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1、顶管施工方案 1、 编制依据及编制范围 1.1 编制依据 1）现行的法律、法规及建设工程相关的标准规范。 2）＊＊＊工图设计，＊＊＊施工图设计。 3）《岩土工程勘察报告》； 4）根据现场踏勘所获的有关地形、水文、地质、交通、用水、用电等资料。 5）为完成本工程拟投入的施工管理、专业技术人员等资源； 序号 规范名称 规范号 1 《建筑地基处理技术规范》 （JGJ79-2012） 2 《建筑地基础施工质量验收规范》 GB50202-2002； 3 《建筑基坑支护技术规程》 （JGJ120-2012） 4 《工程建筑标准强制性条文》 5 《混凝土结构
2、工程施工质量验收规范》 （GB50204-2002）（2011版） 6 《建筑工程质量检验评定标准》 （GBJ301-88） 7 《建筑与市政降水工程技术规范》 （JGJ/T111-98） 8 《建筑工程施工现场供用电安全规范》 （GB50194-93） 9 《建筑施工安全检查标准》 （JGJ59-2011） 10 《施工现场临时用电安全技术规范》 （JGJ46-2005） 12 《工程测量规范》 （GB50026-2007） 13 《给水排水管道工程施工及验收规范》 （GB50268—2008） 14 《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》 （JC
3、/T 640-2010） 15 《顶管施工技术及验收规范》 （2008试行本） 16 《建筑地基处理技术规范》 （JGJ79-2012） 17 《建筑地基础施工质量验收规范》 GB50202-2002； 2、 工程概况 2.1 工程简介 2.2 自然条件 2.2.1 气象 气象场地所处成都地区属亚热带季风型气候，其主要特点是：四季分明、气候温和、雨量充沛、夏无酷暑、冬少冰雪。主导风向为 NNE 向，常年平均风速为 1.2 米/秒，年平均风压 140Pa，最大风压约 250Pa，年平均降雨量为 900～1000mm，七、八月份雨量集中，易形成暴雨。根据成都气象台观测资
4、料，成都地区的气象指标如下：多年平均气温 16.2℃，极端最高气温 38.3℃,极端最低气温-5.9℃；多年平均降水量为 947.00mm；最大日降水量为 195.2mm；多年平均蒸发量 1020.5mm；多年平均相对湿度为 82%；多年平均日照时间为 1228.3 小时；主导风向为 NNE 向，多年平均风速1.35m/s；最大风速为 14.8m/s（NE 向），极大风速为 27.4m/s（1961 年 6 月 21 日）。 2.2.2 水文 ＊＊＊路道路沿线地下水主要为孔隙潜水，埋藏于第四系砂卵石层中。锦江水、大气降水和区域地下水为其主要补给源。砂卵石层为主要含水层，具有较强的渗透性。卵
5、石土的渗透系数K约为25.0m/d。勘探测得孔隙潜水稳定水位埋深2.4-3.4m，相应标高为446.76-459.12m。 2.3 施工重难点 （1） 工作井施工时的护壁稳定是施工的重点。 （2） 施工顶进的顶力计算控制和顶管施工时人工管内掘土，管内新鲜空气的循环、有毒气体的排出以及施工照明用电的保证是关键。 3、 施工准备 3.1 技术准备 （1）熟悉设计文件，研究施工图纸及现场校对 组织工程技术人员熟悉研究所有技术文件和图纸，全面领会设计意图，检查图纸与其各组成部分之间有无矛盾和错误；在几何尺寸、坐标、高程、说明等方面是否一致，技术要求是否正确；并与现场情况进行核对，同时作好
6、详细记录。 （2）进一步调查分析、收集原始资料 根据招标文件中提供部分相关资料，进场后对施工场地进行详细踏勘，尽可能多地收集有关原始数据的第一手资料。 （3） 根据设计勘院给出的的导线点和水准点基础上进一步加密，以便施工放线。根据业主提供的设计图纸和加密后的导线点和水准点测放出顶管机工作井的中线以及复测原地面高程。 （4） 工作井平面布置 工作井布置依据检查井的位置设定，即在检查井的位置设置工作井，以便于检查井的施工，从而节约成本和工期。所有顶管工作坑兼做检查井，顶管工作结束后在工作坑内施工检查井。在工作井的井口周围需占用一定面积的道路、人行道或绿化带，以布置顶管施工的地面机械设置包
