1、xx市三水廠水源遷改工程 施工方案編制： 審核： 審核： xx省第三工程有限公司目 錄1.編制說明、原則和依據(jù)41.1.編制說明41.2.編制原則41.3.編制依據(jù)51.3.1.技術標準及設計依據(jù)51.4.工程概況51.5.工程地質(zhì)概況51.5.1.場地地層構成5水文地質(zhì)條件62.施工籌劃72.1.本段工程頂管特點72.2.選型的要求72.3.頂管機刀盤和刀具選擇82.4.二次破碎裝置92.5.設備的安全性和可靠性103.頂管方案及工藝103.1.頂管機的性能參數(shù)103.1.1.泥水平衡頂管機參數(shù)103.1.2.機頭結構示意圖113.2.主要施工工藝123.2.1.基本施工工序123.2.2.

2、工序示意圖133.2.3.軸線測量放樣133.2.3.1.地面趨近導線測量133.2.3.2.水準測量143.2.3.3.軸線測量153.3.始發(fā)井內(nèi)的設備安裝153.3.1.洞口止水裝置安裝153.3.2.后靠墻的安裝163.3.3.機架的安裝173.3.4.測量觀測臺安裝設置173.3.5.始發(fā)井內(nèi)洞口的鑿除173.4.頂力估算及中繼間布置183.4.1.頂力估算183.4.2.中繼間的設置計算193.4.3.中繼間說明203.5.觸變泥漿減摩223.5.1.觸變泥漿減摩的作用223.5.2.注漿工藝順序223.5.3.漿液配比與質(zhì)量指標233.5.4.注漿原則233.5.5.注漿質(zhì)量的控

3、制措施243.5.6.壓漿過程中注意事項243.6.頂管機姿態(tài)控制253.6.1.頂進偏差產(chǎn)生的原因253.6.1.1.形成滾動偏差的原因253.6.1.2.引起方向偏差的因素253.6.2.頂管機的姿態(tài)監(jiān)測253.6.2.1.人工監(jiān)測253.6.2.2.滾動角的監(jiān)測263.6.2.3.激光導向監(jiān)測273.7.防沉降措施273.7.1.沉降分析273.7.1.1.開挖面引起的地層損失273.7.1.2.管道外周環(huán)形空隙引起的地層損失283.8.管道頂進輔助工作283.8.1.頂管供電及照明283.8.2.頂管通訊、監(jiān)控283.8.3.頂管通風、氣體監(jiān)測294.頂進施工質(zhì)量保證措施294.1.1

4、.主要施工技術參數(shù)的控制294.1.2.頂進軸線的控制294.1.3.管節(jié)減摩304.1.4.頂進技術措施305.施工安全管理體系305.1.1.安全責任制305.1.2.安全教育315.1.3.安全技術交底315.1.4.安全生產(chǎn)管理315.1.5.安全檢查321. 編制說明、原則和依據(jù)1.1. 編制說明本方案是根據(jù)本工程設計圖、工程量清單，并按國家頒布的現(xiàn)行施工質(zhì)量驗收規(guī)范、施工規(guī)程和有關工藝標準進行編制的。我公司將按業(yè)主指定時間和地點與進行協(xié)商，簽訂本工程承包合同，做好人員、材料和施工機械的組織、進場等施工準備工作，按時開工。在此基礎上，開工前我公司將根據(jù)會審后的施工圖、建設單位、監(jiān)理單

5、位對施工方案提出修改意見，做進一步的完善和細化，編制詳盡的施工組織設計方案，確保本工程施工的順利進行。施工過程中，如有變更，本公司將針對變更情況，根據(jù)實際情況重新修改和編制相應的施工方案，并報建設單位和監(jiān)理單位，取得認同后方予以實施。1.2. 編制原則 堅持質(zhì)量第一，用戶至上的宗旨，全面執(zhí)行我公司“科學管理創(chuàng)時代精品，優(yōu)質(zhì)服務讓顧客滿意”的質(zhì)量方針，嚴格按照ISO9001：2008國際質(zhì)量體系標準要求進行施工管理；堅持以人為本的要求，做好施工現(xiàn)場的安全生產(chǎn)、文明施工工作；以環(huán)境管理體系規(guī)范為準則，做好環(huán)境保護，走持續(xù)發(fā)展的道路。并切實貫徹執(zhí)行國家施工及驗收規(guī)范、操作規(guī)程和制度，確保工程質(zhì)量和安

