顶管工程专项施工方案

黄河路污水管道工程

顶 管 工 程 专 项 施 工 方 案

编制人： 审核人：

南京华宇建设股份有限公司 二0一二 年 三 月

黄河路污水管道工程

工程概况

1、本工程为南京河西新城南部地区黄河路道路工程污水管道工程，项目建设单位为南京河西新城区国有资产经营控股有限责任公司，工程施工单位为南京华宇建设股份有限公司。黄河路位于南京市河西新城区南部地区，道路北起滨江大道，南至荷花路，为城市主干道，标准段宽55m，道路总长约2953.783m。设计桩号K0+000~K2+953.783，实施桩号K0+75~K2+948.743，不包含燕山路（K0+562.111~K0+642.757）、江东南路（K1+030.131~K1+219.574）及荷花路（K2+948.743~K2+953.783）交叉口。

黄河路污水管道直径DN1500、DN1200 、DN800，采用顶管施工工艺，顶管工作井与接收井采用沉井施工，设砼工作井6座，砼接收井10座，混凝土壁厚50cm。中间检查井（W19、W21、W23、W25等）外围采用单排高压旋喷桩支护逆作法。顶管衬砌结构均采用\"F\"型预制钢混凝土管节，相邻两管节间采用特制接头承插连接，衬砌接缝防水采用天然橡胶制成的锲型橡胶圈。根据河西地区地质情况，在确保安全、质量因素的情况下，我公司计划采用泥水平衡式掘进机，泥水平衡顶管是一中以机械切削土体，以泥水压力来稳定挖掘面及平衡地下水压，并以泥水作为输送挖掘弃土介质的一种顶管形式。

2、工期和质量要求： 本工程计划从2012年10月10开工,2012年年底竣工，质量标准：符合设计要求。 3、地质条件

黄河路污水管道工程

本工程范围内的土层从上往下依次为：杂填土、淤泥质粉质粘土、粉砂层、灰色粉砂层。顶进断面全线处在粉砂层内，见下表。 层号 1 2 杂填土层 灰色淤泥质粘土 3 4 粉砂层 粉砂层 -6.22 -14.52 30.6 28.1 18.8 19.5 0.83 0.663 6.0 4.0 34.1 28.5 土层名称 层底标高 4.5 -3.52 含水量W 36.1 39.2 密度kN/m3 孔隙比e 凝聚力c(kpa) 21 16 内摩擦角φ 8.9 14.8 18 1.045 19.3 0.76

一、沉井专项施工方案

1.沉井施工程序：

基坑测量放样基坑开挖刃脚垫层施工立井筒内模和支架钢筋挷扎立外模和支架浇捣混凝土养护及拆模封砌预留孔井点安装及降水凿除垫层、挖土下沉沉降观察铺设碎石及混凝土垫层绑扎底板钢筋、浇捣底板混凝土混凝土养护素土回填。 2.基坑测量放样

根据沉井设计图纸和工程地质报告所揭示的地质情况，沉井基坑开挖深度取2米，沉井刃脚外侧面至基坑边的工作距离取2米，基坑边坡采用11放坡。整平场地后，根据沉井的中心座标定出沉井中心桩、纵横轴线控制桩及基坑开挖边线。施工放样结束后，须经监理工程师复核准确无误后方可开工。

黄河路污水管道工程

3.基坑开挖

经监理工程师认可的基坑开挖边线确定后，即可进行挖土工序的施工。挖土采用反铲挖掘机，并与人工配合操作。基坑底面的浮泥应清除干净并保持平整和干燥，在底部四周设置排水沟与集水井相通，集水井汇集的雨水及地下水及时用水泵抽除，防止积水而影响刃脚垫层的施工。开挖的土方随即用车辆外运。

4.刃脚垫层施工

刃脚垫层采用砂垫层和C15混凝土垫层共同受力。 (1)、砂垫层厚度的确定

砂垫层厚度H可采用如下计算公式计算： N/B+ɣ砂H≤[ơ]

