D1800钢管顶管施工方案
一、概述
本次Φ1800顶管工程是南京市城东污水处理系统07标段污水收集系统中的一个重要组成部分。
本段Φ1800顶管施工具体长度如下：
1.B15＃井～泵站Φ1800钢管，顶进长度m。
2.B15＃井～B16＃井Φ1800钢管，顶进长度约m。
3.B5＃井～B16＃井Φ1800钢管，顶进长度约m。
由于顶管施工均在运粮河及秦淮河侧进行，并且要穿越运粮河河道，所以施工比较复杂。
顶管施工覆土较深，顶进距离较长，对施工有影响的建（构）筑物尚未拆除，因此顶管施工的难度较大。
本项目共有段顶管，全长约M，管径为Φ1800钢管。
本工程钢管顶管采用机械式土压泥水平衡顶管掘进机进行施工。
二、顶管工艺流程图
三、顶进掘进机选型
本工程经过反复方案论证，最后确定选用D1000机械式土压泥水平衡顶管掘进机。
机械式土压泥水平衡顶管掘进机是一种刀盘可伸缩的掘进机，操作可以在基坑内或地面操纵室内进行的，即Telemole掘进机。
掘进机前壳体的前端是刀盘，在刀盘的后面就是泥水仓。刀盘是由电动机通过行星减速器减速以后再驱动的。刀盘可在泥水仓前后移动。刀盘上有二至四个矩形槽，槽内安放着可以前后伸缩的刀排和刀头。刀排向前伸时，可以切削土体，同时被切削下来的土从刀头与刀盘之间的空隙进入泥水仓内。在刀盘的面板上还散布着一个个固定的刀头。该刀头是在槽内刀头缩回后切削土体用的。在刀盘边缘还有几把边缘刀头，该刀头能在校正方向过程中把掘进机边缘的土挖净，使掘进机的方向容易校正。在平时，不进行方向校正时，该刀头可把掘进机前方的土挖成与掘进机壳体一样大小的洞，使掘进机顶进过程中，不使刀盘受挤压的力过大而影响平衡的力。在土质条件比较硬的情况下更是如此。在前后壳体之间有纠偏油缸，在掘进机下部平行地安装着两根管子为进、排泥管。
该掘进机的机械式土压平衡机理在于刀盘伸缩的液压系统。由于刀盘的伸缩是由油缸控制的，因此，只要控制刀盘油缸后腔的压力，就可以控制刀盘前面的平衡压力。油缸后腔与油泵和溢流阀同时接通，溢流阀调定某一压力值，当掘进机前的土压力大于设定值时，刀盘就后缩，而且刀盘与刀头的空隙增大，进土量也就增加，前方土压力就下降。反之，当掘进机前的土压力小于设定值时，刀盘就向前伸，刀盘一直处于这种前后浮动状态，从而使掘进机前方的土压力保持在某一设定的值附近不变。这就是该掘进机用机械方式的刀盘来平衡掘进机所处土层的土压力。
该掘进机还有另一种平衡功能，即由控制排泥管的泥水流量来间接控制开挖面的地下水压力。它把泥水压力控制在比掘进机所处土层的地下水压力高出20Kpa。从而避免了开挖面的地下水干扰影响。由于该掘进机有机械平衡土压力和泥水压力平衡地下水压的双重平衡功能，因此，它施工过后的地面沉降较小。
四、中继环的选型
由于本次顶管顶进距离为270m，计划使用1套中继环，采取接力顶进。由于中继环启动伸缩次数很多。密封圈极易摩损失效而发生漏水、漏泥砂、漏浆等现象，给工程带来严重后果，甚至发生工程事故。为此本工程中继环设二道密封圈。在二道密封圈之间设置4只可以压注润滑油脂的油嘴，以减轻顶进时密封圈的摩损。还设置有4只注浆孔，顶进时可进行同步注浆，以减小顶进阻力。该结构形式的中继环，在历次水下顶进中，未发生泥浆泄漏现象。
五、顶管出洞技术措施
由于本工程管道顶部为粉砂土,做好顶管出洞口措施是施工成败的关键，在出洞口先进行分层双液注浆地基加固是非常必要的，加固范围为L＊B＊H＝8m*5m*13m 1．注浆流程:
2．双液注浆的基本原理
双液注浆为渗透性注浆。浆液注入土体的过程，一般总是先渗透，当通道被阻并且压力足够大时，即在土体中产生劈裂现象，浆液顺裂缝进一步扩散。当浆液极稠（坍落度2~3cm 的砂浆）而压力又很大时（8~10Mpa），就产生浆液对周围土体明显的压密现象。渗透性注浆，浆液在压力的作用下，克服地下水压、土粒孔隙间的沿程阻力和本身的流动阻力，渗入土体天然孔隙和土粒骨架产生固化反应，在土层结构基本上不受扰动和破坏和情况下达到加固的目的，从原理上讲，只要注浆管出口点的浆液压力大于该点的地下孔隙水压力，就能把浆液压入土体。压力越大，吸浆量和扩散距离也越大。注浆压力一般为0.3~0.5Mpa，最大压力不超过1Mpa。浆液的颗粒尺寸必须小于土的孔隙尺寸。浆液的扩散范围除取决于注浆压力外，还受浆液流动性的影响。渗透注浆，常用于在渗透系数大于10-4cm/s的饱和含水砂性土层中做防水帷幕和加固土层。采有渗透注浆可以堵塞砂性土的渗流通道，并使一定范围的饱和含水的砂性土体固结成有较大强度的不透水的加固土体。采用超细水泥或聚胺脂、丙凝等化学浆液，可使渗透注浆在较大范围的使用中收到良好效果。
本工程的双液注浆方法是采用双泵系统，主剂和促凝剂分开，然后到总管中汇合注入土中。
3．注浆方案
双液注浆可有效控制浆液流动的范围，使浆液达到速凝的效果，大大增加止水效果。１) 注浆参数
钻孔距：50cm；钻孔深度：14m；扩散半径：2m；浆液填充率：40%（包括损失系数）；注浆压力：0.5Mpa~1.5Mpa；水灰比：0,7~0.8；水泥浆；水玻璃＝1:1，双液浆配比:水玻璃/水
泥＝15%
水泥含量:375KG/M3土体。
２) 注浆设备
钻机；ＰＡ150液压钻机１～２台；注浆泵：ＳＹＢ50/50-1 液压注浆泵４台；拌浆桶：ss-200为２台。
３) 注浆材料
水泥：要求普通硅酸盐水泥，新出厂；水玻璃；浓度；４０度模数３左右。
4、洞口止水装置（见下图）
在循环水泵房制作过程中，在洞内侧预埋钢法兰和钢内套，再在洞口砌砖墙封口，顶进开门时，用风镐破除砖墙。坡洞时应不留隐患。在预留洞底部，还应设置延长导轨，以免机头出洞时嗑头。
根据设计预留的法兰，我们在法兰
上安装洞口止水装置。该装置必须与导轨
上的管道保持同心，误差应小于2cm。循
环水泵房洞口止水装置密封为橡胶止水
法兰。在橡胶止水法兰之前应预埋注浆
孔，以便压注膨润土泥浆。
5、顶管出洞口措施
1)在预留孔的内侧先预埋钢法兰，顶管前在钢法兰上焊接安装洞口止水装置，可采用帘布橡胶法兰板和扇形钢压板，应确保该装置与基坑导轨上的管道同心。
2) 基坑导轨、主顶油缸架、承压壁、出洞口应严格控制好设计轴线，安装精度高，并确保牢固稳定。
3) 机头出洞口推进时，要将机头和前几节管子的上端用拉杆连接好，并调整好主顶油缸编组，以防机头出洞入土后叩头。
六、顶管的顶力控制技术
顶力控制的关键是做好触变泥浆的注浆工艺，其次是合理地布置中继环。
1、确定控制顶力
1) 顶管后座土体稳定验算
由于顶管后座经过土体加固，经试算完全能满足施工要求。
2) 顶进设备允许最大顶力
4台1500KN双冲程油缸，总推力为6000KN。
3) 控制顶力的确定
＝4500KN
本工程根据钢管允许顶力确定，本工程控制顶力取F
控
2、顶力计算和中继环的设置方案