6、全。嚴格執(zhí)行基建程序，發(fā)揮我公司技術優(yōu)勢，利用先進的施工設備、技術，科學與現(xiàn)代化電腦信息網(wǎng)絡管理，加快施工進度，確保業(yè)主投資盡快產(chǎn)生效益。充分發(fā)揮我公司整體實力，大量使用先進的機械設備，減輕勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率，加快施工進度。加強工程進度的科學性、計劃性的管理，合理安排機械、材料、勞動力的進退場，確保現(xiàn)場文明整潔。遵循國家及當?shù)卣嘘P環(huán)保文件精神，采取有效措施，減少環(huán)境污染，降低噪音。嚴格遵循國家、地方政府和業(yè)主有關消防要求，做好消防工作。1.3. 編制依據(jù)1.3.1. 技術標準及設計依據(jù)&城市道路設計規(guī)范 CJJ37-2012；&鐵路隧道設計規(guī)范 （TB10003-2005）；&錨桿噴

7、射混凝土支護技術規(guī)范 （GB50086-2001）；&公路隧道設計規(guī)范 （JTJ026-2004）；&水工隧洞設計規(guī)范 （DLT_5195-2004）；&地下工程防水技術規(guī)范 （GB50108-2008）；&建筑基坑支護技術規(guī)程 （JGJ120-2012）；&鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收標準 （TB10417-2003）；1.4. 工程概況 xx市三水廠水源遷改工程位于xx市河東濱江路，xx市三大橋上游約200m處。取水管道為一根DN1600鋼管，壁厚20mm，與DN1200中心間距3.8m，設計管內(nèi)底為21.70m，施工工藝要求泥水平衡頂管法于取水泵房井內(nèi)平行頂進，一次性穿越濱江大道和湘江防洪大

8、堤頂至湘江河中，頂進150m后，采取水下切割法回收頂管機。1.5. 工程地質(zhì)概況1.5.1. 場地地層構成 在勘察范圍及勘探深度內(nèi),組成場地地層自上而下依次為人工填積的雜填土,沖積而成的粉土及卵石及下伏基巖強風化、中等風化粉砂質(zhì)泥巖。其各層主要特征依次描述如下： 1、 雜填土（Q4ml）褐黃-褐灰色,以粘性土為主,含較多碎石、磚塊及植物根系等雜質(zhì),局部含少量淤泥質(zhì)雜填土,人工填積，結構松散,稍濕-濕。層厚2.507.50m,層底高程28.2231.50m。2、 粉土（Q3al）褐黃-黃褐色,含少量灰白色條狀高嶺土及少量黑色鐵錳氧化物,底部含石英粉砂和云母碎屑,稍具砂感,裂隙發(fā)育,搖振反應中等,

9、無光澤反應,干強度低,韌性低,稍濕,中密。埋深2.507.50m,層厚0.605.20m，層底高程26.3027.62m。3、 卵石（Q1al）褐黃色,以石英質(zhì)硅質(zhì)碎屑為主,夾少量粘性土、砂礫,粗顆粒呈圓形及亞圓形,中等風化，粒徑大于20mm的占55%左右,含較多粗顆粒，最大粒徑可達100mm,中密,濕-飽和。埋深3.1010.50m，層厚4.207.00m，層底高程20.5422.10m。4、 強風化粉砂質(zhì)泥巖（K）紫紅色,粉砂泥質(zhì)結構,層狀構造,以泥質(zhì)成分為主,石英粉砂為次,裂面見少量云母碎屑及鐵錳氧化膜,巖石風化強烈,頂部分風化成土狀,裂隙發(fā)育,遇水易軟化,干燥易碎。巖面粗糙,巖芯多呈碎

