顶管实施方案（）

　目

　录

　一、工程概况…………………………………………………………

　2 二、工程地质…………………………………………………………

　2 三、施工总体规划………………………………………………………3 四、支护桩与隔水措施…………………………………………………3 五、工作井接收井的施工………………………………………………5 六、顶管施工……………………………………………………………12 七、顶管施工中的主要施工措施 ……………………………………33 八、施工进度计划表……………………………………………………39 九、施工组织及人员配置表……………………………………………39 十、施工机械配置表……………………………………………………42 十一、外界不利因素的应对措施………………………………………42 十二、地面变形控制及建筑物保护措施………………………………43 十三、质量保证措施……………………………………………………44 十四、工期保证措施……………………………………………………48 十五、安全施工措施……………………………………………………48 十六、文明施工措施……………………………………………………50 十七、环境保护措施……………………………………………………51

　十八、

　治安消防措施…………………………………………………51

　 十九、附表、附图………………………………………………………53

　一、编制依据：

　1、《海口市永万东路市政工程设计图》

　 2、《海口市永万东路市政工程地质勘察报告》

　 3、《给水排水构筑物施工及验收规范》（GBJ141-90）

　 4、《给水排水管道施工及验收规范》（GB50268-2008）

　 5、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）

　 6、《顶管施工技术及验收规范》（试行）

　 7、《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》（JC/T640-1996）

　 二 、工程概况

　 海口市永万东路（南海大道—货运大道段）位于海口市秀英区海口市工业园东侧，北起南海大道，南至货运大道，全长 1999.378 米，是海口市一条新的城市主干道，随着海口市药谷共有园二期工程的建设,园区排水问题日益突出, 永万东路（南海大道—货运大道段）的建设解决了药谷工业园的排水问题,连通了南海大道和货运大道,完善了周边的基础设施。本污水管道项目工程的建设就是为了收集该工业园区及周边地区的工业污水和生活污水,使环保问题得到进一步解决。污水管道项目总长为约 2000 米,分明挖埋管和顶管工艺施工,其中里程桩号 0＋000—0＋629 和 1＋095—1＋999.378 处为开槽埋管法施工,管材直径为 800 毫米,采用普通钢筋砼预制管,里程桩号 0＋629—1＋095 处管道直径为 1000 毫米,采用特制钢筋砼预制承插管,设计该段管道采用顶管法进行管道施工，管材为Ⅲ级钢筋混凝土排水管，管材质量符合《混凝土和钢筋混凝土排水管（GB/T11836-1999）》的要求,支管采用开槽埋管法施工。顶管施工段共制作 3 座工作井，4 座接收井，工作坑和接收井法施工。管道埋深 8.115～11.12，地面标高 39.56～42.76。

　三 、 工程地质条件 工程拟建场地位于海口市永万东路（南海大道—货运大道段）段，即海口市秀英区海口市工业园东侧，北起南海大道，南至货运大道，全长1999.378 米，是海口市一条新的城市主干道，工程拟建场地起伏较大,根据地质堪探报告显示,在管道施工深度主要有三种土层,第一层为③低液限粘土：砖红色,可塑状,以粘粒、粉粒为主,夹石英砂粒,稍有光滑。④粘土质中砂：红色,湿～饱和,松散稍密状,石英质以中粒为主,细粒念粒次之。⑤含粘粒中砂：红、黄色,饱和, 稍密状,石英质,以中粒为主,细粒粘粒次之,颗粒级配较差。污水管道主要在号土层中穿越，地堪资料显示该地段稳定水位在地表下 5.2 米,对工作坑施工会有一定影响,要考虑必要的施工措施。

　四 、 施工总体规划

　工程具备开工条件后，我们立即组织人员进行施工准备工作的实施，我们将派有经验的专业人员负责前期的准备工作，尽快落实开工所需的一切条件。开工条件具备后，立即进行工作井和接收井的施工。

　工作井的施工进度是影响工期的关键，为尽快完成该段顶管，我项目部计划安排一个工作井施工队、一个顶管施工队来进行施工。工作井施工队分打压管桩施工分队、高压旋喷桩施工分队、井壁制作分队。井体制作分队分一个木工班组、一个钢筋班组、机电焊班组和一个混凝土班组（兼普工）。

　五 、支护桩及隔水措施

　工作井、接收井在施工前先进行放样定位,定出相应结构位置, 然后先进行支护桩的施工,工作井内部直径为8米,接收井内部直径为5米,支护桩采用φ800 钢筋砼灌注桩,桩长 12～16 米,施工时采用钻孔桩施工机械作成

　孔施工,同时使用膨润土泥浆支护,在成孔完成后即在导孔内设置钢筋笼,钢筋笼设置好以后,在钢筋笼内安装浇筑混凝土的导管,然后利用导管浇筑混凝土,利用导管浇筑混凝土时要控制导管的提升速度,让导管始终切入混凝土内 1 米,确保混凝土始终是从下部往上部涌（不被水化）,在支护桩施工完成后即可进行止水措施施工,止水方式拟采用高压旋喷作止水帷幕,止水帷幕在支护桩外围施工,设置两排φ600 毫米的高压旋喷桩,桩长 12～16米（根据井位的高程控制）,两排同时施工,为保证止水效果,两排桩及相邻两桩之间要咬合各 20 厘米（并与钻孔灌注桩咬合）。在打设钻孔灌注桩时桩架要垂直平整,确保钻孔的垂直度,在高压旋喷桩施工时，旋喷机也要垂直平整,确保两桩之间的垂直咬合量,保证有一定的止水效果，工作井、接收井底板以下 2 米内进行高压旋喷桩施工，施工时工作井底板上部为钻杆空钻，当钻至接近工作井底部时开始喷浆，桩直径为 0.6 米各方均咬合 0.2米，施工范围工作井底部为φ8 米，接收井底部为φ5 米，每座井都在帷幕桩外打设 4 座φ60cm 的大口井降水，确保基坑的干槽施工。

　 1 1 、止水帷幕墙方案的选择

　根据地勘报告，，管道主要在粗砂层中穿越,地下水位在地表下 5.2 米左右,工程实施全断面涉及到的土层均为强透水层，此区域属第四系全新统海相沉积土，所以隔水变得尤为重要。