根据计算结果，无论是工作井还是接收井，砂垫层厚度H均为1m。 砂垫层采用加水分层夯实的办法施工，夯实工具为平板式振捣器，分层厚度≤30㎝。

(2)、混凝土垫层厚度

混凝土垫层厚度可按下式计算： h=(G0/R－b)/2

根据计算结果，混凝土垫层厚度h为10～15㎝(工作井为15㎝，接收井为10㎝)。

混凝土垫层表面应用水平仪进行校平，使之表面保持在同一水平面上。 5.立井筒内模和钢筋绑扎

井筒模板采用组合钢模与局部木模互相搭配，以保证内模的密封性。 (1)、钢筋绑扎

黄河路污水管道工程

钢筋的表面应洁净，使用前将表面油渍、鳞锈等清理干净；钢筋应平直，无局部弯折，成盘的钢筋均应调直；预制构件中的主筋均应采用对焊、焊接并按照有关规定抽样送检；钢筋接头应互相错开，并严格按照国家《标准混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204—92）中的有关规定执行；现场钢筋绑扎时，其交叉点应用21#铁丝绑扎结实，必要时用电焊焊牢。

钢筋规格、尺寸应符合设计图纸要求和规定，绑扎钢筋时应采用撑件将两层钢筋位置固定，保证钢筋设计间距。为了保证保护层的厚度，应在钢筋与模板之间设置同强度标号的水泥砂浆垫块，垫块应与钢筋扎紧并互相错开。钢筋绑扎完成后，应上报监理工程师进行隐蔽验收。隐蔽验收合格后方可进行立外模。 (2)、立外模和支架

钢筋绑扎验收后，应进行架立外模和支架。井壁内外模使用穿心螺丝固定，穿心螺丝采用Ø16的圆钢，中间设置止水片，两端设置铁片控制井壁的厚度尺寸，圆钢两端头上铰成螺纹，用定制钢螺帽固定，拆模时拆去钢螺帽，割去外露部分，再用同标号防水砂浆二度抺平，确保不渗水。外模支架必须稳、牢、强，保证在浇捣混凝土时，模板不变形，不跑模。

黄河路污水管道工程

6.浇捣混凝土

模板和支架工序完成后，必须经监理工程师进行验收。验收合格后，方可进行混凝土的浇捣。为缩短施工周期和保证工程质量，采用泵送C30商品混凝土。泵送混凝土可将输送管的软管直接放入浇捣段，距离浇捣面1米左右，保证不离析。混凝土浇捣前应严格检查各种预留孔、预留管和预埋件的位置和几何尺寸，严禁漏放和错放。混凝土振捣采用插入式振捣器振捣，振捣棒插入时应离开钢筋，但应防止混凝土振捣不均匀和振捣过密而产生混凝土离析现象的发生。混凝土在振捣时应随时注意检查模板受力和螺杆钢筋受力的情况，防止模板因混凝土振捣的原因而后跑模。

采用分段浇捣混凝土时，严格按规范要求做好施工缝。施工缝做成凸缝，并 在后浇时将连接处的混凝土凿毛，并用清水洗干净，浇捣时先用12%的UEA砂浆

黄河路污水管道工程

座浆，然后轻倒第一层混凝土并振捣密实，以免形成蜂窝，影响沉井的质量。在混凝土浇捣过程中，还应做好混凝土的试块工作，保证质保资料的完善。 7.拆模及养护

混凝土浇捣完成后应在初凝后及时养护，养护方法可采用自然养护和塑料膜覆盖法。在养护过程中，对混凝土表面需浇水湿润，严禁用水泵喷射在，而破坏混凝土。养护时应确保混凝土表面不发白，至少养护七天以上。养护期内，不得在混凝土表面加压、冲击及污染。

在拆模时，应注意时间和顺序。拆模时间控制在混凝土浇捣的后的3～4天进行，过早或过晚的拆模对混凝土的养护都是不利的；拆模顺序一般是先上后下， 小心谨慎，以免对混凝土表面造成破坏。对于分段浇捣混凝土部位，应保留最后一排模板有利于向上接模。 8.封砌预留孔

严格按照设计图纸的要求，设置和封砌各种预留孔，并保证在沉井下沉过程中，预留孔内不渗水。 9.不排水法下沉与封底

沉井下沉：混凝土或砌体砂浆达到设计强度的100%，其上各节达到设计强度的70%以后，才允许下沉，下沉安全系数应大于1.15。沉井下沉根据现场施工情况，适时采用不排水挖土下沉方法。

不排水下沉方法：根据设计要求，采取不排水下沉。采用抓斗挖掘井底中央部分的土，使沉井形成锅底，在砂类土中，一般当锅底比刃脚低1~1.5米时，沉井即可靠自重下沉，而将刃脚下的土挤向中央锅底，然后再由抓斗继续抓土，沉井便可继续下沉。若刃脚下的土不易向中央塌落，则配以射水管松土。

