土压平衡顶管综合标准施工专业方案.doc

第1章 编制依据

1.1 业主提供招标文件
1． *****热电厂天然气管线工程平面图；
2． *****热电厂天然气管线工程岩土工程勘察汇报。
1.2 工程应用关键法规
1． 中国环境保护法；
2． 建设项目环境管理条例，国务院令253号；
3． 石油天然气管道保护条例，国务院（）；
4． 建设工程管理方法，GBT/50326-；
5． 市政基础设施工程资料管理规程，DBJ01-71-；
6． 相关印发《北京市城市道路和公用管线工程项目管理和施工配合实施措施》通知，京计基础字【】356号。
1.3 工程相关规范、技术规程和质量评定标准
1． 工程测量规范，GB 50026-97；
2． 混凝土结构工程施工及验收规范，GB 50204-；
3． 混凝土强度检验评定标准，GB 107-87；
4． 北京市给水排水管道工程施工技术规程，DBJ 01-47-；
5． 北京市市政工程安全操作技术规程，DBJ-056-；
6． 本工程设计图纸及说明。
1.4 企业标准
1．中宣企业质量、环境、职业健康安全管理手册；
2．中宣企业资料、安全手册。

第2章 工程概况
2.1 工程介绍
2.1.1 北京市*****热电厂天然气管道工程（北四环-北五环段）在北京京承高速公路东侧，北五环至北四环之间，近南—北走向。
2.1.2 拟建管线长度5000米，管径500毫米，大部分为开槽施工，管线埋深在1.5米至2.0米之间；局部地段为顶管施工，管道埋深在6.0米之下。
2.1.3 顶管施工：本工程在穿越北五环和京承高速公路交点匝道时，设计使用机械顶管施工法铺设套管，套管采取DN、接口为钢承口F型。
2.1.4 穿越北五环匝道顶管，在本标段桩号是？～？，穿越长度为112.0米。
2.1.5 本工程建设单位为*******有限责任企业，地质勘察单位为********，管线施工单位是****企业，顶管施工单位为******工程机械顶管分企业。
2.1.6 本工程质量要求为合格。
2.2 关键工程量
顶管穿越匝道 112米（DN2200）
顶进坑 1座
接收坑 1座
2.3 现场施工环境
2.3.1 现场地上情况
本工程为顶管穿越北五环高速公路匝道，在京承高速公路和北五环高速公路交会处，机械顶管工作坑处于高速公路两侧绿化带内，关键为杨树、松树，树木需要伐移及保护。
顶管工作坑有道路通达，交通便利，为施工运输提供了条件，不过，公路上车流量大，需注意交通安全。
现场周围场地条件很好，能够较为轻易地处理临设、材料堆放、加工场地等用地问题。
2.3.2 现场地下情况
机械顶管穿越施工时，地下管线对施工影响较大，现在尚不了解其它管线在施工处经过具体情况，施工前需要进行物探、坑探，确保现况管线安全。
2.4 工程地质、水文情况
施工沿线场地地形基础平坦，高差较小，地面标高在36.76～41.63米之间。
2.4.1 地质情况 图2-1
依据地质勘探资料，本区地层划分为5大层，分别是：
①人工填土层：土质较复杂，有粘质粉土、粉质粘土、房渣土、卵石层等，中密、湿-稍湿，可塑-硬塑，夹砂、砖块、灰渣等，厚度为1.10-7.90米。
②粉质粘土层：褐黄-灰色，中密、湿-饱和，可塑-硬塑，含有云母、氧化铁、蚌壳、有机质等，夹有砂质粉土-粘质粉土层。
③粘质粉土、砂质粉土层：褐黄色，稍密，湿-饱和，硬塑-可塑，土体中含云母、氧化铁、姜石等，夹粘土、粉砂薄层。
④粉质粘土、粘质粉土层。
⑤粉质粘土、粘质粉土层。