　因此，工程实施地的地下水将十分丰富，为确保基坑施工和周边建筑物和管线安全，施工期间必须采取各项施工措施加以解决。拟在工作井和接收井外围均设置一道止水帷幕墙进行止水。为防止止水帷幕墙在基坑施工时的刚度不够，故考虑在止水帷幕桩内侧先进行钢筋砼钻孔灌注桩支护，来增加止水帷墙的刚度。

　从技术的可行性与实际实施点的地理位置的合理性角度考虑，在本工程中采用钢筋砼钻孔灌注桩支护及双排水泥高压旋喷桩止水,是较好的施

　工措施。因管道埋深较深,施工管道在粗砂层中穿越，除考虑止水帷幕墙对工作井施工时侧向地下水的阻隔外，还应考虑到施工至液化层时可能出现的管涌现象。故还需在工作井和接受井内的钢筋砼底板下施工止水桩，止水桩的下嵌入深度为工作井底板下 2 米左右，外部与工作井、接收井外部高压旋喷桩连接，使之形成一个完整的止水帷幕，杜绝在基坑施工时由于大量地下水涌入而造成地面塌陷而危及周边建筑物的安全。

　 2 2 、止水帷幕的横断面设计

　为使周边建筑物在本工程施工中免受影响，对起防水作用的止水帷幕墙，采用高压旋喷桩是较可行的选择。为保证地下施工过程中，将地下水阻隔在基槽外，形成止水帷幕的高压旋喷桩之间必须相互咬合，根据规范规定，咬合不小于 15cm。又由于本工程所处位置地下水位埋深以下土层中，有较厚的杂填土层和粗砂层，为确保止水帷幕的止水功能，设置双排止水帷幕。

　为保证止水帷幕的止水功能，设置于沟槽同一侧的止水帷幕在施工过程中要求必须连续不间断地进行，为保证排间的相互咬合，两排桩应同时进行施工。在特殊情况下必须中断施工时，相邻桩间的施工停止时间不宜超过 20 小时，如时间超过，造成桩间无法相互咬合时，应在前后施工的桩间采用注浆的方式给予连接，以保证止水帷幕形成连续的封闭体。具体详设计图所示。

　 六 、工作井、接收井施工（见后附图）

　工作井内平面内下部尺寸为φ8 米,接收井内部尺寸为φ5 米,含底板深度 9～12 米（视井位所在位置的高程而定）；分 5 次开挖浇筑，钢筋砼底板厚 50 厘米，底板下为 10 厘米素砼,20 厘米碎石垫层,该顶管段设计管内底标高为 31.445～31.831 米,路面设计标高为 37.056～41.41 米（平面位置见工作井、接收井施工图）。

　由于该场地至设计规划路面高差有 2 米左右,为减小工作坑施工深度,故在工作井接收井高强管桩及止水帷幕桩施工前要对此范围内的路面进行降低,使工作面地面高程略低于现设计路面的设计标高。

　由于本段工程位置在已建的药谷工业园区的厂房边，工作井和接收井的施工增加很多困难和不利因素，施工时应采取切实有效的施工措施，确保周边建筑物及管线的安全。

　本工程设计 3 座工作井，4 座接收井（具体尺寸见附图，洞口下 40 厘米为钢筋砼底板厚 50 厘米）。工作井、接收井在钻孔灌注桩及止水帷幕桩内施工，当止水帷幕桩强度达到 80％时，即可进行工作井、接收井的施工，工作井、接收井均为钢筋混凝土结构，施工工艺采用逆作法施工。

　1 1 、施工工艺流程

　施工前先进行放线开挖墙沟（打桩的基槽）→施工钻孔灌注桩（增加刚度）→打两排高压旋喷桩（增强止水作用）→打设井底止水桩（加固井底土体及止水）→打设降水井（降低水位）→制作冠梁（增加抗侧压力）→第一层基坑开挖→第一层腰梁制作→第二层基坑开挖→第二层腰梁制作→第三层基坑开挖→第三层腰梁制作→第四层基坑开挖→铺设碎石垫层→浇筑钢筋砼底板。

　 2 2 、

　主要施工方法

　（1）使用专用钻孔桩机钻孔,制作钢筋笼,成孔后移开桩机架,将钢筋笼吊入成孔内,安装导管,浇筑混凝土。

　①工艺流程 钻孔桩机就位→安装Φ800 成孔钻头→下钻（泥浆护壁）到设计标高→提升钻头→移机→下钢筋笼→接导管→浇筑混凝土。

　 （2）高压旋喷施工,喷注 600 毫米,桩长 12～16 米,咬合不少于 20 厘米,水泥掺量 35％。

　 ①工艺流程 钻机就位→搅拌下钻到设计标高→封堵垂向喷嘴→搅浆→由下向上旋喷作业到设计标高→冲洗→移位。

　②先打试桩 2 根,了解施工工艺及喷浆效果,确定施工参数,再进行旋喷桩的施工,为确保桩与桩之间能很好的咬合,宜采用连续不间断施工,两桩之间不能超过 20 小时。

　③止水帷幕桩施工前应先按设计要求放线定孔位，并用带有红油漆的竹签作标记，每孔误差不大于 5cm，钻机就位后调整钻杆的垂直度偏差小于0.5％。

　 3 3 、打降水井

　因为该工作井采用逆作法施工，这就要求必须将沉井范围内的地下水位降至底部标高以下 1 米才行。

　不论采用何种方式打井降水施工，由于此范围为粗砂层，属松散岩类孔隙潜水，富水性强，属强透水层。由于此区域比较特殊，降水井仅在工作井和接收井管线预留孔的两侧打设，既考虑在基坑施工时能降低地下水，便于基坑开挖、井壁制作和封底施工，又可在顶管施工时顶管机进出洞口时能有效降低地下水，避免顶管机在进出洞时由于地下水较大而造成的涌砂现象，导致地面塌陷，危及周边建筑物的安全。降水井钻孔直径为 80 厘米，降水管管径为 60 厘米，深度为 16 米,施工时设抽水机抽水,保证降水井的降水效果。

