顶管施工技术交底(大全).doc
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资料
刘琦路污水顶管施工技术交底
工程位置
K1+021～K1+920
工程名称
路基工程
工程项目
刘琦路北侧污水管道
施工日期
一、工程概况
1、排水布置情况
污水：
污水设置一个排水分区，污水经刘琦路设计管道汇集后接入河西路污水主干管，在沿河西路污水管道向南接入七渔河污水泵站。
标准段管道位置：
污水管位于道路两侧24.5m处。
刘琦路污水管道设计800管径顶管采用Ⅲ级F型钢承口管，F型钢承口，橡胶圈接口。
采用机械顶管工艺的工作井及接收井采用钢筋砼沉井结构，内部砌筑钢筋混凝土检查井，位于车行道上的工作井及接收井内回填均采用石灰土（6%）回填，位于其他范围的工作井及接收井内回填：
井底至管顶以上50cm范围内采用石灰土（6%）回填，以上部分采用素土回填，回填土不得含有淤泥、垃圾、有机物及冻土。
回填土密实度：
道路改善土1.5米以下压实度不小于87%，1.5米以上回填土压实度按道路标准回填夯实。
2、本施工方案中的顶管布置部位
本工程段顶管主要分布在：
北污24#井到北污42#井（北侧K1+021-K1+922），d800长901m；
二、顶管施工工艺
1、施工工艺
施工准备
顶进设备安装
掘进机井内就位
掘进机穿墙
管道顶进
钢筋混凝土管接头
机头进入接收井，顶进结束
设备转移
循
环
测量放样
导轨安装
后座顶板安装
后座千斤顶安装
洞口止水装置安装
掘进机掘进
凿开工作井井壁
后座千斤顶顶进
出泥准备
偏差测量
管内出泥
顶进纠偏
轴线标高控制
接口检验
钢筋砼管进场验收
凿开接收井井壁
2、主要设备
（1）、掘进机
考虑到该工程所处地段的地质条件及施工安全性和可靠性，采用泥水平衡顶管机进行施工，顶管机型号：
NT￠1000。
泥水平衡式顶管是一种以机械切削土体，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。
工具管是顶管的关键机具，其主要作用为：
掘进、防塌、出泥、导向。
工作原理：
随着工具管的推进，土体不断被切削下来，排泥管不断将混有弃土的泥水排出泥水舱。
泥水舱要保持一定的压力，使切削头在有泥水压力的情况下向前推进，泥水平衡工具管的基本原理为泥水护壁、阻止泥水向土中渗透，同时防止开挖面坍塌。
（2）、起重设备
其中作业主要为安装掘进机、吊装管材，安排吊机进行起重作业。
现场配备16T汽车式起重机。
（3）、主顶系统：
由2个1500KN的油缸、油缸支架及主顶液压控制台组成，总顶力3000KN，行程3.4m,油压31.5Mpa，无级调速并显示即时顶速。
启动和停止由电气系统联动控制。
（4）、泥水系统：
泥水平衡顶管掘进机采用水力机械方式将泥浆通过与管路连接的吸泥泵排出并由排泥旁通装置直接输送至地面泥浆沉淀池。
以一定水压、流量的水流稀释、搅拌泥水仓中的泥浆，并将泥浆带至地面沉淀池，该水流的水压比地下水略高，以确保切削面土层无水土流失。
水压在2-25m范围内可预调，管道、阀门及泵均为Dg100mm系统。
（5）、测量控制系统：
激光导向系统采用计算机光靶读数装置，将光靶图像转化为坐标数据输出；纠偏操作采用按钮或手柄进行，操作结果有数据显示。
激光全站仪
导线控制图示
19井口投点示意图
（6）、电气控制系统：
供应全部设备的电能，控制、监视设备的顶速、压力，流量等工况，所有设备均由电液控制台完成操作。
（7）、触变泥浆系统：
较长距离顶管施工中，采用泥浆减阻技术可有效降职低管外壁与土体的摩阻力，大大提高顶管工作效率。
