土压平衡顶管施工方案(55页).doc

第1章 编制依据

1.1 业主提供的施工图纸
1． 浚县第二污水处理厂GY管线施工平面图；
2． 浚县第二污水处理厂工程岩土工程勘察报告。
1.2 工程应用的主要法规
1． 中华人民共和国建筑法；
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（2001）；
4． 《建设工程项目管理规范》GBT/50326-2006；
5． 市政基础设施工程资料管理规程，DBJ01-71-2003；
1.3 工程有关规范、技术规程和质量评定标准
1． 《工程测量规范》GB 50026-2007；
2． 《混凝土结构工程施工质量及验收规范》，GB 50204-2015；
3． 《混凝土强度检验评定标准》，GB 50107-2010；
4． 《给排水管道施工验收规范》GB50268-2008
5． 本工程设计图纸及说明。
1.4 企业标准
1．河南水建集团有限公司公司质量、环境、职业健康安全管理手册；
2．河南水建集团有限公司资料、安全手册。

第2章 工程概况
2.1 工程简介
2.1.1 县第二污水处理厂工程工艺管道GY DN1200污水管位于厂区大门外云溪沟至厂区内井24处，南北走向，坡度0.6%。
2.1.2 拟建管线长度217米，管径1200毫米，管线埋深在7米以下之间；全部为顶管施工。
2.1.3 顶管施工：本工程设计使用机械顶管施工法铺设套管，套管采用DN1200、接口为钢承口。
2.1.4本工程建设单位为浚县第二污水处理厂，河南大明建筑设计院，监理单位为河南四方建设管理有限公司，管线施工单位是河南水建集团有限公司。
2.1.5本工程的质量要求为合格。
2.2 主要工程量
顶管长度 217米（DN1200）
顶进坑 1座
接收坑 1座
中间井 2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，位于京承高速公路与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的绿化带内，主要为杨树、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，但是，公路上车流量大，需注意交通安全。
现场附近的场地条件较好，可以较为容易地解决临设、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，地下管线对施工的影响较大，目前尚不了解其它管线在施工处通过的具体情况，施工前需要进行物探、坑探，确保现况管线的安全。
2.4 工程地质、水文情况
施工沿线场地地形基本平坦，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
根据地质勘探资料，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的钢筋有弱腐蚀性，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，主要事项如下：
(1) 生活区、办公区临时设施的建设，施工用水、用电电源的安装与架设；
(2) 测量交桩，测量放线及复测、审核报验；
(3) 设计图纸会审与设计交底，施工组织设计的编制、上报和审批；
(4) 修建施工运输的临时道路；
(5) 主要材料计划、采购、进场；
(6) 选择弃土与暂存土地点；
(7) 配合业主做好工程的各项协调工作。
2.5.2 工作坑降水 10历天，完成顶进坑与接收坑的降水井施工。
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，竣工测量。
2.5.7 清场 1历天
清理场地，退场
2.6 工期保证措施
2.6.1 落实施工组织、施工队伍、施工机具设备
选派资历丰富的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。同时根据本工程的特点，配备充足的施工机具设备。
2.6.2 尽快创造现场施工条件
积极主动地配合建设单位、监理、设计等部门作好开工前的准备工作,创造和提供便利条件,按时报送各种文件资料及开工前的各项手续。做好交接桩等工作，积极创造现场开工条件。
2.6.3 技术保证
依靠科技进步，采用新技术、新工艺，按照施工现场条件、地质条件，采用先进的土压平衡顶管机顶进施工工艺，能大大提高顶进速度，平均达到每天顶进10米以上。
2.6.4 设备与材料供应的保证
提前作好施工设备的调研及有关技术准备工作，及时维护好顶管设备及辅助配套机具设备，确保按时进场。落实管材等材料的加工定货，确保质量与供应满足施工要求，有关检验试验工作提前进行。现场积极创造运输、存放条件，确保管材等主要材料提前进场，保证材料供应。
2.6.5 加强施工管理，合理组织调度
加强施工中的动态管理，利用计算机网络技术和网络进度计划技术进行施工过程的管理，突出重点，抓住主要矛盾，占满时间和空间，各工序尽快形成流水作业，及时做好现场组织调度，确保关键工期的实现。
2.6.6 加强作业层管理，确保各项措施的落实
在施工中加强对作业层的管理，作好技术交底工作，监督各项技术保证措施的落实，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的地下穿越，其内径为2000毫米。为不破坏原土层应力，确保道路的正常运营，根据现场情况及土质特征，采用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，套管位于高速公路的路面之下，管内径为2000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） 根据本工程特点和技术要求，我公司选派施工经验丰富、责任心强、曾多次承接机械顶管施工的人员出任项目经理，并配备技术过硬、具有丰富施工经验的技术、测量、施工、质控人员。
（2） 组织有关部门的技术、业务能手到本工程部，在项目经理、总工的领导下，各尽其职。
（3） 集中选拔操作水平高的整编制施工队伍，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个文明施工环保队（见图3-2项目经理部组织机构图）。
（5） 项目部人员构成（见图3-3项目部人员构成图）。