图2-1 地质剖面图
2.4.2 地下水情况
本区有三层地下水，第一层属台地潜水，静止水位埋深为1.70～5.20米，水位标高为33.02～38.41米；第二层潜水类型，水体埋深为6.30～8.90米，水位标高为30.21～33.02米；第二层也属潜水类型，水面距地面距离为17.30米，水面标高为21.85米；局部地段存在上层滞水。
第一层地下水水质对混凝土结构有弱腐蚀性，在干湿交替作用条件下，对钢筋混凝土结构中钢筋有弱腐蚀性，对钢结构具中腐蚀性。
2.5 施工工期
工期控制在60日历天。
2.5.1 施工准备 5历天，关键事项以下：
(1) 生活区、办公区临时设施建设，施工用水、用电电源安装和架设；
(2) 测量交桩，测量放线及复测、审核报验；
(3) 设计图纸会审和设计交底，施工组织设计编制、上报和审批；
(4) 修建施工运输临时道路；
(5) 关键材料计划、采购、进场；
(6) 选择弃土和暂存土地点；
(7) 配合业主做好工程各项协调工作。
2.5.2 工作坑降水 10历天，完成顶进坑和接收坑降水井施工。
2.5.3 顶管坑开挖 20历天，完成顶进工作坑施工。
2.5.4 接收坑制作 16历天，完成接收工作坑施工。
2.5.5 顶管施工 20历天
安装顶管机械设施，3天；
顶管机入洞顶进调试，2天
完成顶进施工，12天。
顶管设备拆除，3天
2.5.6 收尾交验 5历天
管缝处理，换浆处理，雷达检测，完工测量。
2.5.7 清场 1历天
清理场地，退场
2.6 工期确保方法
2.6.1 落实施工组织、施工队伍、施工机具设备
选派资历丰富各类管理人员组成项目部，加强施工组织，提前落实施工队伍。同时依据本工程特点，配置充足施工机具设备。
2.6.2 立即发明现场施工条件
主动主动地配合建设单位、监理、设计等部门作好开工前准备工作,发明和提供便利条件,按时报送多种文件资料及开工前各项手续。做好交接桩等工作，主动发明现场开工条件。
2.6.3 技术确保
依靠科技进步，采取新技术、新工艺，根据施工现场条件、地质条件，采取优异土压平衡顶管机顶进施工工艺，能大大提升顶进速度，平均达成天天顶进10米以上。
2.6.4 设备和材料供给确保
提前作好施工设备调研及相关技术准备工作，立即维护好顶管设备及辅助配套机具设备，确保按时进场。落实管材等材料加工定货，确保质量和供给满足施工要求，相关检验试验工作提前进行。现场主动发明运输、存放条件，确保管材等关键材料提前进场，确保材料供给。
2.6.5 加强施工管理，合理组织调度
加强施工中动态管理，利用计算机网络技术和网络进度计划技术进行施工过程管理，突出关键，抓住关键矛盾，占满时间和空间，各工序立即形成流水作业，立即做好现场组织调度，确保关键工期实现。
2.6.6 加强作业层管理，确保各项方法落实
在施工中加强对作业层管理，作好技术交底工作，监督各项技术确保方法落实，确保工程质量和施工进度。

第3章 顶管施工
3.1 设计概况
天然气管线在穿越北五环高速公路匝道时，外加钢筋混凝土套管从现况道路地下穿越，其内径为毫米。为不破坏原土层应力，确保道路正常运行，依据现场情况及土质特征，采取土压平衡机械顶管施工方法进行穿越施工。

图3-1 机械顶管穿越北五环匝道南段工程平面图
3.2 顶管穿越位置
本工程是机械顶管穿越北五环高速公路匝道，管线桩号为？～？，管线节点编号为？-？，穿越长度为112米。顶进坑设在道路东南侧，接收坑设于西北侧，套管在高速公路路面之下，管内径为毫米，管外径为2640毫米，管道坡度为0º，管顶距路面6.0米，见图3-1。
3.3 施工准备
3.3.1 组织准备
（1） 依据本工程特点和技术要求，我企业选派施工经验丰富、责任心强、曾数次承接机械顶管施工人员出任项目经理，并配置技术过硬、含有丰富施工经验技术、测量、施工、质控人员。
（2） 组织相关部门技术、业务能手到本工程部，在项目经理、总工领导下，各尽其职。
（3） 集中选拔操作水平高整编制施工队伍，组建竖井、机械顶管、降水等专业施工队伍，确保本工程保质、保量、按期完成。
（4） 本项目部组织机构由项目经理、总工程师及“四部一室”(即：工程部、技质部、材料设备部、商务部及办公室)组成，下设3个专业施工队、1个文明施工环境保护队（见图3-2项目经理部组织机构图）。
（5） 项目部人员组成（见图3-3项目部人员组成图）。

图3-2 项目部组织机构
工 程 部
技 质 部
材料设备部
商务部
办公室
降水专业队
项 目 经 理
项 目 总 工
竖
井
施
工
队
顶管专业队
文明施工环境保护队

