污水管线顶管施工方案.doc

1、目 录第一章 工程概况11.1顶管工程简介11.2专项工程基本情况21.3工程地质、水文地质条件71.4 施工现场周边条件111.5 施工平面布置图12第二章 编制依据142.1设计文件和图纸142.2相关的规范和规程142.3建筑法律、法规文件15第三章 工程筹划163.1安全管理目标163.2质量目标163.3 施工方案的选择163.4 总体部署163.5施工进度安排173.6 施工准备工作273.7 导行方案323.8 危大工程重点部位及应对措施35第四章 竖井施工工艺技术364.1顶管工作井、接收井结构形式364.2止水帷幕364.3锁口圈梁、挡水墙374.4开挖土方384.5竖井支护

2、体系404.6喷射混凝土464.7进出洞口加固、后背墙47第五章 顶管施工工艺技术485.1 顶管施工方案的选择及工艺原理485.2 顶管施工工序和方法565.3 顶管施工常见问题处置75第六章 施工安全保证措施786.1安全技术保证措施786.2监测监控措施886.3质量保证体系及措施956.4季节性施工措施97第七章 施工管理及作业人员配备及分工1007.1 管理人员分工及具体职责1007.2 施工作业队伍的组织1027.3专职安全生产管理人员1037.4特种作业和其他工种人员103第八章 验收要求1048.1工程质量验收1048.2危大工程验收1078.3闭水试验109第九章 应急处置措

3、施1109.1应急反应组织机构1109.2应急预案的响应1109.3具体危险应急处理措施1119.4道路塌方或者沉降过大时的断路抢险措施1129.5土方坍塌事故应急救援预案1139.6物体打击事故救援预案1139.7触电事故应急救援预案1149.8机械伤害事故应急救援措施1149.9有限空间应急救援措施1149.10新冠疫情应急预案1179.11汛期应急预案1209.12涌水涌沙应急预案121第十章 计算书及相关施工图纸12310.1顶管顶力计算12310.2顶管后背墙稳定性计算123第一章 工程概况1.1顶管工程简介高压旋喷桩桩径800mm，桩间距600mm，咬合200mm，水泥采用PO42

4、.5级普通硅酸盐水泥，膨润土添加量不小于5kg/m3，水灰比1.52.0； 墙体抗渗系数应小于10-6/cm/s，桩体28天无侧限抗压强度不小于0.5MPa（水泥掺量和水灰比根据现场试桩和试验适当调整）。高压旋喷桩采用800单轴旋喷设备施工，桩体垂直偏差不得大于1/200。1.2应急预案施工前针对环境风险工程特点，对可能出现的事故情况进行预判，制定完善的应急预案，施工方案及应急预案报产权单位备案。施工过程中，发出黄色预警时，应加密监测频率，加强对地面和建筑物、 管线动态的观 察。 施工过程中，发出橙色警报时，除应继续加强上述监测、观察、检查和 处理外，根据 预警状态的特点进一步调整开挖步序、开

5、挖进尺等施工参数，在获得设计和建设单位同意后 执行。施工过程中，发出红色警报时，立即启动各项应急预案。第二章 编制依据2.1设计文件和图纸1 勘察报告；2 设计图纸；3 施工组织设计第三章 工程筹划3.1安全管理目标无重伤、死亡事故，轻伤频率小于0.6%，无重大机械设备安全事故，无火灾、中毒事故；施工现场安全工作达标率100%，优良率90%以上。3.2质量目标根据工程具体情况，本工程的质量目标为：所有施工工序一次验收合格。3.3 施工方案的选择顶管工作井和接收井采用小型挖土机吊入竖井内挖土，挖出土方使用汽车吊运出竖井外，竖井边部人工配合挖土。竖井施工要求分步开挖分步支护，据设计图纸给定的的做法

6、，采用钢筋焊制的钢格栅内外挂钢筋网喷射混凝土护壁，护壁四角焊接工字钢斜内支撑。竖井为倒挂井壁逆作法施工，上半部按0.75m分步，下半部按0.6m分布，分步开挖、分步做护壁，以保证施工安全。顶管机进出洞均需对洞口及周边土体高压旋喷桩加固，井底采用钢格栅型钢钢架喷射混凝土封底。由于工作井和接收井井底大部分都处于地下水位之下，因此按照设计图纸井壁处做单轴桩止水帷幕，对于地下水位高，土层出水量大的工作井和接收井，同时采取管井降水方案。施工前做好地下的探测、空洞普查工作，并形成报告，为现场施工提供依据。3.4 总体部署1、施工总体程序：施工准备施工降排水止水帷幕施工顶管工作井和接收井开挖、支护贴井壁做检

