穿越S101省道顶管工程施工方案.docx

河南省南水北调受水区
濮阳供水配套（濮阳境内）工程施工V标
合同编号 ：NSBD-PYPT/SG—05

穿越S101省道顶管工程施工方案

编 制:

审 核:

批 准:

湖北水总水利水电建设股份有限公司
南水北调受水区濮阳配套工程施工V标项目部
2013年10月12日

目 录
1.工程概述 1
2.水文气象及工程地质 1
3.施工方案编制依据 2
4.施工交通系统 2
5.施工供风 2
6.施工供水 3
7.施工供电、照明 3
8.顶管工作井现场布置 3
9.施工工期 3
10. 工期保证措施 4
11. 顶管穿越位置 5
12. 施工准备 5
13.测量准备 11
14.工作坑施工方案 12
15.工具管选择 13
16.顶进后靠及主顶进系统 16
17. 管道组焊及穿越 20
18.灌注自密实混凝土 20
19.套管管口封堵 21
20. 设施拆除、标志桩埋设和地貌恢复 21
21.顶管施工常见病害的防治 21
22.质量标准与控制 23
23.安全生产与文明施工 27
24. 保通方案及应急措施 34

穿越S101省道顶管工程施工方案
1.工程概述
濮阳市供水配套工程由35号分水门分别为濮阳市第三规划水厂和濮阳县西水坡引黄调节池供水，分配水量11900万m3，涉及濮阳市开发区和濮阳县。濮阳境内工程输水主管起点位于濮阳市与内黄县交界点，主管线桩号起点K65+420，从王助镇桑新庄村西入境，在桩号K68+350穿越大广高速，沿大广高速东侧向北至绿城路南侧，向东进入濮阳市规划第三水厂，主管线终点桩号K79+913.318。主管线采用PCCP管，管径DN2600mm，管道设计流量6m3/s。本标段桩号K76+657～K79+913.318，共有各类主要建筑物10座，管理房1座，穿越省道S101(西环路)顶管1处，各类阀井7座，调流阀室1座。
本标段输水管线工程在桩号L0+056.722—L0+136.722处穿越S101省道，顶管段长度80m；顶管段为DN2600钢管（壁厚28mm）外套DN3550钢筋混凝土顶进套管(壁厚275mm)，钢管与套管间灌注自密实混凝土填充。
本工程穿越道路部分较长，埋深达15m以上；本工程对安全、技术要求高，施工难度较大，较适合泥水平衡设备穿越顶进。
2.水文气象及工程地质
2.1气象
本工程位于河南省东北部，属温带大陆性季风气候，气候温和，四季分明。夏秋两季受太平洋副热带高压控制，多东南风，炎热多雨；冬春两季受西伯利亚和蒙古高压控制，盛行西北风，干燥少雨。多年平均气温为14.3℃，极端最高气温42.3℃，极端最低温度-15.5℃；多年平均风速2.8m/s，一年中，以4、5月份风速最大，8月份风速最小，最大风速达16.3m/s；最早地面稳定冻结在12月下旬，最晚开始解冻日期在2月上旬，历年最大冻土深度19cm，全年无霜期305d。
2.2水文
工程场区土对钢结构腐蚀等级为中强腐蚀性。地下水对混凝土均不具腐蚀性，地下水对混凝土中的钢筋无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。顶进施工中若有明水出现，立即停止施工，启动相应机制，通知有关部门进行交通管制，并迅速查明水源、水量。若是水量少不影响施工则继续施工，若是水量较大，则根据水源位置采用集水井进行降排水。
穿越处路面高程53.4m，管涵顶部高程42.0m，底部高程38.45m；勘察期间（2011.9.9）地下水位33.40m左右，因此不存在施工降水问题。一般在降水量集中的7～9月，水位达到峰值，每年3月开始，水位逐渐降低，最低水位出现在汛期前的5～6约，水位年变幅一般3～5m。
2.3工程地质
地形地貌：管线经过地貌单元主要为黄卫冲积平原。地势平坦，地面高程52.9～52.1m。
西环路面宽约49.5m ,顶进管涵需80米，施工场地开阔，交通便利。管基础主要位于轻粉质壤土和砂壤土。
2.4地下管线
有地埋军用光缆一处紧邻绿城路南侧防护网，为东西走向，埋深约为2.5m，与本工程管涵相平行，相距约23米；另有雨污水管线与管涵交叉位于管涵上端约2米处，高压暗埋线与管涵交叉位于管涵上端，埋深2.5米。
3.施工方案编制依据
⑴河南省南水北调受水区濮阳供水配套工程施工05标招标文件（合同编号：NSBD-PYPT/SG-05）；
⑵河南省南水北调受水区濮阳供水配套工程施工05标施工蓝图；
⑶水利水电工程、建筑工程等有关设计、施工规范及验收标准；
⑷施工现场踏勘情况及分析；
⑸对当地地理位置及建筑市场的调查资料；
⑹人员、机械设备、技术力量等资源情况、生产能力及类似的工程施工经验。
4.施工交通系统
4.1对外交通
该处顶管工程位于濮阳市高新技术开发区，该顶管工程对外交通由绿城路濮水路至施工道路进场。
4.2.场内交通
根据现场实际情况在管线右侧设置施工道路。
5.施工供风
