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1、第一章 .概述第一節、 工程概況、地質情況和工程特點第二節、 地質條件第三節、 交通條件第一節 施工順序總體安排第二節 工作井及接收井施工方法第三節 檢查井施工方法第四節 頂進施工工藝安全生產及文明施工第1節工程概況和主要工程量第七節.頂管施工方案一、選擇適合本工程的頂管機頭及其配套設備，中繼間類型的選擇及應急時采取的技術措施 (1) 選擇頂管掘進機 選擇好頂管掘進機對頂管施工是至關重要的。根據浙江城建勘測工程有限公司提供的工程地質勘察報告，由地質縱剖圖可見，頂管穿越多層不同的土質，土質變化大，經過我公司頂管專家組的專題研究，決定選擇土壓泥水平衡頂管掘進機(TLM)用于本工程。Telemole2、掘進機的開挖面具有二種平衡機理，大刀盤平衡開挖面的土壓力，使之在主動土壓力和被動主壓力之間。泥水系統的壓力平衡開挖面的地下水壓力，這種雙重平衡機理的掘進機對地表隆沉控制精度是很高的，一般對D800掘進機地表隆沉控制值小于5mm。此外，該掘進機的操作是在地面控制室進行的，采用激光導向，閉路電視監控，還具有自動化程度高，質量易控制等特點。由于管內實現連續出土，日推進進尺大于25m。(2) 中繼環設計 對800頂管，為提高工程的可靠性，每套中繼環安裝16只250KN雙作用油缸，總推力為4000KN，油缸行程為300，由于中繼環的實際總推力是頂進阻力引起的，所以在正常頂進條件下，中繼環液壓系統的工作壓3、力較低，設備故障率小，可靠性高。中繼環的結構形式，中繼間密封共設2道，在2道密封之間可以壓注潤滑脂。中繼環和主頂進裝置由PLC可編程序計算器實現預定的聯動，只需一名操作人員就可控制。在每套中繼環處還安置了行程儀傳感器，在操縱臺上顯示出行程讀數，以便操作人員控制。(3) 主頂進系統 主頂進系統共有4只1500KN雙沖程等推力油缸，行程3500mm，總推力6000KN，4只雙沖程油缸組裝在油缸架內，安裝后的4只油缸中心位置必須與設計圖一致，以使頂進受力點和后座受力都保持良好狀態。安裝后的油缸中心誤差應小于5mm。主頂液壓動力機組由二臺大流量斜軸式軸向柱塞泵供油，采用大通徑的電磁閥和系統管路，減小系4、統阻尼，油缸可以單動，亦可聯動。主頂系統由PLC可編程序計算器控制，并采用變頻調速器實現流量的無級調速。主頂系統操作臺設在地面控制室內，主頂和中繼環實現聯動。 盡管在頂管施工前，我們對機頭進行了大修。對中繼間的設計考慮了二道密封圈，在加工過程中對尺寸嚴格控制，但地下工程往往會發生不可預見情況。特制定以下應急技術措施。 a.準備足夠的機械和液壓易損零部件，使施工中的修理時間縮到最短。 b. 在機頭的主軸密封和中繼間密封中增加了油脂供油系統，一旦發生滲漏泥水，可以很快通過壓注潤滑脂，以潤滑脂的壓力封堵滲漏通徑。 (4)注漿設備系統 對長距離頂管能否及時地有效地向管節外圍壓注觸變泥漿，以形成和維護好5、泥漿套，起到高效的減摩作用，往往是頂管成敗的關鍵。 本頂管施工用的膨潤土觸變泥漿，是在地面壓漿站配制后，通過液壓注漿泵壓入輸漿總管，輸漿總管由2”鍍鋅鋼管和球閥、水暖管件等組成，與管節上各壓漿孔接通的環形管，采用1”高壓軟管。 注漿設備主要技術參數 單缸液壓注漿泵型號：SYB5050II 注漿流量：Q80Lmin 注漿壓力：P4Mpa 油泵型號：10SCYl4lB Q10mlr p31.5MPa電機型號：Y112M4N=4KWN=1450r/min(5) 主要頂管施工機械設備表機 械 名 稱規格型號功率出廠時間數量新舊程度小計其 中擁有新購租賃D800土壓泥水平衡掘進機100KW1套1套70主6、頂油缸1500KN10只10只80液壓動力站2套2套80注漿管路設備2套2套80泥水管路設備2套2套80基坑設備2套2套6015T履帶吊2臺2臺70鉆機15KW2臺2臺70液壓注漿泵SYB-50/5020 