机械顶管方案Word格式.docx
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1，粘质粉土～砂质粉土层
，砂质粉土层
，粉质粘土～粘土层
1，及中粗砂层
。
本工程顶管工作坑深９.7m，故顶管在粉质粘土层及砂层中顶进。
根据已有附近地区的水文地质资料，该施工区域历史最高水位接近地表，近3～5年最高地下水位埋深约为６m。
2.３工程特点
2.３.1土方运输，管材吊运难度大；
2.３.2管线距离长，土质变化复杂，同时存在地下水，管线顶进一次到位困难；
2.３.3受地理位置限制，现场场地较小，应尽量减少工作面占地以保证交通的正常行驶，施工人员、机械、材料进出应注意交通安全。
2.４工期要求
本工程计划工期30天，具体安排如下：
施工降水打管井及施工准备４天；
工作坑施工18天；
顶管及接收坑１０天；
扫尾、交工2天。
2.5主要工程数量
D=1３50钢筋砼管175.535m
锚喷工作坑（5m×
8m×
11.0m）1座
锚喷接收坑（5.5m×
6m×
9.7m）1座
第三章施工部署
3.1施工组织
本工程设项目经理部及两个施工队组。
项目经理部组织机构见下图：
项目经理部组织机构图。
3.2环保目标
本项目工程将以维护北京市的良好自然环境及业主的良好社会形象为中心思想，最大限度降低施工区域的扬尘，施工现场散装材料和土方堆放覆盖率100％，办公生活区黄土不露天；
施工场界噪声排放达标，固定使用机械设备100％采取降噪措施。
3.3文明施工目标
按建设部、北京市文明施工的管理规定要求，严格做好施工现场的各项文明施工措施，争创“安全文明工地”。
3.4劳动力计划
根据工程预算定额，并结合我公司现况管理水平及本段的实际情况，经测算本合同段日需劳动力约20人，二班制，上述劳动力将在经理部内设置的施工队内工作，以确保优质高速完成工程项目。
第四章施工方案、施工方法
4.1管井井点降水施工
据水文地质勘探资料和已掌握的现况，工作坑及接收坑施工时须打管井降水。
在工作坑、接收坑四周各布置4眼管井，井深17m，井内径Φ300。
工作坑开挖前，管井施工完并进行降水。
管井降水排放应有组织，先把四眼井的排水管（1寸半管）汇集到1根3寸钢管，钢管如需穿越公路，要堆土保护，再设法排至雨水口或允许排放处。
本工程机械顶管不用在顶管沿线打降水井点。
4.2机械顶管工程
本工程采用泥水平衡机械顶管施工方法，设1个顶管工作坑，1个接收坑，单向平坡顶进。
顶进中加作泥材料使切削下来的土料搅拌成可塑性泥，顺利通过螺旋输送机排出。
同时为了降低总顶力，顶进过程中不断加触变泥浆减阻。
为更好地减摩，砼管外表面进行打蜡处理。
整段顶管段顶完后，另外向管与土壤间注入水泥浆，确保顶管周围孔隙填实，防止地面沉降。
顶管坑及接收坑结构形式为锚喷。
（机械顶管施工工艺流程后附）。
4.3混凝土工程
工作坑圈梁混凝土采用商品混凝土，砼标号C25，用混凝土搅拌运输车运到施工现场，浇筑方式为流槽卸砼。
4.4模板工程
现场加工木模及定型、组合钢模。
4.5施工测量控制
4.5.1测量仪器设备和人员配备
（1）测量仪器情况见下表：
测量仪器配置表
序号
仪器名称
型号
单位
数量
备注
1
激光指向仪
台
2
经纬仪
DJ2
3
水准仪
DS3
（2）测量人员配置：
本段顶管距离较长，为顺利完成测量任务，项目部设测量负责人一名，配合现场施工人员主要负责现场施工放样，测量控制网的建立，测量桩点的保护，内业资料的整理与申报等工作。