7、查井，形成二衬支护结构顶管施工跌水井施工管线检验、验收工作井和接收井回填。2、工作井和接收井施工程序：场地清理、布置打降水井、降水止水帷幕锁口圈梁、挡水墙挖土0.6m深0.6m高钢格栅双面挂网喷射混凝土护壁、四角焊接内斜撑重复分节挖土分节支撑排水盲沟和疏干井格栅型钢喷射混凝土封底。3、顶管施工程序：地面设备安装工作井内设备安装后背和基座导轨安装机头进洞顶管推进（注浆减阻）下管、接线继续推进机头出洞检查井施工检验验收回填。（不同管底高程的始发井先高后低的原则）3.5施工进度安排施工时间从8月1日到11月30日，计划总工期121日历天具体进度计划见下页表： 说明：整个顶管工程按工程量大致相等原则分

8、成4个施工段，每个施工段单独配备机械和人员，每个施工段个工序在不同竖井上组织流水施工。施工机械数量：降水施工4台打井钻机；止水帷幕施工8台高压旋喷桩机；工作井施工4台小型挖土机，8套喷射混凝土设备；顶管10台顶管机。顶管机械是安装为5天，正常施工阶段每天进尺要保持在20米；3.6 施工准备工作3.6.1技术准备1、测量工程（1）项目部施工测量科在项目总工程师领导下，严格依据验收程序，进行各道工序的测量放线及复核工作。施工时根据交桩图，钉出控制点、轴线控制点，并栓桩。各控制点、栓桩点采用浇筑6006001000mm（埋深1000mm）砼墩进行加固保护。并设红色警示牌，用以提醒车辆及行人小心保护。

9、项目部施工测量科核对永久水准点，并在沟槽外建立临时水准点（不少于4处）。各临时水准点依据闭合水准线测量法进行复核，其精度达到12mm，临时水准点设置6006001000mm（埋深1000mm）混凝土墩加以保护。测量员在施工过程中及时布设施工用中心桩、位置桩、高程桩，确保施工顺利进行。复核施工过程中的测量复核记录必须认真、清晰、规范，签字齐全，并由施工测量科科长每周检查一次，有关检查情况报项目总工程师。对于各控制桩、临时水准点应每月进行核测一次，雨施或冬施开始或结束前后各加测一次。核测工作由测量科组织。（2）组织与管理根据本工程施工测量的工作量和工作难度，由项目施工测量科专业测量人员依据测绘单位

10、给定的坐标点和高程控制点，进行工程定位，建立轴线控制网，按规定程序检查验收；对施测组全体人员进行详细的图纸交底及方案交底，明确分工。所有测量实施人员均持证上岗。（3）管线施工测量开工前仔细复核图纸，校测上、下游接入干线的断面，高程和位置对拟建管线的施工中心线及相应高程进行测设，并作好测设记录，确定栓点位置。尤其注意拟建管线与已建管线的相对关系，在开槽施工后，应对原测设点进行复测，并将栓好的测点转测到沟槽内，确保施工的方便性及准确性。所有管线在进行回填土前，必须对管线的正确位置进行二次复测，确保准确无误。2、技术调查为了顺利地组织施工和编制切实可行的施工方案，必须对以下内容做好深入细致地调查工作

11、。（1）施工现场的气象、地形和水文地质情况的调查本工程在施工过程中需要掌握气象情况，以便于组织好均衡施工。因此，需要详细掌握水文地质、地形情况，以便于采取有效的施工方案。（2）地上、地下情况的调查为确保工程顺利实施，在进行工程施工前要对建设地区及周围的地上建筑物（包括民宅、公共用房、树木等）的位置、地下构筑物、高压输变电线路和各种地下管线的位置、走向及产权单位等情况进行调查，以便在施工前采取有效措施，及时进行拆（除）迁、保（防）护。在施工时，还要积极采取环保措施，降低施工噪声和粉尘污染，减少噪声污染及妥善解决污水处理等问题。3.6.2材料准备1、材料计划根据施工方案中的施工进度计划和施工预算中

12、的工料分析，编制工程所需材料用量计划，作为备料、供料和确定仓库、堆场面积及组织运输的依据。根据材料需用量计划，做好材料的申请、订货和采购（材料采购方式）工作，组织材料按计划进场，并做好保管工作。2、材料供应钢筋、砂石、水泥、管材等储备量须满足施工的需要。水泥供应应统一厂家、品种及标号。技术部门统一提出预拌混凝土的各项技术要求，由预拌混凝土供应单位参照执行。施工现场严格实行限额领料，领退料手续齐全，进出场材料要有严格的检验，总承包方将按合同要求全面负责材料的质量、交货期、管理及安装。（1）材料检验与验收材料部门根据材料试验计划及时通知有关人员进行材料进场检验或试验。模板、竹（木）模板、架木具及其

