPa的柱塞泵，经分流器，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一致。液压油管采用高压油管。工具头及泥浆系统设备密封式顶管采用水冲吸泥工具头，泥浆系统分两部分，属于顶进的配套设备，由搅拌系统、渣浆泵、注浆泵、3条泥浆管路、沉淀池组成。其它设备工作井上采用50T吊机和龙门吊起重。工作棚用帆布遮盖。穿墙止水环穿墙止水环安装在工作井预留洞口，具有防止地下水、泥砂和触变泥浆从管节与止水环之间的间隙流到工作井。洞口止水环导轨预留洞口 图6.7 洞口止水穿墙止水圈的组成部分为：a预埋钢板环；b 法兰橡胶板；c 钢环压板；d 钢环压环；e 螺栓。止水环结构采用钢法兰环压板，中间夹装16mm厚的法兰橡胶止水板，该橡胶环具有较高的拉伸率（大于300）和耐磨性，硬度为4555，永久性变形不大于10。借助管道顶进带动安装好的橡胶板形成逆向止水装置。安装固定好后，预埋钢环板与混凝土墙接触面处采用水泥砂浆堵缝止水。其构造见图。排土系统水冲排泥系统主要设备：包括高压进水泵、排泥射流泵、喷枪泥浆管、泥水分离器（适应砂土）、泥水箱等。安装调试：泥水处理是指泥水平衡顶管过程中排放出来的泥水的二次处理，即泥水分离。一般采用振动筛与旋流器组合起来进行泥水分离的方法。由振动筛把较粗的颗粒，一般在1.0mm以上的颗粒分离出来，然后由旋流器把较细的颗粒再分离出来。如果颗粒比较细，分离出来的土的含水量比较高，可在其中掺入一定比例的吸水剂，如丙稀酸盐，这种吸水剂可吸去土中的水分，使原来流淌的土变成可运输的干土。同时，地层含有较多杂物和贝壳，进入泥水循环系统的杂物和贝壳，容易堵塞排泥管和泥浆泵，所以，在排泥泵前需加装滤石清渣箱，防止杂物和贝壳堵塞，保证循环系流无堵塞。 触变泥浆系统触变泥浆系统主要设备：由拌浆、注浆和管道三部分组成。触变泥浆系统的作用：减少顶进过程中的管节与土体的摩阻力。 触变泥浆管压浆机泥浆搅拌桶图6.8触变泥浆系统测量系统测量系统的主要设备：由激光经纬仪、测量靶和监示器组成。测量系统的作用：监示顶管施工过程中顶管机推进的轴线偏差。图6.9测量系统安装调试：顶管机安放在工作井内的道轨上，调整测量靶中心与管道中心线基本一致，与管道中心线垂直。调整激光经纬仪座的高度，使激光经纬仪的激光束的高度基本与管道中心线标高一致。根据测量定位点调整激光束，使到激光束基本与管道轴线重合。调整测量靶激光束点的大小，根据测量靶激光斑点的位置，调整测量靶的位置，使激光点与靶中心点重合。纠偏系统纠偏泵站4组纠偏千斤顶图6.10纠偏系统纠偏系统主要设备：纠偏千斤顶、油泵站、位移传感器和倾斜仪组成。纠偏系统的作用：控制顶管施工中的顶管机推进方向。纠偏系统的动作控制是在地面操作室的操作台远程控制的，纠偏量的控制是通过安放在纠偏千斤顶上的位移传感器来实现纠偏量的控制，纠偏动作是一个纠偏千斤顶的组合式动作来实现。纠偏动作组合如：向上纠偏：左下、右下油缸同时伸动作；向下纠偏：左上、右上油缸同时伸动作；向左纠偏：右上、右下油缸同时伸动作；向右纠偏：左上、左下油缸同时伸动作。6.2.11顶进施工顶管出洞顶管机头从工作井内的导轨上推入工作井前壁预留洞内，并穿越前墙进入井外土层中的整个过程叫做顶管出洞。顶管出洞是整个施工过程中的关键环节之一，出洞控制得好，整条顶管才可能顶好，出洞不好，整条顶管很难顶好。