顶管质量管理体系.docx
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顶管质量管理体系
污水管道顶管施工质量管理体系
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编制单位：
广州市第一市政工程有限公司
一、质量管理体系与措施
（一）质量标准
我司承诺质量目标符合招标文件要求，不发生任何质量事故。
（二）质量管理体系
本工程实行项目经理负责制，为确保本工程达到预期的质量目标－合格工程，我公司将结合本工程的特点，组织精兵强将组成项目经理部，并通过建立完善可行的质量保证体系来控制工程的所有工作和活动，从而确保工程的质量达到预期要求。
本工程的质量保证体系详见下图：
三、沉井施工质量保证措施
（一）施工保证措施
１、沉井制作要求对角线距离相等，沉井尺寸准确。
2、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。
3、要求钢模板拼装整齐、平直、接缝嵌密实，防止漏浆。
4、要求模板内清洗干净，才允许浇灌砼。
5、超过３米浇筑高度采用串筒浇筑，分层浇灌砼用振捣器振捣密实。
（二）、测量控制与观测措施与地表沉降观测
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，并派人经常进行复核。
在沉井施工过程中，由于原地下土层经常扰动，为了防止沉井附近路面变形过大受到破坏，在沉井四周一个圆周范围设置四个位移沉降观测点（见下图），各监测点在沉井开工前应测得稳定初始值，且不应少于2次，从沉井下沉期间，每1天观测1次，稳定后每5～7天观测1次。
当大暴雨、结构变形超过有关标准或场地条件变化较大时，应加密观测；当有危险事故征兆时，则需进行连续监测。
施工监测结果应记录并汇总形成监测报告，以便作为交工资料交付相关部门。
根据设计文件和相关工程经验，相应的警戒值暂定如下:
观测项目
警戒值（mm）
控制值（mm）
危险值（mm）
水平位移
30
40
50
顶部沉降
30
40
50
（三）、沉井倾斜、位移的主要原因及处理方法
１、造成倾斜、位移的主要原因：
在淤泥层流向不稳定、受力不均匀时产生沉井一侧土被冲击：
刃脚下土层失稳；未按规定操作程序对称抽垫或未及时填砂夯实；除土不均匀，井内底面高差过大。
刃脚下掏空过多，沉井突然下沉；刃脚一侧或一角被障碍物搁住，未能及时发现和处理；井外弃土和井内高低相差过大，偏土压对沉井产生水平推移；在软塑至流动状态的淤泥中，沉井易于偏斜等等。
２、纠正措施
（１）、纠偏前应分析原因，然后采取措施，如有障碍物应首先排除，排除方法为：
刃脚下遇到倒木时，可将其破碎或掏移，使其离开刃脚后取出。
（２）、刃脚下遇到孤石时，小块的可将周围掏空取出，大块的可先除其覆盖土，或找弱点进行开挖，先把小块清除，形成逐渐扩大坑后，再将其撬翻取出，或用风动工具打眼爆破刃脚下孤石。
采用膨胀炸药，装药量不得超过0.2kg，上面还要盖上装土的草袋、麻袋等重物。
（３）、除土纠正倾斜，在刃脚较高的一侧除土，在刃脚较低的一侧圆木撑支垫，随着沉井下沉，即可纠正。
（４）、采用井顶施加水平力，刃脚低的一侧加设支垫纠正倾斜。
根据沉井的大小在低的一侧用5～6组圆木支撑沉井壁预留的缺口内，圆木与井壁呈300左右的夹角，下面用枕木垫底。
在沉井的另一侧设置滑轮组，一端固定在沉井顶部，另一端固定于附近特设的地锚（或其他物体）上，并加设平衡重增加持续拉力，进行牵引，同时在井内配合除土纠偏。
