整理版施工方案上海桃浦西路φ2400曲线顶管施工方案刘金奇Word文档下载推荐.docx
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一、工程概况：
桃浦西路（真北路～泵站）道路积水改善工程，主要是解决雨季时道路路面积水问题,本工程位于现有桃浦河路西侧，南起真北路，北至现有的真南雨水泵站，全长约1.10km。
本工程全线设置路面雨水收集管和雨水南总管。
路面雨水收集管采用开槽埋管施工，雨水南总管采取顶管工艺施工。
本工程重点为4#—3＃顶管段,该段顶管顶进距离偏长,轴线样式复杂，需绕开的以往顶管井较多。
4＃—3#井管线情况如下：
障碍物
管道里程
与障碍物间距
备注
污18＃工法井有H型钢
89.5m
2。
505m
需绕开
污17＃工法井有H型钢
220.92m
2m
污16＃沉井及小桥驳岸
320。
58m
69m
勤丰桥桥桩
360。
73m
1.78m
从中间穿过
污15＃工法井有H型钢
452。
47m
1.8m
由以上得知本段顶管所需穿越或绕过的障碍物较多，所以原污16＃-—污18＃井的位置准确性也相当重要。
顶管管道设计概览：
顶管段
管道标高
顶管轴线样式
轴线总长度
2#—-1＃
—2。
87~—3.13
直线+曲线+直线
260m
2#—-3＃
-7。
70～-7。
60
直线
101m
4＃—-3＃
—7。
48~—7.60
直线+曲线+曲线+直线
460m
4＃——5#
-3.2~-2。
5
曲线+直线+曲线
149m
调整后
工作井和接收井设计坐标
1#
X=5003.586
Y=-7649.631
接收井
2＃
X=4746.146
Y=-7666。
700
工作井
3#
X=4644。
471
Y=—7672。
322
4#
X=4216.810
Y=-7497。
638
不调整需拔3根桩
5#
X=4098.1975
Y=-7448.1243
由于该工程处于交通繁忙路段，道路狭小，还有附近居民比较集中,施工场地狭小,施工设备多,受环境的影响将会带给施工许多不便。
本着确保桃浦西路（真北路~泵站）道路积水改善工程达到业主质量标准的要求,同时尽量减少施工对该地段的影响，加快施工进度，争取早日完成本工程。
我们将在工程全过程施工中，充分依靠和运用我公司在顶管施工优势和经验,选择合理、最优化的施工组织设计;
选择资深的项目管理人员和技术人员参与本工程施工；
在施工管理中充分发挥广大工程技术人员和管理人员的聪明才智和积极性，以领先的技术为龙头,建立完善的质量体系，齐心协力完成本工程的建设任务。
在施工准备阶段，我们将和业主共同创造条件，尽早落实施工前期的准备，为工程施工创造有利条件。
我公司将指派富有处理、协调前期、精通顶管技术的同志专门组成本工程的前期工作组.在施工前做好前期工作确保工程顺利开展。
2、曲线顶管段管道设计平面图
（附图1—3）
二、地质资料：
1、工程地质：
地基自上而下为第
层填土、第
层褐黄～灰黄色粉质粘土、第
层灰色淤泥质粉质粘土、第
T层灰色砂质粉土、第
层灰色淤泥质粘土、第
1层灰色粘土、第
1t层灰色砂质粉土、第
2层灰色砂质粉土、第
3层灰色砂质粘土、第
层暗绿～草黄色粉质粉土、第
层灰黄～灰色粉质粉土。
本标段所处的地质分别为第T层灰色砂质粉土和第
层灰色淤泥质粘土。
顶管覆土层分别约为4—5m。
9—10m。
1、基本施工工序
2、出洞前准备阶段
本阶段工作包括：
吊车就位,顶管设备进场，洞口止水装置安装,轴线放样，立后靠背,工作坑导轨、主顶油缸组测量安装就位，泥水系统安装就位、操纵平台搭建.电气控制线路布置、储水箱及泥水泵安装就位、压浆系统及其管道安装就位、顶管机头下井就位、各部分设备调试运行、联机总调试、触变泥浆搅拌储存，洞外土体加固等工作.
