机械顶管施工方案模板.docx

第一章编制依据及编制原则
一、编制依据：
1、管线平面设计图；
2、管线纵段设计图；
3、工程地勘报告（钻孔柱状图）；
4、D2150土压平衡顶管机使用说明；
5、D2150土压平衡顶管机成功顶进的技术经验；
6、有关工程技术规范。
二、编制原则
1．以设计文件及有关规范为依据，紧密结合现场实际情况，编制经济科学切实可行的施工方案，施工部署、施工方案、施工方法及工艺做到先进科学；
2．质量目标明确，施工中采用先进技术和设备，严格管理，保证措施完善，确保工程质量达到合格的基础上创精品工程；
3.安全目标明确，安全措施可靠，制度完善，确保施工安全；
4．工期目标明确，合理高效安排施工进度，科学划分施工区段，协调统一，确保工期顺利实现；
5．施工中做到保护环境、保护文物、文明施工，整个工地达到文明施工工地标准；
6．遵守招标文件各项条款要求，全面响应招标文件，认真贯彻业主及其授权人或代表的指示、指令和要求；
7．坚持技术先进性、科学合理性、经济适用性、安全可靠性与实事求是相结合；
8．自始至终对施工现场坚持实施全员、全方位、全过程的严密监控，科学管理的原则；
9．服务于业主；强化精品意识，以昨天为落后，视精品为合格的企业精神为指导，使本工程成为一项优质精品工程的代表。

第二章 工程概述
一、工程概述
本工程是*****工程中自雨水管线11号检查井至11a闸井段。位于***，横跨***主路。井段长度为61米，管道型式为双排直径2150mm的钢承口混凝土管材（Ⅲ级），管材净间距为1.5米（结构外皮）。
二、工程特点及难点
1、施工区域狭窄，距离不长，需要调运机头次数多。
2、顶管上面覆土浅，顶管区域车流量大，动和载持续不断。
3、施工深度较浅，地下土质较差。
4、由于此次顶管施工采用机械顶进，其设备重量较大且用电量较多，所以在整个施工过程中，要特别注意支护安全及电器设备的运行安全。
5、位于现况道路上，文明安全施工极为重要。并且须分时段进行施工，
6、工期紧，施工难度大，如何确保施工安全和交通安全既是工程的重点又是工程的难点。
第三章 工程部署与安排
一、 施工部署原则
1．本工程是横穿***的顶管工程，施工产地狭窄，顶管覆土较浅，土质较差，外加车流量大，动和载持续不断等诸多因素造成施工难度较大。我单位根据现场情况，准备和开顶进工作坑和接受坑，管线单向顶进，当顶完一条管后把机头吊运回顶进工作坑从新顶进。顶进工作坑再管道顶进时不搭设出土设施，雇用一台30吨吊车作为出土及调运安管作业。根据现场条件合理地安排施工顺序，保证在劳动力、物资以及资金消耗量最少的情况下，从而保证工期和质量目标顺利完成任务。
2．文明施工、环境保护工作是本工程的一大重点，施工前要对施工区周边现况情况进行更进一步的详细调查，确保居民、车辆出行安全，保护施工区域的环境，确保对周边居民的干扰减少到最小程度。
二、施工组织机构
1．成立施工组织机构的原则
根据本工程施工工期紧、安全隐患多、作业面狭窄、地理位置复杂等，我公司按照业主对工程的施工要求，结合本工程特点，组建高素质、高水平的项目经理部。同时在施工中坚持科学管理、严密组织、精心部署，确保总体施工目标的实现。
2．施工组织机构（详见项目经理部组织机构框图）
建立项目部组织施工。项目部班子由项目经理、项目副经理、项目总工组成，下设五个职能部门：即工程管理部、技术质量部、安全保卫部、物资供应部、机械设备部。实行项目经理负责制，对本合同段实施全面管理。
3.施工项目划分
为保证工期要求根据本工程的实际情况，根据工程施工特点进行工程项目划分，本工程项目经理部下设施工作业队。

