过河顶管施工专项方案.docx

1、过河顶管施工专项方案 顶管施工专项方案（穿越复兴河） 编 制： 审 核： 安全审批： 审 批： 2016年10月一、编制依据：1、甲方提供的设计图纸。2、国家和行业施工及验收规范、标准及业主规定的技术要求。3、地理环境及气候状况。4、国家现行法令、法规，地区颁发的安全、消防、环保、文物等管理规定。 中华人民共和国环境保护法。 建设项目环境保护管理办法。5、施工技术标准及验收规范 输油输气管道线路工程施工及验收规范SY0401-1998石油天然气管道穿越工程施工及验收规范 GB/T4079-2000二、工程概况本工程需穿越铁路和复兴河，铁路采用顶管穿越，复兴河采用明开挖过河。采用DN900钢承口

2、钢筋混凝土套管顶管穿越，顶管距离为60米。内穿DN700焊接钢管78米。设置工作坑1个，接收坑1个。三、基坑概况1、采用工字钢支护体系，设2道钢支撑，采用双轴搅拌桩止水。工字钢，长为12m，型号为I40b，采用密排布置，并采取措施提高成桩平整度和垂直度；使钢围檩与工字钢间空隙填充严密保证支撑体系受力可靠。严格控制双轴轴水泥搅拌桩施工质量减少基坑渗漏风险。水泥搅拌桩采用700500双轴搅拌桩止水帷幕，与钢桩净距为150mm，桩长15m。一、二道支撑标高分别为、。2、支护体系均采用工字钢。支护桩采用工字钢I40b。上层腰梁采用双拼I40b 工字钢，下层腰梁采用三拼I50b 工字钢。角隅处斜撑采用?

3、219x16 钢管，角隅处斜撑采用?426x14 钢管。3、搅拌桩说明：水泥土墙采用双头搅拌桩，700500。水泥采用级普通硅酸盐水泥。水泥掺入比为18，水灰比。28天抗压强度不低于。4、矩形基坑：（1）矩形基坑，基坑平面尺寸5x8m，基坑面积40，挖深。（2）废弃土方随挖随运走。（3）支护体四周地面荷载控制在20kN/m2。（4）基坑平面图及剖面图如下：基坑平面图基坑剖面图基坑平面布置图四、施工设备配置主要施工设备配置一览表机械或设备名称型号规格数量（台）国别产地用于施工部位泥水平衡顶管机D900mm1中国顶管汽车吊中联50t1中国管材吊装汽车吊中联25t3中国其它吊装发电机三菱S6A3（2

4、00KW）4日本动力输送主顶油缸JPT220吨24中国顶力提供注浆泵柱塞式电机4KW4中国顶管注浆水准仪DSZ3自动安平4中国施工测量激光经纬仪DJJ24中国施工测量顶管机头选用NPD900型泥水平衡顶管掘进机，机头配备激光导向系统,其具有平衡效果好，结构紧凑，技术先进等优点，施工连续性好，顶进速度快，适应口径广泛，对土质的适应性强等优点。五、施工准备顶管前从设备、物资、技术方面做好准备工作。充分的准备工作是顶管安全、顺利通过的重要保证。准备工作的重点：一是设备的维修和保养，确保顶管机及配套设备处于最佳工作状态，避免设备故障导致顶管机长时间停滞在下方地层中。二是确定合理的测量纠偏方法，确保顶管

5、机顺利进洞。1、设备准备准备顶管前，对顶管机及后配套设备进行一次全面、细致的检修。重点对顶管机的注浆系统、控制电路及液压系统、及电路进行检修。对于损坏的部件立即更换，对存在故障隐患的部位及时排除。特别是对注浆管路进行清洗疏通，避免注浆管在顶管时堵塞，导致触变泥浆供应中断，顶力急增，从而造成顶管机停机。检修前制定详细的设备检修计划，对设备进行彻底的检修，将检修任务落实到个人，确保顶管前所有设备均处在最佳的工作状态。2、物资准备首先，在顶进前，考察管材供应商的生产能力及管材质量，确保管材供应及时，满足施工进度要求。其次，必须确保管材质量，若管材质量不合格，在顶进过程中发生管材破坏，会造成不可挽回的