压浆泵采用无压力脉动的奈莫型螺杆泵，压力0-3.5Mpa无级变速调整压力、流量。
阀门、管路均为Dg32系统。
3、顶管方法
（1）、顶进技术准备工作
①、组织图纸会审，及时解决图纸中所存在的各种技术问题。
②、工程部、质安部组织项目部有关人员进行技术，安全交底。
重点项目、关键部位编制专门的单项施工方案。
③、做好定位点控制，绘出控制网，以便施工放样时用。
并按设计单位提供的永久水准点，沿线自引临时水准点，施工中经常进行核。
临时水准点、导线桩应按要求埋设。
④、绘制临时工程及施工非标准设备工具图纸，对模板、钢筋进行校核放样。
收到施工图后，及时对挖土深度、结构物支撑等详细验算，确保施工的安全稳定性。
⑤、对全范围内的地下管线和架空线进行实地详细调查，如对施工有影响，立即准备必要的应对措施。
确定管线范围内及施工需用场地内所有障碍物和管线的准确位置。
⑥、进行施工测量和现场放样工作。
4、机械与材料进场准备
①、按照机械设备使用计划，对所有机械及设备进行检修及调试，并定时保养，使其保持良好的待用状态。
对工程中所用的各种计量设备送有关部门进行标定并取得合格证书。
②、按照材料及机械计划编制分批进场，在专项施工方案经批准后即组织施工机械进场，并合理调配资金，分期分批组织材料进场。
③、对于管材，应提前作出材料供应计划表，按要求选择供应商并对管材进行进场前的预检，并上报监理审核，合格后提前一周通知供应商准备供货。
材料进场时，必须随料提供合格证、质保单、送料单。
经验收合格后，方可入场并做好进场记录和材料标识，并对进场材料进行监理见证抽样送检，检验合格方可使用。
④、根据顶进长度，计算所需的各类管线（进水、排泥和电缆等）的长度，准备好各类管线和所需的辅助物（固定架等）。
5、生产准备工作
①、根据业主提供的工程定位桩进行检测，确定工作井、接收井的临时水准点和工程控制点、管道中心线和标高，报监理复核和认可。
②、按照经审核批准的临电、临水布置图，建立临时供电、供水系统。
③、按施工方案确定所需的机械设备进行检查、保养，做进场准备。
6、在地面的准备工作
在顶管顶进施工前，按常规进行施工用电，用水，通道，排水及照明等设备的安装。
施工材料，设备及机具必备齐，以满足本工程的施工要求，管节、止水橡胶圈等应有足够的余量。
井上、井下准备施工测量控制网，并经复核认可。
7、基座安装
顶管基座按设计轴线准确放样，安装时按测量放样的基线，吊入井下就位焊接，工作的轨道按顶管设计轴线并按实测洞门中心放置，并设置支撑加固。
基座上的导轨应顺直、平行、等高，导轨的纵坡与管道设计坡度一致。
导顶安装的允许偏差值如下：
轴线位置：
3mm，顶面高程：
0～+3mm，两轨内距：
±2mm。
止水装置安装在工作井洞圈上，止水装置采用橡胶止水圈，用环板固定，插板调节，顶管机吊装就位，调试验收。
待顶管机吊装就位后，后部采用型钢及钢管进行支撑。
8、管道安装
本项目混凝土管每节长2m，每节管之间的连接在现场工作井内进行，管道采用F型套环管接口。
为了防止钢套环与混凝土管结合面产生渗漏，在该处设了一个橡胶止水圈。
该橡胶止水圈不是用普通橡胶，而是采用了遇水膨胀橡胶，该橡胶在吸收了水分以后体积会膨胀1~3倍。
为了使顶力均匀分布，顶进时先在承口端面加设一个木垫圈。
9、后背墙
后背墙用来承受主顶油缸后坐力的构件，并将主顶油缸传来的集中力均匀地传递给井壁。
后背墙采用钢筋混凝土浇筑而成，设置在主顶油缸的后面。
后座墙表面应平直，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。
10、井壁开孔、洞口加固，安装止水装置