在水平推力、拉力及适当的刃脚挖土综合作用下，使沉井的偏斜逐渐纠正到允许偏差范围内。
当不采用低侧设原木支垫时，也可在另一侧沉井的外面埋设射水管，配合水平拉力除土纠偏。
（５）、增加土压纠正倾斜。
在沉井偏斜的一侧抛石填土，使该侧土压力较另一侧大，从而随着井身逐渐下沉来纠正倾斜。
（６）、发挥现场挖掘机作用，可在沉井倾斜井壁上顶推，另一侧卷扬机拉，井内除土下沉纠偏。
（７）、纠正沉井位移时，可先除土，使沉井的顶面向位移方向倾斜之后，让其沿倾斜方向下沉，直到沉井底面中心与设计中心位置重合，再将其按偏斜纠正。
当位移量较大时，一次不能完成纠正任务，可按以上方法反复进行，直到符合要求为止。
沉井纠正位置时也不能使沉井倾斜下沉太多造成以后恢复竖直困难，应根据沉井将要下沉的深度及纠正的偏差量而定。
（四）、底板砼浇注，防止收缩裂缝和渗漏的措施
底板砼浇注完毕后用草包覆盖洒水养生可防止砼裂缝产生，气温高的情况下可向井内灌水淹没底板在水中进行养生，达到强度后可抽水，也是防止砼渗漏的措施。
井中的集水井要有明显的抽水效果，也就是所封底的各道工序做得完善符合要求，封底部分砼不要均匀平整，达到强度后足以对抗地下水压，则砼底板始终不承受水压的作用，砼底板达到设计强度后，就不会发生裂缝渗漏现象。
（5）顶管出入口防渗涌措施
穿墙止水是安装在管节外壁与井壁之间的构件，其主要作用是在顶进过程中防止工作井外的泥、水沿管壁流入井内，每个进、出洞口均设一个。
如下图所示。
洞口钢环结构图
前墙止水圈的组成部分为：
①预埋法兰底盘
②橡胶板
③钢压板
④垫圈与螺栓
洞口钢环
洞口钢环、法兰盘应预先埋设在砼沉井内，中心正确，端面平整，安装牢固，螺栓丝口应妥善保护，水泥浆应预先清除。
（六）后背墙安装
因工作井为多向顶进，故选用可周转使用的装配式后背墙。
后背墙用20mm厚钢板焊成一堵墙，为顶管的反力提供一个垂直的受力面，钢墙的空隙中灌满C40高强度砼，形成一道由厚钢板和砼组成的、牢固的和刚度很大的复合后背墙，承受千斤顶传来的顶进反力。
后背墙安装无误后，在后背墙与井壁间浇筑砼，并垫一层8cm厚的木板，以使井壁受力均匀。
四、顶管法施工
本工程管材采用钢筋混凝土顶管（Ⅲ级管），接口采用F型钢承口，橡胶圈密封。
（一）、工具管选型
l、顶管机型的选择：
本工程沿线污水管道穿越淤泥层，我们主要从安全等方面考虑，因此选用泥水平衡顶管工具头，泥水从进泥管经过阀门进入泥水仓里，然后将刀盘切削后的土体所形成的泥浆水，经过另外的阀门后通过排泥管排出到沉淀池，泥水反复利用，即在泥水仓中建立起一定的压力，以平衡挖掘面的泥水压力。
２、推力的理论计算
以最长距离157m，工作井段顶管计算：
F=Fl+F2其中F一总顶力、Fl一迎面阻力、F2一顶进阻力
F1=
P-控制土压力）
P=
*HsP0
式中Hs—地面至管顶覆盖层厚度，验算均取最大值3.8m
--土的湿重量，取18kn/m3
P0—静止土压力系数，一般取0.55
F2＝
D*f*L
式中：
f--管外表面综合摩阻力，取4kn/m2
D一管外径
L一管道顶进长度（DN1000取157m）
经计算得知各管径的总推力,均小于设计沉井额定顶力值力（见上表），符合要求。
主顶使用两台200T级油缸，在推进时，每台油缸的最大顶力不得超过180T。
拟投入的机械设备如下：
机械名称
规格型号
功率
数量
泥水平衡顶管机
NS-DN800
7.5KW*2
1台
泥水平衡顶管机
NS-DN1000
