顶管施工方法.docx

1、顶管施工方法目 录第一节 工程概况、地质情况和工程特点 1一、工程概况 11、工程概述及方案选择 12、顶管工程数量 13、顶管施工主要设备 1二、工程地质情况 2三、周边环境情况、建筑物情况、地下管线情况 2四、工程特点难点及对应措施: 21、技术含量高 22、地质恶劣： 23、一次顶进距离长 24、泥水处理 3第二节 施工总流程 4第三节 主要项目施工方法 5一、场地围蔽、“三通一平”、周边管线建筑物调查标志 5二、测量放样及复核 6三、工作井、接收井施工 61、深层搅拌桩施工(工作井接收井止水帷幕) 72、工作井接收井成孔施工 72、垫层、底板、集水井、内衬墙、爬梯施工 8四、工作井上下

2、设备安装准备 8五、工具头吊装下井、全套设备调试 8六、穿墙初始顶进 9七、正常顶进 91、泥水平衡式工具头顶管施工工艺流程 92、各个主要工序施工方法 103、其他附属施工方法 124、顶管工程力学参数确定 135、顶进设备 14第四节 顶进施工进度计划 15各项资源需用量计划 15一、 机械设备计划 15二、劳动力计划 15三、材料计划 16第五节 工程项目的施工组织 16第六节 各项技术组织措施 17一、质量措施 17二、安全措施 18三、现场文明施工措施 19附图： 泥水平衡顶管顶进示意图；工作井接收井图； 900mmF型砼管图；楔形橡胶圈图本施工组织设计的内容包括顶管施工的前期准备工

3、作、顶进施工各个工序、工期计划、人材机计划、质量安全文明施工技术措施。参考技术资料：1、设计图纸：2、地质报告：3、 中国建筑工业出版第一节 工程概况、地质情况和工程特点一、工程概况1、工程概述及方案选择长度标高：拟施工的顶管工程为900mm污水管，全长约764.3m，分为W53W57、W58W62、W65W73、W137W147四段顶进，顶管覆土深度约45m。工作井接收井：W53W57井段120 m，设置一个工作井一个接收井；W58W62井段120 m设置一个工作井一个接收井；W65W73井段230.4 m，设置两个工作井两个接收井；W137W147井段293.9 m，设置两个工作井两个接收

4、井，井位布置详见顶管施工段平面布置示意图。工作井采用深层搅拌桩作为止水帷幕及围护桩，人工挖孔成井，最后施工垫层、集水井、底板、内衬墙；接收井采用深层搅拌桩作为止水帷幕及围护桩，人工挖孔成井，最后施工垫层。管材：污水钢筋混凝土管内径d=900mm，管壁厚度t=90mm，外径D=1080mm，每节管长度2500mm，混凝土强度C50，采用“F”型接口，管的端头采用12mm的多层胶合板作衬垫，管节接口采用楔型优质止水橡胶条止水，管壁预埋压浆管。施工工艺选择：经调查分析研究及结合本公司在设备和施工及相关的技术能力，该排水管铺设拟采用密封泥水平衡式顶管工艺进行非开挖施工。2、顶管工程数量顶管主要工作量：

5、900mm顶管段总长约764.3m，6个工作井，6个接收井，9002500凝土管306节。3、顶管施工主要设备密封泥水平衡式工具头1个、5个中继环（根据顶进情况确定中继环的数量），2台渣浆泵、2台螺杆式泥浆泵、输泥输浆管路1套、40T吊机1辆、简易龙门吊1套，后座泵站1套、整体式顶进构架1套、泥水处理系统1套、激光水准仪1台、激光经纬仪1台，另外还有通用设备电焊机、水泵、泥浆桶、泥浆池、泥浆车等。二、工程地质情况场区内工程地质状况较为复杂，地下水位较高(约地下1m)，土层饱和含水。在污水管埋深范围以内分布的土层从上到下依次为：杂填土(层厚约2m)、淤泥质土(层厚约1m4m)、粉质粘土层。顶管管