公司测量中心负责上一级复测。
4.5.2施工测量
顶管工作坑施工前，将地面管道中心桩用经纬仪引入工作坑两侧支撑上，然后挂通线利用线坠将检查井的中心投到坑底，作为顶管中心的测量基线；
将地面的临时水准点用水准仪引入工作坑的底部，设置两点供测量高程时互相闭合；
每顶进50cm用水准仪测一次管前端高程，每下一根管用经纬仪检测管前端中心，并作好顶进记录。
4.5.3保证施工测量精度的技术措施及资料管理
为了确保工程顺利进行，在施工中要坚持测量两级复核制度，即项目经理部内部复核及公司测量组复核。
测量所用的仪器设备都在检定有效期内。
本工程所有的测量桩位都必须设有明显的标志，并加以保护，桩位的选择应便于施测，牢固不易破坏的地方，必要时采用混凝土浇注，砌砖围护，严防车辆碾压。
如遇有破坏的桩位，应及时补测，并做好复核。
测量放线、验线都要按照相关文件做好相应的资料，同时，要保存好测量原始资料，以保证竣工时资料齐全无丢失。
4.6顶管施工方案
4.6.1掘进机选型
本工程采用DK式1350泥水平衡掘进机施工。
（1）工作原理
DK式1350泥水平衡掘进机顶管施工方式为由大刀盘旋转，作径向切削土层，切削下的土料加入改良材料（即作泥材料）搅拌成可塑状泥浆，通过螺旋输送机送到土料斗，土料斗用人工沿管内轨道水平运到工作坑，再经吊车提升至贮土（泥浆）场，土料积存一定数量后，由装载机运到弃土区。
（2）掘进机主要参数
该机器外径Φ1750mm，总长3.8m，装机容量53KW，自重15t。
4.6.2竖井土方开挖
土方开挖采用人工开挖，先施工钢筋砼口圈，然后每挖一步（500～800mm），立即安装钢筋格栅和竖向钢筋，挂钢筋网片，并进行砼锚喷。
4.6.3平面布置、坑内布置及管内布置
（1）在工作坑范围内实行全封闭隔离施工，并布置以下必要的设施，地面指挥中心、办公室、仓库、配电间、泥浆池、压浆泵等。
布局要合理，环境整洁、卫生，并有专职人员进行管理。
（2）掘进机进工作坑和从接收坑取出暂定采用50t汽车吊，其它设备进场时，采用8t汽车吊，立架子用16t汽车吊。
（3）管道顶进过程中，起吊顶铁、护口圈、出土用电动葫芦，下管节用5t卷扬机及滑轮组。
（4）工作坑坑内布置主要有钢制后靠背、导轨、主顶镐、油泵动力站、钢制扶梯、“U”形顶铁和“O”形护口圈等。
（5）管内布置:
压浆管2寸两套；
动力、照明、电讯电缆，灯具，轨道等。
4.6.4工作坑结构设计
（1）工作坑构造
本工程顶管段设工作坑和接收坑各一座，工作坑采用锚喷砼C20，工作坑平面尺寸均为：
5m×
8m，深度为9.7m。
锁口圈600mm×
1000mm，主筋8根ф22，箍筋ф12＠300mm。
工作坑壁厚300mm。
上部4m以上配钢筋格栅＠800mm，4m-8m格栅＠650mm,4m以下配钢筋格栅＠500mm，竖向连接筋ф18＠500mm，挂双层ф6钢筋网片，网孔100mm×
100mm。
封底砼为C20厚200mm，钢筋砼后背梁宽×
高×
厚为5m×
3m×
0.6m，C25砼，配双层双向筋ф18＠150mm。
竖井封底后对洞门管顶部位沿环向（直径约3m）布设Φ48、L=2.5m、间距0.5m的超前导管共10根。
1）工作坑底的宽度
B＝D1+2b
式中：
B——工作坑底净宽（m）
D1——顶管机外径（m）取1.75
b——管一侧操作空间（1.2～1.6m）