7、括起重机、油压系统及泥浆系统等、供水供电、管节堆场、临时堆土场、车辆进出通道以及加工维修场地、值班室等临时设施。工作井内需设置钢质带扶手的斜梯，供施工人员上下，井口设安全护栏。井区周围设围挡，进行封闭式围挡施工。在实施测放时，可根据工作井所在位置的实际情况和有关部门的意见进行适当调整。井区排水，沿其一周作一条200mm*200mm的砖砌截水沟和一条排水沟（240砖墙，20cm厚C20沟底，每边宽出墙体15cm）就近排入雨水井中，上盖340*700的高分子水箅。 （5） 地下管线资料的调查 在结合甲方所提供地下管网图以及与地下管网所属单位进行协调的基础上，我施工单位将进行物探试验和人工探槽方
8、式，搞清地下管网的具体位置，对可疑地方要进一步进行物探试验以及探坑、探槽调查。 ＊＊＊路顶管起始位置有一根沿环湖路外侧布置的燃气管道，管道直径200mm，管道中心标高为466.864，而顶管顶标高为466.15，相距0.47m。 3.2 施工进度安排 ＊＊＊路顶管施工计划工期为2016年＊＊月※※日～2016年※月※日，共计※※天左右。 序号 工程名称 开始日期 竣工日期 工期（天） 备注 1 施工准备 2 工作井开挖及支护 3 竖井底板施工 4 背墙施工 5 顶管设备安装、调试
9、 6 顶管 7 注浆 8 顶管设备拆除 9 检查井施工 10 竖井回填 11 合计 施工人员计划配置 序号 工 种 人数 备 注 1 生产经理 主要负责项目施工的组织协调等工作 2 技术主任 负责技术管理及技术总结 3 技术员 主要从事现场技术及施工管理和技术资料收集整理 4 工长 负责现场施工组织安排及机械和劳动力的调配 5 质检工程师 负责质量管理、质量监督等（质检部） 6 试验工程师
10、 负责试验管理、试验监督等（试验室） 7 安全员 负责监督检查施工安全和文明施工（安质部） 8 测量员 负责顶管高程、平面位置、监测等工作，收集整理测量资料（测量组） 9 起重工 吊装施工（起重组） 10 土方工 土方开挖 11 钢筋工 后场钢筋下料、转运等 12 钢筋工 负责工作坑钢筋绑扎工作 13 模板工 负责工作坑井壁模板安装 14 砼工 负责工作坑混凝土浇筑作业 15 顶管工 负责顶施工作业 16 电工 电气操作、线路维护检查 17 设备操作人员 机械、车辆驾驶、顶管机等 1
11、8 机修人员 负责设备维护等 19 外协人员 负责现场协调工作 20 安全文明环保员 配合安全工程师进行安全维护、环境保护及文明施工，现场车辆、施工道路的清扫、清洗、围挡保洁 3.3 机械设备配备计划 序号 名称 规格型号 数量 备注 1 顶管掘进机 2 千斤顶 500t 3 千斤顶 250t 4 千斤顶 100t 5 通风设备 6 低压照明设备 7 压密注浆设备 8 汽车吊 25t 9 汽车吊 16t 10 电焊机
12、 30KW 11 泥浆泵 红星 12 清水泵 13 切割机 14 钢筋切割机 GQ40 15 钢筋弯曲机 GW40 16 插入式振动器 ZK50 17 备用发电机 75KM 18 自卸汽车 5t 19 履带式挖掘机 PC250 3.4 材料计划 主体工程材料数量表 序号 项目 规格 单位 数量 备注 1 Ⅲ级钢筋砼钢承管 d=2000 m 2 钢筋 HRB400 28 T 3 钢筋 HRB400 22
13、T 4 钢筋 HRB400 20 T 5 钢筋 HRB400 16 T 6 钢筋 HRB400 14 T 7 钢筋 HPB300 8 T 8 混凝土 C25 m³ 9 混凝土 C30 m³ 10 混凝土 C40 m³ 4、 施工方法 4.1 总体施工思路 本标段工程施工安排本着前紧后松的原则，制约工期的工程、重点难点工程优先考虑安排，各施工区段、各分项工程采用全面铺开、平行流水作业的施工方法，在业主规定工期内完成全部工作内容。 4.2 工艺流程 测量定位→工作井
14、顶设置截水沟→工作井初衬→工作井底板施工→顶管设备安装→试顶→首节管顶进取土→管道接长、顶进、取土（循环）→管道贯通→接收井管道处理→防水层施工→二衬施作→隔墙施工→流槽施工→盖板及检查井施作→回填→检查验收。 4.3 操作要点 4.3.1 降水施工 ※※※路降水深度为10m， （1）降水井井径及结构设计 开孔钻头直径：600mm，终孔钻头直径：600mm。 降水井管采用钢筋混凝土管，其外径360mm，内径300mm，分滤水管和盲管两种，长度均为2.5m。 井管布置方式：最底1根放置盲管，作沉砂用，其上透水层采用滤水管(注：每根井管长度均为2.5米)。 （2）降水井填砾设计