项目经理部组织机构框图
项目经理

项目总工程师
项目副经理

技术质量部
程
部
物资供应部
程
部
安全保卫部
程
部
机械设备部
程
部
工 程 部
程
部

施工作业队

项目人员配备：
项目经理：
项目副经理：
项目总工程师：
施工员：
空气检测员：
技质部：
物资供应部：
安全保卫部：
机械设备部：
综合办公室：
三、工程实施部署
1、施工组织
本顶管段采用D2150土压平衡顶管机----京顶一号进行机械化顶管，为了施工技术质量和施工安全，同时也为了为机械化顶管技术积累宝贵的经验，我们项目部组织了有丰富经验的机械化顶管小组有项目部经理任组长。成员见上
具体操作人员分工及人数每班次分配如下：
控制柜操作人员 2人
稳管、出土车配合 6人
开泥口 2人
顶进（拆卸2根电缆） 2人
测量 2人
吊车机手 2人
领班（负责指挥下管） 2人
卸泥、推管 4人
电工 2人
配比泥浆、加水、泥泵 2人
合计共26人
2、施工顺序

顶进工作坑
接收工作坑
顶进

调运机头

顶进

在11#设顶管坑，占地面积为10.5m×9.6m.在12#设置接收坑，占地面积为11m×9m.
机头吊装在夜间进行，吊装时占用二环主路最北侧一条行车带、一条停车带以及二环北侧道路附属设施。
（在顶坑附近设临设及办公区。）
3、施工进度计划
根据工程总工期的要求，求稳、求安全、报质量，制订周密的进度计划是工期的关键，具体安排如下工程进度计划：计划工期为50天
开工日期：****年**月**日
竣工日期：****年**月**日
1）、施工准备：设备、材料人员进场，5天
2）、工程施工：37天
3）、竣工验收、撤场3天
第四章 施工方法
一、施工工艺流程
工作坑开挖→后背→导轨安装→顶进设备安装→顶进→压浆→两浆置换
二、工程测量
为确保工程质量，必须对中心及高程严格控制。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。
1、测量定线
依据项目经理部提供的线位和交桩导线点，放出施工中线，分别给出工作坑和接收井位置中心线，高程必须设置临时水准点。
2、定线复核
复测图纸是否与设计图纸相符合，如复测偏差值符合规范要求，将成果及定线成果图报监理审批。
3、水准点复核
每次进行测量时必须对临时水准点进行闭合测量，闭合差应不大于±12K1/2复测不合格不得使用，合格后报监理审批。
4、管道中心控制
中心复测合格后，及时设置中心控制桩，并砌砖保护，做明显标志。
5、管道高程控制
水准点复测合格后，应在工作坑内设置临时水准点供施工中使用，临时水准点不少于2个，测量是要进行闭合效核。
6、顶管中心、高程复测
顶管开始后，每天复测井内中心线和标高桩一次，以防顶管反作用力时井中心偏移。
7、测量仪器校核
(1)水准仪、经纬仪校核合格后方可使用。
(2)要定期校核。
(3)本工程采用激光定位，每天校核激光束中心、高程是否准确。
8、沉降观测
由于该顶管段部分需穿越南二环路，对路面的沉降控制非常重要，虽然在施工过程中沿线不需降水，其因施工造成的细微沉降非常小，但我们仍将在附路管道中心线上及两侧设沉降观测点，具体为在管线中心两侧间距2m，纵向分别在主辅两侧路缘石设一沉降观测点，我们将定期观测，以便发现问题及时采取相关措施。
从以前顶进施工所做的沉降观测记录来看，机械化顶管对于地面沉降影响很小，完全可以确保在施工过程中路面的安全。
三、土压平衡顶管机设备特征及优点
顶管设备横断面图和施工原理图如下:
液压系统
出土斗