13、它一系列配套部件进场时及时、认真检查。全面检查施工所需的各种工具及辅助材料，并及时配备齐全。（2）材料保管施工现场材料保管，应依据材料性能采取必要的防雨、防潮、防晒、防冻、防火、防爆、防损坏等措施，贵重物品、易燃、易爆和有毒物品要及时放库，专库专管，加设明显标识，并建立严格的领退料手续。项目部物资设备科应经常的全面检查、清点施工所用的各种材料，并进行妥善保管。执行公司仓库管理制度，物资保管人员要根据物资的特性妥善地贮存物资由项目经理部物资设备科定期检查，以防物资损坏。物资堆放合理，标识准确，贮存条件适当，材料台帐齐全，标识实物相对应物资变质损坏时，应区别放置，做好标识，防止误用，并根据损坏程度

14、降级或清除出场。3、构配件及设备加工订货准备（1）根据施工进度计划及施工预算所提供的各种构配件及设备数量，做好加工翻样工作，并编制相应的需用量计划。（2）根据需用计划，向有关厂家提出加工定货计划要求，并签订定货合同。（3）组织构配件和设备按计划进场，按施工平面布置图做好存放及保管工作。4、运输准备（1）根据上述三项的需用量计划，编制运输需用量计划，并组织落实运输工具。（2）按照上述三项需用量计划明确的进场日期，联系和调配所需运输工具，确保材料、构配件和机具设备按期进场。3.6.3劳动组织准备（1）项目部各组配备施工技术员、特殊工种施工员和现场工程师；（2）施工技术组负责竖井工程中的成井、质量检

15、查、地下障碍物的探测、井点位置确定等技术工作；（3）特殊工种施工人员负责竖井工程中的电工、电焊、吊车工、司机、钻机操作等关键工种的工作；（4）现场工程师负责整个竖井工程中的成井质量、工程洽商、资料收集、竖井竣工报告的编写；（5）施工技术人员和特殊工种进场前进行技术培训，培训考核合格后可进入岗位；（6）组织竖井工程专业施工队，并已经做好进场准备。3.6.4设备物资准备对施工设备全面检修，使设备完好率达到100；并根据施工机械及工器具的数量及特点，准备足够的备用机械和工器具，确保工程的施工连续进行。与信誉较好的材料供应商签定供货合同，对各种需要实验检验的材料送有关部门检测鉴定，筛选优质材料，杜绝不

16、合格材料进入现场。3.6.5施工现场准备1、临时水与临时电（1）临时水施工现场临时水主要考虑满足消防、少量砂浆搅拌、生活用水及文明施工需要，生活用水采用桶装水。采用水车供水。（2）临时用电施工临时电执行施工现场临时用电安全技术规范之各项要求。1）每套泥水平衡顶管机及配套设备用电（300KW）。2）施工电源由业主给出3-4处电源引入施工现场一级配电箱。2、工作井上下楼梯施工为便于顶管施工上下工作井方便、安全，工作井内安装具有可靠性能的步梯。施工中安装顺序，自下而上，步梯材料采用3mm厚的钢板制作，步梯两端与井壁钢板桩焊接，同时要做好防身护拦，护拦采用48普通钢管制作。3、施工围挡围挡挡板采用板厚

17、为1.5mm的冷轧钢板制作板面，尺寸为8502500mm，竖条瓦楞型式3.6.6施工机械计划拟投入主要施工机械如下： 主要施工机械设备表 序号设备名称规格型号单位数量进场日期备注1反循环钻机Z-50台42挖土机P40台43旋喷桩机GPS2000型台44挖土机台45混凝土喷射机PZ-5（B）台86高压泵3D2-5Z栓塞泵台47空压机P-0.8MPa，Q-6m3/min台48钢筋弯曲机GW-32台29钢筋切断机QJ40-1台210钢筋调直机CT4/14台211直螺纹套丝机SZ-50A台212砂轮切割机台213交流电焊机EX500台1614汽车吊25t台1015移动式发电机组300KW台1016顶管

18、机HKN泥水平衡DN2400套117顶管机HKN泥水平衡DN2200套318顶管机HKN泥水平衡DN2000套719顶管机微型套620中继间DN2200套33.7 导行方案3.7.1交通组织目的及基本思路施工将会给现有道路及周边区域路网的交通带来一定影响，本工程范围内主要是对机动车辆通行影响较大，行人流量小，影响相对较小。为了最大限度降低施工对行人、车辆通行的不利影响，科学、合理有序地进行施工期间的交通组织，保证交叉口交通的畅通，保证工程建设的顺利实施和如期竣工。特制定交通组织方案。3.7.2交通疏导设计原则1.确保车辆、行人安全顺利通过施工区域，交通疏导方案按照“严禁堵塞、减少干扰、确保畅通

