市政工程顶管施工方案.doc

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1、市政工程顶管施工方案市政工程顶管施工方案第一章 概况1.1.工程概况*标段起点为平湖华南物流城东侧，终点为龙茜供水工程长坑隧道口，全长6.304km。该项目有五段顶管工程,共计1562.18m，其中DN3400钢管顶管1350.18m，DN2800钢管顶管212m。顶管工程设计布置在D1-069.75D2323.08管段，详见附图1.1-1北线引水工程第四标段管线平面布置图，其规格、长度及分布桩号如下：序号顶管名称 桩 号长 度 备 注1富安大道D1069.75D0066.06 903.69mDN340032，41工作井2平新北路D0152.19D019.06133.13mDN340032，

2、41工作井3富安西路D0582.14D0670.0087.86mDN340032， 42工作井4苗 坑D0744.40D0969.90225.50mDN340032， 43工作井5平湖墓园D2111.08D2323.08212.00mDN280028， 44工作井6合 计1562.18m 以上五段顶管共设四个顶管工作井，其中41工作井设计为圆形，内径14m，布置在富安大道平新北路顶管相交位置，供两段顶管使用。42工作井设计为圆形，内径10m，布置在富安西路顶管桩号D0+670位置。43工作井设计为方形，净空尺寸为9.08.0m，布置在苗坑顶管桩号D0+969.9位置。44工作井设计为方形，净空

3、尺寸为8.07.0m，布置在平湖墓园顶管桩号D2+111.08位置。1.2 工程水文、地质1.2.1富安大道顶管和平新北路顶管：顶管埋深57m，管身位于地下水位以下，管身土层多为人工填土，部分管段为强风化岩堆积区，会对顶管产生较大的阻力，影响顶管施工，强风化岩堆积区又是主要含水层，渗透系数较大，预计顶管进入该土层以后涌水量较大，对顶管施工产生一定影响，在气压平衡方式顶管中应充分考虑这些因素。1.2.2 富安西路顶管：该顶管位置地层以残坡积土的粉质粘土为主，没有对工程施工不利的特殊地层和不可穿越的障碍。1.2.3苗坑顶管：该顶管布置于苗坑水库左坝肩山体下，顶管位置地层以全-弱风化粉砂岩为主，其中

4、弱风化岩长约占总长的12（约115m），对顶管的掘进带来困难。此外本地段地下水头压力较大，且临近苗坑水库，接受补给的渗径较短，地下水会对施工产生不利影响，增加了地下水抽排难度。1.2.4平湖墓园顶管工程：顶管埋深3.45.4m，管身大多位于地下水位之下，特别是该顶管末段位置处在砾砂层，由于砾砂层是主要含水层，因此地下水对末段顶管施工有一定的影响，施工过程中，采取适当措施，防止地下水丰富而造成掘进塌方，同时顶管从池塘水域旁穿过，要特别注意观察，以防透水。1.3本工程施工特点本标段富安大道DN3400的顶管长度有903.69m，在顶管方向控制和调整、主顶油缸和中继间的配置、管道吊装及焊接等方面技术

5、难度大，要制订切实可行的工程施工技术方案，确保工程施工质量和安全。第二章 施工部署2.1 工程施工程序顶管工程施工工期长，施工难度大，确定为施工技术攻关重点。拟定组织两个施工班组平行作业。第一施工作业班组负责富安大道平新北路顶管施工，为了满足后续的埋地钢管管道安装施工衔接，先完成平新北路顶管以后，再进行富安大道顶管施工，41工作井建成后立刻开始顶管施工。第二施工作业班组负责富安西路、苗坑和平湖墓园顶管施工，42工作井建成后，立刻开始顶管施工，施工顺序为：富安西路顶管 苗坑顶管 平湖墓园顶管。根据第二施工作业班组的施工进度，要安排好42工作井、43工作井和44工作井的施工时间，保证富安西路顶管、

6、苗坑顶管和平湖墓园顶管的及时衔接。2.2 施工劳动力及主要施工机械设备配置计划2.2.1施工劳动力计划序号工程项目内容木工钢筋工泥工砼工挖土司机电工机修工起重工电焊工普工合计1第一顶管段242414262第二顶管段242414263工作井8626211111644 合计86262595944962.2.2 主要施工机械设备配置计划序号机械设备名称型 号数量 备 注 1空压机SA230A4台用于顶管施工 2 液压油泵 8台用于顶管施工 3污水泵 6台用于顶管施工 4电动葫芦HC10 2套用于顶管施工 5挖土反铲W150 1台沉井土方开挖 6 自缷汽车15T 与实际运量相配合9汽车起重机QY25型

