泥水平衡式顶管施工专项方案

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

工作井靠近后背并在两侧顶镐架子中间稳定的位置，（固定有独立的特制安装支架）通过调整使仪器强制对中点位于中线位置，对出竖盘角度值使激光束符合设计坡度值。这样通过调整激光斑点与机头内测量靶中心重合，顶进过程中测量靶中心和激光斑点的偏离值即为顶管中心和高程的偏差值。此偏差值可通过顶管机内摄像头直接反映到地面操作台，作为顶管中心和高程控制的依据。定期校核激光束的位置，使管子始终沿着设计轴线前进。

泥水平衡顶管施工方案

1、 顶管设备的选用及安装

1。1 顶管掘进机的选择

选择好顶管掘进机对顶管施工是至关重要的。根据业主提供的工程地质勘察说明书,根据地质资料显示，本工程顶管穿越地层为粉质粘土及淤泥质粉质粘土，渗透系数大,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.

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，避免井泥水处理器 泥浆箱 进浆泵 进浆管 排浆管

进浆泵

机内旁通 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;

-1-富水层砂层泥水平衡顶管穿越施工工法1前言顶管施工法属于非开挖技术，是《建筑业10项新技术》中地基基础和地下空间工程技术之一，是国家推广的一项施工技术，其不仅可以减少施工中的征地拆迁工作还可以保证作业面上的建构（筑）物与道路正常的使用。在富水砂层地段，地质水文情况较为复杂，施工控制不当将会造成涌砂、地面沉降甚至塌陷等现象。为此开发适用于在富水砂层中顶进施工的泥水平衡顶管穿越施工方法。2工法特点2.1针对富水砂土地层，采用一定密度、一定压力的泥水平衡地下水土压力，解决了支撑孔壁、减小顶管阻力困难问题。2.2通过技术研究，成功解决了在富水砂层中顶进因进出洞方案失误、泥水管理不当等而造成的涌砂、地面沉降甚至塌陷等问题。2.3施工占地面积较小，减少了大量的征地拆迁工作，对道路、交通及周围环境的影响较小，同时减少了基槽降水、支护等措施，具有工期短、造价低等优点。2.4弃土通过泥水输送，施工噪音低，在管道顶进作业中无扬尘，对环境友好，符合绿色施工的要求。2.5由于泥水输送弃土的作业是连续不断地进行的，所以顶进作业速度较快。2.6工作坑内的作业环境较好，不存在危及作业人员职业健康安全等问题。-2-3适用范围3.1适用于在富水砂土地层中进行泥水平衡顶管施工。3.2也适用于在黏性土等其他土质中进行泥水平衡顶管施工。4工艺原理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非开挖铺设地下管道的一项埋管技术，其机理是利用泥水平衡掘进机、顶进设备、泥水平衡排土设备进行暗挖作业；其特征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，经沉淀后泥水重复利用，残渣外运。在富水砂层中顶管其基本原理为，首先掌握顶进范围内地质、水文情况，选择刀盘可伸缩类型的泥水式平衡顶管机作为顶进设备；其次确定顶进控制顶力，并通过对顶管进出洞技术方案的研究，以规避富水砂层的进出洞风险；顶进作业中，由进水泵将具有一定密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节循环水压大小，使其平衡挖掘面上水、土压力，从而防止由于挖掘面的失稳，造成地面沉降；同时，通过注浆减阻措施，减小顶进过程中的阻力。-3-图4工艺原理示意图5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程图5.1施工工艺流程图5.2操作要点施工准备控制顶力计算及选择顶管进、出洞技术管道顶进顶进结束泥水管理测量与纠偏注浆减阻监测-4-5.2.1施工准备1准备工作1）熟悉设计文件，掌握顶进范围内地质、水文情况，拟定施工方案。2）确定进出洞的位置，并对工作井处进行施工勘察，取样详勘资料，掌握地质水文变化情况。3）对交付的测量基线、基点进行核对。4）围绕管道设计中线和基坑建立地面、地下测量控制系统，控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核的位置，并应采取保护措施。