本工程是采用地下连续墙预埋钢盒作为预留进出洞口，并在洞口前方挨着顶进方向的连续墙的外边线用搅拌桩做一道止水幕墙，厚度为2000mm、宽度为8000mm、深度做到钢管流水位以下5000mm深度。工作井出洞处理：在出洞前，割掉预埋钢盒井内一侧钢板，并将止水钢环焊接到预埋钢盒的外侧，再将止水橡胶圈安装在止水钢环上。在准备出洞时，再将钢盒井壁外侧挡土钢板割掉，清理预留孔内的杂物后立即将工具头推进预留孔，缩短停顿时间，这时止水橡胶圈紧抱工具头外壳，发挥止水作用。顶进工具头到穿墙管内，工具头与第一节钢管采用刚性联结，避免工具头“磕头”。顶管出洞的施工环节相当关键，顶管穿墙时要防止工具头下跌，在穿墙的初期，因入土较小，工具头的自重仅由两点支承，其中一点是导轨，另一点是入土较浅的土体。因此，工具头穿墙时，穿墙管下部要有支托（即限位板），并且加强管段与工具管、管段与管段之间的联结。此外，工具管的推进一定要迅速，不使穿墙管内的土体暴露时间太长。顶管穿墙位置必须作好止水，防止孔口因为流失减阻泥浆，造成孔口地层塌陷。在出洞施工初期，由于顶管机正面主动土压力远大于顶管即周边的摩擦力和与导轨间的摩擦力的总和，因此极易产生顶管机反弹，引起顶管即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，在洞口的两侧平行地面各安装好一条工字钢，当主顶千斤顶准备回缩加顶铁时，将两条工字钢分别与第一个顶铁的焊牢，然后回收千斤顶，防止顶管机反弹。穿越搅拌桩止水幕墙：搅拌桩硬度较大，一般有11.5 MPa，采用分次顶进分次清渣的措施。工具管前端网格上布置有尖形高锰钢，依靠后方强大的推力将机头挤入搅拌桩土层内，并将其破碎。挤入网格后方的水泥土块会掉入机头前仓底部，小于50mm粒径被水冲吸泥泵抽至地面，大块在清渣罐内人工清除。正常顶进管道出洞成功后，管道开始正常顶进。通过后座主顶油泵和主顶千斤顶产生推力，将管道向前推进。在管节推进的同时，高压水枪冲刷下来的土体进入工具管的泥水仓内，再通过排泥管道排出机头并抽至地面。管节一节一节跟在机头后面向前推进，最后到达海底设计终点，形成整段管道。初始顶进时顶进速度一般控制在2050mm/min，正常顶进时顶进速度控制在50150mm/min，如遇正面障碍物，应控制在10mm/min以内。初始顶进时出土量一般控制在理论出土量的95%左右，正常情况下出土量控制在理论出土量的98%100%。平衡方式排泥过程是通过后座主顶千斤顶推进，土体被挤入顶管工具管内，工具管密封仓门上安装有两把高压水枪，由高压水枪破土形成泥浆，再由射流吸泥泵将泥水抽至地面。 测量纠偏系统测量方法激光经纬仪图6.11井口投点示意图19 井口投点示意图激光经纬仪安置在观测台上，它发出的激光束为管道中心线，又符合设计坡度要求，实为顶管导向的基准线。施工开始时将顶管机的测量靶的中心与激光斑点中心重合。当顶管机头出现偏差，相应激光斑点将偏离靶中心，测量靶图像通过视频传送到操作台的监示器上，从而观察出激光斑点将偏离靶中心偏离图像，通过控制纠偏千斤顶的伸缩量，进行顶进方向的纠正，使顶管机始终沿激光束方向前进。顶管施工中测量工作的主要任务是掌握好管线的中线方向、高程和坡度。.根据设计坡度要求，沿线路布设四等水准路线，并在各井口处埋设临时水准点以供顶管高程放样。.根据顶管线路所布设的导线点及水准点，标定出井的平面位置及测定其深度，以指导工作井的开挖施工；定出始发井与接收井的管道中心点，并将其投设于地面（以下简称投点），作好标记，由于投点处于井的边缘，事先作好投点的支架搭设与焊接标志工作。