KW2臺2臺70電焊機直流30 KW2臺2臺60污泥泵3”3 KW4臺4臺60配電箱200KVA2只2只70二、頂管施工工藝的說明，最大頂推力及其限制措施(1) 頂管工藝流程圖掘進機井內就位砼管進場驗收軸線控制出泥準備后座千斤頂頂進割開悶板掘進機試運行洞口止水裝置安裝后座千斤頂安裝測量放樣 軌道安全后座頂板安裝砼管頂進結束施工準備砼管拼裝接口檢驗管道頂進頂進糾偏電瓶車出土偏差測量掘進機穿墻施7、工準備頂進設備安裝(2) 成品管的選擇 本工程頂管采用F型鋼承口式鋼筋砼管，接口采用楔形橡膠圈，過鐵路頂管采用“F”型鋼板鋼筋砼復合管，接口采用楔形橡膠圈，該接口形式是非?？煽康?。但在制造和施工中還應嚴格把關，確保成品管強度，選材尺寸精度和密封都符合設計要求。F型成品管的接口存在二環滲水途徑可能從管外進入管內，一環是從鋼套環和混凝土交界面滲入，另一環是從楔形橡膠止水圈滲入。應當指出的是夾板襯墊是不能起密封作用的。設計意圖是左側通過錨固鋼筋使鋼套環與混凝土牢固結合，并由一環聚胺脂軟膏阻斷可能因糾偏引起的滲水通徑，而右側是通過高精度鋼模保證橡膠止水圈產生足夠的壓縮過盈量，從而滿足密封要求。(3) 8、頂管工作坑設施基坑導軌應具有足夠的強度和剛度。本工程基坑導軌由型鋼和鋼板焊接而成。在底板基礎上應事先預埋鋼板，預埋鋼板的位置與基坑導軌相吻合，以便導軌與之焊接。預埋鋼板上的錨固鋼筋要焊牢并有足夠的錨固強度，導軌安放后，還應在二側用型鋼支撐好，必要時再澆筑混凝土，確保導軌在受撞擊的條件下，不走動，不變形。主頂油缸架是拼裝式結構，主頂油缸架的安裝也要定位準確。保證油缸受力點的正確位置。其高程和平面安裝誤差小于5mm。承壓壁是承受和傳遞全部頂力的后座墻，更應具有足夠的強度和剛度，并有足夠安全度。本工程的承壓壁設計先用混凝土澆平，后靠鋼板用70鋼板，在鋼板和混凝土平面之間襯滿堂50mm松木板，承壓壁的9、面積HB3.43.4m。(4) 洞口止水裝置在洞口外側，要設置鋼封門，鋼封門采用16槽鋼，密排布置，在洞內側，根據設計要求，先制作鋼筋混凝土墻，再砌磚墻，頂進開門時，用風鎬破除鋼筋混凝土墻和磚墻，不留隱患。在預留洞底部，還應設置延長導軌，以免機頭出洞時嗑頭。根據設計預留的法蘭，我們在法蘭上安裝洞口止水裝置。該裝置必須與導軌上的管道保持同心，誤差應小于2cm。洞口止水裝置密封為橡膠止水法蘭。在橡膠止水法蘭之前應預埋注漿孔，以便壓注膨潤土泥漿。在機頭將要到達接收井時，要精確測出機頭姿態位置，盡量滿足橡膠法蘭與機頭同心的要求。(5) 平面布置 本工程采用15T履帶吊，在實行全封閉隔離，并建筑必要的生10、產臨時設施。要保持施工現場的文明、安全和衛生整潔。(6) 最大頂推力及其限制措施本工程主頂液壓系統最大頂推力根據管子允許頂力設置；對D800最大頂推力F=3000KN；限制措施為控制液壓系統的壓力；對D800: P限15.7Mpa由于限制的系統壓力較小，所以液壓系統的故障將大大減小，頂管的可靠性也相應提高。當液壓系統的壓力達到P限時,主頂液壓控制臺將報警，以滿足限制最大頂力的措施。三、頂管進出洞口地基加固措施(1) 概述本工程頂管進出洞口措施是施工成敗的關鍵，在進出洞口先進行分層注漿地基加固，加固范圍為LBH544.5m=90m3，接收井加固范圍為LBH2.544.5m=45m3，強度為0.111、5MPa，地基加固采用分層注漿法。 (2) 分層注漿施工注漿漿液采用425#普通硅酸鹽水泥漿加磨細粉煤灰。漿液配比表425#水泥磨細粉煤灰水水玻璃膨潤土1110.020.02a. 分層注漿施工工藝流程圖灌封閉泥漿鉆 孔設備就位沖洗塑料閥 管注 漿插注漿芯管 b. 施工方案布孔原則(因分層注漿影響半徑750mm，有效半徑500mm)：孔距均為lm，改善土體性質，從而達到地基加固及防滲的目的。