19、”的总方针组织。施工期间应保持旧路、地方道路的畅通，通过布设必要的临时性水码、支挡警告设施及施工标志、行车标志来组织引导交通。落实好施工期间的交通秩序维持工作，安排专人管理负责，设必要的交通指挥岗。一旦发现问题要及时组织处理，出现抢道堵车现象应立即有专人指挥，不可由司机自由行驶。同时应加强施工车辆、施工人员与交通车辆之间的交通安全管理。为减少施工与交通间的干扰，施工区域实行全封闭作业，实行施工区与交通车道分开，即在施工作业范围设置施工围护，力求做到互不干涉。 2.保证交通流量、高峰期的需要。施工准备阶段必须对全线交通情况做实地观测，掌握各时段交通流量，作为确定相应有效的施工部署的依据。3.当施

20、工与正常交通有冲突时，要先服从交通后安排施工。4.本方案需获得市政工程行政主管部门和公安交通部门的批准后,方可实施。3.7.3导行组织本工程需做交通导行路段位于七里渠农场至白各庄新村农贸综合市场段，全长900m，该路段共涉及干线污水井11座，对应污水井号2-21-2-31，其中2-21距现状3m，2-31距现状4米，其余污水井均位于现状上，2-21和2-31需占半幅路施工，作为导行路过度区域，其余9个工作坑均需占用整幅道路。为确保施工期间该段正常通行，于现状路南侧修建交通导行路，导行路宽8m，导行路结构形式自下而上分别为40cm级配砂石45cm石灰粉煤灰稳定砂砾透层油9cm粗粒式沥青混凝土（A

21、C-25）粘层油6cm细粒式沥青混凝土（AC-16），并按要求画出道路标线。第四章 竖井施工工艺技术第1章第2章第3章第4章4.14.1顶管工作井、接收井结构形式顶管工作井内部净尺寸8.68.66m，顶管接收井内部净尺寸6.56.5m,对于需要双侧接入支管做跌落井的顶管工作井和接收井，需要将竖井的宽度尺寸加大，主线管径为2000mm和2200mm的竖井净宽度增加到7.5m，管径为1200mm的竖井净宽度增加到6.5m。为确保施工安全，工作井的坑壁均采用格栅钢架喷砼结构形式，为钢筋混凝土锁口圈梁+坑侧壁钢格栅挂钢筋网片倒挂逆作+底板钢格栅封底。4.1.1 竖井初支结构 竖井采用倒挂井壁法施工。

22、初期支护采用300mm厚C20喷射混凝土钢筋网 6.5150150mm ，挂单层钢筋网，格栅钢架竖向间距 0.75m和0.5m ,竖向连接筋 22 ，环向间距 1m，内外双层布置。临时支护钢支撑采用I22a型钢间距与格栅钢架对应。4.1.2 竖井二衬结构为了保证顶管进出洞时安全，顶管作业前需要在初支内部施做二衬闭合框架结构并预留好洞门结构。其中跌水井二衬结构为临时结构，后期可以破除，其余均兼做永久的检查井。 二衬结构设计详见施工图纸。 4.2止水帷幕止水方法：井周采用高压旋喷桩。高压旋喷桩桩径800mm，桩间距600mm，咬合200mm，单排布置，止水帷幕间距及布置。2、高压旋喷桩桩径800m

23、m，桩间距600mm，咬合200mm，水泥采用PO42.5级普通硅酸盐水泥，膨润土添加量不小于5kg/m3，水灰比1：2；墙体抗渗系数应小于10 /cm/s，桩体28天无侧限抗压强度不小于0.5MPa。（水泥掺量和水灰比可根据现场试桩和试验适当调整）。高压旋喷桩采用800单轴旋喷设备施工。4.3锁口圈梁、挡水墙（1）锁口圈梁的工序流程:测量放线挖探沟沟槽开挖预插初衬竖向钢筋绑扎锁口圈梁钢筋预埋竖井井架及梯道预埋铁件支搭锁口圈梁模板浇注锁口圈梁混凝土养护拆模挡水墙（2）施工前为确保地下管线的安全，采用在竖井施工范围内人工开挖十字探沟，查清确无管线后，按设计标高使用机械开挖至锁口圈梁底标高，即停止