图3-3 项目部人员组成

项目经理
工程部

技质部

材料设备部
商务部
办公室

项目总工
机 手
泵 手
质控员
安全员
测量员
电 工
计划员
办事员
材料员
工 长

3.3.2 技术准备
⑴ 完成项目部组建，完成施工组织设计方案编制和审批；
⑵ 完成现场调查，尤其是顶管工作坑范围及可能和管线矛盾现况管线调查，在此基础上立即和监理、设计配合，确定处理方案和各方配合方法；
⑶ 完成测量桩位交接及控制网点布设工作；
3.3.3 人员准备
计划人员详情参见表3-1
劳动力分配
计划人数
劳动力分配
计划人数
工 长
1人
机械顶管
4人
测量员
2人
井坑施工
40人
材料员
1人
焊 工
6人
质控员
1人
杂 工
20人
安保文明员
2人
管理人员
2人
电 工
1人
降水施工
10人
合 计
90人
表3-1 工程施工人员计划表

3.3.4 生产准备
（1）临时设施
临时生活区建设：现场搭设帐篷，供施工人员居住。
临时办公室建设：施工现场周围租赁民房，作为临时办公用房，假如周围缺乏合适民房，在施工现场搭设帐篷作为临时顶管指挥部用房。
（2）用水、用电 依据现场具体情况确定。
临时用水：生活用水从周围处理，施工用水由现场降水井抽取地下水提供。
临时用电：本工程生活用电依据甲方现场提供位置临时搭接，顶管机施工用电由甲方帮助提供，建立临时供电系统，要求供电能力为200KW。
（3）临时通讯
施工工地安装对讲机和视频监控设备；
和企业总部联络，使用移动通信设施；
数据往来采取企业网上交流方法。
（4）临时道路
施工前先修建设备和材料进场临时通道。
（5）临时场地
选好弃土暂存场地及施工配套设施安装场地；
确定配浆工作区、管材暂放区及顶管辅助设施排放位置；
顶进坑部署见图3-4所表示。

图3-4 顶进坑平面部署示意图
3.3.5 材料准备
依据工程实际需要提出材料计划，选择供货厂家，为材料立即进场做好前期准备。材料计划见表3-3。
管材：埋深在6米—9米之间，按国家标准，管材需要III级管，总计38节，总长度112米，其中机头管2节，一般管36节，见表3-3。
对多种材料进场时间及数量等依据工程进展情况提前做好安排计划，分期、分批进场，并派专员看管。
进场材料均需进行质量检验验收，不合格材料不许可进场使用，全部材料均需有质量合格证。
3.3.6 机械设备
本工程所投入关键机械为土压平衡机械顶管机及其辅助机具设备，关键施工机械设备用量，详见表3-2。
顶管施工关键机械设备表
表3-2
序号
机械设备名称
规 格
单位
数量
备注
1
土压平衡顶管机
2200
套
1

