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1、西藏路电力隧道工程顶管施工穿越苏州河驳岸施工方案编制： 校正： 审核： 上海城建集团第一市政工程有限公司西藏路电力隧道工程项目部2006年08月目 录1、工程概况32、前期调查准备工作43、顶管设备的选择54、中继环设计85、顶管施工沉降分析96、顶进过程监控测量97、顶管管材118、地表隆沉控制措施119、穿越苏州河顶管施工方法及技术措施1210、防汛应急预案151、工程概况西藏路（新疆路复兴中路）电力隧道工程是为缓解上海市区用电紧张局面，造福社会的民心工程，本工程北起西藏北路、新疆路，沿西藏路向南延伸至复兴路，全长3.033m，隧道内径2700m，采用机械式顶管施工工艺。图1：3#M2段区
2、间平面示意图由城建集团市政一公司承建的13井全长622.3m，沿途设1号、3号两座工作井，隧道须穿越在建中M2线地铁站设备层， 3#M2段区间隧道穿越苏州河河床及南北两侧驳岸桩基，该段隧道长456.1m，穿越苏州河隧道中心标高-14.92m-14.35m，高差0.56m，隧道顶距离驳岸桩基2.1m，隧道东侧距离西藏路桥桩基最小距离2.2m，隧道西侧距离合流污水管道桩基2.0m。2、前期调查准备工作由于顶管施工涉及西藏路桥、苏州河驳岸桩基和合流污水等重要建（构）筑，此类建（构）筑不管是从跨越时间，还是从实物构造上来说，均比较复杂。鉴于以上原因我项目部成立专门管线、障碍物的实地核查小组，走访查阅上
3、海市城市档案馆、市政设计院、城市建设设计院、隧道设计院以及各大管线、建（构）筑运营管理单位，并于2006年8月28日召集城投水务部、排水市中公司、合流污水所、市堤防处等运营管理部门召开了相关单位协调会议，取得了重要的资料。但是合流污水管道初建于1972年文革期间，书面资料极其有限，几经查找，实际位置仅有与西藏路桥相对距离，无绝对坐标，仅能作为参考，这进一步说明对顶管施工的前期管线、障碍物的实地核查的必要性和重要性。在过河段顶管施工前，要在河道两边测量出顶管轴线具体位置，进而测量出河床埋深，查明河底沉积物，勘测水文地质情况等，为顶管施工技术措施的制定和顶管施工技术参数的选择提供理论依据。对于20
4、00合流污水管道轴线，在运营管理单位现场确认的苏州河南北两侧轴线位置上的倒虹井位置，实地放样测量来确定实际轴线。西藏路桥最近一次改造于2004年竣工，我项目部已从施工单位获得竣工资料，并对现场桥台测量核实。3、顶管设备的选择根据该顶程穿越河道及土质特点和我公司设备情况，以及对社会环境的影响情况分析，本工程我们将采取封闭式大刀盘土压平衡顶管法施工。大刀盘土压平衡掘进机纠偏灵活，方向容易控制，对顶管周边的土体扰动较小，地面沉降控制情况好。另外，该顶管机施工过程中可排除碰到的障碍物。2700掘进机外径3320，由二段一铰组成，总长度5500，掘进机总功率160kw，刀盘输出转速1.2转/分，扭矩系数
5、 a2.2。在刀盘上还焊有硬质合金刀头。掘进机纠偏油缸总推力1020KN，由8只1200KN油缸分4组成450斜角布置，纠偏液压系统采用日本进口液压元件组装而成，可靠性好。螺旋输送机采用变螺距和无杆形式，具有气密性好，出泥率高，还能轧碎一般小块障碍物的特点。在掘进机的前方筒设有倾斜仪传感器，以便操作人员控制机头姿态。特别应提到的是在掘进机的胸板上有三个注浆孔，顶管过程中可以通过螺杆泵向开挖面的土舱内注入膨润土泥浆，增加被开挖土体的粘性含量和和易性，改善开挖面的工作状态。该机在大量施工中证明对稳定开挖面土体，控制地表隆沉量以及对恶劣地质条件都是有效的。2.2 主顶进系统主顶进系统共有6只2000