7、1台沉井吊运土方 10电焊机BX35008台用于顶管钢管焊接 11电焊机BX33001台用于钢筋焊接 12灰浆搅拌机UJ100 2台用于顶管 13灰浆泵UB3 2台用于顶管 14钢筋切断机QJ40 1台 15钢筋弯曲机GW40 1台 16混凝土输送泵车 1台用于工作井砼浇筑 17插入式振动器ZX70 4台 18木工圆锯MJ104 1台19柴油发电机150kw1台用于顶管施工 第三章 施工进度计划 3.1 施工进度总体安排富安大道平新北路钢管顶管是本项目施工工期关键线路，待4-1工作井沉到位以后，第一施工作业组立即进行富安大道一平新北路顶管。待4-2工作井沉到位以后，第二施工作业组进行富安西路、

8、苗坑、平湖墓园顶管。 安排好4个顶管工作井的施工时间，一方面要满足顶管的施工进度，叧一方面又不要使顶管工作井施工以后搁置太久。 3.2 施工进度计划 顶管工程施工从2006年11月1日开工，2008年2月29日完工，工程施工工期480天。编制了附图3.2-1北线引水工程第四标段顶管工程施工进度网络图，各段顶管工程施工进度计划如下：（1）工作井工程施工： 2006.11.12007.8.31，共240天。 （2）富安大道一平新北路顶管工程施工： 2007.1.12008.2.29，共420天。（3）富安西路，苗坑、平湖墓园顶管工程施工： 2007.3.12007.11.30，共270天。 第四章

9、 主要项目施工方法 4.1工作井预制及下沉施工工作井预制及下沉施工程序如下：施工准备 场地平整 井位放线 开挖浅基坑砂垫层和素混凝土垫层 沉井制作 布置降水井点或排水沟、集水井 挖土下沉 浇注底板混凝土 施工其它辅助设施。4.1.1 工作井浅基坑开挖首先测量放线，基底开挖尺寸比工作井外廓大1.5m，四周边坡按1：0.5放坡。为了减少沉井深度，先将基坑开挖至自然地面以下2.8m，基坑坡顶周围平整场地，以利排水。 4.1.2工作井制作高度的确定工作井采用钢筋混凝土沉井的方式。根据工程实际情况，拟定工作井采取三次浇筑混凝土，二次下沉的施工方法，本方案以4-1工作井为例叙述。4-1工作井为圆形钢筋混凝

10、土结构，内径为14.0m，壁厚1000，下沉深度15.32m。考虑到满足D3520防水钢套管安装的稳定性，拟定第一次浇筑套管以下3660刃脚部分，再浇筑至套管以上1.0m（高度4.96m），待刃脚部分混凝土强度达到100%，第二次浇筑混凝土强度达到70%以后，即可开始沉井，沉井深度5.82m。第一次沉井到位以后浇筑上部6.7m钢筋混凝土，待混凝土强度达到70%再进行第二次沉井，沉井深度6.7m，最后沉井深度达到15.32m。要使沉井在自重下顺利下沉，其下沉系数K应大于1.15，可按下式计算： K=（QB）/L（H2.5）R1.15式中：Q沉井自重及附加荷重（KN）； B被井壁排除的水重（KN）

11、，当采取排水下沉时，B=0； H沉井下沉深度（m）； L沉井外部周长（m）； 2.5按摩擦力在深5m时达到最大值，5m以下保持常值； 单位面积摩擦力的平均值（KN/）,对粒性土为2550； R刃脚反力（KN）,当挖空时R=0,本沉井工程分三次浇筑混凝土，两次沉井，高度分别为8.6m、6.7m，其混凝土量分别为384m和316m（钢筋分别为54t和42t），取B=0, R=0 ， =kN/25,则第一节：K1=（38424+540）/3.1416（8.622.5）25=1.29第二节：K2=（70024+960）/3.1416（15.322.5）25 =1.11从以上计算数据来看，第二节沉井下沉