保证管道内的氧气浓度，有害气体的浓度不大于有害于身体健康的浓度。通风的空气必须清洁，在地下作业点的新鲜空气量不低于每人每分钟3m3，风速应大于0.15m/s，最大风速小于6m/s。
顶管施工主要解决换气问题，防止人在管内缺氧。以顶进长度L=75m，通风管选用D100硬质PVC管，管内作业时人数为4人，工作井深16 m。经计算，通风机采用3L42WC-Y132M型罗茨鼓风机。进风量19.23m3/min，功率7.5kw。另外顶进施工完成后拆除中继间等设备时加设小型鼓风机。
6.施工供水
现场施工用水主要为混凝土面冲洗和混凝土养生用水，利用降水井，直接用水泵抽取井水进行工作面冲洗和混凝土养生。
7.施工供电、照明
从K77+174.397处100KW，输电有效距离1km，另配一台500KW上柴（DS）型柴油发电机备用；
管内照明采用36 V电源，照明灯具采用40W螺口的节能灯。能满足管道内照明亮度要求。
在管道右上方每隔10m布置一个灯架，照明电缆也固定在上面，按顶进距离逐步延伸装置。另外管道内还设有应急照明系统和施工人员手持矿灯，因故突然停电时，使用应急照明，保证施工人员安全撤离。
8.顶管工作井现场布置
8.1.本标段采用泥水平衡设备出土方式，现场设置临时泥浆池，并及时外运至弃渣场。
8.2.采用130t汽车吊吊放管道等。
8.3.现场布置民工临时住处。
8.4.基坑内部布置
顶管井内布置设备包括基坑导轨、后背墙、主千斤顶、主定泵站、顶铁、焊接设备等。
9.施工工期
工期控制在90天。
9.1 施工准备 5天，主要事项如下：
(1) 生活区、办公区临时设施的建设，施工用水、用电电源的安装与架设；
(2) 测量交桩，测量放线及复测、审核报验；
(3) 设计图纸会审与设计交底，施工组织设计的编制、上报和审批；
(4) 修建施工运输的临时道路；
(5) 主要材料计划、采购、进场；
(6) 选择弃土与暂存土地点；
(7) 配合业主做好工程的各项协调工作。
9.2 工作坑降水10天，完成顶进坑与接收坑的降水井施工；
9.3 顶管坑制作 20天，完成顶进工作坑施工；
9.4 接收坑制作 16天，完成接收工作坑施工；
9.5 顶管施工 57天；
安装顶管机械设施2天；
顶管机入洞顶进调试1天；
完成套管顶进施工35天；
完成钢管穿越17天；
顶管设备拆除2天。
9.6 收尾交验 2天
管缝处理，换浆处理，竣工检测。
9.7 清场 1天
清理场地，退场
10. 工期保证措施
10.1 落实施工组织、施工队伍、施工机具设备
选派资历丰富的各类管理人员组成项目部，加强施工组织，提前落实施工队伍。同时根据本工程的特点，配备充足的施工机具设备。
10.2 尽快创造现场施工条件
积极主动地配合建设单位、监理、设计等部门作好开工前的准备工作,创造和提供便利条件,按时报送各种文件资料及开工前的各项手续。做好交接桩等工作，积极创造现场开工条件。
10.3 技术保证
依靠科技进步，采用新技术、新工艺，按照施工现场条件、地质条件，采用先进的泥水平衡顶管机顶进施工工艺，能大大提高顶进速度，平均达到每天顶进8米以上。
10.4 设备与材料供应的保证
提前作好施工设备的调研及有关技术准备工作，及时维护好顶管设备及辅助配套机具设备，确保按时进场。落实管材等材料到场，确保质量与供应满足施工要求，有关检验试验工作提前进行。现场积极创造运输、存放条件，确保管材等主要材料提前进场，保证材料供应。
10.5 加强施工管理，合理组织调度
加强施工中的动态管理，利用计算机网络技术和网络进度计划技术进行施工过程的管理，突出重点，抓住主要矛盾，占满时间和空间，各工序尽快形成流水作业，及时做好现场组织调度，确保关键工期的实现。
10.6 加强作业层管理，确保各项措施的落实
在施工中加强对作业层的管理，作好技术交底工作，监督各项技术保证措施的落实，确保工程质量和施工进度。
11. 顶管穿越位置
本工程是机械顶管穿越S101省道，穿越长度80m。顶进坑设在道路西侧，接收坑设于道路东侧，套管位于公路的路面之下，管内径为3000mm，管外径为3550mm，管道坡度为0º，管顶距路面14.5m。
12. 施工准备
12.1 组织准备
（1） 根据本工程特点和技术要求，我公司选派施工经验丰富、责任心强、曾多次承接机械顶管施工的人员出任项目经理，并配备技术过硬、具有丰富施工经验的技术、测量、施工、质控人员。
（2） 组织有关部门的技术、业务能手到本工程部，在项目经理、总工的领导下，各尽其职。
（3） 集中选拔操作水平高的施工队伍，组建竖井、机械顶管、降水等专业施工队伍，确保本工程保质、保量、按期完成。
（4） 本项目部组织机构由项目经理、总工程师及“五部”(即：工程技术部、质量安全部、物资设备部、计划财务部、综合部)组成，下设4个专业施工队（见项目经理部组织机构图）。
（5） 项目部人员构成（见项目部人员构成图）。
项目部组织机构项目部人员构成
工程技术部
质量安全部
物资设备部
计划财务部
综合部
降水专业队
项 目 经 理
项 目 总 工
竖
井
施
工
队
顶管专业队
钢管组焊及穿越