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
文明施工环保队

图3-3 项目部人员构成

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的编制与审批；
⑵ 完成现场调查，特别是顶管工作坑范围及可能与管线矛盾的现况管线的调查，在此基础上及时与监理、设计配合，确定处理方案和各方配合措施；
⑶ 完成测量桩位交接及控制网点的布设工作；
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：施工现场附近租赁民房，作为临时办公用房，如果附近缺少适当民房，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 根据现场的具体情况确定。
临时用水：生活用水从附近解决，施工用水由现场降水井抽取的地下水提供。
临时用电：本工程生活用电根据甲方现场提供的位置临时搭接，顶管机施工用电由甲方协助提供，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；
与公司总部的联系，使用移动通信设施；
数据往来采用公司网上交流的方式。
（4）临时道路
施工前先修建设备和材料进场的临时通道。
（5）临时场地
选好弃土暂存场地及施工配套设施的安装场地；
确定配浆工作区、管材暂放区及顶管辅助设施排放位置；
顶进坑布置见图3-4所示。

图3-4 顶进坑平面布置示意图
3.3.5 材料准备
根据工程实际需要提出材料计划，选择供货厂家，为材料及时进场做好前期准备。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，普通管36节，见表3-3。
对各种材料的进场时间及数量等根据工程进展情况提前做好安排计划，分期、分批进场，并派专人看守。
进场材料均需进行质量检查验收，不合格材料不允许进场使用，所有材料均需有质量合格证。
3.3.6 机械设备
本工程所投入的主要机械为土压平衡机械顶管机及其辅助机具设备，主要施工机械设备用量，详见表3-2。
顶管施工主要机械设备表
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
普通管
III级
节
36

