3500顶管施工方案.docx

1、3500顶管施工方案上海市污水治理三期工程UWW2.6标3500顶管施工方案上海金山市政建设股份有限公司污水治理三期标项目部二OO六 年 六 月一、工程概况上海市污水治理三期工程,是上海市合流污水治理一期工程、上海市污水治理二期工程和苏州河环境综合一期工程的延续。本工程3500顶管共4段，其分别为标工作井1接收井（）、3工作井2工作井（）、3工作井4接收井（393m）、5工作井4接收井（）。标工作井1井顶管主要在2层砂质粉土中进行，其余几段顶管基本上在3淤泥质粉质粘土及层淤泥质粘土中进行，是顶管较适宜地层。二、顶管施工工艺流程：施工准备 测量放样 导轨安装顶管设备安装 后座顶板安装 后座千斤顶

2、安装 洞口止水装置安装掘进机井内就位 掘进机试验收 吊去盖板掘进机穿墙 后座千斤顶顶进 出泥下管连接 接口检验 砼管进场验收 偏差测量 轴线控制 沉降测量管道顶进 注浆 顶进纠偏砼管顶进结束 竣工测量 吊机头 封洞设备转移三、顶管顶进前的准备1、测量放样定位首先对甲方提供的水准点和导线点进行复测，经监理认可后，对井位进行复核放样定位，定出顶管中心轴线，建立测量控制网。同时在场内适当位置设置好临时的轴线控制校核点和水准控制校核点，作为顶管施工的控制依据。2、井上地面施工准备、在顶管顶进施工前，按要求进行施工用电、用水、通道、排水及照明等设备安装。、施工材料、设备及机具必须齐全，以满足本工程的施工

3、要求，管节要有足够的余量。3、井下准备工作及井内布置顶管基座位置按管道设计轴线准备进行放样、就位、安装、固定。基座上的导轨按照设计轴线，并按时测洞口中心居中放置，并设置好支撑进行加固，保证基座稳定不变形。4、在顶管施工前，对参加施工的全体人员进行安全和质量技术交底。5、砼管材的进场验收。四、顶管施工方法和技术措施1、工具管选型选择好顶管掘进机对顶管施工是至关重要的。根据业主提供的工程地质勘察说明书显示：污水管主要穿越灰色砂质粉土层，由于灰色砂质粉土层土质不均匀，顶管易发生偏斜，为确保工程质量万无一失，确保工程绝对安全，我公司根据以往施工经验，结合当地地质条件，施工条件及本工程的施工特点，决定采

4、用DK式大刀盘土压平衡顶管机，由于该机采用了目前先进的土压平衡原理，除了施工过程中安全可靠外，对地面建筑物的影响也比较小。施工时该顶管机是全断面切削。同时，由于该顶管机采用了大刀盘切削，可利用在切削搅拌过程中的正转和反转产生的正反转矩来纠正机头的旋转。顶管工程中，我公司采用的顶管掘进机配备了四台电机，并采用4台意大利布雷维尼进口减速器，减速器的动力配置为4台四级37KW电机，从而增大刀盘的扭矩力。本工程DK式大刀盘顶管掘进机具体技术参数如下：DK3500大型顶管机，其大刀盘直径为4180MM顶管机设备，总长度为5325MM，配备四台意大利布雷维尼减速器股份有限公司生产的减速器型号为ET3600

5、0/FE/160/MF225，有效速比为。每台减速器的额定输出扭矩为50000Nm，最大输出扭矩为100000Nm。减速器的动力配置为四台四极37KW电机，刀盘后级齿轮速比为，刀盘总数比1497刀盘扭距可达1500KN-m，最终刀盘输出转速为转/分。2、工具管施工原理及主要特点、施工原理该机型的施工原理是建立在土压平衡理论基础上的。即：掘进机正面压力与所处土层的地下水压Pw和土压力P处于平衡状态；排土量与掘进机顶进体积的平衡。该机面板上设有土压力传感器，可精确测量土仓内土压P，在理论上我们可将P控制在Pa-Pp之间，这样就能达到了土压平衡。Po=KoHPa=KaH-2CKa；Pp=KpH+2C