3、出洞及正常顶进阶段
顶管机头下井调试正常后,将止水板、止水环安装在预埋筒上，迅速凿开预留口封门，顶管机头随即闷进洞口.为防止机头进洞时将橡胶止水板撕裂，预先在橡胶止水板上涂抹黄油。
转接油管、电缆及泥水管后继续顶进.油缸顶到位后,拆除泥水管和电缆,第一节管子下井，设备段与第一节砼管合拢,接通泥水管和电缆继续顶进。
重复上述步骤,直至安装中继间.在顶进过程中每顶一节管子对顶进轴线作一到二次测量，确定纠偏的角度方向和时机；
并对机头前10米，后20米的地面沉降监测点作一测量,以便当班施工人员能及时采取相应措施,控制沉降幅度。
当管节顶到位后，由于土体压力较大，主顶油缸缩回时管节可能后退。
这种情况下，可先将管节后端的钢套环与预留口止水板采用钢筋搭接。
整个顶进过程中须在压浆孔向管壁外注入触变泥浆，以便顶进的定量定点压浆，减小顶进时管外壁与土体的摩阻力,填充扰动土中空隙，减小地面沉降。
严格执行班长交接班一小时衔接制度，交待上班各类情况，共同观察工作现状,以保证全顶程的连续无间断。
4、后期收尾工作
本工程后期收尾工作：
①出洞口井壁与砼管节间连接，压浆。
②机坑内千斤顶支架、后座顶铁、至顶千斤顶、导轨等设备拆除.。
管道内钢壳中继环的前环、后环、替顶环割除后用钢板封焊缝隙并除锈，焊钢筋网片，灌细石砼。
管道清洗拆除进排风机、风管。
管内变压器，电缆，电线,照明灯具。
管节与管节之间环缝用聚硫密封膏嵌缝，压浆管口用M10砂浆抹平。
5、顶力理论计算（4＃--3#）
按φ2400顶管长度450m计算：
.
顶力：
F＝F1+F2+F3
式中F—总推力Fl—正面阻力F2—机头摩阻力F3—顶进阻力
F1＝π×
D2×
P设/4
式中:
P设—正面土压力
D—管外径2。
88m
L1—机头长度3.85m
P主＝γ0×
H×
tg2（45°
-ψ/2）＝5.858t／m2
P被＝γ0×
+ψ/2）＝11。
817t／m2
式中γ0—浮容重,取0.8t／m3
H—地面至掘进机中心的厚度，取最大值10。
4m
ψ—等代摩擦角，此处取10°
P设=2/3（P被—P主）+P主=7.878t
F1＝3.14*2。
882*6.617/4=51.294t
F2=F*（K＊（Pv+Ph）*D＊L+W）
式中：
F2—无采取注浆工艺的机头外壁与土层间的摩擦力
Pv管顶以上土压力
Pv=γ*H=18。
72t/m2
γ—土的容重，取1。
8t／m3
H—管顶的覆土厚度
Ph—管壁上土的侧向水平压力
Ph=Pv＊tg2（45°
-ψ/2）=13。
181t/m2
D—顶管机外径2。
90
L-机头长度3。
85
W-机头自重29t
F-管壁与土层的摩擦系数，根据土的类别和不同含水量取用，此处取0。
6
K—系数。
当管道位于潮湿或复杂的土层时,取K=0。
2
F2＝60t
F3＝π×
D×
fˊ×
L
fˊ—管节浮在浆套中的摩阻力,取0.6t／m2
L-顶距450m（减掉机头长度）
F3＝2458t
即每顶进lm顶力增加5。
42t。
因此，总推力F＝51+60+2458≈2569（t）
6、中继环应用以及计算布置
根据以往施工的经验,在（4＃——3＃）顶管段中采用钢制中继环，每只中继环的长度为1.3M，拟选用3套中继环.中继环安装时间相当重要，主要视顶力的上升速度而定.由于管道顶进时，常会发生一些不可预见的因素,如土质变化，漏水，纠偏角度太大,触变泥浆套遭到破坏，停顶时间过长等,都会造成顶力急剧上升,必要时启动待用的中继环。
因此,顶进过程中必须加强监测，发现问题及时研究解决，以免贻误中继环的安放时间，造成不必要的麻烦。