＝rHtg2(45°+18°/2)*A
1) 机头迎面阻力F
1
＝1.8*7.6tg254(π*0.62)＝29t
2) 机头外壁阻力F
2＝πd*L
*f
＝π*1.2*4.5*1.5＝25t
3) 管外壁摩阻力F
3
＝πDLf
＝π1.2*270*0.5
＝508t
4) 总阻力 F＝F
1+F
2
+F
3
＝562t
5) 中继环设置计划
L
1
＝（450－54）×0.6/3.14×1.2×0.5=126m
L
2
＝450/(π×1.2*0.5)=238m
①本工程270m顶管需设置中继环1套。
3．顶力控制的关键技术
1) 触变泥浆的材料与配方
泥浆润滑减摩剂又称触变泥浆，是由膨润土、CMC(粉末化学浆糊)、纯碱和水按一定
比例配方组成。不同的土质，应采用不同的配方，才能满足不同的需要。
膨润土是触变泥浆的主要材料，作为顶管施工用的膨润土应选钠基膨润土，由其拌制成的浆液，触变以后的流动性和静止下来的胶凝性、固化性都比钙基膨润土拌制的浆液要好，对土层的支承和润滑效果好。但是，我国的膨润土多为钙基膨润土，所以一般用钙基土进行钠化处理。
本工程同步注浆和补浆为一个独立的管路系统。
2) 触变泥浆的制浆工艺
理论和实际施工表明，除了材料的选择和配方以外，触变泥浆的制浆工艺对注浆减摩效果影响很大。搅拌要充分，搅拌后静置时间一般要12小时以上，对同一配方的材料，搅拌不充分，静置时间短，其最终流限可以降低一倍以上。为此，我们设计了高速拌浆器，经高速拌浆30分钟以上抽入储浆箱静置，储浆箱的容积为5m3,充分满足供浆要求。在储浆箱内另设三台搅拌器，静置6小时后，再次搅拌，待12小时以后抽入另一台高速搅拌器，经再次高速搅拌压入总管。
3) 触变泥浆系统的管路布置
系统管路为一路总管，总管为2〞白铁管，从地面将浆液通过一台液压注浆泵注入总管送到机头，以满足机尾同步注浆，支管为G1〞采用耐高压橡胶顶管和接头。在总管上，每隔100m设一只压力表，支管仅在机尾同步注浆断面设二只压力表。
4) 触变泥浆系统的压注方法
制定合理的操作规程，使顶进时形成的建筑空隙及时用润滑泥浆所填补，形成泥浆套，达到减少摩阻力和地面沉降，要达到这一目的，就必须严格执行顶管注浆操作规程，由专人操作，质量员检查严格把好质量关。压浆时必须坚持“先压后顶，随顶随压，及时补浆”的原则，补浆应按顺序依次进行，每班不少于2次循环，定量压注。
a)同步跟踪注浆
地面泥浆站配制好的触变泥浆，经液压注浆泵增压后，进入输浆总管，通过环形分管注入顶管机及管节的压浆孔形成泥浆套。当管节顶进时，利用掘进机尾部环向均匀布置的四只压浆孔，与顶进同步进行跟踪注浆，以确保当掘进机向前时在其后形成的环形空隙立即被泥浆所充填，从而形成完整的泥浆环套。
b)补压浆
管节在顶进过程中，由于有部分浆液流失到土层中去，因此必须利用钢管上的压浆孔进行补压浆。一般在一节管节顶进结束后，就应进行补压浆。而且还要视每段顶进的阻力情况，随机采取分段补压浆。
c)压浆量与注浆压力
压浆量原则上控制在同步跟踪压浆量为管节外理论空隙体积的5倍左右，补压浆量一般为管节外理论空隙体积的3倍左右。注浆压力值不宜过高也不应过小，据采用浆
液的粘度和管路输送长度，我们通过试顶后，压浆站的压力控制在0.28～0.3MPa较为合适。
5) 压浆工艺质量的判别和修正
a) 在管内注浆总管上每隔100m设一只隔膜式压力表，在机尾1号和2号注浆断面的支管上也各设一只压力表。顶管过程中，作业人员每班应记录各表头压力值。判断方法；如果支管路上，四个压浆点的压力值明显不同，说明没有形成环状浆套。这样就必须在压力较小的压浆孔处压浆，或者把压力超高的压浆孔处的浆液放掉一些，以使各孔压力均衡，形成整环浆套。在无压力表的支管路上，可用手触摸支管，如感觉有静止情况，说明该支管堵塞，应予排除。在总管路上，若压力表超过预定值，说明压浆量太大，反之说明压浆量不够，应给以及时调整。
b) 在顶进过程中，可以从主顶系统和各中继环系统的液压力值推算出顶进阻力。绘出顶力曲线变化图。如果该曲线显示顶力突然升高，就说明压浆工艺出现问题，应立即查明原因，及时调整。
七、顶管方向控制技术
(1) 测量仪器配备与检验
顶管施工需进行三维动态测量，其精度要求特别高，必须采用精度高，性能优良的测量仪器。为此，特配备了Leica TC2002型全站仪（测角+1”，量距1+1ppm），Leica T2经纬仪，Leica 铅垂仪（精度1/40000），NA2 水准仪等一系列精密高档仪器。顶管施工测量所使用的仪器、附件须及时送质检单位检验，做全面鉴定，并在使用过程中经常进行检查。
(2)控制测量
a. 平面控制
为确保两井间顶管贯通，横向、竖向误差小于100mm，在两端头井附近埋设地面导线点，利用空导点和地面导线点，以导线测量形式，将平面控制成果引测到施工现场。
利用空导点和地面导线点建立平面控制网。导线测量采用TC2002全站仪，方向观测6测回，测角精度+1”,测距6测回，双向观测，测距相对误差<1/80000，对观测结果进行平差。
井上座标点向井下传递采用联系三角形方式，点位由Leica铅垂仪垂直投设。
井下控制顶进方向的基准点用钢架埋设成固定点，采用全站仪跟踪观测机头平面偏差方向。
b. 高程控制
利用施工区域附近的已知高级水准点，布设二等水准路线，将高程引测到工作井附近，并设立施工高程控制点。水准测量采用NA2型带平行玻璃板测微器水准仪配合铟钢尺进行，往返观测。
地面高程传递到井下时，可用钢尺垂直悬挂，下系线锤至标准拉力，然后地面、井下两台水准仪同时观测。钢尺应进行尺长、温度两项改正。井下布设2～3个地下起始高程控制点。
顶管机头高程控制水准仪和连通管两种方式，连通管测量为从掘进机到管尾挂一根10mm透明塑料管，管内充满水，根据连通原理，读出二端液面差，再计算出掘进机头水平
偏差。每顶进20cm测量一次偏差值，做到及时掌握机头姿态和发展趋势，以便及时纠偏 b.地面沉降观测
地面沉降点在路面用道钉埋设，特殊要求的构筑物用红三角标记。
地面沉降观测在顶管施工过程中每天进行，沉降量控制在+10mm、-30mm之间。
c.顶管姿态测量
为保证顶管机严格按设计轴线推进，必须及时观测顶管动态数据，从而调整顶管各施工参数，指导顶管正确、安全推进。
在顶管机头部纵向设一对水平横尺，利用布设的三维坐标控制点，测量各尺读数，经精确计算得顶管转角、顶管中心方向偏差值、顶管坡度、顶管中心高程等数据，从而相应调整顶管机的各个施工参数。
顶管推进轴线应控制在允许偏差范围内，如有微小偏差，可按比例分段纠偏。
八、顶管地面沉降控制技术
我们将严格控制地面沉降值，根据我们的经验，地表沉降值将控制在1cm以内。
1、地面沉降预测计算
Attewell和Peck一样，假定沉降槽的曲线线形为正态分布曲线.