1、采用机械顶管施工的优点
1）中心支承幅条式刀盘结构中心及周边刀具布置，提高刀具的防磨和抗冲击力，更适合砾石地层的掘进。
2）液压马达+行星轮+齿轮减速的刀盘回转传动机构，具有良好的启动性能。利用恒功率变量液压技术，刀盘转速和扭矩随切土变化自行调整，有利于减轻砾石对刀具的冲击，并可根据不同土质情况，获得较大的扭矩或较高的转速，从而改善刀盘的切土和搅拌效果。
3）采用变频调速技术的螺旋输土装置，确保手动或自控工况下调节土压的有效性和可靠性。后端设有蓄土装置，更换运土车时可不中断出土。
4）独特的纠偏装置轴向位置调整功能，增强了纠偏控制和处理掘进故障的技术手段和可操作性。
5）设备运行状况的集中显示和控制，以及激光靶跟踪+倾角仪测斜的动态方位误差监控系统，使监测和操作工作更直观、更方便。
6）长行程、整体式主顶装置，无须顶铁，提高施工效率，工作安全可靠。
7）具备加注护壁泥浆的技术手段，用于降低减阻泥浆的外渗，提高减阻效果，从而实现降低顶进阻力，加大单行程顶进距离。
8）管线在顶进施工时两侧不用降水，从而减少因降水施工引起地面沉降，确保周边建筑物的结构安全。减少临时占地，减少对社会车辆及行人的干扰。
9）采用大扭矩强顶力土压平衡顶管机配合中继间使用，可增加顶管长度，充分显示缩短施工工期、减少工程造价的优势。
2、D2150（D2200）土压平衡顶管机主要技术参数
①有关数据
1）主机尺寸：直径Ф2620 mm×长度6010mm
2）控制装置采用中心支承幅条式刀盘结构，增强型中心及周边刀具布置，以提高刀具的抗磨及抗冲击能力及适用多种地质条件。
3）主机采用全液压恒功率驱动，转动力矩大，转速与扭矩随切土阻力变化能自动调整。
4）全液压主顶机构顶力为12000KN。
5）最大顶进速度50mm/min。
6）刀盘最大转速2.4rpm/ min。
7）刀盘最大扭矩450000Nm。
8）总功率220KW。
9）单程顶进距离（不设中继间时）50～100m。
10）使用寿命5000m。
11）电瓶运土车轨道间距0.6m。
12）（综合各项影响因素）平均顶进速率18m/d
13）机头总重量约为60吨
14）适应地层条件：
使用于粘性、砂性、砂砾（最大砾径120mm）的干性或含水地层条件下施工。
②螺旋输送机参数
1）螺旋输送机直径： 410mm
2）转速： 1～17 rpm（微机控制、连续可调）
3）最大扭矩： 12KN.m
4）电机功率： 28KW
5）出土最大粒径： 120mm
6）最大出土量： 0.4m3/min（满足加泥30%时最大掘进速度的出土要求）③纠偏系统：
1）纠偏千斤顶： 4×1500KN
2）纠偏最大力矩： 4539KN.m
3）最大纠偏角： ±1.5°
④控制系统：
采用操作台集中控制操作，运行状态参数可屏幕显示。动态方位误差由激光靶及姿态仪反馈信号，土压仓压力由土压传感器反馈信号并显示。土压可预控或按设定值自控。
⑤顶进系统：
1）等推力双作用双级千斤顶6台（每台2000KN），不间断一次顶进行程3.45m，无需配各种顶铁，工作效率高，安全可靠。
2）顶力：6×2000KN=12000KN
3）中继间：可设12～24台，单台顶力800KN，总顶力可达9600KN～16000KN。中继间行程300mm。
⑥加泥系统：
采用压力无脉动的螺杆式加泥泵，并设有流量计，可根据原土质情况，以最大限度的改善土压仓土质，实现全断面土压平衡，保证在各种土质情况下安全顶进。
⑦触变泥浆系统：
采用柱塞泵加注触变泥浆，可起到护壁，减小顶管阻力，加大顶进距离的作用
⑧弃土机构
1）输土采用皮带机传递到运土小车。
2）因为顶进距离较短采用人工运土，可实现每顶进1m出土一次。
四、设备工作描述
土压控制，土仓压力可在0～250Kpa范围内任意设定。土仓压力是靠螺旋输送机转速调整出土量以调整土仓压力，螺旋输送机转速由土仓压力计控制，土仓压力传感器通过PLC系统控制螺旋输送机，土仓压力高时可控制螺旋机减速，反之控制螺旋输送机加速。流塑性更好的全断面实现土压平衡，加泥能力0.13m3/min。同样可以加泡沫，增强设备在砂砾石层、流砂层的正常顶进的安全性。同时可向土体注入水泥浆或水玻璃等加固浆液。
本机机尾设有触变泥浆注浆系统，在顶进时同步注入触变泥浆以隔离土与管子的接触达到减阻的效果。
本机还设有机头倾角仪和姿态仪表，随时显示机头前进的纵坡和机头的旋转的角度，角度精度0.02°相对坡度万分之3.5。可供操作人员及时调正机头的坡度和旋转角。
螺旋输送机设有液动密封门，当遇有停电可自动关闭，长时间不施工可关闭密封仓，保持土仓压力。
五、土压平衡顶管土仓压力、顶力确定：
1、顶力计算
（一）计算公式
(2)
(1)
主动土压力
被动土压力
（4）
土仓压力p0=p01+2m水压 (3)
顶力
式中：
p0--- 土仓压力（主动土压力+2m水压） 单位：KN/m2
A--- 管正截面面积 单位：m2
f--- 管土间摩擦系数 取0.3
L--- 顶进距离 单位：m
土容重 单位：KN/m3
D--- 管外径 单位：m
D1--- 管内径 位：m
φ--- 管周围土的内摩擦角
单位：m
h1--- 卸荷拱高度=
hi--- 管顶到中心距 单位：m
G-- 单位长度管重 单位：m
H-- 管底以上覆土深度 单位：m
h-- 管中覆土深度 单位：m
1/4ΠD2P0-- 土仓迎面阻力 单位：KN
(二)顶管顶力计算
1.式中取值
最长段进行取值计算（61m）：
Δh本工程不考虑地下水影响。
hi=1.3m G=38.3KN/m
γ=20KN/m3 fkp=0.8 D=2.6m D1=2.15m f=0.3 φ=400
2.主动土压力（KN/m2）
最长段进行取值计算（61m）：
=2033.230.217-2313.1830.466
=1.604KN/m2
3.被动土压力（KN/m2）
=2033.234.599-2313.1832.145
=365.5-28.6+49.6
=237.8KN/m2
4.土仓压力（KN/m2）
最长段进行取值计算（61m）：
P0=P01+20=1.604+20=21.604KN/m2
5.顶力计算（KN/m）
最长段进行取值计算（61m）：
=61〔230.332.632036.353+230.332.63203(6.353+1.3)
30.217+0.3338.3〕+1/4Π2.62321.604
=61(198.214+51.814+11.49)+114.644
=61×261.518+114.644=16067.242KN
顶管机头顶进阻力：（KN）
L=6m G=50KN/m
=6〔230.332.632036.353+230.332.63203
(6.353+1.3)30.217+0.3338.3+0.3350〕
=6(198.214+51.814+11.49+15)+114.644
=1773.752KN
6.总顶力（KN）
最长段进行取值计算（61m）：
P=P1+P2=16067.242+1773.752=17840.99KN 考虑加膨润土等减阻措施，实际的总顶力为P，=70%P=12488.7(KN)
土仓压力确定：从理论上讲，土压平衡顶管过程中，其土仓的压力P0如果于所处土层的主动土压力P01，即P0＜P01，土体不稳定，可能塌方，造成地面沉降。反之，当仓内压力P0大于它所处土层被动土压力P02时，即P0＞P02，地面就会产生隆起。并且沉降是一个逐渐演变的过程，尤其是在粘性土中，不能及时发现，可能几年后还会沉陷，带来后患。土压平衡掘进理论说明，土压力控制在P01＜P0＜P02，这样的一个范围内，可达到土压平衡。
六、工作井施工
1、施工降水
根据现场地质情况，不考虑地下水情况。
2.工作平台支搭：
在中心线两侧2m处各设两根40＃工字钢。工作平台采用4根40#工字钢长为主梁，搭设前将工作坑四周现场场地平整后，在工作坑两端距坑边0.3m处向外铺两排2.2m长15cm×15cm方木10根，方木用扒锯扒牢，用吊车将主梁吊至方木上，立稳支牢。待全部主钢梁就位后，立即用 40# 工字钢两根 12m 横向将主梁联接，所有焊缝要满焊，防止主钢梁因受冲击时倾覆。待主钢梁联接焊完后，上铺6m×0.15m×0.15m方木，坑口尺寸为 2m×2m，所有方木铺平挤严后，用扒锯全部扒牢。将活动平台安放到平台导轨上，接电试平台的开闭是否正常，待调试正常后，将平台导轨固定。在顶管坑四周围设置安全护栏，工作坑上平台孔口必须安装护栏，护栏高度不低于1.2m。上下人的地方必须设置牢固、方便的爬梯。
3.立顶管架：
顶管工作坑出土的工作支架由四根 Φ100mm、壁厚(t＝10mm)钢管组成，每根钢管长度为 L＝9m，顶部用60－70mm圆钢连接，两端锁紧。工作支架底部由人工配合将四个支点位置找准确后，立即在四脚外侧焊防滑挡托，在顶管工的指挥下，上横向拉杆。横向拉杆要齐全，安装要平且保证拉杆能充分拉紧。拉杆上齐后，小卷扬机就位。顶坑到底后再将平和吊土立架拆除。