如遇地下水位较高处，计划采用2排高压旋喷桩加固，起到挡土、阻水的作用井壁开孔在沉井高压旋喷桩施工完成后进行，采用切割机进行切割。
顶管进出洞口对顶管来说是非常重要的环节，为了顺利顶进，根据现场情况可采用以下方法处理：
穿墙时为防止工具头处土体渗水导致地面塌陷，发生安全事故，或者在顶进时方向失去控制。
可在工具头穿墙进洞前，对穿墙管前方的土体进行加固，使工具头顺利安全地进出洞口。
为防止顶管机头出洞时土体从该间隙流失和保持工作泥水压力，需要安装洞门洞口防水密封环，洞门洞口防水密封环由钢圈止水橡胶、圆环形板、扇形压板及连接螺栓组成的密封装置，作为施工临时防水措施。
穿墙止水设备
止水橡胶圈
止水压板
前端墙
顶管机
具体做法如图所示：
穿墙止水设备现场安装示意图
11、顶管正常顶进施工的操作：
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、安装好顶管各系统。
然后采用机械切割，凿开位于工具头位置的沉井井壁，推进工具头。
工具头顶进到位后，吊放第一管节，将管节与机头连接，然后在工具管后管节内安装工具管辅助设备。
②、先开动工具头，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，直到顶进第一节节管。
拆除进排泥管，电缆连线，缩回油缸，吊开顶铁。
③、吊入管节，对准接口插入就位，在砼管接口处设置止水圈和软木衬垫，以保证两节砼管的接口受力均匀，防止渗漏。
④、安装顶铁，接通各管线。
启动油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作行程，将管子推进一定距离。
⑤、停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞回缩。
⑥、填加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管节为止。
⑦、重复顶进下一节管节，直至顶进结束。
⑧、顶进至即将到位时，放慢顶进速度，准备测量出工具头的轴线和高程，并控制方向，使工具头能顺利地顶进至接收井洞口。
⑨、在接收井内安装好接引导轨后，机械切割凿除接收井井壁洞口，将工具头推入至接收井，此时刀盘和进排泥浆泵均不运转。
⑩、拆除管线，分离工具头与管节，吊出工具头，将顶管设备吊出沉井，顶管结束。
12、正常顶进注意环节：
1）地面监测，优化掘进机参数。
在推进阶段，要精心组织地表监测，在轴线上方布设沉降控制桩，通过地表监测得到隆起或沉降量与相对应的掘进机主参数（包括推进速度，开挖面土压力值，出土率等）进行比较，从而优化掘进机参数，指导以后的顶管推进。
2）注浆稳定措施
除了在初始推进阶段，优化推进参数以外，在顶进过程中加强同步注浆也是有效手段之一，必须尽可能将膨润土泥浆套随机头向前移动，形成连续的环浆套。
要选择触变性能良好的膨润土制浆材料。
注浆过程中，注浆孔应合理分布，机头及其后面10节管每节都设有注浆孔，使泥浆及时填充管壁与土体的全部孔隙，其后逐步过渡到每两节加设一节带有注浆孔的关节，及时补浆，使全线管壁都包裹在泥浆套中。
3）置换泥浆措施
由于本工程管道穿越地层主要为淤泥质粉质粘土层，地基承载力较低，为保证管道稳定，在管道顶进就位后，立即进行管道基础注浆加固，以防止管道下沉。
利用管道内的注浆孔向管外注浆加固，置换顶管施工过程中的触变润滑浆，最大限度的填充管道周围的土层空隙。
置换水泥浆的水灰比为0.45，压力P=0.2～0.5Mpa，并加强对管线的监测措施。
4）压浆工艺及压浆操作规程
对于中距离顶管，当顶进困难时，为了减少土体与管壁间的摩阻力，应在管道外壁压注润滑泥浆。