见以下公式：i/R=K(z/2R)n
2 *i*Smax
V=A
式中：i---沉陷槽曲线反弯点至中心距离；
R---顶管开挖半径；
Z---从地表到顶管中心的深度；
V---沉陷槽的容积；
Smax---地表面最大沉降量
K,n---常数(参照藤田系数表)
A---顶管开挖面积。
由藤田系数表，得到粉砂土，机械式土压泥水平衡掘进机的地层土损失量V/A=2.5%，常数K=1，n=1，又根据施工条件，
求得i/R= K(z/2R)n
i=R *K(z/2R)n =0.6*(7.6/1.2)=3.8m
由V/A=2.5%，得到V=A*2.5%=(3.14/4)*1.22*0.025=0.028m 3 V=A 2 *i*Smax Smax=V/(A 2 I)=0.028/(A 2 *3.8)=0.005m=5mm
2、影响地面沉降的主要因素
根据本工程的现场条件和特点，影响地面沉降的主要因素有以下几条：
1) 机头的类型，也就是开挖面的稳定措施。本工程采用机械式土压泥水平衡顶管掘进机，具有二个平衡机理。能有效控制地表沉降。
2) 机壳外径与管外径之间的建筑空隙的大小。本工程建筑空隙为2cm，既有利于泥浆套的形成，又不使空隙增大造成沉降。
3) 顶进纠偏的偏心度。本工程顶管纠偏控制角度为0.5°实际施工尽可能使纠偏角度小。
4) 泥浆套的形成质量。
5) 管道的密封状况。
3、减小地面沉降的针对性措施
1) 减小顶管过程中的地面沉降措施
a.地面监测，优化掘进机参数
在初始推进阶段，要精心组织地表监测，在轴线上方布设沉降控制桩。通过地表监测得到隆沉量与相对应的掘进机主参数（包括推进速度、开挖面土压力,泥水压力值，出泥浓度等）进行比较，从而优化掘进机参数，指导以后的顶管推进。
b.注浆稳定措施
除了在初始推进阶段，优化推进参数以外，在顶进过程中加强同步注浆也是有效手段之一，必须尽可能将膨润土泥浆套随机头向前移动，形成连续的环状浆套。要选择触变性能良好的膨润土制浆材料。
c.严格控制纠偏角度，一般情况下纠偏角度应控制在0.2°。当纠偏角度大于0.5°或者偏
差超过3cm的情况下，应该报警，并逐级汇报，经研究后方可继续顶进。
2) 减小顶管后期沉降的措施
在顶进结束后，我们必须立即用纯水泥浆置换膨润土泥浆，置换水泥浆的水灰比为
0.45，P=0.2～0.5Mpa，Q=0.3m3/m。
九、顶管施工中所采取的关键技术措施
1、顶管泥浆减阻的技术措施
实际施工中,通过管壁外优质润滑泥浆的制作和压注措施可大大降低顶进阻力.注浆为机头同步注浆和管道补浆二部分。
顶进时，利用机头尾部环向均匀布置的四只压浆孔，及时进行注浆，保证在机头后面形成完整有效的泥浆套。机头后面的三节钢管上都有压浆孔，再往后每三节里有一节管节上压浆孔，钢管压浆孔均呈斜向450正交环向交叉布置。顶进时利用钢管上的压浆孔进行补压浆。
2、顶管中继环接力顶进技术措施
结合本工程的特殊情况拟设计一种新型的中继环，用于接力顶进。这种中继环采用双道橡胶密封圈进行密封。
3、顶管管节止转的技术措施
顶进时机头纠偏的作用下会发生旋转，而机头旋转尤其是转角偏大时会对顶进造成不利影响，因此对工具管要采取纠旋转措施。
机头的旋转主要采用刀盘逆转可实现纠偏效果，另可采用加压重块的方法。在机头二侧焊压铁支架，1#与6#管二侧亦焊压铁支架。二侧先平均放压铁，共10t。一旦发现机头有微小偏转，立即将压铁移到一侧。1#中继环放在机头后面，起二个作用，其一，辅助机头纠偏，其二，该中继环油缸伸缩时可释放机头的扭转力矩起到防止机头偏转的目的。4、管道密封技术
由于本工程管道埋设粉砂土层中，在地下工程中的密封问题是非常重要，我们将抓住每个环节，决不留任何隐患。
1〕掘进机的密封
对机械式土压泥水平衡顶管掘进机施工，一旦在顶管施工中发生掘进机密封失效，将是难以在地下修复的。掘进机的密封有二个地方：一是主轴密封，我们设计了三道组合密封，并在相邻密封之间留有油槽。在施工中，用油嘴泵注入具有一定压力的油脂，来抵抗地下泥水的压力。应该说这是目前国内外地下掘进机中最可靠的密封形式。二是掘进机前后壳体之间的密封，我们在原有的一道密封基础上增加了一道Y型密封，并在二道密封之间注入油脂，以使掘进机前后壳体之间的密封也做到万无一失。
2) 中继环的密封
如前所述，中继环的密封采用双道橡胶圈。在施工中，我们还能注入油脂来减少密封件磨损和帮助产生良好的密封状态。尽管如此，由于中继环是伸缩的，是动密封，所以我们必须对有关的材料，加工尺寸精度和安装质量引起高度重视，由专人负责把好各道质量关。
十、钢管的制作、焊接和内外防腐措施
进场焊接前，应根据材质和工艺要求编制、进行焊接工艺试验和评定（同一材质不少于2个/组）。根据批准后的焊接工艺评定报告，由焊接工艺责任工程师编制“焊接工艺作业指导书”和焊缝返修作业指导书，施工中按规定焊接工艺进行。
1. 焊工
（1）焊工资格：焊工须持有技监（劳动）部门颁发有效的压力容器相应级别下向焊的焊工资格，并经当地焊接主管部门考核颁发的长输管线施焊资格。焊工进入工地，由现场项目部组织进行试焊2~3个与现场的材质、焊接工艺相同的焊口，经外观、无损探伤（超声波、射线）全位置检查合格（一条环缝至少90%以上射线Ⅱ级以上）方允许上岗。上岗焊工登入“焊工登记表”以便集中管理。
（2）每个焊工作业班组至少由3名焊工组成，并配备2-3拼装工。
2.焊条
焊条在密封良好未开封时，可以不进行烘焙。焊条堆放库应满足必要的温度、湿度和堆放空间要求，不能受到水、油、潮气、化学物质等有害物质侵蚀。生锈及药皮脱落的焊条不许使用。
3.焊接质量的保证措施
1、焊接时，管子保持平衡，不要受到震动和冲击。焊接时管口用草包封堵，防止穿堂风。
2．焊机地线连接牢固，禁止焊在母材上损伤母材，禁止地线与管材间发生电弧面烧伤管材表面。
3．施焊时严禁在坡口以外管材表面引弧。
4．根焊必须熔透，背面成型良好。根焊道焊完后，应尽快进行打磨和热焊，根焊与热焊间隔时间不宜超过5分钟。
5．施焊时更换焊条应迅速，应在熔池来冷却前换定焊条，并再行引弧。
6．全位置下向焊应遵循薄层多遍焊道的原则，层间必须仔细清除熔渣和飞溅物，外观检查合格后方可焊下一层焊道。
7．每相邻两层焊道更换焊条时，接头不得重叠，应错开20~30mm。
8．每根焊条引弧后应一次焊完；每层焊道应连续焊完，中间不应中断；要保证焊道层间温度要求，每道焊口应连续焊完。
9．用纤维素焊条施焊时，出现药皮严重发红时，应予废弃。
10．管道下向焊采用流水作业，每个焊接层由三名焊工同时施焊。当天结束时，不应留有未焊完的焊口，并将管口用管盖封堵，避免进入脏物。
11．焊口焊接完成后在管面焊口5cm处用钢印打上焊工钢印编号、焊口编号、桩号，无法使用钢印时可用不易脱落的油漆或记号笔。打磨表面飞溅、夹渣等，并进行外观检查合格，同时完成焊接过程的各项有关原始记录。
泥水平衡顶管穿越施工工法 冯大永倪宏源曾士伟历明马鹏程 1.前言 随着管道建设的发展，管道在穿越高速公路、铁路、建筑物等特殊地段时，传统的人工掏土顶管施工，因易坍塌、效率低、受周边环境制约等缺点越来越不适合于现场施工，泥水平衡顶管施工属于机械化、长距离顶进施工技术，在我国近年来逐步得到推广和应用，泥水平衡顶管施工则切实解决了施工中受地形限制、顶管长度限制、施工安全、环境污染等传统顶管存在的各项问题。本工法对施工技术操作要求较高，主要体现在对顶管设备操作、排泥系统的操作、注浆系统的操作都比较严格。 泥水平衡顶管的主要设备有：泥水平衡顶管机、主顶设备、测量设备、电气控制系统、泥水处理设备、压浆系统等。 2.工法特点 2.1 该工法层次清楚，操作简便，运行可靠，便于掌握，可以对复杂的地下情况作出快速反应。