11KW*2
1台
潜水泵
7.5KW
2台
千斤顶
196KN/31.5MPa
200T
4只
注浆管路设备
2套
泥浆箱
4.0*2.5*2.0
1只
储水箱
4.0*2.5*2.0
1只
16T汽车吊
1台
液压注浆泵
SYB-50/50
20KW
1台
鼓风机
1台
防毒面具
4套
电焊机
直流
30KW
2台
配电箱
200KVA
4只
低压变压器
220V/16V
1套
应急车辆
长安之星2代
1辆
（二）、施工顺序
工作井及接收井施工及制作管材→顶进设备地面安装调试→吊装机头到轨道→连接好机头→连接进排泥管线及各种电缆→开始顶进→出泥→千斤顶回缩→拆进出泥管及各种管线→吊第一节管材→安装管材接口并顶进→最后管道贯通→机头抵达接收井并起吊至地面→拆除管道内的进排泥管线及各种电缆以及注浆管→封堵注浆口→砌检查井→闭水试验→井位回填和恢复路面。
（三）、工作坑及顶进中的测量
１、施工前须将管线的中线点及水准点引至工作坑附近，并作上标记。
工作坑施工完成后，将地面管道中心桩用全站仪（标称精度不低于２″）引入工作坑两侧坑壁上或支撑上，作为顶管中心的测量基线。
２、将地面的临时水准点用水准仪（精度指标不低于１mm）引入工作坑的底部，每一个工作坑须设置三个水准点，选择不易碰撞及不遮挡测量的地方设置。
３、工作坑的中心桩与水准点是设置测量支架的依据，所以必须牢固可靠，要经常校对并保证准确。
本次顶进测量采用托普康J2级全站仪跟踪测量，顶进前先将全站仪安置在测量平台上，大约在后靠背前方50cm的位置上，保证仪器的中心在设计的顶进轴线上，红外线的高度在设计的管中标高位置。
４、对中心桩设置可靠的延长桩，延长桩设置时采用全站仪实施。
管道中心桩位置，要考虑到后背或基础变形影响。
５、检查、校对各种测量仪器及工具均经权威坚定部门检测，切在检测期内使用，凡不符和精度标准且过了检测期的绝对不许使用。
６、每顶进一条管应重新校对一次仪器的位置，以确保激光线的三维引导方向正确无误。
（四）、顶进施工
１、顶进前的设备安装与检查
工作井内设备安装完毕，必须按照操作规程进行检查。
检查动力电缆、信号电缆、视频／音频线、进排泥管线、电磁阀门，液压系统、纠偏系统、注浆系统、工作井旁通装置等等。
确认各系统连接正常并处于良好状态，即可开动机头进行试运转。
由专职测量人员检查全站仪系统，查看其测量误差是否在允许范围内。
若不在，立即送回仪检中心校正。
校测机头水平及垂直标高是否符合设计要求，合格后即可顶进机头，然后安放管节，处理好接头，再次测量标高，核定无误后，开动机头进行试顶，待调整好各项参数后即可正常顶进。
２、顶进流程
顶进施工主要利用机头在前端取土，千斤顶在后背不动的情况下将管材向前顶进，其操作过程如下：
（１）、安装好顶压环并卡牢管后端，检查顶进系统的安装是否良好，校核管线标高和方向，各方面都准备好后方可操作顶进。
（２）、先开动机头，转速由慢至快，然后启动进排泥泵出泥，然后操作主顶系统进行顶进，直到顶进一节管。
（３）、在地面安装好注浆管内的注浆支管，并按照顶进的顺序排放好注浆管的位置，按顺序下管。
（４）、停止机头，进排泥系统旁通，清洗进排泥管道，千斤顶回缩。
（５）、拆除管线，下管，安装管线、电缆后进行下一节管材顶进。
３、顶进施工有关的注意事项
（１）、工作井内通风本工程管材内无需人进入，无需通风，如果在检修设备时需人进入，需进行通风处理后才可入内。
作业人员下井前必须先通风，并对有害气体进行检测。
（２）、顶进参数设置