质检员
安全员
计划员
会 计
后 勤
工 长

材料员
机 手
电 工
测量员
施工员

12.2 技术准备
⑴ 完成项目部组建，完成施工组织设计方案的编制与审批；
⑵ 完成现场调查，特别是顶管工作坑范围及可能与管线矛盾的现况管线的调查，在此基础上及时与监理、设计配合，确定处理方案和各方配合措施；
⑶ 完成测量桩位交接及控制网点的布设工作；
12.3 人员准备
计划人员详情参见下表：

劳动力分配
计划人数
劳动力分配
计划人数
工 长
1人
机械顶管
6人
测量员
2人
井坑施工
10人
材料员
1人
焊 工
6人
质控员
1人
杂 工
10人
安保文明员
1人
管理人员
2人
电 工
1人
降水施工
4人
合 计
45人

工程施工人员计划表

12.4 生产准备
（1）临时设施
临时生活区建设：现场搭设帐篷，供施工人员居住。
临时办公室建设：施工现场附近租赁民房，作为临时办公用房。
（2）用水、用电 根据现场的具体情况确定。
临时用水：生活用水从附近解决，施工用水由现场降水井抽取的地下水提供。
临时用电：本工程生活及施工用电根据现场情况就近接入100KW箱变，同时配一台500KW发电机备用，建立临时供电系统。
（3）临时通讯
施工工地使用对讲机联系；
与外部的联系，使用移动通信设施；
数据往来采用网上交流的方式。
（4）临时道路
施工前修建好沿管线的施工便道，作为设备和材料进场的临时通道。
（5）临时场地
选好弃土暂存场地及施工配套设施的安装场地；
确定配浆工作区、管材暂放区及顶管辅助设施排放位置。
12.5 材料准备
本工程管材由业主提供。
对各种材料的进场时间及数量等根据工程进展情况提前做好安排计划，分期、分批进场，并派专人看守。
进场材料均需进行质量检查验收，不合格材料不允许进场使用，所有材料均需有质量合格证。
12.6 机械设备
本工程所投入的主要机械为泥水平衡机械顶管机及其辅助机具设备，主要施工机械设备材料用量，详见下表。
顶管施工主要机械设备材料表
序号
机械设备名称
规 格
单位
数量
备注
1
泥水平衡顶管机
3000
套
1