　 4 4 、冠梁施工

　当止水帷幕桩施工完成后即可进行冠梁的施工，冠梁尺寸为 1000×800毫米，冠梁施工时先把高压旋喷桩用风镐从桩顶向下凿除 600 毫米，露出纵向灌注桩钢筋，使整圈形成一凹陷区域，然后进行钢筋绑扎和混凝土浇筑。

　 5 5 、基坑开挖

　基坑开挖分别分多次进行，每一层基坑挖深均 2.8m，平面范围在水泥桩内，采用 1.2 立方挖掘机，挖出的土直接装车运走，挖土过程中人工清理桩壁土方，在基坑内设置井字型排水沟在每侧对角位置上用各做一个积水井,施工第一层腰梁钢筋、模板、混凝土等,待养护后，可进行第二层基坑挖掘，为考虑重型机械对基坑的侧压力宜采用人机配合的方法施工,方法是采用吊车吊斗吊土，人工挖土装斗,配合修壁、平底等工作，然后进入第二层腰梁的钢筋、模板、混凝土等工作的施工,待养护后进行第三层基坑开挖，也采用人工挖土，机械吊装方法施工,到设计深度后进行底板施工。

　当第二次、第三次基坑挖掘时,此时因重型挖掘机贴近基坑会增加基坑的侧压力,故宜采用简易的人工井下挖土装入吊斗,在用起重机械将装满土

　的土斗吊上地面,循环运作.由于是基坑施工,施工范围小,施工时要有专人指挥,确保安全施工.当挖掘至设计标高时可能会有地下水渗入,故要求在设计底板下铺设 20 厘米碎石垫层,设置一集水坑用水泵排水,这样有地下渗入时方便及时外排,集水坑用 50 厘米钢管制成,下口用钢板封住,在下部侧面开诸多小孔并用滤网包裹,集水坑上面高度应超过钢筋砼底板高度，集水坑上部设置一法兰，便与用盖板封堵，集水坑在底板和井壁施工完成以后封堵。

　当集水坑和碎石垫层施工完成以后，即可进行底板钢筋的施工，底板下层纵、横向钢筋均需弯成直角与井壁纵向钢筋成整体，并在顶管受力部位及顶管预留孔周边设置加固钢筋，待底板钢筋施工完成后即可进行底板混凝土的施工，即工作井、接收井的施工工序完成。

　腰梁在支模时，墙壁上应预埋为后期顶管施工用的钢走道板的预埋铁件。

　在轴线位置设置钢筋砼混凝土壁,长度为4米,高度为3米,并设置管道预留孔为钢制，在井壁钢筋施工时安装在相应位置，并在钢圈上焊接锚固钢筋。

　因工作井的目的是用于顶管的，为防止将来顶管时地下水和泥沙从洞口的缝隙处流入或渗入，造成附近地面的塌陷，工作井顶进方向的洞口必须设置止水钢封门，钢封门的组成由 2 块环形钢板，2 块环形橡胶板组成，钢板厚 2 厘米，橡胶板厚 2 厘米，连接用锚固 M20 螺栓和螺母。

　施工时，先将其中的 1 块钢板、配套的螺栓和井壁模板一起安装，并和井壁钢筋骨架焊接、锚固，和井壁砼浇筑在一起。在 2 张橡胶板上按预埋钢板上螺栓的位置割孔；当沉井到位之后，在下机头前将 2 张橡胶板按大小依次穿过螺栓，紧贴在预埋的钢板表面；内径大的橡胶板在里面，内径小的在外面， 最后将另一块环形钢板压在外面的橡胶板上，用螺母拧紧。

　内径小的橡胶板其内径一定要比砼管外径小 5～10 厘米， 否则不起止水作用,详见下图 顶进方向工作井底板工作井外工作井内砼管螺母 橡胶板橡胶板钢压板预埋钢板预埋螺栓壁井

　 A A

　A A

　 洞口止水圈安装构造图

　7 7 、基坑沉降位移监测

　（1）基坑沉降

　当基坑冠梁施工完成时将表面摸光，并在四角和两侧长方向分别插入6 根短钢筋，外露 3 厘米，待混凝土凝固后，将各点编号，用水准仪分别测出每根钢筋顶部的高程，设置临时水准引用点，详细记录原始数据，在基坑开挖施工时进行观测，特别是在第二、三次开挖时，应提高监测频率、详细记录，当基坑沉降达到 2 厘米（大多数原因是外部有流砂涌入井内），此时应停止挖掘，在发现涌砂部位进行止水喷浆施工（或用降水井降水）。如使用降水井后观测发现沉降量继续变大时，应停止使用降水井，采用高压喷浆法补救施工。由于工作井采用圆形结构,在周边地质条件相当的情况下一般不易变形。

　（2）基坑位移 当基坑冠梁施工完成时将表面摸光，待混凝土凝固后在周围冠梁中心设置观察点,测出坐标值并做好原始记录,在基坑开挖时用全站仪验证各坐标值，如误差值达到 20 毫米时要采取措施加固（用旋喷桩加固周边土体,减少侧压力）,确认监测数据在 24 小时内没有变化，方可进行下部工序的施工。

　（3）各监测站对基坑进行全过程沉降、位移监测，每半小时施测一次，汇总数据，分析取得的数据。

　（4）监测工作由专业人员实施，从挖土开始至地下结构施工完毕。各监测内容的初始值的获得，其测值次数不少于 3 次，具体每日监测次数按实际施工状况再定。

　（5）监测人员分析每次的监测数据及累计数据变化规律，特别是在基坑施工过程中，根据基坑开挖的效果进行综合评价判断。

　（6）及时提交监测周报以及测试数据变化走势图。

　（7）每个施工阶段提供监测阶段报告，监测工程结束后两周内提供监测总结报告。

　 （8）如果测试数据任一项接近警戒值即向业主、设计、监理、项目部提出告警，提请有关部门关注。同时一起参与补救方案的制定和研究。

　（9）有关部门得到报警口头通知后或接到书面通知后，应立即汇集监测及有关人员进行情况分析，必要时召开专家讨论会，调整方案，采取补救措施。

　 七 、顶管施工

　1.

　：

　顶管施工工艺：

　（顶管施工工艺流程图 ）

　2.