6、损失。其次，膨润土的质量必须严格把关，检验不合格的杜绝使用。3、技术准备技术方案的落实与否关系到顶管能否安全、顺利施工。因此在顶管前对所有施工人员进行技术交底是非常必要的。在交底前组织召开顶管专项技术会，对施工方案的重要环节、各岗位职责及其他注意事项等内容进行详细讲解，保证每位施工人员理解各项技术要领，明确自身职责。六、施工方案1、施工设备本工程采用浮动刀盘泥水平衡顶管机。该机型专为在软土中顶进而设计，和其他顶管机不同的是它有一个可以前后浮动的刀盘，一次设定工作土压力后刀盘即可根据顶进速度以及前方土体土压力的变化而自动浮动，从而保证一个恒定的土压力平衡值，达到最小的地表沉降，确保顶进轴线上方的

7、构筑物不受影响。泥水平衡顶管机包括：主机、纠偏系统、进排泥系统、主顶系统和压浆系统组成。其特点有：采取全封闭式顶进，可有效的保持挖掘面的稳定，对管道周围的土体扰动小，能很好的控制地面沉降；与其它类型顶管相比，泥水平衡顶管施工的总推力较小；工作井内的作业环境好，顶管自动控制，管内不用人员作业，安全性高；由于采用泥水管道输送弃土，不存在吊土，搬运土方等容易发生危险的作业；由于泥水输送弃土的作业连续进行，故其施工速度快，能有效保证工期;污染小，噪音小，环保。采用泥水管道输送弃土;节约工时，提高工效;施工工艺简单,标准化、程序化，便于施工控制和管理;泥水加压平衡工具管与其他工具管相比，具有平衡效果好，

8、结构紧凑，技术先进，由于出土方式是用水力机械化连续出土，所以顶进速度快，对土质的适应性强。无论是粘性土还是砂性土，均能收到良好的效果。2、泥水平衡顶管工艺流程注浆装置和润滑系统七、顶管关键技术及操作要点1、洞口土体加固及止水由于土体自身均缺少自立性和防水性，一旦有临空面时，会产生滑坡塌方，出现涌水、涌泥、涌砂。对洞口外土体加固处理的目的，是使土体具有自立性、隔水性和一定的强度，防止机头在顶进初期由于自重过大而产生“叩头”现象。在机头进洞穿墙初期，因入土较少，机头的自重仅由导轨和入土较浅的土体支承，作用于支撑面上的应力很可能超过允许承载力，使机头“叩头”下栽。因此，对洞口土体加固十分必要。本工程

9、顶管围护桩40B工字钢，在顶管进出洞口位置，顶管前需拔起洞口支护桩，并将拔起后的支护桩焊并加垫块保证其不在顶管过程中下沉，钢板桩拔起后会对围护结构的整体稳定性造成不利影响，因此需要对进行进出洞口位置加固处理，再设置止水装置。具体做法如下： （1）基坑外侧进出洞位置土体加固本次设计中，在基坑外侧进出洞位置设置了双排700500双轴搅拌桩，进行土体加固。双轴搅拌桩设置宽度为管道外侧2m范围，深度为嵌入基坑地面以下。（2）洞口止水墙A、浇筑混凝土止水墙（a）浇筑混凝土止水墙洞口支护桩拔出后，在进出洞位置设置支水墙，墙体采用C30混凝土浇筑，长4m，高4m，厚。在管道进出位置预留圆形洞口，圆心与管道中

10、心保持一致。洞口直径大于管道外径20cm。并且在混凝土墙上预埋高强螺栓，用于安放橡胶止水法兰。（b）加设橡胶止水法兰在混凝土墙上预埋一圈螺栓，中心与管道中心线保持一致。预埋螺栓与混凝土墙牢固地锚固在一起，具有足够的锚固强度。然后进行橡胶止水法兰的安装，应设置扇形钢压板，防止橡胶法兰被挤翻出来。橡胶法兰的内径应小于管道外径40cm左右，单边翻进去20cm。应使用回弹力较高的橡胶板，板厚不小于16mm。橡胶法兰橡胶止水法兰设置图洞口止水墙（3）顶管出洞临时临时加固支撑为了防止机头出洞时土体压力变化，控制机头出洞姿态，在接受坑内机头出洞位置加设工字钢临时支撑，确保机头出洞姿态稳定。2、后背、导轨、主