2
电焊机

台
2

3
注浆泵

台
1

4
灰浆搅拌机

台
1

5
主顶泵站

台
1

6
主顶油缸
3000KN
个
4

7
全站仪

台
1

8
水准仪

台
1

9
吊车
130t
台
2

10
运土车

辆
1

11
空压机

台
1

12
水泵

台
8
降水井
13
水泵

台
2
集水坑
14
顶铁
1.5米
块
1

15
顶铁
0.6米
块
1

16
后背铁
2×3.5×0.4米
块
2

17
护口铁
3550×400
套
1

18
机头道轨
2×6米
套
1

19
机头道轨
2×2米
套
1

20
管内道轨
6米
米
120

21
土车

个
2

22
土斗

个
2

23
洞口止水圈压圈
3550
块
1

24
洞口止水圈底圈
3550
套
1

25
橡胶止水圈
3550
套
1

26
止水圈螺栓
M16×50
套
20

27
油缸支架
4000
套
1

28
全站仪支架
4000
套
1

29
搅浆罐
1200×1500
套
1

30
储浆池
600×900

2

31
注浆泵
挤压式
台
1

32
注浆钢管
DN32×6000
根
30

33
高压橡胶管
DN32×20000
根
2

34
塑料管
DN25
米
30

35
三通
DN25
个
30

36
弯头
DN25
个
30

37
球阀
DN25
个
30

38
外丝接头
DN25
个
30

39
涨栓
M16×80
根
30

40
空油桶（浆）

个
1

41
低压变压器
200kw
台
1

42
铝塑线

米
200

43
电闸箱

套
1

44
机头闸箱

个
1

45
低压铝线
10mm2
米
200

46
低压灯泡
36v,60w
个
50

47
碘钨灯
1000W
个
10

48
电缆线
120mm2
米
200

49
电缆线
16mm2
米
200

50
电缆线
4mm2
米
200

51
架子管
6000
根
10

52
架子管
2000
根
20

53
架子管
1000
根
20

54
铅丝
8#
kg
5

55
围档

块
60

56
十字扣卡

个
40

57
挂勾

个
2

58
钢丝绳
16×4000
根
4

59
集箱箱房

套
1

60
帐篷

套
1

61
监视器

套
1

62
视频线

米
200

63
电话机

台
4

64
电话线

米
120

65
方木

根
20

66
工字钢
30#
米
60
（井坑）
67
掘井机刀头

套
1
消耗
68
机头管
3000
节
2
消耗
69
混凝土管
3000
节
40
消耗
70
混凝土管止水环

个
95
消耗
71
管间橡胶垫

个
38
消耗
72
钢板
20mm
块
2

73
膨润土

吨
10
消耗
74
碱

kg
200
消耗
75
液压油

桶
2
消耗
76
水泥

吨
60
消耗
77
粉煤灰

吨
50
消耗
78
风镐

个
2

13.测量准备
13.1 对建设单位提供的施工区内的导线网与水准网及其控制点进行复测，经核对无误后方可使用。测量工作从外业到内业必须做到步步校核。
13.2 平面测量控制
① 施工测量按《工程测量规范》GB50026-2007的有关规定执行。根据施工需要，引测三个导线点至顶管工作坑附近，布设三级导线平面控制网（即采用原有控制网作为平面控制网），形成闭合导线网。
② 为保证测量精度，对于钢尺测量的边长，需加入相应的修正，测量的平面导线需进行平差计算，测量角度精确至0.1º，坐标及高程精确到1毫米。
13.3 高程测量
① 高程控制采用城市四等水准测量的技术施测，使用DS3水准仪进行观测，往返各一次。高程闭合差在±20之内（L为水准跨线长度，以千米计）为合格。
② 井坑内的高程控制点采用长钢尺导入法将高程传入，向井坑内传递高程与坐标传递同步进行。先做趋近水准测量，再做竖井高程传递。竖井传递高程采用悬吊钢尺法，井上和井下两台水准仪同时观测读数，每次错动钢尺3-5厘米，施测三次，高差相差不大于规范时取平均值使用。
③ 高程控制点的布设：可利用平面控制点的埋石作为高程控制点，也可单独设置，如特殊需要时可进行加密。加密的水准点精度不低于高程控制点的精度，其布设形式为附合水准路线。
13.4 顶管施工测量
顶管施工采用连续测量与间断测量结合的方式。
连续测量：在顶进坑后方安放一台全站仪，全站仪按照设计顶进轴线方向发出一束激光，照射到掘进机的光靶上，机手按照激光指示路线操控机械顶进。
间断测量：每顶进一节管后，测量人员对激光经纬仪进行校核，并且采用水准仪，测量已顶进管道高程偏差情况；采用水平尺测量管道水平偏差情况。测量结果填表上报到项目部。
13.5 测量要求
① 对于坐标点、水准点现场需采取可靠的保护措施，需设立明显的标志；施工过程中要注意对测量控制点的保护，并定期进行校测。
② 施工过程中要严格执行测量复核制度，特别是对中心线和高程、管线起终点、控制桩位、交叉点等更要严格控制，要提前做好内业，然后现场实施放样。
③ 竣工测量：竣工测量在已有的施工控制点上进行，测量人员认真做好原始记录，及时进行资料的整理、归档工作。
14.工作坑施工方案
工作坑及接受坑底部为矩形，坑底尺寸为8m（长度）×6m（宽度），高度根据管道设计埋深确定约为15.3m，具体详见附图。
针对本项目西环路顶管工作坑的具体施工安全措施方法如下：
14.1土方开挖