　地面及井下平面 测量

　为确保两井之间相互顺利贯通，本方案采用无定向导线测量，方法如下

　 A A

　A

　E

　 D

　A、C、F、G 点为地面测站点； B 点为出洞门中心点； D 点为井内布设的测量观测台； B H C G 测量放线 基坑制作 设备安装 顶进，出土 测量，纠偏 下管接口 顶管结束 拆除设备 全线测量 取出机头 进入接收井 注浆减阻

　E 点为后靠点； H 点为进洞门中心点。

　测量计算时假设 B 点坐标为 X=0，Y=0，方位角α A-B =0°00′00″，用Nikon

　DTM-530E 全站仪分别测得平面角（左角），<BAC、<ACE、<ACD、<BAF、<FGH 及距离 S AB 、S AC 、S CE 、S CD 、S AF 、S FG 、S GH 。

　用导线测量计算的办法计算出各点坐标。然后在以顶进方向为 X 轴，以出洞口 B 点为坐标原点建立新坐标系，通过新旧坐标转换，分别计算出 D、E、H 点的新坐标，D、E 点的横坐标（Y 值）即为观测台及后靠与顶进轴线的偏离值，根据此偏离值将 D、E 点移至顶进轴线上。H 点的纵坐标（X 值）即为顶进实际距离。

　以 B、E 点的连线作为后靠钢板、主顶油缸、及轨道铺设的依据。在 D点假设测量仪器，将 B 点用经纬仪向上引至井壁作一标志 B′，作为顶管顶进测量的后视点。

　⑴、 地面及井下高程测量 利用地面已知水准点分别测定出洞口、进洞口中心高程，以及测量观测台高程。

　⑵、 管道内测量 测量仪器架设在测量台上（用对中盘强制对中），以 B′点为后视点，分别测出前标水平角、后标水平角，并分别计算出前标、后标的平面偏离值（经转角改正）然后计算出切口的偏离值。通过测量前标和后标的竖直角分别计算出前、后标高程偏离值（经转角改正）然后计算出切口偏离值，此项计算较麻烦，为便于计算，可用程序计算机预先编排程序，这样只要输入顶进里程、转角和所测的水平角和竖直角，便可直接得出顶管切口和机头尾部的偏离值，这样顶管机的姿态便一目了然。

　测量台布置时，使仪器中心精确置于顶管轴线上（包括平面和高程），仪器采用苏光 J2 型激光经纬仪，通过顶管坡度计算出激光束的竖直角，将

　仪器精确调到所设定的角度。顶进时可在显示器上直接看出激光点的移动，随时可以进行纠偏。每节管节顶进结束后采用上述的测量方法测量出顶管机的姿态，与激光点位置进行比较。

　采用测量和激光点双管齐下的方法可以起到复核作用，避免只看激光点而错误判断顶管机姿态的后果，做到万无一失。

　地面测量用 Nikon

　DTM-530E 全站仪六测回；管内测量用苏光 J2 经纬仪二测回。按测回差 9″、2c 差 13″、归零差 6″控制测角精度。按工程测量规范 GB50026—93 执行。

　3. 工作井的顶管设备安装包括：

　安装导轨、做后背、安装设备，焊钢梯走道，做护栏。轨道是顶管开始时保证管子中心位置和标高的关键部位，要按规范要求找准方向及高程，导轨采用复合型钢轨，导轨长度按 9.5 米铺设。和预埋钢板之间用横向的槽钢（8 厘米宽）焊接焊牢防止顶进中受力松动脱落和变形。导轨的间距布置应使管外底离横向的槽钢顶面不小于 3 厘米。导轨的高程误差和中线位移控制在应控制在 2mm 内。

　后背墙采用定型后背铁，与后背井壁之间灌注砼（C25、厚 20～25 厘米）找平，使后背墙的平面垂直于导轨。工作井内布置低压电源插座，以供井内照明和激光仪器使用，在距后背墙 1 米处两组千斤顶之间安装激光经纬仪，位置应在管道的中心线上，安装时应先安装经纬仪支架，用Φ14膨胀螺栓将支架底盘和砼基础固定，支架用Φ40 钢管和 3 毫米厚的钢板制作，再通过由地面上的经纬仪或全站仪将管线中心点引到坑内的水准仪支架上，同时在顶管方向的迎面上预留一点，做为校正方向的前方控制点，通过该点可安装激光经纬仪. 经纬仪稳好后,在其上方用木板做遮挡，防止上面物体落下砸到经纬仪,木板上铺设工程塑料薄膜,防止下雨。

　每排顶管设 2 组液压千斤顶（200 吨），共计 4 个，双层千斤顶支架，

　两个油泵（31.5MPa 其中一个作为备用）和数量匹配的高压油管。其中，高压油泵是布置在地面上的，液压千斤顶（200 吨）和千斤顶支架布置在主顶坑内，安装时先安装下层千斤顶支架，后安装上层千斤顶，在稳放时一定要注意不能碰到水准仪，稳好后可用调整支架高度对千斤顶的位置进行细部调整，使千斤顶顶力的合力点落在管中心相对称的管内径处。

　地面上的各种设备布置以不影响测量放线为原则，（尽可能的不要摆在管线的中线上以免影响通视）。将高压油泵布置在顶坑的侧面，便于时时观察和操纵；各种线路、电源、空气开关要固定牢靠，做好标识，易于分辨，查找方便；调试工作在地面上进行。用高压油管将液压千斤顶和高压油泵联接起来，将高压油泵上的油箱灌满抗磨 46#液压油，接通电源，进行空顶试顶，顶时应先排空千斤顶内的空气，当出镐和回镐往返 2 个来回正常时即可使用。减阻设备包括注浆和涂腊，注浆设备应靠近工作坑，包括拌浆机，储浆池，注浆泵，储水池；因拌浆机进料口比较高，可在其高度的一半的位置上搭设工作平台，以短钢管做支架，上面排木板，将做触变泥浆的原材料膨润土、工业碱码放在木板之上，上面覆盖彩条布或苫布，以防下雨受潮失效。储浆池和储水池用 5mm 厚钢板制成，长 2 米，宽 1 米，高 1 米，共计 6 个。应紧靠拌浆机，使拌浆和存浆方便。注浆机采用活塞式，其进浆口连接的为普通胶管，出浆口连接的为高压胶管。胶管的连接处应用 8#铅丝做紧、降箍两道紧固。高压胶管采用Φ75（压力 8kg 长 20米），砼管内的注浆干管为Φ75 钢管，干管之间安装铸铁球阀进行连接，支管为 1″胶管，利用砼管壁上予埋的带丝扣注浆管，用 15 厘米短管和注浆支管连接。支管胶管和注浆孔及干管联接处用 10#铅丝做箍两道紧固。砼管下管前在地面上应做管外皮刷腊处理，涂腊工作应在管材区进行，具体做法：将石蜡和柴油按比例混合放在一个料筒里，加热融化，并趁热将溶液用羊毛滚刷均匀刷在砼管的外皮上，冷却后在管外皮上形成一层乳黄