15、设计过滤器为填砾过滤器，填砾规格3～10毫米砾石，填砾厚度大于100mm；砾石填至距地面1.50m时，用粘土封孔。 实际填砾料不得小于理论计算量。 （3）降水含砂率控制设计 洗井阶段含砂量控制值为：1/10000，降水阶段含砂量控制值为：粗砂＜1/50000；中砂＜1/20000；细砂＜1/10000 （4）抽水设备选择及降水量计算 根据计算结果和设计降深,选择QS型潜水泵,流量为20m³/小时，扬程不小于30.00m。 1）降水井沿基坑成线性布置，每座降水井在距离顶坑3米处布置一口。降水井深度12米，水泵功率12.5KW，出水量80m³∕小时； 2）如局部加深的集水井或渗透水较
16、大时则在该坑中另挖集水井，装泵明排； 3）大面坑内排水是沿壁坑周边挖土明沟，设一个集水井，装潜水泵抽除； 4）井点降水系统应在挖土前两星期就绪，提前抽水约14天左右，并在适当部位布水位观测孔检查其水位降低情况，当水位降到坑底下0.5~1m后才能开始挖土； （5）排水系统设计 排水管采用钢管直接从降水井排入沉淀池；沉淀池采用红砖砌筑，内外面1:2水泥砂浆抹面。沉淀池长约4.5m，宽约2.0m，深度1.2～1.4m,沿长度方向分隔成三个沉淀池，抽出来的水经三级沉淀后排入城市雨水管中。 （6）降水施工工艺流程 4.3.2 工作井施工 ※※※路拟开挖工作坑（竖井）深7米左右道路原地面标高
17、至设计坑底。土方开挖严格按照设计尺寸控制开挖断面，井底按照设计高程开挖控制，每次开挖深度不超过1.5m，严格遵循地下工程施工“短开挖，强支护，快封闭，勤量测”等原则。竖井采用人工配合机械对角分层开挖、分层支护，开挖后及时进行锚喷支护，在竖井开挖过程中注意土层变化情况，是否与设计图相符，开挖地质出现变化时，立即联系设计研究方案。竖井出土采用分台阶和断面，用25T汽车吊出土，用运渣车将土方运至指定堆土场。 竖井结构为永久结构，施工采用“初衬喷射混凝土+钢筋支护+二层复合式防水层+二衬现浇钢筋砼”的符合式衬砌方法。初衬喷射30 cm的C25砼，二衬模筑砼25cm C40 P8抗渗砼。并在每节段设置
18、10个Φ8cm的排水孔。 （1）工作井工艺流程与施工顺序 1）工艺流程 开挖土方→支立工字钢、钢筋→喷射混凝土→下一循环。 2）施工顺序 竖井开挖→竖井初衬施作→顶管施作→防水层施工→竖井二衬施作→隔墙施工→溜槽施工→盖板及检查井施工→回填。 （2）操作要点 1）暗柱采用20b#工字钢，每节长度80cm，段与段之间用螺栓连接，务必拧紧固接，暗柱逆作时，接头在每进尺的中间，本节需超挖埋入下进尺内。标准段每榀16#工字钢拱架分四段制作，段与段之间用螺栓连接，务必拧紧固接，钢拱架纵向间距80cm，工作井与顶管操作孔相交处，16#工字钢拱架分六段拼装而成，顶管操作孔处的钢架与两侧暗柱用螺
19、栓连接。为保证暗柱稳定，采用3米锁脚土钉（注浆花管），竖向间距80cm，将其焊接在工字钢上；连接筋采用HRB400 B22,竖向间距80cm内外交错布置，采用单面焊的形式将其焊接在工字钢上，焊接长度不小于10d，第一段连接筋与锁口梁预埋钢筋焊接；采用HPB 300 A8 15cm*15cm电焊成钢筋网片，初衬采用内外两层网片，安装时，将网片与工字钢、连接筋点焊在一起，共同形成支撑体系。工作井初衬按标准段全部施作，然后采用破混凝土、割钢拱架的方式挖管道孔。钢拱架外层保护层厚度8cm，内保护层厚度6cm。 2）初衬施工 ①喷射混凝土强度等级为C25。根据力学性能和耐久性的指标选择硅酸盐水泥，它
20、含有较多的C3A和C3S，凝结时间较快；中粗砂：含水率在5%～7%之间，砂率在50%～60%之间；豆石或碎石粒径0.5mm～15mm，（硅酸盐水泥、中粗砂、豆石或碎石组成），根据《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）的混合料配合比要求，水泥与骨料配合比主要考虑满足喷射混凝土的强度要求又可减少回弹损失，砂子主要考虑喷射混凝土的施工性能和力学性能，水灰比为了有效地保证混凝土强度并减少回弹和粉尘，得出经验配比为水泥：砂子：石子=1：2：2；速凝剂掺量为水泥用量的5%，水灰比控制在0.4～0.45之间，喷射混凝土1d的龄期的抗压强度不应低于5Mpa。在施工前委托有相关资质的实验室对