12、系数略微不足，采取触变泥浆减阻措施，即可滿足沉井下沉要求。4.1.3.模板制安：（1）刃脚模板支设工作井井壁厚，重量大，必须做好刃脚模板支设的基础，即在夯实整平地基上铺300厚石粉碴，并用振动夯夯实，浇筑厚100的C10混凝土，待其达到一定强度以后方可进行刃脚模板支设。采用垫架法支模方案，首先根据设计施工图，将刃脚斜面制作成400宽的定型木模板，模板安装以后采用100100m立档木方加固，并用对拉螺栓拉紧，刃脚斜模板与立档木方之间用10050木方斜撑，详见附图4.1-1刃脚模板支设示意图。（2）井壁模板安装本标段有四个工作井，其中两个圆形和两个方形。 方形工作井井壁侧模采用20厚18492的木

13、模板，立档采用50100mm木方加固，间距450mm，横档采用脚手架钢管加固，间距450mm。 圆形工作井井壁内侧模采用20厚18440的木模板，外侧模采用20厚18492的木模板。立档采用100100mm木方加固，间距450mm，横档采用成型钢筋加固，4-1工作井外侧横档用20钢筋，搭接处焊接，内侧横档用32钢筋，间距均为450mm。4-2工作井外侧横档用22钢筋，内侧横档采用28、22钢筋，间距均为450mm。 采用14mm圆钢筋制作对拉螺栓，间距为450450mm，对拉螺栓圆钢筋机械性能要符合要求，为了防止对拉螺栓滑丝胀模，可采用双螺帽紧固。4-1工作井第二、三次井壁混凝土的下半部采用1

14、6mm圆钢筋制作对拉螺栓。 工作井防水钢套管按测设的中心线和高程准确安装。为了保证安装精度，当刃脚混凝土浇筑以后，用角钢焊接防水钢套管安装基座。 固定在模板上预埋件和预留孔洞不得遗漏，安装必须牢固，位置准确。（3）质量检验 所有的模板及支撑必须保证结构的形状，具有足够的强度和稳定性。模板表面平整、接缝严密、不漏浆； 模板安装的允许误差，应符合如下规定：项 目允许偏差（mm）轴线位置5截面内部尺寸底板、基础 10墙、墩 5相邻两板表面高差 2 底模上表面标高 5底层垂直 全高不大干5米 6全高大于5米 8 4.1.4钢筋制作与安装（1）钢筋加工要做到除锈、调直后再切断。钢筋弯曲成型时，要根据不同

15、的弯曲角度和相应的调整值用石笔划出各弯曲点位置再弯曲成型，弯曲成型后的允许偏差为：全长10mm，弯起钢筋起弯点位移20mm，弯起钢筋的弯起高度5mm，箍筋边长5mm。（2）钢筋安装之前，应检查钢筋加工的品种、规格及加工后几何尺寸是否符合设计和施工规范的要求。（3）钢筋搭接尽量采用焊接方式，井壁水平钢筋采用电弧焊连接，焊缝长度：对单面焊为10d，双面焊为5d。井壁竖向钢筋采用电渣压力焊。要按钢筋焊接及验收规程（JGJ18）的规定对钢筋接头的外观质量进行检查，并由监理见证取样作力学性能检验，其质量应符合有关规程的规定。（4）根据工作井刃脚垫层上测设的轴线，先用墨斗线弹出刃脚边线，再用石笔画出受力钢

16、筋的位置，以保证钢筋绑扎的几何尺寸。 （5）双向主筋的钢筋网相交点应全部扎牢。绑扎时应注意相邻绑扎点的铁丝扣要成八字形，以免钢筋网歪斜变形。（6）井壁、底板受力钢筋混凝土保护层50。（7）钢筋搭接长度：在受拉区，级钢筋为30d，级钢筋为42d，不小于300mm；在受压区，级钢筋为26d，级钢筋为36d。受力钢筋的绑扎接头位置应相互错开，在受力钢筋直径30倍且不小于500mm的区段范围内绑扎，接头受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积的百分率：受压区不得超过50%，受拉区不得超过25%。（8） 质量检验 钢筋的接头位置和搭接长度是否符合规定； 检查钢筋的保护层是否符合要求； 检查钢筋绑扎是否牢固，