　色的滑模，要求涂抹均匀，形成隔膜层。

　工作井内安装踏步式钢梯，采用国标图集 02J401（27 页）制作。扶手及纵肋采用Ф48 钢管，踏面宽 0.3 米，踢面高 0.2 米，宽 70 厘米。井上地面安装安全护栏，高 0.95 米，采用Ф48 钢管做横向主肋，上下共 3 道，垂直地面方向用 20×20 方通，间距 0.2 米，工作间设在顶管坑的西侧，采用整体式集装箱工作。工作井的占地每侧长×宽 = 40×8m 。

　4. 顶管施工准备工作

　⑴、 准备工作 工作井完成后，在各种顶管设备调试好之后，开始顶管。顶进前的准备工作：把临时水准点、中线定好位置，准备测量校核使用、液压系统和顶进系统安装试运行正常、检查后背加固是否牢靠、检查轨道安装是否牢固、吊装设备运行正常，吊具、吊索准备齐全、管内轻轨、螺栓、及连接件是否备齐、泥浆主材膨润土应准备一个井段的用量，注浆泵、管路、阀门等配件齐全运行正常、管外用照明设备、管内用的安全电压变压器、灯具线路正常、防雨设备齐全、顶铁配置备足运行车辆及卸土地点的选定、出土泥浆设备、渣泥泵、增压泵进排泥浆管、连接管件齐全、运行正常、泥浆过滤池、沉淀池、循环池足够大、牢固、安全、运输泥浆车辆配置合理（泥浆浓度一般控制在 25﹪,即 1 立方实土化成四立方泥浆,还要根据运浆车的运行路线、至弃浆点的距离等综合考虑，泥浆池设置详附图），安全防护用具、手用具等配备齐全、设备试运行这些准备事宜。

　⑵、 顶管机 本工程采用泥水平衡式顶管掘进机能有效的保护现状路下的管线和路面的安全。使沉降控制在最小的范围内。该机头结构经济合理，操作灵活，技术先进、安全、可靠，采用自动循环泥浆出土，施工速度快。

　以下是工作井内顶管施工布置图

　 1

　 11

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　 9 工作坑内布置图

　1— 顶管机；2—洞口止水系统；3—环形顶铁；4—弧形顶铁；5—导轨； 6—主顶油缸；7—主顶油缸架；8—测量系统；9—后靠背；10—后靠墙； 11—工作井

　旋喷桩大口井密封钢板护栏施工围挡M10砖墙砌筑表面抹灰2cm厚封洞钢板桩1-115洞口止水钢封门砖堵钢梯二期后浇砼扶手主顶油缸复合导轨维修站 休息室 现场管理部液压站操作间沉淀池 循环池排泥管注化学浆电源顶铁后背铁后背砼沉淀池顶

　 管

　 工

　 作

　 井

　 纵

　 断

　 面

　 布

　 置

　 图

　5 5. .

　泥水加压平衡顶管 机施工工艺原理

　泥水加压平衡顶管机工作的特征是在机械掘削式顶管前部的刀盘附近安装隔板，形成泥水压力仓，将加压的泥水送入泥水压力仓，使开挖面稳定，刀盘切削下来的土砂以泥水形式被输送到地面。泥水平衡顶管系统主要由顶管机、泥水输送、泥水处理及顶进管理四个系统组成。

　⑴、泥水平衡顶管机 泥水加压平衡顶管机主机工作原理：

　工具管在正常作业前，刀盘与壳体外圈接触，刀排与刀盘盘体接触，泥水仓处于密闭状态，以延缓泥水压力泄漏。同时在泥水旁路切换大循环时，使泥水压力的波动对开挖面的扰动降到最小，待泥水仓中压力稳定后，启动中心轴动力泵站带动中心轴及刀架向前运动，使刀架与刀盘分离，在两者之间形成四条 70mm 的进土间隙，并由中心轴及刀架的继续伸出带动刀盘盘体的运动，使之与壳体保持一定距离，此时机头即处于待工作状态，启动刀盘驱动电机，通过第一级减速(105k 行星齿轮减速机)，其输出轴上的小齿轮带动中心轴上的大齿轮(即第二级减速i=131/17)最终带动刀盘及刀架，以 1.5rpm 转动(可正反转)切削土体，见图 2。

　 图 2 顶管机主机示意图 ⑵、主要技术参数：

　A.外形尺寸：直径(外径)1220mm，长度 3.6mm。

　B.刀盘：最大扭矩 177kNm，转速 3.516rpm，驱动电机功率 15kW×2，最大移动量 40mm。

　D.纠偏装置：千斤顶数量 4 台，最大工作压力 32MPa，单台最大推力600kW，纠偏行程 30mm，纠偏角度±1.8°。

　⑶、顶进装置 顶进装置分主顶进装置及中继顶进装置两部分。主顶进装置的主要功能是完成管节的顶进，其由底座、油缸组、顶进头、Ｕ形顶块、钢后备及液压动力泵站等组成；中继间顶进装置主要是为中继接力顶进所用。

　⑷、泥水处理 泥水处理系统主要由粘土溶解槽、调整槽、剩余槽、清水槽、泥水分离旋流器和沉砂池等组成，起处理泥水(由机头排出)和制造新鲜泥水的作用。

　泥水处理采用一次沉淀的方法，沉淀后的泥水送入调整槽，调整粘

　度、密度后重新利用。

　储水池中设置一台潜水泵引水入清水槽，清水槽内设潜水泵一台，用于向调整槽内加注清水，调整槽内设搅拌装置，调整后泥水通过 P1(PH)泵送入顶管机内使用，粘土溶解槽内搅拌浓泥浆，加入调整粘度、密度。粘度控制在 25S 左右，密度在 1.2g/mm3 左右，并且根据实际情况再作调整,见图 3。