11、千斤顶的选用（1）后背选用A、后背设计原则后背墙的最低强度应保证在设计顶进力的作用下不被破坏，并留有较大的安全度。要求其本身的压缩回弹量为最小，以利于充分发挥主顶工作站的顶进效率。在设计和安装后背墙时，应使其满足如下要求：要有充分的强度在顶管施工中能承受主顶工作站千斤顶的最大反作用力而不致破坏。要有足够的刚度当受到主顶工作站的反作用力时，后背墙材料受压缩而产生变形，卸荷后要恢复原状。后背墙表面要平直后背墙表面应平直，并垂直于顶进管道的轴线，以免产生偏心受压，使顶力损失和发生质量、安全事故。材质要均匀后背墙材料的材质要均匀一致，以免承受较大的后坐力时造成后背墙材料压缩不匀，出现倾斜现象。结构简单

12、、装拆方便装配式或临时性后背墙都要求采用普通材料、装拆方便。（2）本工程后背选用本工程顶管管径为，后背墙一次性浇筑成型，供管道顶进使用。后背墙采用高4m，宽4m，厚，采用C30混凝土浇筑。后背铁采用10cm厚钢板。顶管工作坑及装配式后背墙的墙面应与管道轴线垂直，其施工允许偏差应符合下表中的规定。装配式后背墙的施工允许偏差(mm) 项 目允许偏差装配式后背墙垂直度%H*水平扭转度%L* H为装配式后背墙的高度(mm)；* L为装配式后背墙的长度(mm)。3、导轨选用（1）导轨安装原则导轨应选用钢质材料制作，其安装应符合下列规定：两导轨应顺直、平行、等高，其坡度应与管道设计坡度一致。当管道坡度1%

13、时，导轨可按平坡铺设。导轨安装的允许偏差应为：轴线位置：3mm；顶面高程：0+3mm；两轨内距：2mm；安装后的导轨必须稳固，在顶进中承受各种负载时不产生位移、不沉降、不变形。导轨安放前，应先复核管道中心的位置，并应在施工中经常检查校核。（2）导轨间距计算导轨面标高与管子内管底的标高是相等的，因此两轨道之间的宽度B可以根据公式求得： 式中：B基坑导轨两轨之间的宽度，m；D0顶进管道外径，m；D 顶进管道内径，m。（3）导轨选用本工程导轨选用复合型导轨。在每一根导轨上都有两个工作面：水平工作面是供顶铁在其上滑动，倾斜的工作面则是与管子接触。复合型导轨的寿命要比普通型有较大提高，并且导轨对管材的摩

14、擦损伤减小。基坑封底时，在基坑底板上预埋钢板，在导轨安装时进行焊接固定。导轨示意图（4）、主千斤顶选用根据顶力计算结果，使用4个220t千斤顶可满足顶管要求。布置如下图：千斤顶的安装应符合下列规定：千斤顶宜固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点应在管道中心的垂直线上；当千斤顶多于一台时，应取偶数，应规格相同，行程同步，每台千斤顶的使用压力不应大于其额定工作压力，千斤顶伸出的最大行程应小于油缸行程10cm左右。当千斤顶规格不同时，其行程应同步，并应将同规格的千斤顶对称布置；千斤顶的油路必须并联，每台千斤顶应有进油、退油的控制系统。油泵安装和运转应符合下列规定：油泵宜设置在千斤顶附近

15、，油管应顺直、转角少；油泵应与千斤顶相匹配，并应有备用油泵；油泵安装完毕，应进行试运转；顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进；顶进中若发现油压突然增高，应立即停止顶进，检查原因并经处理后方可继续顶进；千斤顶活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快。3、顶力计算（1）后背承载力计算当顶力作用点与后背反力合力作用点相一致时，后背土体允许抗力可按下式计算：R=aB（rH2KP/2+ +rhHKP）R 总推力之反力（KN）；A系数（取之间），本式取2；B后背墙的宽度；取4R土的天然重力密度（KN/m3），本式取19KN/m3；H后背墙的高度（m),取4m；KP被动土压系数为t