B＝1.75+2×
1.6＝5.33（m）
取B＝5m，为安装爬梯，竖井宜偏一边0.35m。
2）工作坑底的长度
机械顶管机部分在轨道上并下管时的长度：
L＝L1＋L2＋L3＋L4＋L5＋L6
L——工作坑底的长度（m）
L1——顶管机在轨道上长度（1m）
L2——管节长度（3.1m）
L3——护口圈宽度（0.4m）
L4——出土工作间宽度（1m）
L5——顶镐长度（1.3m）
L6——后背总厚度（1.1m）
L＝1+3.1+0.4+1.6+1.3+1.1＝8m
因此工作坑长度为8m。
3）工作坑深度
H＝h1+h2+h3
H——工作坑的深度（m）
h1——地面至管道底部外缘的深度（取10.27m）
h2——管道外缘底部全导轨地面的高度（0.03m）
h3——基础及其垫层的厚度（0.20m）
H＝10.27+0.03+0.20＝11.0m
接收坑也采用锚喷，井壁厚度300mm厚。
平面尺寸均为：
6m，深度为11.0m。
口圈1000mm×
400mm，主筋12根ф20，箍筋ф12＠200mm。
钢格栅参照工作坑施工。
竖向连接筋ф18＠500mm，挂ф6钢筋网片，网孔100mm×
100mm。
（2）工作坑平台安装
工作坑竖井的工作平台为钢木结合式，提升设备为框架式，安装2t卷扬机吊运工作坑及接收坑土方，顶铁、砼管、管内土方采用吊车进行吊运。
工作坑平台选用32＃工字钢做主梁，其余格栅梁为28＃工字钢。
平台顶面标高高出地面约300mm，以便出土。
周围用砖砌挡土墙,砖砌500mm高围堰挡水，另在工作坑一端砌370墙，高700mm挡土墙，暂存泥浆。
操作平台进管及存放顶铁的一面铺150mm×
150mm方木，用扒锯钉牢，安装顶管机后，留洞口3.5m×
3.1m下管，其余铺5cm厚木板。
4.6.5侧壁支护体系
坑侧壁采用钢筋格栅挂钢筋网片逆作法施工，分层开挖，分层锚喷混凝土进行支护，结构厚度为工作坑厚300mm、接收坑厚300mm，混凝土强度等级C20，由PO32.5号普通硅酸盐水泥、中粗砂、豆石（粒径在0.5～1.5cm）组成，试验室配合比为水泥：
砂子：
石子＝1：
2.04：
2.30，即每立方混凝土用水泥413kg,砂841kg，石子918kg，用水190kg；
速凝剂掺量为水泥重量的5％，水灰比控制在0.4～0.5之间。
（1）喷射砼混合料在喷射机附近掺入速凝剂，混合料随拌随用，不掺速凝剂的干料其存放时间不应超过45分钟。
（2）喷射作业应分层、分片、分段依次进行，喷射顺序应自下向上，沿水平方向螺旋式移动，回旋直径应为300mm左右，一圈压半圈，一次喷射厚度不得大于100mm，分三层喷满，不得在一处堆积。
（3）喷射手必须穿雨衣，带胶皮手套，戴防护眼镜和防尘口罩，喷射前必须检查工具、设备、材料是否齐全完好，喷射时管道不准有死弯，非操作人员不得在附近停留，喷枪在任何情况下严禁对人。
（4）喷射机司机必须做到开始时先送风、再开机、再给料，结束时应待料喷完后再关风。
向喷射机供料应连续均匀，机器正常运转时，料斗内应保持足够的存料。
喷射机的工作风压，应满足喷头处的压力在0.1MPa左右，喷射作业完毕或因故中断喷射时必须把喷射机和运料管内的积料清除干净。
（5）喷射手施工操作应遵守以下规定：
喷射手应经常保持喷头有良好的工作性能；
喷头与受喷面应保持垂直，宜保持0.6～1.0m的距离，喷射砼时应控制好水灰比，保持砼表面平整。