6、kN双冲程等推力油缸，行程3500，总推力12000kN，6只双冲程油缸组装在油缸架内，安装后的6只油缸中心位置必须与设计图一致，以使顶进受力点和后座受力都保持良好状态。安装后的油缸中心误差应小于5mm。主顶液压动力机组由二台大流量斜轴式轴向柱塞泵供油，采用大通径的电磁阀和系统管路，减小系统阻尼，6只油缸可以单动，亦可联动。主顶系统由PLC可编程序计算器控制，并采用变频调速器实现流量的无级调速。主顶系统操作台设在地面控制室内，主顶和中继环实现联动。2.3 注浆系统顶进施工中，减阻泥浆的运用是减少顶进阻力的主要措施，顶进时通过管节上的压浆孔，向管道外壁注入一定量的减阻泥浆，在管道外围形成一个泥浆
7、环套，减小管节外壁和土层间的摩擦力，从而减小顶进时的顶力，泥浆套的好坏，直接关系到减阻的效果。为了做好压浆工作，顶进施工时采用我公司特制配方的优质膨润土进行减摩注浆施工。该优质膨润土在其它类似工程和类似土质条件下取得了很好的效果。在工具管尾部环向均匀地布置了四只压浆孔，用于顶进时跟踪注浆。混凝土管节上布置有四只压浆孔，其后每三节管节里有一节管节上有压浆孔，压浆总管用2耐压橡胶管，除工具管及随后的三节混凝土管节外，压浆总管上每隔6M装一只三通，再用压浆软管接至压浆孔处，顶进时，工具管尾部的压浆孔要及时有效地跟踪压浆，确保能形成完整有效的泥浆环套，混凝土管节上的压浆孔是供补压浆用的，补压浆的次数及
8、压浆量根据施工时的具体情况确定。减阻泥浆的性能要稳定，施工期间要求泥浆不失水，不沉淀，不固结，既要有良好的流动性，又要有一定的稠度。减阻泥浆的拌浆制度要严格按操作规程进行，催化剂，化学添加剂等要搅拌均匀，使之均匀化开，膨润土加入后要充分搅拌，使其充分水化。泥浆拌好后，放置一定的时间才能使用，压浆是通过储蓄池处的压浆泵将泥浆压至管道内的压浆总管，然后经由压浆孔压至管壁外，施工中，在压浆泵，工具管尾部等处装有压力表，便于观察，控制和调整压浆压力。在压浆支管处的浆液压力一般应控制略高于土体静止土压力，约为1.1MPa。顶进施工中，减阻泥浆的用量主要取决于管道周围空隙的大小及周围土层的特征，一般按管壁
9、空隙的5CM计算理论压浆量，由于泥浆的流失及地下水的作用，泥浆的实际用量要比理论用量大得多，一般可达理论值的4-5倍，但在施工中还要根据土质情况、顶进情况而定。在工作井洞口止水装置前设置4个注浆孔，当管道外壁进入洞内，未与土体磨擦之前就先浸满浆液，触变泥浆随管外壁向土体渗入。 在整个管道中每间隔2个管节设1个补浆断面共4个注浆孔，补浆由第2根总管（50）分别压送至各补浆断面上的注浆孔。补浆应按顺序依次进行，每班不少于2次循环，定量压注。同步注浆和补浆为两个独立的管路系统，都采用液压注浆泵，分别选用A浆和B浆二种不同配方的浆液，详见表01。浆液配置技术指标参数表 表01配方膨润土纯碱掺加剂漏斗粘
10、度(秒)视粘度CP失水量ml终切力(达因/mm3)比重稳定性A浆126CMC适量塞流30.591301.0730B浆84CMC适量36”2112.6801.04800.001注浆压力：大于地下水压力，注浆量为建筑空隙的68倍。4、中继环设计本段顶管设置3套中继环（其中1套备用），为了防止在施工中产生意外情况影响并提高工程的可靠性，每套中继环安装24只500KN双作用油缸，总推力12000KN，油缸行程为500mm，由于中继环的实际总推力是顶进阻力引起的，所以在正常顶进条件下，中继环液压系统工作压力较低，设备故障率小，可靠性高。中继环的结构形式是经过立车切削加工的，尺寸精度高。在每套中继环处设一