4、工作坑开挖
（一）顶管坑支护设计及计算
1．顶管坑支护设计
圈梁钢筋安装
顶管坑结构尺寸（长×宽=L×B）：主干线（D2150）顶管坑10.5m×9.6m。施工中顶管坑结构尺寸根居检查井的类型调节开坑尺寸来满足顶进需要, 开挖前，根据顶坑的管内底标高，考虑导轨高度、顶管坑底板厚度等计算出顶管坑实际槽底标高（H）。
根顶管坑上部设锁口圈梁，圈梁宽800mm，高500mm，圈梁采用16Φ20为主筋，Φ8＠200箍筋，混凝土强度等级C25。为了顶管工作坑下部钢架能与锁口圈梁连接，锁口圈梁向下预留钢筋接头，方法是在槽底向下打孔，插入800mm长φ20钢筋，间距1000mm。预留钢筋锚入锁口长度不小 于400mm。坑壁采用格栅挂钢筋网片倒挂逆作法，分层开挖，分层锚喷混凝土进行支护，结构厚度为250mm，格栅每750mm设一道，并在坑底设一道格栅。竖向用Φ20钢筋连接（采用搭接焊），间距为1m。钢格栅主筋采用Φ20、每断面4根，每榀钢格栅纵筋与横筋之间采用波浪型连接。沿钢格栅内侧主筋外缘满铺Φ6@100钢筋网片，并与主筋焊接成一体。竖井施工中应沿竖井壁设置“土钉”长1.5 m 的Φ20锚杆，呈梅花状布置，间隔1.5 m，并在喷射混凝土前与网片及钢格栅焊接牢固，以满足结构整体受力的要求，注意各网片相互搭接坑底要设一道钢格栅，本工程喷射混凝土设计强度等级为C20，中粗砂、豆石（粒径在0.5～1.0cm）配比为水泥（PO32.5）:砂子:豆石=1:2:2，速凝剂掺量为水泥重量的5%，水泥、砂子豆石和速凝剂采用人工搅拌，混合料要随拌随用，不掺速凝剂的干料其存放时间不应超过45分钟，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，每次喷1m，不得在一处堆积，要求喷射密实不得露筋，锚喷厚度不得小于250mm厚。喷射前必须穿雨衣，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。喷射机司机必须做到开始时先送风，再开机，再供料，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，料具内应保持有足够的料，喷射机的工作风压满足喷头处的压力在0.1Mpa左右，喷射作业完毕或因故中断时必须把喷射机和运料管内的积料清理干净。喷射时施工操作遵守以下规定：喷射时经常保持喷头有良好的工作性能；喷头与受喷面保持垂直，保持在0.6～1.0m的距离，喷射混凝土时需控制好水灰比，保持混凝土表面平整，每次开挖喷射混凝土前，应将前次喷射混凝土的接茬部位凿毛，清除表面粘附的泥土，以保障接茬处混凝土的密实。
顶管坑设置I30工字钢环撑一道,位置在坑口下2.5m处，八字斜撑四角满布与环撑满焊。
（锚喷混凝土顶管工作坑圈梁详见下图：锚喷混凝土顶管顶管工作坑结构平剖面图、格栅配筋图）。