17、有无松动、变形现象； 钢筋安装位置和保护层的允许偏差如下表：项 目 允 许 偏 差（mm）受力钢筋间距 10 分布钢筋间距 20箍筋间距 20受力钢筋排距 5 钢筋弯起点位移 20绑扎钢筋网（网眼尺寸） 20受力钢筋保护层底板、基础、厚墙 10梁、柱 5 板 34.1.5混凝土浇筑（1）混凝土强度必须符合设计要求，即所有垫层为C10，顶管工作井底板、侧墙为C30，抗渗标号为W6。其所用原材料必须符合施工规范要求。（2）本工程全部采用商品混凝土，使用汽车混凝土输送泵车浇筑，混凝土分层分段浇筑，每层浇筑厚度不得大于75，每段间浇筑长度控制在23米。每层浇筑混凝土允许间隔时间：2030C时，普通硅酸

18、盐水泥90 分钟，矿渣硅酸盐水泥120 分钟。（3）操作人员应有规则的等距离插入振动棒，并深入下层表面5，以保证砼均匀密实，上下层良好结合。（4）工作井底板、侧墙厚度1.001.20m，混凝土体积大，采取如下防裂技术措施。选用水化热较低的水泥；选择合适的砼配合比；降低混凝土的入模温度；加强施工过程中的温度控制：a. 做好混凝土的保温保湿养护；b. 采取较长时间养护，规定合理的拆模时间，延缓降温的时间和速度，充分发挥混凝土的“应力松驰效应”；c. 加强混凝土早期养护，提高早期相应龄期的抗拉强度。（5）混凝土浇筑现场按规范规定留置混凝土试块。浇筑过程中,定时抽检混凝土坍落度,以保证混凝土强度。（6

19、）侧墙最大厚度1000mm，浇筑高度8.6m，因泵送砼坍落度大，浇筑时，特别注意减小对模板的侧压力。（7）侧墙应采取分段分层的浇筑方法，不得进行斜坡式浇筑。（8）混凝土自高处倾落，其自由倾落高度不宜超过3米，如高度超过3米，采用漏斗、串筒进行浇筑，防止混凝土产生分层离析。（9）在施工缝处继续浇筑混凝土时，已浇筑的混凝土抗压强度不应小于1.2N/mm。（10）在已硬化的混凝土表面上继续浇筑混凝土时，应清除垃圾、水泥薄膜、表面松动砂石和软弱混凝土层，同时还应加以凿毛，用清水冲洗干净并充分湿润，时间间隔一般不宜少于24h，残留在混凝土表面的积水应予清除。（11）混凝浇筑不允许设置垂直施工缝，在水平施

20、工缝处浇筑混凝土之前，宜先铺上1015厚的水泥砂浆一层，其配合比与混凝土内的砂浆成分相同。（12）混凝土浇筑完毕以后，要及时覆盖和洒水养护，养护期不少于14天。4.1.6 钢管脚手架搭设根据工程实际情况采用483mm钢管搭设扣件式钢管脚手架，井壁内外侧搭设双排脚手架，作为工作井井壁钢筋、模板制安及混凝土浇筑施工作业平台，脚手架走道宽0.9m，立杆采用对接扣件连接。（1）4-1顶管工作井外侧双排脚手架：4-1顶管工作井最深，井口至井壁刃脚底 15.32m，第一、二次混凝土浇筑高度8.6m，第三次混凝土浇筑高度6.72m，工作井外径16.0m。外侧双排脚手架搭设高度9.8米，其中地面以上5.8m。

21、双排脚手架沿外壁距离最小 200mm成折线形式搭设，每根水平杆连接三根立杆，首尾相连形成一圈整体。立杆间距1.5m，步距1.8m.垂直方向设斜支撑。（2）4-1顶管工作井内侧双排脚手架：分两个阶段进行。第一阶段：为第一、二次混凝土浇筑，搭设高度9.8m。双排脚手架沿内壁距离最小200mm成折线形式搭设，每根水平杆连接三根立杆，首尾相连形成一圈整体。立杆间距1.5m，步距1.8m，垂直方向设斜支撑，第一次沉井下沉之前将其拆除。第二阶段：第一次沉井下到位以后，即可进行钢管脚手架搭设，搭设高度16.5m，由于脚手架较高，按第一阶段的方法搭设内侧双排脚手架，并在内侧双排脚手架中间范围内搭设十字双排脚手