为确保减小管道外壁的摩阻力，需要有切实可行的技术措施来保证润滑泥浆，在施工期间不失水沉淀，不固结，合理布置压浆孔，在管节断面一侧安装压浆总管，每2m处安装三通阀门至管节注浆孔，总管与阀门用软管连接，制定合理的压浆工艺，严格按压浆操作规程进行，为使顶进时形成的建筑间隙及时用润滑泥浆填补，形成泥浆套，达到减少摩阻力及控制地面沉降，压浆时必须坚持“先压后顶，随顶随压，及时补浆”的原则，泵送注浆压力控制在0.1-0.125MPa。
压浆工艺流程：
地面拌浆→总管阀门打开→开启管节阀门→启动压浆泵→送浆（顶压开始）→管节阀门关闭（顶进停止）→总阀门关闭→井内快速接头拆除→下管节→接总管→循环复始。
5）管节顶进
当顶进设备从地面到井内安装试运转全部良好，即可开始管节顶进。
工具管出洞后的方向正确与否，对以后管节的顶进将起关键的作用，在中距离顶进中，纠偏是关键，要认真对待，及时调节工具管纠偏千斤顶，使其及时回复到正常状态，要严格按实际情况和操作规程进行，勤测报表，勤纠偏，应严格控制工具管大幅度纠偏，不使管道形成大的弯曲，防止造成顶进困难，管节碎裂等。
在正常施工时，由于种种原因顶管机头及管节会产生自身旋转，在发生旋转后，可根据实际情况利用顶管机械的大刀盘正反转来调节机头和管节的自身旋转，必要时可在旋转方向加压铁块。
6）顶管测量控制与校正，纠偏
①、顶进线路的控制主要依靠设备的正确操作，来达到纠偏目的，我项目拟投入本工程的工具头具有一段纠偏段，纠偏的最大角度范围能够达到3度。
②、顶进线路的控制主要依靠施工操作的预见性，纠偏只能作为辅助措施，为了使管段按照设计要求的高程和方向进行顶进，在顶进过程中应不断对工具管的高程、方向，转动进行测量，为保证管道按设计轴线顶进，要求“勤测勤纠”，即根据测量结果发现的机头偏差，操作纵机头纠偏，使其按设计轴线前进。
③、短距离管段的上下位移采用连通管，左右位移采用DJ2经纬仪测量，超过距离顶进的测量采用激光全站仪，对扭转可用垂线测量。
④、工具管在穿墙时，每顶进30cm测量不少于1次，及时指导纠偏，偏差变化较大时应增加测量次数，每顶进30cm须做一次校核，并根据测量数据做出偏差曲线图。
⑤、测量要求，仪器经校正，固定牢固，做好记录，及时联系，指导纠偏，控制点严格校核。
⑥、工具头前方有纠偏节，纠偏节中安装有纠偏千斤顶，顶进过程中，根据测量反馈的结果，调整纠偏千斤顶，使工具头改变方向，从而实现顶进方向的控制，如果工具头的方向偏差超过5mm，即应采用纠偏千斤顶进行纠偏。
⑦、混凝土管顶出井壁及在长度30-40m范围内的偏差是影响全段偏差的关键，特别是出墙洞时，由于管段长度短，工具头重量大，近出洞口土质易受扰动等因素的影响，往往会导致向下偏，此时，应该综合运用工具头自身纠偏和调整千斤顶的作用力合力中心来控制顶管的方向。
⑧、纠偏应贯穿在顶进施工的全过程，必须做到严密监测顶管的偏位情况，并及时纠偏，尽量做到纠偏在偏位发生的萌芽阶段。
13、特殊情况下的顶管施工技术措施
（1）地表隆沉控制
①、采用泥水平衡顶管掘进机顶进时，可以先计算出各顶管段的开挖中心处的主动土压力和被动土压力，然后将掘进机的掘进压力设定在此主动土压力和被动土压力之间。
②、在刀盘切削搅拌的同时，主顶和中继间徐徐推进，机仓内的土压力便会徐徐升高，当压力升到大于控制压力P时，把排泥泵打开，一部分泥土被排出，只要把推进速度调节到与排泥量相符，则可保持土压力为恒值。
③、但在实际推进过程中，不可能完全处于上述理想状态，如推进速度快于排泥速度，我们就推推停停，保持向前推进；反之，则可将排泥泵开开停停。
无论出现哪种情况，都必须使机仓内的泥水压力保持在控制压力P±20KPa的范围内，这就能保证压力平衡，如果机仓内的泥水压力小于主动土压力，地面将产生沉陷，反之，地面将隆起。