竖井结构剖面施工图

栅格钢架间距0.5m,长度2m,
钢架之间采用角钢连接，纵向连接筋Φ20，间距0.5m内层放置，钢筋网片Φ6.100×100.
格 栅 配 筋 图

2.顶管坑支护计算
计算模型的建立
对于钢筋混凝土格栅梁和工字钢环撑的验算采用1/2分担法，即每道梁或撑承担其控制范围内土压力的作用。其中对钢筋混凝土格栅梁假定为两端固定，工字钢环撑梁为四支点连续梁。
1）钢筋混凝土格栅梁配筋及结构尺寸抗弯性验算：
本工作坑-5.5m至-6.5m的位置为顶管坑后背承受压力最大的部位，因此该范围的钢筋混凝土格栅是计算检验的重点。
故选取-6m位置，格栅层高为b=0.24m的钢筋混凝土格栅梁进行计算：
-6m位置的主动土压力为：

钢筋混凝土格栅梁所受均布载荷为：

钢筋混凝土格栅梁实际承受最大弯距为：

——格栅（顶管工作坑）的长度=9.6m
钢筋混凝土格栅最大计算弯距为（正截面受弯承载力计算模型）：

式中： 混凝土强度设计值c20；（按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2000））
钢筋抗拉（压）强度设计值；（按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2000））
——受压格栅主筋至锚喷墙表距离；
——格栅截面有效高度（格栅受拉筋至土层距离）；
b——格栅截面的宽度（格栅纵筋竖直间距+20mm）；
As——受拉区钢筋截面面积（2根）；
X——混凝土受压区高度；