2
电焊机
22KW
台
2

3
注浆泵

台
1

4
灰浆搅拌机

台
1

5
主顶泵站

台
1

6
主顶油缸
2.4
个
4

7
经纬仪

台
1

8
水准仪

台
1

9
吊车
25T（50T）
台
2

10
运土车

辆
1

11
空压机

台
1

12
水泵

台
16
降水井
13
水泵

台
3
井坑

顶管施工所需管材表
表3-3
序号
管材种类
规 格
单位
数量
备注
1
机头管
III级
节
2

2
一般管
III级
节
36

机械顶管施工关键物资材料计划表
表3-3
序号
品 名
规 格
单位
数量
备注
1
顶铁
1.5米
块
1

2
顶铁
0.6米
块
1

3
后背铁
2×3.5×0.4米
块
2

4
护口铁
2200×200
套
1

5
机头道轨
6×2米
套
1

6
机头道轨
2×2米
套
1

7
管内道轨
6米
米
120

8
土车

个
2

9
土斗

个
2

10
洞口止水圈压圈
2200
块
1

11
洞口止水圈底圈
2200
套
1

12
橡胶止水圈
2200
套
1

13
止水圈螺栓
M16×50
套
20

14
油缸支架
2200
套
1

15
经纬仪支架
2200
套
1

16
搅浆罐
1200×1500
套
1

17
储浆池
600×900

2

18
注浆泵
挤压式
台
1

19
注浆钢管
DN32×6000
根
30

20
高压橡胶管
DN32×0
根
2

21
塑料管
DN25
米
30

22
三通
DN25
个
30

23
弯头
DN25
个
30

24
球阀
DN25
个
30

25
外丝接头
DN25
个
30

26
涨栓
M16×80
根
30

27
空油桶（浆）

个
1

28
低压变压器

台
1

29
铝塑线

米
200

30
电闸箱

套
1

31
机头闸箱

个
1

32
低压铝线
10mm2
米
200

33
低压灯泡
36v,60w
个
50

34
碘钨灯
1000W
个
10

35
电缆线
70mm2
米
200

36
电缆线
16mm2
米
200

37
电缆线
4mm2
米
200

38
架子管
6000
根
10

39
架子管

根
20

40
架子管
1000
根
20

41
铅丝
8#
KG
5

42
围档

块
60

43
十字扣卡

个
40

44
挂勾

个
2

45
钢丝绳
16×4000
根
4

46
集箱箱房

套
1

47
帐篷

套
1

48
监视器

套
1

49
视频线

米
200

50
电话机

台
4

51
电话线

米
120

52
方木

根
20

53
工字钢
30#
米
60
（井坑）
54
掘井机刀头

套
1
消耗
55
机头管
2200
节
2
消耗
56
混凝土管
2200
节
36
消耗
57
混凝土管止水环

个
38
消耗
58
管间橡胶垫

个
38
消耗
59
钢板
20mm
块
2

60
膨润土

吨
10
消耗
61
碱

KG
200
消耗
62
液压油

桶
2
消耗
63
水泥

吨
60
消耗
64
粉煤灰

吨
50
消耗
65
风镐

个
2

3.4 测量
3.4.1 对建设单位提供施工区内导线网和水准网及其控制点进行复测，经查对无误后方可使用。测量工作从外业到内业必需做到步步校核。
3.4.2 平面测量控制
① 施工测量按《城市测量规范》CJJ8-99、《工程测量规范》GB50026－97相关要求实施。依据施工需要，引测三个导线点至顶管工作坑周围，布设三级导线平面控制网（即采取原有控制网作为平面控制网），形成闭合导线网。
② 为确保测量精度，对于钢尺测量边长，需加入对应修正，测量平面导线需进行平差计算，测量角度正确至0.1º，坐标及高程正确到1毫米。
3.4.3 高程测量
① 高程控制采取城市四等水准测量技术施测，使用DS3水准仪进行观察，往返各一次。高程闭合差在20之内（L为水准跨线长度，以千米计）为合格。
② 井坑内高程控制点采取长钢尺导入法将高程传入，向井坑内传输高程和坐标传输同时进行。先做趋近水准测量，再做竖井高程传输。竖井传输高程采取悬吊钢尺法，井上和井下两台水准仪同时观察读数，每次错动钢尺3-5厘米，施测三次，高差相差小于3毫米时取平均值使用。
③ 高程控制点布设：可利用平面控制点埋石作为高程控制点，也可单独设置，如特殊需要时可进行加密。加密水准点精度不低于高程控制点精度，其布设形式为附合水准路线。
3.4.4 顶管施工测量
顶管施工采取连续测量和间断测量结合方法。
连续测量：在顶进坑后方安放一台激光经纬仪，激光经纬仪根据设计顶进轴线方向发出一束激光，照射到掘进机光靶上，机手根据激光指示路线操控机械顶进。
间断测量：每顶进一节管后，测量人员对激光经纬仪进行校核，而且采取水准仪，测量已顶进管道高程偏差情况；采取水平尺测量管道水平偏差情况。测量结果填表上报到项目部。
3.4.5 测量要求
① 对于坐标点、水准点现场需采取可靠保护方法，需设置显著标志；施工过程中要注意对测量控制点保护，并定时进行校测。
② 施工过程中要严格实施测量复核制度，尤其是对中心线和高程、管线起终点、控制桩位、交叉点等更要严格控制，要提前做好内业，然后现场实施放样。
③ 完工测量：完工测量在已经有施工控制点上进行，测量人员认真做好原始统计，立即进行资料整理、归档工作。
3.5 施工降水
本区域地下水较丰富，埋藏较浅，在顶管工作坑开挖时需进行降水处理。确定采取以大口井井点降水为主、辅以工作坑内集水井明排降、排水方法。
在顶管工作坑四面部署八口降水井，降水井平面位置在工作坑外边缘以外2m，井深22m。使用反循环钻机成孔，钻孔孔径φ600，井管使用外径DN400、内径DN300无砂混凝土管，滤料使用3mm豆石或石屑。
在工作坑施作过程中，假如降水效果不好，工作面有渗水现象时，可在工作坑内设置一个集水坑，采取集水坑排水，排水和开挖同时进行。
降水施工工艺步骤：场地平整—井点放样—钻机对位—成孔—下放井管—填充滤料—洗井—下放水泵—抽水
降水施工在工作坑开挖前5天进行，降水工作连续整个工作全过程，包含工作坑开挖、顶管、直到穿管结束。
降水施工方法为：
3.5.1 打孔 采取QJ150型钻机成孔，使用泥浆护壁。孔深比设计井深多2米，井底填入0.5米厚碎石过滤层。
3.5.2 下管 井壁使用无砂混凝土滤管，直径400毫米，每节管长1米。成孔后，立即开始下管，下管前在地面上打设木桩，将承牵绳一端栓于木桩上，另一端放入管堵底部和两侧凹槽里，管堵用混凝土制成。
将首根无砂滤管放入管堵上，然后松动承牵绳进行下管。下到二分之一处将3～6根竹条用6#铅丝绑在滤管外壁上，将下一根滤管对接并用竹条固定后下管，如此至井底，然后将承牵绳抽出，下管过程见图3-5。