16、g2（45+/2），取；C土的粘聚力（KPa），取8KPa；H地面到后背墙顶部土体高度（m）,取。后背铁的尺寸为4*4mR=24(194*42+284*+194=4892KN(2)顶进顶力计算F=N+fDL N=/4*D2sHsN正面阻力（KN）；D顶管机外径（m），；s土的天然重度（KN/m3），本式取19KN/m3；Hs管道覆土厚度（m）,；F采用注浆工艺时，管壁与土层的摩阻力，根据经验，取f= 4KN/m2；D管道的外径（m）,管外径D=+2*=；L管道的计算顶进长度（m），取60m；F计算顶力，KN.计算顶力F=*419+460=927KN经计算RF，基坑后背承载力满足顶管所需顶力要求

17、。管材承载力管道强度允许顶力：5530KN（根据给水排水工程顶管技术规程CECS246:2008中公式计算）4、测量及纠偏控制测量仪器的选定方向测量：采用激光经纬仪；高程测量：电子水准仪水位连通器。（1）机头配有主顶速度检测仪、顶管机本体倾斜仪等可对顶进速度、机头旋转、水平倾角自动进行测量，随时进行方向纠偏。（2）在顶进过程中，经常对顶进轴线进行测量，检查顶进轴线是否和设计轴线相吻合。在正常情况下，每顶进1 节混凝土管节测量1 次，在出洞、纠偏、到达终点前，适当增加测量次数。施工时还要经常对测量控制点进行复测，以保证测量的精度。（3）随着顶进距离的不断增长，轴线偏差测量需接站观测，从而产生接站

18、误差。（4）指示轴线在顶进工程中，必须利用联系三角形法定期进行复测，以保证整个顶进轴线的一致。（5）为了较好地解决测量用时问题，要尽可能减少测量接站数。（6）工具管出洞后的轴线方向与姿态的正确与否，对以后管节的顶进将起关键的作用。实现管节按顶进设计轴线顶进，做好顶进轴线偏差的控制和纠偏量的控制是关键。及时调节工具管纠偏千斤顶和中继间千斤顶，使其能持续控制在轴线范围内。（7）要严格遵循“密切注意，及时纠，小角度”的原则，勤出报表、勤纠偏，每次纠偏角度不得大于，如不得已时，争取在非重要路线进行。即严格控制工具管大幅度纠偏造成顶进困难、管节剪切破裂。（8）当顶进机头尚未全部出洞时，若偏差在士2 cm

19、以内，则不必进行纠偏，待全部出洞后再观察确定;反之，若士2 cm，则应立即停止顶进，采取措施进行偏移调整。（9）当项进机头全部进洞后，若偏差+1 cm,则必须及时进行纠偏。左右方向偏差控制在+ 5 mm以内，垂直方向偏差控制在+ 10 mm以内。（10）在纠偏动作失效时，应立即停止顶进，并会同电工、机修工检查电路和液压管路，尽早排除故障，严防轴线超差。5、顶管顶进与地层形变控制技术（1）顶管引起地层形变的主要因素有：工具管开挖面引起的地层损失；工具管纠偏引起的地层损失；工具管后面管道外周空隙因注浆填充不足引起的地面损失，管道在顶进中与地层摩擦而引起的地层扰动；管道接缝及中继间渗漏而引起的地层损

20、失。（2）在顶管施工中可采取如下措施：及时调整土压平衡值根据不同土质、覆土深度和地面沉降的情况，配合测量报表的分析，及时调整土压平衡值，同时要求坡度保持相对的平稳，控制纠偏量，减少对土体的扰动。调整注浆压力和注浆量根据顶进速度，控制出土量和地层变形的信息数据，及时调整注浆压力和注浆量，从而将轴线和地层变形控制在最佳的状态。6、顶管进洞阶段技术措施（1）顶管机姿态的复核测量工具管进入接收井前需进行贯通测量复核，复核时应测量顶管机所处方位，用以确认顶管状态、评估工具管出洞时姿态，拟定工具管进洞的施工轴线，使工具管在此阶段的旌工中始终按预定的方案实施，以良好的姿态进洞，使其正确无误地进入接收井内。当