黄河路污水管道工程

沉井封底及底板浇筑：沉井下沉至设计标高后观察其稳定性，在8小时内沉井自沉累计量不大于10mm和每小时观察自沉量，在沉井下沉已经稳定时，才进行封底。

根据设计要求，采取水下混凝土封底：水下混凝土封底即不排水封底，将井底浮泥清除干净，铺碎石垫层30cm，封底混凝土用导管法灌注，灌注水下封底混凝土时，需要的导管间隔及根数根据导管作用半径和封底面积确定，导管作用半径随导管下口超压力大小而异，其关系如下： 超压力（kpa） 导管作用半径（m） 75 ＜2.5 100 3.0 150 3.5 250 4.0 数根导管灌注时的顺序：按照先低处后高处，先周围后中部为原则，使混凝土保持大致相同的标高。待水下混凝土达到所需要的强度后，方可从井中抽水，安排水封底法施工上部底板。 10.主要施工技术措施与质量控制 10.1、沉井施工的质量标准

（1）刃脚平均标高与设计标高的偏差不得超过50mm。 （2）沉井水平位移不得超过下没总深度的1%。

（3）矩形沉井刃脚底面四角中的任何两角的高差，不得超过该两角间水平距离的1%，且最大不得超过300mm。

（4）下沉总深度是沉井下沉前刃脚底面标高与下沉结束后刃脚底面标高之差。 10.2、质量控制的一些相关措施

黄河路污水管道工程

（1）沉井制作的相关要求

①钢筋绑扎立模，浇注砼均要求严格按设计文件、规范等进行施工。 ②要求对角线距离相等，沉井尺寸准确。

③要求钢模板拼装整齐、平直、漏缝嵌密实，防止漏浆。 ④要求模板内清洗干净，才允许浇灌砼。 ⑤分层浇灌砼用振捣器振捣密实。 （2）测量控制与观测

沉井平面位置与标高的控制是在沉井四周的地面上设置纵横十字控制线、水准基点进行控制。沉井的垂直度的控制，是在井筒内按4或8等分标出垂直线，以吊线锤对准下部标板进行控制。在挖土时随时观测垂直度，当线锤距离墨线大于50mm，或四面标高不一致时，应及时纠正。沉井下沉的控制，通常在井壁上的两侧用白油漆或红油漆画出标尺，可采用水平尺或水准仪来观测沉降。在沉井下沉中，应加强平面位置、垂直度和标高（沉降值）的观测，每班最少观测两次，并作好记录，如有倾斜、位移和扭转，应及时通知值班负责人，指挥操作负责人，及时纠偏，使偏差控制在允许范围之内。以上施工测量纠偏参照点应设置在不受沉井下沉影响的点位上，并派人经常进行复测量。

黄河路污水管道工程

二、检查井施工方案

根据设计图纸，本污水管道工程检查井采用D800高压旋喷桩防渗帷幕加固地基后采用沉井的方式施工，沉井为钢筋砼井。地基加固采用双重管高压旋喷桩施工。

1、高压旋喷桩施工工艺流

图 旋喷注浆施工工艺流程

平整场地 设备安装调试 测放桩位 水泥浆搅拌、制备 引孔钻机就位 启动高压泵 启动引孔钻机 启动空气压缩机 主机钻进引孔 输送高压气流 钻孔引孔至设计标高 二重管旋喷注浆 自桩底匀速旋转提速高压喷浆至桩顶 停喷、停气 单桩施工完毕 黄河路污水管道工程

2、双重管高压旋喷桩施工流程：

旋喷桩施工过程中一般先钻孔至设计深度，再下注浆管，用高压泵（一般为25～35MPa）将水泥浆液通过特殊注浆管端头的喷嘴（ф1.8），以高速喷入土层，喷嘴在喷浆液时，一面缓慢旋转（10rpm）、一面徐徐提升（10～15cm/min），高压喷出的浆液不断切削土层，并使强制切削下来的土体与浆液充分混合，最后在喷射力的有效射程范围内形成一个混合物圆形凝柱体，依据实际地质情况旋喷法采用的二重管法，即：同时压入水泥浆和压缩空气，使用φ73钢管为注浆管，喷射流为浆液，以30MPa 压力从喷嘴中喷出，直接冲击切削土体，达到水泥浆置换土体颗粒，满足设计要求。施工流程详见旋喷注浆施工工艺流程。 3、双重管高压旋喷桩施工方法：

