人工顶管施工方案

XXX 深圳市超卓工程有限公司龙华污水处理厂配套污水干管(二期)工程（大浪片区）Ⅰ标段顶管施工专项方案编制人：审核人：审批人：单位：深圳市超卓工程有限公司2010年10月15日目录一、工程概述 (3)二、顶管方法 (3)三、施工工艺流程 (4)四、地质情况及工作井、接收井、中继环的设置 (5)（一）地质情况 (5)（二）、顶管工作井及接收井的设置 (5)（三）、顶管中继环 (5)五、顶管工具管 (8)六、顶力计算及顶时设备的配置 (9)七、顶管工作平台及棚架搭设 (11)八、设备的安装 (12)（一）顶管设备的安装 (12)（二）、出泥设备 (12)（三）、通风设备及送风 (12)九、顶进设备的试车运行 (15)十、顶管施工照明 (15)十一、触变泥浆减阻 (16)（一）触变泥浆的配制 (17)（二）应用触变泥浆设备包括：泥浆封闭设备、调浆设备和灌浆设备 (18)（三）注浆孔的设置 (18)（四）触变泥浆的拌合程序 (18)（五）注浆工艺程序 (19)（六）触变泥浆使用应注意事项 (19)十二、建筑物附近监测 (20)1、测点布置 (20)2、监测方法及时间： (20)3、数据采集及处理方案 (21)4、减少测量误差的措施 (21)十三、管道顶进施工 (21)（一）下管就位 (21)（二）顶管挖土 (22)（三）穿墙 (22)（四）管道顶时 (25)（五）顶管施工测量 (25)（六）顶管纠偏校正 (26)（七）管道纠扭 (27)（八）对顶接头 (28)（九）顶管接口 (28)（十）中继环的安装及拆除 (28)十四、顶管工艺流程质量控制 (30)（一）基本要求 (30)（二）顶管实测项目允许偏差 (30)（三）顶管排水 (31)十五、遇地下障碍物处理： (31)十六、顶管施工管道内的保护措施 (32)十七、顶管管道失稳的分析和防治措施 (33)十八、顶管记录与管理 (41)十九、管道闭水试验 (42)二十、流砂的简易处理方法 (43)二十一、安全用电 (44)一、工程概述XXX，本工程为截污工程，管道处于地下水位以下，大部分为开挖施工，截污干管工程管线全长约4517m，管道直径DN=880mm，（其中开挖施工管道3346 m材料为聚乙烯（PE）缠绕结构壁管，顶管施工1171m材料为钢筋混凝土排水管），管底标高-2.5～-8. 18m。

(龙华污水处理厂配套污水干管（二期）工程)工程中共布置有9个顶管工作井、9个顶管接收井和11个顶管中间井，其中：方形顶管工作井4座(6.5 m *3 m) , 园形顶管工作井4座直径(Φ6.5m)，方形工作坑1座(6.5 m *3 m), 园形接收井9座(Φ3m), 园形顶管中间井11座直径(Φ1m),各井均为钢筋混凝土结构，除园形检查采用逆作法施工外，其他井均采用沉井法施工。

二、顶管方法根据地质资料揭露情况，本工程管线穿越之处均处于地下水位以下，根据图纸设计情况，本工程沿线管段均为直线段顶管，在顶管过程中，应控制顶管的走水方向，以及坐标控制，保证管道顶进之后，其坡度、坐标符合设计要求。

为保证管道顶进、挖土作业顺利进行，管内及工作井不能有积水现象，在工作井设置集水井，用抽水机抽出至地面的沉淀池，经沉淀后排至市政雨水井。

顶管时，在防止塌方管头加一个及可纠偏挤压式工具管，并采用触变泥浆减阻措施，采用机械配合人工掘进出土的方法进行管道顶进。

四、地质情况及工作井、接收井、中继环的设置（一）地质情况详见地质勘察报告（二）、顶管工作井及接收井的设置1、工作井的位置顶管工作井是顶管起始点，这里除安装有顶进设置外，还设置有穿墙孔、后背以及各种预埋件。