10、塊狀-短柱狀,堅硬,致密,稍濕。埋深10.1016.30m,層厚0.801.10m,層底高程19.7421.00m。5、 中等風化粉砂質(zhì)泥巖（K）紫紅色，粉砂泥質(zhì)結構，層狀構造，以泥質(zhì)成分為主，石英粉砂為次，局部見溶蝕現(xiàn)象，該巖層中局部夾綠泥石及泥質(zhì)物透鏡體,分布無規(guī)律，強度較低。巖石較完整，遇水易軟化，干燥易碎裂。巖芯完整，多為短-長柱狀，堅硬，致密，稍濕。埋深10.9017.10m,鉆孔控制厚度5.908.20m,控制高程11.5415.10m。1.5.2水文地質(zhì)條件1）地下水 勘察期間，在勘察范圍及勘探深度內(nèi)，場地主要見上層滯水、潛水和基巖裂隙水。上層滯水主要賦存于雜填土及粉土頂部裂隙中

11、，受地表水和大氣降水補給，季節(jié)性變化明顯。本次測得上層滯水初見水位為1.105.20m，相應高程29.6233.80m。潛水主要賦存于粉土的底部和卵石中，受同層地下水及湘江水補給，本次測得潛水初見水位3.5010.70m，相應高程26.0027.20m；基巖裂隙水主要賦存于粉砂質(zhì)泥巖的裂隙中。測得混合靜止水位1.307.30m，相應高程29.4230.20m。 2. 施工籌劃2.1. 本段工程頂管特點序號工程特點相關要求1埋深大-管道埋深20-24m，地下水豐富。要求頂管機、管道承壓能力強2管道穿越地層主要為卵石、強風化粉砂質(zhì)泥巖刀體切削能力強，剛度硬3頂進前8米截面為一半在巖層一半在礫石層嚴

12、格控制頂進偏差4卵石、強風化粉砂質(zhì)泥巖抗壓強度大、巖體完整性好對刀具的切削、抗壓能力，耐磨程度要求特別高，頂管設備必須具有很強的優(yōu)勢。5一次頂管距離長-頂進距離約150m對中繼間設置，管材質(zhì)量，測量及通風等長距離頂進施工的保障措施方面要求嚴格。6穿越湘江大堤必須一次性頂進。7掘進方向和精度要求較高要求頂管機控制方向和能力強，激光導向準確，監(jiān)控措施準確，確保頂管掘進質(zhì)量和安全。8根據(jù)實際情況需重新準備，頂進速度慢，工期要求較高在保證質(zhì)量的前提下，提高施工速度，備足易損設備。2.2. 選型的要求2.3. 對于頂管工程來說，針對不同的土質(zhì)情況選用不同的機型是很關鍵的，甚至直接關系到頂管施工的成功。因

13、此針對本次頂管工程的特點進行頂管機的選型是決定頂管成功的重中之重。經(jīng)過科學認真的分析論證，決定采用二次破碎泥水平衡式頂管機，它具有其他類型頂管機無法比擬的優(yōu)勢： 該型號機頭具有結構合理，可靠性高，適用性強，施工速度快，工程質(zhì)量良好等特點。.適用于卵石，軟巖等不同混合巖體條件。.本機刀盤上的多邊形泥倉殼體的每一個邊形成更強大的破碎功能。.簡單可靠的支撐和傳動體系，以及大扭矩輸出，使設備更加安全可靠。.在多邊形泥倉內(nèi)設有數(shù)個高壓水噴嘴，高壓水可對泥砂進行切割。.先進的機頭姿態(tài)顯示和糾偏控制系統(tǒng)，使機頭姿態(tài)更易控制。2.4. 頂管機刀盤和刀具選擇刀盤根據(jù)不同的形式分為面板式和輻條式。一般認為面板具有