6、Kp其中：Po-静止土压力KpaPa-主动土压力Kpa-土的容量KN/M3；-土的容重KN/M3H-埋深Ko-静止土压系数，一般取Ka-主动土压系数，tg2(45-/2)Kp-被主动土压系数，tg2(45+/2)-土的内度角C土的粘聚力Kpa 从实际施工来看，在覆土层较深时，主动土压Pa-被动土压Pp的变化范围较大，加上理论计算与实际间的误差，我们一般将施工控制土压设定在P020Kpa范围内。、特点A、适用的土质范围非常广泛，几乎从软土到硬质粘土都适用。B、由于采用了泥土加压的施工原理，因此，它施工后的地面沉降最小，根据我们的施工经验，它的最大沉降量一般不会超过20mm。C、由于是干土，弃土的

7、处理比较简单，没有泥水掘进机的二次泥水处理问题。D、该机亦适宜在超深的地层中施工。E、有较完善而合理的土体改良功能。由于该顶管机具有对土层扰动少的特点，因此该机型在现今使用较广，我们有着丰富成功施工经验、技术成熟、可靠。、顶管工作井现场布置工作井井内布置主要是后靠背、前方洞止水圈、主顶油缸、油泵车、钢扶梯等。、主顶进系统主顶进系统设置6只200T单冲程等推力油缸，行程1500MM，总推力1200T（实际控制顶力为960T），6只主顶油缸组装在油缸架内，安装后的6只油缸中心位置必须与设计图一致，以使顶进受力点和后座受力都保持良好状态。安装后的油缸中心误差应小于10MM。主顶液压动力机组由二台大流

8、量斜轴式轴向柱塞泵供油，采用大通径的电磁阀和系统管路，减小系统阻力，油缸可以单动，亦可联动。、管子与接口、管子根据设计，本标段工程所用管节为3500 “F”型钢承口的钢筋砼成品管节，壁厚320mm。“F”管受力性能好，接头稳固性高，接口处止水密封性能好。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。管材供应：在顶进过程中，管材的供应是非常重要的，如果供应不及时造成顶进停止，后果是非常严重的，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；或已顶好的管子和周围上体粘结，使得摩阻力增大。因此，在开始顶进前，需制定详细周全的供应计划，现场应备有足够余量

9、。、接口顶进前应对砼成品管、钢套环、橡胶密封圈和衬垫从尺寸、规格、性能、数量等均作详细调查，必须符合标准设计图的要求。顶进前还必须在现场作试安装，对不合格的砼成品管应予以剔除。砼管接头的槽口尺寸必须正确，光洁平整无气泡。橡胶圈的外观和任何断面必须质密、均匀、无裂缝、无孔隙或凹痕等缺陷，橡胶圈应保证清洁、无油污，不能在阳光下直晒，物理力学性能要满足设计要求。锲形橡胶圈自然周长应与砼顶管槽口周长的85%，即套上槽口后橡胶圈的伸长率为15%左右。安装橡胶圈时，为保护钢套环，同时便于橡胶圈的安装及粘接质量，我们将制作专用的托架。顶管管节在连接前，要在橡胶圈上和套环内壁涂一层硅油作为润滑剂。其他润滑剂一

10、律不得使用。锲形橡胶圈应采用氯丁橡胶圈，主要物理力学性能如下：邵氏硬度（IRHD）45-55Mpa拉伸强度：16Mpa伸长率：425%拉伸长久变形：15%最大压缩变形（70*22h） 25%老化试验（70，7h）拉伸强度降低值 20%老化试验（70，7h）拉断伸长率降低值 30%10%耐酸碱系数 （酸溶度20%，202，24h）防霉要求一级钢套环必须按设计要求进行防腐处理，刃口无缺点，焊接处平整，支部和钢板平面垂直，堆放时整齐搁平。衬垫材料为多层胶合板，其应力一应变关系应符合试验曲线要求，误差5%。粘贴时，凹凸口对中，环向间隙符合要求。插入安装前滑动部位应均匀，涂薄层硅油等润滑油材料，对橡胶无