工作井根据设计尺寸已考虑管道下放、各种设备进出、人员上下、井内操作等必要的空间以及排放弃土的位置等等。

本工程顶管工作井的位置设计院已充分考虑，根据设计院所设计的工作井进行施工。

2、后背及后座后背是将主油缸顶力传递到承重工作井墙。

后背的结构要根据计算而定，其构造可以是整体的，也可以分散的。

本工程井设计考虑了顶管的顶力诸多因素。

（三）、顶管中继环顶管的关键设备是工具管，长距离顶进的关键设备是中继环。

距离较长的管道，因管道四周的阻力越来越大，单凭主站油缸顶推是不够的，一方面主站的顶力少于土壤压力及磨擦力，根据管线长度，管线埋深度，土壤压力和侧压力，进行设置中继环。

另一方面主站所能够施加的顶力受到管道允许顶力的后背允许顶力的制约，为了解决上述问题，靠中继环接力顶进。

中继环设置：根据本工程地质资料，设计埋深度，顶管长度为100米开始加中继环，第二中继环长度为60米，第三中继环长度为40米。

随着顶进距离的增长，主站的顶力不断增加，当顶力增加到预定顶力时，安装第一只中继环，中继环后再安装管道。

中继环加入顶管时，先启动第一只中继环，承担第一区段管道的顶进，主站顶进时，一号中继环回缩，第二区段的管道被主站顶进。

距离再增加，用同样的方法再增加二号中继环、三号中继环……直至顶进管段完成。

采用中继环顶管，就是将一段长管道分成数个区段，区段与区段间加入中继环，每只中继环只承担推前面区段的管道磨擦力，后面区段由它后面的中继环顶推，最后区段由主站承担顶推，一般主站的顶要大于中继环的顶力。

中继环的构造：中继环必须具备足够的强度和刚度、良好的水密性，并且要加工精确、安装方便，其主要结构由以下几部分组成：1、短冲程千斤顶组（冲程为15~50CM），格规、性能要求一致；2、液压、电器与操纵系统；3、壳体与千斤顶紧固件、止水密封圈；4、承压法兰片。

液压操作系统可按现场环境条件布置在管内分别控制或管外集中控制。

中继环的壳体应和管道外径相同，并使壳体在管节上的移动有较好的水密性和润滑性，滑动的一端应与管道特殊管节相接。

本工程拟采用组合密封中继环，其构造是以密封座为基础，在其上面安装密封圈、弧形压板和调节螺栓组成密封装置，密封装置安装在管道后段管壁上或中继环形梁上，构成中继环的密封。

中继环的技术性能如下表：密封装置安装了后用螺体进行固定，每只中继环的密封装置可以用一只，也可以用二只，根据每只中继环的重要性进行选择。

一般情况下，先安装的中继环工作次数多，采用双组密封装置，后安装的中继环可以用单组。

复杂地层密封圈容易磨损的中继环采用双组密封装置，而密封圈磨损较慢的地层可采用单组密封装置。

预计施工结束时仍不需要换密封圈的中继环，可采用单密封装置；施工中要更换密封圈的中继环，则应采双密封装置。

双组密封装置的中继环紧挨后段的为第一道密封装置，正常情况下密封圈不压紧，不起密封作用，即不与钢护套管磨擦，这道密封为修理密封。

第二道密封为工作密封，正常状态密封圈补压紧在钢护套管上，下于密封状态，阻止地下水和泥砂向管道内渗漏，一旦密封圈局部被磨损，出现渗漏，通过拧紧调节螺体，推动弧形压板，将磨损段的密封圈压紧，直至制渗漏。

但这种调节不可能无限地进行下去，密封圈磨损到一定程度后，仍需更换新密封圈。

更换新密封圈时，先拧紧第一道密封装置的调节螺栓。

将修理密封的密封圈与钢护套管压紧，代替工作密封起密封作用。

退回工作密封装置的调节螺栓，使密封圈与钢护套管脱开；将中继环顶开，顶开距离应大于100MM，逐个缩回中糨环全部油缸，拆卸密封装置的所有固定螺栓，并将工作密封布置向油缸方向移动，用新密封圈调换磨损的密封圈，将工作密封装置复位，拧冯固定螺栓，再调节好调节螺栓，使工作密封圉与钢护套管压缩，恢复密封。