11、台动力机组，中继环和主顶装置右PLC可编程序计算器实现预定的联动。只需一名操作人员就可控制。在每套中继环处还安置了行程传感器，在操作台上显示出行程读数，以便操作人员控制。由于中继间启动伸缩次数很多。密封圈极易磨损失效而发生漏水、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。为此本工程中继间结构采用径向可调密封形式，并设二道密封圈。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磨损。还设置有4只注浆孔，顶进时可进行同步注浆，以减少顶进阻力。5、顶管施工沉降分析顶管施工过程中，对其自身的周围土体将产生扰动，使土体本身的强度发生变化和土体产生位移，从而导致地面沉降，
12、同时波及顶管管道两侧及上方的驳岸桩基、地下管线及地上建筑物。顶管引起地层移动的因素主要有：顶管掘进机开挖面引起的土体变化；掘进机纠偏引起的土体变化；掘进机后面管道外周因注浆填充引起的土体变化；管道在顶进中与地层摩擦而引起的地层变化；管道接缝及中继间接缝中泥水流失而引起的地层变化。上述的各种因素所引起的地层变化导致土体向开挖面及管道外周移动，从而引起地面沉降。6、顶进过程监控测量6.1 地表隆陷监测1）监测的目的 主要是测定纵、横沉降槽曲线及最大沉降坡度和沉降速率等，可按PECK公式，预测施工时在不同深度引起的地表、地层沉降槽曲线，施工中按反馈资料，合理调整顶管正面压力、送泥量、注浆时间和压力、
13、推进速度等施工参数，以达到控制沉降的最优效果。2） 监测仪器全自动电子水准仪，铟钢尺等高精度仪器进行地表沉降监测。3） 检测实施（1）基点埋设方法在苏州河驳岸两侧施工范围的原地面设置沉降观测点。采用标准地表桩，必须将其埋入原状土，并做好保护井圈和井盖。在坚硬的道路上埋设地表桩，硬凿除路面和路基，将地表桩埋入原状土，也可钻孔打入长1.5m以上的圆钢作地表观测桩，并同时打入保护钢管套。地表桩的埋设稳定期不少于30天。（2）测点布设在顶管工程范围内，向工作井方向设置4个沉降监测断面（其中3个在试顶阶段），向接收井方向设置2个沉降监测断面，间距5米；并在两股铁轨上设置两个沉降监测断面；监测断面以顶管轴
14、线为中心点，两侧各设5个监测点，前3个间距2米，后2个间距为5m、8m。测量仪器采用进精密水准仪。（3）测量方法观测方法采用精密水准测量方法。基点和附近水准点联测取得初始高程。观测时严格控制限差，每测点读数高差不超过0.3mm，对不在水准路线上的观测点，一个测站不超过3隔，如超过时，重读后视点读数，以作核对。首次观测应对测点进行连续两次观测，两次观测高程之差应小于1.0mm，取平均值作为初始值。6.2数据分析与处理1) 画出时间位移曲线散点图和距离位移曲线散点图，根据沉降规律判断土层稳定状态和施工措施的有效性。2）当位移时间曲线趋于平缓时，可选取合适的函数进行回归分析，预测最大沉降量；3）作横
15、断面和纵断面沉降槽曲线，判断施工影响范围、最大沉降坡度、土体体积损失等。7、顶管管材7.1 该顶程隧道管片采用加强管。7.2顶管前对钢筋混凝土管材成品进行检查：管接头的槽口尺寸是否正确，光滑平整。7.3钢套环上刃口无庇点，焊接处平整，肢部与钢板平面垂直。管材现场堆放整齐、搁平。8、地表隆沉控制措施8.1 地表沉降预测 由派克法，地面沉降的横向分布似正态分布曲线。Smax=V/(2.5i)Smax - 最大沉降量；V - 地表损失量i - 沉降槽宽度系数i=R(Z/2R)0.8 =2.07 (7/1.98)0.8 =5.68地表损失量V与以下因素有关：开挖面引起的V1=0.04纠偏引起的V2=(
16、1/2)R2 L%=0.1工具管与管子外径空隙引起的V3= D.ak=0.04其它因素引起的V40.05VV1+ V2+ V3+ V4=0.23Smax= 0.23/(2.53.8)=0.023m23mm8.2 地面驳岸监测，优化掘进机参数在顶管出洞至穿越河道驳岸前作为顶管试验阶段，在试验段进行测试，在横截面沉降槽宽度范围内布点，在轴线方向每隔5m布一个沉降槽断面。通过地表监测得到的隆沉量与相对应时的掘进机主参数（包括推进速度、设置刀盘土压力值，出土率等)进行比较，从而优化掘进机参数指导以后的顶管推进。8.3 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