24、开挖。（3）锁口圈梁开挖完成，经现场监理检查合格后，绑扎锁口圈梁钢筋，立模。绑扎钢筋时并预埋工字钢，以便施做人行步梯。锁口圈梁断面尺寸0.8m0.5m，主筋为10根20钢筋，箍筋为10150，采用C30混凝土，锁口圈梁保护层为30mm。（4）钢筋绑扎，立模经监理检查合格后，进行锁口圈梁混凝土浇注，浇注混凝土时，应将短插筋预留，以保证后面施工的挡水混凝土与锁口圈梁混凝土的连接牢固。（5）锁口圈梁混凝土浇注完，混凝土强度达到设计强度的75%后，砌筑0.4m高，0.24m厚的挡水墙。下部0.28m砖墙采用M10水泥砂浆砌筑MU20混凝土实心砖。上部0.12m采用钢筋混凝土，主筋为4根12钢筋，箍筋为

25、6200，竖向拉结筋为12200。详见下图4.3锁口圈梁、挡水墙结构图。4.4开挖土方(1) 使用小型挖土机配合人工挖土，地面处挖土机在井内挖土直接挖土装车，再向下挖土时挖土装进吊斗，配汽车吊吊土装车运走。至井底全部挖土结束，使用汽车吊将小型挖土机吊出竖井外。(2) 基坑开挖前应进行坑内减压抽水，以疏干、减压并加强坑内土体强度，基坑降水要“按需降水”，保持坑内水位在开挖面以下1m。不可一次降到底，和开挖同步进行。(3) 竖井周边内衬支护结构下的土方，人工使用铁锹切土，将土抛离井壁处，由挖土机挖除运出。(4) 竖井施工为防止竖井锁口圈梁下移，竖井施工采取分层开挖分层支护的方法进行施工，每层开挖的

26、步距为0.6m。每层土体开挖环形对称进行，先对角开挖竖井土方并及时施作该层初衬结构，再对角开挖竖井另外两角土方并及时施作该层初衬结构。竖井中部土方在该层初衬结构施工完成后全部挖除。(5) 开挖时，严格按照结构外缘线进行开挖，严禁超挖，圈梁底和井底均须严格按设计高程开挖，不得超挖扰动原状土。(6) 在开挖过程中要观查土体的稳定情况，必要时长边的土方及初衬结构可分两次进行。(7) 竖井施工至设计标高后如有地下水渗出需采取在竖井周边埋设导流盲管把水引至集水井用泵排出。渗流水疏干后及时施作底板钢筋混凝土封闭竖井底部完成竖井初衬结构施工。(8) 开挖时的安全措施：由于基坑内开挖需要人工机械配合，并采用汽

27、车吊吊装出土，在起重吊装时井底小挖掘机司机和施工工人先到地面，再开始吊装；吊装时配备足够的信号工、安全员，没有信号工和安全员不得吊装出土。4.5竖井支护体系竖井支护体系施工程序如下：对角开挖竖井井壁土体焊接内侧竖向主筋，绑扎内侧6.5150150mm钢筋网安装预制钢格栅焊接外侧竖向主筋，绑扎外侧6.5150150mm钢筋网喷射混凝土焊接斜角对撑进入下一层施工直至井底井底格栅钢架封底二衬结构检查井施工。（1）内层竖向主筋和钢筋网片土方开挖后立刻挂内层6.5150150mm钢筋网片，钢筋网片可在井上预制绑扎，网片长度按井壁四壁长度分成几段、宽度按850/600mm，上下层之间，及水平分段之间预留1

28、00mm长搭接。竖向主筋采用22钢筋，水平向间距1m，初始时锚固在锁扣圈梁内，每步施工时采用焊接方法竖向接长，单面搭接10d。 内侧主筋焊接接长后，将内侧钢筋网片绑扎在竖向主筋上。（2）安装预制钢格栅：使用22和14钢筋焊接制作，预制钢格栅提前焊接预制，每层分4段制作，制作后应放在地面上试拼装，制作偏差应不大于30mm，试拼装合格后运至井下使用螺栓组装。组装方式为每段端头焊接角钢，预留螺栓孔，两段之间使用使用螺栓连接。钢格栅制作长拼装见下图：（3）钢格栅连接采用螺栓连接，在接头处焊接L140x90x10 L=320角钢并打孔，采用M22螺栓进行连接。连接角钢与主筋之间采用双面焊接,有效焊长不小

29、于50mm,主筋端部与钢板之间宜采用四周圈焊接,焊缝厚不小于12mm,焊缝均采用E50xx施焊。竖井开挖迎土侧钢格栅组装时，当螺栓连接困难时应进行邦焊同等规格的钢筋。钢格栅节点大样图。（4）外层竖向主筋和钢筋网片。外层竖向主筋和钢筋网片焊接接长和绑扎方法与内层完全相同。（5）喷射井壁混凝土:喷射混凝土井壁厚度300mm，具体做法后面详细阐述。（6）安装型钢斜角内撑：斜角内撑采用22号工字钢，与钢钢格栅相对应，竖向每0.75/0.5m一道,两端分别焊接在预埋在钢格栅上的钢板上,尺寸做法见下图：4.6喷射混凝土（1）喷射混凝土设计强度等级为C20，配合比经试验确定。水泥、砂子、豆石用搅拌机搅拌，混