21、喷射混凝土进行配比实验，按照实验室的配比数据再进行施工。 ②在钢筋安装、纵向连接筋焊接完毕后，然后挂外层钢筋网片，再喷射混凝土直到设计厚度，竖向喷射混凝土厚度为300mm。 ③喷射混凝土前检查开挖断面尺寸，清除开挖面的浮土，尤其是与上一榀钢筋接茬处，必须将上一次喷混凝土时的回弹料清理干净。喷射混凝土前用高压风清扫开挖面，保证作业面均被喷射混凝土覆盖，并埋设控制喷射混凝土厚度的标志，喷层表面的平均起伏差控制在50mm内。 ④喷射作业应分层、分段依次进行，分层厚度为10cm+10cm+10cm，分三次喷射至设计厚度。喷射顺序应自下向上，以免松散的回弹料粘污尚未喷射的壁面。先钢格栅的混凝土，后
22、喷射钢格栅之间的混凝土，沿水平方向螺旋式移动，水平回旋半径应为300mm左右，一圈压半圈，不得在一处堆积。 ⑤每次喷射混凝土之前，应将前次喷射的混凝土的接茬部位凿毛，清除表面粘附的泥土，以保证接茬处混凝土的密实，力求表面平顺。 ⑥喷射注意事项 a.喷射手必须穿雨衣，带胶皮手套，戴防护眼镜和防尘口罩，喷射前必须检查工具、设备、材料是否齐全完好，喷射时软管不准有死弯，软管连接处进行检查和试运行，管内是否有水泥结块，如有问题可及时处理，用锤敲击疏通，以保证施工顺利进行，防范施工事故。 b.喷射时，操作人员必须做到开始时先送风、再开机、再给料，结束时应待料喷完后再关风。向喷射机供料应连续均匀，
23、机器正常运转时，料斗内应保持足够的存料。喷射机的工作排风量不小于9m³/min，应满足料流喷头处通过的压力在0.1Mpa左右，喷头处的水压为0.15～0.20Mpa。喷射作业完毕或因故中断时，必须把喷射机和运料管内的积料清除干净。 c.水泥、砂子、豆石或碎石用搅拌机搅拌，混合料在喷射机附近掺入速凝剂，混合料随拌随用，不掺速凝剂的干料其存放时间不应超过45分钟，混合料掺入速凝剂后，停放时间不应超过20min。 d.喷射手施工操作应遵守以下规定：喷射手应经常保持喷头有良好的工作性能，喷头与受喷面应保持垂直，喷头与受喷面得距离保持在0.6m～1.0m之内，喷射混凝土时应保证混凝土表面平整。
24、2）工作坑底部施工 工作坑开挖至基底后，及时进行封底，考虑有地下水影响。工作坑坑底采用“钢筋+砼”的结构，铺垫前一定要复核高程，准确无误后再进行铺垫，喷射砼时应在竖井底部四周设一条排水沟，并设一个集水井，并将无砂降水管下入坑中，将水集中后采用水泵抽至地面排水系统中，以免地下水长期泡槽使工作坑边坡土体软化。 3）防水层施工 ①工艺流程 清理喷射混凝土基面→验收基层→PE塑料泡沫衬垫施工→LDPE防水板材施工→检验施工质量→验收。 ②控制要点 A、防水结构层采用二层复合式结构，PE泡沫衬垫，起疏水，兼缓冲层的作用，之后铺设LDPE防水板材。 B、LDPE防水板材技术标准要求：密度≥0
25、91g/c㎡，拉伸强度：纵向≥13.8MPa, 横向≥14.2MPa；断裂伸长率：纵向≥548%, 横向≥606%，直角撕裂强度：纵向≥72.9N/mm, 横向≥58.8 N/mm C、初衬材料施工要求：初衬基面处理，凸出的钢钉等尖角处需抹平处理，凹处需补喷调平，直墙平整要求为D/L≤1/6，拱圈部分平整要求为D/L≤1/8，初衬渗漏水处需引排水；PE泡沫塑料用射钉平整牢固地铺设在初衬砼上，在PE泡沫上安装热塑性塑料垫圈用以固定LDPE防水板材，间距50~100cm，成梅花形交错布置，LDPE防水板材采用焊接方式搭接，搭接长度20cm，采用焊缝之间留空腔的方式以保证密闭。 D、变形缝采用
26、中埋式和背贴式双道防线防水措施。 E、防水做完，经检查合格后，才能作二衬的钢筋、模板工作，浇筑混凝土时再次检查防水层是否完好。 4）竖井二衬施工 ①二衬施工工艺 基面清理、测量放线→底板钢筋绑扎→底板混凝土浇筑及养护→井壁钢筋绑扎→模板支立→井壁混凝土浇筑→井壁模板拆除→井壁混凝土养护→检查井施工→验收 ②二衬砼浇筑 二衬浇筑混凝土是竖井施工中采用复合式衬砌结构中的部分，是结构自防水的关键所在。 我们在施工中确定防水原则是“以防为主，多道防线，刚柔结合，综合治理”。它的核心就是“结构自防水为本，附加防水为铺”。所以，控制好二衬混凝土的施工质量是防水好坏的关键。 水平施工缝留设在
