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第1章.工程概况1.1.工程概况滨江东路延长线二期整治工程B标（广州大桥～黄埔涌西）土建工程污水管管径d=1000mm，坡度i=0。
001，污水沿滨江东路往西排，其下游接入滨江东路现状污水管道.并排入5号泵站，经提升最终进入沥窖污水处理厂。
管道处于松散、稍密、中密砂层中，采用泥水平衡顶管掘进机械施工方式,管材采用F型Ⅲ级钢筋砼管.1.2.地质条件本工程顶管主要穿越在砂层，各土层的性质自上而下分述如下:1。
2.1、第四系全新统人工填土层、耕植层（Q4ml）（1)、杂填土:分布大部分场区，呈层状分布。
褐红色、褐黄色、深灰色、杂色、稍湿，松散。
主要由建筑垃圾及粘性土组成,硬质物含量约为20~30%。
此层均出露于地表，层厚0。
5～5。
3米,平均2.75米。
（2)、素填土:分布于部分场区，呈透镜状分布。
褐黄色，松散。
主要由人工填砂及亚粘土组成.层顶埋深0～4米，层厚0.80～6.10米，平均2。
93米.1.2。
2、第四系全新统海陆交互相沉积层（Q4 mc）主要揭露为淤泥:分布于部分场区，呈透镜状或尖灭状分布。
部分地段由于含砂量偏高，相变成淤泥质亚砂土或淤泥质细砂。
深灰色，饱和，流塑。
含有机质,具臭味。
局部夹薄层粉细砂。
层顶埋深0～6。
1米，层厚1.00～10。
10米，平均3。
44米。
1.2。
3、第四系全新统冲积层（Q4 al)总厚度2。
00~13。
20米，按岩性及状态自上而下可划分为：(1）、松散～稍密细砂：分布较为广泛，呈透镜状或层状分布。
成分以细砂为主，局部相变成粉砂、粗砂、砾砂。
灰色，饱和，松散～稍密为主，局部为中密。
质不纯，含少量淤泥，局部夹薄层淤泥质,粒径较均匀.层顶埋深2。
00～11。
20米，层厚0。
60~12。
20米，平均3.80米。
（2）、中密细砂：分布于大部分场区,呈层状分布。
局部相相变成中砂、粗砂、砾砂.灰色，饱和,中密.质较纯，粒径较均匀。
层顶埋深3.50～12。
90米，揭露厚度1.00~10。
目录一、编写依据 (1)二、工程概况 (1)三、施工部署 (1)四、施工准备工作 (2)五、顶管工程施工 (2)六、施工计划 (8)七、质量保证措施 (8)八、安全文明施工及环保措施 (9)一、编写依据本施工方案编写依据如下：1、《给供气管道施工及验收规范》GB50268-97；2、《混凝土质量控制标准》GB50164－92；3、《市政道路工程质量检验评定标准》CJJ1-90；4、《市政供气管渠工程质量检验评定标准》CJJ3-90；二、工程概况1工程简介顶管工程横跨双星南路；管材采用D1200的混凝土管埋深约为5m，全长40米；工作井、接收井将根据现场实际情况（顶进长度、地下障碍物、交通影响等）而确定。
总工期：20天；本工程由华能青岛热电投资建设，南京苏夏工程设计有限公司设计,山东恒信建设监理有限公司监理，组织施工；由施工单位：弘毅建设集团有限公司施工；施工参照标准1）、《市政供气构筑物工程施工和验收规程》GBJ08-221-962）、《市政供气管道工程施工和验收规程》GBJ08-220-963）、《给供气构筑物施工和验收规程》GBJ141-904）、《防腐蚀工程施工规程》YS1411-895）、《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-20056）、《地下防水工程施工及验收规程》GBJ208-837）、《工程测量规范》GB50026－ 93三、施工部署1施工组织安排本工程需要采用人工顶管的管段为计划用1套顶管设备，分成两个阶段顶进，第一阶段为工作井、接收井的施工，第二阶段为人工顶管的实施，其中工作井、接收井的施工可以交叉作业，速度较快，设备也能得到充分的利用。