图3-5 降水下管示意图

3.5.3 填滤料 在滤管外和孔壁之间回填砾石滤料，砾石粒径为10～30毫米，杂质含量小于3%。人工用铁锹沿井口周围均匀倾倒，分层填充，连续完成，从底部填到井口下1米，上部采取粘土分层回填，地表扎实。
3.5.4 洗井 滤料填充完成后，立即进行洗井，清除停留在孔内和透水层中泥浆和孔壁泥浆，疏通透水层。采取压缩空气和清水洗井，洗井后井内沉渣基础不上升为合格，
3.5.5 装泵 每口井内设置l台Φ25mm、扬程为20米潜水泵，用绳将潜水泵吊入井底，接好保护开关后能够开始正式抽水。
3.5.6 降水后水位要在工作坑底面下l米。若出现降水井不能完全有效降水情况，为确保工作坑顺利开挖和支护稳定，应在工作坑内设置集水井，立即排除开挖过程中渗透水。
3.5.7 降水监测 降水监测和维护期间要对各降水井和观察孔水位、水量进行同时监测。降水井和观察孔水位、水量和水质检测要符合下列要求：
1）降水勘察期和降水检验前要统测一次自然水位；
2）抽水开始后，在水位未达成设计降水深度以前，天天三次观察水位、水量；
3）当水位已达成设计降水深度，且趋于稳定时，可天天观察一次；
4）在受地表水体补给影响地域或在雨季时，观察次数宜每日2～3次；
5）水位、水量观察精度要求要和降水工程勘察抽水试验相同；
6）对水位、水量监测统计要立即整理，绘制水量Q和时间t和水位降深值s和时间t过程曲线图，分析水位水量下降趋势，估计设计降水深度要求所需时间；
7）依据水位、水量观察统计，查明降水过程中不正常情况及其产生原因，立即提出调整补充方法，确保达成降水深度；
8）在开挖过程中，要随时观察侧壁、底部渗水现象，并要查明原因，立即采取工程方法。
3.5.8 降水维护
降水期间要对抽水设备和运行情况进行维护检验,天天检验不少于3次,并要观察统计水泵工作压力、电动机、水泵温度，电流、电压、出水等情况，发觉问题立即处理，使抽水设备一直处于正常运行状态。抽水设备要进行定时保养，降水期间不得随意停抽。注意保护井口，预防杂物掉入井内，常常检验排水管、沟，预防渗漏。
3.5.9 排水
在地面上设置D100 PVC排水干管，将抽出地下水排入现况排水系统中。
图3-6 机械顶管工艺步骤图
挖工作坑
设施安装
止水圈
后背铁
道

