顶管进洞方案.docx
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顶管进洞方案
1工程概况：
本工程南区共有4条顶管，其中两条钢顶管和两条砼顶管。
砼顶管管内径为4000mm、外径为4640mm，壁厚为320mm、节长2.5m；钢顶管管内径为4200mm、外径为4280mm，壁厚为40mm、节长6m。
洞口处在第③层灰色淤泥质粉质粘土和第④层淤泥质粘土，洞口底标高约-4.18m~-7.54m，地面标高+4.60m。
根据不同规格顶管情况，我司拟投入二台工具头实施本工程，一台Ф4320工具头施工钢顶管，一台Ф4680工具头施工混凝土顶管。
南区顶管位置分布如下表所示。
类型
位置
顶进长度（m）
砼顶管
南区
申滨路舟虹路
39
申滨路绍虹路
71
钢顶管
南区
申滨路甬虹路
31
过新角浦河段
98.6
南区顶管位置分布图
2水文地质情况
2.1地基土的构成与特征
本工程所在地为第四纪全新世和上更新世的海相、冲海相、河湖相等松散堆积层，根据其地质时代、成因类型、埋藏深度、空间分布发育规律及工程地质特征，影响本工程施工的地基土层，自上而下地基土层的特征分述如下（南区各进洞口土层均为③淤泥质粉质粘土、④灰色淤泥质粘土）：
地基土层
特征说明
备注
①1杂填土
杂色，湿～饱和，松散
厚度1.01m
①2素填土
灰黄～灰色，湿～饱和，可塑偏软～软塑，土质不均匀，
厚度1.2m
②褐色-灰黄色粉质粘土粘土
褐黄～灰黄色，饱和，可塑
厚度1.6m
③淤泥质粉质粘土
灰色，饱和，流塑～软塑
厚度2.02m
④灰色淤泥质粘土
灰色，饱和，流塑
厚度10.6m
⑤1a灰色粘土
灰色，饱和，软塑～可塑
厚度2.6m
⑤1b灰色粉质粘土粉砂
灰色，饱和，软塑～可塑
厚度7.68m
2.2水文地质条件及周边管线情况
2.2.1潜水
本工程浅部土层的潜水补给来源主要为大气降水与地表径流。
潜水位埋深随季节、气候等因素而有所变化。
上海市年平均地下水潜水位埋深为地表面下0.5～0.7m，低地下水埋深为地表面下1.5m，潜水对本工程基坑施工影响较大。
2.2.2承压水
第⑦层承压水层顶埋深度约31.47m，南区工作井挖深最深为14.38m，经验算，第⑦层承压水无坑底突涌的可能，故无需考虑承压水影响。
2.2.3周边管线情况
南区4条顶管进洞口附近分布情况如下：
申滨路甬虹路1#工作井~南站，进洞口分布的管线主要有雨水管，埋深较浅；
申滨路甬虹路2#井~滨路甬虹路1#井，进洞口分布的管线主要有信息21孔/1.18光纤、信息21孔/1.18光纤、上水∅300/1.10铸铁、信号灯6孔/0.75铜、信号灯3孔/0.75铜、不明管线/1.10（中心埋深）、电力1孔/0.68铜、路灯3孔/0.80铜、不明管线/0.95（中心埋深）等；
申滨路工作井~舟虹路接收井，进洞口分布的管线主要有路灯3孔/0.80铜、电力1组/1.68铜、煤气∅300/0.80钢、污水∅300/2.90砼、雨水∅1350/2.63砼等；
申滨路工作井~绍虹路接收井，进洞口分布的管线主要有路灯3孔/0.80铜、信号灯3孔/0.75铜、信号灯6孔/0.75铜、电力1组/1.50铜、煤气∅300/0.88钢等。
具体管线分布情况详见南区综合管线成果图。
3工具头进洞地基加固
为避免工具头进洞时泥土及地下水涌入接收井，应对工具头进洞口附近地层进行加固，必要时对出洞口辅以深井降水。
本工程南区各接收井进洞口加固采用Φ850水泥搅拌桩，具体详见下表（附：
接收井进洞口加固图）：
编号
接收井位置
围护结构
形式
进洞加固情况
备注
1
申滨路甬虹路工作井1（兼作接收井）
Φ1000@1150
钻孔灌注桩
Φ850水泥搅拌桩，加固长度3250
申滨路西侧
2
南能源站接收井
地下连续墙1000
Φ850水泥搅拌桩，加固长度4250（其中搅拌桩与地墙间的400夹缝采用Φ800高压旋喷）
3
申滨路绍虹路接收井
Φ850SMW工法桩
Φ850水泥搅拌桩，加固长度3000
4
申滨路舟虹路接收井
Φ850SMW工法桩