30、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超过45分钟。（2）在钢格栅安装、纵向连接筋焊接完毕后，然后挂钢筋网片，再喷射混凝土直到设计厚度，竖井喷射混凝土厚度为350mm。（3）喷射混凝土前检查开挖断面尺寸，清除开挖面的浮土，尤其是与上一榀钢格栅接茬处，必须将上一次喷混凝土时的回弹料清理干净。喷射混凝土前用高压风清扫开挖面，并埋设控制喷射混凝土厚度的标志。（4）喷射作业应分层、分段依次进行。喷射顺序应自下向上。先喷钢格栅的混凝土，后喷射钢格栅之间的混凝土，水平回旋半径应为300mm左右，一圈压半圈，一次喷射厚度不得大于100mm，分三次喷满，直至喷射到设计厚度。（

31、5）每次喷射混凝土之前，应将前次喷射的混凝土的接茬部位凿毛，清除表面粘附的泥土，以保证接茬处混凝土的密实,力求表面平顺。（6）喷射混凝土终凝2h后，喷水养护，每隔48小时喷水一次。4.7进出洞口加固、后背墙（1）进出洞土体加固主要是为了确保顶管机出洞、进洞时不发生土体坍塌，改善地层松散性及止水、加固，增强土体的稳定性、抗压性、粘结性及止水，防止土体的流沙、涌砂等现象，保证顶管施工的顺利进行。加固方法为将进出洞口处做四排直径800mm单轴高压旋喷桩，咬合200mm。第五章 顶管施工工艺技术5.1 顶管施工方案的选择及工艺原理5.1.1机型及施工方法选择本工程污水管线位于一般第四纪沉积蹭中的层细砂

32、-中砂和层粉质粘土层，根据本工程的地质条件选择泥水平衡机械顶管法。1、泥水平衡顶管机的工作原理泥水平衡顶管施工工法原理是将已调成一定浓度和比重的泥水，通过送水系统送至顶管机头处形成泥膜，由泥膜来稳定顶进面的同时，调节送水压力平衡地下水，同时由顶管机头刀盘切削土层，被切削下来的残土进入主切削刀后部开闭幅度可调的进泥口，由排水系统自动运送残土至地面，再由地面泥水处理设备将泥水和残土分离后，干的残土被运走，被分离的泥水再送入送水系统循环使用。2、该种顶管机有如下特点：（1）适用的土质范围比较广，如在地下水压力很高，以及变化范围很大的条件下，它都适用。与其他类型的顶管比较，尤其在穿越卵石层这种表现得更

33、为突出，所以特别选用于泥水平衡式顶管。（2）可有效地保持挖掘面的稳定，对所顶管子周围的土体扰动比较小，因而由顶管引起的地面沉降较小。（3）工作坑内的作业环境较好，作业比较安全，由于它采用泥水管道，输送弃土，不存在吊土，搬运等危险的作业。（4）泥水输送弃土为连续作业，因此进度比较快。5.1.3 泥水平衡顶管机主要系统及参数1、泥水平衡顶管机主要系统（1）刀盘切削系统。（2）动力系统。（3）液压纠偏系统。（4）电器控制系统。（5）机器姿态控制系统。（6）泥水旁通系统。（7）前、后筒体。等七大部分组成。下面就设备的几个主要系统的工作原理及特性进行详细说明。2、动力系统（1）根据顶管扭矩经验公式确定刀

34、盘扭矩：Tc=D3Tc=31.823=18.1（tm）式中Tc刀盘扭矩（tm）扭矩系数3、顶管机刀盘转速：根据本顶管机主要穿越沙质粉土状况，应属于软土层，因而对顶管自重有一定要求即尽量减小顶管机的自重，再者因顶进距离长，过高转速将增加不必要的磨耗，我们认为把线速度控制在18m/min以内较为合理，n=v/D=3.1r/min5.1.4 主顶液压站如图所示为主顶液压站。该设备主要分油泵、油箱、控制阀、管路附件和电机及电器设备组成。采用双泵供油系统施工中可提高工作效率。顶进时采单泵供油，回收时则使用双泵供油加大流量节省回收时间。主顶油泵采用柱塞泵，因为柱塞泵的压力较高。柱塞泵又可分为轴向柱塞泵和径