如遇到重大问题，会同监理、业主及有关专家，共同解决。
初步确定中继间安放在距切土口位置：
98M+222M+346M。
具体视土质与顶力情况增减设置。
中继间布置距离计算如下:
顶管工作井的设计允许最大顶力为700吨,中继环设计允许顶力为1000吨，贯通本段的顶力为2726吨。
一般顶力不可用足，根据本段顶管管道所处位置的具体土质情况,将本段顶管的主顶顶力按允许顶力的80%计算,中继环顶力按允许顶力的70%计算，即：
主顶控制顶力：
F主顶=700×
80％=560吨
中继环控制顶力:
F=1000×
70％=700吨
主顶（此时用主顶油缸推进管道和机头）
f为平均每米的顶力：
f=2726吨÷
485米=5.62吨
F主顶=f×
L〈560吨
5。
62×
L<
560吨
计算值：
L〈98m在机头往后98米处布置1＃中继环
2＃中继环
按1#中继环布置公式计算
F（2#）=f×
L〈700吨
5.62×
700吨
计算值:
L〈124m在1#中继环往后124米处布置2#中继环，以此类推,在2＃中继环往后124米处布置3#中继环.因此在本段顶管过程中需安置3套中继环。
当顶力达到工作井设计承载的80％时，应立即启用中继环顶进。
7、管材与接口
、纠偏特殊管设计
对于曲率半径较小的曲线顶管、我们除了机头一套纠偏装置以外，又增加了三套纠偏装置，在后方筒与1#管之间设置一套纠偏装置。
在1＃～2＃管和2＃～3＃管之间也各设置一套纠偏装置。
纠偏特殊管就是在管子端面预留六个凹坑。
（见下图）
在凹坑内各放100T柱塞缸，当管子进入曲线段时启动液压装置，然后再将油缸缩回。
纠偏特殊管上的柱塞缸设计成超短形，（L=200）。
液压动力装置应能满足超高条件，以适应管壁的特殊条件。
、管材供应
在顶进过程中，管材的质量及准时供应非常重要，如果供应不及时造成顶进停止，后果非常严重，由于机头重量一般较大，长时间的滞留会造成机头沉降，使轴线发生偏差；
泥浆液化或使已顶好的管子和周围土体黏结,使得摩阻力增大。
因此，在开始顶进前，需指定详细周全的供应计划，现场应备有足够余量.本工程中与预制钢筋砼管节加工厂联合编制了管节制作、供应使用管材计划表，保证正常供应。
每批管材至工地后，会同工程师代表一起逐节检查管节质量。
具体有以下几个方面：
管身裂缝情况；
承插口圆度、端面平行度。
对质量有问题的管节做好标记,通知工程师代表或厂方，及时采取修补或更换措施。
、管材运送、起吊均应有专用夹具,搁置时应用方木垫高，防止“F"
型钢板受压变形。
、接管前再次检查管子接头的承插口尺寸，橡胶圈的弹性强度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.承插接管时要保证与上节管的钢套环同轴度、同圆，并且加力要均匀，应保证橡胶圈不移位，不反转,不露出管外。
8、减磨注浆
顶管时所遇到的摩擦力主要分为机头摩擦力和管壁摩擦力，为了减少摩擦力所产生的土层跟进情况，因此采取润滑浆减摩措施,根据实际情况，润滑浆减摩又分为顶进时的机尾同步压浆和管道补浆.从机头后第一节管至管道最后一节管布置注浆阀管，每节管道上设置一圈压浆阀管，每圈设4个压浆孔，每个压浆孔上安装一只l寸球阀，由橡胶软管与压浆总管相连，压浆总管是一根2寸白铁管，连接压浆泵，以上压浆系统上设有流量、压力调节阀。
。
浆液配制重量比：
膨润土:
CMC:
纯碱：
水=104：
1.05:
3.05：
800
浆液拌制完成后,存放与储浆筒内储存发酵24小时以上方可使用
机尾同步压浆：
以形成原始浆套，填充机头纠偏间隙及减小管外壁摩阻力，一次注浆量控制在200L/m左右.