钢筋混凝土格栅梁配筋及结构尺寸符合抗弯要求。
2）钢筋混凝土格栅梁配筋及结构尺寸变形验算：
钢筋混凝土格栅梁所受最大变形（受弯构件挠度验算模型）为：

钢筋混凝土格栅梁配筋及结构尺寸符合变形要求。
其中：
钢筋混凝土格栅梁（受弯构件）短期刚度：

式中：
钢筋弹性模量
裂缝间纵向钢筋应变不均匀系数
钢筋与混凝土的弹性模量的比值
纵向受拉钢筋配筋率：
受拉翼缘面积与腹板有效面积的比值：
有效受拉混凝土截面面积的纵向受拉钢筋配筋率：

按载荷短期效应组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力的等效应力：
3）工字钢环撑梁计算
工字钢环撑梁为四支点连续梁，梁长9m。
-2.5m位置土压力为：

工字钢环撑梁所受最大均布载荷为：
2.5m位置：
工字钢环撑梁所受最大弯距为：
-2.5m位置：
Ⅰ30工字钢的抗弯截面系数：
校核工字钢环撑梁的正应力强度：
-4m位置：
满足正应力强度条件。

5、洞口做法及加固：
为防止洞口处土体坍塌，需对洞口采取加固
措施。开洞口之前，沿洞口上部180°范围内顺管
方向打入长2 m的注浆花管打入深度不小于1.5 m。
当工具管全部入土后，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。
注浆压力不超过0.2Mpa。花管间距30cm，
如图所示：
洞口做法：将工作坑坑壁顶管管线进入位置凿出直径为2760mm的圆洞，圆洞中线为设计管道中线，切断坑壁榀架，用Φ20钢筋焊接成直径2760mm的钢圈，用Φ20，长度为240mm的钢筋连接两个钢圈，做成洞口钢筋圈，放入开凿出的洞口内，将钢筋圈与榀架栅格接触部位焊接，使之与坑壁连接成整体，在洞口钢筋圈内用水泥浆抹灰，厚度为30mm，抹灰要求平整光滑。
见下图：

七、顶管进洞的止水方法
为保证顶管机出洞时触变泥浆不从顶管机外壳周围涌出，需要在出洞口安装封闭装置。后封闭利用δ10mm钢板，加工两个圆环，两钢环内径比管材外径稍大即2680mm；外钢环比内钢环的外直径大100mm,把的橡胶圈（厚10mm,内直径1950mm，外直径为2680mm）安装在两钢套环之间，采用夹板螺栓固定。
顶管机顶入土前，将加工好后封闭安装在洞口预埋钢筋上，用螺栓固定。
由于橡胶圈内径小于管材直径，当顶管机头进入洞口，橡胶圈形成一个反向折弯，利用注浆时的反推力，使橡胶圈附着在管身，当注浆压力越大，橡胶圈附着力越强，从而达到后封闭的效果。

后封闭安装

1、工作坑后背安装
1.工作坑后背的受力分析 受力分析见下图

反力R应为总推力P的1.2～1.6倍,确保安全
R= B(gH2KP/2+2cH KP 1/2+ghH KP)
式中：R：总推力之反力（KN）
a：系数（取1.5～2.5之间） 取2.5
B：后座墙的宽度 取9米
g：土的容重（KN/m3） 取20. KN/m3
H：后座墙的高度（米） 取5米（入土1米）
KP：被动土压系数 为 tg2(45°+f/2) f取40°
c：土的内聚力（KPa） 取13.18 KPa
h：地面到后座墙顶部土体的高度（m） 取2米
代入得：
R =a B(gH2KP/2+2cH （KP 1/2）+ghH KP)
=2.5´9´[20´5´5tg2(45°+40°/2)/2+2´13.18´5´tg (45°+40°/2)+
20´2´5´tg2 (45°+40°/2) ]
=22.5´(1150+282.71+920)
=52935,98KN
工作坑后背以混凝土后背为后背墙，分别300mm豆石、20mm钢板，横放30#工字钢，竖放14#工字钢，20mm钢板，工字钢均密放并焊接。
具体布置见下图

八、土压平衡顶管机的就位
1、基座导轨安装
工作井的基础底板，后现浇300mm厚的C30钢筋混凝土底板，底板配筋上层为Φ14@300，下层为Φ20@200，底板尺寸为11×8.6m，浇注300mm，用地脚螺栓、压板固定导轨、用丝杠在顶进方向前方与坑壁撑牢（配筋图见附图）。具体基座导轨安装见下图：