22、架，使工作井内的脚手架连成一个稳定的整体。（3）4-2苗坑顶管工作井为方形，外廓尺寸11.0m10.0m，井口至井壁刃脚底 11.96m，第一、二次混凝土浇筑高度7.8m，第三次混凝土浇筑高度4.16m。外侧双排脚手架搭设高度9.0米，其中地面以上5.5m，立杆间距1.7m，步距1.8m，垂直方向设斜支撑。内侧双排脚手架搭设高度13.2米，立杆间距1.7m，步距1.8m。搭设阶段和方法同4-1工作井内侧双排脚手架。（4）沉井钢管脚手架的立杆和斜支撑均落在土层上，其杆件底端应垫以方木块，并增设扫地杆，同时注意基础排水，以防止整个架体失稳。（5）作业层外围应设置高度1.1m的拦杆和挡脚板，并立挂安

23、全网，网的下口要封严。外侧脚手架搭设人行斜梯，并安装人行扶手，沉井内侧沿井壁焊接钢制爬梯，并安装钢制护罩。（6）沉井内外双排脚手架上应安置三层铺设好脚手板的作业层，脚手板铺设应符合如下规定： 脚手板必须铺平铺稳，要用铁丝扎牢。 脚手板采用对接平铺时，在对接处，其下两侧支承横杆的距离应控制在100200mm之间。 脚手板采用搭接铺放时，其搭接长度不得小于200mm，且应在搭接段的中部设有支承横杆。铺板严禁出现端头超出支承横杆250mm以上未作固定的探头板。 脚手板采用纵向铺设时，其下支承横杆的间距不得大于：竹串片脚手板为0.75m；木脚手板为1.0m。（7）脚手架搭设时，操作人员必须戴安全帽、系

24、安全带、穿防滑鞋。不得单人进行装设较重杆配件和其它易发生失稳、脱手、碰撞、滑跌等不安全作业。（8）严禁高空抛掷钢管、扣件、搬手等材料机具，特别是工作井内脚手架搭设和拆除的钢管应使用安全绳吊运，拆除下来的管材要按指定的位置有序堆放。（9）拆除脚手架时必须事先围好警戒线，要派专人负责安全看守。下班之前要将脚手板上的钢管横杆、扣件及工具清理干净，以防高空墮落伤人。（10）脚手架搭设完毕要通过检查验收后方可使用，检查验收的主要内容有： 脚手架平面位置、高度、立杆间距、水平杆步距等结构尺寸。 节点连接可靠。其中扣件的拧紧程度应控制在扭力矩达到4060 N.m。 剪刀撑、斜撑设置应满足结构受力要求。 脚手

25、架立杆垂直度偏差应1/300，当架高20m时为不大于50mm；当架高20m时为不大于75mm。 作业层脚手板、安全防护措施均应符合以上要求。 脚手架立杆基础处理应符合以上第四条的要求。4.1.7 沉井下沉测量控制与观测首先在沉井外的地面上建立十字控制点，并在同侧设置照准后视点，同时，在沉井外壁测设垂直中心线（沿井壁的上下垂线），沉井下沉之前，控制点、后视点、井外壁中心点应处在同一直线上，下沉之后，以控制点和后视点为准，检测沉井的倾斜、位移、扭转。沉井的四个方位均按上述检测程序进行，每次观测以后，提出检测成果交沉井施工人员，以此作为沉井纠偏的依据。为了保证沉井下沉不倾斜，均匀下沉是关键，所以进行

26、水平观测十分重要。下沉之前，在沉井四个方位的外壁测设水平点，並画以红色标尺，用以观测沉井是否均匀沉降。同时应做好沉井周围路面及构筑物的沉降观测。根据沉井下沉的速度确定中线和水平观测的次数，正常下沉时，每班应进行12次，当倾斜值达50时，要及时进行纠偏处理。发现倾斜严重、快速下沉等异常现象时，要求跟班监测，沉井沉至设计标高而封底以前，24小时监测一次。 4.1.8沉井下沉（1）井内排水：各工作井下部位于地下水位以下，拟采用排水方法施工。在井内距刃脚 1.5m左右挖排水明沟，明沟隨沉井下沉而不断加深 ，均布集水井，采用2台污水泵将地下水排出井外，使地下水位始终保持比开挖基底面低0.5m以上，保证井