2.2顶管在地面操作，安全、直观、方便。 2.3适用土质范围广，软土、粘土、砂土、砂砾土、硬土均可适用。 2.2施工精度高，上、下、左、右可纠偏，最大纠偏角度达2.5°，并可作较长距离顶进。 2.3对管体周围的土体扰动较小，地面沉降小，道路交通及构筑物相对安全。 2.4操作坑内施工环境较好，采用泥水输送弃土，没有吊土、搬运土方，施工无安全风险。 2.5施工噪音小，对周围的环境影响小。 3.适用范围 泥水平衡顶管施工工法适用于各种粘土、粉土、砂土和渗透系数较大的砂卵石，也适应强风化岩等恶劣地质条件下的石油管道、室外给水、排水、电力及其它适用于顶管施工的管道工程。 由于泥水平衡顶管顶距长，只要控制好降水措施，就能很好控制地面隆沉、施工安全等特点，并可适用于各类复杂地质条件，因此像穿越重要公路、铁路、建筑物等特殊工程地段、穿越砂层、淤泥质土等特殊地质构造地段应用泥水平衡顶管施工工法，可达到良好的效果。 4. 工艺原理 泥水平衡式顶管机是利用泥水压力来平衡顶进工作面上的水压力和土压力，采用机械掘进技术。工艺原理为：当接通机头刀盘电动机的电源开关时，刀盘就被驱动并以均匀速度对土体进行切削，刀盘可以根据土压自动前后移动，在顶进中起机械支撑开挖面的作用，维持挖掘面的土压。通过刀盘切削，将相当于管子顶入土壤同体积的泥土进入泥水仓，土将相当于管子顶入土壤同体积的泥土进入机头泥水仓内，由供水管向泥水仓内供水，泥土在泥水仓内与泥水混合成泥浆后，再由排泥管道排到泥浆池，泥浆经沉淀或分离后泥水可重复利用，残渣外运；掘进过程通过调节循环水压力用以平衡地下水压力。在切土、排泥时同步采用等压油缸持续顶进套管，同时通过机头内设置的4处纠偏油缸进行纠偏，在顶进过程中，加注触变泥浆填充管道周围的空隙，形成一道泥浆保护套，起到支撑地层，减少地面沉降，减少顶进阻力的作用。
工作井施工完成后，开始顶管施工，针对施工地区的土质情况，我方计划采用泥水平衡顶管 施工方案。 1、泥水平衡顶管施工工艺 一、泥水平衡式顶管 微型掘进机被主顶油缸向前推进，掘进机头进入止水圈，穿过土层到达接收井，电动机提供 能量，转动切削刀盘，通过切削刀盘进入土层。挖掘的土质，石块等在转动的切削刀盘内被 粉碎，然后进入泥水舱，在那里与泥浆混合，最后通过泥浆系统的排泥管由排泥泵输送至地 面上。在挖掘过程中，采用复杂的泥水平衡装置来维持水土平衡，以至始终处于主动与被动 土压之间，达到消除地面的沉降和隆起的效果。掘进机完全进入土层以后，电缆、泥浆管被 拆除，吊下第一节顶进管，它被推到掘进机的尾套处，与掘进头连接管顶进以后，挖掘终止、液压慢慢收回，另一节管道又吊入井内，套在第一节管道后方，连接在一起，重新顶进，这 个过程不断重复，直到所有管道被顶入土层完毕，完成一条永久性的地下管道。 掘进机在掘进过程中，采用了激光导向控制系统。位于工作后方的激光经纬仪发出激光束， 调整好所需的标高及方向位置后，对准掘进机内的定位光靶上，激光靶的影像被捕捉到机内 摄像机的影像内，并输送到挖掘系统的电脑显示屏内。操作者可以根据需要开启位于掘进机 内置式油缸进行伸缩，为达到纠偏的目的，调整切削部分头部上下左右高度。在整个掘进过 程中，甚至可以获得控制整个管道水平、垂直向5cm内的偏离精度。 当工作井完成以后，经调试完毕的液压系统，顶管掘进机便通过运输至工地，并安装就位至 导轨上，微型掘进设备还包括，操纵室和遥控台、液压动力站、后方主顶、泥水循环装置， 激光定位装置，减摩剂搅拌注入装置，泥水处理装置；其他辅助装置包括起重机，发电机、 卡车、电焊机等。随后，微型掘进装置上。 泥水平衡式顶管突出的优点： （1）适用的土质范围比较广，如在地下水压力很高，以及变化范围很大的条件下，它都适用。 （2）可有效地保持挖掘面的稳定，对所顶管子周围的土体扰动比较小，因而由顶管引起的 地面沉降较小。 （3）与其他类型的顶管比较，泥水顶管施工时的总推力比较小，尤其在粘土层这种表现得 更为突出，所以特别适用于长距离顶管。 （4）工作坑内的作业环境较好，作业比较安全，由于它采用泥水管道，输送弃土，不存在 吊土，搬运等危险的作业。 （5）泥水输送弃土为连续作业，因此进度比较快。 主要设备参数： 本工程使用的主要设备是YX-2000型和YX-1800型泥水平衡顶管机。主要参数如下： 1 尺寸 外径（mm）：2420 全长（mm）：4300 重量（T）：25 2 切削刀盘 电机功率（KW）：74 转矩（KN.m）：470 转速(r/min)：1.5 ɑ=3.32 3 纠偏油缸 数量（个）：4 每个推力（KN）：1072
泥水平衡顶管质量控制 近年来，在开封、郑州等地管道顶管的施工中，相继采用了泥水平衡法顶管施工，解决了传统顶管出现的弊病，下面就泥水平衡顶管施工简要说明，以帮助监理人员更好了解。 一、简介 泥水平衡顶管施工是机械化顶管施工的主要方法之一，属于机械化、长距离顶进施工技术，其特点为：刀盘将切削的土壤送入泥水仓，然后由送水泵将具有一定浓度的泥水送至挖掘面，通过刀盘充分搅拌后由排泥泵经排泥管道将泥水送至地面泥浆池，经沉淀或分离后泥水可重复利用，残渣外运；掘进过程通过刀盘以及顶速平衡正面土压力，调节循环水压力用以平衡地下水压力；采用流体输送切削入泥仓的土体，顶进过程中不间断，施工速度快；无需土质改良或降水处理，施工后地表沉降小。通常泥水平衡顶管的主要设备有：掘进机、主顶设备、测量设备、井内旁通、控制系统等；辅助设备包括：泥水处理设备、注浆设备等。 泥水平衡顶管施工适用于各种粘土、粉土、砂土和渗透系数较大的砂卵石，也适应强风化岩等恶劣地质条件下的室外给水、排水、电力及其它适用于顶管施工的管道工程。 泥水平衡顶管一般适用于管径D400~2400mm的管道施工，由于泥水平衡顶管顶距长、不需降水、能很好控制地面隆沉、施工安全等特点，并可适用于各类复杂地质条件，因此像穿越重要公路、铁路、建
筑物等特殊工程地段、穿越砂层、淤泥质土等特殊地质构造地段应用泥水平衡顶管施工工法，可达到良好的效果。 泥水平衡顶管施工技术是利用泥水压力来平衡土压力和地下水压力的一种顶管施工方法。其基本原理是由送水泵将具有一定浓度的泥水送至挖掘面，再经井内旁通压力调整阀及调整排泥泵转速来调整进水压力大小，使其平衡地下水压及挖掘面土压力，尽量使掘进机刀盘在平衡压力下工作，从而可防止由于挖掘面的失稳，造成地面沉降和隆起。 基本工艺流程
D1800钢管顶管施工方案 一、概述 本次①1800顶管工程是南京市城东污水处理系统07标段污水收集系统中的一个重要组成部分。 本段①1800顶管施工具体长度如下： 1. B15#井?泵站①1800钢管，顶进长度m。 2. B15#井?B16#井①1800钢管，顶进长度约m。 3. B5#井?B16 #井①1800钢管，顶进长度约m。 由于顶管施工均在运粮河及秦淮河侧进行，并且要穿越运粮河河道，所以施工比较复杂。 顶管施工覆土较深，顶进距离较长，对施工有影响的建（构）筑物尚未拆除，因此顶管施工的难度较大。 本项目共有段顶管，全长约M，管径为①1800钢管。 本工程钢管顶管采用机械式土压泥水平衡顶管掘进机进行施工
、顶管工艺流程图三、顶进掘进机选型 本工程经过反复方案论证，最后确定选用D1000机械式土压泥水平衡顶管掘进机。 机械式土压泥水平衡顶管掘进机是一种刀盘可伸缩的掘进机，操作可以在基坑内或地面操纵室内进行的，即Telemole掘进机。 掘进机前壳体的前端是刀盘，在刀盘的后面就是泥水仓。刀盘是由电动机通过行星减速器减速以后再驱动的。刀盘可在泥水仓前后移动。刀盘上有二至四个矩形槽，槽内安放着可以前后伸缩的刀排和刀头。刀排向前伸时，可以切削土体，同时被切削下来的土从刀头与刀盘之间的空隙进入泥水仓内。在刀盘的面板上还散布着一个个固定的刀头。该刀头是在槽内刀头缩回后切削土体用的。在刀盘边缘还有几把边缘刀头，该刀头能在校正方向过程中把掘进机边缘的土挖净，使掘进机的方向容易校正。在平时，不进行方向校正时，该刀头可把掘进机前方的土挖成与掘进机壳体一样大小的洞，使掘进机顶进过程中，不使刀盘受挤压的力过大而影响平衡的力。在土质条件比较硬的情况下更是如此。在前后壳体之间有纠偏油缸，在掘进机下部平行地安装着两根管子为进、排泥管。
泥水平衡顶管施工专项方案 （一）施工前期准备 ⑴顶管机械设备、管材进场准备及施工人员组织 针对地质特点和工程管材选定与之相适应的顶管掘进设备、顶管施工工艺，对顶管配套设备、设施进行检修及调试，使其保持在良好的待用状态；提前做好管材供应计划，将相应的管材技术参数以书面形式向管材生产厂交底；安排具有丰富顶管施工经验的班组进驻现场施工，施工前做好全面的技术交底和安全交底，确保有关劳动安全及施工技术教育，加强工人的劳动安全意识，提高施工技术水平。 ⑵对顶管沿线地质情况进行核查 为确保顶管成功，需对顶管沿线的地质情况核查，进行补堪，加密钻孔密度，通过补堪资料与原地勘报告相比较，出具更详细、准确的河道内管道穿越地层情况说明和河床覆土情况说明用以指导现场施工和方案编制。 ⑶编制专项方案、组织专项技术交底 施工前，在项目技术负责人的带领下集中有关技术人员仔细审阅图纸与相关资料，结合现场情况，编制详细的顶管专项方案用以指导施工，方案报送专家评审；并组织召开专题技术交底会，参加人员设计顶管施工的所有工种，认真做好技术交底工作。 ⑷测量准备 a．井下高程点的设置： 施工时地面高程点的导入采用悬挂钢卷尺法。 导入标高之前，首先在工作井的适当位置埋设高程点，待稳定后进行高程导入。工作井的同一高程点进行三次独立导入标高，其互差必须在规定值以内（精度指标不大于3mm），然后将其作为顶管施工中高程控制的绝对高程点。工作井内的高程点必须大于2个，并在施工中要定期互相校对。顶进过程中高程测量可依靠工作井内的任一水准点作为后视高程点，校核激光束高程和已顶进管道高程。 b. 中心测量控制 直线顶管施工，首先将管道中心桩用经纬仪（精度2″）引入工作井两侧井壁上或支架上，作为顶管中心的测量基线，然后将其投入工作井内，将激光经纬仪安装在