2、整体就位
基座安装完毕后，进行顶管机的工作井位就位，用120吨吊车先吊装机头，待机头就位后，再吊装设备间。两者就位以后，进行电路、油路、无轴螺旋输送机、注浆系统的安装调试。

机头就位

3、管材的选用
根据土压平衡顶管机设备和土压情况，决定采用Φ2150mm钢承口混凝土管，其主要优点有：
(1)与钢插口接口管相比，它不仅省去了一环筋板和一环胶版衬垫材料，而更主要的是增加了可靠性。它同时也扩大了适用范围，特别适用于砂砾土。
(2)由于钢套环是埋在混凝土中，它增加了钢板环的刚度，在运输中也不宜变形
(3)避免了在管子推进过程中由于校正的缘故而使前面的钢环与混凝土管产生缝隙，随着管子的推进使大量的砂从缝隙中挤进来，使砂砾填满缝隙，若再反向纠偏时会造成钢环变形，导致泥砂涌进管内，破坏管口，影响顶进质量。
(3)管子接口迅速并且不容易产生错口
根据对目前混凝土管供应厂家的评审，我们优先选用优质厂家生产其中有“北京市第三水泥制管厂”、“北京跃通水泥制管厂”生产的Φ2150mm口管材，其管材为Ⅲ级标准管。
九、顶进施工
1、机头入土
机头初入土时,机头暴露，只存在轨道对机头的摩擦力,机头转动时易旋转,故入土前2m顶进时,顶进速度控制在5mm/min以下,以防机头旋转,并不间断的观测机头倾角和旋转角,倾角变化用纠偏千斤顶
调正,旋转角大于±5°刀盘开反转调正,顶进2m以后在机头不旋转的情况下逐渐加大顶进速度。机头没完全入土时,土仓压力控制在30~50KPa。待机头全部入土后，下第一节管做后封闭。后封闭做好后，用机头壳体注浆孔，注1：2水泥砂浆对机头外土体加固，注浆压力控制在0.4MPa左右。
2、正常顶进
1）土压仓内土的流塑性控制：本机头具有可控流量的加泥系统，顶进时向土压仓加泥，粘土层和粘土砂互层加泥量控制在每方出土加泥量10%，砂、砂砾石层每方出土加泥量，30~35%，顶进时可视出土的流塑性增减加泥量。
2） 土仓压力设定：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、过路、离房较近时，土压设定比表中数据加大30KPa，以提高安全系数。过路或离房比较近且管又处于砂或砂砾层时，在机头壳体加浆孔加浆，对土体加固，加固浆液采用水泥浆或酸性水玻璃。
3）触变泥浆减阻
a．管道顶进后与土壁的缝隙间注入触变泥浆，形成泥浆套减阻。触变泥浆从前向后依次注入，顶进一段距离后及时进行补浆。为了使膨润土充分分散，泥浆半和后停滞时间在12h以上。
b．触变泥浆配置
膨润土运到现场后分批测得膨润土的胶质价，按下表配置泥浆。
触变泥浆配比表（重量比）
膨润土的胶质价
膨润土
水
碳酸钠
60-70
100
524
2-3
70-80
100
534
1.5-2
80-90
100
614
2-3
90-100
100
614
1.5-2