轨
测量复核
机头入洞
开 洞
入

土
正常顶进
出

土
下

管
顶

进
机头出洞
开 洞
顶

出
机头出坑
泥浆置换
完 成

3.6 工作坑占地
机械顶管需开挖工作坑，工作坑分为顶进坑和接收坑。
3.6.1 顶进坑：占地面积为40米×30米。
3.6.2 接收坑：占地面积为30米×20米。
3.7 顶管施工方法和技术方法
3.7.1 土压平衡机械顶管施工工艺步骤见图3-6。
3.7.2 顶管方法
依据此次施工所穿越土质，确定采取土压平衡机械顶管方法施工。土压平衡机械顶管施工是市政管道铺设一项新技术，它省却了全线降水（仅工作坑位置降水），地面沉降小，对地面构筑物稳定性影响小，施工不影响地面交通，顶进速度快（平均顶进速度10米/天），适应土质广，我企业在北京市是最早使用土压平衡机械顶管施工企业之一，曾穿越过河流、立交桥、高速公路等多个建筑物；曾顶进过钢管、混凝土管等多个管材；曾铺设过自来水、污水、热力、电力、燃气、通讯等多个管线，对此施工方法已积累了丰富施工经验。
顶力计算 通常确定机械顶管总顶力，使用经验计算公式：
P ＝ NGL
其中：
G — 单位长度管体自重（KN/m）
N — 土质系数，本工程土质取2.5
P — 总顶力
L — 最长顶距
按顶距最长顶进段，计算顶力：长度L＝112米，DN毫米混凝土管每节长为3米，管重为10800千克/节。
则估计总顶力为：
P = 2.5×112×10800/3×9.8
= 9878（KN）
约需1008吨顶力推进。
中继间选择：施工时使用4台200吨顶镐，累计仅有800吨顶推力，在顶进中需使用中继间，依据施工经验中继间可加在第12节管后，中继间以后管道因为仅有摩擦阻力，没有机头迎面阻力，相对所需推力较小，能够仅使用一个中继间。
3.7.3 工作坑尺寸
顶管需开挖工作坑，工作坑分为顶进坑和接收坑，其深度由设计管底高程决定，顶进坑底部需做30厘米厚混凝土底板，接收坑底部不做混凝土底板。管外底高程加上机坑轨道及底板厚度，就是顶进坑坑底标高，接收坑标高和管外底标高相等。综合顶管机具尺寸及作业要求，确定顶进坑及接收坑净空尺寸：
顶进坑：8.5米（长）×5米（宽）×10.0米（深）
接收坑：6米（长）×5米（宽）×10.0米（深）
3.7.4 顶管工作坑做法
机械顶管需做两个工作坑，一个是顶进坑，一个是接收坑。顶进坑和接收坑做法基础相同，不一样之处是：顶进坑底板采取钢筋混凝土施做，接收坑底板只需保留原状土即可。
做法以下：参见图3-8，图3-9，图3-10
（1）管线调查：工作坑施工前需进行地下管线调查，提出对原有管线保护方案，施工中不得损坏原有管线。
（2）探槽：工作坑施工须先开挖探槽，开挖相互垂直二条探槽，分别平行于工作坑两边，其长度须大于工作坑开挖范围1米，深度确实定须配合地下管线调查资料，通常在2米左右。
（3）工作坑上口采取混凝土地圈梁、墙壁采取锚杆固着混凝土锚喷支护。
（4）土方开挖：上部采取机械和人工配合，下部土方在锚喷施作同时人工挖土，垂直运输采使用吊车和土斗。
（5）地圈梁施工：地圈梁尺寸为宽×高＝1000mm×500mm，其顶面标高为从自然地面下反0.5米。地圈梁内侧采取钢模，混凝土标号为C25。
（6）锚杆：锚杆使用Φ22罗纹钢，长度为 1.5米，和每层钢格栅连接，同层钢格栅锚杆间距1米，向下倾斜15度。
（7）支撑：选择30#工字钢做支撑，和钢格栅焊接在一起，每道支撑分步采取盘撑、角撑、直撑，角撑在四个方角内侧，长度为1.5米。垂直两道支撑间距小于2米，最终一道支撑，距坑底3.2米。为便于吊装顶管掘进机，要求顶进坑横支撑，平面上距后背墙小于2.8米。
（8）墙壁锚喷：用钢筋和混凝土地圈梁下部骨架连接，在地圈梁底部安放、焊接第一层钢格栅，钢格栅使用Φ22罗纹钢制作。作业时依次向下逐层施工，同层须分部位间隔挖土、安装钢格栅、钢筋网片，并锚喷混凝土。要求钢格栅垂直间距：深度5米以上为1米，5米以下为0.5米；网片钢筋采取Φ6@100×100，双层；混凝土强度等级为 C20，材料为水泥、中粗砂、豆石（粒径在0.5～1.0 cm），配合比为水泥：砂子：石子＝1：1.8 : 1.9，并加入速凝剂，速凝剂为水泥重量3～5%。锚喷混凝土厚度为30厘米。为了确保安全，严禁同层贯通挖土，每层钢格栅需用竖向连接筋相互焊接，连接筋使用Φ12罗纹钢，间距1.5米，若单面焊接，其搭接长度应大于20厘米。
（9）顶进坑底板：在挖深达成顶进坑底标高后施作底板，底板现浇30厘米厚C20混凝土，使用Φ20双层罗纹钢，间距@200×200。底板预留500×500×500毫米集水坑一个。
3.7.5 机械顶管后背
（1）机械顶管后背结构为：锚喷墙+混凝土+后背铁。
（2）在锚喷墙壁前垂直地面放置后背铁，后背铁和锚喷墙面之间空隙以C20素混凝土浇灌填充。
（3）顶进坑后背要有足够强度，在顶进过程中能承受千斤顶最大作用力；
（4）后背墙表面要平顺，而且垂直于顶进管道轴线，避免产生偏心受压。
3.7.6 导轨安装
导轨安装是顶管施工中一项关键工作，安装正确是否直接影响管道顶进质量，其安装要求以下：
① 两导轨要平行、等高，或略高于管道设计高程2厘米左右，其坡度和管道坡度一致；
② 安装后导轨要牢靠，不得在使用中产生位移，且需设专员常常进行检验；
③ 将机械顶管导轨安放在工作坑底板上，导轨两侧牢靠地焊接工字钢，工字钢须另一端须牢牢抵在侧墙上。
3.7.7 止水环安装
为预防掘进机入洞时地下水涌入工作坑，在顶进方向墙壁上安装止水环。首先，进行测量，确定止水环安装位置；其次，将止水环底圈固定到墙壁上，用混凝土封闭底圈和墙壁之间缝隙；然后，在底圈上固定防水橡胶板；最终，安装止水圈压板。在掘进机入洞之前才许可将止水环内墙壁凿除。
3.7.8 顶管机就位
用50吨吊车吊装顶管机，将顶管机放入顶进坑内导轨上，顶管机前端距井壁约300毫米。就位后先检验顶管机轴线是否和机坑轴线、导轨轴线和主顶油缸轴线保持一致，发觉偏差立即调整。无误后再进行顶管机电路、油路、注浆系统安装调试。