2顶管施工工艺流程3施工顺序施工顺序为：工作井施工→顶进设备安装调试→吊装砼管到轨道上→连接好工具管→装顶铁→开启油泵顶进→出泥→管道贯通→拆工具管→砌检查井。
顶管施工工艺流程图见上图所示。
四、施工准备工作1生产准备1）、进行施工测量和现场放线工作。
长沙岳麓污水厂顶管施工由xxx 公司管网项目部负责承建的长沙岳麓污水处理一期工程配套管网(一期一部分）—西北环线污水压力管道工程中，有三段为顶管施工；即YL8—1～YL8-2长73.64m 、YL18～YL22长216.16m 、YL51～YL53长55m ，合计长344。
8m 。
顶管管材为钢筋砼F 型Ⅱ级管，管径为D2200mm ，夹砂玻璃钢管管径为DN1800mm 。
长沙市西北环线污水管道是沿着西北环线道路铺设的,污水压力管道要穿过刚修建好的长宁立交桥及繁忙的长沙市汽车西站，长益高速公路及人行通道口处,经与长沙市西北环线道路指挥部协调，不同意在上述几处采用大开挖沟槽的形式铺设污水压力管道而使交通中断，仅同意采用顶管施工。
夹砂玻璃钢管设计使用年限为50年，夹砂管是一种新型的环保材料。
具有管壁薄、材质轻、环刚度大的特点。
夹砂管管径DN1800mm ，管径大，顶进长度长。
顶进夹砂管施工，首先要解决好夹砂管在顶进的过程中，管壁不受损伤的问题。
如果改为顶进的是钢管，则钢管50年防腐的问题实在难以解决。
经与设计院设计人员共同商讨研究，最后采用套管顶管施工方案。
虽然可以解决夹砂管的管壁因摩擦而受损伤的问题，但增加了顶管施工的难度和工期。
顶管套管的方法是先把钢筋砼F 型管顶进，待钢筋砼F 型管顶进完成后,接着将夹砂管（DN1800mm)从钢筋砼F型管内(D2200mm ）拉进，最后注入水泥浆，灌满管壁之间的空隙。
1、顶管施工工艺流程图顶管施工工艺流程图管道顶进施工工艺流程：工作坑基础铺设10cm碎石垫层,浇筑C20砼，厚度为20cm。
在不影响顶管施工的工作坑中，设置集水井（附:0.7m×0.7m×1m)，并应做到随时排水,以免发生塌方。
2。
2．工作坑导轨的安装工作坑导轨采用重型钢轨，在顶管入土前导轨须支承管节的重量，并必须保证其稳定以及引导管节前进的轴线位置和管道走坡坡度的正确性。
因此导轨定位要准确,两轨距离中轴线的距离应相等并保证平行。
顶管施工方案2-secret在城市地下管线工程中，顶管技术是一种既可以避免地面交通阻塞又可以保证道路完整的先进施工方法。
而在顶管施工过程中，施工方案的设计和执行至关重要，可以直接影响工程进度和质量。
1. 施工前准备在实施顶管施工前，首先需要进行详细的方案设计和施工计划制定。
确定施工的起止点、管道线路、坡度、深度等关键参数，充分评估现场地质情况和环境限制，以确保施工的顺利进行。
2. 施工现场准备在施工现场，施工队需要搭建临时设施，包括办公室、仓库、设备存放点等，以便方便工程管理和施工作业。
同时，需要对现场进行勘察和标记，确保施工的准确性和安全性。
3. 施工作业流程3.1 开挖阶段开挖阶段是顶管施工的关键阶段，需要根据设计要求和现场实际情况，采取合适的开挖方式和技术，确保管道线路的正确性和施工安全。
在开挖过程中，应严格控制土方开挖量和坡度，以避免塌方和地陷等安全事故。
3.2 管道铺设在开挖完成后，需要对地下管道进行铺设，包括管道安装、连接、固定等工作。
施工队需根据方案要求，合理安排施工人员和设备，以确保管道位置准确、连接牢固。
同时，还需对管道进行封口处理，以防止漏水和污染。
3.3 回填与复原管道铺设完成后，需要对现场进行回填与复原工作。
回填是指将开挖的土方重新填回到坑中，以保证地面平整和道路恢复。