14、擋土作用，有利于開挖面前方的的土體穩(wěn)定，但面板式刀盤施工時一般扭矩要大些，而輻條式刀盤扭矩較小，對開挖面穩(wěn)定不利，施工實踐證明，輻條式刀盤施工時路面沉降是要大于平板式刀盤，從安全角度出發(fā)，本次頂管機刀盤最終采用輻條和面板式混合刀盤，將開口率控制在26%。圖：二次破碎頂管機刀盤管道穿越地層主要為卵石、強風化粉砂質(zhì)泥巖，施工中最突出的問題是刀具的抗壓、耐磨性問題，在卵石、強風化粉砂質(zhì)泥巖中，刀具的磨損非常大，如果不采用硬度的耐磨材料，勢必存在刀具損壞，增大施工難度等的問題。本次頂管長度為150m，大部分管道掘進時都在卵石、強風化粉砂質(zhì)泥巖中進行，為了保證150m掘進過程中，減少刀具損壞情況，所以，

15、刀頭的正面和側(cè)面，均采用超硬質(zhì)進口合金刀具，且為了提高其抗折斷性，摻入稀有金屬鈷。刀具采用主刀、中心魚尾刀組、先行刀、刮刀和保徑刀等多種刀具，分別安裝在刀盤中心，進泥口、刀盤面和刀盤外周，所有刀具和刀盤焊接均采用耐磨焊條。該套進口刀片的使用可盡量避免施工中期刀具更換對施工質(zhì)量及工期提供最大保障，整套刀具價格約60余萬元。2.5. 二次破碎裝置 本次頂管工程的頂管機通過選用先進的刀具裝置，可實現(xiàn)對卵石、強風化粉砂質(zhì)泥巖的破巖功能，然后由二次破碎將孤石破碎成能被輸送的粒徑。 二次破碎至關重要，因為僅靠一次破碎達到能被輸送（泥水管路輸送）的粒徑，將大大縮短刀具壽命，影響頂進速度。 本次頂管工程的頂管

16、機在刀盤上采用獨特的圓錐形剪切破碎裝置作為二次破碎，不僅能極有效的進行破碎，且因二次破碎是在機頭內(nèi)部進行，故破碎過程中頂管機不易引起機身旋轉(zhuǎn)，破碎時震動很小，對控制頂管姿態(tài)非常有利。圖：二次破碎原理圖 當頂管前方遇到巖體時，首先由刀盤上的刀具將障礙物一次破碎成二次破碎能接受的程度，然后由圓錐破碎機把石塊剪碎。二次破碎作為頂管施工過程中處理障礙物的技術，在內(nèi)似含有孤石等障礙物的地層情況下有很好的表現(xiàn)。2.6. 設備的安全性和可靠性 頂管機的頂進面，通過隔倉板和機內(nèi)完全隔離，頂進面的砂礫和泥水，只能通過送排泥管路進出。送水和排泥管路上，均設有閥門控制和壓力，流量儀表監(jiān)視系統(tǒng)。超長距離砂礫地層中頂進

17、時的防磨損措施有：刀盤的剪切破碎功能（第一次破碎）機頭二次破碎功能（第二次破碎）對粉砂的防堵功能采用合理的刀具布置采用滾刀施工加強對刀具的焊接刀盤面板的加強和改造采用止水密封 復合地層長距離頂管施工的關鍵是刀盤的配置和破碎功能。配置合適的刀盤，刀具和開口條件，使其足以抵擋惡劣的地質(zhì)條件，到達接收井，刀具允許部分磨損，保證無崩縫，刀盤完好。頂進施工過程中，如何對頂管機方向進行糾偏控制，觸變泥漿減阻優(yōu)化，針對透水砂層的壓力控制，泥漿質(zhì)量控制，中繼間的優(yōu)化設計等也是確保這種地層順利長距離頂進的必要條件。3. 頂管方案及工藝3.1. 頂管機的性能參數(shù)3.1.1. 泥水平衡頂管機參數(shù)DN1600 二次破