最后将修理密封圈缩回，使其不与钢护套管接触，再次处于待命状态。

中继环修复完成，可继续施工，顶管结束后，中继环的理同以往中继环。

组合密封中继环就是通过更换封圈的办法来解决密封圈的磨损问题，提高中继环的使用寿命，特别适合长距离项顶管。

组合密封中继环允许转角较大，但一般不大于1。

组合密封中继环适应土层较广，包括所有适用顶管的土层，如粘性土、砂性土、砂土、砂砾等。

允许水头压力也较高，可过40M。

五、顶管工具管顶管专用钢砼管前面的是工具管，在下钢砼管前，需先顶进工具节，然后顶进钢砼管。

工具管主要是控制管线方向、坐标、高程。

一、吊装设备本工程基坑上下的吊装设备以门式吊车为宜。

门吊吊装方便，操作安全。

门吊的起吊能力以满足吊运件为主。

工具管自重如果超过门吊的起重能力，则可另行请大功率吊车吊装。

本工程的门吊采用可变跨度门吊，以方便操作。

本工程拟采用的门吊技术性能如下：主钩起重量：2*250KN；主钩起升速度：1.6M/min；副钩起重量：50 KN；副钩起升速度：8M/min；小车行走速度：24.4M/min;大车行走速度：12.5M/min;钢轨型号：P38、P43、P50起吊高度：9M、12M最大跨度：36M；本工程门吊主钩主要用于吊管，副钩用于出土吊土。

六、顶力计算及顶时设备的配置对于顶管顶力的计算，管径、埋深、顶时长度、土质是否采用减阻措施，挖土工艺等都对顶力具有一定的影响，顶管的总顶力主要分为两个部分：下面阻力和四周的磨擦力，即总顶力F=F1+F2。

本工程采用挤压式工具管。

F1—工具管的正面阻力（KN），由于该工程采用挤压式工具管，故F1=πD2（l-e）×RD—工具管外径（m）E—开口率 e=S1/S2S1—工具管开口面积S2—工具管横截面积R—挤压阻力（KN/M2），取R=300~500KN/ M2F2—管道磨擦阻力（KN），F2=f2·LL=管道总长度（m）F2—单位长度管道磨擦阻力（KN/M）。

管道的摩阻力是指管壁与土之间的磨擦阻力，由于该工程采用触变泥浆减阻措施，故f2=π·D·f D—管道外径（m），顶管采用的管材一般其壁厚为其内径的1/10。

F—管壁与土的平均阻力（KN/ M2）（见下表）触变泥浆中管壁与土地的平均磨擦力（f）本工程采用PCCP管，即预应力钢筋砼管，其顶力计算如下。

故F=F1+F2=（π/4）/[ D2（l-e）R]+f2L=（π/4）/[ D2（l-S1/S2）R]+ πD fL工具管外径、管道外径（m）S1—工具管开口面积（m2）S2—工具管横截面积（m2）R—挤压阻力，取R=300~500KN/ M2D—管道外径（m）f—管壁与土的平均阻力（KN/ M2）（见下表L=管道长度（m）在选用顶管设备时,每坑采用2个400t的千斤顶作业,上下各两个,额定最大顶力为800t，估计实际利用率为70%，即最大顶力为5600KN，从上面的的计算结果可知的确。

最大顶力均超过2个400t千斤顶的顶力，每段须需设置中继环，中继环的额定顶力为6000 KN，最大工作顶力为8000KN，这里暂以8000KN考虑。

七、顶管工作平台及棚架搭设（一）顶管工作平台1、工作平台搭设在工作井的顶面，主梁采用型钢，上面铺设150*150枋木，作为承重平台，在平台上口装设有带滚动轮和导轨的活动盖板。