针对本项目的特性技术方案简述 目录 施工技术篇 一、工程概述 二、总体施工部署及施工思路 2.1 初步施工安排 2.2 总体计划 2.3 工程管理目标 2.4 施工的前准备工作 2.5 施工组织管理 2.6 项目施工总体思路及工艺 2.7 施工总平面图布置规划 三、重点、关键和难点工程的施工方案、工艺及其措施简述 3.1 重点、关键和难点工程分析及应对措施 3.1.1 城市中心区的和谐施工 3.1.2 交通疏解、管线改迁及征地拆迁对工程前期推进影响大 3.1.3 盾构始发与到达施工难度大 3.1.4 基坑安全施工 3.1.5 顶管施工重难点分析及应对措施 3.1.6 泥水盾构刀盘、刀具设计 3.2 本项目主要工程施工方案及工艺简述 3.2.1 竖井（工作井）施工 3.2.2 顶管施工 3.2.3 盾构施工 3.2.4 管道功能性试验 3.2.5 其他附属及机电安装工程 四、交通疏导方案规划 4.1 交通疏导原则及规定 4.2 交通疏解实施程序
4.3 交通疏解方案 五、地下管线及其他地上地下设施的保护加固措施 5.1 地下管线保护措施 5.2 建构筑物保护措施 六、施工保障措施 6.1 施工质量保障措施 6.1.1 质量目标 6.1.2 质量保证体系 6.1.3 质量保证制度 6.1.4 主要工程施工质量控制措施 6.2 施工安全保障措施 6.2.1 安全目标 6.2.2 安全保证体系 6.2.3 安全保证制度 6.2.4 主要工程施工安全控制措施 6.3 应急预案 6.3.1 应急救援中心的职责 6.3.2 信息报告及处理 6.3.3 应急决策及响应 6.3.4 应急救援的资源配置 6.4 文明施工及环境保护措施 6.4.1 管理体系 6.4.2 文明施工措施 6.4.2 环境保护措施 七、本项目拟配备的机械设备情况
NPD 泥水平衡顶管机 型号外径×总长mm 重量 T 切削刀盘纠偏油缸 纠偏 角度 纠偏 泵站 kw 进排浆 管径 mm 驱动电机 kw×set 转矩 T×m 回转数 rpm 推力 T 数量 NPD600 760×3200 3.6 15×1 2.9 5 15 4 2.5o0.55 80 NPD800 980×3400 5 7.5×2 2.9 5 26 4 2.5o0.75 80 NPD1000 1220×3600 6.5 15×29 3.3 42 4 2.5o 1.5 100 NPD1200 1460×40008 15×29 3.3 42 4 2.5o 1.5 100 NPD1350 1640×40009.5 22×215 2.8 60 4 2.5o 2.2 100 NPD1500 1820×400012 22×215 2.8 80 4 2.5o 2.2 100 NPD1650 2000×420016 30×225.5 2.35 80 4 2.5o 2.2 100 NPD1800 2180×420024 30×230 2 60 8 2.5o 2.2 100 NPD2000 2420×420030 22×344 1.5 80 8 2.5o 2.2 150 NPD2200 2660×450035 30×350 1.8 80 8 2.5o 2.2 150 特点: 1、适用土质范围广，软土、粘土、砂土、砂砾土、硬土均可适用。 4、顶进速度快，最快顶进速度每分钟200mm。 2、破碎能力强，破碎粒径大，个数多。5、施工精度高，上、下、左、右纠偏，最大纠偏角度达3.5°。 3、具有独立注水、注浆系统。 6、采用地面集中控制系统，安全、直观、方便。 ★以上参数若有变更，不另行通知，可根据用户要求设计制造。
第一章编制依据和工程概况 一、编制依据 1、广州市净水有限公司所提供设计图纸、招标文件； 2、《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）； 3、《给水排水构筑物工程施工及验收规范》（GB50141-2008） 4、《市政排水工程质量检验标准》CJJ-90； 5、《混凝土和钢筋混凝土排水管》（GB/T11836-2009）； 6、《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005 7、《顶管施工技术》余彬泉、陈传灿编著人民交通出版社 8、国家有关法律法规及广东省人民政府、地方人民政府及其所属有关部门在施工安全、工地治安、人员健康、环境保护及土地租用等方面的具体规定和标准。 9、建设同类及类似工程的施工经验及用于本合同段施工队伍的施工设备和技术力量情况。 二、工程概况 本工程拟建设污水管道约2.893km，主管管径D500～D1000管道，限流管管径D300～D400，管材主要为：DN500采用HDPE管，倒虹管采用钢管，顶管采用Ⅲ级钢筋混凝土管，其余采用Ⅱ级钢筋混凝土管。施工方案为明挖和顶管结合施工。 顶管工作段为WC22～WC25长113米，WC25～WC29长164米。 顶管矩形工作井尺寸为7米×4.9米，圆形接收井尺寸为7米。 根据设计图纸顶管共2段共设顶管工作井1座，接收井2座，工作井设于WC25，接收丼设于WC25、WC25。 地质情况：根据地质报告中间成果，详见附件：钻孔柱状图 本工程顶管方式采用泥水平衡法。 第二章工程特点和施工前的准备工作 一、工程特点 1、本工程平面位置按排水工程管道走向依次布置，施工线路较长，施工放线及结构的模板、钢筋施工的方案必须周密，重点控制。 2、由于本工程为全现浇钢筋混凝土结构，因此混凝土质量直接关系到结构的安全和质量情况，因此必须确保混凝土的工程质量。 3、本工程施工历经雨季，所以抓好雨季施工是重点。 4、本工程施工场地要根据工程施工需要迁移，在每相临两座工作坑之间进行流水施工是本工程的施工特点。 5、本工程顶管位于挖方区，埋置较深。 二、施工前的准备工作 1、进行施工测量和现场放线工作。 2、确定管线范围内及施工需用场地内所有障碍物，如管线、电线杆、树木及附近房屋等的准确位置。 1 广东省金信路桥有限公司 第1页
泥水平衡顶管施工组织设计 一、工程概况 本工程为顶管工程。采用Φ800顶管，总长为m，管中心标高-6.20～-27.72m。土质由标高为m的土到m的土。 二、顶管方案 1、机头选型 本工程由于一次顶进距离较长，为确保工程质量万无一失，确保绝对工程安全，我公司根据以住施工经验，决定采用日本ISEKI公司生产的UNCLEMOLE型TCZ600具有破碎功能的泥水平衡顶管掘进机。 ①具有破碎功能的泥水平衡顶管掘进机有多种形式。 其基本原理是主轴偏心回转运动而破碎的泥水平衡顶管机，其刀盘的正面，开口比较大，便于大块的卵石等能进入顶管机内，刀盘正面上下两个泥土和石块的进口，其开口的面积约占顶管机全断面的15%～20%。 刀盘由设在主轴左右两侧的电动机驱动。电动机是通过行星减速器带动小齿轮，然后再带动设在中心的大齿轮。大齿轮与主轴及轧辊联接成一体。主轴的左端安装有刀盘。这样，只要刀盘驱动电机转动，刀盘也就转动，同时轧辊也转动。在掘进机工作时，刀盘在一边旋转切削土砂的同时还一边作偏心运动把石块轧碎。被轧碎的石块只有比泥土仓内与泥水仓联接的间隙小才能进入掘进机的泥水仓，然后从排泥管中被排出。 另外，由于刀盘运动过程中，泥土仓和泥水仓中的间隙也不断地由最小变到最大这样循环变化着，因此，它除了有轧碎小块石头的功能以外还始终能保证进水泵的泥水能通过此间隙到达泥土仓中，从而保证了掘进机不仅在砂土中，即使在粘土中也能正常工作。 一般情况下，刀盘每分钟旋转4～5转，每当刀盘旋转一圈时，偏心的轧碎动作达20～23次。