.沿线管节补浆:
因地下水作用，根据经验,一般情况每顶进10m浆液损失20％左右，因此每顶10m管道全断面沿线补充适当浆液量20L/m,以补充管道沿线浆套缺损（具体补浆量还应根据实际测量反馈数据而定）.
定点压浆：
根据地面沉降测量反馈数据，对沉降过大处补偿性压浆，以支承地表荷载。
.润滑浆用量计算：
（以4#--6#顶管段485米计算）
1）机尾同步压浆：
总量=200L/m×
485m=97立方米
2）管道沿线补浆：
每天补浆量为300L/m×
管道长.
管道补浆总量=300L/m×
485m=146立方米
3）润滑浆总量，由上述计算可知：
管道注浆总量=97M3＋146M3=243立方米；
4）材料用量计算：
润滑浆的膨润土掺量为0.11吨/米3，
所以膨润土用量：
243立方米×
0。
11吨/米3=26.7T（现场预备30T）
按照上述重量配合比可知：
CMC用量：
26.7T×
1。
05/104=0.269T（现场预备0.3T）
纯碱用量:
3.05/104=0。
783T（现场预备0。
8T）
5）各作业班在顶管施工时作好压浆量、点的记录，确保压浆工作到点到量和浆套完整性、均匀性,以降低管外壁摩擦阻力，控制施工质量。
6）如果注浆过程中超过上述平均用量的2倍时，说明地层土质有较大变化，立即检查原因,必要时需调整顶进参数，地面沿线专人巡视，防止打穿地层造成浆套损坏。
9、沉降控制
1）、调整压力控制
刀盘正面土压力不平衡，就会引起地面隆起或失土沉降,根据管道的埋深及地下水位情况，泥水系统的设定压力一般比地下水压高5千帕。
切削土壤的刀盘土压力可按塔萨基公式计算。
在本段顶管过程中，土压力初始设定值为每平方米8吨，在顶进第一节管节时,即可把正面土压力调整到最佳值。
2）、沉降计算
顶管时，顶管距离长意味着管外壁与土壤发生的摩阻力持续时间也长，则土壤随着管道顶进越来越长，其失土率也就越来越多。
由于管节自重的影响管节底部的摩阻力始终最大，土壤与管顶的摩阻力始终最小，那么就产生管顶土壤与管顶接触面较松的问题.
其实只要顶管路面多多少少都有沉降的存在,根据路面沉降计算公式，贯通本段的顶管所产生的路面累计沉降为≤4cm,其沉降盆宽度≤25m,只要在施工中对有关人员的操作程序严格把关,规范施工人员的施工工艺,则不会带来太大的问题.计算如下：
、沉降计算：
顶管施工过程的沉降量与其失土率基本成正比例关系，按规定失土率计算其最大沉降量（δmax）可按包络公式估算：
δmax=Vl/2。
5i,根据经验，偏长距离的顶管，式中Vl=（1-5%）V
其中V=6.51立方，为计算管道单位出土量
i为沉降槽宽度系数i=H/（
tg（45°
-φ/2））
H为管道中心深度（此处H=10。
5m），φ=10º
根据计算，i=4。
99米
当Vl=1%V=0.065时，δmax=Vl/2.5i=0.005m
当Vl=3%V=0。
195时，δmax=Vl/2.5i=0。
016m
当Vl=5％V=0.217时，δmax=Vl/2.5i=0.017m
沉降盆宽度L=2W=2＊2。
5i=24。
95米.
沉降分析
1.开挖面引起的地层损失
与选用工具管类型有关，本公司采用泥水平衡机头，采用泥水仓平衡正面土压力,大刀盘切削正面土体,开挖面失土率可控制在3％
2.管道外周环形空隙引起的地层损失
一般工具管外径较管道外径大2厘米，因此工具管顶过后管道外周产生环形空隙，如不能充分注浆充填，则使周围土体挤入环形空隙，导致地层损失.