27、剪力、弯矩较小部位，水平施工缝施工时，应去除浮浆及残渣，先铺净浆，在铺30-50mm，1:1砂浆，而后浇混凝土。 ③工艺流程：作业准备→混凝土运输→混凝土浇筑与振捣→养护、拆模。 ④控制要点 a.防水混凝土配合比是否达到设计要求。 b.坍落度（水灰比）是否满足强度、输送泵、泵车运输、泵送距离等因素的要求。 c.浇筑前应对钢筋保护层厚度、模板、预埋件等进行检查验收，并认真进行清仓。 d.检查钢筋在绑扎和焊接过程中防水层是否有所破坏，重点检查变形缝及施工缝防水材料的铺设情况。 e.为防止混凝土出现蜂窝、麻面等质量问题，模板支设前应将表面清理干净，均匀涂刷脱模剂。模板要密封不漏浆，控制
28、好混凝土振捣时间，既不能过振，也不能欠振，并按规定拆模。 f.应选择合适的外加剂，混凝土要分层振捣，振捣时要用高频率振捣棒，每层振捣到气泡排除为止。 g.钢筋垫块应放置正确、牢固、间距合理，振捣混凝土时避免直接触及钢筋，并设专人调整钢筋位置，防止混凝土出现漏筋等质量问题。 h.混凝土接茬处应冲洗干净，对水平接茬应先均匀浇筑50mm左右的同配比水泥砂浆。 i.为防止混凝土出现冷凝，混凝土浇筑时应制定详细的浇筑方案，保证混凝土连续浇筑。 j.使用商品混凝土时，要考虑搅拌与施工地点的距离和堵车等因素，要根据浇筑量及影响浇筑因素确定混凝土泵车的数量，以防发生间歇性灌注问题，影响混凝土质量。
29、 5）工作井施工控制要点 ①降水不到位或存在底层滞水时，必须采取降排水措施。严格按照设计尺寸控制开挖断面。井底严格按照设计高程开挖，不得超挖扰动原状土。在土质不良的情况下需要加打锚杆施工，加大土体承载力。在竖井开挖过程中要注意土层变化情况，是否与设计图纸相符。特别土质情况如发现土质与设计不符时，应立即与设计研究方案，以避免土体沉降甚至坍塌现象的发生。 ②竖井开挖过程中，施工人员应随时观察井壁和支护结构的稳定状况。发现井壁土体出现裂缝、位移或支护结构变形塌方征兆时，必须停止施工，人员撤至安全地带，经处理确认安全后，方可继续作业。 4.3.3 顶管施工方案 （1）顶坑布置 （2） 顶管
30、施工流程及顶管施工工艺 （3）计算顶管的顶力 雨水管采用内径Φ2000mmⅢ级钢筋混凝土钢承口管，顶管长度54m。 管道顶力主要由两部分构成，一是前端刃角处的正面阻力，二是管壁外侧与土壤间的摩阻力。 由于前端刃角处已超前掏空，前端正面阻力实际上较小，甚至忽略不计，为保证顶进过程中顶力足够，在此，不考虑超前开挖导致的正面阻力减小。 由于超前开挖导致管顶与管壁间出现一定空隙（扩孔），因此，管壁阻力不采用与土层厚度有关的计算公式（采用与土层厚度有关的计算公式将导致估算阻力过度偏大）。 根据《给排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）6.3.4条及《给水排水工程顶管技术规程
31、》（CECS246：2008）12.4.1条，顶管顶进阻力估算公式如下： 其中，为管壁外侧摩阻力，为前端刃角正面阻力。 （1）Φ2000钢筋砼管： 式中 F0——顶管总阻力标准值，t； D1——顶管外径，取2.4m； ——管道设计顶进长度，取54m； Dg——工具管外径，取2.4m； t——工具管切土刃口壁厚，取0.1m； ——管道外壁与土的单位面积摩阻力，t/㎡。与管道的埋设深度、土质、地下水位等因素有关，估算本工程的综合摩擦力系数fk=2.2t/㎡。 ——顶管刃角正面最大压强，t/㎡。与土层
32、密实度、土层含水量、地下水位状况有关，一般可取30-50t/㎡。本工程管道处地质主要为卵石层，估算顶管前端正面压强取50t/㎡。 因此，求得顶管总阻力为： F0=πD1LfK+NF=3.14×2.4×54×2.2+3.14×(2.4-0.1) ×0.1×50=931.4t 考虑到多台千斤顶顶进时同步较为困难，因此，选用2台不小于500t的液压千斤顶，对称同步顶进。 1）顶管允许最大顶力验算 雨水管顶管内径2000mm，管壁厚度200mm，外径2400mm,顶管混凝土强度C50。根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-20010），C50砼的抗压强度设计值。 根据《给水排水工程顶