复原是指对现场环境进行修复，包括清理垃圾、平整道路、恢复植被等工作，以最大程度减少对周边环境的影响。
4. 施工质量控制在整个施工过程中，施工队需要保持密切的沟通和协调，加强质量现场管理和监督。
对关键工序和节点进行抽查和验收，确保施工质量符合设计要求和标准。
同时，及时处理施工过程中出现的质量问题和安全隐患，保障施工的顺利进行和工程质量。
综上所述，一个科学合理的顶管施工方案是保证工程质量和进度的重要保障。
只有在确保施工方案的严谨性和施工流程的规范性下，才能有效提高工程质量，保障工程安全，实现工程建设的可持续发展。
开工前以市测绘院导线桩控制点为依据 ,根据工作坑位置布设 , 利用布设的附合导线在现场内测设控制桩、施工用水准接桩后，按定线成果表对桩位进行校核。
待现场具备条件后,沿线全长布设一条复核导线，并要加强桩位保护。
施工中要加强中线、高程的校核，重点部位采用三级测量并及时填写测量复核记录，施工中做好原始记录, 执行有关规范制度，及时进行工程测量。
严格执行有关测量规范要求与测量仪器使用规定.根据设计单位的现场交桩和书面资料,以原始基准点进行认真复测，把复核的结果报监理工程师认定后，作为永久桩点保护。
根据永久桩点，在施工范围内以导线的形式加密控制点，导线精度不低于 1/5000,水准路线闭合差不高于2。
5 n 毫米 (n 为测站数)报监理工程师认定.依据监理认定的加密控制点，进行施工测量放线，放线的内业和外业要经专人复测无误后，才干交施工作业班组使用。
包括地面控制测量、施线测量、顶管地下控制测量。
地面控制测量是确保顶管在规范允许误差范围内贯通的重要组成部份，按照本工程规模，规范允许的中线贯通误差为±50mm，高程贯通误差小于±30mm。
相应地面控制网的精度为国家三、四级平面控制网。
放线测量时采用前方交会法确定每一个工作坑位置及中线。
地下测量包括顶管中线和高程的放样。
为了减少导线量距误差对管线横向贯通的影响，尽可能将导线沿着管线中心敷设,导线点数不宜过多，以减少测角误差对横向贯通的影响，由于地下导线是布设成支导线的形式,而且每设一个新点,中间要隔上一段时间，因此在每次测定新点时，将以前的控制点进行校核。
由于地下导线边长较短,尽可能减少仪器对中误差及目标偏心误差的影响。
高程测量包括地面高程控制、联系测量、地下高程控制三部份，为了确保管线准确贯通，三项高程控制测量均保证一定的精度。
工作坑的尺寸及计算是根据管径大小、管节长度、操作设备、出土方式及后背长度等不同情况而定，具体计算公式如下：宽度： B=D +S1B—工作坑底部宽度(m)D —管外径(m)1S－操作宽度(m)长度： L=L +L +L +L +L1 2 3 4 5L—工作坑的底部长度L —每节管长度1L -顶镐机长度2L －出土工作间长度3L －后背墙的厚度4L －稳管时，已顶进的管节留在导轨上的最小长度 0。
顶管施工方法、施工工艺本工程大部分处在粉砂土层中，故选用泥水加压平衡顶管施工。
一、工作井、接受井施工本工程工作井、接受井采用沉井结构，需不排水下沉，水下混凝土封底，混凝土采用C30。
工作井、接受井护壁外侧布置2排搅拌桩止水带。
护壁中部离两端1.5m位置布置3排搅拌桩。
沉井施工顺序为:垫层→绑扎钢筋→现浇沉井下半部→下沉→接沉井上半部→下沉到位→水下混凝土封底→浇底板。
（一）基坑开挖、垫层施工1、基坑开挖沉井的基坑开挖采用钢板桩支护。
基坑底四周边尺寸比沉井结构外包尺寸沿周边各放宽1.0m计，可供立模板搭设外脚手架和沿基坑底周边处设置集水井之需。
沉井基坑可用反铲机挖土及人工配合削边坡及整平基底，土方可随即用车辆外运。
沉井外围用喷射井点降水，所以基坑开挖土体是稳定可靠的，同时沉井可采用干下沉（吊车向井内抓土）法施工至设计标高。