以布设的线路导线点中的一个导线点及一条边的方位角，重新精密测定二井间的导线，即贯通导线，并联测二井投点，在有条件的地方，最好将投点作为导线点，以便获得投点的精确坐标，所有导线点应埋设牢固标志，以备复测。根据贯通导线及井口投点，在始发井边缘放样出顶进方向的坐标点，而后与井口投点一起向井下投设方向线，并将高程从井上传至井下，埋设临时水准标点，如图所示。在工作井下建立控制观测台，在其上配置有强制对中的仪器基座，并设有上下左右可调节的装置，能使架设于其上的仪器调整到中线（或与中线偏离一定距离）的位置，并使仪器横轴调整到中线（或与中线偏离一定距离）的高度上。纠偏办法 激光经纬仪顶管机的测量靶网格为10mm，根据顶管机测量靶激光点的偏移量计算顶管机的斜率，伸出相应的纠偏千斤顶组，使顶管机推进改变方向，从而实现顶进方向的控制。纠正偏量应缓慢进行，使管节逐渐复位，不得猛纠硬调。由于顶管机头附有测量靶，激光经纬仪安置在观测台上，在工作中，已使它发出的激光束既为管道中心线，又符合设计坡度要求，实为顶管导向的基准线。施工开始时使测量靶中心与激光光斑中心重合，当掘进机头出现偏差，相应测量靶中心将偏离光斑中心，从而给出偏离信号，通过视频传送到操作台的监示器，进行顶进方向的纠正，使工具头始终沿激光束方向前进。图6.12 顶进施工中的测量示意图工具头开始顶进510m的范围内，允许偏差应为：轴线位置50mm，高程30mm，当超过允许偏差时，应采取措施纠正。纠正偏差应缓慢进行，使管节逐渐复位，不得猛纠硬调。工具头前方有纠偏节，纠偏节中安装有纠偏千斤顶，顶进过程中，根据测量反馈的结果，调整纠偏千斤顶，使工具头改变方向，从而实现顶进方向的控制。如果工具头的方向偏差超过10mm，即应采用纠偏千斤顶进行纠偏。管顶出穿墙管及在长度3040m范围内的偏差是影响全段偏差的关键，特别是出墙洞时，由于管段长度短、工具头重量大，近出洞口土质易受扰动等因素的影响，往往会导致向下偏，此时，应该综合运用工具头自身纠偏和调整千斤顶的作用力合力中心来控制顶管方向。每次纠偏的幅度以5mm为一个单元，再顶进1m时，如果根据顶管机的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势没有减少，增大纠偏力度（以5mm为一个单元），如果根据顶管机的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势稳定或减少时，保持该纠偏力度，继续顶进，当偏位趋势相反时，则需要将纠偏力度逐渐减少。纠偏应贯穿在顶进施工的全过程，必须做到严密监测顶管的偏位情况，并及时纠偏，尽量做到纠偏在偏位发生的萌芽阶段。表6.2 顶进管道允许偏差表（mm）项目允许偏差轴线位置顶进长度300m50300m顶进长度1000m100管道内底高程顶进长度300mD1500+30,-40D1500+40,-50300m顶进长度1000m+60,-80相邻管间错口钢 管2对顶时两端错口50注：D为管道内径（mm）触变泥浆系统顶进过程中，需要经常进行压触变泥浆工作，以减少顶进的阻力，触变泥浆系统由拌浆、注浆和管道三部分组成。拌浆是把注浆材料兑水以后再搅拌成所需的浆液(造浆后应静置24小时后方可使用)。注浆是通过注浆泵进行的，根据压力表和流量表，它可以控制注浆的压力(压力控制在水深的1.11.2 倍)和注浆量(计量桶控制)。