17、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。8.4 置换泥浆措施在顶进结束后，我们必须立即用纯水泥浆置换穿越河道段管片外膨润土泥浆。9、穿越苏州河顶管施工方法及技术措施9.1 顶管施工沉降分析顶管施工过程中，对其自身的周围土体将产生扰动，使土体本身的强度发生变化和土体产生位移，从而导致地面沉降，同时波及顶管管道上方的驳岸、2000合流污水管道及地上建筑物。根据影响地面沉降的主要因素，确定顶管施工控制要点为： a. 施工参数的选定与调整，包括土仓压力值、顶进速度、出土量的设定；b.顶进姿态的控制；c.注浆管的配置和注浆参数的设定；d.漏
18、水漏泥情况的防止；e.置换注浆9.2监测措施为了预测顶管施工过程中可能出现的问题，确定地面沉降最小的施工初始参数，在试顶段设置3个沉降监测端面，间距5m。在顶管施工过程中，测定对应于在分别采取不同的施工参数的地面沉降值。对测得数据加于分析比较，借以确定顶管施工的初始施工参数。在顶进段对地面沉降、主要管线沉降进行沉降监测，根据量测反馈资料，调整和选定顶管掘进机适当土压力值，使正面土体处于良好的平衡状态。在顶进过程中严格控制推进速度，注浆量，及注浆压力等施工参数，顶管轴线偏差越小越好，要勤测、勤纠。 在顶进过程中，测量监测桩的沉降，尤其在掘进机出洞后的30m内，要每顶进一节管子测量二次。此间摸索出
19、最佳施工参数值，30m以后每天测量4次，根据监测反馈信息及时修正顶管施工参数。监测桩的测量时间；顶进前测量桩顶原始标高；顶进到达到河道驳岸15m、10m、5m和顶进到达时测定的沉降值；机头通过后的沉降值；机头通过河道驳岸后13日后的沉降值及沉降速率；机头通过河道驳岸后10日后的沉降值及沉降速率；顶管全线通过河道驳岸结束后的沉降值。以上沉降值（率）一旦接近规定的沉降值，立即停止顶进，分析原因，针对具体情况，拟写出采取相应措施的详细施工文件报请业主和工程师审批后再实施。9.3观测桩的测量时间： a.顶进前测量桩顶原始标高；b.顶管机头距离监测断面前后515 米范围每小时 测量一次；顶管机头距离监测
20、断面前后05米 ；范围每半小时测量一次 c.顶管掘进机通过监测断面15米后的每12小时测量 一次；顶管完成后置换注浆进行连续监测； d.顶管结束后每天测量一次，至沉降稳定为止监测结果在每天上汇总，用于指导施工，发现异常情况，立即通报。9.4顶进措施1）我们采取顶管掘进机外壳涂蜡，机头后跟踪注浆，基本上可以消除机头带土损失。 2）顶进时勤测勤纠，纠偏角度控制在1o以内，使顶进轴线偏差越小越好，减少掘进机纠偏引起的土体损失。 3）严格控制好减摩注浆的压力、注浆量，使浆液充满管节与土体的间隙。对重要路段，在通顶后用迟凝泥浆置换原有的触变浆液。4）顶进时管节止水橡胶圈必须安装好，保证节口不漏水、不漏泥
21、，以减少土体损失。5）本段顶程覆土深，水压力大，为了保证进洞口密封措施，洞口密封采用双层幕套。如下图：10、 顶管穿越苏州河道施工防汛应急预案为了确保工程施工期间防汛堤坝安全能够得到保证，及时消除事故隐患，我项目部成立了施工期间防汛指挥小组，特制定防汛具体措施。10.1 防汛组织：组长：徐飞副组长：苏俊 王剑锋组员：陆耀华 唐凯 阮弛翔 陈庆华 游健 王铁 10.2防汛器材：应急预案备用物资清单物资名称数量状况存放地点保管人备注草袋500只新项目部仓库阮弛翔潜水泵2台新项目部仓库阮弛翔医药箱1只新项目部仓库阮弛翔大方锹20把新项目部仓库阮弛翔应急灯1只新项目部仓库阮弛翔防水电筒2只新项目部仓库