11、侵蚀性，减少摩阻。承插时外力必须均匀，橡胶圈不移位、不反转、不露出管外，否则应拔出重插。顶管结束后，应按设计要求在内间隙嵌以弹性密封胶，要求与二管口抹平。、顶管动力、照明、顶管动力配套序号设备名称数量功率（Kw/h）1刀盘电机4372螺旋输送泵电机13Brevini减速器4394纠偏油泵电机155机头液压动力站电机226中断间油泵车功率157注浆泵电机138排水泵1159电焊机11510合计（注：以上所列设备，并不都是同时启动）动力电缆设置：管内设置二路电缆，按其配套动力负载功率，选择电缆规格，供电采用TN-S方式，三相五线制移动电缆装接。为防止长距离以后的电压降问题，因此在中间设置升压变压器

12、增压，同时放大电缆截面，以减少电阻，电缆接头采用电缆接头箱。、照明配套管内照采用36V电源专用箱及3KV以下的变压器，输出电压24V，能满足管道内照明亮度要求。在管道右上方每隔10m布置一个灯架，照明电缆也固定在上面，按顶进距离逐步延伸装置。、各段顶管最大顶力计算及其中继间设置标工作井1接收井（）3工作井2工作井（）3工作井4接收井（393m）5工作井4接收井（）a、 标工作井-1接收井：（直线段）推力的理论计算F=F1+F2其中F-总推力F1-迎面阻力 F2-顶进阻力F1=/4*D2*P（D-管外径 P-控制土压力）P=K0*r*H式中K0一静止土压力系数，此处取Ho-地面至掘进机中心厚度，

13、取最大值r-土的湿重量，取M3P=*=M3F1=4*=92TF2=D*f*L式中：f 管外表面综合摩阻力，此处取 M2D管外径L顶距F2=*=1909T，即设顶进1M顶力上升。因此，总推力F=92+1909=2001T根据以上计算，总推力需2001T，工作井所能承受的最大顶力为1200T，因此我们选取1200T作为设计依据，并按规定取其80%作为油缸总推力，即1200*80%=960T，主顶油缸选用6台200T（2000KN）级油缸，每只油缸最大顶力不超过160T（1600KN）。中继间设置（顶力的限制）经计算得知顶管的总推力大于设计主顶油缸的总推力，故需设置中继间进行中间接力顶进。顶进时，为

14、确保安全，当顶力达到中继间设计推力的80%时，即需设置中继间，中继间设计总推力f=1000t。（由20只50t小千斤顶组成）。L=（f*）/=（800-92）/=136m。故本段顶管需设中继间2套。(机头后35m处设中继间一套)b、 3工作井-2工作井：（直线段）推力的理论计算F=F1+F2其中F-总推力F1-迎面阻力 F2-顶进阻力F1=/4*D2*P（D-管外径 P-控制土压力）P=K0*r*H式中K0一静止土压力系数，此处取Ho-地面至掘进机中心厚度，取最大值r-土的湿重量，取M3P=*=M3F1=4*=142TF2=D*f*L式中：f 管外表面综合摩阻力，此处取 M2D管外径L顶距F2

15、=*=474T，即设顶进1M顶力上升。因此，总推力F=142+474=616T根据以上计算，总推力需616T，工作井所能承受的最大顶力为1200T，因此我们选取1200T作为设计依据，并按规定取其80%作为油缸总推力，即1200*80%=960T，主顶油缸选用6台200T（2000KN）级油缸，每只油缸最大顶力不超过160T（1600KN）。由此可知，总推力小于工作井承受最大顶力，32井段顶管不需设置中继间。c、 3#工作井-4接收井： 推力的理论计算F=F1+F2其中F-总推力F1-迎面阻力 F2-顶进阻力F1=/4*D2*P（D-管外径 P-控制土压力）P=K0*r*H式中K0一静止土压力