Φ850水泥搅拌桩，加固长度3000
4顶管进洞施工技术
工具头顶进至距接收井6m范围为进洞段。
4.1工具头姿态的复核测量
当工具头逐渐靠近接收井时，应适当加强测量的频率和精度，减小轴线偏差，以确保顶管顺利进洞。
顶管贯通前的测量是复核工具头所处的方位、确认工具头状态、评估工具头进洞时的姿态和拟订顶管进洞的施工轴线等的重要依据，使工具头在此阶段的施工中始终按预定的方案实施，以良好的姿态进洞。
4.2各施工参数的调整
在顶管到达距接收井6m时，停止第一节管节的压浆，并将压浆位置逐渐后移，保证工具头在进洞前有6m左右的完好土塞效应，避免在进洞过程中减摩泥浆的大量流失而造成管节周边摩阻力骤然上升。
同时适当减慢顶进速度，加大出土量，逐渐减小正面土压力，以保证洞口处结构稳定和工具头设备完好。
4.3进洞口端头井内的接收准备
在顶管进洞前，井内须清理干净，以便能准确测量出底板标高，为接收架的选择和定位打好基础。
接收架在洞门凿除或H型钢拔除之前预先在端头井内定位、固定。
调整标高以及固定接收架的型钢须预先准备好。
洞门砼凿除或H型钢拔除之前，须在穿墙管上安装止水装置。
顶管进洞后，迅速封堵月亮板，完成后立即在进出洞口加注硅藻泥，填充穿墙管与管节之间的间隙，避免渗漏水引起沉降过大影响地面建筑物及管线的安全。
4.4进洞口加固体顶进控制
工具头顶进至进洞段前，应对顶进的轴线、里程进行复测，确保顶管顺利进洞。
工具头刀盘进入加固区推进时适当调低前舱土压力，注水慢速顶进，工长与顶管司机应密切注意出土量，确保每节管节出土量略多于理论出土量（砼管每米理论出土量约为16.90M3，钢管每米理论出土量约为14.38M3），同时派专人负责观察洞门范围内围护结构的变形情况，如发现变形过大等异形情况，立即通知采取措施。
当工具头顶进至加固区后，应降低顶进速度（顶进速度控制在0.5～1cm/min），同时前舱压力再次调低，并适当向前舱注水，润滑切削面，使切削土呈流动状态，利于出土。
4.5洞口槽壁砼（或钻孔灌注桩）凿除或H型钢拔除
1、洞口槽壁（或钻孔灌注桩）混凝土凿除前或H型钢拔除前，必须复核洞门中心坐标及高程，满足工具头进洞要求；同时顶管进洞口加固土体须达到设计所要求的强度、渗透性、自立性等技术指标，经检测达到设计要求后，方可开始洞口槽壁砼（或钻孔灌注桩）的凿除或H型钢拔除。
2、工具头靠近洞门过程中，应严格控制土仓压力、总推力等施工技术参数，洞口应派专人观察进洞口变化情况，并将信息及时反馈给当班施工员及驾驶室，并及时调整各项施工技术参数。
3、采用工法桩作为围护结构的接收井，当顶管机头顶进至距H型钢5cm左右时方可拔除洞口的H型钢。
洞圈范围内H型钢拔除必须采用跳拔，型钢拔除范围为洞圈外扩各两根H型钢，H型钢拔出后应及时回灌黄沙。
确保顶管进洞安全。
4、南区接收井除南站采用地下连续墙及1#工作井（兼接收井）为钻孔桩外，其余接收井均采用工法桩作为围护结构。
洞门槽壁（或钻孔灌注桩）混凝土凿除前，应先打“米”字型探孔进行土体情况观察，组织专家进行顶管进洞条件验收，查看洞门探孔渗漏水情况及准备工作是否就绪。
若探孔情况良好及后续准备工作全部完成后，则开始凿除地下连续墙槽壁砼或钻孔灌注桩。
洞门探孔孔位示意见下图：
地下连续墙厚度为1000mm（钻孔灌注桩直径为Φ1000mm）,待工具头刀盘靠近进洞口加固体后，采用人工高压风镐，先凿除外层700mm厚砼；待工具头刀盘靠近洞门后，若洞门探孔渗漏水情况良好及后续准备工作完全充分，符合顶管进洞条件，则继续凿除剩余300mm地下连续墙（或钻孔灌注桩）。
凿除工作先上部后下部，钢筋割断顺序为由下而上，由中间向两边。
钢筋及预埋件割除须彻底，以保证预留门洞的直径。
砼及钢筋清理掉后，工具头方可进洞。
4.6洞圈封堵
待工具头进洞后，顶至机壳边与洞圈内边同一平面处停止顶进，立即将月亮板与其焊成一个整体，并用硅藻泥填充管节和洞圈的间隙，减少水土流失。
钢砼顶管洞圈封堵详见附图。
5质量保证体系
质量管理组织结构图
六、环境保护