（1）工具管外径与管道外径不同而引起的地层损失
Vc1=πD*aK
D为工具管外径,a为工具管外周半径与管道外径之差，K为注浆未充满度,压浆最差时K=1，本工程泥浆量充满度K=0.2
Vc1=πD*aK=3。
14*2。
88＊0。
01*0。
2=1。
8％
（2）相临管节外壁不平整度过大时,引起地层损失
Vc2=πDP＊aPKP＊n
DP为管道外径，aP为相临管节的管道外周半径的差值，KP为注浆不足率，aP＜5mmKP→0，aP＞10mmKP=0。
5～0（注浆良好可为0）,n为穿过某处地层的管节半径值大于10mm的出现的次数。
可根据管节制造精度及安装精度估计。
Vc2=πDP＊aPKP＊n=3。
14＊2。
88*0.02*0.05*1=0。
9％
（3）较长距离顶管中继间穿过地层，因其外径与管道外径不同而引起的地层损失
Vc2=πD2＊a2K2
D2为中继间外径，a2为中继间外径与管道外周半径之差，K2为中继间穿过后补浆不足率，补浆最差时，K2可达0。
5,而补浆理想时K2→0
Vc2=πD2*a2K2=3。
14＊2。
88＊0.01*0.5=4。
5％
综上，本段顶管估算累计沉降量约7.2％。
当Vl=7.2%V=0.469时，
5i=0.038m≈4cm。
3）、顶管施工中控制
①在顶进初始阶段，设立地面沉降实验段，通过对地面沉降的反复测量、监控，掌握沉降变化规律,以便更好的调整顶进压力、机头仓内泥水压力、注浆量以及推进速度。
②顶进轴线偏差也会引起较大的地面沉降，故在顶进操纵时，操纵人员要认真仔细分析机头偏差量，谨慎纠偏，确保管道偏差控制在尽可能小的范围内。
4）出洞口阶段控制
a、顶管出洞口防止沉降措施
①在工作井预留孔处安装橡胶止水圈外，根据地质情况，有必要在洞口外进行土体加固，其范围深度为管底以下3m,宽度、高度为管外径外面3m。
②为防止工具管出洞以后发生“磕”头现象，可以在底部安装延伸导轨,宽度与井内导轨一致.
③当工具管推进完毕，安放第一节管时，应将工具管与导轨焊接牢固，亦可在洞口内壁的C型预埋件，用型钢拉住工具管，防止主千斤顶缩回以后，由于正面土压力的影响使工具管退回。
b、沉降监测、保护构筑物
施工过程中,在路面、箱涵顶部，施工影响区域布设沉降监测点，并做好沉降监测.
监测频率:
顶进施工过程，4～6小时一次，如遇不可遇因素沉降超过报警值时2小时一次，并采取相应措施控制沉降扩大；
顶管完成后连续监测14天，每天一次.当被监测构筑物发生异常情况时，将同构筑物所有关人员协商，根据构筑物结构制定相应的保护措施。
10、施工紧急预案
本标段部分顶管段顶进距离较长，部分顶管段覆土较浅。
顶进轴线大致沿桃浦西路走向设计,顶进过程中还需穿越小桥和部分原污水管道沉井.我们针对本次顶管施工，对顶进过程中会产生的不利因素提出以下几点设想，并针对性的作出以下几点应急措施。
设备下井前的调试
本标段顶管机头以及相关配套设施均在本公司机械设备调试部门进行调试，由专人制作设备调试报表。
调试后确认机械无任何潜在故障后，使用专用车辆将其运至施工工地。
机头进洞
由于管道埋深比较深，土压力会较大。
进洞时机头可能会受到土的压力往后退出。
针对这种情况在千斤顶缩回之前，同电焊将机头与导轨的接触面焊牢，待过渡环与机头连接好再割开机头与导轨之间的焊缝，继续顶进。
周而复始，直到顶进管节不往后退出为止。
进洞时机头发生下沉，尾部上翘现象。
针对这种情况，我们在机头进洞时用螺杆将过渡环和第一节管节连接并栓牢。
顶进时路面的沉降与隆起。
顶管施工前我方会在马路沿线上布置沉降观测点，测量频率为一天三次，测量数据仔细分析后并存档。
针对两种设想马路如有沉降我们将稍微加快千斤顶的顶进速度，同时调节泥舱的水压力和减少出土量，如果发生路面隆起，我们将稍微放慢千斤顶的顶进速度,严格控制泥舱压力.