16、系数，此处取Ho-地面至掘进机中心厚度，取最大值12Mr-土的湿重量，取M3P=*12=M3F1=4*=F2=D*f*L式中：f 管外表面综合摩阻力，此处取 M2D管外径L顶距393MF2=*393=2040T，即设顶进1M顶力上升。因此，总推力F=+2040=根据以上计算，总推力需，工作井所能承受的最大顶力为1200T，因此我们选取1200T作为设计依据，并按规定取其80%作为油缸总推力，即1200*80%=960T，主顶油缸选用6台200T（2000KN）级油缸，每只油缸最大顶力不超过160T（1600KN）。中继间设置（顶力的限制）经计算得知顶管的总推力大于设计主顶油缸的总推力，故需设置

17、中继间进行中间接力顶进。顶进时，为确保安全，当顶力达到中继间设计推力的80%时，即需设置中继间，中继间设计总推力f=1000t。（由20只50t小千斤顶组成）。L=（f*）/=（）/=125m。故本段顶管需设中继间2套。d、 5#工作井-4接收井： 推力的理论计算F=F1+F2其中F-总推力F1-迎面阻力 F2-顶进阻力F1=/4*D2*P（D-管外径 P-控制土压力）P=K0*r*H式中K0一静止土压力系数，此处取Ho-地面至掘进机中心厚度，取最大值13Mr-土的湿重量，取M3P=*13=M3F1=4*=F2=D*f*L式中：f 管外表面综合摩阻力，此处取 M2D管外径L顶距F2=*=433

18、4T，即设顶进1M顶力上升。因此，总推力F=+4334=根据以上计算，总推力需，工作井所能承受的最大顶力为1200T，因此我们选取1200T作为设计依据，并按规定取其80%作为油缸总推力，即1200*80%=960T，主顶油缸选用6台200T（2000KN）级油缸，每只油缸最大顶力不超过（1600KN）。中继间设置（顶力的限制）经计算得知顶管的总推力大于设计主顶油缸的总推力，故需设置中继间进行中间接力顶进。顶进时，为确保安全，当顶力达到中继间设计推力的80%时，即需设置中继间，中继间设计总推力f=1000t。（由20只50t小千斤顶组成）。L=（f*）/=（）/=123m。故本段顶管需设中继间

19、6套。、中继间的类型选择根据本工程的特点，我们选用复合式中继间。详见附图：中继间样图中继间原理：它主要由前特殊管、后特殊管和壳体油缸、均牙环等组成。在前特殊管的尾部，有一个T型套环相类似的密封圈和接口。中断间壳体的前端与T型套环的一半相似，利用它把中继间壳体与混凝土管连接起来。中继间的后特殊管外侧设有两环止水密封圈，使壳体在其上来回插动而不会产生渗漏。中继间油缸被夹固定在内壳体上。油缸均匀布置在壳体内。油缸头尾部均与钢环连接，均压环与混凝土管之间有一环衬垫多用20MM左右的松板或夹板做成。在推进过程中，中继间油缸推到行程以后，自己不能缩回。管子推进完成以后，把中继间油缸拆卸下来后，管子可以通过

20、后作用力就能合拢。、顶管进出洞措施A、工具管出洞技术方案1、在确保安全的情况下，我们将洞口清除干净，以确保顶管顺利出洞。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，并将前3节钢砼管与机头做成可调节钢性联接。3、当工具管推进完毕，安放第3节管时，应将工具管与导轨焊接牢固防止主顶缩回，由于正面土压力的影响使工具管弹回。4、另外为了减小机头及管子出洞时的阻力，我们在进行洞口封门施工时设置注浆管，以供正常顶管施工时注入触变泥浆，从而减小管子与土体之间的摩阻力。B、工具管进洞技术方案1、当工具管距接收井还有30M左右时，应加强轴线复测力度，将工具管确保位置测放于接收井内，从而确保安