施工时首先钻孔，再用旋喷机喷射，即先把浆液管下到预定加固范围最深点，然后自下而上进行高压喷射注浆切割土体，将开孔和灌注桩体同时进行，一次成桩，其工作步骤为：

（1）钻机就位：钻机需平置于牢固坚实的地方，钻杆对准孔位中心，偏差不超过5cm。

（2）钻孔下管：钻孔的目的是将注浆管顺利置入预定位置，在下管过程中，需防止管外泥砂堵塞喷嘴，确保下管顺利，下管过程中同时输送压缩气流，当注浆喷头下到预定位置（预定加固范围最深点）。

（3）制浆：不同地层选取不同注浆材料，本项目旋喷桩喷射注浆材料采用普

黄河路污水管道工程

通硅酸盐水泥（42.5#），由于粉细砂渗透系数大，依据施工实际情况，可建议适量掺加水玻璃（水玻璃参量为水泥重量的1.364%）和木质素磺酸钙（木质素磺酸钙参量为水泥重量的0.2%）,加快沉淀凝结。

（4）试管：当注浆管置入土层预定深度后应用清水试压，若注浆设备和高压管路安全正常，则可搅拌制作水泥浆，开始高压注浆作业。

5）高压注浆作业：高压射浆自下而上连续进行，注意检查浆液初凝时间、注浆流量、压力、旋转和提升速度等参数，应符合操作规程要求。启动高压注浆泵，开始注浆，当注浆压力和电机转速稳定并达到施工设计参数后，再按施工设计提升速度开始提升钻杆，边旋转边喷浆边提升。

(6）喷浆结束与拔管：喷浆由下而上至设计高度后，停止喷浆，拔出喷浆管，喷浆即告结束，把浆液填入注浆孔中，多余的清除掉，但需防止浆液凝固时产生收缩的影响，拔管要及时，切不可久留孔中，否则浆液凝固后将难以拔出。

(7）注浆设备清洗：当喷浆结束后，立即清洗高压泵、输浆管路、注浆管及喷头。

4、旋喷桩质量标准及保障措施 4.1质量标准 （1）保证项目

旋喷桩使用的水泥品种、标号、水泥浆的水灰比符合设计要求。 检验方法：检查出厂证明、合格证、试验报告。 （2）基本项目

高压旋喷桩桩体深度、直径和桩体强度等符合设计要求。 检验方法：钻孔取芯检验、标准贯入试验等。

检查桩体均匀性：可采取钻孔取芯的方法，该方法也可用来检验桩体的抗压强度。

黄河路污水管道工程

依据设计要求，一般高压旋喷桩桩体强度通过钻孔取芯满足28d的无侧限抗压强度大于0.8MPa即可判定为合格。 （3）允许偏差

旋喷桩的允许偏差和检验方法应符合下表的规定。 项 目 允许偏差 检验方法 桩体中心位置 50mm 拉线及尺量检查 钻孔垂直度 1H/200 吊线和尺量检查 4.2施工注意事项

（1）钻机就位后应进行水平、垂直校正，钻杆应与桩位吻合，偏差控制在10mm内。

（2）旋喷桩施工前必须确定旋喷施工参数：旋喷速度、提升速度、喷嘴直径等。 （3）旋喷桩管达到预定深度后，应进行高压射水试验，合格后方可喷射浆液，待达到预定压力排量后，再逐渐提升旋喷管，深层旋喷时应先喷浆后旋喷和提升，防止注浆管扭断。 （4）旋喷冒浆处理

冒浆：旋喷时高压喷射流在地基中切削土体，其施工范围就是喷射距离加上渗透部分长度为半径的圆柱体。一部分细小的土粒被喷射浆液所置换，随着液流被带到地面上（俗称冒浆），其余与浆液搅拌混合。在旋喷过程中往往有一定数量土粒随着一部分浆液沿着注浆管冒出地面，通过对冒浆观察，冒浆量小于注浆量20%为正常现象，超过20%或完全不冒浆者，应查明原因，采取相应的措施。地层中有较大的空隙而引起不冒浆，则可在浆液中掺加适量的外加剂（水玻璃和木质素磺酸钙），使浆液在一定范围内凝固。

（5）在插管旋喷过程中，要注意防止喷嘴被堵，压力和流量必须符合设计值，否

黄河路污水管道工程

则要拔管清洗，再重新进行插管和旋喷。插管过程中，为防止泥砂堵塞，可边射水边插管，以免泥砂堵塞。

（6）选用水泥应经试验及过筛，其细度应在标准筛（孔径0.08mm）的筛余量不大于15%，浆液搅拌后不得超过1小时。

（7）钻杆的旋转和提升必须连续不中断，拆卸钻杆要保持钻杆有0.1m 以上搭接长度，以免旋喷固结体脱节。为提高旋喷桩桩体质量，在桩底部1m 范围内应采取较长持续时间的措施。