1
2
3
5
4
1、机坑导轨 2、顶镐 3、激光经纬仪
4、后背铁 5、顶铁 6、砼管
7、止水圈 8、土车 9、操作台
10、光靶 11、机头

图3-7 土压平衡顶进示意图
11
6
7
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9
10

3.7.9 机头入洞
先将洞口处墙壁凿除，洞口处，人工向前挖土500～800 mm，再将机头渐渐推进洞口里，待刀盘全部进洞，调整止水圈位置，使其完全封闭地下水。然后开动顶管机刀盘，待土仓压力升到0.1 MPa时，这时螺旋输送机土压也上升到0.07 MPa左右。掘进机开始入土时，机头外露，只存在轨道对机头摩擦力，机头易发生旋转，故在入土前两米顶进时，顶进速度控制在 5毫米/分钟以下，以防机头整体旋转，并观察机头倾角和旋转改变，立即修正和调整。倾角改变用纠偏千斤顶调正，旋转角大于 ±30度时，可使用刀盘反转调正，顶进 2米以后在机头不旋转情况下可逐步加大顶进速度。机头完全入土后，土仓压力控制在50～80KPa，下第一节混凝土管做反封闭。
3.7.10 正常顶进
1） 土仓压力设定： 按计算表数值设定，施工时设备自控可确保10%土仓压力：遇有砂层、砂砾石层、下穿道路、离构筑物较近时，土仓压力设定合适加大30%左右，以提升安全系数。
2）触变泥浆减阻：顶管过程中，须同时注入减阻泥浆，它是降低顶进阻力、提升顶进速度关键一环，减阻泥浆采取膨润土配制而成。膨润土通常要求胶质价在80以上。膨润土进场后，先测定其胶质价，依据胶质价确定配合比，见下表（重量比）：
膨润土泥浆重量配合比
膨润土胶质价
膨润土
水
碱
60～70
100
524
2～3
70～80
100
524
1.5～2
80～90
100
614
2～3
90～100
100
614
1.5～2