21、全进洞。2、为了防止顶管机头进洞时，接收井洞口处土体流失、管子沉降等现象出现，我们将在接收井洞口封门施工时，采取一系列措施。本工程在进行接收井洞口封门施工时距沉井外井壁5CM处砌筑一道50CM的砖墙，砖墙内侧采用槽钢支撑。当机头至接收井离井壁20cm时，再将接收井洞口处槽钢及砖墙拆除，将机头徐徐推进接收井内。上述施工方法在我公司多年来顶管施工中应用比较广泛，并且止水、防渗漏效果较好。3、顶管顶进和控制、工具管出洞后的轴线方向与姿态的正确与否，对以后管节的顶进将起关键的作用。实现管节按顶进设计轴线顶进，做好顶进轴线偏差的控制和纠偏量的控制是关键。要认真对待，即使调节工具管纠偏千斤顶，使其能持续控

22、制在轴线范围内。要严格按实际情况和操作规程进行，勤出报表、勤纠偏，要微纠每项纠偏角度保持10分到20分，不得大于允许最大偏角值。严格控制工具管大幅度纠偏造成顶进困难、管节碎裂。、触变泥浆减摩是顶管施工中减少顶力的一项重要技术措施，在顶进过程中，通过顶管机尾部的同步注浆与管道上的预留孔向管节外壁压注一定数量的减摩泥浆，采用多点对称压注使泥浆均匀地填充在管节外壁和周围土体间的空隙来减小管节外壁和土体间摩阻力，起到降低顶进阻力的效果。在管节外壁能否形成完整的泥浆套，将直接影响到泥浆的减摩效果。减摩泥浆采用触变泥浆，该浆液性能稳定，且有良好的触变性，又有一定的稠度（浆液配比见下表）施工过程中，泥浆应保

23、证不失水、不沉淀、不团结，泥浆的配比应根据不同的地质情况作相应的调整，使泥浆适应不同土层的特性，起到预期减摩效果。浆液配比膨润土水纯碱CMS400适量6注：此配比为重量比浆液质量指标：a、稠度12-14CM；b、PH：9-10；c、析水率2%；、根据显示器反映出的参数，严格控制顶管机头在顶进过程中的纠偏量，以减少纠偏对土体的扰动。每米顶进出泥量为。、做到均衡施工，避免不必要的中途停留。、实行信息化施工动态管理，顶管出洞时，每隔2m设一个观测点。顶管出15m以后每5m设一个观测点。一般情况下，每工作日测二次，特殊部位特殊情况下每小时观测一次，在施工中根据临时情况及时调整施工参数，做到信息及时反馈

24、，指导施工。4、通风：我们将每天用气体测量仪进行检测，检测频率为每两小时一次，如碰到缺氧或有毒气体时我方采用空压机打入氧气增加管内的氧气，确保安全。五、质量保证措施我公司将本工程列为重点工程，为确保优良等级和夺取“市政金奖”的质量目标实现，我们将针对所有参加工程施工的人员，尤其是管理人员，进行质量意识、围绕质量工作目标，形成科学的网络化管理模式，并层层分解到各个施工环节以及日常工作实际管理中去。在本工程的施工过程中，将严格按照ISO9001质量体系规定的一系列质量管理程序文件及质量管理程序进行质量管理，确保质量达到优良标准。针对本工程实际情况。制订以下一些实施措施：、质量管理制度的建立：1、建

25、立创优工程工作小组、创优工程工作小组，由项目部经理任组长，组员由项目部工程师、工程、技术、质量部门负责人员组成，全面督促协调对工程质量、进度以及施工队伍、工程材料、机械的选用、调配。、工作小组将制定创优工程的方案与评审制度，督促、配合对本工程特点及创优的目标计划，编制单项的创优工程实施方案。在施工过程中，落实跟踪措施，检查方案的落实及质量情况及时进行调整，落实最优，付诸实施。、创优工作责任制，层层分解落实到人，项目部开展全过程质量监控管理工作，实施全过程的动态质量管理。施工班组建立质量管理小组，结合创优质工程过程中的难点疑点，设置关键质量管理点，通过计划、实施、检查、总结的工作程序，以达到不断