35、向柱塞泵两种。本设备采用轴向柱塞泵。轴向柱塞泵的体积小、转速高、排量大。1、主顶液压站使用必须注意事项（1）泵轴的旋转方向，一律按顺时针方向（从轴端看）旋转，不可逆时方向旋转。（2）泵和电机之间用弹性联轴器连接，并要求同心，否则会产生噪声、效率降低及其它故障。（3）泵有一定自吸能力，可安装在油箱上面使用，吸入高度不大于0.5m。但对于流量大于160L/mim的泵推荐采用倒灌自吸。（4）泵在第一次启动前，必须通过回油口向泵壳内灌满清洁的工作油液，否则不准启动。（5）油泵壳体内要求承受一定的压力，但由于受回转密封圈和法兰密封垫的限制，壳体内的压力不得超过0.05MPa，因此回油管不可太细并且回油管

36、须直接接到油箱。（6）工作介质：推荐采用国产32号或46号液压油，正常工作温度1065。主顶油泵站的油箱除了储存、供给主顶油缸的油压油外，还有散热、过滤和除去气泡等作用。2、主顶油站常见的故障、产生的原因及排除方法（1）油泵压呼打上去。可能因主顶油泵配油盘、柱塞或缸套严重磨损，或因溢流阀压力调定得太低、溢流阀损坏，也有可能是控制阀泄漏严重。逐一检查、排除。（2）油泵不出油或出油量很少。可能因油泵零件严重磨损、泄漏剧增，或因进油口堵塞，也有可能是油箱内油太少，逐一检查、排除。（3）油泵噪声增大。大多为油泵吸入气所至。检查油箱内油位、排除油箱内空气。主顶油泵的调速方式有三种：第一种不变量泵，他是用

37、手动或液动方式改变泵体内斜盘的角度。当斜盘角度大时，每根柱塞的行程就加长，所以泵的排量就大；反之就相反。第二种是在油路中用节流阀来调节流量，从而达到调节油缸顶进的速度。第三种是用变频器对油泵驱动电机进行调速以调节油泵流量。所谓变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。变频器的的主要电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。5.1.5 油缸发射架油缸发射架是用来架设主顶油缸设备的装置，如图所示。油缸布置时应尽量在顶管机直行偏下一点的地方，这样对顶进以及顶进

38、作用力都有利，油缸布置均为对称布置。5.1.6 主顶油缸现在采用的主顶油缸全部是双作用油缸，即可以伸出，也可以缩回的油缸。最典型的双作用油缸可如图所示。这种油缸主要是由缸体、活塞、活塞杆、导向套、密封件及滑靴等六大部件组成。5.1.7微型顶管（螺旋出土）首先利用液压装置将前导管按照设计轨迹推进贯通，然后通过前导管(出土螺旋管)作为导体，在前导管（出土螺旋管）末端连接扩孔切削头并将拟铺设的管道同时顶进，最终完成管道铺设。5.2 顶管施工工序和方法5.2.1 施工工艺流程5.2.2 管材选用1、为满足相关文件要求，考虑施工特点及管材性能。管径为D=800、1200、1400mm的管道采用钢筋混凝土

39、钢承插口管 (级)，橡胶圈接口。部分顶进法施工的污水管段由于覆土过深，须采用特制钢筋混凝土钢承插口管：特制顶管除配筋增大外，管节外形规格、承口钢环的制作与防腐、橡胶圈等的要求同常规钢筋混凝土钢承插口(级)级管。具体做法为：所有顶进法施工D=2000mm、2200mm、2400mm的污水管道为特制管。将D=2000mm钢筋混凝土钢承插口管的内侧环筋加密为38根8、外侧环筋加密为26根8、内外纵筋为41根8，壁厚为200mm。将D=2200mm钢筋混凝土钢承插口管的内侧环筋加密为40根8、外侧环筋加密为28根8、内外纵筋为44根8，壁厚为220mm。将D=2400mm钢筋混凝土钢承插口管的内侧环筋

40、加密为232根7、外侧环筋加密为30根8、内外纵筋为48根8，壁厚为240mm。上述特制管的混凝土标号为C50、S8，环筋混凝土保护层为20mm。顶管管口应配置承压箍筋，其直径与纵筋相同，间距为纵向筋的间距的一半。管节制作误差应符合现行行业标准顶进施工法用钢筋混凝土排水管的规定。2、管材与接口验收选用优良管材并处理好管子接口对顶管施工是十分重要的。对于成套管材，要按有关规范对管材作现场检查验收，如发现不合格品坚决予以退回。3、施工期间的复验施工前再次检查接口尺寸，橡胶圈和衬垫板的外观和质地，确认合格后方可使用。接管前要将橡胶圈和衬垫板用硅胶牢牢粘在管材上，保证接管时橡胶圈不移位，不翻转，不露出