33、管技术规程》（CECS246：2008）8.1.1条，钢筋砼管容许最大顶力按下式计算： 式中，——砼管允许顶力设计值，N； ——砼材料受压强度折减系数，取0.90； ——偏心受压强度提高系数，取1.05； ——材料脆性系数，取0.85； ——砼强度标准调整系数，取0.79； ——砼强度设计值，C50砼取23.1MPa； ——管道最小有效传力面积，； ——顶力分项系数，取1.3。 为使管端面尽可能均衡受力，拟用环形顶铁与管端面直接接触，然后在环形顶铁后设置U形顶铁，千斤顶通过U型顶铁顶进。 D2000钢筋砼管道： Ap=3.14×(24002-20002)/4=138
34、1600mm² （注：为使钢筋混凝土顶管尽可能均衡受压，防止局部应力过大，在与顶管端面接触位置设置环形顶铁以扩散应力，环形顶铁与千斤顶油缸之间设置U形顶铁。） 2） 井壁抗推能力验算 忽略钢制后座的影响，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（地勘报告未见此处地质，按软土考虑）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。根据《顶管施工技术及验收规范》（试行），后背墙抗推反力可按下式计算： 式中：——总推力之反力，kN； ——系数，取=1.5～2.5; ——后座墙的宽度，取4m； ——土的容重，砂
35、砾土取35kN/m3； ——后座墙的高度，取4m； ——被动土压系数，软土取1.42，见表4.5.3-1； ——土的内摩擦角，软土取10°，见表4.5.3-1。 ——土的内聚力，软土取15kPa； ——地面到后座墙顶部土体的高度，取4m。 表4.5.3-1 主动土压和被动土压系数 土的名称 土的内摩擦角 （º） 被动土压系数 主动土压系数 软土 10 1.42 0.70 2.03 粘土 20 2.04 0.49 4.16 砂粘土 25 2.46 0.41 6.00 粉土 27 2.66 0.38 7.00 砂土 3
36、0 3.00 0.33 9.09 砂砾土 35 3.69 0.27 13.67 工作井井壁4×4，可计算得出后背墙土的抗推力： 因此，4m（宽）×4m（高）的后背墙土层抗推能力满足要求！ （4）工作坑内顶管设备安装 顶管设备主要包括后背、油缸支架、主顶油缸、主顶泵站、导轨、穿墙止水等。如下图所示。 1）导轨安装 导轨用型钢和P38以上钢轨制作，钢轨焊于型钢上，型钢用螺栓紧固于钢横梁上，以便装拆。钢横梁置于工作底板上，并与底板上的预埋铁板焊接，使整个导轨系统成为在使用中不会产生位移的、牢固的整体。如下图所示。 导轨安装在顶管中至关重要，其安装精度甚至决定管道
37、是否安装准确，故须达到如下要求： 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导轨轴线偏差≤3mm；顶面高差0~＋3mm；两轨间距±2mm。 2）油缸支架 油缸支架是用来支撑并固定主顶油缸的构件，用16#槽钢加工而成。 3）主顶油缸安装 主顶千斤顶选用1台，固定在型钢制作的千斤顶支架上，支架焊在底的横梁上，千斤顶着力点应在水平管轴线上，对称布置，其合力的作用点在管道的圆心上。每个千斤顶的安装纵向坡度应与管道设计坡度一致。 4）主顶泵站 主顶泵站是给主顶油缸供油以及主顶油缸回油的设备，该泵站安装在工作旁，可远程控制。 5）后背墙安装 因工作坑为单向顶进，故选用现
38、浇C30钢筋砼作为后背墙。在后背墙施工前先将已顶的管道用砖砌堵头将管道封堵严实，待施工完成后采用手持式风动凿岩机将其拆除并弃运至弃土场。为保证后背墙受力均匀，正面衬一块4cm厚钢板，砼与钢板间刷水泥浆，以便其结合紧密。 6）穿墙止水 穿墙止水是安装在管节外壁与壁之间的构件，其主要作用是在顶进过程中防止工作坑外的泥、水沿管壁流入内，前墙止水圈的组成部分为： ① 预埋法兰底盘 ② 橡胶板 ③ 钢压板 ④ 垫圈与螺栓 法兰盘应预先埋设在砼沉内，中心正确，端面平整，安装牢固，螺栓丝口应妥善保护，水泥浆应预先清除。 7）安装顶管机头 ①机头吊入工作井前应进行详细检查。 ②卸机头时应平