27、内操作人员正常施工作业。（2） 挖土下沉：垫层混凝土凿除时要求均匀对称，以减少不均匀下沉，并要求速度快，为此采用风镐对称进行，垫层凿除后，及时在踏面下回填砂土，凿除垫层时要加强垂直度、下沉量观测，发现倾斜立即报告，并采取纠正措施。沉井采用机械挖掘与人工清理相结合的方法。拟定采用一台W150型挖掘机在井内挖土，从中间开始挖向四周，均匀对称的挖土，每层挖掘深度控制在1.0m左右，刃脚前留1.2m宽度由人工分层、对称、均匀地向刃脚削薄土层，每次削土20，当刃脚前的土层挡不住刃脚的挤压而破裂时，沉井便会在自重作用下破土下沉。人工削土时，应沿刃脚全面、分层、对称地进行，并做到边挖边清理。土方吊运采用25

28、T汽车式起重机。挖掘机将井内土方装于预先制作的钢制吊斗内，然后用汽车式起重机吊至井外，采用自卸汽车运至弃碴场。在吊运过程中，吊斗要偏离井下挖土机械，吊斗下严禁站人，确保交叉作业安全。4.1.9沉井下沉过程中的纠偏和预防：（1）倾斜：倾斜一般在初沉或入土不深时发生，所以纠偏也应在入土不深时完成，若入土一定深度还未完成纠偏，沉井下沉就难以纠偏了。若沉井已经倾斜，可采取在刃脚高的一方加强挖土，而在较低的一方适当回填砂石，可使偏斜得到纠正。如果是阻力不均产生的倾斜，可在阻力较大的一方局部偏心压载，使倾斜得到纠正。本沉井外壁与刃脚平齐，要充分考虑土体摸擦力对沉井下沉的影响。（2）水平位移：位移产生多由于

29、倾斜导致的，要求尽量保持沉井基本垂直下沉，避免过多的纠偏。位移纠正措施一般是有意使沉井向位移相反的方向倾斜，再沿倾斜方向下沉，至刃脚中心与设计中心位置吻合时，再纠正倾斜。（3）扭转：沉井下沉产生扭转的原因是多次不同方向倾斜和位移的复合作用引起的，可按上述纠正位移、倾斜方法先纠正位移，然后纠正倾斜，使偏差在允许范围以内。 （4）沉井不沉或超沉的预防：沉井不沉的原因有：沉井倾斜严重、土质异常和下沉系数不足，为此，在沉井下沉过程中，应严格监测，及时纠偏，确保沉井的正常下沉，防止倾斜严重而无法下沉。若遇土质异常，应分析原因，研究方案，采取措施确保顺利下沉。当下沉系数不足时，可采取触变泥浆减阻措施，沉井

30、预制时，于井壁内预埋注压膨润泥浆管，采用注浆润滑可减少井壁与土层之间的摩擦阻力，保证沉井顺利下沉。 当沉井下沉接近设计标高时，为防止超沉，应控制好挖土速度和挖土量，以降低下沉速度。距设计标高0.3m时应停止挖土，并采用加载下沉使之达到设计标高，达到设计标高后，及时卸载防止超沉。4.1.10 沉井封底及底板浇筑：当沉井下沉到位稳定后，根据设计施工图要求，及时封底并浇筑混凝土。本工程采取排水封底方案，分两步进行。第一步进行土形整理，使之呈锅底形，自刃脚向中心挖放射形排水沟，填以石子做成滤水暗沟，在中部设2个集水井，井深1.5m，插入直径0.8m、周围有孔的钢套管，四周填以卵石，使井底的水都汇集到集

31、水井中，用潜水泵排出，使地下水位保持低于井底面3050。刃脚混凝土凿毛处应洗刷干净，然后，在井底对称均匀浇筑一层混凝土垫层，强度达到30%后，绑扎钢筋，浇筑上层防水混凝土底板。混凝土浇筑应在整个沉井底板范围内分层由四周向中央进行，每层厚4050，并捣固密实。在封底的集水井中应不间断地抽水，待底板混凝土达到70%设计强度后，进行第二步操作，对集水井逐个停止抽水，逐个进行封堵，方法是在抽除井筒水后，立即向滤水井筒中灌入C30早强干硬性混凝土，装上法兰，使之与底板一平，详见附图4.1-1封底构造与方法。4.2 顶管工程施工4.2.1 顶管施工工艺根据本工程特点，顶管施工采用人工半机械化作业，即人工挖