22、阮弛翔消防筒6只新项目部仓库阮弛翔10.3具体措施10.3.1 设防范围和标准a、每年五月一日至十月底为汛期b、在主汛期的高潮期（农历三十、初一、初二、初三、初四、十四、十五、十六、十七、十八）潮位4.5米以上和有热带气旋，暴雨警报时，负责人必须到位值班加强巡查，并安排好值班车辆和驾驶员，随时准备接收防汛任务。c、凡预报强热带风暴警报和台风紧急警报在12-24小时影响本市时，防汛领导小组成员、抢险队伍必须到位参加值班。同时车辆和抢险物资、设备必须到位，遇有险情及时进行抢险工作。10.3.2. 关键部位及预案措施a、在顶管施工中，要加强临边的防护。各类支撑、脚手架要稳固，遇有6级以上强风等恶劣气
23、候要停止高空作业，并及时清除零星轻便杂物、标语、宣传牌，预防强风导致高空坠物砸伤行人及车辆。b、天文潮、台风、暴雨“三碰头”时的处理措施此种情况比较少见，但对施工干扰极大，此时，施工排水无法进行。它一般在9、10月份，持续4-5小时左右，我们将根据天文潮与台风可能同时出现的几率，提前安排施工计划，一旦发生该种情况，提前停止正常施工，同时做好应急措施。10.3.3、组织指挥 项目经理部成立防汛指挥小组，项目经理部、各施工队的防汛工作联络员负责本部门的防汛工作。防汛期间，工地配备一支20人左右的抢险队伍，并制定联络方案，按设防范围和标准上岗值班，接通知后立即参加抢险。平时汛期有两名工作小组成员值班
24、，随时和上级部门保持联络。10.4 应急预案10.4.1. 发生险情后，立即报告现场防汛总指挥。10.4.2. 防汛值班负责人立即组织现场人员进行抢险，派人到防汛器材专用仓库提取防汛器材，布置就位。防汛值班负责人有权调动当班上岗人员和抢险机动人员。10.4.3. 同时及时通知本单位领导赶赴现场，并将情况汇报给上级部门值班室。10.4.4. 单位负责人赶到现场，组织指挥前线。10.4.5. 抢险步骤：a、将对讲机分发各现场主要抢险负责人。b、各级抢险负责人进行分工、协调工作。c、提取调集防汛器材。d、将水泵房到低洼积水处，根据由低到高和有远到近的原则，将水泵按口径大小由大到小布置。10.4.6.
25、 防汛器材 根据本单位和工地的实际情况，配齐配足抽水泵、水带、蛇皮袋、工具等防汛器材。10.5 保管要求10.5.1. 设专门库房存放。10.5.2. 库房门前挂牌，标明器材名称、数量及检查日期。10.5.3. 定期检查，作好保养。10.5.4. 防汛期间，防汛负责人的手机24小时开机，工作人员备对讲机，设防汛专用电话，24小时专人值班，保持信息畅通。10.5.5. 汛期过后，对防台防汛应急反应文件的有效性进行评审和修订。10.5.6. 防汛器材必须专人保管，严禁挪作它用。10.6 联系电话徐 飞：13301657683 苏 俊 ：13601862714 王剑锋：13381752593 陆耀华
26、：13361897760唐 凯：13816879050 阮弛翔：13301695882 10.7紧急情况预案如工程顶管穿越苏州河驳岸过程中，出现紧急情况重大险情时，应及时如实逐级上报情况，与此同时，做好周边群众的安抚工作，保证社会的和谐稳定，首先立即启动项目部应急预案，项目部组织人员对周边人员进行疏算，安排群众入住就近的宾馆，保证生活正常，稳定情绪。同时，紧按上级单位指示，做好工程抢险工作。对现场受伤人员，立即送至最近的长征医院、仁济医院进行抢救。上海市第一市政工程有限公司 56383406上海市城建集团公司 63017388上海市水务局防汛指挥部 52398560上海市防汛指挥部 962450上海市110指挥中心 110上海市120急救中心 120