工作坑挖土采用人工配合机械开挖。土方开挖前先做好定位放线工作，对施工范围内的地下管线及构筑物进行技术交底，查明地下管线走向及埋深。并设专人会同相关单位对地下管线进行监护，确保地下管线及构筑物的安全。首先开挖上层土，采取从上往下逐层开挖的方式，严格遵循“分层开挖、严禁超挖”及“大基坑小开挖”的原则。工作坑边不准堆积弃土，不准堆放建筑材料、存放机械、水泥罐及行车。
14.2工作坑边坡防护
顶进侧防护：根据实地土质情况，粘土稳定情比较好，边坡定为1：1能够满足安全施工要求；在进管上方5cm做30*50cm的钢筋砼拱圈，钢筋直径Φ18，钢筋间距15*15cm的钢筋骨架。
后背侧防护：下方5m高做C30钢筋砼后背墙6.0m厚，钢筋直径Φ18，Φ20cm的钢筋分布网片竖向的五片，每米处加设横向Φ20cm的钢筋分布网片（底一道、中间两延，顶部一道）。后背上方土坡做放坡处理，根据实地土质情况，粘土稳定情比较好，边坡定为1：1能够满足安全施工要求。
其它两侧防护：做放坡处理，根据实地土质情况，粘土稳定情比较好，边坡坡比为1：1能够满足安全施工要求，分两个台阶，下节台阶做工字钢支护，台阶宽度为1m。
14.3工作坑底部防护
工作坑底部做8*6m的C30钢筋砼护底0.3m厚，钢筋直径Φ18、Φ20cm的钢筋分布网片一片。
14.4工作坑围护
工作坑远离村庄及公路，无危险源（人、车辆），围护用安全网片做围挡全围护，钢管支撑，围护高1.5m。
15.工具管选择
选择好顶管掘进机对顶管施工是至关重要的。根据地质资料，本工程顶管基本穿粉质粘土层，该土层土体软弱，穿越80m。所以我们选择泥水平衡顶管掘进机。泥水平衡掘进机具有沉降控制精度高，顶进速度快，便于操作和维修，施工可靠性好等特点。TeIemoIe掘进机的开挖面具有二种平衡机理，大刀盘平衡开挖面的土压力，使之在主动土压力和被动主压力之间，泥水系统的压力平衡开挖面的地下水压力，这种双重平衡机理的掘进机对地表隆沉控制精度是很高的，本工程是D3000TLM掘进机，地表隆起控制值小于0.1mm。此外，该掘进机的操作是地面控制室进行的，采用激光导向,闭路电视监控，还具有自动化程度高，质量易控制特点。
15.1导轨安装
基坑导轨是安装在工作坑内为管道出洞时提供一个基本的设备，导轨采用HM450×350型钢加工，导轨面上设有滑块支撑钢管，滑块与管之间设10mm厚橡胶板。为了预防顶管机进入土体时下沉，安装导轨时，导轨前段需抬高约5mm~10mm左右。导轨高程安装允许偏差为0～+3mm，导轨中线安装允许偏差为±3mm。导轨底部用预埋螺栓固定在工作井底板上，安装调整完毕后导轨下面用无收缩混凝土进行填充。为了防止机头从导轨进入到预留洞口内造成机头“磕头”，我们先在预留洞口内安装一截延伸导轨，其高度、轴线均与井内导轨一致。
15.2总顶力估算及压力控制设定
15.2.1总顶力估算
管道的总顶力按照下式估算：
F0=л×D1×L×fk+NF
式中：F0——总顶力标准值（KN）
D1——管道外径(m)取2.16
L——管道设计顶进长度（m）取80
fk——管道外壁与土的平均摩阻力（KN/m2）,取6KN/ m2
NF——顶管机的迎面阻力（KN）
NF=л/4×D2×γs×Hs
式中：D2——顶管机外径（m）取2.16
γs——土的重度（KN/m3）取17
Hs——覆盖土层厚度（m）取11
总顶力估计汇总表
井 位
顶距
m
覆土厚
M
迎面阻力
NF（KN）
总顶力
F0(KN)
中继间
数量
西环路西侧20m
80
11
211
4783
1
15.2.2土压力设定总顶力估算
（1）被动土压力Pp
当土为粘性土时，
式中：γ——土的容重（KN/m3）
h——地面至顶管机中心高度（m）
φ——土的内摩擦角
C——土的内聚力（kpa）
（2）主动土压力Pa
当土为粘性土时，
式中：γ——土的容重（KN/m3）
h——地面至顶管机中心高度（m）
φ——土的内摩擦角
C——土的内聚力（kpa）
（3）静止土压力P0
P0=K0γh
式中：K0——静止土压系数
γ——土的容重（KN/ m3）
h——地面至顶管机中心高度（m）
（4）控制土压力P
P=Pa+Pw+△P
Pa——主动土压力（kpa）
Pw——顶管机所处土层水压力（kpa），粘性土中不考虑
△ P——土仓施加的预加压力（kpa），一般取20kpa
压力控制值汇总表
序号
管段
γ
H(m)
φ
C
K0
Pp（kpa）
Pa
（kpa）
P
（kpa）
1
工作井
17
7.62
11.5
12
0.57
125
89
109
15.2.3土压力控制
顶管掘进机在顶进过程中，其土仓的压力P如果小于掘进机所处土层的主动土压力Pa时，即P<Pa时，地面就会产生沉降。反之，如果在顶管机掘进过程中，其土仓的压力P如果大于掘进机所处土层的被动土压力Pp时，即P>Pp时，地面就会产生隆起。且施工过程中的沉降时一个逐渐演变的过程，尤其在粘性土中，要达到最终的沉降所经历的时间会比较长。但是，隆起却是一个立即会反应出来的迅速变化的过程，隆起的最高点时沿土体的滑裂面上升，最终反应到顶管机前方一定距离的地面上。
顶进中，务必要控制好土仓的土压力P，要求做到主动土压力Pa<P<被动土压力Pp，顶进过程中，根据土层变化、覆土深度变化、地表沉降检测等情况随时调整土压力。
15.2.4泥水仓压力控制
泥水仓压力Pw，Pw=γwh+△P
式中：γw——地下水的容重（KN/ m3）
h——地下水位至顶管机中心高度（m），假定地下水位埋深1m
△P——泥水压力必须比水压力高出△P，△P取20Kpa
泥水仓压力控制值为机头中心位置静止泥水仓压力的1.00~1.10倍左右
井 位
顶距
M
覆土厚
M
泥水仓压力Pw（Kpa）
泥水仓压力控制值
（Kpa）