32、掘及运输，钢管电弧焊对接，液压千斤顶顶进，地下渗水流入顶管工作井集水坑中，采用水泵及时排出。 施工工艺框图如下：施工准备 地面设备安装工作井（沉井）施工管道制作 井内设备安装 机头穿墙出洞 注浆减阻顶 进 中继间安装挖掘、运土 测 量 井内安装后续管节 管道接口焊接 回收机头管道贯通 竣工验收 4.2.2 顶管总顶力计算：富安大道顶管线路长，施工难度大，本方案叙述以此段顶管为依据。根据给水排水管道工程施工及验收规范的规定，顶管总推力按下式计算。P=fD12H+（2H+ D1）tg 2（45-/2）+/D1+PF式中， P计算的总顶力（kN）； 管道所处土层的重力密度（kN/m）； D1管道的外

33、径（m）；H管道顶部以上覆盖土层的厚度（m）；管道所处土层的内摩擦角（）；L管道的计算顶进长度（m）；f顶进时，管道表面与周围土层之间的摩擦系数，采用触变泥浆减阻措施时，取值为0.15；PF顶进时，工具管的迎面阻力（kN），按PF=D1tR 式中t=0.032m，R=500 KN/。 顶管位置的主要土层是人工填土，在顶管中段约265m管段集中堆填强风化岩块。根据工程地质勘察报告，土的摩擦角=20，钢管外径D1=3.440 m,管道与其周围土层的摩擦系数f取值0.15，管长L= 743.69 m，管道所处土层的重力密度为18KN/m，覆盖土层厚度H为6m，管道单位长度的自重为27.07KN/m。

34、 经计算工具管的迎面阻力, PF=D1tR=3.143.440.032500=171（kN） 从而得， P=fD12H+（2H+ D1）tg（45-/2）+/D1+PF =0.2=15183.4426+（26+3.44）tg 2（45-20/2）+27.07/183.44743.69+171 =138369（kN）在一般的钢管顶进中，每节钢管所能承受的最大推力可按下式计算， F=210000D1t =2100003.143.440.032 =75287 KN 式中， D1钢管的外径（m） t 钢管的壁厚（m）DN3400钢管允许顶力为75287 KN，顶管主顶选用6台200T千斤顶，千斤顶顶力

35、为12000 KN，可以满足一级顶进的要求，最大顶力在12000 KN时，可以顶进的长度是64m。根据以上推力计算，一次顶进远不能满足要求，需要增加中继间，按照接力推进工艺进行施工。4.2.3 中继间安装位置及数量主站最大顶力12000KN ，剩余顶力由中继间承担，中继间采用500KN千斤顶，每个中继间设28个千斤顶，每个中继间总顶力为14000KN。因为在推进过程中顶力会因土质条件的变化而有较大的变化，所以第一个中继间应放在比较前面一些，当总推力达到中继间总推力60%时，即45m位置就安放第一个中继间，以后，每当达到中继间总推力的80%时，安放一个中继间。（13836912000140000

36、.6）/（140000.8）=11（个）经计算共需增加12个中继间。中继间结构主要由以下山几部分组成；a.短行程千斤顶组（推力500KN/个，行程30，每个中继间设28个）。b.承压法兰片。c.中继间套管，千斤顶紧固件。d.止水密封圈。e.液压、电器、操纵系统。中继间的千斤顶组在高压油的作用下，以其后管道为后座支承力，将其前段管向前推进约2528，然后由其后中继间推进后面管段约2528，采用这种方法，将管道分段逐次推进。4.2.4 主要设备选型及配置 4.2.4.1 工作井内设备选型及配置 （1）主顶千斤顶：根据顶管总顶力计算，拟定配置6台2000KN的液压千斤顶，成60夹角对称布置。采用两台

37、并联的液压油泵供油，千斤顶行程1500。（2） 其它设备：包括导轨、千斤顶台架、顶铁、分压环、后承压壁、操作平台等。当工作井底板施工完毕以后，安装好安全围栏和爬梯，然后由吊车将上述各设备和部件吊入井内按要求精确安装，顶进设备布置见附图4.2-1顶管工作井内设备布置示意图。4.2.4.2工作井地面设备选型及配置（1） 气压系统配置空压机、冷却塔、空气过滤器、贮气罐、气压管路、气压表、单向阀、调压阀、安全阀等。该系统除向机头气压舱提供压缩空气外，还为管道内提供通风。每个顶管工作面配置两台SA230A型电动空气压缩机。（2） 液压系统配置高压油泵、控制阀、溢流阀和油管油箱等，该系统是对主顶千斤顶和中