(8）旋喷桩体的施工质量是保证施工期间基坑底稳定的关键，旋喷桩施工时，应严格按照施工规范进行施工。其施工要点如下：

①高压喷射注浆的施工参数应根据地质条件，通过现场施工经验调整，并在施工中严格加以控制。

②施工时应保证钻孔的垂直偏差不应超过0.5%，桩位偏差不应大于50mm。 ③喷射压力，提升速度对成桩直径有较大影响，根据桩径（桩径为ф800）进行调整。

4.3施工质量保证措施

(1)、在施工全过程中，自始至终坚持由项目经理、项目技术负责人、质检员组成的质量检查领导小组，由领导小组领导开展各项生产质量活动，建立质量责任制，实行奖罚制度，狠抓质量教育，提高职工的质量意识和素质，把质量隐患消灭在施工过程中。

(2)、工地配备专职质检员，确保各工序都有质量控制和监督。

(3)、实行“三检制”，对各单元工程进行分级检查，质检员均持证上岗，并有多个工程质检的施工经验。

黄河路污水管道工程

(4)、施工各工序要认真复核，经验收合格后方可进行下道工序施工，并严格执行单元工程质量等级评定制度。

(5)、认真接受业主、监理工程师监督检查工程质量。按照要求进行施工。 (6)、坚持对材料按规范进行试验、复检制度，外购的钢筋、水泥等材料的质量必须经检验合格后方能使用。

(7)、坚持质量奖罚制度，并定期对工程质量进行全面检查、总结。

(8)、健全和完善工程技术档案，做好原始资料记录和整理工作，及时完成竣工资料整理。

5、旋喷桩安全保证措施

旋喷施工采用高压喷射为主的手段，尤应注意安全措施。

（1） 高压泥浆泵应全面检查和清洗干净，防止泵体的残渣和铁屑存在，各密封圈完整无泄漏。

（2） 压力表应定期检查，保证正常使用。 （3）一旦发生故障，要停泵停机排除故障。 （4）司钻人员需熟练操作技能，了解注浆全过程。

（5）施工操作人员要注意水玻璃等腐蚀材料伤害自己，参加外加剂施工操作人员一定戴手套等保护自己，如水玻璃身体粘上水玻璃，立即用清水冲洗。 6、检查井井壁施工

黄河路污水管道工程

每一层开挖的设计深度以及土质状况而定，一般在1.5米～2.3米以内。

三、顶管专项施工方案

1、机头选型

本工程污水干管采用C50钢筋混凝土管顶管，干管管径为D800-D1500mm。由于本工程工期紧，为确保工程质量万无一失，确保绝对工程安全，我公司根据以住施工经验，决定采用具有破碎功能的泥水平衡顶管掘进机。 1.1．工作原理

（1）其基本原理是主轴偏心回转运动而破碎的泥水平衡顶管机，其刀盘的正面，开口比较大，便于大块的卵石等能进入顶管机内，刀盘正面上下两个泥土和石块的进口，其开口的面积约占顶管机全断面的15%～20%。

（2）刀盘由设在主轴左右两侧的电动机驱动。电动机是通过行星减速器带动小齿轮，然后再带动设在中心的大齿轮。大齿轮与主轴及轧辊联接成一体。主轴的左端安装有刀盘。这样，只要刀盘驱动电机转动，刀盘也就转动，同时轧辊也转动。在掘进机工作时，刀盘在一边旋转切削土砂的同时还一边作偏心运动把石块轧碎。被轧碎的石块只有比泥土仓内与泥水仓联接的间隙小才能进入掘进机的泥水仓，然后从排泥管中被排出。

（3）由于刀盘运动过程中，泥土仓和泥水仓中的间隙也不断地由最小变到最大这样循环变化着，因此，它除了有轧碎小块石头的功能以外还始终能保证进水泵的泥水能通过此间隙到达泥土仓中，从而保证了掘进机不仅在砂土中，即使在粘土中也能正常工作。

（4） 一般情况下，刀盘每分钟旋转4～5转，每当刀盘旋转一圈时，偏心的轧碎动作达20～23次。由于本机有以上这些特殊的构造，因此它的破碎能力是

黄河路污水管道工程

所有具有破碎功能的掘进机中最大的，破碎的最大粒径可达掘进机口径的40%～45%之间，破碎的卵石强度可达200Mpa。 本掘进机的优点是： 1.2、工作特点

①、顶管机、主千斤顶、泥水循环系统和泥水分离装置（DESANDMAN）成套化。 ②、带锥形破碎机的条幅刀盘，能破碎小于外径30%，一轴强度196Mpa（2000 kg/cm2）的砾石。