（6）每次开挖喷射砼前，应将前次喷射砼的接茬部位凿毛，清除表面粘附的泥土，以保障接茬处砼的密实。
考虑工作坑的整体稳定性，工作坑在下挖2.5米左右设第一道盘撑，盘撑采用30#工字钢，四角焊接，并用25#工字钢在盘撑上焊45°
斜撑，然后间隔3m设第二道盘撑，管上盘撑距管顶净距保证600mm以上，以利顶管。
盘撑不得大于最大间距3.5米。
4.6.6顶管工作坑基础及导轨安设
（1）导轨间距计算：
式中:
A－两导轨的中距，由计算确定。
A－两导轨内距（mm）；
D－管外径（mm）,D＝1.7m
h－导轨高（mm），本工程用QU100导轨，取h＝140mm；
e－管外底距枕铁（枕木）面的距离（mm），取e＝20mm。
计算结果如下：
A=435mm
（2）为确保顶管施工质量，顶管坑基础采用C20混凝土基础，厚度H=20cm，在混凝土基础中每隔0.6米埋设15×
15厘米方木或枕木，作为道轨枕木（方木埋入混凝土的面用油毡包裹），混凝土基础顶面低于枕木面1cm左右。
（导轨安装图）
（3）导轨及枕铁的安装质量应符合下列规定:
枕铁或枕木的安装高程宜低于管外底高程2cm，间距均匀，铺装纵坡与管道纵坡一致。
两根导轨直顺、平行、等高，导轨安装牢固，其纵坡与管道设计坡度一致。
导轨、高程及内距允许偏差为±
2mm,中心线允许偏差为3mm,顶面高程允许偏差为0～+3mm。
4.6.7顶管顶力计算
按北京经验公式：
F＝K砂（34D-21）L
K砂―土质系数，取1～1.5
F—总顶力
D—掘进机外径1.75m
L—顶距175m
F＝1.5（34×
1.75-21）×
170＝9817KN＝981t
由以上计算结果可知，总顶力为981t。
（2）顶镐配置
布置4台320t主顶镐，对称平均布置。
4.6.8工作坑后背长度核算
根据公式（板桩工作坑顶力与被动土压力平衡时）：
L－后背长度，F－总顶力，B－后背宽即工作坑宽，l－附加安全长度，砂土取2m。
故为保证施工安全，工作坑后方15.9m内禁止挖土方。
4.6.9后靠背、导轨及顶镐的安装
轴线确定后，先安装钢制后靠背，后靠背后部距离井壁为600mm。
浇筑宽×
0.6m后背梁，埋入地下500mm。
调整靠背前后以及左右方向，应尽量保证后靠背的中心与轴线相重合。
后靠背找正后，绑扎后背梁钢筋ф18＠150双向双层，经绑筋后浇筑后背梁砼并养护。
安装导轨以及顶镐，先根据导轨本身的尺寸计算出导轨顶面至轴线的高差h，至水平仪于井下，在井四周作出4~6个临时水准点，保证轴线标高-临时水准点高程=h，安放导轨时可用线绳在相对的两个临时水准点拉出一条直线，使导轨顶轻触于线绳既可，然后根据轴线调整导轨轴线在竖直方向上于已知轴线的竖直投影线重合，导轨轴线方向调整好后再精调导轨的高程，最后支撑导轨至井壁上。
顶镐安装用镐架，在后靠背安装完毕后进行，抄平顶镐要保证顶镐后部贴紧后靠背，顶镐必须对称布置。
4.6.10泥浆池的布置及注浆管设置
在工作坑一侧，一字排开四个泥浆池（触变泥浆、作泥泥浆各2个），水泥浆池后期用。
泥浆池设计成半地下式，长、宽、深为2m*1.5m*1m，结构为砖砌240墙，内表面抹水泥砂浆20mm厚。
压浆泵3台，其中1台备用，可调压。
注浆管主管2寸，分支管1.5寸。
压浆管设置在土斗轨道下。
4.6.11顶进调试
顶管机下井前应作一次安装调试，油管安装先应清洗，防止灰尘等污物进入油管，电路系统应保持干燥，机头运转调试各部分动作正常，液压系统无泄漏。