膨润土泥浆拌和时间通常为20至30分钟。泥浆制备后，须静置二十四小时方可使用，使其充足吸水，膨润成胶体，使用比重计测其比重，掌握在1.15g/cm3为宜。
在机头尾部设置有触变泥浆注浆孔，顶进施工同时注入触变泥浆，以形成原始浆套；每节混凝土管全部有三个注浆孔，顶进过程中，经过注浆孔连续补浆。注浆使用挤压式注浆泵，注浆口压力控制在0.13～0.22 MPa。视储浆池内触变泥浆下降速度及顶镐压力表读数调整注浆压力。
3）顶进测量： 初始顶进每1米测量一次，并做统计。正常顶进时，每顶进3米测量一次，遇有纠偏每1米测量一次，测量时要注意照射到机头激光靶上激光点和管道中心轴线一致性，若出现偏差通知机手立即调整。测量人员分别绘制出管道中心及高程曲线图，随时估计机头前进趋势。
4）顶进纠偏：不停地观察光靶上激光点行走轨迹，如发生偏移大于20毫米，估计机头又有向偏差大方向发展趋势时，要采取纠偏方法。纠偏时开动纠偏千斤顶。纠偏时每1米测量一次，并做机头和机尾数据比较，有回归趋势时，保持一段顶进距离后，要停止纠偏，预防左右摆动。纠偏标准是勤纠、微纠，每次纠偏量不要过大，而且要注意发展趋势，当上下、左右均发生偏差时，先纠上下、后纠左右。
5）顶进速度：顶进速度控制在30毫米～50毫米/分钟，人洞后前10米和纠偏时用较低速度，以后视出土情况、刀盘扭矩情况合适加紧顶进速度。
6）出土外运： 掘进机刀盘切削破碎土体，由螺旋输送机将泥土输入到管道内部，使用土车经过管道将泥土运入顶进坑中，再使用吊车运到地面，倒入泥土暂存区，定时外运。
7）安装管节： 管节下坑前优异行外观检验，包含管端面是否平直、管壁表面是否光洁、管体上有没有裂缝等等，检验合格管子用吊车放到顶进坑内导轨上，进行顶进。
8）下管时，机头在停止顶进状态下，刀盘转3～5分钟，在停机和同时螺旋输送机出土情况下，排土液压门关闭，并断电以确保土压仓土压达成平衡。下管工序完成后，再顶进时，应先开刀盘，再依次开螺旋输送机、推进系统。
9）机头出洞：机头推进到距接收坑约2米处，拆除接收坑洞口处墙壁，从接收洞口中心部位打进一根钢钎寻求机头，洞口处土体开裂并向外凸出，仔细测量机头上、下、左、右四个方向，和出洞口大小、位置适宜时，开启主顶油缸继续推进，至中心刀露出时，停止推进。安置机头接收托架，然后，慢慢将机头推入接收坑内。
10）使用吊车将机头吊运出坑。
3.7.11 泥浆置换
顶管完成后立即对管道外壁进行充填加固，把原注入膨润土浆置换掉。
使用泥浆置换材料为水泥加粉煤灰浆，其配比为水：水泥：粉煤灰=5：1：3。经过管道内部压浆孔压注，注浆次数不少于三次，两次间隔时间小于二十四小时。
每二节混凝土管编为一组，分为注浆孔和排浆孔。将注浆泵清洗洁净，吸浆龙头放入灰浆池内，开启注浆泵，打开第一组注浆孔，当第一组排浆孔冒出灰浆后，关闭阀门，再打开第二组，以这类推，直到全线完成。再关闭全部阀门，保压三十分钟，保压时注浆压力为1 MPa。
泥浆置换完成后，应拆除主通道浆管和管内弧形浆管就地清洗，以免浆液凝固堵塞。
3.7.12 雷达检测
泥浆置换完成后，需进行雷达检测，对雷达检测出空洞地方，须再补注水泥+粉煤灰浆充填。
3.7.13 设施拆除
套管顶进、换浆、检测全部完成后，拆除顶镐、后背铁等顶管设备。

图3-8 顶管工作坑支护示意图

图3-9 地圈梁配筋图

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图3-10 网片大样图
第4章 顶管施工常见病害防治

4.1 管道轴线偏差过大
4.1.1 偏差结果
管道轴线和设计轴线偏差过大，使管道发生弯曲，甚至造成管节损坏，接口渗漏。
4.1.2 预防方法
1） 顶管施工前对管道经过地带地质情况认真调查，指导纠偏。纠偏根据“勤测量、勤纠偏、小量纠”操作方法进行。
2）采取同种规格千斤顶，使其顶力、行程、顶速相一致，保持顶力协力线和管道中心线相重合。
3）加强顶管后背施工质量控制，确保后背不发生位移，并使后背平整，以确保顶进设备安装精度。
4）顶进过程中随时绘制顶进曲线，以利指导顶进纠偏工作。
4.2 地面沉降和隆起
4.2.1 沉降、隆起结果
顶管施工过程中或施工后，在管道轴线两侧一定范围内发生地面沉降或隆起，使管道周围道路交通受到影响，甚至危及到正常使用和安全。
4.2.2防治方法
1） 严格控制顶管轴线偏差，实施勤测量、勤纠偏、小量纠操作方法。
2） 在顶进过程中立即足量地注入符合技术标准润滑支承介质填充管道外围环形空隙。施工结束立即用水泥或粉煤灰等置换润滑泥浆。
3） 严格控制管道接口密封质量，预防渗漏。
4.3 顶力忽然增大
4.3.1 增大现象
在顶进过程压力表指针忽然增大。
4.3.2 防治方法
1） 按不一样地质条件配制适宜泥浆，并采取同时注浆方法，并立即足量沿线补浆，常常检验膨润土质量，尤其是不得含砂
2） 顶进施工前对顶进设备进行认真检修保养。
3） 停顶时间不能过久，发生故障立即加以排除。
4.4 管道接口渗漏
4.4.1 渗漏现象
管道接口渗水、漏水。
4.4.2预防方法
严格实施管节和接口密封材料验收制度，严禁使用不合格产品。
严格控制管道轴线，必需按“