80
11
155
160～180
16.顶进后靠及主顶进系统
16.1.后靠允许顶力：根据工程实际情况，本工程顶管工作坑后背采用装配式与钢筋砼护壁相结合后背墙，装配式后背墙直接支撑与钢筋砼护壁上，同时在后背支撑面内钢筋砼护壁增加一层钢筋网片。后背承受管子顶进的全部水平顶力，将顶力均匀地分布在后座墙上。后背应具有足够的强度、刚度和稳定性，和弹性变形。
经过初步计算及以往经验，采用高5米、宽6米、厚6米的不允许发生相对位移钢筋混凝土整体式后背，后背埋入工作坑底0.5米。紧贴后座墙，立7根50号工字钢，立铁均匀分布在后背中部2.5米范围内，在立铁外侧放横铁，千斤顶作用在横铁上。使千斤顶的着力中心在后背高度1/3—1/2之间。顶进时，管口采用弧形铁保护管口，使管口受力分布均匀，防止管口集中受压破碎。
假定主顶千斤顶施加的顶进力是通过后座墙均匀地作用在工作坑后的土体上，为确保后座在顶进过程中的安全，后座的反力或土抗力应为的总顶进力的1.2～1.6倍，反力可采用下式计算：

式中：——总推力之反力，KN；
——系数，取=2.5；
——后座墙的宽度，6m；
——土的容重，17kN/m3；
——后座墙的高度，5m；
——被动土压系数粉质粘土取2.5；
——土的内聚力，12kPa；
——地面到后座墙顶部土体的高度，11m。
根据上式计算:后背支座承载力R=10017.9KN >最大总顶力Fp=2234KN1.5倍,满足要求。
在计算后座的受力时，应该注意的是：① 油缸总推力的作用点低于后座被动土压力的合力点时，后座所能承受的推力为最大；② 油缸总推力的作用点与后座被动土压力的合力点相同时，后座所承受的推力略大些；③ 当油缸总推力的作用点高于后座被动土压力的合力点时，后座的承载能力最小。因此，为了使后座承受较大的推力，工作坑应尽可能深一些，后座墙也尽可能埋入土中多一些。
16.2主顶进系统共有10只300KN单冲程等推力油缸，行程1700mm，总推力3000KN，10只主顶油缸组装在油缸架内，安装后的10只油缸中心位置必须与设计图一致，以使顶进受力点和后座受力都保持良好状态。安装后的油缸中心误差应小于10mm。主顶液压动力机组由二台大流量斜轴式抽向柱塞泵供油，采用大通径的电磁阀和系统管路，减小系统阻尼，油缸可以单动，亦可联动。主顶系统由PIC可编程序计算器控制，并采用变频调速器实现流量的无级调速。主顶系统操作台设在地面控制室内。
考虑顶管时的特殊情况，特制定以下应急技术措施：准备足够的易损零部件，使施工中的修理时间缩短到最短。在机头的主轴密封中增加了油脂供油系统，一旦发生渗漏泥水，可以通过压注润滑脂，以润滑脂压力封堵渗漏通径。
16.3顶管机的安装调试
顶管机用130t吊车将机头吊装入井。
起吊中使用专用吊具，保证平稳、缓慢，严禁冲击、碰撞，并由专人指挥。
顶管机安装在导轨上后，测定前后端的中心方向偏差和相对高差，做好记录，如符合顶进要求，应据此调整掘进机内的倾斜仪。
对掘进机的电路、水路、油路、泥水管路和操纵设备进行逐一连接，各部件连接牢固，无跑、冒、滴、漏现象，对各部分分别调试并进行全面的试运转。
16.4管道顶进
1）顶进测量： 初始顶进每0.5～1m测量一次，并做记录。正常顶进时，每顶进1～2m测量一次，遇有纠偏每1m 测量一次，测量时要注意照射到机头激光靶上的激光点和管道中心轴线的一致性，若出现偏差通知机手及时调整。测量人员分别绘制出管道中心及高程曲线图，随时预测机头的前进趋势。