因此，控制泥水压力的设定和机仓内压力的保持是关键。
④、采用泥水平衡顶管掘进机顶进过程中，由于压力控制不当或停顿时间过长，可能会造成冒顶或工作面塌方事故。
发生冒顶时：
逐渐降低掘进机舱内泥水压力，使之略小于地下土压力，开大排泥泵取土口，启动千斤顶和掘进机刀盘缓慢顶进一段距离，待顶力降低，再正常顶进。
发生下沉、塌方时：
应该逐渐升高掘进机舱内泥水压力，使之略大于地下土压力，减少或关闭排泥泵，启动千斤顶和掘进机刀盘缓慢顶进一段距离，待顶力升高，再正常顶进。
（2）顶管时地下管线保护措施
①、为防止对地下管线造成顶坏，在顶管操作过程中，必须严格把好土压力控制这一关。
如果压力太高，可能造成土体隆起；如果压力太低，会造成地面沉陷。
控制好土压力是保护地下管线最重要的措施。
②、另外，由于地下情况是千变万化的，在施工过程中我们必须认真做好对土体沉降、土体位移的监测工作，通过对监测数据的分析来合理调整土压力的设定，这也是一条很重要的措施。
③、监测频率
监测工作由工作专业人员实施，从顶管距离监测对象20m，就进行监测，各监测内容的初始值的获得，其测值次数不少于3次，顶管进入监测区域每2h至少测量1次，必要时连续观测，当机头到达监测对象底部时应连续观测。
监测人员对每次的监测数据及累计数据变化规律进行分析，及时提供沉降，位移观测曲线图。
（3）、顶管施工机头碰到异常情况的处理
由于本顶管工程所处地层较为复杂，因此顶管施工时可能遇到一些意外情况，如土质突然变化、发生涌水流砂现象、遇到障碍物等，必须采取有效的措施来处理。
①、土质突变硬
土质突然变硬，说明刀盘可能遇到铁板砂等，它会造成刀盘转矩变大，这可以通过操作台上刀盘电机的电流来判断，此时则向土仓内加入水或泥浆，掘进机上设有加泥孔，其目的就是用来加泥的。
②、土质突变软
土质突然间变软，最大的问题是可能会造成机头突然沉降。
为了防止土层的承载力急剧下降，出洞时应把第一至第六节管子及工具头都联成一个整体，以增加它们的刚性，从而可避免机头突然沉陷。
③、据地质资料显示，顶进过程中基本无障碍物，如遇到障碍物时，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。
④、在顶管施工过程中，如果出现异常的偏差趋势，必须在第一时间内就停下来，分析原因，找出对策再继续顶进，切不可盲目行动。
⑤、建立异常情况立即汇报制度。
即当异常情况发生时，当班人员须立即与地面指挥中心取得联系，以便及时采取行之有效的措施。
（4）、其他应急措施
管道内的照明采用36V安全电压，照明电源由工作井内操作平台上的与电箱供电，工具管和中继间处均安装变压器，管道内照明灯每3个管节上装1只，功率为60w，管道内还没有应急照明系统，因故突然停电时，使用应急照明，保证施工人员安全撤离。
（5）、沉井及顶管质量控制标准
①、沉井质量验收
沉井质量检验标准
施工质量验收规定
检查方法
项目
序号
检查项目
允许偏差或允许值
单位
数值
主控项目
1
混凝土强度
设计要求
检查试件试压报告或钻芯试压
2
封底前，沉进（箱）的下沉稳定
mm/8H
<10
水准仪测量
3
封底结束后的位置
刃脚平均标高（与设计标高比）
刃脚平面中心线位移
四角中任何两角的底面高差
mm
<100
<1%H
<1%L
水准仪
经纬仪，H为下沉总深度，H〈10m时，控制在100mm以内
水准仪L为两角的距离，但不超过300mm，L〈10m时，控制在100mm之内
一般项目
1
钢材：
对接钢筋、水泥、骨料等原材料检查
符合设计要求
查出厂质保书或抽样送检
2
结构体外观