机械顶管施工主要物资材料计划表
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
DN32×20000
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
2000
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 对建设单位提供的施工区内的导线网与水准网及其控制点进行复测，经核对无误后方可使用。测量工作从外业到内业必须做到步步校核。
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的有关规定执行。根据施工需要，引测三个导线点至顶管工作坑附近，布设三级导线平面控制网（即采用原有控制网作为平面控制网），形成闭合导线网。
② 为保证测量精度，对于钢尺测量的边长，需加入相应的修正，测量的平面导线需进行平差计算，测量角度精确至0.1º，坐标及高程精确到1毫米。
3.4.3 高程测量
① 高程控制采用城市四等水准测量的技术施测，使用DS3水准仪进行观测，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 井坑内的高程控制点采用长钢尺导入法将高程传入，向井坑内传递高程与坐标传递同步进行。先做趋近水准测量，再做竖井高程传递。竖井传递高程采用悬吊钢尺法，井上和井下两台水准仪同时观测读数，每次错动钢尺3-5厘米，施测三次，高差相差不大于3毫米时取平均值使用。
③ 高程控制点的布设：可利用平面控制点的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。加密的水准点精度不低于高程控制点的精度，其布设形式为附合水准路线。
3.4.4 顶管施工测量
顶管施工采用连续测量与间断测量结合的方式。
连续测量：在顶进坑后方安放一台激光经纬仪，激光经纬仪按照设计顶进轴线方向发出一束激光，照射到掘进机的光靶上，机手按照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，并且采用水准仪，测量已顶进管道高程偏差情况；采用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的保护措施，需设立明显的标志；施工过程中要注意对测量控制点的保护，并定期进行校测。
② 施工过程中要严格执行测量复核制度，特别是对中心线和高程、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 竣工测量：竣工测量在已有的施工控制点上进行，测量人员认真做好原始记录，及时进行资料的整理、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。拟定采取以大口井井点降水为主、辅以工作坑内集水井明排的降、排水措施。
在顶管工作坑四周布置八口降水井，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的无砂混凝土管，滤料使用3mm的豆石或石屑。
在工作坑施作过程中，如果降水效果不好，工作面有渗水的现象时，可在工作坑内设立一个集水坑，采用集水坑排水，排水与开挖同时进行。
降水施工工艺流程：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，降水工作持续整个工作的全过程，包括工作坑开挖、顶管、直到穿管结束。
降水施工方法为：
3.5.1 打孔 采用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米厚的碎石过滤层。
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与两侧的凹槽里，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。下到一半处将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边均匀倾倒，分层填充，连续完成，从底部填到井口下1米，上部采用粘土分层回填，地表夯实。
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的泥浆与孔壁的泥浆，疏通透水层。采用压缩空气和清水洗井，洗井后井内沉渣基本不上升为合格，
3.5.5 装泵 每口井内设置l台Φ25mm、扬程为20米的潜水泵，用绳将潜水泵吊入井底，接好保护开关后可以开始正式抽水。
3.5.6 降水后的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的情况，为保证工作坑顺利开挖和支护稳定，应在工作坑内设置集水井，及时排除开挖过程中的渗透水。
3.5.7 降水监测 降水监测与维护期间要对各降水井和观测孔的水位、水量进行同步监测。降水井和观测孔的水位、水量和水质的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，在水位未达到设计降水深度以前，每天三次观测水位、水量；
3）当水位已达到设计降水深度，且趋于稳定时，可每天观测一次；
4）在受地表水体补给影响的地区或在雨季时，观测次数宜每日2～3次；
5）水位、水量观测精度要求要与降水工程勘察的抽水试验相同；
6）对水位、水量监测记录要及时整理，绘制水量Q与时间t和水位降深值s与时间t过程曲线图，分析水位水量下降趋势，预测设计降水深度要求所需时间；
7）根据水位、水量观测记录，查明降水过程中的不正常状况及其产生的原因，及时提出调整补充措施，确保达到降水深度；
8）在开挖过程中，要随时观测侧壁、底部的渗水现象，并要查明原因，及时采取工程措施。
3.5.8 降水维护
降水期间要对抽水设备和运行状况进行维护检查,每天检查不少于3次,并要观测记录水泵的工作压力、电动机、水泵温度，电流、电压、出水等情况，发现问题及时处理，使抽水设备始终处在正常运行状态。抽水设备要进行定期保养，降水期间不得随意停抽。注意保护井口，防止杂物掉入井内，经常检查排水管、沟，防止渗漏。