2）顶进纠偏：不断地观察光靶上激光点的行走轨迹，如发生偏移大于20mm，预测机头又有向偏差大的方向发展的趋势时，要采取纠偏措施。纠偏时开动纠偏千斤顶。纠偏时每1m测量一次，并做机头和机尾的数据比较，有回归趋势时，保持一段顶进距离后，要停止纠偏，防止左右摆动。纠偏的原则是勤纠、微纠，每次纠偏量不要过大，而且要注意发展趋势，当上下、左右均发生偏差时，先纠上下、后纠左右。
3）顶进速度：顶进速度控制在30mm～50mm/分钟，人洞后的前10m以及纠偏时用较低速度，以后视出土情况、刀盘扭矩情况适当加快顶进速度。
4）出土外运： 掘进机刀盘切削破碎土体，由大刀盘将泥土搅拌成泥浆输入到管道内部，使用大泵通过管道将泥浆运到地面泥浆坑，定期外运。
5）安装管节： 管节下坑前先进行外观检查，包括管端面是否平直、管壁表面是否光洁、管体上有无裂缝等等，检查合格的管子用吊车放到顶进坑内的导轨上，进行顶进。
6）下管时，机头在停止顶进的状态下，刀盘转3～5分钟，在停机和同时螺旋输送机出土的情况下，排土液压门关闭，并断电以保证土压仓土压达到平衡。下管工序完成后，再顶进时，应先开刀盘，再依次开螺旋输送机、推进系统。
7）机头出洞：机头推进到距接收坑约2m处，拆除接收坑洞口处的墙壁，从接收洞口中心部位打进一根钢钎寻找机头，洞口处的土体开裂并向外凸出，仔细测量机头上、下、左、右的四个方向，与出洞口的大小、位置合适时，启动主顶油缸继续推进，至中心刀露出时，停止推进。安置机头接收托架，然后，慢慢将机头推入接收坑内。
8）使用吊车将机头吊运出坑。
16.5出泥系统
对顶管能否及时地有效向管节外围压注触变泥浆，以形成和维护好泥浆套，起到高效的减摩作用，往往是顶管成败的关键。我们设一根总管用于掘进机尾部的同步注浆，使顶管外壁能形成良好的泥浆滑套。
本顶管施工用的膨润土触变泥浆，是在地面压浆站配制后，通过二台液压注浆泵压入输浆总管，一根总管压注到机头后的储浆箱内，再由螺杆泵把储浆箱内的浆液压入掘进出尾部的同步注浆口，另一根总管压注到管节上设置的环形分管的各个注浆孔，不断补充管外壁渗透到土层中的泥浆，以便形成管节外围完整泥浆套。地面储浆箱外形尺寸L×B×H=2×1.5×1m=3m³，机内储浆箱外形尺寸L×B×H=2×0.8×1m=1.6m3，膨润土泥浆搅拌时间必须大于30分钟，经过充分搅拌的泥浆抽入储箱进行发酵，发酵时间大于6小时，再通过液压注浆泵压入管内，在膨润土泥浆压入以前，对储浆箱内发酵的泥浆再一次搅拌，以减少压浆管道的阻尼。注浆泵站由SYB50/50—H型单缸液压注浆泵和液压动力站组成，注浆量Q=80L/min，注浆压力P=0.08-0.1Mpa，输浆总管由Φ20镀锌钢管和球阀、水暖管件等组成，与管节上各压浆孔接通的环形，采用Φ10高压软管。
16.6触变泥浆的配制及压浆减阻措施
16.6.1注浆孔布置
用泥浆减阻是长距离顶管减少阻力的重要环节之一，在顶管施工过程中，如果注入润滑泥浆能在管子的外围形成一个比较完整的浆套，则其减摩效果是十分令人满意的，一般情况摩阻力至1~3KN/m2。本工程采用每2节管节设置一组注浆孔，每组6个1寸注浆孔，60°均分设置，每组注浆孔有独立的阀门控制。
16.6.2浆液配比及注浆量计算