2顶管机选型根据砂层透水性强、渗透系数大、压缩模量高、密实度高（中密-密实）等特点，选择刀排可以伸缩类型的泥水平衡顶管机。该类型顶管机通过刀排的伸缩改变进土口的大小，不仅可以改变泥水进入泥水仓的速度，更重要的是可以改变作用在顶管机刀盘上土压力的大小，快速达到泥水仓内、外压力的平衡，进而确保顶进前方土层的稳定。当顶管机刀盘上的土压力增大时，刀排前伸，进土口开大，进土量多，土压力就会减小；当顶管机刀盘上的土压力减小时，刀排后缩，进土口变小，进土量少，刀盘上的土压力就会增大。控制进土口的大小，可达到控制进土量的多少，从而达到用顶管机的刀盘来平衡土压力的目的。5.2.2控制顶力计算及选择对于每一项顶管工程，首先要确定控制顶力。控制顶力就是在顶管过程中允许的最大顶力。控制顶力由顶进油缸的推力、工作井的允许顶力、工作井后靠土体允许顶力及管材的允许顶力等因素决定。一般取上述的较小值作为控制顶力。-5-1顶管总顶力估算现有的顶力估算公式较多，每个公式都有其适用条件，一般分为理论公式和经验公式，理论公式适用范围广，经验公式适用于某些地区或某种条件。1）总顶力计算的理论公式根据《顶管工程设计与施工》（葛春辉主编）与《给水排水工程顶管技术规程》（CECS246:2008），顶管总顶力可按式（5.2.2-1）估算。Fo=πD1Lfk+NF（5.2.2-1）式中：Fo—总顶力标准值（kN）；D1—管道的外径（m）；L—管道设计顶进长度（m）；fk—管道外壁与土的平均摩阻力（kN/m2），可按表5.2.2采用；NF—顶管机的迎面阻力（kN）。此公式目前比较通用，适用于使用减阻泥浆的顶管，不注浆则不适用。2）顶管机迎面阻力泥水平衡式顶管机迎面阻力（NF）可按式（5.2.2-2）计算。ssgFHDN24（5.2.2-2）式中：NF—顶管机迎面阻力（kN）；Dg—顶管机外径（m）；γs—土的重度（kN/m2）；Hs—覆盖层厚度（m）。3）触变泥浆减阻管壁与土的平均摩阻力-6-表5.2.2触变泥浆减阻管壁与土的平均摩阻力fk（kN/m2）土的种类软黏土粉性土粉细土中粗砂触变泥浆混凝土管3.0～5.05.0～8.08.0～11.011.0～16.0注：1.当触变泥浆技术，管壁与土之间能形成稳定连续泥浆套，不论土质均取fk=0.2～5.0；2.采用其他减阻泥浆的摩阻力应通过试验确定。2工作井后背土体允许顶力1）圆形工作井后背土体允许顶力按照《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》（CECS137：2015），圆形工作井在顶管力作用下，后背土体的稳定应符合公式（5.2.2-3）规定；Epk和Eep，k应按图5.2.2-1所示的土压力分布计算。)8.0,keppktkEEP（5.2.2-3.1）pkpkrHFE41（5.2.2-3.2）kepkeprHFE,,41（5.2.2-3.3）fpffhhhh/)(（5.2.2-3.4）3/Hhp（5.2.2-3.5）式中：Ptk—顶管力标准值（kN）；ξ—考虑顶管力与土压力合力作用点可能不一致的折减系数；Epk—工作井后方被动土压力合力标准值（kN）；Eep，k—工作井前方主动土压力合力标准值（kN）；Fpk—底部被动土压力标准值（kN/m2）；Fep，k—底部主动土压力标准值（kN/m2）；-7-r—工作井外壁半径（m）；H—工作井入土深度（m）；hf—顶力距工作井底的距离（m）；hp—土压力合力至工作井底的距离（m）。图5.2.2-1圆形工作井在顶管力作用下后背土体的稳定计算图2）矩形工作井后背土体允许顶力按照《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》（CECS137：2015），矩形工作井在顶管力作用下，后背土体的稳定应满足公式（5.2.2-3）的要求；Epk和Eep，k应按图5.2.2-2所示的土压力分布计算。图5.2.2-2矩形工作井在顶管力作用下后背土体的稳定计算图3钢筋混凝土管道允许顶力验算-8-顶管的材质各异，都有允许顶力问题，超过允许顶力顶管容易破坏。按照《给水排水工程顶管技术规程》（CECS246:2008），钢筋混凝土管顶管传力面允许最大顶力可按式（5.2.2-4）计算。