注漿時采用先從外圍，后內部的注漿施工方式，以防止漿液流失。每孔注漿時，自下而上分層注漿，每次撥管間距為0.33m，注漿壓力為0.250.35MPa。先將注漿管壓入土層至設計深度，然后接上壓漿機，邊向上撥起注漿12、管邊向土層內注漿。四、建筑物、構筑物沉降控制保護措施 本工程頂管軸線附近建筑物較少，頂管施工對周圍建筑物影響較小，而且由于我公司計劃在本工程中投入使用的頂管掘進機為土壓泥水平衡掘進機，該型掘進機對地面沉降控制精度高。盡管如此，我們仍將在頂管過程中，精心操作，嚴格控制地面沉降。(1) 地表沉降預測(Attewell方法)Attewell和Peck一樣，假定沉降槽的曲線線形為正態分布曲線.見以下公式：i/R=K(z/2R)n V= *i*Smax式中：i-沉陷槽曲線反彎點至中心距離； R-頂管開挖半徑； Z-從地表到頂管中心的深度； V-沉陷槽的容積；Smax-地表面最大沉降量 K,n-常數(參照13、藤田系數表) A-頂管開挖面積。由藤田系數表，得到淤泥質粘土，土壓泥水平衡掘進機的地層土損失量V/A=1.0%，常數K=1，n=1，又根據施工條件，求得i/R= K(z/2R)ni=R *K(z/2R)n=0.84*(4.5/1.68)=2.25 m由V/A=1.0%，得到V=A*1.0%=(3.14/4)*1.22*0.01=0.01m3 V= *i*SmaxSmax=V/(I)=0.01/(*2.25)=0.002m=2mm(2) 地面監測，優化掘進機參數在初始推進階段，要精心組織地表監測，在軸線上方每隔3m布設一個沉降控制樁。通過地表監測得到隆沉量與相對應的掘進機主參數（包括推進速度、開14、挖面土壓力值，出土率等）進行比較，從而優化掘進機參數，指導以后的頂管推進。(3) 注漿穩定措施除了在初始推進階段，優化推進參數以外，在頂進過程中加強同步注漿也是有效手段之一，必須盡可能將膨潤土泥漿套隨機頭向前移動，形成連續的環狀漿套。要選擇觸變性能良好的膨潤土制漿材料。(4) 置換泥漿措施在頂進結束后，我們必須立即用純水泥漿置換膨潤土泥漿，置換水泥漿的水灰比為0.45，P=0.20.5Mpa，Q=0.3m3/m。五、處理有關沼氣及流砂的方法和措施及頂管機頭碰到原有地下障礙物的措施和方法 由于本工程頂管埋設較淺，在開挖面一般情況下不會遇到沼氣，而且，我公司采用的頂管掘進機是在地面遙控操作，管內一15、般情況下無人操作。但是在施工過程中，管內要做好通風措施。如果管內必須動用明火，應對管內氣體進行詳細測定，在確保絕對安全情況下，才能使用明火。本工程頂距較長，我們將采用通風系統，管內空氣含氧率不低于20%，新鮮空氣量不低于每人每小時30m3。有害氣體濃度不低于健康標準，管內溫度不超過32 0C，相對濕度不超過80%，易燃氣體的濃度不超過爆炸下限的10%。在頂進過程中，要選用國家許可的大氣檢測儀器對管內氣體進行連續測量。根據我們經驗，由于管道埋設較淺，有可能會遇到不明障礙物。因為我們是用封閉式土壓泥水平衡掘進機施工，該掘進機采用的是面板式刀盤，切土口可以控制，所以如果有較大的石塊，是不可能進入機內16、的。而小塊碎石進入機內，能通過排泥管道輸出，但是，如果機頭遇到樁之類的障礙物，機頭將難以排出。六、頂進過程中，采用中間接力頂進的中繼間設置情況在綜合分析了主頂液壓裝置，中繼間的最大推力，管子允許的軸向力以及工作井后座最大土抗力以后，我們先確定控制頂力?？刂祈斄τ晒茏釉试S頂力確定。D800：F控3000KN 工具管迎面阻力F1和管道周邊摩阻力F2工具管迎面的土壓力控制在主動土壓力和被動土壓力之間，我們忽略C值影響，工具管迎面阻力取靜止土壓力。D800:F1rHA19*4.5*(3.14/4)1.42=131.5KN （設定土的容重r=1.9t/m3，土面至管中心深度H ）管道周邊摩阻力F2DLf17、 D-管外徑 L-頂進長度 f-單位面積周邊阻力。