　 图 3 泥水处理简图 ⑸、泥水输送 泥浆输送系统是由一根 4″送泥管、一根 4″排泥管、送泥泵和排泥泵等部分组成。经处理后的泥水由调整槽通过 P1-1 泵或 PH 泵由地面送至井下，顶管内排出的高密度泥水，经安装在地面和顶管内的接力泵送回至地面泥浆沉淀池，见图 4。

　调整槽V2 V5V4 V3V1 MV1MV2MV3CV1P2 P3 HV2HV1P1 VPPH VHPE沉淀池 图 4 泥水输送系统流程图 清水池沉淀池 沉淀池工作井潜水泵粘土溶解曹调整槽旋流泵PH泵PI泵

　泥水输送系统启动时，先开启 VP 阀，启动 PI 泵，开启 V3、V5 阀，再逐个启动 P2、P3、PE 泵。系统启动数分钟后，当送排泥水压力和流量趋于稳定，送泥水压力和切口压力基本相同时，才可操作到"顶进状态"。

　进入"顶进状态"时，开启机头阀，开启 V1、V2 阀，关闭 V3 阀。泥水输送系统可逐渐达到泥水平衡，调整送泥水压和排泥流量，使推进过程中一直保持泥水平衡，若在推进过程中，切口水压值偏高设定值，操作人员应采取措施，使之恢复正常。若切口水压继续偏差达限值，应立即切换到"旁路状态"。

　如果切口水压的偏离原因是泥水管道堵塞引起的，应操作至"逆洗状态"，对堵塞管道进行冲洗。管道畅通后，应先转换到"旁路状态"，最后才转换到"顶进状态"。

　进结束后，应将"顶进状态"切换到"旁路状态"，待泥水平衡后，再切换到"停止状态"。

　⑹、顶进管理系统 顶进管理系统由顶管机主机及泥水输送两大系统组成。该系统能在电脑中反映出施工过程中的切口水压、送排泥流量、送排泥密度、主顶速度、主顶行程、刀盘油压和顶管的平面、高程、转角等一系列施工参数。

　顶进过程中，中央控制室操作人员通过此管理系统反映的各类施工参数及时作相应调整。

　⑺、泥水平衡顶管主要施工参数的设定与调整 ①．切口水压设定

　泥水平衡顶管顶进时，开挖面不断被刀头切削，此时泥膜被刀头切削并将泥水压力传递给土体，由于刀头的介入使传递给土体的外力增加，因此开挖面处于动态平衡之中。切口水压的上、下限值设定可根据常用土体力学计算公式计算得到。

　实际顶进过程中的切口水压是根据切口水压设计设定值、实时的土砂量和干砂量积算值等重要参数设定。其中切口水压设计设定值可根据近 10～50m 掘进过程中较佳的设定值回归所得，见图 5。

　50 60 70 80 90 100Mpa0.180.160.220.200.260.240.300.28切口水压顶进长度（m）上限值下限值设定值 图 5 50-100m 设定切口水压与理论计算关系图 ②．顶进速度 顶进速度的控制过程中，应注意以下几点：

　主顶启动时，必须检查千斤顶是否足，开始顶进和结束顶进之前速度不宜过快。每节顶进开始时，应逐步提高顶进速度，防止启动速度过大。

　当利用中继间(一级或多级)作接力顶进时，必须确保后级中继间及主顶所用千斤顶充分均匀受力，避免顶管机后退造成切口水压剧降，从而影响开挖面的稳定。待前级中继间顺利顶进到位后依次将后级中继间及主顶顶进到位。

　一节顶进过程中，顶进速度值应尽量保持恒定，减少波动，保证切口水压稳定和送、排泥管的畅通。

　顶进速度的快慢必须满足每节润滑泥浆注浆量的要求，保证润滑泥浆系统始终处于良好工作状态。

　根据实际施工经验，正常顶进条件下，顶进速度应根据切削刀盘实际电流和泥水仓内的压力而设定,一般为 2-20cm/min；如正面遇到障碍物或地基加固土，顶进速度应相对放缓,根据切削刀盘电流的大小调整顶进速度,保证机械不超负荷运转。

　③．泥水质量控制 a. 密度 泥水的密度是一个主要控制指标。泥水密度比重不宜过高或过低，过高将影响泥水的输送能力，过低将破坏开挖的稳定。实际施工和室内实验结果表明，适用于本工程的泥水密度范围应在 1.12~1.20g/mm3。下限为 1.12g/mm3，而上限需根据顶管机中心轴所能承受的最大扭矩来定。

　b.粘度 泥水的粘度是另一个主要控制指标。从土颗粒的悬浮性要求而言，要求泥水的粘度越高越好，根据泥水处理系统的自造浆能力，随着顶进节数的增加，泥浆越来越浓，粘度也呈直线上升，而粘度的增加并非说明泥浆的质量越来越高，因此，泥水粘度的范围应在 20~25S，考虑到粘度的调整有一个过程，应在泥浆粘度为 22S 时(调整槽粘度)，即可逐渐添加 CMC，添加量的多少视粘度下降的趋势而定。

　c.析水量

　析水量是泥水管理中的一项综合指标。泥水的析水量应小于 5%，降低土颗粒和提高泥浆的粘度，是保证析水量合格的主要手段。

　泥水监控是一个使用→小调整→使用→大调整→使用的无限循环过程，是一个动态变化过程。检查配比是否合理的标准是地面沉降量，沉降量得到控制后就要注意泥水指标的变化趋势，使之稳定在某一区域内。

　④．逆洗时的压力控制 逆洗是顶进过程中较为常用的防止和消除排泥管吸口堵塞的方法。在逆洗过程中，由于土仓或顶管机内的排泥管处于堵塞状态，因此逆洗时应提高排泥流量，但不能降低切口水压，整个逆洗过程必须密切注意开挖面稳定情况。推进、逆洗和旁路三状态切换时的切口水压控制偏差值为：±0.02MPa。