Ａ、严格按照操作规程和技术参数进行。
Ｂ、先预设一个顶进速度，并根据机头土压力、土质情况及进出泥的有关情况进行调整。
Ｃ、发现与预设参数不符合时，必须及时调整顶进参数。
Ｄ、对于接近土层分界面时，注意减慢顶进速度，避免机头移位。
Ｅ、掌握机头的姿态和方向，机头出洞时做好防护措施以避免机头“磕头”。
Ｆ、机头进洞时，减小顶力，先磨后顶。
（五）、顶管相关技术措施
l、测量与方向控制
顶进的测量与方向的控制，是采用全站仪辅以水准仪测量，通过油缸进行纠编，遵循先纠上下后纠左右的原则，我们要做到以下几点：
（l）有严格的放样复核制度，并做好原始记录。
（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l。
（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）在每一顶程开始前必须制定坡度计划，可对设计坡度线加以调整，以方便施工和最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。
2、顶管注浆
（1）、顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效的方法是进行注浆。
注浆使管周外壁形成泥浆润滑套，从而降低了顶进时的摩阻力，我们在注浆时做到以下几点：
Ａ、选择优质的触变泥浆材料，对膨润土取样测试。
主要指标为造浆率、失水量和动塑比。
Ｂ、在管子上预埋压浆孔，压浆孔的设置要有利于浆套的形成。
Ｃ、膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间。
本工程触变泥浆选用标准配方的浆料，在搅拌桶内按一定比例兑水充分拌制后，储放24小时后使用。
浆液配合比为：
膨润土
CMC
纯碱
水
104
1.05
3.5
800Kg
Ｄ、压浆方式要以同步注浆为主，补浆为辅。
在顶进过程中，要经常检查各推进段的浆液形成情况。
Ｅ、注浆设备和管路要可靠，具有足够的耐压和良好的密封性能。
在注浆孔中设置一个单向阀，使浆液管外的土不能倒灌而堵塞注浆孔，从而影响注浆效果。
Ｆ、注浆工艺由专人负责，质量员定期检查。
Ｇ、注浆泵选择脉动小的螺杆泵，流量与顶进速度相应配。
（２）、泥浆的置换
由于顶管施工中，机具的外径比管道外径大一定尺寸，保证能够形成一定厚度的泥浆套，但在每段管道顶进完成后，为了减少管道沉降、确保管道外围土体有足够的支撑和减少渗漏水，保证管道的永久质量，必须立即用2：
1早强膨胀水泥浆将触变泥浆置换出来，以保证管道周边的后期固结。
3、管子与接口
（1）根据设计文件，本工程所用管节为“F”管，“F”管受力性能好，接头稳固性高，接口处止水密封性能好。
（2）选用优良管材并处理好管子接口对顶管施工是十分重要的。
我们选用优质的成套管材，要按有关规范对管材作现场检查验收，如发现不合格品坚决予以退回。
（3）接管前再次检查管子接头的槽口尺寸，橡胶圈和衬垫板的外观和质地。
确认合格后可在接口处均匀涂抹薄层硅油等对橡胶无侵蚀性的润滑材料以减少摩阻力。
承插接管时加力要均匀，应保证橡胶圈不移位，不反转，不露出管外。
顶管结束后要按设计要求在每节管内间隙处填充弹性密封膏，并与管口抹成一个光滑的渐变面。
4、地下管道内通讯方式：
顶管施工中地下通讯采用敷设有线电话，其设置位置：
掘进机操作台一部，工作井顶进控制台一部，地面一部，中继间设一部，以此方式加强通讯联系，协调指挥作业。