38、继间千斤顶组提供油压力。每个顶管工作面配置2台45MPa高压油泵并联使用,为主顶千斤顶提供油压力，另外配置2台高压油泵为中继间千斤顶提供油压力。（3） 压浆系统包括泥浆池、灰浆搅拌机、注浆泵及管道等。每个顶管工作面配置一套搅拌设备，注浆泵选用0.8MPa螺杆式注浆机。（4） 起重设备工作井安装20T龙门行车，配置大小电动葫芦各一套，大葫芦吊装钢管，小葫芦吊运土方及其它小型机具。4.2.5 顶管出洞（1） 洞口密封结构： 洞口密封结构的作用是阻止在顶管过程中泥水从管道外侧与洞口间的间隙流入井内，同时对顶进施工过程中的气压起密封作用。根据管道壁预留孔的位置，制安一个防水钢套管，防水钢套管结构按设计

39、施工图施工。（2） 破墙出洞： 工作井预留洞口采用水泥砂浆砖砌体（增加钢筋拉结筋）临时封堵，顶管出洞前，先拆除砖砌体，然后将机头推进，切入土体中，随即可以进行顶管施工。（3） 方向控制： 由于顶管刚出洞口，管周围土体支撑力不均匀，部分管段进入土层，而另一部分可能还在导轨上，纠偏效果差，出洞初期方向控制十分重要，因此，对工作井内的机械设备安装要求精度高，如导轨轴线位置、高程、洞口内安装限位器的配合间隙及顶管后座竖直面与顶管轴线垂直等。（4）顶管洞口外层土体加固施工：当工作井在下沉过程中，周边的土体扰动较严重时，要进行顶管洞口外层土体加固，以防地下水渗入而形成大量塌方。可根据实际情况，制定预备方案

40、，经有关方确认后，方可进行此道工序施工。 选用0.8MPa螺杆压浆泵导管注浆。首先以钻孔或锤击方式使压浆花管进入设计标高土层，然后分层注浆加固土体。注浆孔按间距1.5m梅花形错开布设，注浆范围根据土体密实情况而定。 4.2.6 顶进施工本顶管工程采用气压平衡方法进行施工。顶管气压舱的压力如果小于所处土层的地下水压力和土压力时，地面就会产生沉降，反之，气压舱的压力如果大于所处土层的地下水压力和土压力时，地面就会产生成隆起，施工过程中，要始终进行平衡控制。根椐本工程特点，为确保顶管工程施工质量和安全，特别提出如下施工程序和施工措施：（1）本工程钢管接头是焊接的，呈钢性，必须在初始顶进中掌握好顶进方

41、向，掌握不好就不容易纠正过耒，如果纠正过猛，还会出现管子变形、接口脱焊等，因此要加强测量控制，做到纠偏及时。 （2）精心操作顶管机头，使机头与土体界面始终处于动态平衡，避免地面沉降。（3）增加检测次数，控制顶管顶力的偏心度，避免管道轴线偏差过大。（4）采用触变泥浆注浆减阻：顶力控制的关键是最大限度的降低顶进阻力，而降低顶进阻力的最有效方法是注浆，注浆使管道外壁形成泥浆润滑套，从而降低顶进的阻力。钢管顶进之前，在管壁适当位置安装好注压膨润泥浆钢管。 （5）对于不稳定土层，或主要干道下，可以采用水泥注浆加固，具体管段水泥注浆加固要报业主、监理确认。 （6）在特殊地段要进行施工监测，观测在顶进过程中地面变形和土体移位情况，以便采取预防措施，保证地面建（构）筑物的安全和正常使用。（7）顶管遇到地下水位过大时，若顶管地面无建（构）筑物地段，可采取地面打降水井排水，以降低地下水压，然后顶进施工。顶管过程中，遇到流砂、塌方时，不得超挖，要勤顶、勤挖，保持顶进与出土平衡，控制好顶管轴线。（8）要配置柴油发电机组，以免停电时空压机不能运行加压，而造成顶管内塌方。