　⑤．开挖面稳定的判断方法 开挖面稳定是泥水平衡顶管顶进施工中最重要的管理项目之一，它直接影响着顶管施工质量。控制每节掘削量是开挖面稳定的必要保证。偏差流量为正值时，顶管机处于"超挖"状态，干砂量比标准值大；偏差流量为负值时，顶管机处于"溢水"状态，干砂量比标准值小。当发现掘削量过大时，应立即检查泥水密度、粘度和切口水压。在查明原因后应及时调整有关参数，确保开挖面稳定。

　6 6. . 泥水平衡顶管施工引起的地面沉降规律

　泥水平衡顶管在顶进过程中引起的地面沉降变化可分为两个阶段。第一阶段是指开挖面达到测点之前的沉降或隆起。它主要是由于泥水压力引起的，泥水压力过高，使开挖面受挤引起地面隆起；泥水压力过低，

　使开挖面应力释放引起地面沉降。第二阶段是指从顶管机切口达到测点至顶管机尾离开测点时间范围内引起的沉降或隆起。该段的地面变化主要是由顶管机及顶管移动对地层的摩擦和剪切引起的。此外，平面或高程纠偏引起的单侧土体附加应力也将影响此阶段的地面沉降。

　7. 中继站的应用

　由于顶管主千斤顶顶力总有一定限度，作为千斤顶后背，承受顶管反力的工作井井壁的承受能力也有一定限度，再说在实际施工过程中管材受力也有一定的限度，若不采取相应措施，顶管长度就会受到很大限制，难以实现长距离顶管。实现长距离顶管的主要技术措施有两点。

　1、顶管中继站的应用

　 中继站由若干个小千斤顶、钢环、止水伸缩结构等组成，安装于两管节间，中继站两端连接接口与管材两端接连接口相同，其作用是将长距离顶管分解成若干个短距离顶管，采用分段接力顶进的方式实现长距离顶管，每个中继站只负责该站至前站间的管节顶进，每次顶进量为 30厘米，中继站顶进后再由主顶油缸顶进此时中继站顶将自动缩回，以此实行周而复始的顶进。如图 1。

　图 1 中继站应用示意图

　中继站沿顶管轴线，每隔一定距离布设一个，布设间距根据工作井后背的受力、管材的承受力、中继站顶力、土质、膨润土润滑效果，顶管机正面阻力等综合考虑，并要留有足够的富余系数。每个中继站由 6～12 个 50N 千斤顶组成。

　 图为中继站内部结构图

　图为中继站外部结构和出洞口止水封门

　利用中继间接力顶进时，应该使泥浆迅速能填满工具管后管节周围出现的空隙，形成完整的泥浆套，达到最佳的减阻效果和维持该段面的压力平衡。同时，由于在顶进中泥浆的流失、渗透，在一号中继间以后的顶管沿线经常进行补压浆，并保持一定的注浆压力，保证整条顶管处在一个良好的泥浆套中和周边土体的相对稳定。

　根据实际施工经验，在深层粗砂土中，静动态的周边阻力相差极明显，一旦顶进中断时间较长，管节和周围砂土固结，在重新起动时就会出现"楔紧"现象，一般顶力要达到正常情况的 1.4～1.8 倍。在顶管施工中因采取 24 小时连续施工，使管节基本处于动态之中。本工程中拟采用中继站顶进。

　 8 顶管出洞技术

　顶管出洞，是指顶头机和第一节管子从工作井中破封门进入土中，开始正常顶管前的过程。是顶管施工中的关键工序，也是容易发生事故的工序。

　顶管要求顶管机和管道既要能从工作井内穿过出洞口进入土中并沿设计轴线顶进，又要求井外泥水不能流入井内，故要求工作井出洞口安装可靠的密封装置，一般是在洞口预埋钢环或螺栓，用钢环夹压橡胶止水圈制成。橡胶圈内径略小于管节外径，紧紧地包裹住管子外壁，阻止泥水流入井内。管径较大，埋深较大的出洞口外侧土(水)压力较大，密封止水圈应安装 2～3 道，以确保安全。有的顶管出洞还需辅以井点降水土体加固等措施，以保万无一失。详见工作井章节。

　由于工作井施工与出洞口封门拆除不可避免会使洞口外土体扰动，

　使顶头出洞时正面阻力及周围摩阻力都较小。而使顶头出洞的主顶站千斤顶顶力是巨大的，因此控制操作哪怕是出现少量的供油不均，使各千斤顶行程不等，也足以使顶头和第一节管子偏离设计轴线。此时，扰动过的土体难以对顶头产生较大反力，也难以对顶头起到导向约束作用，故此时产生的偏差很难纠正。因此，出洞顶进时，要不断测量，保证顶头和第一节管子位置正确。出洞和初顶时，顶头和后续几节管子最好用螺杆连成整体，这在约束导向能力很差的软土中尤为重要。顶头与第一节管顶出后，后续几节管子顶进仍需仔细操作加强测量与控制。

　 9 9. . 注浆减摩

　膨润土泥浆按规定配合比拌制储存，用压浆泵通过泥浆总管、支管、球阀及管节上的预留注浆孔压到管外。注浆孔的分布沿管线分布不等，顶头机尾部的注浆及时填充管壁与土间的空隙(顶管机外径比管外径大1～2cm)，而后每隔 1 节管设一注浆点,顶进时及时注浆,补充顶进过程中因渗透、稀释而损失的浆。这样顶管全线各处均可及时注浆，使全线管壁所裹的泥浆套均匀，减阻效果好。

　浆液配比根据顶管出洞试验段施工及室内试验证明，本工程的浆液配比(1m3)见表 4。顶管全断面处于灰色粉土和粘土质粗砂层内，该土层土体流塑性大，浆液质量指标为：稠度 12-14cm b.pH 9-10 c.析水率＜2% 。

　由于在顶进中，有一大部分泥浆流失到土层中去，故实际发生的泥浆消耗量要远大于以上计算的用量。

　根据相关顶管施工经验和经掌握针对各种不同土质的泥浆配比。对

　于本工程，详见附表-

　 触变泥浆配比

　 膨润土 纤维素 促凝剂 工业碱 水 重量比 1 0.0625 0.01 0.05 4 1ｍ3 泥浆含量 kg

　200 12.5 2 10 800 备注 如使用海水时，施工时应相应调整上述配比

　 ①注浆顺序 地面拌浆→启动压浆泵→总管阀门打开→管节阀门打开→送浆(顶进开始)→管节阀门关闭(顶进停止)→总管阀门关闭→井内快速接头拆开→下管节→接 2 寸总管。