pcQddcAfF53215.0（5.2.2-4）式中：Fdc—混凝土管道允许顶力设计值（N）；φ1—混凝土材料受压强度折减系数，可取0.90；φ2—偏心受压强度提高系数，可取1.05；φ3—材料脆性系数，可取0.85；φ5—混凝土强度标准调整系数，可取0.79；ƒc—混凝土受压强度设计值（N/mm2）；Ap—管道的最小有效传力面积（mm2）；γQd—顶力分项系数，可取1.3。传力面是指管接头之间相互接触的最小接触面积。此公式优点是理性化，使用者可以根据实际情况适当调整，顶进长度不超过百米，顶管施工时轴线偏差不会太大，公式中的“0.5”系数可以调到0.8，允许顶力可提高60%。但是长距离顶管不能调高。5.2.3顶管进、出洞技术顶管进出洞技术正确与否对顶管施工的顺利进行至关重要，尤其砂性地层的出洞风险极大。涌水、涌砂、进出洞段沉降变形及坍塌、管道下沉、周边管线和构（建）物破坏、工作井淹没，甚至危及井下施工人员生命安全等事故，均是由进出洞方案失误而造成。1洞口外土体加固1）因富水砂层不能自稳，如果不采取加固措施，很可能在打开洞门-9-的时候就会造成塌方；洞口外土体加固比较有效的措施是高压旋喷桩。2）高压旋喷桩成桩直径≥50cm，钻孔深度超过结构物底标高不小于50cm，桩身搭接≥20cm；旋喷桩与钢筋混凝土井壁间应保证不小于5cm的净距。3）为了保证高压旋喷桩成桩质量和影响范围，应采取跳桩施工。4）高压旋喷桩兼有钢筋砼逆作井复合支护超前稳定土体（详见我公司开发的自治区级工法《复合支护钢筋混凝土井逆作施工工法》，工法编号：Q/JGF14-2016）与管道顶进洞口外土体加固两种作用。图5.2.3-1高压旋喷桩平面布置图2工作井周降水1）在砂性地层中的出洞风险很大，在这种工况条件下，除了采取以上的加固措施以外，认真做好降水是非常重要的。2）降水井在平面布置上应沿基坑周边形成闭合状，且宜一次降水至坑底0.5m以下。3）因管井施工简单，质量易控制，降水效果明显，故多采用管井来达到降水目的，其技术参数应根据不同地质水文情况，经计算确定。4）根据工程经验，一般管井外径取40cm、内径取30cm，井深取25～-10-30m，井数量取4口，降水点布置在基坑四角距其边缘4m～5m处。3穿墙止水1）洞口止水圈一般由前止水墙、预埋螺栓、橡胶止水圈、压板四部分组成。图5.2.3-2洞口止水圈的构造l-前止水墙；2-预埋螺栓；3-橡胶止水圈；4-压板2）如果是方形工作坑，则不必设前止水墙；如果是圆形工作坑，则必须浇筑一堵弓形的前止水墙，这时洞口止水圈就安装在平面上，而不可能安装在圆弧面上。3）安装时应自下往上进行，使用可调压板，调整压板与顶管机的刀盘以及管道外径的距离不应大于20mm。4）穿墙止水环安装前，应对洞口内、外轴线中心及内径尺寸进行复核。穿墙止水环中心与管道中心线的偏差不应大于5mm。5）穿墙止水环下部宜安装1～2个注浆口，顶进施工完成后压注水泥浆水玻璃双液浆。6）应设置井壁预埋钢环。管道埋深15m以内，应采用双层止水橡胶-11-圈；埋深15m以上，应采用三层止水橡胶圈。7）橡胶止水圈的拉伸量不宜小于400％，邵氏硬度40°～60°之间，厚度不宜小于12mm，内径小于管道外径100mm。5.2.4管道顶进1初始顶进1）在破洞之前，洞口必须有防止砂层塌方的措施。洞口内采用砖砌体封门封堵。2）当封门破除后，可把顶管机刀盘开动，用主顶油缸徐徐把顶管机推入土中。这一过程中应注意防止刀盘嵌入砂土中不转而顶管机壳体旋转，我们采取了控制顶进速度和在顶管机左右两侧加设角撑的办法来防止其旋转。3）将机头后方的三根混凝土管与机头管连接，形成一个整体，用来控制顶进段的高程和中线。至此，初始顶进工作完成，此时应停下来进行一次全面的测量，并把测量数据绘成曲线，便于分析。4）在初始顶进中还需注意，应在初始顶进的后期方可以进行正常的方向校正工作，这是因为如果当第一节砼管尚未与顶管机后壳体连接时进行纠偏，这时顶管机的前壳体已在土中，后壳体沿在导轨上，纠偏时前壳体不动，后壳体则有可能偏离导轨，不仅起不到纠偏作用，反而会带来更多的麻烦。2正常顶进1）在顶进过程中，根据土质情况和顶进效果进行刀盘转速和扭矩的控制和调整。2）正常顶进情况下刀盘应调至高转速、中低扭矩的状态工作，以获得较好的泥水分离效果，在施工中需停止刀盘回转时，应先停止顶进，刀盘电流(或油压)异常上升时，应降低顶进速度或停止顶进，待刀盘电