管道分总管和支管，总管安装在管道内一侧，支管则把总管内压送过来的浆液输送到每个注浆孔上去。注浆孔的形状及布置：约每10m长钢管布置一道触变泥浆注浆孔，数量为8个，孔的大小为25mm，呈45度布置。在吊管前，根据注浆孔的位置，先钻孔后攻丝，形成一个M25的螺丝孔，并在孔的外边加一块3mm厚的钢板，具体如下图，目的保证泥浆向管壁扩散，且防止注浆口不被阻塞。然后安装好注浆管。图6.13 注浆孔大样图注浆设备：触变泥浆的压浆泵，宜采用活塞泵或螺旋泵。管路接头宜选用拆卸方便、密封可靠的活接头。每个注浆孔宜安装阀门，注浆遇有机械故障、管道堵塞、接头渗漏等情况时，经处理后方可继续顶进。触变泥浆由膨润土、水和掺合剂按一定比例混合而成。施工现场按重量计的触变泥浆配合比通常为：水：膨润土(45)：1，膨润土：CMC(2030)：1。本工程拟购置膨润土袋装复合材料，在现场施工加水拌和。注浆工艺流程：造浆静置注浆顶管推进(注浆)顶管停顶停止注浆 数量和压力压浆量为管道外围环形空隙的1.52.0倍，压注压力根据管顶水压力而定。管内供电系统施工用电主干线采用380V三相五线制，接通地面、工作井、管道内、工具头，管道照明采用24V低压电源供电，每隔10m安装电灯一个。管内通风及气体检测系统为保证管内空气充足，本工程采用空压机向管道内供气，供气管道采用370mm镀锌钢管，管路上安装一台空气滤清器，以保证空气的清洁。由于顶进是在地下工作，地层中可能有许多有毒或可燃性气体，在施工中，这些气体可能会从管道的缝隙处渗入管道内，危机施工人员的安全。为此，在每次下井前，必须由安全员用气体检测仪对管道内进行检测，确保安全后才能进行施工。管内通讯及监控系统为保证管内、后座泵站、地面办公室的通讯联络顺畅，在平时顶管时，工具机头操作工、后座靠背机械工、办公室值班人员3个岗位通过对讲机通话，由于对讲机的设备质量、通话距离及角度的限制，因本顶管工程的通信距离小于250m，工具头与地面办公室的通话效果应该不错，没必要增加有线电话的辅助通话联络方法。同时，通过摄像头将工具机头顶进及出土情况反映到监控系统中来，一些数据采用电脑监控。真正做到信息化施工，实现机电一体化。顶管施工中其他附属工序顶前准备所有机械设备交班检查顶进前，机械工需要进行交接班手续，将记录的设备运转情况表交给下一个班组的机械工，并进行口头的设备运转状况交班，刚上班的机械工需要对控制台、各个泥浆泵、管道、测量系统、工具头等进行例行检查。进排水管路平衡检查交班和例行检查完毕后，接通电源，开通进水排泥管路，达到平衡稳定后，正式水冲吸泥顶进。钢管的焊接钢管对口焊接质量技术要求：.焊条的化学成分、机械强度应与母材相同且匹配，兼顾工作条件和工艺性；焊条的质量应符合现行国家标准碳钢焊条、低合金焊条的规定；焊条必须是干燥。.焊缝要做到无裂纹，无夹缝，无气孔，无下陷及未溶合现象，无焊瘤，并且药皮清除干净。.焊缝咬边深度不得大于1mm，其长度累积总和不大于该焊缝长度的10%.钢管表面要求无斑疤、夹皮、裂纹、麻点等缺陷。点焊不能有咬边、夹渣、裂缝、气孔等。在接近纵缝的区域内，其凹进凸出公差小于1/2壁厚。相邻两节的纵缝应互相错开，其环向间距应不大于300mm。在两节管焊好后，用卷尺将两节管水平拉一拉，校核一下两管是否在同一直线上。焊接方式 焊接方式见钢管焊接大样图：图6.14 钢管焊接大样图 t:为钢管壁厚32mm。 