沉井制作在地面以下，坑中沉井整体中心向下，下沉深度减少，对下沉而言有利下沉稳妥，偏倾斜易控制，纠偏成效高，下沉精度对顶管轴线控制值能满足设计要求。
2、基坑铺筑沉井基坑地面先铺筑碎石垫层厚度300mm，经人工机具夯实平整后，其上填筑中粗砂垫层厚度200mm，用平板震动器振动密实，边洒水边抽水，同时震动密实整平。
该二层垫层厚度为500mm，在砂垫层上沿沉井刃脚四周浇注素砼垫层带，砼厚度80-100mm。
宽度比井墙厚度内外各延长300mm，沿砼垫层带周长相距1.0m设木条，供应内外立模板，绑扎钢筋之需。
基坑底周边对角设置2至4只集水井供抽基坑之水确保沉井制作时基坑干燥。
选定该基坑开挖法符合用吊车抓土干下沉法的实际状况，加快下沉速度缩短工期，是一基坑开挖铺筑碎石垫层制作沉井的优化方案。
3、护壁搅拌桩施工搅拌桩径D＝0.5m，搭接0.15m，水泥掺入量0.19％，水泥用量70kg/m。
（1）施工准备阶段A、确定打桩顺序根据施工组织设计，结合现场水电配给等情况，在施工图上明确标出桩机行走路线。
水平定向钻进和导向钻进施工法水平定向钻进施工法最初是从石油钻进技术引入的，主要用于穿越河流、湖泊、建筑物等障碍物，铺设大口径、长距离的石油和天然气管道。
定向钻进施工时，按设计的钻孔轨迹，采用定向钻进技术先施工一个导向孔，随后在钻杆柱端部换接大直径的扩孔钻头和直径小于扩孔钻头的待铺设管线，在回拉扩孔的同时，将待铺设的管线拉入钻孔，完成铺管作业。
有时根据钻机的能力和待铺设管线的直径大小，可先专门进行一次或多次扩孔后再回拉管线。
在定向钻进中，大多数工作是通过回转钻杆柱来完成的，钻机的扭矩与轴向给进力和回拉力同样重要。
水平定向钻进铺管在美国使用最多。
美国按照钻机铺设管线的直径和长度能力，将用于非开挖铺管的定向钻机分为三类，即小型(Mini)、中型(Midi)和大型(Maxi)。
水平定向钻进和导向钻进之间并没有严格的界限。
导向钻进技术的基本原理大致和定向钻进相同，即先钻一个小口径的先导孔，随后边扩孔边回拉铺设地下管线。
由于小型定向钻机采用的钻孔轨迹量测、控制技术与大中型钻机的不一样。
因此，国际上通用的分类方法是将采用小型定向钻机施工的方法称之为“导向钻进”。
“导向钻进”一般是指用于铺设小直径、长度较短的管线；而将采用大中型定向钻机施工的方法称之为“定向钻进”。
对于大型工程，直径较大(有些直径大于1m)的管线施工则属于“定向钻进”这一范畴，如穿越较大的河流、运河和高速公路施工。
水平定向钻进和导向钻进技术在铺设新管线中所占有的市场比例在不断地增加。
最近几年，设备的能力得到了改进，非开挖铺设新管线的优点也越来越被广泛地重视。
非开挖施工除了明显的环境上的优点外，导向钻进的相对成本在许多应用场合也降到开挖施工的成本以下，即使忽略干扰交通等社会成本也是如此。
水平定向和导向钻进的优点为：对地表的干扰较小；施工速度快；可控制铺管方向，施工精度高。
定向钻进的不足之处在于对施工场地要求较大，在非黏性土层和砾石层中施工比较困难，一般适用于不含大卵石的各种地层，包括含水地层。
目录一、工程概况 (2)二、工程地质条件 (2)三、顶管方案 (2)1.顶管现场平面布置 (2)2.顶管施工流程图 (4)3.顶管施工工艺及设备配置 (5)4.顶管施工方法及技术质量保证措施 (11)四、施工计划 (18)1.施工进度计划 (18)2.施工资源计划 (18)五、环境监测 (19)1. 工程情况 (19)2. 监测内容 (20)3. 测点布设 (20)4. 监测频率 (20)六、安全文明施工保证体系 (20)1. 安全保证管理体系 (20)2. 安全保证措施 (21)3. 重点工序的安全措施 (21)4. 环境保护 (22)5. 现场文明施工措施 (22)附图一：顶管现场平面布置图附图二：出洞口增设钢板桩示意图附图三：顶管顶进系统布置图附图四：顶管顶进施工图一、工程概况严桥支线输水管道采用2根DN3600钢管，2根管线平行段中心间距为8m，管道中心线距道路红线2m，管线长度约为27km。
