一、基本情况本工程为上海道泵站截流管工程（黑牛城道~大沽南路）Y7~Y8段顶管施工，顶距88m，本次顶管Y7~Y8管底高程为-4.46m，现状地表高程为3.95m，Y7工作坑开挖达9m，Y8作为Y7~Y8和Y9~Y8两段顶管的接收坑，开挖深达10m。
根据天津市地质工程勘查院提供的地质报告，确定该施工场地地质情况为：抗震设防烈度为7度，场地类别为Ⅲ类；土质为粉质粘土，密度较大；地下水静止水位埋深为2.9m左右，大沽标高约1.2m左右，地下水对混凝土及混凝土中钢筋无腐蚀性；场地地基土标准冻结深度为0.6m。
由于Y7~Y8顶管沿途经过复兴门泵站，而Y8接收坑又位于复兴门泵站变电室和下河圈居民楼之间，施工空间狭小，地质情况复杂，地下水位较高，考虑到上述顶管对于顶管质量和地面沉降要求较高，为了保证顶管施工安全进行并保护居民楼，特制定施工方案。
附施工现场平面图如下：二、施工方案（一）施工准备针对本工程的特点以及现场实际情况，为确保工程按期完成，在顶管施工之前，我部拟做如下准备工作：1．征地拆迁等外部协调准备工作积极协助业主、设计等单位，作好工程的前期准备工作。
因为两段顶管施工需要复兴门泵站和排水七分公司紧密配合，并且在Y7、Y8施工过程中，涉及到相关单位的建筑拆迁问题。
2．施工用电准备工作由于施工任务重、工期紧、耗电量大，我部决定向沿途相关单位临时借电，另外准备两台75KW柴油发电机以供紧急情况下使用。
3．施工用水准备工作我部拟采用自来水作为施工用水的来源，次要工序将地下水经过处理后作为施工用水。
4．施工技术准备工作（1）由于复兴门泵站废弃集水井位于顶管范围，施工前做好探坑刨验工作，根据刨验结果，调整顶管高程并对Y7顶管坑进行加固，保证顶管施工顺利进行。
（2）组织工程技术人员熟悉设计图纸，进行图纸会审、逐级的分部分项得进行技术交底工作，对施工人员进行班前教育并做好记录。
（3）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，进行控制点的加密，同时对水准点进行闭合和引测，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。
（4）施工之前认真作好沉降观测点的布置工作，（主要布置在顶管沿线、变电室和居民楼附近）确保工程顺利进行以及随时掌握管线所处地面的沉降情况。
5．物资准备工作：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管材、水泥、钢筋、机制标砖等物资需用量计划。
编制材料计划表和机械配备表，保证材料、设备的有序供应。
对所供应的原材严格把关，保质保量定时进场并出具产品合格证，对进场产品实行复试，对不合格材料严禁使用。
施工现场材料需用计划表提供优质PE顶管供应商施工现场机械设备需用计划表6．现场工作人员计划和施工现场质量保证体系根据本工程的实际情况，以下为我部估计的劳动力计划表。
施工现场成立以项目经理为组长，项目管理人员、分包队负责人为成员的质量保证体系，逐项工作落实到人，建立健全岗位责任制。
（二）施工顺序及工期安排顶管施工前对管道沿线进行调查，确定土压平衡顶管施工工艺——顶力计算以及后背墙设计——工作坑的施工——施做基础架设导轨、安装后背墙——管道顶进施工——特型井施工本次顶管施工计划工期为：2006年5月10日~6月20日。
具体安排见施工计划横道图。
（三）顶管顶力计算及工作坑支护和稳定性校核计算1、顶管顶力计算本次顶管顶进距离Y7~Y8为88m，根据地质报告，参考《给水排水管道工程施工及验收规范实施手册》中经验公式进行顶力计算：=PπDLf式中f——采用注浆工艺时，管壁与土层的摩阻力，介于4~6，本次f取6kN/m2；D ——管道的外径，取D=3.12（m）；L ——管道的计算顶进长度（m）；P ——计算顶力，kN。
则Y7~Y8段顶力P =6×3.14×3.12×88=5172.71 kN。
2、顶管工作坑稳定性计算本次顶管工作施工周期短，施工难度大，对工作坑支护的稳定性提出了严格要求，因此，我部决定在刨验施工沿线各种地下管线的前提下，根据现场具体情况，确定顶管工作坑净尺寸为9×6m ，其中Y7工作坑挖深9m ，Y8工作坑挖深10m 。
钢板桩支撑稳定性计算参考《给水排水管道工程施工及验收规范实施手册》。
根据相关地质资料，得到γ=18kN/m 3，φ=180，c =6kPaγ——土体天然重力密度，kN/m 3；φ——土体内摩擦角，度；c ——土体粘聚力，kPa采用拉森Ⅳ型钢板桩W=2037cm 3,[ σ]=200Mpa ，按等弯矩布置确定各层支撑的间距，见图1，则板桩顶部悬臂端的最大允许跨度，由下列公式可得：3][6a K w h γσ==33553.010182037102006⨯⨯⨯⨯⨯=295cm=2.95m 1h =1.11h =1.11*2.95=3.27m2h =0.88h =0.88*2.95=2.60m3h =0.77h =0.77*2.95=2.27m 用盾恩近似法计算板桩入土深度。