6、道主要在淤泥质土和粘土层中顶进。三、周边环境情况、建筑物情况、地下管线情况本工程范围内由于地质情况较差，管线外测龙潭村民房基础较浅，据我司了解，一般采用扩大基础或打入松木桩处理软基，故地下水位标高的稳定直接关系房屋的安全。采用泥水平衡顶管施工能保证周边房屋结构的安全。四、工程特点难点及对应措施:1、技术含量高非开挖施工不可预计因素多，施工难度较大，技术含量高。我司将组织具有多年顶管工程施工经验、计划性强、质量意识强的精英力量负责本工程的施工管理；投入先进的机械设备进行施工。2、地质恶劣：顶进断面为砂质淤泥、粘土层，由于在水下顶管，需要制定严密的技术措施防止工作面超挖及管节之间漏水流砂，避免引起

7、周边地层损失引起周边土体过大沉降，并造成对道路及周边地下管线的破坏。应对措施为一方面需要有施工经验丰富的施工队伍和技术力量负责施工，严格控制顶进的工艺，真正实现泥水平衡的状态，实现对周边环境的影响程度降到最低；另一方面，严格控制承插式接口和“F”型接口钢筋混凝土管的检验环节，杜绝使用不符合设计及规范要求的管材，避免管节在承受顶力方面防水方面出现施工事故。由于在砂质淤泥、淤泥层中顶进，在顶进纠偏环节，较难形成纠偏需要的导向力，造成纠偏困难，所以一定要“勤测勤纠”，将偏位控制在较小的范围内，实现“微偏微纠”，满足规范的要求。3、一次顶进距离长该工程的最长一次顶进距离120m，属于小口径顶管中顶进距

8、离较长的工程，阻力大，需要采用触变泥浆减阻技术及中继环技术，技术含量高。4、泥水处理工作井施工场地较宽敞，施工中注意合理的安排场地各个阶段的使用并保证施工安全，在出土环节，需要及时将泥水处理系统处理好的土方外运，避免由于堆土影响行人及交通。必要时需要24小时连续施工，需要有关单位的大力配合和支持。第二节 施工总流程第三节 主要项目施工方法一、场地围蔽、“三通一平”、周边管线建筑物调查标志施工队伍进场后，首先在工作井及接收井施工范围内进行围蔽、“三通一平”、临建搭设、周边管线建筑物调查标志工作。(1)工作井接收井的施工现场简易围蔽，围蔽周边冲击钻成孔，采用1.8m长18的钢筋每隔1.5m一道打入

9、地下作为支架，塑料波纹瓦绑扎在钢筋上作为围蔽。(2)平整场地，接通水电。采用25mm镀锌水管接到工作井，水管埋入地下200mm；用电布置如下：设置总电箱，将电源接到总电箱，由总电缆线接出各电箱到工作井位置，然后按国际建设工程施工现场供用电安全规范要求，对施工现场的电气设备均采用具有重复接地的专用保护零线的五线制(即供电方式采用TNS系统)，在场内分别布置动力、照明等线路。用电设备主要为：密封泥水平衡式工具头、渣浆泵、螺杆式泥浆泵、简易龙门吊、泥水处理设备、后座泵站、电焊机、水泵、照明用电，工作井施工用电约需要提供170KW。(3)临时设施布置：参见泥水平衡顶管顶进示意图。(4)由于工作井接收井

10、施工范围内可能有地下管线，在井制作施工阶段及顶管顶进阶段会对附近管线造成一定的影响，为保证地下管线的安全，现需要运用专用先进设备对地下管线进行详细的探测及现场探挖明确地下管线的详细位置，以便在施工中各个阶段对其进行保护，避免造成对地下重要管线的损坏。首先，先向相关单位索取地下管线资料，如规划局、电力局、电信公司、煤气公司、自来水公司等。其次，采用先进的地质雷达配合人工实地进行探测，探测范围：工作井围护外边线外围3m的范围。探测的深度为地面至-8m范围。探测要求：提供地下管线的分布图，分布图包括管线的中心线位置、管线类型、埋深、管外径、现场所有管线检查井的位置。提供相关管线变形的警戒值。再次，根