管道绝大部分拟采用顶管施工，仅在五号沟泵站和严桥泵站附近有一段管道采用开挖方式。
管顶覆土厚度不小于5.4m，对于特殊地段（穿越建筑物或重要道路），视情况适当加大埋设深度。
顶管工作井和接收井拟采用沉井、地下连续墙或者SMW工法，根据实际地质地形条件确定，其平面净尺寸分别为约13.0×13.8m和8.0×13.8m，沿顶管方向的长度分别为约13.0m和8m，埋深均约为9.8m。
钢管顶进施工采用管径对应的大刀盘土压平衡式顶管机，配备4～6个400t主顶作为主顶设备，现场配备120t履带吊。
管道沿线除穿越A20立交和磁浮快速轨道交通高架外，其它一般位于已有道路绿化带内。
二、工程地质条件根据上海岩土工程勘察设计研究院有限公司提供的青草沙水源地原水工程严桥支线工程岩土工程勘察报告，拟建输水管道沿线场地40.5m深度范围内地基土属第四纪滨海～河口、滨海～浅海、滨海、沼泽、溺谷、河口～湖泽及河口～滨海相沉积物。
顶管一、管道施工工序顶管法是用大功率的顶推设备将新管顶进至终点来完成铺设任务的施工方法，其工序如下:（1）铺设前在管段一段建造工作坑（竖井）.（2）工作坑内布置后背墙、千斤顶，讲管道放在千斤顶前面的导轨上，管道最前端安装工具管。
（3）调整好管道高程和中心位置,开启千斤顶使工具管的刃角切入土层,然后工人进入工作面挖掘刃角切入土层的泥土，并将弃土通过外运设备运至地面.二、顶管设备（1）千斤顶:分活塞式和柱塞式两种，多采用液压千斤顶（2）高压油泵:（3）顶铁：把千斤顶几个点的推理均匀分布到钢筋混凝土管端面，按位置和作用不同分为顺铁、横铁和立铁（4）刃角:安装于首节管前端，先贯入土中以减少贯入阻力，有外壳、内环和肋板组成（5）机头：掘进机,切开土层并向前推进的机构，主要有水力切削式机头、土压平衡式机头和泥水平衡式机头①水力切削式机头◊水力切削式有三矫式和套筒式◊三铰式由控制室、操作间和冲泥舱三段组成，用于管径1200〜〜3000mm饱和软土层◊套筒式由两段组成，两段之间放套筒，套筒与第一段之间上下安装纠偏千斤顶,水平方向设置铰链②土压平衡式机头◊切下泥土中注入流动性和不透水性的作泥材料，是切下来的土变成流动性的、不透水的特殊土体使之充满密封舱，并保持压力平衡挖面土压◊适用于含水量较高的黏性、砂性土以及地面隆陷要求控制较严格地区③泥水平衡式机头◊与土压平衡式机头类似◊挖掘面稳定、地面沉降小、可以连续出土，但因泥水量大,弃土的运输和堆放比较困难三、顶管施工方法1、按铺设管道口径分类（1）小口径顶管法（管道内径小于800mm管道）①挤压类施工法：◊管段形状有锥形挤压（管尖）和开口挤压（管帽）◊锥形挤压正面阻力大，易偏差，无需排泥◊开口挤压正面阻力小，顶进是土体挤入管内形成土塞，及时排除土塞以减少正面阻力◊挤压类施工法适用于软土层,如淤泥之土、沙土、软塑状态的黏性土，不适合用于土质不均匀或混有大小石块的土层②螺旋钻输类顶管法:◊管道前段管外安装螺旋钻头,钻头通过管道内钻杆与螺旋输送机连接,可以边切削、边顶进、边输送◊适用于砂性土、砂砾土以及呈硬塑状态的黏性土③泥水钻进顶管法：◊采用切削法钻进,弃土排放采用泥水◊采用碎石型泥水掘进机，一次可顶进100m以上，偏差小◊泥水由输送管和排泥管排放◊适用于硬土层、软岩层及流沙层和极易坍塌的土层④扩管法:◊先顶进小直径管◊然后小直径管末端接扩管器，再把所需管道顶进去◊或者扩管器安装在所需管道前端（2）大口径顶管法◊构筑顶进工作坑◊管道前段挖掘土层，向后方运弃土◊与小口径顶管法施工方法相同2、按开掘工作面的施工方法分类（1）敞开式◊适用于土质条件稳定,无地下水干扰，工人可以进入工作面直接挖掘而不会出现大塌方和涌水等现象（2）封闭式◊适用于土质不稳定，地下水位高，工人不能进入挖掘◊将挖掘面与工人操作室之间用密封舱隔开◊在密封舱内充入空气、泥浆、泥水混合物等，借助此压力支撑开挖面，以稳定土层、防止塌方、涌水、控制地面沉降四、管道施工接口1、钢管接口一般采用焊接接口。