③、该机能适用各种土壤条件，如粘质土、砂土、砂砾混合卵石土和软岩上。 ④、使用安装在轨道上的主顶油缸。一次顶进长度超过100m。 ⑤、该机由一人在地面遥控操纵即可。

⑥、可在控制台上进行电视监测及方向控制，精度高。带有ISEKI专利的RSG双光靶方向控制系统，有经验的操作人员可以将方向误差控制在10mm之内！ ⑦、使用主千斤顶不间断便可单独顶进一节管子。

⑧、泥水分离装置DESANDMAN是一种密封性好，操作灵活的分离系统，且能节省安装空间。

此机型在现今使用较广，我们有着成功施工经验、技术成熟、可靠，对土层扰动少的特点。偏心破碎泥水平衡顶管掘进机是根据含水量较高的沙砾土而专门设计的。因此特别适应本工地基顶管的施工。 2、平面布置、井内布置及管内布置

（1）在工作井范围内实行全封闭隔离施工并布置以下必要的设施，地面指挥监测中心、办公室、仓库、配电间、冷作间等。布局要合理，环境整洁、卫生，并有专职人员进行管理。

（2）现场布置、设备进场时采用50t履带吊

黄河路污水管道工程

（3）管道顶进时，起吊设备采用跨距为14m的龙门行车（起重能力为30t），行车导轨与顶管中心线应平行铺设，并与管中心左右对称。 （4）井内布置

工作井井内布置主要是后靠背、导轨、主顶油缸、油泵动力站、钢制扶梯等。 3、出土方案

泥水平衡式顶管的出土采用全自动的泥水输送方式，被挖掘的土通过在机舱内的搅拌和泥水形成泥浆，然后由泥浆泵抽出，高速排土。在沉井上部砌2只沉淀池。沉淀的余土外运需按文明施工要求和渣土处理办法，运到永久堆土点，不得污染沿途道路环境。 4、顶管受力计算

本工程是将壁板加厚作为千斤顶的后背墙。 (1)顶力计算

推力的理论计算：（以Φ1200mm计算）

F=F1十F2 其中F—总推力

Fl一迎面阻力 F2—顶进阻力

F1＝π/4×D2×P (D—管外径1.2m P—控制土压力) P＝K0×γ×H0

式中 K0——静止土压力系数，一般取0.55

H0——地面至掘进机中心的厚度，取最大值7m γ——土的湿重量，取1.9t/m3

黄河路污水管道工程

P＝0.55×1.9×7＝7.31t/m2 F1=3.14/4×1.22×8＝31.4t F2＝πD×f×L

式中f——管外表面平均（根据顶进距离平均淤泥土）综合摩阻力，取0.8t/m2

D—管外径1.2m L—顶距，取最大值100m F2＝3.14×1.2×0.8×100＝428t。

因此，总推力F=31.4+428＝459.4t。根据总推力、工作井所能承受的最大顶力及管材轴向允许推力比较后，取最小值作为油缸的总推力。工作井（Φ2000mm顶管）设计允许承受的最大顶力为800t，管材轴向允许推力700t，主顶油缸选用2台(或4台，根据现场实际情况定)300t(3000KN)级油缸。每只油缸顶力控制在250t以下，这以通过油泵压力来控制，千斤顶总推力500t。因此我们无需增加额外的顶进系统即可满足要求。 (2)后背的计算

后背在顶力作用下，产生压缩，压缩方向与顶力作用方向一致。当停止顶进，顶力消失，压缩变形随之消失。这种弹性变形即象是正常的，顶管中，后背不应当破坏，产生不允许的压缩变形。

后背不允许出现上下或左右的不均匀压缩。否则，千斤顶在余面后背上，造成顶进偏差。为了保证顶进质量和施工案例，施工时应对后背的强度和刚度计算

黄河路污水管道工程

后靠背受力计算公式

RB(H2Kp/22ChKphHKp

式中：

R-总推力之反力（一般大于推力的1.2－1.6） a－系数（取1.5－2.5之间） ，此处取2 B－后座墙的宽度（M） 此处取4米 γ－土的容重（KN/M3)