11、据仪器探测的管线分布图，在排水管、给水管、电缆等管线位置探挖，进一步明确其位置，探挖范围为井的施工位置，将井围护轴线位置开挖一个矩形的沟1m宽3m深，沿围护轴线挖一周。表面的路面用风镐凿除，当地质不好探挖深度过深时，采用20#钢板桩支护木方反撑。管线的位置探挖出来后，把管线的外边线引到管线旁边的固定物上，以便施工时避开管线。根据提供的“地下管线图”在现场将已知的管线用油漆及钢筋或木牌作好标志，主要为管线的类型、埋深、走向。如果周边有需要保护的建筑物，需要将建筑物的原有裂缝用封条作好标志，并拍照，作为备用资料。二、测量放样及复核根据测量基准点，按设计图纸要求进行工作井及接收井的放样工作，并放出顶

12、管起点及终点的位置及顶进的高程，在工作井正前方墙体顶部及底部、工作井后靠背中部顶部、接收井地面用钢筋及油漆作好测量控制点的标志。测量放样需复核后方可进入下一工序的施工。三、工作井、接收井施工施工方法：工作井采用深层搅拌桩作为止水帷幕及围护桩，人工挖孔成井，最后施工垫层、集水井、底板、内衬墙；接收井采用深层搅拌桩作为止水帷幕及围护桩，人工挖孔成井，最后施工垫层。详细尺寸配筋如“工作井接收井图”。施工流程：止水帷幕施工(搅拌桩)一节护壁的土方开挖土方吊装及外运放置钢筋、模板及浇砼拆模垫层、底板、集水井、爬梯施工1、深层搅拌桩施工(工作井接收井止水帷幕)深层搅拌桩是用搅拌机械将水泥固化剂和地基土相拌

13、和，从而达到加固地基的目的的一种方法。（1）设计要求如“工作井接收井图”。（2）施工流程：（3）施工工艺：a） 桩机定位：搅拌桩机到达指定桩位后，进行对中，调平。b） 当搅拌桩机正常后，启动电机下沉，可用4档下沉，在下沉过程中，应边送浆边钻进。c） 浆液制备：即按设计确定的浆液配方投料，拌制水泥浆。在送浆前必须不停搅拌，防止浆液离析。d） 提升注浆搅拌：待搅拌机下沉到设计深度后，边搅拌边提升，提升速度用2档。e） 重复下沉：当搅拌机提升到设计桩顶标高时，重复下沉搅拌，使浆液与土体搅拌均匀，下沉速度为4档。f） 重复提升：待下沉到设计深度时，边喷浆，边搅拌，边提升。直至提升到地面，控制速度为2档

14、。g） 冲洗系统：冲洗灰浆泵和输浆管系统，直至基本干净，并清除钻头上粘附的软土，检查钻头，如有磨损及时更换。h） 移到新的桩位，重复a-g步骤2、工作井接收井成孔施工工作井人工挖孔井壁详细尺寸配筋如工作井接收井图。挖土施工顺序：一次性完成一节护壁的挖土，后一次性绑扎钢筋支模板浇混凝土，人工挖孔护壁原则上每节挖孔深度为1000mm，如果遇到流砂层后可调整到500mm。人工在井内挖土，挖孔土方人工装进吊斗、采用卷扬机吊出井内、提升上地面堆泥场后装车外运。护壁钢筋绑扎：将已经加工好的钢筋吊入井下绑扎，用砼块作钢筋保护层垫块，上节护壁钢筋笼伸入下一节护壁钢筋的搭接长度满足设计简图要求。安装护壁模板：模

15、板支撑要牢固，可在孔底下插入钢钎将模板脚固定，防止整套模板移动。护壁砼浇注：工作井挖孔护壁砼采用商品混凝土，接收井混凝土采用人工搅拌，用吊斗将砼均匀地在模板的各个方向浇注，人工用钢筋把混凝土插均匀，防止模板受机械振捣而偏移。万一遇到流砂流泥时，采用以下预防措施进行处理：（1）.缩短每节的掘进深度，一般采用节高500mm；（2）在孔壁外斜插20钢筋，并镶嵌稻草或竹片作过滤隔泥层；（3）.在孔壁上预埋透水管，以缓解护壁水压力；2、垫层、底板、集水井、内衬墙、爬梯施工垫层、底板、集水井、内衬墙详细尺寸配筋及其他技术要求如“工作井接收井图”，按以上顺序进行该部分钢筋混凝土结构的常规施工。四、工作井上下