41、管外。4、注浆孔的布置每根管的端头都要有注浆孔，每根有3个孔，沿圆周上120度布置。5.2.3工程测量1、施工测量中的精度要求为达到设计精度要求，地面首级控制点使用前复核，精度要达到1/70000，达到工测四等三角网的有关精度要求；高程控制点的精度达到国家三等水准测量的有关技术要求才能使用。2、测量施工的准备根据工程设计的精度要求，配备符合控制精度要求的仪具。进行现场实地踏勘，理解设计图纸、文件，结合相应的技术规范与标准，依据业主或单位提交的各种平面、高程控制桩、点资料，制订工程测量具体技术方案。(1)地面测量、测点布设1）对控制点的核对及交接桩在测量工作进行前，对勘测院提供于本工程的所有控制

42、点进行核对，在验线过程中，发现平面、高程控制点成果超过规范要求时，及时复核以取得准确结果。所有测量用点均须有完整的交接桩纪录，并要标明有关交接人员、交接日期及详细资料。在顶管工作井处，要求后视点边长不小于200m，且后视点须与接收井处控制点保持通视，以便于核对。核对时，须使方位角及坐标闭合差均满足精度要求，方可进行下一步的测量工作。2）地面导线的测量地面导线的测量主要是放样沿线所有检查井的位置及测设沿线有关构筑物及管线的具体位置，为顶管施工所影响范围内的有关构筑物进行标定，以便在施工过程中对其实施监控，避免施工时造成不良后果。地面导线测量选用附合导线，两端附合于顶管工作井及接收井控制点上，用2

43、级全站仪观测两测回，导线边长200m左右，达到工测一级导线的有关技术指标：工测一级导线相关技术指标 等级导线长度相对闭合差平均边长测角中误差测回数方位角闭合差一2.4Km1/20000200m6212N1/23）地面高程的测量地面高程测量主要是为沿线的沉降观测提供基准；测设有关检查井的高程位置，测量沿线有关管线的绝对高程，为检查井的施工提供依据及保证。地面高程测量采用复核水准测量，两端附合在工作井及接收井的水准点上。测点布设依水准点的有关要求埋标建造。水准测量使用S3水准仪，结合区格式水准尺进行施测。地面水准测量必须达到工测四等水准测量的有关技术要求：工程四等水准测量相关技术要求 标准视线长度

44、前、后视较差前、后视距累计较差黑红面读数较差黑红面所测高差较差100m3mm6mm2.0mm3.0mm(2)地下控制测量施工时，根据首级测量的有关成果，精确测量出顶管工作井的位置。在工作井施工完成以后，在近井点埋设坐标点，作为地面与地下控制点的连接点。根据顶管工作井的有关数据，坐标点的导入采用直接导入法，即以井口坐标点和首级控制点为起算数据，以支导线的形式，建立地下顶管掘进用控制点，进行坐标点导入，井口连接点测站后视距离不小于200m，以提高起始边精度。井下高程点的建立采用悬挂钢卷尺法，导入标高时，用两台S3水准仪同时进行，并独立导入三次，其互差不超过井筒深度的1/8000。将地面的临时水准点

45、用（精度指标不低于3mm）引入工作井的底部，每一个工作井须设置三个水准点，选则不易碰撞及不遮挡测量视线的地方设置。 3、顶进中姿态测量、监控（1） 顶管姿态控制 由于顶管机前部较重,顶进中千斤顶的顶力偏差以及土层的不均匀性等，使顶管机在实际的施工中不能按先设计的轴线顶进，为就需要在施工中不断调整顶管机的姿态。管道轴线作为衡量顶管质量的主要技术指标，它的偏移不仅对顶进管道的整体质量造成影响，还会在施工过程中由于纠偏作用产生超挖，从而对周围土体环境与地面环境产生不良影响。为了使管节按照规定的方向前进，顶管顶进前按设计的高程和方向精确地安装导轨、修筑后背及布置顶铁必须通过测量来保证以上工作的精度。在顶进过程中必须不断观测顶管机前进方的轨迹，检查顶管机的姿态是否符号设计规定的要求。为顶管施工中的姿态变化。实际工程中，顶管机在顶进过程中为三维状态，顶管机可能会发生放向偏差和自转偏差，方向偏差又分为水平方向偏差与轴线方向偏差，因此，顶管机在顶进中的方向与轴线控制主要分三个方面：1）平面方位角偏差的控制：顶管机在水平方向与设计轴线产生1角度偏差；2）轴线高程偏差的控制：顶管机在顶进中竖直方向与设计轴线产生2角度偏差；顶管开挖面顶进的支反力，是通过千斤顶提供的，刀盘切削土体的扭矩主要由顶管机壳体与洞