c．加浆设备及加浆压力
加浆设备采用1-1B浓浆泵。加浆前先通过注水检验注浆设备，确认设备正常后方可灌注，压力控制在0.2Mpa左右，在灌注过程中按实际情况调整注浆压力。
d．注浆孔的设置
注浆的效果的好坏，与注浆孔的布置有很大关系，过去注浆孔设计在管子的中间位置，按90°或120°设置4个或3个，这样做的效果不佳，因为从孔里往外注出的浆液大多往土里渗透，不容易形成浆套，且土体坍落时容易堵塞注浆孔，为此，我们在管材加工时采取特别加工的的管材，注浆孔的设置设在承口以内，这样，浆液注出来时先在承口和混凝土管外壁之间先形成一个浆套，然后在从其空隙处挤出来，基本不受其周围坍落土体的影响，注浆也能顺利进行下去，比较容易实现注浆减阻的效果，注浆在管顶设置一个，180°两侧各设置一个，共设置3个。
e：顶进时触变泥浆必须同步注浆。在机头尾部设有触变泥浆注浆孔。管子每5～6米设补浆孔。顶进和平时都可补浆。注浆泵用离心式浆压泵。注浆口压力控制在0.13Mpa～0.22Mpa.离浆泵特性，流量压力成反比，流量可自动调节，顶管时不停泵。
4）管道泥浆置换与填充补浆
管道顶进施工完成后，在泥浆填充置换前用雷达进行探测，充分掌握顶管后管道四周土体密实度情况。
注浆使用高压注浆泵向管外注入水泥、粉煤灰浆液填灌顶管超挖空隙，避免地面沉降，同时将触变泥浆置换出来。补浆时由后向前交错压入水泥、粉煤灰浆液。浆液配比为：水泥:石灰粉煤灰:水=1:3:15。
管线注浆完后对管线上方土体进行超声波雷达检测没有发现土体松散先行方可进行下一步工序。
5）测量：初始顶进每30cm测一次，并做记录。正常顶进时在顶管坑可随时用全站仪测量，每米做一次记录，遇有纠偏每30cm做一次记录。测量记录分别绘制高程中心曲线图，随时掌握机头前进趋势。
6）纠偏：当高程+10～-30mm时，机头倾角又是向偏差大的方向发展趋势，要考虑纠偏，中心偏差到40mm时，测机头前后中心偏差，如中心偏差是向加大偏差发展趋势要纠偏。纠偏时用纠偏千斤顶。偏差方向的千斤顶顶出。最大不超过1.4º,纠偏时每30cm测量一次,并做机头机尾数据比较,有回归趋势,保持一段顶进,就要停止纠偏,防止左右摆动。
7）顶进速度：本工程顶进速度控制在30mm～50mm/min，前30米和纠偏时用较低速度，以后视出土搅拌情况、刀盘扭矩情况适当加快顶进速度。下管时，机头在停止顶进的状态下，刀盘转3～5分钟，在停机同时螺旋输送机出泥时，排泥液压门关闭。在断电以保证土压仓土压。下管完再顶进时，应先开刀盘，再依次开皮带运输机、螺旋输送机，推进系统。
8）出土：顶管机工作过程中所挖掘的土，先经螺旋输送机输送到皮带运输机上，再经皮带运输机输送到水平运输车中，最后经吊车垂直吊运至工作坑上的存土场，定期外运。
9)在前几节管顶进的过程中如果停机，则有可能出现顶进管段回弹的可能，这时就需要采取在回镐下管时加方木支撑的措施，或者在回镐前超顶10～20cm，以便即使前几节管回弹，也不影响后面管节的安放。
10）为了防守止机头接收坑时防止塌坊，在开挖接收坑时只开挖止机头上方50cm处待机头进入顶坑后在将接收坑挖止槽底，这可以防止因机头进入接收坑造路面塌坊。

起吊系统布置图
第五章 质量目标及保证措施
一、质量目标及标准
1、质量目标:
合格率达 100%达行业优良标准创市优精品工程污水闭水一次合格。
2、质量标准:
质量标准执行北京市市政排水顶营质量标准 《市政排水管渠工程质量检验标准》DBJ0l-13-95。
3、以工程质量目标为核心，建立建全质量管理体系，坚持质 量岗位责任制，提高全员质量意识树立质量第一的思想。
4、执行项目经理负责制，做到谁施工谁对工程质量负责，谁操作谁保证工程质量。
5、严格执行检验、试验、验收制度，严把原材料进货关。
6、加强施工过程申的质量控制，做到上道工序不合格不能进行下道工序，检验评定覆盖面达百分之百。
7、各工序要有检验、评定、试验报告等书面见证资料。
8、顶管工作坑允许偏差
序号
项目
允许偏差(mm)
检验频率
检验方法
范围
点数
1
工作坑每侧宽度、长度
不小于设计规定
每座
2
用尺量
2
后背
垂直度
0.1%H

每座
1
用垂线与角尺量
3
水平与中心线偏差
0.1%L
1
4
导轨
高程
+3 0
每座
1
用经纬仪测量
5
中心线位移
左3以内
右3以内
1

9、顶管允许偏差
序号
项目
允许偏差(mm)
检验频率
检验方法
范围
点数
1
中线
结构
D≥1500
≤50
每节管
1
测量并查阅测量记录
2
管内底高程
D≥1500
+20
-40
每节管
1
用水准仪测量
3
相邻管口错口
D≥1500
≤20
每节管
1
用尺量

10、管道闭水允许偏差:闭水试验允许渗水量
顺序
项