H－后座墙的高度(m) ，此处取4.5米 Kp-被动土压系数tg2(450/2) c-土的内聚力（kPa) 一般情况下取10

h-地面到后座墙顶部土体的高度（M），此处取5米

按上式计算，圆形工作井加护套后能承受1591.5T顶力＞实际顶力500T。完全能满足要求。 5、出洞方案

为防止出洞口及顶进过程中泥水压力过大涌入工作井内，在洞口内预先安装一个单法兰穿墙钢套管，用于安装橡胶止水圈及止水封板。由于顶进距离长，造

黄河路污水管道工程

成管材表面及F型钢套环、砂等对橡胶止水圈不可避免的磨损，需经常更换橡胶止水圈。因此，我们在洞口里侧增加一道橡胶止水圈，当需更换外部橡胶止水法兰时，洞口内部的橡胶止水圈可防止地下水进入井内。 6、测量以及设备安装 6.l、测量的方法

(1)、通视条件下的测量使用交汇法引工作井及接收井预留洞口中心至各自的井壁。置经纬仪至A点，后视B点，作BA直线的延长线，并在工作井后部定出一点C。保证C、A、B在一条轴线上，置经纬仪在C点上，后视A点，在工作井井壁上定出一点A，，置激光经纬仪基座于井下D点，并抄平固定激光经纬仪架，置经纬仪于A点，后视B点，在激光经纬仪器架上定出D点，D点同A，，A，B点在竖直方向上成一直线，安装激光经纬仪于仪器架上，对中D点，后视A，点，依设计轴线打好角度，既可定出轴线。 （2）、不通视条件下的测量

引出A、B两点后可根据导线法以及平移法定出C、D、A，，其余步骤同通视条件下测量定位。

（3）后靠背导轨及后顶的安装

轴线确定后先安放后靠背，后靠背后部距离井壁100~200mm，调整后靠背前后以及左右方向，应尽量保证后靠背的中心于轴线相重合，调整方法见图：

黄河路污水管道工程

在轴线定好后既可安装导轨以及后顶，先根据导轨本身的尺寸计算出导轨顶面至轴线的高差h，至水平仪于井下，在井四周作出4~6个临水点，保证轴线标高-临水点高程= h，安放导轨时可用线绳在相对的两个临水点拉出一条直线，使导轨顶轻触于线绳既可，然后根据轴线调整导轨轴线在竖直方向上于已知轴线的竖直投影线重合，导轨轴线方向调整好后再精调导轨的高程，最后支撑导轨至井壁上。

引轴线至井底前后两侧A、B两点，分中后靠背，在后靠背上作一分中点C，开始放置后靠背时尽量使C点在AB的延长线上，此值可肉眼鉴定，误差不应大于10cm，在后靠背边缘定出任意等高两点D、D，，测量AD和A D，的距离，只需保证AD的距离约等于A D，的距离既可，误差不应大于3cm，导轨左右方向确定后既固定下面两侧各一点，后使用线坠调整前后方向既可，最后根据实际情况填塞C15-C30的混凝土至井壁到后靠背的间隙，后方顶的安装在后靠背的安装完毕后进行，抄平后顶后只要保证所以千斤顶后平面贴实后靠背既可固定。

黄河路污水管道工程

导轨安装完毕后需在预留洞口内安装副导轨，副导轨的轴线以及高程均要与主导轨保持一至，此副导轨用于防止机头进洞后低头，见下图：

增高装置可根据机头重量以及增高量选择枕木，钢支架或砼垫层。 洞口止水装置的安装，应保证除止水圈外最小直径大于进洞物最大直径的8cm，防止受到进洞物的剪切而失去止水效果，位置确定后可用水泥砂浆封堵与井壁形成的间隙，防止从间隙处漏水、漏浆。 7．泥水系统的安装

泥浆池应尽量靠近工作井边，可采用并联法，见图：

黄河路污水管道工程

泥浆池尽量靠近工作井边，可以减少排泥管路过长而且产生的管路摩阻力，沉石箱的配置可沉淀块状物，防止块状物直接进入排泥泵引起排泥泵堵塞和损坏。

注浆系统应尽量使用螺杆泵以减少脉动现象，浆液应保证搅拌均匀，系统应配置减压系统，在泵出品处1米外以及机头注浆处各安装一只隔膜式压力表。

电路系统及后方顶液压系统安装流程（略） 8．顶进开始调试阶段以及土体取样：

顶管下井前应作一次安装调试，油管安装先应清洗，防止灰尘等污物进入油管，电路系统应保持干燥，机头运转调试各部分动作正常，液压系统无泄漏。

机头下井后刀盘应离开封门1米左右，放置平稳后重测导轨标高，高程误差不超过5mm，既可开始凿除砖封门，砖封门应尽量凿除干净，不要遗留块状物，同时可进行土体取样工作，使用Ф100，L=500mm的两根钢管在洞口上下部各取长400mm的土样，取样工作完成后随既顶机头，使机头刀盘贴住前方土体。