一、顶管施工概论顶管施工法就是继盾构法之后而发展起来的一种地下管道施工方法,也就是使用得最早的一种非开挖施工方法,起源于美国。
最初,顶管施工法主要用于跨越孔施工时顶进钢套管,随着技术的改进,顶管法也用于无套管情况下顶进永久性的公用管道,主要就是重力管道。
按工作面的开挖方式可将顶管法分为普通顶管(人工开挖)、机械顶管(机械开挖)、水射顶管(水射流冲蚀)、挤压顶管(挤压土柱)等。
采用何种方法要根据管径、土层条件、管线长度以及技术经济比较来确定。
在顶管施工中,最为流行的三种工作面平衡理论就是:气压、土水与泥水平衡理论。
顶管施工与开挖施工法相比,具有以下优点:①开挖部分仅仅只有工作坑与接收坑,而且安全、对交通影响小;②在管道顶进过程中,只挖去管道断面部分的土,挖土量少;③作业人员少,工期短;④建设公害少、文明施工程度高;⑤在覆土深度大的情况下,施工成本低。
但就是,它与开挖施工法相比较,顶管施工也存在以下不足之处:①曲率半径小而且多种曲线组合在一起时,施工就非常困难;②在软土层中容易发生偏差,而且纠正这种偏差又比较困难,管道容易产生不均匀下沉;③推进过程中如果遇到障碍物时处理这些障碍物则非常困难;④在覆土浅的条件下显得不很经济。
顶管施工法的适用条件为:①管径一般在200～3500mm;②管材一般混凝土管、钢管、陶土管、玻璃钢管;③管线长度一般为50～300m,最长大可达1500m;④各种地层,包括含水层。
二、泥水平衡顶管在顶管施工分类中,通常把用水力切削泥土以及虽然采用机械切削泥土而采用水力输送弃土,同时有的利用泥水压力来平衡地下水压力与土压力的这一类顶管形式都称为泥水平衡顶管施工。
在泥水平衡顶管施工中,要使挖掘面上保持稳定,就必须在泥水仓中充满一定压力的泥水,泥水在挖掘面上可以形成一层不透水的泥膜,以阻止泥水向挖掘面里面渗透。
同时,该泥水本身又有一定的压力,因此它就可以用来平衡地下水压力与土压力。
这就就是泥水平衡顶管最基本的原理。
如果从输土泥浆的浓度来区分,又可把泥水平衡顶管分为普通泥水顶管、浓泥水顶管与泥浆式顶管三种。
完整的泥水平衡顶管系统分为八大部分,如图3-3所示。
第一部分就是泥水平衡顶管掘进机。
它有各种形式,因而就是区分各种泥水平衡顶管施工的主要依据。
第二部分为进排泥系统。
普通泥水顶管施工的进排泥系统大体相同。
第三部分就是泥水处理系统。
不同成分的泥水有不同的处理方式:含砂成分多的可以用自然沉淀法;含有黏土成分多的泥水处理就是件比较困难的事。
第四部分就是主顶系统,它包括主顶油泵、油缸、顶铁等。
第五部分就是测量系统。
第六部分就是起吊系统。
第七部分就是供电系统。
第八部分就是洞口止水圈、基坑导轨等附属系统。
泥水平衡顶管施工的主要优点就是:①适用的土质范围较广,如在地下水压力很高以及变化范围较大的条件下,也能适用。
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。
因此,采用泥水平衡顶管施工引起的地面沉降也比较小。
③所需的总顶进力较小,尤其就是在黏土层,适宜于长距离顶管。
④作业环境比较好,也比较安全。
由于它采用泥水管道输送弃土,不存在吊土、搬运土方等容易发生危险的作业。