39、稳、缓慢，避免冲击、碰撞，并由专人指挥，确保安全。 ③安放在导轨上后，应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。 ④机头必须对电路、油路、气压、泥浆管路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）工作坑地面设备安装 1）液压系统 包括高压油泵、油管、油箱、限压阀、溢流阀和压力表等指示保护装置。 每座设备选用2台50Mpa高压油泵，液压系统设备安装完毕后，要进行试车，使用过程中定时检修维护，及时排除故障。 2）注浆系统 包括压浆泵、搅拌机、泥浆池、管道、压力表以及阀门等，用以向管道内
40、供应减阻泥浆。 3）空压站 选用电动空压机，生产的压缩空气应经过净化，由空压管道送至机头作业舱，使管内作业人员在通风条件下作业，保证他们的呼吸安全，每座工作配置6m³空压机1台。 4）起重设备 工作须配备垂直运输设备，拟设置汽车吊，起重能力不小于15t，以满足： ①吊运砼管下和顶铁装拆； ②顶管机头和顶进设备的装拆； ③土方和材料的垂直运输。 （6）顶管顶进施工 1）顶进施工的一般要求 在顶第一节管时，以及在校正偏差过程中，测量间隔不应超过30cm，以保证管道入土的位置正确；管道进入土层后的正常顶进，测量间隔不宜超过100cm，测量应在管前挖土后进行，根据偏差量修整管前土弧
41、 中线测量：顶进长度在60cm范围内，可采用垂球拉线的方法进行测量，要求两垂球的间距尽可能地拉大，用水平尺测量头一节管前端的中心偏差。一次顶进超过60cm应采用经纬仪或激光导向仪测量（即用激光束定位）。 高程测量：用水准仪及特制高程尺（用于小管径），根据工作坑内设置的水准点标高（设两个），测第一节管前端与后端管内底高程，以掌握第一节管道的走向趋势。测量后应与工作坑内另一水准点闭合。 激光测量：用激光经纬仪（激光束导向）安装在工作坑内，并按照管线设计的坡度和方向调整好，同时在管内装上标示牌，当顶进的管道与设计位置一致时，激光点即可射到标示牌中心，说明顶进质量无偏差，否则根据偏差量进行校正
42、 全段顶完后，应在每个管节接口处测量其中心位置和高程，有错口时，应测出错口的高差，以衡量全段高程与纵坡，高程与中心偏差应在允许值之内。 顶进过程中的方向控制应满足下列要求： a.有严格的放样复核制度，并做好原始记录。顶进前必须遵守严格的放样复测制度，坚持三级复测：施工组测量员→项目管理部→监理工程师，确保测量万无一失。 b.必须避免布设在工作井后方的后座墙在顶进时移位和变形，必须定时复测并及时调整。 c.顶进纠偏必须勤测量、多微调，纠偏角度应保持在10’～20’,不得大于0.5°。并设置偏差警戒线。 d.初始推进阶段，方向主要是主顶千斤顶控制，一方面要减慢主顶推进速度，另一方面要
43、不断调整油缸编组和机头纠偏。 e.开始顶进前必须制定坡度计划，对每一米、每节管的位置、标高需事先计算，确保顶进时正确，以最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。 2）顶管出洞 顶管出洞是指顶管机头和第一节钢筋砼管，从前墙破出洞口封门进入土中，开始正常顶管之前的过程，是顶管的关键工序，也是容易发生事故的工序。 当内、外的准备工作全部准备好后，可将机头吊放到内轨道上，调整好方向，开始顶管出洞。工作壁前墙有机头及管道出洞的预留洞口，为防止外水土从预留洞口与机头外壁之间的缝隙流入工作内，预留洞口与管道间设有密封装置。 ①洞口密封结构 a.出洞密封结构的作用是阻止在顶管过程中泥水从管节与洞口间
44、的间隙流入内，同时也起定位作用。 b.根据管道中心线与壁预留孔的位置，制作一个钢结构的内套环，套环内圈高有橡胶止水带环，套环安装在预留孔与管节之间，外围焊接在孔的预埋钢板上，内圈橡胶紧贴管节。 ②破墙出洞 a.当机头前端进入洞口密封圈后，即可破墙出洞，工作预留洞口是采用砖砌体临时封堵，在顶前采用风镐凿除内层一部分封堵墙体或直接用机头刀盘破碎堵墙，随即进行顶管正常推进。 b.如工作周围地下水较丰富，应预先在出洞口的地层内灌注浆，使其土体固结，防止外的水渗进工作内。 3）注浆减阻 顶进施工中，减阻泥浆的应用是减小顶进阻力的重要措施。顶进时，通过工具管及混凝土管节上预留的注浆孔，向管道外