b:为2mm。 ：为605。本焊接方式所采用的焊机为21千瓦的交流电焊机。环缝长度11.3mm，内环缝采用两台焊机，外环缝采用3台焊机，5台焊机一起焊约用 6个小时。接头焊接完成后，按设计要求进行探伤检验，不合格的点局部气刨返工重焊，直至全部焊缝达到合格标准，然后涂刷快干型防腐涂料。钢管的防腐钢顶管下井管段两端各100mm范围应在井下焊缝检查合格后再涂快干型涂料防腐。钢管的吊放本工程的钢管每节为6m（除第1节钢管为5.94m），6m长钢管重约为17T，采用50t吊车吊放。吊放钢管时要注意三方面的问题：吊放下去的钢管要和前面所要连接的钢管对齐，保证两管的轴线要在同一直线上，从而保证焊接时，两节钢管始终在同一直线上。要保证吊放下去的钢管其内的注浆孔的位置要与前面的注浆孔位置错开45。钢管的纵焊缝要与前面一节管错开300mm以上。顶管进洞处理因本工程没有接收井，机头工具管在海底覆土约6000mm，顶至离设计位置约1000500mm时，停止水冲吸泥系统，使工具机头前的土压力增大，让土层挤入工具管腹腔内，当引水钢管顶进到设计位置时，拆除工具机头内的所有设备和密封好泥浆管，然后再拆除工具机头与第一节钢管的刚性联结，进入下一根顶管施工。管道闭水试验整个管道经初步验收合格后进行闭水试验，闭水试验进行前由质检科组织，工程负责人及施工员参加，共同检查管道内部清理情况及穿墙螺栓孔封堵情况，并做好外观质量评定。闭水遵照给水排水构筑物施工及验收规范规定程序进行，充水分三次入管，试验用水采用75钢管接自现场临时水。闭水试验所用设备精度达到有关规范要求，侧针读数精确到0.1m，钢管的试验水压力为1.0Mpa即通过验收合格。6.1.12顶管施工监测方案1、监测的重要性本工程位于海边处，施工场地环境条件比较特殊，工作井和接收位的管道经过海堤坝，地层主要是淤泥质土，为了防止在施工过程中出现质量事故，并且保证海堤坝的安全，必须建立可靠的施工安全监测系统，动态地观测施工地层变形和地下水位变化情况，利用监测信息，指导施工过程，并及时发现安全隐患，采用相应的施工措施和控制手段，防止严重质量安全事故的发生。2、施工监测方案设计施工监测的任务是配合施工过程动态测量地层各点的水平侧移、垂直位移及地面沉降、建筑物变形和地下水位变化情况，把测量结果及时反馈于施工过程，指导施工和实施控制，防止施工事故的发生。监测分为二类，地层水平位移观测和地层垂直位移。地层水平位移监测采用测斜管观测监控，地层垂直位移采用观察地面沉降的方法监测，观测过程配合顶管施工进行。根据顶管施工要求和场地环境条件的实际情况，各类观测点布置如下：在顶管顶进轴线上附近各布置2组观测点，进行地层的水平位移、垂直位移的观测。观测的目的是探索顶进速度、出土速度等对周围土层的影响。每组有1条测斜管、1个沉降观测点。每组垂直于顶管前进方向布置，称为一个剖面。第1剖面布置在距工作井5米处，第2 与第一剖面距离5米。此外，在4段引水泵房前池进口洞1米处各设1个侧移变形和沉降观测点。本项监测共4条测斜管、4个沉降观测点。工作井后靠背墙后面各布置1组观测点，对地层的水平位移和垂直位移进行观测。观测的目的是监测顶力对地层的影晌和工作井的位移。每组垂直于顶管中心线方向布置，称为1个剖面。后座墙后面布置4条测斜管、 4个沉降观测点。6.2.13管内二衬施工DN2000钢顶管管道内有一层25cm厚的环向钢筋砼内衬结构，顶进完成后，开始施工管内衬钢筋砼结构。