主动土压力系数53.0)21845(2=︒-︒=tg K a 被动土压力系数89.1)21845(2=︒+︒=tg K p 由图2可知，MR 的斜率：5.24)53.089.1(18)(=-=-=a p n K K K γ 21/4.95101853.0m kN H K MQ e a =⨯⨯===γ/DB 板桩上的荷载//N GDB 一半传至D 点，另一半由坑底土压力//B MR 承受，由下式确定：（以Y7、Y8工作坑为例进行计算）25)(21)(21x K K x L H K a p a -=+γγ 得： 对于Y7井，m x 68.3=，工字钢的总长度为m L 68.1268.39=+=； 对于Y8井，m x 17.5=，工字钢的总长度为m L 17.1517.510=+=。
图2：板桩入土深度计算简图图1：多层支撑布置在工作坑具体施工过程中，根据计算结果结合现场实际，进行适当调整。
3、组装式后背墙顶力校核顶管过程中，顶管顶力通过承压壁传至板桩后背土体，考虑板桩自身刚度小，可假设承压壁后的土压力为均匀分布，板桩两端的土压力为零，总的土体抗力成梯形ABCD 分布，有ΣF X =0得BPh h h P =++)22(3120 式中 P 0——承压壁后土体反力（kN/m 2）；B ——承压壁宽度（m ）。
由图1可知当顶力作用点与后背反力合力作用点相一致时，即21h h =时，后背土体允许抗力可按下式计算：()()[])2/(223121K h h h K h B P P ++≤γ=7429.568 kN式中 P ——计算最大顶力，（kN ）；B ——后背宽度（m ），取6m ；1h ——地面至后背墙顶部的深度（m ），取5.6m ； 2h ——后背墙的高度（m ），取3m ；h——钢板桩入土深度，取4m；3——土的天然重力密度（18kN/m3）；K——被动土压力系数，取1.89；PK——钢板桩工作坑土体稳定系数宜取1.0~1.2，取1.2。
2（四）顶管工作坑施工方法工作坑是顶管施工的临时设施，其内部设有后背、导轨、排水坑、密封门等设备。
在顶进过程中是管节、土方运输的出入口，长距顶管时工作坑可作为转向井，顶管竣工后工作坑经过改建可作为管道工程的检查井等附属构筑物的坑位。
工作坑设计过程中包括以下几项内容。
1、工作坑水泥搅拌桩止水帷幕施工水泥搅拌桩是通过深层搅拌机将一定水灰比的水泥浆液经专用压力泵或注浆设备与土体混合，形成具有足够强度、水稳性以及整体性的柱状土，满足强度和变形要求。
因为本次顶管Y7~Y8管底高程为-4.46m，现状地表高程为3.95m，则Y7工作坑开挖达9m，Y8工作坑挖深达10m，止水帷幕施工时水泥搅拌桩直径为φ600mm，深16m，双排布置彼此咬合250mm，既改变工作坑外围土体的结构，同时又可防止工作坑周围地下水水平渗透。
水泥搅拌桩施工工艺流程：平整场地测量定桩位桩机就位调平预搅下沉配制固化浆液第一次提升喷浆搅拌重复下沉第二次提升喷浆搅拌清洗输浆管桩机移动调平进行下一根桩施工水泥搅拌桩施工技术标准：a、桩体桩顶位移为10mm；b、桩体垂直度0.5H/100；c、严格按照水泥浆试配的配比配制水泥浆,严格控制水泥浆用量；d、当灰泵泵量在0.05m3/min，提升速度不得大于1m/min；e、不得使用无证、过期、受潮、变质的水泥；f、压浆过程不允许断浆；g、桩体超钻200~300mm。
2、钢板桩基坑尺寸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，本工程顶管工作坑井尺寸为：B=D1+ S=3.12+2.5=5.62m，取B=6mL=L1+L2+L3+L4+L5=0.8+2.5+2.1+2.5+0.8=8.7m，取L=9m其中B——矩形工作坑底部宽度(m)；D1——管道外径(m)，D1=3.12m；S ——操作宽度，可取2.4~3.2(m)；L ——矩形工作坑底部长度(m)；L1——工具管长度(m)。
取L1=0.8m；L2——管节长度（m），L2=2.5m；L3——运土工作间长度(m)，取L3=2.1m；L4——千斤顶长度(m)，L4=2.5m；L5——后背墙厚度(m)，砼墙30cm，钢靠背50cm，则L5=0.8m。
工作坑的尺寸为9m×6m，接收坑尺寸为7m×6m。
工作坑后背采用工40型工字钢密打，桩长12m，桩顶位于地表下1m，保证入土深度为4m，洞口及其余两侧采用工40型工字钢打间隔桩，桩长12m，间距0.8m，桩顶位于地表下1m，工作坑采用人机配合开挖，开挖弃土随时外运。
先放样，然后按钢板走向在一周中挖一条深1.5m左右的地槽，钢板桩按已挖好的槽打成所需的形状，并保证入土深度。
工作坑内用36a型工字钢焊三道支撑框架，四角用36a型工字钢与框架焊牢成八字斜撑，以确保工作坑支撑牢固。
首先挖至2m焊托架，安装事先焊好的顺水管与钢桩加固,并把支撑架准备好，做第一道支撑框架，挖至4m做第二道支撑框架，在距设计管顶以上0.5m范围处设置最后一道支撑框架，基坑开挖与支撑同步进行，绝不允许超挖后做框架。
3、工作坑排水措施由于本段顶管采用水泥搅拌桩作为止水帷幕，外围地下水渗透量不大，只是考虑坑内排降水。
4、工作坑基础组主工作坑基础做法：碎石垫层10cm厚，底板浇筑30cm厚C30混凝土，基础内每隔1.0米预埋16#槽钢1根，共9根，并与坑壁加固工字钢连接，其上焊接滑道，高程、位置要准确；接收坑的基础厚度及砼强度等级依照设计图纸施做。
（五）工作坑加固措施由于由于排水七分公司办公房拆迁问题导致Y8接收坑无法施工，Y7顶管工作坑于2005年5月份施工完成后一直未启用。