掘进机下井后刀盘应离开封门600mm左右，放置平稳后重测导轨标高，高程误差不超过5mm，即可开始凿除砼封门，砼封门应尽量凿除干净，不要遗留块状物，封门凿除后，使机头刀盘贴住前方土体。
刀盘属不可伸缩型，土压表所显示的土压力为土仓压力，实际操作压力可控制在设计压力再加上±
20Kpa。
顶进过程中的方向控制：
方向纠偏根据光耙上激光点位置变化和倾斜仪倾斜角度进行纠偏，应始终保证激光点在光耙中心附近，并使倾斜仪角度在±
0.5°
间。
测量与方向控制要点
（1）有严格的放样复核制度，并做好原始记录。
顶进前必须遵守严格的放样复测制度，坚持三级复测：
施工组测量员→项目管理部→监理工程师，确保测量万无一失。
（2）布设在工作坑后方的仪器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0.5°
并设置偏差警戒线。
（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）本工程为平坡顶进，高程始终不变，对每一米、每节管的位置必须测量，确保顶进时正确，以最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。
保持土仓压力平衡的关键：
使排土量与切削量大致相等。
调整土仓压力措施：
压力过大，加快排土速度，减小顶进量，即减少切削量；
压力过小，与上相反，即放慢排土量，增加顶进量，即增大切削量。
第五章机械顶管主要施工技术措施
5.1洞口止水密封措施
（1）浇筑宽、高各2.4m，200mm厚钢筋砼止水墙时，钢套环与砼管直径差保证在100mm以内。
砼管与钢套环洞口尽可能同心，橡胶止水片应由10mm厚改为12mm厚，并提高橡胶止水环的强度和弹性。
并在止水墙砼上抹20mm厚带圆角的找平砂浆，再安止水片。
（2）在砼止水墙上预埋螺栓或打孔安膨胀螺栓，固定止水片压板。
（3）平板橡胶圈中心应和砼管中心同心。
做好后封闭是顶管能否用好减阻的重要措施，否则触变泥浆在管外壁形不成减阻的泥浆套。
（洞口后封闭构造详见后附“洞口后封闭构造图”）
5.2洞口加固措施
为防止洞口处土体坍塌，需对洞口内土体采取加固措施。
开洞口之前，沿洞口上部180范围内顺管方向打入长2.5m的注浆花管打入深度不小于2m，花管间距50cm。
利用预埋好的注浆花管向土内注入水泥浆。
注浆量视现场情况而定。
注浆压力为0.2～0.4Mpa。
土壤固化泥浆：
由于顶管所处的地层为砂卵石层，土质松散，在开洞门前地基土必须改良，采用超前小导管注浆支护方法，对洞门处土体进行固化处理。
此工艺流程为：
钻孔插入钢花管封堵注浆。
具体施工方法为：
采用风动凿岩机或煤电钻进行钻孔，相邻导管间距50cm，倾角度以仰角58为宜，插入钢花管为直径48mm，端头焊成锥形，在1.5m长范围内钻6的孔，间距300，以便泄浆；
用风动凿岩机将风管击入土层中，用压缩空气将在管内积物吹净，孔口采用暂时封堵措施，注浆前将管尾部及孔口周边空隙封堵。
注浆采用改性玻璃浆液进行注浆加固，浆液现场配置，已配制好的浆液需在规定时间内用完；
注浆中随时检查各联接管件的状态，防止跑浆；
对注浆速度严格控制，注浆压力不小于0.2Mpa。
如图所示：
工作坑入洞方向断面图
掘进机出洞方向断面图
5.3顶进过程中的三浆使用
（1）触变泥浆减阻
用于全部顶管过程中的减阻。