16、设备安装准备工作井施工期间，可进行工作井上的设备安装准备，包括砌好工具头系统的泥浆池砖墙及触变泥浆系统的泥浆池砖墙、安装好泥水处理系统、安装好进泥浆的渣浆泵及管道系统、压触变泥浆的螺杆式泥浆泵及管道系统、安装好地面操作系统及操作系统的防雨棚、接好水电。工作井施工完毕后，可进行工作井下的设备安装准备，包括穿墙位置止水密封橡胶的安装、整体式顶进构架的安装（最重的部件约10T）、出泥浆的渣浆泵及管道系统的安装、测量系统的安装。五、工具头吊装下井、全套设备调试工作井上下设备安装完毕后，将运到现场的工具头(约5T)吊装下井，将电力电缆、信号线、油管接好，对整机进行现场调试、对整体式顶进构架进行调试、对泥

17、水处理系统进行调试、调好测量系统的激光经纬仪，调试工作必须全面细致，确保正式顶进时设备的万无一失。六、穿墙初始顶进割除穿墙预埋钢盒(需要预备充分的水泵抽水)，吊住工具头，顶出推进千斤顶，将环形顶铁对准工具头尾部，将工具头缓缓推进到穿墙管内，当工具头的最前部到达沉井的外侧时，停止顶进，安装好所有管线（电力电缆、信号线、油管、进出泥浆管、触变泥浆管），转动刀盘，向工作仓注入泥浆，开始顶进，进入正常顶进工序。穿墙时的防水：为防止工具头穿墙时地下水会沿着工具头周围渗漏，在洞口放置环行橡胶；预先在顶进方向进行注浆（水泥浆）。注浆范围为沿顶进方向2米范围内，同时注浆有利于防止工具头进入土体后产生“磕头”现

18、象。一般来说工具头出洞时不需要采取特别措施进行防水，但如果发现地下水量特别大，那么在出洞前采取注浆措施即可。七、正常顶进1、泥水平衡式工具头顶管施工工艺流程泥水平衡式工具头顶管施工工艺流程图：拆开各管路、砼管吊装、各管路安装顶进、调整进出渣浆泵流量到达平衡工具头刀盘转动、开进出渣浆泵顶进前准备所有机械设备交班检查泥水处理系统处理砂土、装车、外运顶管工种：工具头机械工兼测量工泥浆工电工电焊工起重工杂工顶管管内管道：A电缆管B触变泥浆管C进泥浆管D出泥浆管E信号线F油管1个顶进循环结束、重复顶进1个行程整体式顶进构架调节顶块测量工具头的偏位、作好记录、纠偏泥浆制作1节砼管顶进1个行程顶进结束压触变

19、减阻浆2、各个主要工序施工方法(1) 顶进前准备所有机械设备交班检查顶进前，机械工需要进行交接班手续，将记录的设备运转情况表交个下一个班组的机械工，并进行口头的设备运转状况交班，刚上班的机械工需要对控制台、各个泥浆泵、管道、测量系统、工具头等进行例行检查。(2) 工具头刀盘转动、开进出渣浆泵交班和例行检查完毕后，接通电源，将工具头的刀盘转动，当设备的参数稳定后，开进出渣浆泵，开始泥浆循环。(3)顶进、调整进出渣浆泵流量达到平衡工具头的操作全部采用在管道外(工作井上)控制台控制，只需1个机手操作，可实现对工具头刀具的转动、纠偏控制、压力显示、实时监控(工具头安装了摄像头、控制台上安装了电视机)。

20、顶进千斤顶，观察工作仓的土压力表，调节渣浆泵的流量达到工作仓的泥水平衡，其平衡的原理是，当进泥和吸泥泵稳定工作时，调节进泥和吸泥的泵量，使工作仓内应保持一定压力，仓内泥水压力应与地下水压力相平衡，泥水压力过大，地面隆起；泥水压力过小，地面沉陷，所以控制顶进与出泥的速度相当关键。(4)泥水处理系统处理好砂土、装车、外运采用泥水平衡式工具头出土，需要在工具头中注入含有一定泥量的泥浆，通过大刀盘切削工具头前方的原状土，与注入的泥水搅拌，泥水通过吸泥泵排到地表泥水处理系统处理，泥浆可以反复循环使用，处理好的泥沙用泥浆车外运。(5)测量工具头的偏位、作好记录、纠偏测量方法，在工作井后座位置设置测量机座，