泥水平衡管顶管施工方案

一、前言

泥水平衡管顶管技术是一种常用的施工方法，广泛应用于城市地铁、地下综合管廊等工程中。本文将详细介绍泥水平衡管顶管的施工方案。

二、工程准备

2.1 设备准备

在进行泥水平衡管顶管施工之前，需要准备好相应的设备，包括盾构机、推进装置、液压站等设备，并确保这些设备的正常运转。

2.2 施工图纸准备

施工前需要准备好详细的施工图纸，包括隧道线路、管道走向等信息，以便指导实际的施工操作。

三、施工流程

3.1 现场准备

在进行施工之前，需要对施工现场进行准备，包括清理现场、确定施工区域等工作。

3.2 盾构机调试

接下来是对盾构机进行调试，包括检查设备各个部件是否正常，液压系统是否运转良好等。

3.3 泥水平衡管顶管施工

开始进行泥水平衡管顶管施工，按照施工图纸的指示，推进盾构机，同时保证泥浆平衡，管段顶管等操作。

四、质量控制

在施工过程中，需要对工程质量进行控制，包括检查管道连接是否牢固、泥浆循环是否畅通、管内压力是否符合要求等。 五、安全防护

施工现场安全是施工工作的首要任务，需要加强对施工人员的安全教育，确保施工过程中没有安全事故发生。

六、总结

通过对泥水平衡管顶管施工方案的详细介绍，我们不难看出，合理的施工流程、质量控制和安全防护是保证工程顺利进行的关键。希望这份施工方案能对相关人员在实际工程中有所帮助。

以上是泥水平衡管顶管施工方案的相关介绍，希望能为您提供参考。