3.5.9 排水
在地面上设置D100 PVC排水干管，将抽出的地下水排入现况排水系统中。
图3-6 机械顶管工艺流程图
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，工作坑分为顶进坑与接收坑。
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措施
3.7.1 土压平衡机械顶管施工工艺流程见图3-6。
3.7.2 顶管方式
根据此次施工所穿越的土质，确定采用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的一项新技术，它省却了全线降水（仅工作坑位置降水），地面沉降小，对地面构筑物的稳定性影响小，施工不影响地面交通，顶进速度快（平均顶进速度10米/天），适应的土质广，我公司在北京市是最早使用土压平衡机械顶管施工的企业之一，曾穿越过河流、立交桥、高速公路等多种建筑物；曾顶进过钢管、混凝土管等多种管材；曾铺设过自来水、污水、热力、电力、燃气、通讯等多种管线，对此施工方法已积累了丰富的施工经验。
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
按顶距最长的顶进段，计算顶力：长度L＝112米，DN2000毫米的混凝土管每节长为3米，管重为10800千克/节。
则预测总顶力为：
P = 2.5×112×10800/3×9.8
= 9878（KN）
约需1008吨的顶力推动。
中继间的选用：施工时使用4台200吨顶镐，共计仅有800吨顶推力，在顶进中需使用中继间，根据施工经验中继间可加在第12节管后，中继间以后的管道因为仅有摩擦阻力，没有机头的迎面阻力，相对所需的推力较小，可以仅使用一个中继间。
3.7.3 工作坑尺寸
顶管需开挖工作坑，工作坑分为顶进坑与接收坑，其深度由设计管底高程决定，顶进坑底部需做30厘米厚的混凝土底板，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，就是顶进坑的坑底标高，接收坑标高与管外底标高相等。综合顶管机具的尺寸及作业要求，确定顶进坑及接收坑的净空尺寸：
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。顶进坑与接收坑的做法基本相同，不同之处是：顶进坑底板采用钢筋混凝土施做，接收坑底板只需保留原状土即可。
做法如下：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的调查，提出对原有管线的保护方案，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，开挖相互垂直的二条探槽，分别平行于工作坑的两边，其长度须大于工作坑开挖范围1米，深度的确定须配合地下管线调查资料，通常在2米左右。
（3）工作坑上口采用混凝土地圈梁、墙壁采用锚杆固着混凝土锚喷支护。
（4）土方开挖：上部采用机械与人工配合，下部土方在锚喷施作的同时人工挖土，垂直运输采使用吊车和土斗。
（5）地圈梁的施工：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。地圈梁内侧采用钢模，混凝土标号为C25。
（6）锚杆：锚杆使用Φ22的罗纹钢，长度为 1.5米，与每层钢格栅连接，同层钢格栅的锚杆间距1米，向下倾斜15度。
（7）支撑：选用30#工字钢做支撑，与钢格栅焊接在一起，每道支撑分步采用盘撑、角撑、直撑，角撑在四个方角内侧，长度为1.5米。垂直的两道支撑间距不大于2米，最后一道支撑，距坑底3.2米。为便于吊装顶管掘进机，要求顶进坑的横支撑，平面上距后背墙不大于2.8米。
（8）墙壁锚喷：用钢筋与混凝土地圈梁下部的骨架连接，在地圈梁底部安放、焊接第一层钢格栅，钢格栅使用Φ22的罗纹钢制作。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。要求钢格栅的垂直间距：深度5米以上为1米，5米以下为0.5米；网片钢筋采用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，速凝剂为水泥重量的3～5%。锚喷混凝土厚度为30厘米。为了保证安全，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：在挖深达到顶进坑底标高后施作底板，底板现浇30厘米厚的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，后背铁与锚喷墙面之间的空隙以C20素混凝土浇灌填充。
（3）顶进坑后背要有足够的强度，在顶进过程中能承受千斤顶的最大作用力；
（4）后背墙表面要平顺，并且垂直于顶进管道的轴线，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重要的工作，安装的准确与否直接影响管道的顶进质量，其安装要求如下：
① 两导轨要平行、等高，或略高于管道设计高程的2厘米左右，其坡度与管道坡度一致；
② 安装后导轨要牢固，不得在使用中产生位移，且需设专人经常进行检查；
③ 将机械顶管导轨安放在工作坑底板上，导轨两侧牢固地焊接工字钢，工字钢须另一端须牢牢抵在侧墙上。
3.7.7 止水环安装
为防止掘进机入洞时地下水涌入工作坑，在顶进方向的墙壁上安装止水环。首先，进行测量，确定止水环安装的位置；其次，将止水环底圈固定到墙壁上，用混凝土封闭底圈与墙壁之间的缝隙；然后，在底圈上固定防水橡胶板；最后，安装止水圈压板。在掘进机入洞之前才允许将止水环内的墙壁凿除。
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的导轨上，顶管机前端距井壁约300毫米。就位后先检查顶管机的轴线是否与机坑轴线、导轨轴线以及主顶油缸的轴线保持一致，发现偏差立即调整。无误后再进行顶管机电路、油路、注浆系统的安装调试。