21、测量基座由地面引入地下，避免工作井的变形引起的误差，将激光经纬仪放置在其上调平后，使激光经纬仪发射的激光沿着顶进方向水平射出，打在工具头的测量靶位上，通过望远镜读出工具头的偏差。每隔0.5m记录一次。（辅以人工测量校对）纠偏办法，顶进中发现管位偏差5mm左右，即应进行校正。纠偏校正应缓缓进行，使管节逐渐复位，不得猛纠硬调。校正方法采用工具头自身纠偏法：控制工具头的状态(向下、向上、向左、向右)，这种方法纠偏方法良好，每次纠偏的幅度以5mm为一个单元，再顶进1m时，如果根据工具头的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势没有减少时，增大纠偏力度（以5mm为一个单元），如果根据工具头的测斜仪及激光经纬仪测量

22、偏位趋势稳定或减少时，保持该纠偏力度，继续顶进，当偏位趋势相反时，则需要将纠偏力度逐渐减少。(6) 1个行程顶完后，整体式顶进构架调节顶块当顶完1个行程后（1m），停止顶进，调节整体式顶进构架顶块，可继续顶进下一个行程。(7) 触变泥浆系统顶进过程中，需要经常进行压触变泥浆工作，以减少顶进的阻力，触变泥浆系统由拌浆、注浆和管道三部分组成。拌浆是把注浆材料兑水以后再搅拌成所需的浆液(造浆后应静置24小时后方可使用)。注浆是通过注浆泵进行的，根据压力表和流量表，它可以控制注浆的压力(压力控制在水深的1.11.2 倍)和注浆量(计量桶控制)。管道分总管和支管，总管安装在管道内一侧，支管则把总管内压送

23、过来的浆液输送到每个注浆孔上去。注浆孔布置为：工具头后3节砼管各设一道、之后每间距5m 设一道补浆孔(间隔2节砼管)。注浆流程：造浆静置注浆顶管推进(注浆)顶管停顶停止注浆(8)顶完一节管后，拆开各管路、砼管吊装、各管路安装顶完一节管后，拆开所有管线（电力电缆、信号线、油管、进出泥浆管、触变泥浆管），进行砼管吊装后，安装好所有管线（电力电缆、信号线、油管、进出泥浆管、触变泥浆管），继续顶进。3、其他附属施工方法(1)顶管工作面排水地下水由工作面流向工作井集水坑，再用泵排出地面。(2)管道渗漏的治理对管道渗水和漏水点，先凿V形槽，埋入导水水管，用快凝水泥封闭管周，待水泥由一定强度后，用手动泵压入

24、水泥水玻璃浆液封堵。(3)顶管内通风顶管内面无人，如果需要进去维修设备等，进管之前需要通风，采用压入强制性通风措施，用风机通过1.5英寸铁管向顶管工具头压风。(4)照明及用电施工用电主干线采用380V三相五线制，接通地面、工作井、管道内、工具头、管道照明采用1224V低压电源供电。(5)顶管坑内检查井的砌筑管道完成后，按设计图在坑内用砖砌筑检查井，井内外批防水砂浆。待砂浆达到一定强度后，回填石屑至管顶面，用水冲实，其上用土回填，分层夯实。4、顶管工程力学参数确定顶管过程是一个复杂的力学过程，它涉及材料力学、岩土力学、流体力学、弹塑性力学等诸多学科。但顶管计算的根本问题是要估计顶管的推力。顶管的

25、推力就是顶管过程管道受的阻力，包括工具头正面泥水压力、管壁摩擦阻力。泥水平衡压力：在封闭的工作仓内加泥水压力平衡地下水压力，是防止泥砂涌入的重要方法。泥水压力一定要合理。压力较小，大量的泥砂涌入，会造成路面破坏，地表设施受损；压力过大，会增大主千斤顶负荷，严重的可能产生冒顶现象。(1)顶力计算工具头正面泥水压力：F1=D2/4P其中 F1-顶管泥水阻力(t) D-顶管外径(m) P-顶管泥水最大压力(t/m2) P与土层密实度、土层含水量、地下水位状况有关。根据有关工程统计资料和本工程的分析，估算工具头正面泥水压力为50t/m2左右，F1=D2/4P1.082/45046T管壁摩擦阻力： F2