21、工具管逐渐靠近洞口时，必须控制好顶进时的土压力，在工具管切口距接收井1 时，停止顶进，停止注浆。并尽可能降低切口正面的土压力。（2）顶管机进洞在接收井钢板桩被切断后工具管应迅速、连续顶进管节，尽快缩短机头进洞时间。顶管机整体进洞后应尽快把机头和工具管节分离，并把管节和接收井的接头按设计要求进行处理，减少水土流失。7、顶进速度顶进速度是顶管施工中一个重要的管理参数。顶进速度必须与注浆减摩能力、进排泥能力相协调，同时，要密切观测地表变形情况。顶进速度过快会造成因机头对土的挤压力增大而使地表隆起，以及因超过排泥泵的能力而引起阻塞等现象的产生;顶进速度过慢不仅会造成工期延误，还会造成管节外围地层损失增

22、大而增加地表沉陷量等。一般而言，正常顶进条件下，顶进速度以3. 5 cm/min为宜;如正面遇到障碍物或地基加固土，顶进速度应1 cm/min。在顶进过程中，还应注意以下问题:（1）均在开始顶进和结束顶进时，顶进速度都慢些;（2）在一节管顶进过程中顶进速度应基本保持稳定。且在开始顶进时应均匀加速，避免突然加速过快;（3）顶进速度必须满足注桨减摩及进排泥的需要，避免因过快而注浆不足，徒增顶进阻力，避免因过快而造成排泥管堵塞;（4）顶进过程中应避免停顿。8、触变泥浆减阻顶进阻力是影响项管顶进的最大障碍。在顶管施工中，在一定土质和管径的前提下，顶管的迎面阻力可看作一定值，而沿线管道所受的摩阻力则随着

23、顶进长度的增加而增大。在土正向压力不变的前提下，管道外壁摩擦力的大小由摩擦系数确定。因此，减小摩擦力的主要任务就是降低管道外壁摩擦系数。对泥水平衡顶管施工来说，降低管道摩擦系数主要由膨润土触变泥桨来实现，主要措施有以下几方面:（1）触变泥桨应满足3个基本指标:(a)触变时流动性好;(b)造壁能力好;(c)固化性好。为此，泥浆的比重应控制在一定的范围内，并且最好选用钠基膨润土，必要时掺加外加剂改善性能。施工过程中，膨润土泥浆搅拌时间必须30 min，经过充分搅拌的泥浆抽入储浆箱进行发酵，发酵时间6h且24 h。经过充分发酵的触变泥浆在压入管道前必须再次进行充分搅拌，以保证其流劫性好，减小压浆管道

24、阻尼。根据我公司以往顶管的经验，准备以下两个配比的触变泥浆，针对现场情况选用，并在试验段顶进的数据进行调整。触变泥浆配比及性能指示表配方膨润土纯碱CMC漏斗粘度(S)视粘度CP失水量(ml)终切力(达因/mm3)比重A浆15%426150B浆12%369130（2）布设合理的注桨孔合理布设注浆孔是保证顶进施工中管道外壁能形成减摩桨套的重要举措之一。孔位应对称或均匀布置，这样能有利于形成泥浆套。本工程的D900mm管材环向每个断面设置4个注浆孔，注浆孔纵向距离为5m（两节管长）。顶管机头连接的前三节管为每节均设置4个注浆孔，第四节开始隔一注一。（3）环状注浆空尺寸环状注桨空间要足够大，这样才能形

25、成泥浆套。一般来说，环径长20 mm。（4）同步注浆，及时补浆本工程顶管采用机头同步注浆和管道补浆的注浆方案。注浆要遵守“先压后顶，随顶随压”的原则，补浆则遵循“由后往前，全线，平均”的原则。控制注浆量和注浆压力，实际注浆量不应大于理论注浆量的倍，注浆压力可按(2-3)H估算确定（ MPa）。视现场情况适当调整。9、泥水系统在泥水处理中，必须注意以下几点:（1）渣浆泵应采用同一型号的泵，以便必要时对调使用。（2）必须控制好进排泥泵的流速，以确保泥水仓应有的压力，挖掘面上的泥水压力应比地下水压力高1020kPa。并且，过慢的流速容易导致泥渣沉淀而阻塞管路。泥水流速应大于临界流速。临界流速按下式计