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
8
9
10

3.7.9 机头入洞
先将洞口处的墙壁凿除，洞口处，人工向前挖土500～800 mm，再将机头徐徐推进洞口里，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，这时螺旋输送机的土压也上升到0.07 MPa左右。掘进机开始入土时，机头外露，只存在轨道对机头的摩擦力，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，并观测机头倾角和旋转变化，及时修正和调整。倾角的变化用纠偏千斤顶调正，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的情况下可逐渐加大顶进速度。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） 土仓压力的设定： 按计算表数值设定，施工时设备自控可保证10%的土仓压力：遇有砂层、砂砾石层、下穿道路、离构筑物较近时，土仓压力设定适当加大30%左右，以提高安全系数。
2）触变泥浆减阻：顶管过程中，须同步注入减阻泥浆，它是减少顶进阻力、提高顶进速度的重要一环，减阻泥浆采用膨润土配制而成。膨润土一般要求胶质价在80以上。膨润土进场后，先测定其胶质价，根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

膨润土泥浆的拌和时间一般为20至30分钟。泥浆制备后，须静置24小时方可使用，使其充分吸水，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，顶进施工的同步注入触变泥浆，以形成原始浆套；每节混凝土管均有三个注浆孔，顶进过程中，通过注浆孔持续补浆。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的速度及顶镐压力表读数调节注浆压力。
3）顶进测量： 初始顶进每1米测量一次，并做记录。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的激光点和管道中心轴线的一致性，若出现偏差通知机手及时调整。测量人员分别绘制出管道中心及高程曲线图，随时预测机头的前进趋势。
4）顶进纠偏：不断地观察光靶上激光点的行走轨迹，如发生偏移大于20毫米，预测机头又有向偏差大的方向发展的趋势时，要采取纠偏措施。纠偏时开动纠偏千斤顶。纠偏时每1米测量一次，并做机头和机尾的数据比较，有回归趋势时，保持一段顶进距离后，要停止纠偏，防止左右摆动。纠偏的原则是勤纠、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，人洞后的前10米以及纠偏时用较低速度，以后视出土情况、刀盘扭矩情况适当加快顶进速度。
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，使用土车通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，定期外运。
7）安装管节： 管节下坑前先进行外观检查，包括管端面是否平直、管壁表面是否光洁、管体上有无裂缝等等，检查合格的管子用吊车放到顶进坑内的导轨上，进行顶进。
8）下管时，机头在停止顶进的状态下，刀盘转3～5分钟，在停机和同时螺旋输送机出土的情况下，排土液压门关闭，并断电以保证土压仓土压达到平衡。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，拆除接收坑洞口处的墙壁，从接收洞口中心部位打进一根钢钎寻找机头，洞口处的土体开裂并向外凸出，仔细测量机头上、下、左、右的四个方向，与出洞口的大小、位置合适时，启动主顶油缸继续推进，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
顶管完成后及时对管道外壁进行充填加固，把原注入的膨润土浆置换掉。
使用的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。通过管道内部的压浆孔压注，注浆次数不少于三次，两次间隔时间不大于24小时。
每二节混凝土管编为一组，分为注浆孔与排浆孔。将注浆泵清洗干净，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，以此类推，直到全线完成。再关闭所有阀门，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，对雷达检测出的空洞地方，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 顶管施工常见病害的防治

4.1 管道轴线偏差过大
4.1.1 偏差结果
管道轴线与设计轴线偏差过大，使管道发生弯曲，甚至造成管节损坏，接口渗漏。
4.1.2 预防措施
1） 顶管施工前对管道通过地带的地质情况认真调查，指导纠偏。纠偏按照“勤测量、勤纠偏、小量纠”的操作方法进行。
2）采用同种规格的千斤顶，使其顶力、行程、顶速相一致，保持顶力合力线与管道中心线相重合。
3）加强顶管后背施工质量的控制，确保后背不发生位移，并使后背平整，以保证顶进设备的安装精度。
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 地面沉降与隆起
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防治措施
1） 严格控制顶管轴线偏差，执行勤测量、勤纠偏、小量纠的操作方法。
2） 在顶进过程中及时足量地注入符合技术标准的润滑支承介质填充管道外围环形空隙。施工结束及时用水泥或粉煤灰等置换润滑泥浆。
3） 严格控制管道接口的密封质量，防止渗漏。
4.3 顶力突然增大
4.3.1 增大现象
在顶进过程压力表指针突然增大。
4.3.2 防治措施
1） 按不同地质条件配制适宜的泥浆，并采取同步注浆的方法，并及时足量的沿线补浆，经常检查膨润土质量，特别是不得含砂
2） 顶进施工前对顶进设备进行认真的检修保养。
3） 停顶时间不能过久，发生故障及时加以排除。
4.4 管道接