26、=SLf其中 S顶管外周长(m) L最长一段顶管长度(m) f综合摩擦力系数(T/ m2)f与管道的埋设深度、土质、地下水位等因素有关。根据有关工程统计资料和本工程的分析，估算综合摩擦力系数f=1.3T/m2。F2=SLf=1.081201.3530T在考虑一次顶进距离为120m时，顶管总阻力为以上阻力之和：F=F1+F2 576t根据该管径混凝土管的要求，其承受的顶力不大于300T，顶力较大，需要增加中继环外，顶进的后座采用4个200T的千斤顶，中继环采用10个30T千斤顶，共计300T。120m 段中继环布置按照 “工具头20m50m后座50m” 来布置；第一个中继环需要承受顶力为：46T

27、+1.08201.3=135T300T；后面中继环需要承受最大顶力为：1.08501.3=221T300T；后座需要承受最大顶力为：1.08501.3=221T800T。另外，顶管过程还要采用减阻措施，尽量减少顶力，利于保证混凝土管的安全、后靠背的安全，同时，尽量减少启动的中继环数量，可提高施工效率。通常减少管壁摩擦阻力的措施有：管壁与泥土间压触变泥浆减阻(优质膨润土拌制而成)，注浆需要管节间的密封良好，否则浆体会在管节间泄漏起不到应有的作用，减租效果好时，f综合摩擦力系数可以降低到0.3-0.8 T/ m2左右，将触变泥浆的减租作为保险系数。(2)管材受力计算污水管内径d=900mm，管壁厚

28、度t=90mm，外径D=1080mm，每节管长度2500mm，混凝土强度C50，“F”型接口钢筋混凝土管，管的端头采用12mm的多层胶合板作衬垫。端面受力面积s= (1.041.04-0.90.9)/4=0.21 m2可承受的最大顶力为：F=s5000T/ m2/4=264T；(安全系数为4)5、顶进设备顶进设备主要包括整体式顶进构架(含千斤顶及顶块)、高压油泵、工具头及泥浆系统设备等。(1)整体式顶进构架(含千斤顶及顶块)整体式顶进构架(含千斤顶及顶块)是顶管的主要设备，本工程拟采用4台200t液压千斤顶，行程1100mm，根据顶块的组合，一次顶进最大距离为3300mm。(2)高压油泵由电动

29、机带动油泵工作，选用额定压力为31.5MPa的柱塞泵，经分配器，控制阀进入千斤顶，各千斤顶的进油管并联在一起，保证各千斤顶活塞的出力和行程一致。(3)工具头及泥浆系统设备密封式顶管采用泥水平衡式工具头，泥浆系统分两部分，属于顶进的配套设备，由搅拌系统、渣浆泵、注浆泵、3条泥浆管路、沉淀池组成。(4)其它设备工作井上采用40T吊机和5T小龙门吊起重。工作棚用帆布遮盖，以防雨水第四节 顶进施工进度计划在工作井准备就绪的情况下，设备就位调试需要4天，根据该地质情况，顶管顶进平均速度为37.5米/天(一天顶进15节管)，工具头出洞吊装设备拆除需要2天，120m段需10天左右。顶进的总工期需要55天。各

30、项资源需用量计划一、 机械设备计划机具名称规格、性能单位数量用 途泥水平衡式工具头台1顶管吊机40T辆1起重工具头、其他设备整体式顶进构架20T1顶进设备中继环套5顶进设备泥水处理系统套1泥水处理渣浆泵台2泥浆系统泥浆泵台2泥浆系统管道4”无缝钢管m200泥浆系统泥浆车辆1运泥浆水泵QS32254台4基坑排水钢筋调直机GJ414/4台2钢筋调直钢筋切断机GJ5401台1钢筋切断电焊机BX330台5钢焊接油压千斤顶200t台4顶管高压油泵ZB50台2顶管蛙式打夯机H201型台3回填土实二、劳动力计划根据顶管工程本身特点及工期上的要求，一般将工人及管理人员分为2班，必须及时组织足够的各工种劳动力进场，组织施工。顶管过程劳动力使用计划如下：施工总项目劳动力计划如下：序号工种人数备 注1管理人员52顶进操作工(机工)63修理工24测量工25泥桨工26起重工47电工28司机（包括吊车）39木工110试验工