根據大量頂管工程實例，取頂管經驗數據f=7KPa，又考慮在1號中繼間以前留有一定安全系數，為0.7,這樣可得：1號中繼間以前的長度D800: L1(F控 -F1)0.7/Df(300-13.15 )0.7/（1.40.7）65m對1號中繼環以后相鄰兩個中繼間之間的長度LD800： LF控 /Df 300/（1.40.7）=97 m 相鄰二中繼間之間的長度，根據每節頂程的長度和具體情況也作了相應的調整。各頂程的中繼間距離和數量列表如下頂進方向(井號)管徑(mm)長度(m)中繼間套數12800242232800100134800160154800218、182568002312768002402788002402988001281合計800155915七、 頂進過程中線型控制及量測設備(1) 測量儀器配備與檢驗頂管施工需進行三維動態測量，其精度要求很高，我們將采用精度高，性能優良的測量儀器才能夠滿足其精度要求。為此，我們將配備性能優良的蘇光一廠的激光2”經緯儀，水準儀等一系列精密高檔儀器。頂管施工測量所使用的儀器、附件按時送質檢單位進行檢驗，做全面鑒定，并在使用過程中經常進行檢查。(2)控制測量 a. 平面控制為確保兩井間頂管貫通，在兩端頭井附近埋設地面導線點，利用空導點和地面導線點，以導線測量形式，將平面控制成果引測到施工現場。利用空導點和19、地面導線點建立平面控制網。導線測量采用索佳測距儀，測距6測回，雙向觀測，測距相對誤差1/80000，對觀測結果進行平差。井上座標點向井下傳遞采用聯系三角形方式，點位由鉛垂儀垂直投設。井下控制頂進方向的基準點用鋼架埋設成固定點，采用激光經緯儀跟蹤觀測機頭偏差方向。 b. 高程控制利用施工區域附近的已知高級水準點，布設等級水準路線，將高程引測到附近，并設立施工高程控制點。地面高程傳遞到井下時用鋼尺垂直懸掛，下系至標準拉力線錘，然后地面、井下兩臺水準儀同時觀測。井下布設23個地下起始高程控制點。 c.頂管姿態測量 為保證頂管機嚴格按設計軸線推進，必須及時觀測頂管動態數據，從而調整頂管各施工參數，指導20、頂管正確、安全推進。 頂管姿態測量是通過位于內的激光經緯儀，將激光點打在機頭坐標靶上，再通過閉路電視反映在電視顯示器上，以指導糾偏操作。 為使頂管的測量數據準確，應定時對頂管進行復測校核，如果工作井發生偏移，應重新調整儀器坐標數據。八、 觸變泥漿的配置及壓漿方案 觸變泥漿由地面液壓注漿泵通過2”管路壓送到各注漿孔。在機頭處應安裝隔膜式壓力表，以檢驗漿液是否到達指定位置，在所有注漿孔內要設置球閥，軟管和接頭的耐壓力5MPa，支管通徑為G1。在洞口止水裝置前的建筑空隙處設置4個注漿孔，當管道外壁進入洞內，未與土體磨擦之前就先浸滿漿液。觸變泥漿隨管外壁向土體滲入。在整個管道中每間隔2個管子設1個補漿21、斷面共4個注漿孔，補漿應按順序依次進行，每班不少于2次循環，定量壓注。觸變泥漿的配方和性能指標配方膨潤土純堿CMC漏斗粘度 (秒)視粘度CP失水量ml終切力(達因/mm3)比重A漿156242”32.561501.073注漿壓力：大于地下水壓力，注漿量為建筑空隙的68倍。九、地上、地下挖棄土安排及處理由于本工程采用土壓泥水平衡掘進機施工，開挖面的土體被大刀盤切削后進入泥漿室，再通過Telemole泥水管路系統循環運行，使頂管能連續推進。泥水系統選用二臺石家莊水泵廠生產的渣漿泵。一臺放在地面上為送泥泵，另一臺放在基坑下為排泥泵。地面安放4只沉泥箱，管路采用4“無縫鋼管，管節接頭為卡箍式活絡接頭。基坑內設有旁通裝置等。泥水系統利用Telemole管路系統。土方的外運通過將沉泥箱內沉淀的泥漿用4”污泥泵抽到密封罐車內，由于在設置了4個沉泥箱，所以泥漿的外運可以在夜間進行，以盡量減少對交通和環境的影響。泥漿外運必須征得有關渣土管理、交通管理部門的認可并事先辦好手續。