18、碎泥水平衡頂管機參數(shù)表外形尺寸DN16503.5m備注刀盤動力45KW1扭矩120KNM轉(zhuǎn)速3.2rpm糾偏角度2糾偏油缸500KN120mm4臺自重約18T操作PLC電子遠程控制泥水管4寸刀盤開口26%機殼長徑比0.8工作壓力28Mpa設備總功率50KW3.1.2. 機頭結構示意圖3.2. 主要施工工藝3.2.1. 基本施工工序3.2.2. 工序示意圖3.2.3. .軸線測量放樣測量是使頂管機沿設計軸線頂進，保證頂管機頂進方向精確度的前提和基礎。為保證本工程的測量精度，施工前首先完成對業(yè)主所給測區(qū)導線網(wǎng)與水準網(wǎng)及其它控制點的檢核。在頂管機上配備激光導向系統(tǒng)指導頂管機頂進，以降低人工測量的誤差

19、和勞動強度，加快施工進度。 同時采用全站儀對頂管軸線進行測量控制。施工時嚴格貫徹三級測量復核制度，即作業(yè)隊復核后報項目經(jīng)理部，項目經(jīng)理部測量隊進行復核，然后反饋給監(jiān)理確認，監(jiān)理復核確認后，再由項目測量隊進行施工放樣測量，從而確保頂管按設計方向頂進。3.2.3.1. 地面趨近導線測量 地面趨近導線測量的目的是從測量交樁點通過附和導線的形式把坐標、方位引測到頂管井位附近點位或施工控制點上，為豎井傳遞或測量放樣做好準備。也可采用邊角三角形引測近井點的坐標和方位。近井點或施工控制點的個數(shù)不得少于3個，并相互通視。觀測采用左右角觀測，左右角平均值之和與360的較差小于4。邊長往返測各兩測回，一測回三次讀

20、數(shù)的較差小于3mm，測回間平均值較差小于3mm，往返平均值較差小于5mm。氣象數(shù)據(jù)每條邊在一端測定一次。測距邊只進行氣壓、溫度等氣象改正和傾斜改正，不進行高程歸化和投影改正。圖：趨近導線示意圖3.2.3.2. 水準測量 依據(jù)水準測量原理，從已知水準點將高程引測至工作井或接收井附近，然后將地面高程引至井下：HB=HA+a-(d-c)-b (A為已知水準點) 從而就可以測得所需高程。圖：水準測量示意圖3.2.3.3. 軸線測量 軸線測量就是將設計頂管軸線放樣至實地位置，即軸線放樣。該工作在頂管施工中非常重要，它關系到頂管預留洞口正確位置的確定，同時也為之后要進行的頂管的測量奠定良好的基礎。 軸線測

21、量采用AUTO CAD2010軟件（內(nèi)業(yè)）和全站儀（外業(yè)）進行。首先，將軸線點坐標和井中心坐標載入AUTO CAD軟件中，然后以井中心為中心畫一圓（略大于工作井半徑），再將軸線延長，與圓相交。其次，利用全站儀將2點坐標放樣出來即可。將點放出來后，利用鉛垂原理將軸線中心引至設計標高即可。3.3. 始發(fā)井內(nèi)的設備安裝3.3.1. 洞口止水裝置安裝 頂管過程中，管子與洞口之間都必須留有一定的間隙。此間隙如果不把它封住，地下水和泥砂就會從該間隙中流到井中，輕者會影響工作坑的作業(yè)，嚴重的會造成洞口上部地表塌陷，甚至會造成事故，殃及周圍的構筑物和地下管線的安全。因此，頂管過程中洞口止水是一個不容忽視的環(huán)節(jié)

22、，必須要認真、仔細地做好此項工作。 頂管井洞口有預埋鋼圈，洞口止水圈制作前事先鑿除預留鋼圈以外20cm內(nèi)混凝土表面，直至裸露出鋼筋，平面要求到達水平立面。第一道鋼圈上事先均布焊制M20螺栓，整體與裸露出的鋼筋以及洞口預留鋼圈焊牢，上述步驟完畢后上安裝橡膠圈及鋼壓板。 頂進施工前安裝橡膠止水帶及止水帶鋼壓板，并將壓板螺絲緊固。為防止出洞口及頂進過程中泥水壓力過大涌入工作井內(nèi)。3.3.2. 后靠墻的安裝始發(fā)井內(nèi)設備安裝主要是后靠背、導軌、主頂油缸、油泵動力站、鋼制扶梯等。頂管基座為鋼結構預制構件。后靠墻采用一塊分別為4m2.5m，6cm厚的鋼板。軸線確定后先安放后靠背，后靠背后部距離井壁10020