由于就是在大气常压下作业,也不存在采用气压顶管带来的各种问题及危及作业人员健康等问题。
⑤由于泥水输送弃土的作业就是连续不断地进行的,所以它作业时的进度比较快。
但就是,泥水平衡顶管也有它的缺点,主要就是:①弃土的运输与存放都比较困难。
如果采用泥浆式运输,则运输成本高,且用水量也会增加。
如果采用二次处理方法来把泥水分离,或让其自然沉淀、晾晒等,则处理起来不仅麻烦,而且处理周期也比较长。
②所需的作业场地大,设备成本高。
③口径越大,它的泥水处理量也就越多。
因此,在闹市区进行大口径的泥水顶管施工就是件非常困难的事。
而且,泥水一旦流入下水道以后极易造成下水道堵塞。
因此,在小口径顶管中采用泥水式就是比较理想的。
④如果采用泥水处理设备则往往噪声很大,对环境会造成污染。
⑤由于设备比较复杂,一旦有哪个部分出现了故障,就得全面停止施工作业。
因而相互联系、相互制约的程度比较高。
⑥如果遇到覆土层过薄或者遇上渗透系数特别大的砂砾、卵石层,作业就会因此受阻。
因为在这样的土层中,泥水要么溢到地面上,要么很快渗透到地下水中去,致使泥水压力无法建立起来。
前面已强调过,泥水的密度必须大于1.03,即必须就是含有一定黏土成分的泥浆。
但就是,在泥水平衡顶管施工过程中,应针对各种不同的土质条件,来控制不同的泥水。
详细情况可参见表3-4。
土质名称渗透系数,cm/s 颗粒含量,％ 密度 黏土及粉土1×10-9～1×10-7 5~15 1、025~1、075 粉砂及细砂1×10-7～1×10-5 15~25 1、075~1、125 砂1×10-5～1×10-3 25~35 1、125~1、175 粗砂及砂砾1×10-3～1×10-1 35~45 1、175~1、225 砾石 1×10-1以上 45以上 1、225以上在黏土层中,由于其渗透系数极小,无论采用的就是泥水还就是清水,在较短的时间内,都不会产生不良状况,这时在顶进中应以土压力作为考虑基础。
在较硬的黏土层中,土层相当稳定,这时即使采用清水而不用泥水,也不会造成挖掘面失稳现象。
然而,在较软的黏土层中,泥水压力大于其主动土压力,从理论上讲就是可以防止挖掘面失稳的。
但实际上,即使在静止土压力的范围内,顶进停止时间过长时,也会使挖掘面失稳,从而导致地面下陷。
这时,应适当提高泥水压力。
在渗透系数较小,如K<1×10-3cm/s 的砂土中,泥浆密度应适当增加。
这样,在挖掘面上使1-掘进机;2-进排泥管路;3-泥水处理装置;4-主顶油泵; 5-激光经纬仪;6-行车;7-配电间;8-洞口止水圈泥膜在较短的时间内就能形成,从而泥水压力就能有效地控制住挖掘面的失稳状态。
在渗透系数适中,如1×10-3cm/s<K<1×10-2 cm/s的砂土中,挖掘面容易失稳。
这就需要我们注意,必须保持泥水的稳定。
即进入掘进机泥水仓的泥水中必须含有一定比例的黏土与保持足够的密度。
为此,在泥水中除了加入一定的黏土以外,须再加一定比例的膨润土及CMC 作为增黏剂,以保持泥水性质的稳定,从而达到保持挖掘面稳定的目的。
在砂砾层中施工,泥水管理尤为重要,稍有不慎,就可能使挖掘面失稳。
由于这种土层中一般自身的黏土成分含量极少,所以在泥水的反复循环利用中就会不断地损失一些黏土,这就需要我们不断地向循环用泥水中加入一些黏土,才能保持住泥水的较高黏度与较大的密度,只有这样,才可使挖掘面不会产生失稳现象。
在泥水平衡顶管施工过程中,还应注意以下几个问题。
①当掘进机停止工作时,一定要防止泥水从土层中或洞口及其她地方流失。
否则,挖掘面就会失稳。
尤其就是在出洞这一段时间内更应防止洞口止水圈漏水。
②在顶进过程中,应注意观察地下水压力的变化,并及时采取相应的措施与对策,以保持挖掘面的稳定。