由于本机有以上这些特殊的构造，因此它的破碎能力是所有具有破碎功能的掘进机中最大的，破碎的最大粒径可达掘进机口径的40%～45%之间，破碎的卵石强度可达200Mpa。 本掘进机的优点是： A、顶管机、主千斤顶、泥水循环系统和泥水分离装置（DESANDMAN）成套化。 B、带锥形破碎机的条幅刀盘，能破碎小于外径30%，一轴强度196Mpa（2000 kg/cm2）的砾石。 C、该机能适用各种土壤条件，如粘质土、砂土、砂砾混合卵石土和软岩上。 D、使用安装在轨道上的主顶油缸。一次顶进长度超过100m。 E、该机由一人在地面遥控操纵即可。 F、可在控制台上进行电视监测及方向控制，精度高。带有ISEKI专利的RSG双光靶方向控制系统，有经验的操作人员可以将方向误差控制在10mm之内！ G、使用主千斤顶不间断便可单独顶进一节管子。 H、泥水分离装置DESANDMAN是一种密封性好，操作灵活的分离系统，且能节省安装空间。 此机型在现今使用较广，我们有着成功施工经验、技术成熟、可靠，对土层扰动少的特点。偏心破碎泥水平衡顶管掘进机是根据含水量较高的沙砾土而专门设计的。因此特别适应本工地基顶管的施工。 2、平面布置、井内布置及管内布置 2.1在工作井范围内实行全封闭隔离施工并布置以下必要的设施，地面指挥监测中心、办公室、仓库、配电间、冷作间等。布局要合理，环境整洁、卫生，并有专职人员进行管理。 2.2现场布置采用8t汽吊，设备进场时，采用16t汽车吊车。 2.3管道顶进时，起吊设备采用跨距为14m的龙门行车（起重能力为30t），行车导轨与顶管中心线应平行铺设，并与管中心左右对称。 2.4井内布置
坪山河流域水环境综合整治工程- 墩子河综合整治工程 顶管工程安全专项施工方案
XX市金河建设集团XX 2016年3月28日
目录 第一章编制依据及原则 第一节编制依据 (1) 第二节编制原则 (2) 第二章工程概况 第一节工程简介 (2) 第二节环境与地质条件 (3) 第三节顶管工程量 (5) 第四节实施目标 (6) 第三章施工总体部署 第一节临时设施安排及施工准备 (6) 第二节设备、人员、材料安排 (7) 第三节施工准备工作计划 (7) 第四章工程施工方案与工艺 第一节工作井（沉井）施工 (11) 第二节施工工艺流程 (20) 第三节顶力计算、最大顶距确定 (23) 第四节后座墙 (25) 第五节泥水系统、水压控制、注浆量的计算 (27) 第六节操作控制系统 (29) 第七节进出洞和机头吊装措施 (30) 第八节顶管施工过程中应注意的问题 (32) 第九节顶管施工测量及方向控制 (32) 第十节施工用电方案及作业人员安全措施 (34) 第五章建筑物及地下管线保护措施
第一节工程施工中需采取的保护措施 (36) 第二节施工过程中地面变形控制措施 (36) 第六章质量标准与控制 第一节质量标准 (36) 第二节顶管施工质量要求 (36)
第三节质量保证的技术措施 (37) 第七章安全生产与文明施工 第一节安全管理目标 (37) 第二节现场安全管理措施 (37) 第八章雨天施工措施 (40) 第九章应急救援预案 第一节应急预案的方针与原则 (40) 第二节应急预案工作流程图 (40) 第三节明挖深基坑开挖存在的危险因素及预防、应急措施 (41) 附表1 使用设备一览表 附表2 主要机械设备和测量检验设备配备表 附表3 劳动力计划表 附图顶管工程平面图 附图顶管施工进度计划横道图
透系数大，物理力学性质差。因此，我们选择一种较先进的全封闭机械顶管掘进机――TLM泥水平衡掘进机。 该机具有沉降控制精度高，顶进速度快等特点。
进浆管排浆管 进浆泵 泥水处理器泥浆箱进浆泵 机内旁通 1.2 主顶进系统设置 主顶进系统由油缸组、顶进环、钢后靠及液压泵站等组成，其主要功能是完成管节顶进，是顶管设备系统的主要组成部份。 ①油缸组 油缸组由4只油缸分两列左右对称布置，每列各2只油缸叠积而成，并用可分式结构的支座固定，用联接梁连成一体。 油缸选用国产的双冲程、双作用等推力液压千斤项，每只油缸最大推力为2000kN，装备最大推力为8000kN，满足顶管最大允许顶力的要求。油缸行程3.5m，因此长度 2.5m的管节可一次连续顶进完成，无须再设垫块，提高了工效，并减轻了劳动强度。 ②液压泵站
选用2台A2F28RP2斜轴式柱塞油泵，配备Y200L—6型电机。通过调速阀可改变油泵的流量，据顶进时的工况要求及时控制主顶油缸的顶速。以满足开挖面土压平衡的条件，从而起到控制地面沉降的作用。 ③钢后靠 管节顶进时油缸的反力，通过钢后靠均匀地传递到工作井井壁上，避免井壁受力不均或局部受力过大造成井壁结构破坏。钢后靠安装时，应与顶进轴线保持垂直，与井壁间的空隙应用素混凝土填实，确保整体接触。 ④主顶进装置主要技术参数 油缸数量：4只；油缸尺寸：D×d×L＝φ250×φ220×3500mm； 油缸行程：S=3000m；限定油压：P额＝25MPa； 限定推力：F额＝2000kN；最高油压：Pmax＝31.5MPa； 最大推力：Fmax＝2000kN；顶进速度：V=0-80mm／min ； 油泵型号：A2F28RP2 Pmax=31.5MPa Q=28L/min 电机型号：Y200L—6 N=15KW n＝1000rpm 1.3 中继环设计 本工程φ1500顶管最
( 操作规程 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 泥水平衡机械顶管操作规程(标 准版) Safety operating procedures refer to documents describing all aspects of work steps and operating procedures that comply with production safety laws and regulations.
泥水平衡机械顶管操作规程(标准版) 一、施工原理 泥水平衡机械顶管是一种专业的非开挖施工技术，它主要是将含有一定的量粘土的且具有一定相对密度的泥浆水充满掘进机的泥水舱，并对它施加一定的压力，以平衡地下水压力和土压力。泥浆水在挖掘面上形成一层泥膜，加上一定的压力就可以平衡地下水压力和土压力，从而防止地下水的渗透，借助主顶油缸的推力将掘进机头推入洞口的止水圈，穿过土层往接收井的方向，电动机提供能量，转动切削刀盘，通过切削刀盘进入土层，最终掘进机和工具管被推到接收井内吊起，同时把紧随掘进机和工具管的管道埋设在两坑之间，设计管道铺设完成。 二、适用范围 本工法使用于人工挖掘困难，危险性大的圆砾层、涌水涌砂、
易塌方、含有毒气体以及路面与建筑物容易遭到破坏的土层。该工法特别适用于穿越道路、桥梁以及建筑物的管道（雨污水管、自来水管、煤气管等）的施工。 三、泥水平衡顶管机优点 1、适用地质范围比较广，在地下水压力很高、地质变化范围大等土质条件下，它都能适用。 2、可有效地保持挖掘面的稳定，对所顶管子周围的土体扰动比较小，引起地面的沉降比较小。 3、与其他类型的机种相比，泥水顶管的切削力矩小，最适宜于砂砾及硬土里顶管。 4、工作坑内的作业环境较好，作业比较安全，由于它采用泥水输送弃土，没有搬运土方及吊土等较易发生危险的作业。可以在各种环境下作业。且挖掘面稳定，不会造成地面沉降而影响交通及各种公用管线的安全。 5、泥水输送弃土为连续作业，因而大大提高了推进速度，最适宜于长距离顶管。
泥水平衡机械顶管施工工艺流程 一、顶管方案 1．机头选型 本工程由于一次顶进距离较长，为确保工程质量万无一失，确保绝对工程安全，我公司根据以住施工经验以及现场实际情况，决定采用泥水平衡顶管掘进机。 其基本原理是主轴偏心回转运动的泥水平衡顶管机，其刀盘的正面，开口比较大，便于大块的卵石等能进入顶管机内，刀盘正面上下两个泥土和石块的进口，其开口的面积约占顶管机全断面的15%～20%。