23、0mm，調(diào)整后靠背前后以及左右方向，應盡量保證后靠背的中心于軸線相重合，并且絕對垂直。最后澆筑C30的混凝土至井壁到后靠背的間隙，后機架的安裝在后靠背的安裝完畢后進行，抄平后頂后只要保證所以千斤頂后平面貼實后靠背既可固定，并設置支撐加固，保證整體設備穩(wěn)定不變形。后座墻是頂進管道時為千斤頂提供反作用力的一種結構，有時也稱為后座、后背或者后背墻等。在施工中，要求后座墻必須保持穩(wěn)定，一旦后座墻遭到破壞，頂進工程就要停頓。后座墻主要有功能是在頂進過程自始至終地承擔主頂工作站頂管前進時的后坐力。后座墻的最低強度應保證在設計頂進力的作用下不被破壞，要求其本身的壓縮回彈量為最小，以利于充分發(fā)揮主頂工作站的頂

24、進效率。在設計和安裝后座墻時，應使其滿足如下要求。a. 要有充分的強度在頂管施工中能承受主頂工作站千斤頂?shù)淖畲蠓醋饔昧Χ恢疗茐摹. 要有足夠的剛度當受到主頂工作站的反作用力時，后座墻材料受壓縮而產(chǎn)生變形，卸荷后要恢復原狀。如壓縮回彈量大，會導致大量行程消耗在后座墻壓縮變形土，從而大在降低千斤頂?shù)挠行_程，使頂進效率降低。故后座墻必須具有足夠的剛度。c. 后座墻表面要平直后座墻表面應平直，并垂直于頂進管道的軸線，以免產(chǎn)生偏心受壓，使頂力損失和發(fā)生質(zhì)量、安全事故。d. 材質(zhì)要均勻后座墻材料的材質(zhì)要均勻一致，以免承受較大的后座力時造成后座墻材料壓縮不勻，出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象。3.3.3. 機架的安裝 在

25、軸線定好后既可安裝導軌以及后頂，先根據(jù)導軌本身的尺寸計算出導軌頂面至軸線的高差h，至水平儀于井下，在井四周作出46個臨水點，保證軸線標高-臨水點高程= h，安放導軌時可用線繩在相對的兩個臨水點拉出一條直線，使導軌頂輕觸于線繩既可，然后根據(jù)軸線調(diào)整導軌軸線在豎直方向上于已知軸線的豎直投影線重合，導軌軸線方向調(diào)整好后再精調(diào)導軌的高程，最后支撐導軌至井壁上。3.3.4. 測量觀測臺安裝設置 為便于管道頂進時測量，在工作井內(nèi)布置一固定測量臺，測量臺支架用型鋼制作，用膨脹螺栓固定在工作井底板上，用測量專用對中盤配銅螺絲強制對中，避免測量時的對中誤差。安裝時用錘球?qū)⒍撮T中心和后靠背標記的連線精確投到對中盤

26、中心，安裝完畢后，利用以上導線測量的方法對對中盤中心進行復測，使之精確位于工作井和接收井中心連線的延長線上。管道頂進測量采用激光經(jīng)緯儀與全站儀相結合。3.3.5. 始發(fā)井內(nèi)洞口的鑿除 洞口止水圈制作完畢后在頂管機下井之前將對井外的墻體進行人工鑿除，洞口鑿除到最后將保留10cm厚度，并預留一排鋼筋，此時將頂管機推進，割除鋼筋后剩下部分的混凝土去除將有頂管機刀盤切削來完成。圖：洞口鑿除示意圖3.4. 頂力估算及中繼間布置3.4.1. 頂力估算根據(jù)給排水管道工程施工及驗收規(guī)范（GB5026897）計算頂力公式頂力：FF1+F2+F3（按150米計算）式中F總推力 Fl正面阻力 F2機頭摩阻力 F3頂