机头属于刀盘不可伸缩型，土压力表所显示的土压力为泥仓土压，显示的土压力与实际顶进的土压力存在一个压力差ΔP，此值一般取15-30T，由于进泥口是衡定的，TCZ机头的土压控制主要通过顶速来调节，每次初顶时先调节好送水压力，然后打开机内止水阀，转动刀盘，关闭机内旁道，待流量达到额定值的80%时既可

开始顶进，送水压力可通过机内压力调节既可完成。 9、顶进过程中的方向控制

由于机头本身所具有的方向诱导装置，纠偏操作就变的简单易行了，操作员只要通过纠偏动作，始终保证激光点在二号光耙的中心既可。

测量与方向控制要点

黄河路污水管道工程

(1)有严格的放样复核制度，并做好原始记录。顶进前必须遵守严格的放样复测制度，坚持三级复测：施工组测量员→项目管理部→监理工程师，确保测量万无一失。

(2)布设在工作井后方的仪座必须避免顶进时移位和变形，必须定时复测并及时调整。

(3)顶进纠偏必须勤测量、多微调，纠偏角度应保持在10’～20’不得大于0.5。并设置偏差警戒线。

(4)初始推进阶段，方向主要是主顶油缸控制，因此，一方面要减慢主顶推进速度，另一方面要不断调整油缸编组和机头纠偏。

(5)开始顶进前必须制定坡度计划，对每一米、每节管的位置、标高需事先计算，确保顶进时正确，以最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。

10、顶管动力、照明配套 （1）、顶管动力配套

序号 设备名称 数量 总功率 (kw／h) 1 2 3 4 5 6 刀盘电机 输送泵电机 纠偏油泵电机 液压系统电机 注桨电机 桨液搅拌机 2 1 1 2 1 1 44 22 4 30 11 11

黄河路污水管道工程 7 8 9 10 电焊机 排水泵 1 2 合计 30 11 163 (注：以上所列设备，并不都是同时启动。)

动力电线设置：管内设置—二路电缆，按其配套动力负载功率，选择电缆规格，供电采用TN—S方式，三相五线制移动电线装接。 （2）液压系统

当液化油出现乳化时，说明液压油己严重氧化，应予以更换，更换液压油之前须把油箱内清洗干净。加油必须用精滤车过滤后方可加入。另外，一旦发现油管老化应予以更换。 （3）电气系统

电气系统应保持干燥，保持指示灯及各仪表正常。 （4）纠偏系统

纠偏系统要经常检查是否漏油、油液质量、油压情况，如发现不正常情况及时更换。 11、注浆减磨

顶管的推力就是顶管过程管道受的阻力，包括工具管切土正压力、管壁摩擦阻及工具管气水压力。

工具管切土正压力：与土层密实度、土层含水量、工具管格栅形态及管内挖土状况有关。根据有关工程统计资料，软土层一般为20-30t/m2，硬土层通常在20-60t/m2。大于40t/m2时表明土质较好。

黄河路污水管道工程

F1=S1×K1

F1----顶管正阻力(t) S1----顶管正面积(m2) K1----顶管正阻力系数(t/m2) F1=S1×K1=πr2×k1

①管磨擦阻力：管壁与土间磨擦系数及土压力大小有关。根据 ②有关工程统计资料，管壁磨擦阻力一般在0.1-0.5 t/m2之间。 ③F2=S2×K2 其中

F2—顶管侧磨擦力(t) S2—顶管侧面积(m2) K2—顶管侧阻力系数(t/m2) F2=S2×K2=πDL×k2

为了减小顶压进阻力，增大顶进力，并且为了防止出现塌方，顶管过程中，应采用在管壁与土壁的缝隙间注入触变泥浆，形成泥浆护套，减少管壁与土壁之间的摩擦力。泥浆在输送和灌注过程中具有流动性、可泵性。 （1）、触变泥浆的材料

触变泥浆的主要成份是膨润土、掺入碱和水配制而成。为了在顶进完毕后使触变泥浆固结增强，可掺入石灰膏。但为了施工使用时保持流动性，还必须掺入缓凝剂和塑化剂。

（2）、触变泥浆的拌合程序