26、提高工作质量标准的目的，为创优目标工程提供先决条件。2、创优工程总体措施、根据本工程的规模、工期质量及承包方式，挑选技术业务精干的工程技术管理人员参加本工程施工管理。实行项目经理、项目工程师技术质量负责制。、强化项目质量管理保证体系，项目开工前，必须依据我公司质量保证手册及程序文件，以及本工程创优目标的要求，编制相应的项目质量保证计划，加强施工过程是质量控制点，对影响工程质量的诸多相关因素、专题研究重点攻关，使工程施工质量更上一层楼，达到优良工程标准。、施工过程中，各工序工作必须进行事先交底控制，中间检查，事后验收制度，同时进行材料验收制度和计量管理制度。、顶管质量控制措施、测量与方向控制、施

27、工放样 施工前，仔细观察顶进轴线内的地形地貌，制定详细的测量方案，然后根据预留孔中心的实测坐标和高程，结合设计要求，测放出顶进中心轴线及高程控制点。、方向控制 顶进的测量与方向的控制，是采用激光经纬仪辅以水准仪测量，通过油缸进行纠偏，遵循先纠上下后纠左右的原则，我们要做到以下几点：A、有严格的放样复核制度，并做好原始记录。B、布置在工作井后方的仪座必须避免顶进移位和变形，必须定时复测并及时调整。C、顶进纠偏必须勤测量，多微调，纠偏角度应保持在10分到20分不得大于1度。D、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。E、在每一项程

28、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。F、应事先计算出每节管子在顶进时坡度。、沉降控制、本顶管掘进机是采用平衡式顶进，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，然后将掘进机的土压力设定在此主动土压力和被动土压力之间。、在刀盘切削搅拌的同时，主顶和中继间徐徐推进，土仓内的土压力便会徐徐升高，当土压力升到大于控制土压力P时，把螺旋输送机（输泥管）打开，一部分土被螺旋输送机排出，只要把推进速度调整到螺旋输送机排土量相符，则可保持土压力为恒值。、但在实际推进过程中，不可能完全处于上述理想状态，如果顶进速度快于排土速度，我们就推

29、推停停，保持向前推进，反之，便可将螺旋输送机开开停停，无论出现那种情况，都必须使土仓内的土压力保持在控制土压力20Kpa的范围内，这就能保证土压平衡，如果土仓内的土压力小于主动压力，地面将产生沉陷，反之，地面将隆起。因此，控制土压力的设置和土仓内土压力的保持最关键。、顶管时地下管线保护措施、由于本工程采用的掘进机适用于该地段上层结构，而且顶管覆土层较深，顶管上方没有复杂的管线、建筑物，因此顶管施工时的影响较小。在实际顶管操作过程中，必须严格把好土压力控制这一类。如果土压力太高，可能造成土体沉降；如果土压力太低，会造成地面沉陷，造成冒顶。、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

30、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。、顶管时的意外应急措施顶管施工中可能遇到一些意外情况，如土质突然变化、发生涌水现象、遇到障碍物等，必须采取有效的措施来处理。、地质发生很大的变化，突然间变硬或变软。这可以通过刀盘的转矩来判断，如果突然变硬了，则向仓内加入水或泥浆，顶管机头上设有加泥孔，其目的就是用来加泥的，如果太软，这没有多大问题。但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。、如果发生漏水，可把螺旋输送机上口关闭或并得很小，同时加快推进速度，快速通过滞水层。如果是明水，除了关闭上口外必须把螺旋输送机倒转，不使水涌入，同时，尽快找出水源，加以堵漏。此种情况在封闭式土压平衡机头中比较容易处理。、遇到障碍物时，可以在机头前进行注浆固结土体，然后将机头入土孔打开进行清除。、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，不可盲目行动。操作人