③在顶进过程中,要随时注意挖掘面就是否稳定,不时检查泥水的浓度与相对密度就是否正常,还要注意进排泥泵的流量及压力就是否正常。
应防止排泥泵的排量过小而造成排泥管的淤积与堵塞现象。
三、土压平衡顶管土压平衡顶管就是机械式顶管施工中的一种。
它的主要特征就是在顶进过程中,利用土仓内的压力与螺旋输送机排土来平衡地下水压力与土压力,排出的土可以就是含水量很少的干土或含水量较多的泥浆。
它与泥水平衡顶管相比,最大的特点就是排出的土或泥浆一般都不需要再进行泥水分离等二次处理。
土压平衡顶管掘进机的分类方法主要有四种,第一种就是以土仓中的泥土类型分为泥土式、泥浆式与混合式三种。
其中,泥土式又可分成压力保持式与泥土加压式两种。
压力保持式就就是使土仓内保持有一定的压力以阻止挖掘面产生塌方或受到压力过高的破坏。
泥土加压式就就是使土仓内的压力在顶管掘进机所处土层的主动土压力上再加上一个△p,以防止挖掘面产生塌方。
泥浆式就是指排出的土中含水量较大,可能就是由于地下水丰富,也可能就是人为地加入添加剂所造成,后者大多用于砾石或卵石层。
由于砾石或卵石在挖掘过程中,不具有塑性、流动性与止水性的特征,在加入添加剂以后就使它具有较好的塑性、流动性与止水性的特征。
它与泥水平衡顶管掘进机的区别在于前者采用的就是管道及泵排送泥浆,而后者则就是采用螺旋输送机排土。
混合式则就是指以上两种方式都有。
第二种就是依据顶管掘进机的刀盘形式分为有面板刀盘与无面板刀盘两种。
有面板的掘进机土仓内的土压力与面板前挖掘面上的土压力之间存在有一定的压力差。
而且,这个压力差的大小就是与刀盘开口大小成反比的,即面板面积越大,开口越小,则压力差也就越大;反之亦然。
无面板刀盘就不存在上述问题,其土仓内的土压力就就是挖掘面上的土压力。
第三种就是根据土压平衡顶管掘进机有无加泥功能分为普通土压式与加泥式两种。
所谓加泥式就就是具有改善土质这一功能的顶管掘进机。
它可以通过设置在掘进机刀盘及面板上的加泥孔,把黏土及其她添加剂的浆液加到挖掘面上,然后再与切削下来的土一起搅拌,使原来流动性与塑性比较差的土变得流动性与塑性都比较好,还可使原来止水性差的土变成止水性好的土。
这样可大大扩大土压平衡顶管掘进机适应土质的范围。
第四种就是根据刀盘的机械传动方式来分,将土压平衡顶管掘进机分为三种。
图中3-6 所示的就是中心传动形式。
刀盘安装在主轴上,主轴用轴承与轴承座安装在壳体的中心。
驱动刀盘的可以就是单台电动机及减速器,也可以就是多台电动机与减速器,或者采用液压马达驱动。
中心传动方式的优点就是传动形式结构简单、可靠、造价低,主轴密封比较容易。
缺点就是掘进机的口径越大,主轴必须越粗,使它的加工、联接等更麻烦。
因此,这种传动方式适宜在中小口径与一部分刀盘转矩较小的大口径顶管掘进机中使用。
图3—7中所示的就是中间传动形式。
它把原来安装在中心的主轴,换成由多根联接梁组成的联接支承架把动力输出的转盘与刀盘联接成一体,以改变中心传动时主轴的强度无法满足刀盘转矩要求这一状况。
这种传动方式可比中心传动传递更大的转矩。
但就是,它的结构与密封形式也较复杂,造价较高。
它适用于大、中口径中刀盘转矩较大的顶管掘进机。
图3—8所示的就是周边传动形式。
其结构与中间传动形式基本相同,只不过它的动力输出转盘更大,已接近壳体。
因此,它的优点就是传递的转矩最大。
缺点就是结构更为复杂,造价也十分昂贵。
另外,它还必须把螺旋输送机安装部位提高,才能正常出土。
在设计这种形式的掘进时,壳体必须有足够的刚度与强度。
以上三种传动形式都可以采用电动机驱动与液压马达驱动两种动力驱动,一般采用电动机驱动方式,这就是因为:①普通顶管掘进机的口径一般不会超过4 m,驱动功率也不会很大,电动机驱动足以 能够胜任。