润滑泥浆材料主要采用纳基膨润土、纯碱，CMC，浆液配比如下表：
水
膨润土
CMC
纯碱
2400KG
200KG
3KG
10KG
该泥浆由厂家配制成成品供应我方，我们按水：土=12：1的量进行现场拌制，拌制好的泥浆放在储浆箱内待数小时后即可使用，物理性能指标比重1.05～1.08g/cm2，粘度30～40S，泥皮厚3～5mm。
16.6.3注浆原则
注浆原则是注浆时必须保持“先压后顶、随顶随压、及时补浆”，根据顶力情况及时补浆，使摩阻力控制在最佳值。当实际减磨的效果大于f=2.5KN/m2时，必须改变触变泥浆的成分，在润滑剂材料中掺入聚丙烯胺高分子材料，改善润滑效果，使管道外侧磨阻系数低于f=2.5KN/m2。
注浆压力控制在0.2Mpa～0.4MPa，压力不宜过大，防止压穿、冒浆造成物资的流失。
16.6.4注浆质量的控制措施
1）保证润滑泥浆的稳定，在施工期间不失水。不沉淀、不固结。
2）制定合理的压浆工艺，严格按压浆操作规程进行。
3）保持管节在土中的动态平衡。一旦顶进中断时间较长，管节和周围土体固结，在重新启动时就会出现“楔紧”现象，顶力要比正常情况高出1.4倍，因此尽可能缩短中断顶进时间保持施工的连续性。如中断时间过长必须补压浆。
4）压浆管与压浆孔连接处设有单向阀，防止在压浆停止时管外的泥砂会顺着注浆管流到浆管内，沉淀后会把注浆管堵住。
16.7泥浆置换
顶管完成后及时对管道外壁进行充填加固，把原注入的膨润土浆置换掉。
使用的泥浆置换材料为水泥加粉煤灰浆，其配比为水：水泥：粉煤灰=5：1：3。通过管道内部的压浆孔压注，注浆次数不少于三次，两次间隔时间不大于24小时。
每二节混凝土管编为一组，分为注浆孔与排浆孔。将注浆泵清洗干净，吸浆龙头放入灰浆池内，开启注浆泵，打开第一组注浆孔，当第一组排浆孔冒出灰浆后，关闭阀门，再打开第二组，以此类推，直到全线完成。再关闭所有阀门，保压三十分钟，保压时注浆压力为1 MPa。
泥浆置换完成后，应拆除主通道浆管和管内弧形浆管就地清洗，以免浆液凝固堵塞。
17. 管道组焊及穿越
（1）套管施工完成后，把顶进坑后背墙拆除，利用原顶进坑底板实施穿越钢管的组焊对接。
（2）焊接完成后，应立即联系检测单位进行100%的超声波探伤和100%射线探伤检查，检验标准与主干线相同；随后进行补口补伤。
（3）管道安装就位：试压工作完成后，进行支撑块安装，然后用吊车抬吊穿越管段，前面用卷扬机拖拉穿越就位。