穿越小河道时机头发生的上下偏差
如果机头呈上浮趋势较大的话，针对这种情况，我们将采取在机头放置压铁的方法来改善，如果覆土实在太浅，针对这种情况我们将采取对河底覆土进行加重的方法来改善.
顶进距离变长后产生的不利因素
.顶进距离变长后顶力下不来，针对这种情况我们将增加管节的浆孔数量，改变润滑浆的配比，在管道中间在增加一套压浆设备。
机头产生的偏差针对这种情况我们将启动辅助纠偏油缸，如果效果还是不明显，我们将在管节与机头不脱开的前提下，有限度的松开连接螺杆，放置垫片,加大纠偏的幅度.
．机头旋转过大
针对这种情况我们采取以下几种措施：
.在机头内部配重压回
用刀盘的转向来纠正顶管机的旋转
.尽量提高土舱内的压力使刀盘转矩增大
.在刀盘部位注浆提高土的强度,增加刀盘的转矩
停止错误的纠偏方法
如果发生其它的。
重大的不利因素,我们将立马停止顶进,及时上报,共同研究出解决办法,确保工程的顺利及时完工。
11、顶管质量
质量检测类别
标书要求偏差
施工设计偏差
钢筋砼管最大偏角
50
管线轴线偏差L≤100m
50mm
管线轴线偏差L>
100m
100mm
标高偏差L≤100m
+30~—40
+30～-40
标高偏差L〉100m
+60～-80
+60~-80
管节错口偏差
≤15mm
外观标准:
管节无碎裂、内腰箍不渗漏，橡胶圈不脱出
四、曲线顶管测量
轴线调整以及管材选用
依据设计图关于顶管段4＃—-3＃的具体实施有以下几点建议。
4＃-—3＃顶管段
本段顶管在设计图纸时为曲线顶管，由4＃工作井顶至3＃接收井,调整后的轴线曲率半径分别r=784.38；
r=1155。
57，根据以往施工经验曲线顶管的通病都是纠偏不到位和管接口缝较大，容易产生漏水漏浆。
在顶管中需加设纠偏辅助管，这样来缓和急曲线顶管所带来的纠偏不到位。
针对不利因素提出以下建议：
、调整前面一段曲线的管节长度
根据曲率半径367M和管节长度为2m计算出管接口张缝达到0.015m，管缝偏大；
容易产生许多不利因素；
故将管节长度调整为1。
5m,计算出管接口缝为0.011m，管缝比较合理。
根据以上两组计算则建议在本段顶管时前面一段130米曲线选用管长为1.5米的φ2400管材。
、在管材生产过程中，适当加长钢套环接口的长度
2.管子接口缝隙差的计算（见下图）
S=D＊L/R
S—----—缝隙差D———---—外管径L———--—管子长度R—-——-曲率半径
对于R=367.501m（4＃——6＃）顶管段
S=（1。
5/367。
501m）*2.88m=0.011m
通过接缝计算，可以得知，对于R=337。
7m，管口的转角公式
θ﹦（1。
5/367.501）＊（180/3.14）=0014’2”
由管节缝隙计算和F型管接口图可知，曲线段的管子接口密封性能是可靠的。
但在实际施工中，还必须严格把关。
如果顶管在曲线段的管子接口缝隙失控、契形胶带跑出钢套环外、那么管管接口密封失效，后果不堪设想，应引起高度重视。
解决办法是在前8节管子都用拉杆加以限制，成品管上的预埋件采用整
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