27、進阻力a）.F1D2P設/4 式中：P設正面土壓力D管外徑1.65m L1機頭長度3.5mP主0Htg2（45-/2）10.926tm2P被0Htg2（45+/2）193tm2式中0浮容重，取19.8KNm3 換算后即2tm3 （根據(jù)以往施工經(jīng)驗）H地面至掘進機中心的厚度，取最大值23m等代摩擦角，此處取38（根據(jù)以往施工經(jīng)驗）。P設=2/3（P被- P主）+ P主=121tF13.14*1.652*121/4=259tb）.F2=F*(K*(Pv+Ph)*D*L+W)式中：F2無采取注漿工藝的機頭外壁與土層間的摩擦力Pv管頂以上土壓力Pv=*H=42t/ m2土的容重，取2 tm3H管頂?shù)母?/p>

28、土厚度21mPh管壁上土的側(cè)向水平壓力Ph=Pv*tg2（45-/2）10t /m2等代摩擦角，此處取38D頂管機外徑1.65 L機頭長度3.5 W機頭自重20tF管壁與土層的摩擦系數(shù)，根據(jù)土的類別和不同含水量取用，此處取1。K系數(shù)。當管道位于潮濕或復雜的土層時，取K=0.08。F2F*(K*(Pv+Ph)*D*L+W)=44tC）.F3D fL 式中：f管節(jié)浮在漿套中的摩阻力，系數(shù)取1.0（施工經(jīng)驗）L頂距150mF3D fL =777t即每頂進lm頂力增加11.9t。因此，總推力F259+44+7771080t3.4.2. 中繼間的設置計算 經(jīng)計算得出頂管的總推力大于主頂?shù)目偼屏Γ市柙O置

29、中繼間進行中間接力頂進。頂進時，為確保安全，當頂力達到設計要求的90%時，即需啟動中繼間，設計要求=500T，中繼間設計總推力F=400T，工作高效率為80%（由8只50T小千斤頂環(huán)繞附著組成）。 主頂控制頂力： F主頂=50090%=450噸 中繼環(huán)控制頂力：F=40080%=320噸 主頂（此時用主頂油缸推進管道和機頭） f為平均每米的頂力：f=1080T150m=7.2 T/m F主頂= fL450噸 7.2L450噸 L62m 計算值：主頂可推距離 L62m 中繼間布置計算：L= fL320噸 中繼間可推距離L44m 由以上計算結果得知，此段頂管的1#中繼間理論布置位置是在機頭往后44

30、米處，結合以往實際施工經(jīng)驗，調(diào)整后1#中繼間的布置距離為機頭往后44米處。所以本段頂管中繼間安置里程為：1#+2#+主頂62m=44+44+主頂62m=150m 每只中繼環(huán)的長度為1.3M，擬選用2套中繼環(huán)。中繼環(huán)安裝時間相當重要，主要視頂力的上升速度而定。由于管道頂進時，常會發(fā)生一些不可預見的因素，如土質(zhì)變化，漏水，糾偏角度太大，觸變泥漿套遭到破壞，停頂時間過長等，都會造成頂力急劇上升，必要時啟動待用的中繼環(huán)。因此，頂進過程中必須加強監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時研究解決，以免貽誤中繼環(huán)的安放時間，造成不必要的麻煩。3.4.3. 中繼間說明 中繼間將有專業(yè)金屬構件公司制作。 中繼間的密封采用雙道徑向可調(diào)