45、壁压入一定量的减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆套，减小管节外壁和土层间的摩阻力，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。 为了保证压浆的效果，在工具管尾部环向均匀地布置了4只压浆孔，顶进时及时进行压浆。工具管后面的3节混凝土管节上都有压浆孔，以后每隔2节设置1节有压浆孔的管节。混凝土管节上的压浆孔有4只，呈90°环向交叉布置。压浆总管用φ50mm白铁管，除工具管及随后的3节混凝土管节外，压浆总管上每隔6m装1只三通，再用压浆软管接至压浆孔处。 顶进时，工具管尾部的压浆要及时，确保形成完整、有效的泥浆套。混凝土管节上的压浆孔供补压浆用，补压浆的次数及压浆量需根据施工时的
46、具体情况而确定。由于顶进距离长，一次压浆无法到位，需要接力输送，因此在管道内共设置5只压浆接力站，平均每隔30m左右设1站。压浆接力站的作用有两个，一是运输作用；二是承担至前面压浆接力站管道部分的补压浆。 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。顶进施工前要做泥浆配合比试验，找出适合于施工的最佳泥浆配合比。 拌制减阻泥浆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。通过储浆池处的压浆泵将泥浆压至管道内的总管，然后经压浆孔压至管壁外。
47、施工中，在压浆泵、工具管尾部等处均装有压力表，便于观察，从而控制和调整压浆的压力。 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得多，一般可达到理论值的4～5倍，但施工中还需根据土质情况、顶进状况及地面沉降的要求等做适当的调整。 4）通风 改善管道内的工作环境是顶管施工的重要技术措施之一，不容忽视。 本工程拟采用在顶进施工时，向管道内施行强制通风。在工作坑地面设置无油空压机，将经过滤清、除湿、降温的新鲜空气，通过供气管强制送入管内作业面，浑浊空气则自作业面向工作自然排出。作业面处的供气管端部装有气阀
48、和消音器，作业人员可调节供气管。随着顶管距离的增长，长时间顶管将消耗大量氧气，机头部位远离井区，空气难以流通不利工人健康。因此在管道内需安装送风管，由井上鼓风机将井外空气送到机头部位。 通风采用长距离压入式管道通风系统。 在管道施工过程中，随着管道不断向前延伸，由于空气不流通，管内温度会逐渐增高，空气中的氧气会逐渐稀少，管内湿度增大。为改善管内工作环境，在管道施工的全过程中采取通风措施，加大管道内空气流通量，营造良好的作业环境。 管内有毒气体的监测 ①根据空气质量要求，在地下管道中必须保证施工人员所吸入的空气中O2不能低于20%，而硫化氢（H2S）、甲烷（CH4）以及其它有毒或有害
49、气体与灰尘等污染物的浓度，不能大于有害于身体健康的浓度，并考虑时间、温度、湿度和集中污染物的综合作用的影响，易燃气体的浓度不能超过低爆炸下限（最小爆炸浓度）的10%； ②我们配置XPO---317气体检测仪，每天对管内气体检测4次，若发现上述二个极限有一个超出的话，检测次数增加，并立即改善通风，以确保有足够的新鲜空气； ③另外在长距离管道内顶进工程中，管内的温度及湿度的增大会影响测量的准确性，都要求我们向管内输送新鲜空气。 ④若在顶管过程中遇障碍物或其他不可预见原因停工时间过长的话，在恢复施工前我们必须向井内及管道内输送新鲜的空气至少1小时，并结合动物活检（如鸽子或小鸡等）半小时没有意外
50、后工人方能下井。 作业面空气质量标准： ① 证顶管内的氧气浓度不低于20%，有毒有害气体与灰尘的浓度不大于有害于身体健康的浓度，其中CO≤30mg/m³，CH4≤10%，H2S≤10%工作面通风设备的噪音不超过80分贝。 ②用于通风的空气必须清洁，在地下作业点新鲜空气量不低于每人每分钟4m3，风速大于0.15m/s，最大风速不超过6m/s。 ③控制工作面温度不超过28°，相对湿度不超过80%。 5）顶管测量控制 ①测量控制网及井下测量平台的建立 根据业主提供的测量控制点布置整个工程的控制网，在井周围布设一个高精度的控制网，用于测放、检查和修正工作井井区和井下的测量点，如轴线
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