　②注浆原则 合理布置注浆孔，使所注润滑泥浆在顶管外壁形成比较均匀的泥浆套。同时严格控制注浆量，防止单个注浆孔注浆量不足或超量。

　压浆时必须坚持"先压后顶，随顶随压，及时补浆"的原则，泵出口处压力控制在 0.3～0.4MPa。

　在利用中继间接力顶进时，要使泥浆迅速填满工具管后管节周围出现的空隙，形成完整的泥浆套，达到最佳的减阻效果。同时，由于在顶进中泥浆的流失、渗透，在一号中继间以后的顶管沿线经常进行补压浆，保证整条顶管处在一个良好的泥浆套中。

　根据实际施工经验，在深层粉土中，静态和动态的周边阻力相差极为明显，一旦顶进中断时间较长，管节和周围土体固结，在重新起动时就会出现"楔紧"现象，一般顶力要达到正常情况的 1.4～1.6 倍。在顶管

　施工中，采取 24h 连续施工，使管节基本处于动态平衡之中。

　 10. 顶管纠偏技术

　顶管纠偏主要是利用顶管机内安装的四组 4 个用于曲线转弯的千斤顶不同步顶进来实现的。千斤顶对称布置在与垂线成 45°夹角的直径上。如图 2。

　 图 2 校正千斤顶布置 管道转管，只需调整左右千斤顶的行程差即可实现。如需顶管轴线向左偏，则将右侧两组千斤顶多顶一些，左侧两组少顶一些，顶头就会向左侧偏转。左右两侧千斤顶行程差的大小视曲线转弯半径大小而定，并根据轴线测量结果调整。用上述方法可让顶头向上、下、左、右任意调整，实现顶管随时纠偏。

　顶管测量导向自动化 其基本原理是根据事先设计好的程序和自动激光经纬仪所测的数据，计算机立即算出机头所处的位置、偏差及发展趋势，并在显示屏上显示。操作人员可直观地操作纠偏千斤顶来调整机头方向。自动经纬仪设于井底一台，测量是在动态下连续进行。

　11. 进洞措施（泥水平衡顶管特殊施工技术 ）

　(1) 洞门止水技术 ① 封门形式 ·止水橡胶带安装：

　顶管机壳体与洞口的建筑空隙的止水密封，是保持仓压力的先决条件，必须在洞口设置密封性能良好的橡胶止水装置。其紧贴顶管机及管节外壳，在泥水压力作用下能更紧贴壳体，形成良好止水效果。

　②洞门内油脂压注和粘土填充 ·油脂压注：

　为了确保顶管机正常出洞，防止润滑泥浆浆液及切口泥水后窜至井内，利用圆形钢套上所预留的压注孔在三道钢刷之间充分压注油脂，并且在顶进过程中不断地加注。

　·洞门内填充粘土：

　由于泥水平衡式顶管机必须具备正常的泥水压力后才能正常施工，所以洞门内一定要填充粘土，并具备一定的土压力，以形成正常的泥水平衡系统。

　 12. 管节止退技术

　在顶管出洞段拼装管节过程中极易引起顶管机的后退，导致刀盘正面的切口水压突降，从而造成正面土体坍塌、泥水平衡效果破坏等严重后果。

　① 特殊管节制作 由于顶管正面泥水压力偏大，较难采用常规的抱箍刹形式止退，需

　考虑在管节结构不受影响的前提下在管节前部设置预埋钢套环。

　②止退装置安装 在钢套上焊接螺栓(F36mm)的固定支座，每节管节顶进结束后，在管节的预埋钢环上对应焊接固定支座，然后用螺栓将钢套和管节连接牢固，避免在拼装过程中的管节后退，见图 8。

　井 壁止水钢板管节机头顶进方向说明:单位:厘米予埋止水钢板予埋8注浆管d25予埋钢板对拉螺栓焊接钢板 图 8 止退装置图

　 13. 管箍

　一般顶管完成后做内管箍时，是将水泥和石棉掺在一起，用水将接缝冲洗干净，向里打入石棉水泥的拌和物，并养护。而玻璃钢夹砂管管逢可采用特殊材料施工。注浆结束后，注浆钻孔应封填密实。

　八 、

　顶管施工的主要防范措施

　1 1 、 施工监测

　1.1 在顶管施工前监测的目的

　 工程监测是确保工程质量、施工安全的重要手段，本工程顶管施工时不可避免引起一定范围内的土体位移和土压力变化，从而使建筑物和地表产生相应的位移和变形。通过工程监测可以及时了解施工对建筑物和地表环境的影响程度，及时掌握顶管施工过程中的变化情况，掌握工

　程信息，指导工程施工，确保工程质量和安全，是对工程施工实行动态管理的一个重要手段。因此工程施工监测必不可少。

　1.2 监测技术方案

　 测量标志使用钢筋桩，测量采用蔡氏 Ni007 自动安平水准仪和铟钢水准尺，监测的相对精度约 0.3mm。在顶管施工前在顶进管道前方路面上（施工中轴线上）每隔 10 米设置一个沉降观测点，然后记录好原始数据存档，当进行顶管施工时，进行跟踪测量，所得数据及时反馈给有关技术人员，及时调整顶管机的技术参数，直至零沉降后设定该参数。

　 建筑物位移采用视准线法，进行建筑物倾斜度观测。测量采用 2″级经纬仪或 2″级全站仪，监测获得的数据相对变化量即为水平位移量。

　1.3 监测频率

　根据顶管施工进度，工程监测工作在不同阶段应有不同的监测频率，在施工前做好监测点的设置和初始值的测定。在顶管施工期间每天早中晚各 1 次。顶管施工结束后，每 3 天监测一次。在工程施工监测期间，若变化量较大，需根据施工单位的要求，进行加密跟踪监测。

　1.4 动态信息传递

　 每一次测量成果都及时汇总给现场施工技术部门。以便...