26、算: 式中:YL临界流速; FL由粒径与泥水浓度决定的系数，查表确定; g重力加速度; d排泥管内径; Gs固体颗粒的容重; 泥水相对密度。对管径为50250 mm的排泥管来说，临界速度在1 .6m/s3. 8m/s之间。（3）要根据现场的土质采用相对密度不同的泥水，以保证挖掘面稳定。基坑旁通装置在管路安装完毕或停止掘进时必须进行内循环，在正常掘进时进行正向流动循环，在管路堵塞时进行逆向流动循环。10、其它事项（1）基坑排水降水井布置图 基坑外侧进出洞方向各设置一个降水井，基坑另两侧设置两个备用降水井，降水井井深低于基坑底。降水井材质采用无砂管。 基坑开挖至坑底时沿基坑周围作等粒径碎石盲沟，盲

27、沟要求：随挖随填，形成宽300mm深300mm的盲沟，并设置集水井，集水井深。（2）基坑周边堆载控制基坑周边30m范围内不准堆载土方。顶管施工中，吊车下部采用垫钢板的办法，控制地面超载不超过设计要求的20KPa。待用管材存放在距离基坑边50m的专门存放地点。（3） 多排管道顶进本工程多排管道顶进采取单排、依次顶进的方式，减少多排管道同时顶进的相互干扰，同时可减少地层损失。11、内穿钢管的施工（1）钢管施工程序 钢管安装工序为：施工准备混凝土套管内钢管拉动轨道制作与安装钢管接收 管道卸入沟槽、就位钢管焊接钢管外缝防腐检查验收钢管轨道涂刷润滑剂拉动钢管重复前环节套管末端封堵钢筋混凝土套管内120环

28、向水泥砂浆浇筑钢管内防腐 A.施工准备 （a）过路钢筋混凝土套管已全部安装结束，且内缝已处理完成，并已具备安装钢管条件； （b）现场施工道路满足运管车和履带吊等设备的工作条件；（c）完成对现场施工人员技术交底； （d）及时组织钢管牵引设备（卷扬机）、焊接设备、焊接检查等设备的采购与进场与安装调试； B.混凝土套管内钢管拉动轨道制作与安装 钢管轨道布设于钢筋混凝土套管内部底部30的范围内，轨道采用2根70/455mm的角钢沿管道轴向分节制安而成，轨道间距30cm；轨道之间采用404mm角钢焊接、间距为50cm。与钢管接触面采用运输小车，每节钢管下放置3个运输小车，每个运输小车由四个行车轮和8#槽

29、钢骨架（800mm500mm80mm）组成。钢管安装轨道采用M8的膨胀螺栓从轨道两侧每隔将轨道固定在套管上，以使其轨道安全稳定。钢管安装轨道采用M8的膨胀螺栓从轨道两侧每隔将轨道固定在套管上，以使其轨道安全稳定。施工时先进行膨胀螺栓施工，后将膨胀螺栓和轨道焊接结实。运输小车轮轴为25mm的圆钢，轴孔预留28mm。在钢管中线轴线高程位置两侧分别安装一导向轮，导向轮安装间距按12m控制，以确保钢管拉动时的安装方向。在每次钢管拉动前，采用12圆钢将运输小车连接起来，以使定位保证钢管安全运输。C.钢管接收、吊装 钢管被运输至施工现场后，依据程序进行验收。验收合格后，采用50t履带吊进行卸管。施工中，尽

30、量一次将钢管卸放到沟槽内，不具备条件时，按要求摆放。管道装卸或向沟内吊运时，始终保持轻装、轻放的原则。钢吊装采用双点兜身吊。吊索用橡胶或麻布包裹，避免起吊索具的坚硬部位碰损管件及保护层。下管时采取措施防止杂质进入管子或管件内，接口处要彻底地清刷干净，清刷掉管道内的异物和灰尘。用50t履带吊将吊起的钢管小心地运送到管道设计位置或已经装妥的管道处，准备安装、对接。当管件移动时，为防止对接处碰撞，移动管件应缓慢操作（平稳的移动）。钢筋混凝土套管内钢管焊接分别放置于距工作坑30m处进行施工，首先将第一节钢管2/3放置到套管内轨道上部运输小车上，在第一节钢管最前端、内侧底部30范围处左右两侧各焊接开孔钢板一块，用于固定钢丝绳和滑轮组拉钢管，（滑轮组采用4股绳滑轮组一个），随后即开始进行第一节钢管和跟后钢管的焊接施工。钢管安装平台分