分三段施工，工作井E工作井F段顶管段中点为分界线，向两端同时施工，工作井F扩散管段顶管从顶管末端开始向工作井F推进施工。内衬钢筋砼施工采用可拆装重复使用的模板台车作为模板结构、砼地泵长距离输送砼的工艺进行现浇施工。1、钢筋的加工和安装横向钢筋和纵向钢筋的每个节点均必须进行绑扎或焊接受力主筋的搭接采用单面焊接，焊接搭接长度不小于10d（d为钢筋直径），位于同一连接区段内的搭接接头面积百分率不大于50%。相邻主筋搭接位置应错开，错开距离应不小于100cm仰拱浇筑时注意主筋预留，当于拱部主筋间采用绑扎连接，搭接长度为100cm。同一受力钢筋的两处搭接，距离不小于150cm箍筋连接点应在纵横向筋的交叉连接处，必须进行绑扎或焊接，以保证两 层主筋之间的间距；受力主筋于模板之间设符合设计要求保护层厚度的混凝土垫块。2、模板台车就位台车拼装调试衬砌台车工厂制造，现场拼装，共加工两套台车。衬砌前对模板表面进行彻底打磨，清除锈斑，涂油防锈。台车就位调整台车模板定位采用五点定位法，即：以衬砌圆心为原点建立平面坐标系，通过控制顶模中心点、顶模与侧模的铰接点、侧模的底脚点来精确控制台车就位。曲线隧道应考虑内外弧长差引起的左右侧搭接长度的变化，以使弧线圆顺，减少接缝错台。台车模板应与混凝土有适当的搭接（10cm，曲线地段指内侧），撑开就位后检查台车各节点连接是否牢固，有无错动移位情况，模板是否翘曲或扭动，位置是否准确，保证衬砌净空。为避免在浇注边墙砼时台车上浮，还须在台车顶部加设木撑或千斤顶。同时检查工作窗状况是否良好。预留洞室和预埋件的固定钢筋砼衬砌地段，预留、预埋件固定在钢筋骨架上。无筋衬砌地段采取在衬砌台车模板上钻孔，用螺栓固定预留、预埋件。安装挡头板台车端部的挡头模板应能保证设计衬砌厚度，并可适当调整以适应其不规则性；挡头模板结构应能保证衬砌环接缝榫接，以保证接头处质量，增强其止水功能。顶部应留有观察小窗口，以观察封顶混凝土情况。3、混凝土浇筑砼输送采用地泵，即将输送泵放在工地的一个位置,用管道将砼送到管道内施工面。二衬砼灌注前应重点检查以下几点：复查台车模板及中心高是否符合要求，仓内尺寸是否符合要求；台车及挡头模安装定位是否牢靠；止水条、止水带安装是否符合设计及规范要求；模板接缝是否填塞紧密； 脱模剂是否涂刷均匀；基仓清理是否干净，施工缝是否处理；预埋件位置是否符合要求；输送泵接头是否密闭，机械运转是否正常；输送管道布置是否合理，接头是否可靠。混凝土浇注采用泵送浇注工艺，机械振捣密实。泵送前应采用按设计配合比拌制的水泥浆或按骨料减半配制的混凝土润滑管道。砼由下至上分层、左右交替、对称灌注。为防止浇注时两侧侧压力偏差过大造成台车移位，两侧砼灌注面高差宜控制在50cm以内，同时应合理控制砼浇筑速度。砼输送管端部应设接软管控制管口与浇筑面的垂距，砼不得直冲防水板板面流至浇筑位置，垂距应控制在1.5m以内，以防砼离析。施工过程中，输送泵应连续运转，泵送连续灌筑，宜避免停歇造成“冷缝”，间歇时间超过规范要求时，按施工缝处理。当砼浇至作业窗下50cm，作业窗关闭前，应将窗口附近的砼浆液残渣及其它赃物清理干净，涂刷脱模剂，将其关紧，防止窗口部位砼表面出现凹凸不平的补丁甚至漏浆现象。隧道衬砌起拱线以下的反弧部位是砼浇注作业的难点部位，应对砼性能、坍落度及捣固方法进行有效控制，以减少反弧段气泡，有效改善衬砌砼表面质量。封顶采用顶模中心封顶器接输送管，逐渐压注砼封顶。当挡头板上观察