刀盘由设在主轴左右两侧的电动机驱动。电动机是通过行星减速器带动小齿轮，然后再带动设在中心的大齿轮。大齿轮与主轴及轧辊联接成一体。主轴的左端安装有刀盘。这样，只要刀盘驱动电机转动，刀盘也就转动，同时轧辊也转动。在掘进机工作时，刀盘在一边旋转切削土砂的同时还一边作偏心运动把石块轧碎。被轧碎的石块只有比泥土仓内与泥水仓联接的间隙小才能进入掘进机的泥水仓，然后从排泥管中被排出。 另外，由于刀盘运动过程中，泥土仓和泥水仓中的间隙也不断地由最小变到最大这样循环变化着，因此，它除了有轧碎小块石头的功能以外还始终能保证进水泵的泥水能通过此间隙到达泥土仓中，从而保证了掘进机不仅在砂土中，即使在粘土中也能正常工作。 本掘进机的优点是： A、顶管机、主千斤顶、泥水循环系统和泥水分离装置（DESANDMAN）成套化。 B、该机能适用各种土壤条件，如粘质土、砂土、砂砾混合卵石土和软岩上。 C、使用安装在轨道上的主顶油缸。一次顶进长度超过100m。 D、该机由一人在地面遥控操纵即可。 E、可在控制台上进行电视监测及方向控制，精度高。带有ISEKI 专利的RSG双光靶方向控制系统，有经验的操作人员可以将方向误差控制在10mm之内！ F、使用主千斤顶不间断便可单独顶进一节管子。
泥水平衡顶管施工组织设计（仅供参考！）泥水平衡顶管施工组织设计（仅供参考！） 目录 一．工程概况 二．顶管方案 1、机头选型 2、平面布置 3、出土方案 4、顶力计算、中继间及中继间布置 5、出洞方案 6、测量方法 7、通风设置 8、顶管动力、照明配套 9、管接口质量控制 10、防止旋转措施 11、设备保养 12、顶进结束后机头处理 13、浅覆土安全技术 14、注浆减磨 五、安全 六、质量控制 七、进度计划
一、工程概况 本工程为顶管工程。采用Φ800顶管，总长为m，管中心标高-6.20～-27.72m。土质由标高为m的土到m的土。 二、顶管方案 1、机头选型 本工程由于一次顶进距离较长，为确保工程质量万无一失，确保绝对工程安全，我公司根据以住施工经验，决定采用日本ISEKI公司生产的UNCLEMOLE 型TCZ600具有破碎功能的泥水平衡顶管掘进机。 本掘进机的优点是： 特点： A、顶管机、主千斤顶、泥水循环系统和泥水分离装置（DESANDMAN）成套化。 B、带锥形破碎机的条幅刀盘，能破碎小于外径30%，一轴强度196Mpa（2000 kg/cm2）的砾石。 C、该机能适用各种土壤条件，如粘质土、砂土、砂砾混合卵石土和软岩上。 D、使用安装在轨道上的主顶油缸。一次顶进长度超过100m。 E、该机由一人在地面遥控操纵即可。
F、可在控制台上进行电视监测及方向控制，精度高。带有ISEKI 专利的RSG双光靶方向控制系统，有经验的操作人员可以将方向误差控制在10mm之内！ 此机型在现今使用较广，我们有着成功施工经验、技术成熟、可靠，对土层扰动少的特点。偏心破碎泥水平衡顶管掘进机是根据含水量较高的沙砾土而专门设计的。因此特别适应本工地基顶管的施工。 2、平面布置、井内布置及管内布置 2.1在工作井范围内实行全封闭隔离施工并布置以下必要的设施，地面指挥监测中心、办公室、仓库、配电间、冷作间等。布局要合理，环境整洁、卫生，并有专职人员进行管理。 2.2现场布置采用8t汽吊，设备进场时，采用16t汽车吊车。 2.3管道顶进时，起吊设备采用跨距为14m的龙门行车（起重能力为30t），行车导轨与顶管中心线应平行铺设，并与管中心左右对称。 2.4井内布置 工作井井内布置主要是后靠背、导轨、主顶油缸、油泵动力站、钢制扶梯等。 3、出土方案 泥水平衡式顶管的出土采用全自动的泥水输送方式，被挖掘的土通过在机舱内的搅拌和泥水形成泥浆，然后由泥浆泵抽出，高速排土。 在沉井上部砌2只沉淀池。沉淀的余土外运需按文明施工要求和
该机具有沉降控制精度高，顶进速度快等特点。
主顶进系统设置 主顶进系统由油缸组、顶进环、钢后靠及液压泵站等组成，其主要功能是完成管节顶进，是顶管设备系统的主要组成部份。 ， ①油缸组 油缸组由4只油缸分两列左右对称布置，每列各2只油缸叠积而成，并用可分式结构的支座固定，用联接梁连成一体。 油缸选用国产的双冲程、双作用等推力液压千斤项，每只油缸最大推力为2000kN ，装备最大推力为8000kN ，满足顶管最大允许顶力的要求。油缸行程，因此长度的管节可一次连续顶进完成，无须再设垫块，提高了工效，并减轻了劳动强度。 ②液压泵站 选用2台A2F28RP2斜轴式柱塞油泵，配备Y200L —6型电机。通过调速阀可改变油泵的流量，据顶进时的工况要求及时控制主顶油缸的顶速。以满足开挖面土压平衡的条件，从而起到控制地面沉降的作用。 ③钢后靠 管节顶进时油缸的反力，通过钢后靠均匀地传递到工作井井壁上，避免井壁受力不均或局部受力过大造成井壁结构破坏。钢后靠安装时，应与顶进轴线保 泥水处理器 ' 泥浆箱 进浆泵 进浆管 排浆管 进浆泵 机内旁通
持垂直，与井壁间的空隙应用素混凝土填实，确保整体接触。 ④主顶进装置主要技术参数 — 油缸数量：4只； 油缸尺寸：D ×d ×L ＝φ250×φ220×3500mm ； 油缸行程：S=3000m ； 限定油压：P 额＝25MPa ； 限定推力：F 额＝2000kN ； 最高油压：Pmax ＝； 最大推力：Fmax ＝2000kN ； 顶进速度：V=0-80mm ／min ； 油泵型号：A2F28RP2 Pmax= Q=28L/min 电机型号：Y200L —6 N=15KW n ＝1000rpm 中继环设计 本工程φ1500顶管最大顶距159米，根据以往的施工经验不需要设中继间。 注浆设备系统 对顶管能否及时地有 往往是顶管成败的关键。设置二根总管，二套管路系统。一根专门用于掘进机尾部的同步注浆，另一根用于补浆。（见下图） 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二根输浆总管，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机尾部的同步注浆口。另一根总管压注到管节上设置的环形分管的各个注浆孔， 储浆箱外形尺寸L ×B ××1m=3m 3，
一、施工前期准备 组织工程技术人员熟悉设计图纸，进行图纸会审、技术交底以及对施工人员进行相关培训。 施工前，首先对设计院提供的控制点进行复测，根据测定的控制点，结合工地现场实际具体要求，进行控制点的加密，同时对水准点实行闭合和引测，严格执行测量规范要求，保证精度要求。经复测验后确保控制点无误后，进行放线测量。放线前认真进行内业计算，做到准确无误，严格校核，施工过程中严格执行相关技术落后规定，保证测量控制工作准确无误。 施工之前认真作好沉降观测点的布置工作，（主要布置在顶管管线的穿越范围之内）确保工程的顺利进行以及随时掌握周围建筑物的沉降情况。 物资准备 根据本工程的规模、工期要求，设备要求以及我施工单位的实际情况拟定物资需用量计划。 拟定物资供应计划，按工程部位进度程度实行材料、设备的有序供应。 对所供应的原材严格把关，保质保量定时进场出具产品合格证，对进场产品实行复试，对不合格材料严禁使用。 主要机械设备
二、施工工艺 （一）施工工艺简介 本工程采用υ1050泥水平衡顶管掘进机顶进方法施工。 该类机头结构简单，设备投入少，经济合理，操作灵活，技术先进、安全、可靠。 此次顶管工程全长294m，根据规范要求及现场实际情况综合考虑，拟在中间位置设置主坑，两端设置接收坑，分别向两端顶进。首先由主坑顶进至原设计WB53井,然后在返回顶进穿越光荣道。（平面图附后） （二）顶管工作坑尺寸的确定 （三）工作坑施工工艺
一）打设工作坑钢板支护桩 采用36#B型工字钢桩，桩长8米，后背采用密打钢板桩，其余三面间距0.8米，卡板支撑。接收坑四周采用36#B工字钢打间隔桩，间距0.8米，中间卡板。施工前先根据图纸尺寸进行测量放线，挖出桩沟，用两根15×15厘米方木做水平控制梁，用10×10厘米角钢做垂直控制架，用履带式振动打桩机打沿坑内口线打入。打桩时应保证钢桩的垂直度，利用震抖缓慢将钢桩全部打入原地面标高。 为满足施工设备安装、运行及操作、存放材料面积、人员上下、下管、出土量施工面积，本工程顶管工作坑底部设置为： B=D 1 + S=1.25+3=4.25M 取B=4.5m L=L 1+L 2 +L 3 +L 4 + L 5 + L 6 +L 7 =4+2+0.5+0.3+0.5+0.5=7.8M 取L=8m 其中: B ——矩形工作坑底部宽度(m) D 1——管道外径(m),D 1 =1.25 S——操作宽度,可取2.6-3.2(m) L——矩形工作坑底部长度(m) L 1 ——顶管机头长度(m) L 2 ——千斤顶长度（m） L 3 ——型顶铁厚度（m） L 4 ——U型顶铁厚度（m） L 5 ——后背铁厚度（m） L 6 ——后背墙厚度（m） 主工作坑的尺寸为8M×4.5M，接收坑尺寸为6M×4.5M。 二）打设水泥搅拌桩帷幕 桩径0.5米、咬合0.2米、桩长9米双排水泥搅拌桩。 施工前为了保证地下障碍的完好性必须进行探槽开挖，探槽采用人工开挖，上口宽 1.2—1.5米，根据地下障碍的不同一般开挖深度在1.5—2.0米如土质不好适当设立简易支撑保证人员的安全。 水泥搅拌桩采用计量泵注浆，保证延米水泥用量。满足“二喷四搅”均匀搅拌操作方法成桩，连续性完成该工程，喷浆量控制在15%、外掺3%石膏粉来增加水泥浆凝结速度，为保证水泥强度，