根据南区现场工况及相关管线图可知，南区各接收井进洞口场地范围内分布的管线主要有路灯3孔/0.80铜、电力1组/1.68铜、煤气∅300/0.80钢、污水∅300/2.90砼、雨水∅1350/2.63砼等，1#工作井~南能源站顶管需穿越新角浦河及高架承台，河道距管顶覆土较浅，采取压载措施，给施工带来了较大的难度。
因此在顶进过程中，必须采取针对性技术措施，具体如下：
1、在工具头进洞前20米必须严格控制切口压力，同时也必须严格控制与切口压力有关的施工参数，如推进速度、总推力、出土量等，尽量减少对土体的扰动。
2、严格控制触变泥浆注浆量、注浆压力及浆液质量，通过注浆及时充填建筑空隙，减少施工过程中的土体变形。
触变泥浆注浆量控制在理论注浆量的4~5倍左右。
3、由于工具头顶进时注浆的浆液在填补建筑空隙时可能会存在一定间隙，且浆液的收缩变形也存在地面沉降的隐患，因此在进洞段，应根据地面沉降监测情况，必要时进行补注浆。
4、工具头进洞过程中，必须实时进行地面监测工作，确保地面管线及建构（筑）物安全。
七、应急预案措施
1、顶进至进洞口加固体时，若出现之前出洞口加固体硬、出土困难等类似情况，且进洞口10米区域无重大管线前提下，根据之前出洞口加固体顶进情况，为解决螺旋机出土困难问题且加快进洞速度，根据加固体实际情况，在加固体强度、自立性、渗漏水等满足要求且确保安全的前提下，拟采取在工具头顶进至加固体约3米后直接拆除螺旋机（若出现类似出洞时螺旋机出土困难的情况下），在胸板连接螺旋机口子的位置直接开仓，开仓范围约为600*800。
采取在开仓范围内用长钻杆风镐对加固体进行凿除，之后再确保安全前提下，工人在不出仓的情况下，在机头内用长柄铲子对凿除下来的加固土体进行清理。
即刀盘切削土体配合开仓口人工取土的方式进行顶进。
2、若采用地墙或钻孔桩形式的接收井，进洞口地墙砼或钻孔桩凿除后，在加固体强度、自立性、渗漏水等满足要求且确保安全的前提下，在工具头顶进至加固体剩余约0.8米左右时，直接采用迷你型挖机对洞圈内加固体直接进行挖掘，挖掘口子大小及位置与胸板开仓位置及大小大致相对应，挖掘长度视实际挖掘情况，大致为0.8米。
即在确保安全的前提下，机头开仓口人工挖掘与洞圈内挖机挖掘同步进行，以达到加快进度速度的目的。
（若出现类似出洞时螺旋机出土困难的情况下，为加快进度，在采取上述措施1的同时，采取措施2）
3、工具头进洞工序是一项复杂、施工风险较大的关键过程，因此必须不折不扣地按相关文件去认真办理。
4、施工现场建立健全以项目经理负责组成的质量、安全保证体系，来确保工具头顺利进洞。
5、实施工具头进洞施工前，必须严格按审定通过工具头进洞实施细则去认真操作并作好施工人员一级及二级施工技术及安全操作交底制度。
6、一旦工具头顶进至加固层边缘时除了不断调整顶进各参数外，另外需安排专人监护好洞门变形或异常情况。
真正做到信息及时畅通，确保万无一失。
7、进洞口加固体顶进中，应缩短进洞时间，减少进洞风险，同时应派专人监护，稍有变化应及时通知，真正做到信息及时畅通，确保万无一失。
8、打开洞门前应进行洞门探孔工作，来确认洞门内是否存有渗漏水或污泥现象。
9、工具头进洞是一气呵成，快速施工的过程。
因此，除了做好施工人员交接班制度外，各种机械设备完好也是至关重要的。
特别是一旦工具头机出现故障要尽快修复。
10、进洞前，现场准备好相关应急物资，以作备用。
11、加强地面监测，若有较大沉降变化及时通报。
12、当出现小规模漏水时，可不做封堵，工具头快速前进，以期在短时间内顶出洞门进行月亮板封堵。
13、一旦工具头脱离洞门，立即用月亮板封堵洞圈。
14、工具头进洞阶段，修理工、电工跟随在工具头内进行待命，一旦工具头出现故障能够及时排除。
15、全员从思想上加强警惕，拼装砼管节或焊接钢管节应安全、迅速、准确。
16、进洞前安排申虹投资发展有限公司、建科监理工程咨询有限公司、机施公司、同济监测、管线单位等组成网络通讯小组，有异常情况发生进行联合办公，妥善解决问题。
17、现场准备相关应急物资，并联系好专业抢险施工队伍，万一出现险情，能随叫随到。
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