为了减少顶进阻力，增大顶进长度，除了在管外壁打蜡外，还需采用在管壁与土壁的缝隙间注入触变泥浆，形成泥浆套，减少管壁与土壁之间的摩擦阻力。
顶管中需不断的由注浆孔注入触变泥浆，除正确认真的进行拌合、静置、注浆外，为防止触变泥浆外流，需在入洞口处增设后封闭带止浆胶圈的压盖，以能增大注浆压力，真正发挥触变泥浆减阻的作用。
管子顶进开始进行注浆，随顶随注浆以保证泥浆套环的连续性达到减阻目的。
①调浆设备：
拌浆机及储罐；
②灌浆设备：
注浆泵，输浆管；
③触变泥浆材料主要成分：
膨润土、碱（碳酸钢）和水；
触变泥浆拌制配合比（重量比）如下表：
膨润土的胶质价
膨润土
水
碱（碳酸钠）
6070
100
524
23
7080
1.52
8090
614
90100
④触变泥浆的拌合程序：
a.将定量的水放入搅拌罐内，并取其中一部分水溶化碱；
b.在搅拌过程中，将定量的膨润土徐徐加入搅拌罐内搅拌均匀；
c.将溶化的碱水倒入搅拌罐内（碱水必须在膨润土搅拌均匀后加入），再搅拌均匀，静置12小时后即可使用。
⑤注入触变泥浆应注意的事项：
a.搅拌均匀的泥浆须静置12小时后方可使用；
b.设专人负责灌注触变泥浆，并做好注浆记录；
c.与管厂商定每节管设置三个注浆孔，成120布置，预留孔内设置套扣的寸管，下管时相邻两节管错开布置；
d.灌浆前，应通过注水检查灌浆效果，确认各注浆设备及管道工作正常后方可注浆；
e.每次顶进同时注浆，按灌浆孔位置的前后顺序依次逐个进行，如遇机械管道故障或接头渗漏及时处理后再行注浆顶进。
f.触变泥浆由于砾石土的渗透性大，流失快，故泥浆需要量大，并必须及时补浆。
详见注浆示意图。
（2）顶进过程中的作泥材料的使用
由于本顶管穿越土层为砾石层，为使顶管的正常掘进，土体要具有良好的塑流性，因此砾石层中须注入作泥材料，满足土体塑流化的要求。
具体配比见上表。
在砂砾层中顶进，作泥材料需要量也大大增加。
（3）水泥浆填充：
对全部顶进到位的管子进行水泥浆充填。
顶管、接口工序结束后，为防止顶管管段过路处出现沉降，立即进行由管内通过注浆孔向管外注入水泥浆填充，最大限度地消除因顶管施工造成的现况地面沉降，有效地补偿管外壁空隙部分，达到顶进管子外侧土体结构密实要求。
注浆材料为低标号水泥，第一次压注水泥浆后，停置24小时，待一次注浆初凝后，疏通注浆管，进行第二次压注补浆。
如果顶进过程中个别地段出现塌方，应认真记录塌方位置和范围，以便顶管完毕后，从地面自上而下钻孔压浆填充；
注浆压力控制在0.10.2Mpa.
水泥浆充填设备：
泥浆泵，搅拌机、注浆管；
注浆时加装注浆压力表，确认各孔位注浆压力，并做好注浆记录，注浆管、接头管要求无破损，不堵塞，使管内浆液输送流畅。
为检查水泥浆充填密实度，应采用雷达探测。
5.4防止顶管机出洞后产生叩头现象
为防止较重的顶管机在出洞时产生下倾即叩头现象，采用以下措施：
（1）在洞内下部填上硬粘土在洞内下部浇筑一块托板，把掘进机托起。
（2）还应把掘进机与第一节砼管牢固联接在一起。
5.5防掘进机旋转措施
顶管掘进机在顶进过程中，总是发生与切削旋转方向相反的旋转。
（1）掘进机与前三节管联接成整体，即在距离管端150mm～200mm处，用水钻钻出Φ38～Φ40三个互呈120°
的孔，用螺栓连接拉紧。
（2）切削土层时，若发现偏转，掘进机刀盘可按偏转的反方向运转。
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