￠3000泥水平衡顶管施工方案 工作井施工完成后，开始顶管施工，针对施工地区的土质情况，我方计划采用泥水平衡顶管施工方案。 1、泥水平衡顶管施工工艺 一、泥水平衡式顶管 微型掘进机被主顶油缸向前推进，掘进机头进入止水圈，穿过土层到达接收井，电动机提供能量，转动切削刀盘，通过切削刀盘进入土层。挖掘的土质，石块等在转动的切削刀盘内被粉碎，然后进入泥水舱，在那里与泥浆混合，最后通过泥浆系统的排泥管由排泥泵输送至地面上。在挖掘过程中，采用复杂的泥水平衡装置来维持水土平衡，以至始终处于主动与被动土压之间，达到消除地面的沉降和隆起的效果。掘进机完全进入土层以后，电缆、泥浆管被拆除，吊下第一节顶进管，它被推到掘进机的尾套处，与掘进头连接管顶进以后，挖掘终止、液压慢慢收回，另一节管道又吊入井内，套在第一节管道后方，连接在一起，重新顶进，这个过程不断重复，直到所有管道被顶入土层完毕，完成一条永久性的地下管道。 掘进机在掘进过程中，采用了激光导向控制系统。位于工作后方的激光经纬仪发出激光束，调整好所需的标高及方向位置后，对准掘进机内的定位光靶上，激光靶的影像被捕捉到机内摄像机的影像内，并输送到挖掘系统的电脑显示屏内。操作者可以根据需要开启位于掘进机内置式油缸进行伸缩，为达到纠偏的目的，调整切削部分头部上下左右高度。在整个掘进过程中，甚至可以获得控制整个管道水平、垂直向5cm内的偏离精度。 当工作 井完成以后， 经调试完毕 的液压系统， 顶管掘进机
便通过运输至工地，并安装就位至导轨上，微型掘进设备还包括，操纵室和遥控台、液压动力站、后方主顶、泥水循环装置，激光定位装置，减摩剂搅拌注入装置，泥水处理装置；其他辅助装置包括起重机，发电机、卡车、电焊机等。随后，微型掘进装置上。 泥水平衡式顶管突出的优点： （1）适用的土质范围比较广，如在地下水压力很高，以及变化范围很大的条件下，它都适用。 （2）可有效地保持挖掘面的稳定，对所顶管子周围的土体扰动比较小，因而由顶管引起的地面沉降较小。 （3）与其他类型的顶管比较，泥水顶管施工时的总推力比较小，尤其在粘土层这种表现得更为突出，所以特别适用于长距离顶管。 （4）工作坑内的作业环境较好，作业比较安全，由于它采用泥水管道，输送弃土，不存在吊土，搬运等危险的作业。 （5）泥水输送弃土为连续作业，因此进度比较快。
一工程概况 二、顶管方案 其基本原理是泥水平衡顶管机，其刀盘的正面，开口比较大，便于大块的 刀盘由设在主轴左右两侧的电动机驱动。电动机是通过行星减速器带动小齿轮，然后再带动设在中心的大齿轮。大齿轮与主轴及轧辊联接成一体。这样，只要刀盘驱动电机转动，刀盘也就转动，同时轧辊也转动。在掘进机工作时，刀盘在一边旋转切削土块，还能通过刀盘后的网片把大土块轧碎。被轧碎的土块只能进入与泥水仓联接的进出水管，然后从后续连接的排泥管中被排出。 9.管接口质量控制 本工程所用管节为“F”管，“F”管受力性能好，接头稳定性高，接口处止水密封性能好。选用优良管材并处理好管子接口顶管施工是十分重要的。要按有关规范对管材作现场检查验收，如发现不合格品坚决予以退回。管材运送、起吊均应有专用夹具，搁置时应用方木垫高，防止“F”型管接口的套环受压变形。 接管前再次检查管子接头的承插口尺寸，橡胶圈和衬垫板的外观和质地。确认合格后可在接口处均匀涂抹薄层硅油等对橡胶无侵蚀性的润滑材料以减少摩阻力。承插接管时要保证与上节管的钢套环同轴度，并且加力要均匀，应保证橡胶圈不移位，不反转，不露出管外。顶管结束后要按设计要求在管内间隙处填充弹性密封膏，并与管口抹成—个光滑的渐变面。密封圈的胶结应在使用前两天完成并检查其牢固性。 管材供应在顶进过程中，管材的供应是非常重要的，如果供应不及时造成顶进停止，后果是非常严重的，由于机头重量一般较大，长时间的滞留会造成机头沉降，使轴线发生偏差；或已顶好的管子和周围土体固结，使得摩阻力增大。因此，在开始顶进前，需指定详细周全的供应计划，现场应备有足够余量。 11、设备维修及保养 在本工程项进过程中，特别需要对掘进机进行维修和保养，使掘进机始终处于优良的使用状态，从而顺利完成本工程实施。刀盘主轴及外壳密封掘进机在累计顶进达500米时，需对刀盘主轴密封进行检查，看看是否良好，如果不良则应更换。如果良好则应在加好油的情况下安装好。 8.液压系统 当液化油出现乳化时，说明液压油己严重氧化，应予以更换，更换液压油之前须把油箱内清洗干净。加油必须用精滤车过滤后方可加入。另外，一旦发现油管老化应予以更换。 电气系统电气系统应保持干燥，保持指示灯及各仪表正常。 纠偏系统纠偏系统要经常检查是否漏油、油液质量、油压情况，如发现不正常情况及时更换。14、注浆减磨 长距离顶管施工中，顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效的方法是进行注浆。注浆使管周外壁形成泥浆润滑套，从而降低了顶进时的摩阻力，我们在注浆时做到以下几点．选择优质的触变泥浆材料，对膨润土取样测试。主要指标为造浆率、失水量和动塑比。在管子上预埋压浆孔，压浆孔的设置要有利于浆套的形成。膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间，听取供应商的建议但都必须按照规范进行，使用前必须先进行试验压浆方式要以同步注浆为主，补浆为辅。在顶进过程中，要经常检查各推进段的桨液形成情况。注浆设备和管路要可靠，具有足够的耐压和良好的密封性能。在注浆孔中设置一个单向阀，使浆液管外的土不能倒灌而堵塞注浆孔，从而影响这浆效果。注浆工艺由专人负责，质量员定期检查。注浆泵选择脉动小的螺杆泵，流量与顶进速度相应配。
泥水平衡顶管机在施工中出现的问题和解决方法 来源：本站原创作者：佚名日期：2009年09月07日访问次数： 1、前言 随着我国非开挖技术的广泛应用，机械顶管施工技术亦日趋成熟，特别是泥水平衡式顶管和土压平衡式顶管工艺已成为较为常用的顶管施工方法。然而，顶管施工本身就是一项受地下不确定因素和外界困扰较多的高风险作业，成功率并非十分圆满。从以往的顶管施工情况来看，各种如纠编失控、管道轴线或标高严重偏位、管壁摩阻力过大、顶管无法向前推进、机械故障导致掘进机中途停顿、机头遇不明障碍物难以穿越等等现象，比比皆是。在这里，我们故且把由于技术人员操作不当而引起的管道上翘、下沉、左右大幅偏位等现象称作为“顶管人为事故”（这里不再讨论）。而把由于受地质变化、障碍物、管材破损等造成的顶管失败现象，称作为“顶管施工故障”。对于长期从事顶管施工的工程技术人员来说，“施工故障”其实很难避免。这就象我们日常生活中生病一样，得了病，如何对针下药才是关键。顶管施工也如此。出现故障，如何既快又省地解决问题，才是我们所必须关注的重要议题。 2、故障类型及对策 我们通常把顶管掘进机头不能最终到达接收井的现象，均称作为：顶管失败或顶管故障。其实，在实际施工过程中，顶管掘进机头顶进途中停止不前原因较多，归纳起来有以下几种情况： 1）由于设计或施工前对地质情况估计不足，造成顶进过程中摩阻力过大； 2）由于施工中注浆减阻不理想，或因某原因中间停顿时间过长，造成管壁阻力过大； 3）由于管道自身强度缺陷，顶进过程中造成管身碎裂； 4）由于工作井井身或后壁强度不足，造成工作井后座严重开裂或变位； 5）由于掘进机头自身机械传动出现问题； 6）由于管位处出现难以逾越的障阻物等。 处理以上几种类型的故障，其对策往往与该管道所处理地质情况、地表状况、施工条件及故障起因有很大关联。在确定一个理想的处理方案时，需仔细加以分析比较，才能对症下药，从而水到渠成。这里提供几种处理对策供大家参考： 1）开天窗法：在掘进机头上方地面通过开挖而解决问题的方法； 2）逆套管法：在接收井反向顶进内径大于机头外径的钢管或其它管道，然后把机头从接收井拉出； 3）顺套管法：在工作井顶进内径大于管道外径的钢管，从而确保土体不坍塌或设法减小管壁摩阻力的方法；