5、通风设施：
由于管道顶进距离长，埋置深度深，管道内的空气不新鲜，加上土体中会产生有害气体，因此，必须设置供气系统。
通风设施用一台柴油空压机将压缩空气输入空气滤清器，再进入储气桶，经过气压调节阀，将压缩空气传输至管道最前端，并将管道最前端的空气排出，以此进行空气循环。
6、电源布置：
在顶管过程中，主要的电源为动力用电和照明用电。
（1）动力用电
由于管道内的电机采用380V动力电，因此，进入管道的动力电必须做到二级保护和接地保护措施，动力电源线设置在操作人员不易接触处，并在电源线外增设护套，保证用电安全。
（2）照明用电
由于管道内的空气湿度较大，因此，应采用12V低压照明电，低压电须通过变压器降压。
灯具采用防水防爆灯具，
7、地表沉降及隆起控制
本顶管采用泥水平衡工艺，泥浆的密度应严格控制，且泥水压力应大于其主动土压力。
在渗透系数较小的粘土层中，泥浆的相对密度应适当增加，从而泥水压力就能有效控制挖掘面的失稳状态，保证地表的变形情况。
同时还要防止顶进停止时间过长时，挖掘面容易失稳，导致地表下陷。
为及时掌握顶进过程中，地面及周边建筑物有无隆起或沉降变化，应在顶进前将顶进轴线的地面上每20米布设一个沉降观测点，并在顶进前测量原始标高、做好原始记录，每顶进一节管测量一次，并同步绘制沉降曲线图，以便随时调整设备参数，有效控制沉降。
8、进出洞口措施
（l）出洞措施
Ａ、为使进出洞口顶进过程中不发生泥水流失，在进出洞口里安装橡胶止水法兰。
Ｂ、为防止掘进机出洞时产生叩头现象，可以采用延伸导轨，并将前三节钢砼管与机头做成刚性连接。
Ｃ、紧贴工作井洞口外侧施打两排水泥搅拌桩（按设计要求实施）加固洞口，防止洞口打开后外侧土体涌进井内。
搅拌桩桩径为50cm，打入深度为洞口底以上2.5米，洞口底以下6m，宽度为3.5m。
（2）进洞措施：
Ａ、同样在接收井接收口外侧施打两排水泥搅拌桩（按设计要求实施）加固洞口，便于凿除洞口，并做好进洞前的准备工作，包括人员设备；
Ｂ、机头进洞后，及时将与机头连接的管子分离，机头及时吊出井外；并抓紧处理井内泥浆和进行洞口封门止水。
Ｃ、头进洞后止水工作抓紧作好，洞口处土体流失、管道沉降等现象就不会发生，也是保证顶管质量的关键。
9、顶管时的意外应急措施
根据本工程的特点及地质勘察报告，顶管所处土层为淤泥层中，在顶管施工时可能遇到一些意外情况，如土质突然变化、遇到障碍物等，必须采取有效的措施来处理。
（1）地质发生很大的变化，突然间变硬或变软。
在顶进过程中，要随时注意挖掘面是否稳定，要不时地检查泥水的浓度和相对密度是否正常，还要注意进排泥泵的流量及压力是否正常，应防止排泥泵的排量过小而造成排泥管的淤积和阻塞现象。
为了防止土的承载力急剧下降，出洞时已把第一至第三节管子及工具头都联成了一个整体，以增加它们的刚性，从而可避免机头突然沉陷。
（2）遇到障碍物时，可以在机头前进行注浆固结土体，然后将机头上人孔打开进行清除。
（3）在顶管施工过程中，如果出现异常的偏差或纠偏失效，必须在允许偏差标准以内就停下来，分析原因，找出对策再继续顶进，切不可盲目行动。
操作人员必须严格遵守这样一条规定：
无论何种情况，超过允许偏差一律停下来，并且如实汇报情况，以便分析原因，找准对策。
（4）当意外情况发生时，当班人员必须采用任何可采用有效通讯方式，尽快地与公司有关领导取得联系，向上级报告情况，以便及时采取
行之有效的措施。
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