无缝隙、无蜂窝
空洞、不露筋
观察检查
②、顶管质量验收
顶管施工质量控制
项目
允许偏差
管线轴线偏差
L≤100m
50mm
标高偏差
L≤100m
+30～-40mm
相邻管节错口
≤15mm无碎裂
接口抗渗试验应达
0.11MPa
内腰箍不渗漏，橡胶止水圈不脱出
顶进过程中地面沉降控制范围
项目
允许变化范围（mm）
地面隆起的最大极限
+10
地面沉降的最大极限
-10
③、闭水试验：
顶管和检查井施工完成后，外观质量已验收合格后，应进行密水性试验。
1）、全部预留孔应在试验前进行封堵，且不得渗水。
2）、试验水头：
试验水头应以试验段上游管顶内壁加2m计，当试验段上游设计水头超过管顶内壁时，试验水头则以试验段上游设计水头加2m计。
当计算出的试验水头小于10m，但已超过上游检查井井口时，试验水头应以上游检查井井口高度为准。
3）、闭水试验合格标准：
a、外观检查没有漏水现象。
b、实测渗水量应小于或等于按下式计算的允许渗水量。
14、顶管施工的注意事项
①、当掘进机停止工作时，一定要防止泥水从土层或洞口及其它地方流失。
不然，挖掘面就会失稳，尤其是在进洞这一段时间内更应防止洞口止水圈漏水。
②、在掘进过程中，应注意观察地下水压力、泥水仓水压力的变化，并及时采取相应的措施和对策，只有这样才能保持挖掘面的平衡稳定。
③、在顶进过程中，随时要注意挖掘面是否稳定，要不时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泥和堵塞现象。
④、压浆孔的处理，顶管顶进完成后，对管节上的压浆孔进行封堵措施。
15、泥浆的处理与排放
泥水平衡顶管施工中泥砂经泥水循环系统以泥水为载体连续运送到地面，并经废浆池沉淀。
根据现场情况沿工作井外设置6m*6m*1.5m泥浆池2-3个用于集中沉淀干燥泥浆。
对于泥浆池上层未沉淀的泥浆采用高压泥浆泵抽至泥浆罐车内，外运弃浆至政府指定地点。
严禁将泥浆排入排水系统内。
干燥后的淤泥清理采用挖掘机浆干燥淤泥挖装至自缷汽车上，自缷汽车为带盖封闭型，运输车及时将干燥后的淤泥运至弃土场，途中不得遗漏。
所有泥浆池必须统一做好警示标志：
如警示牌、警示带，泥浆池安排专人负责，不定期对泥浆池进行检查，发现问题及时安排整改。
加强转运管理，实现规范运输和处置，防止出现非法倾倒。
泥浆处置指定场所，不得随意变更处理缷点。
三、工作井施工
1、工作井或接收井的布置
本项目舒园路至河西路（北侧K1+021～K1+920）段污水管道设计采用顶管施工，设计图中污水检查井平均距离为55米，计划每间隔一个检查井（即每110米）设一个工作井或接收井，工作井接收井间隔设置，本工程段共设19个井，具体布置见下表。
序号
检查井名称
工作井/接收井布置情况
序号
检查井名称
工作井/接收井布置情况
1
北污-24
√
11
北污-34
√
2
北污-25
√
12
北污-35
√
3
北污-26
√
13
北污-36
√
4
北污-27
√
14
北污-37
√
5
北污-28
√
15
北污-38
√
6
北污-29
√
16
北污-39
√
7
北污-30
√
17
北污-40
√
8
北污-31
√
18
北污-41
√
9
北污-32
√
19
北污-42
√
10
北污-33
√
2、工作井、接收井的结构型式
顶管工作井、接收井采用现浇钢筋混凝土结构，采用沉井法施工。
沉井法施工采用一次排水下沉的施工方法。
工作井的平面图和剖面图如下：
3、沉井法工艺流程：
沉井制作
挖土下沉
基底清理
封
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