31、的橡膠密封，雙道徑向可調(diào)的橡膠密封用于中繼間伸縮時密封裝置。密封配合面應經(jīng)過立車的精加工，并經(jīng)過拋光處理，涂抹潤滑脂。 每套中繼間安裝8只50T雙作用油缸，總推力400T（實際控制頂力為320T），油缸行程為300mm。 為提高工程的可靠性，在每套中繼間處設一臺三柱式液壓動力機組，該液壓泵具有耐高壓的特性，尤其適用于中繼間使用，啟用時一名操作人員就可控制。圖：中繼間示意圖表：中繼間主要技術參數(shù)油缸數(shù)量8只 油缸尺寸：DL250400mm油缸行程S=300mm限定油壓P額=20Mpa 限定推力：F額=400T最高油壓Pmax=31.5Mpa最高推力Fmax=400T頂進速度V=050mm/min

32、油泵型號JB-30高壓油泵 Q=30L/min電機型號Y185M-4 N=15KW n=1450r/min3.5. 觸變泥漿減摩3.5.1. 觸變泥漿減摩的作用 觸變泥漿有兩個作用，一個是減摩作用，另一個是控制沉降作用，在本工程頂管施工中，我們利用觸變泥漿在管節(jié)周圍形成漿套減小管外壁與地層之間的摩擦力，是所有頂管施工至關重要的技術措施。3.5.2. 注漿工藝順序 在頂進過程中，通過壓漿環(huán)管向節(jié)外壁壓注一定數(shù)量的減摩泥漿，采用多點對稱壓注使泥漿均勻的填充在管節(jié)外壁和周圍土體間的空隙，來減少管節(jié)與土體間摩阻力,起到降低頂進阻力的效果。 順序是：地面拌漿儲漿池浸泡水發(fā)啟動壓漿泵打開送漿閥送漿（頂進開

33、始）管節(jié)閥門關閉（頂進停止）總管閥門關閉井內(nèi)快速接頭拆開下管節(jié)接長總管循環(huán)復始。圖：注漿工藝順序圖3.5.3. 漿液配比與質(zhì)量指標表：漿液配比表膨潤土純堿CMC水104kg3.05kg1.05kg800kg以上配合比為暫定配合比，施工前根據(jù)膨潤土質(zhì)量情況現(xiàn)場進行試驗，監(jiān)測部分指標，按試驗結果調(diào)整配合比。拌制好的的觸變泥漿應滿足下表要求：表：漿液標準整合比表（B漿）漏斗粘度S視粘度Mpa.s失水量ml終切力10-8KPa比重kn/m3穩(wěn)定性79.22112.58010.480-0.0013.5.4. 注漿原則 合理布置注漿孔，使所注潤滑泥漿在管道外壁形成比較均勻的泥漿套。 壓漿時必須堅持“先壓后

34、頂、隨頂隨壓、及時補漿”的原則，壓漿泵和輸出壓力控制在0.30.4MPa。3.5.5. 注漿質(zhì)量的控制措施 保證潤滑泥漿的穩(wěn)定，在施工期間不失水、不沉淀、不固結。 制定合理的壓漿工藝，嚴格按壓漿操作規(guī)程進行。 頂進距離長，地面壓漿泵的動力無法滿足壓送距離，需要在管道內(nèi)設置中繼壓漿站，中繼壓漿泵和儲存箱組成，壓漿時先由地面壓漿泵把漿液壓到儲漿箱，然后用中繼壓漿泵向管外壓漿。 保持管節(jié)在土中的動態(tài)平衡。在深層砂土中，靜態(tài)和動態(tài)的周邊阻力相差極為明顯，一旦頂進中斷時間較長，管節(jié)和周圍土體固結，在重新啟動時就會出現(xiàn)“楔緊”現(xiàn)象，頂力要比正常情況高出1.4倍，因此盡可能縮短中斷頂進時間保持施工的連續(xù)性。

35、如中斷時間過長必須補充漿液。3.5.6. 壓漿過程中注意事項a. 壓漿管與壓漿孔連接處設有單向閥，防止在壓漿停止時管外的泥砂會順著注漿管流到漿管內(nèi)，沉淀后會把注漿管堵住。b. 漿液攪拌后，要有足夠的浸泡時間，攪拌均勻。c. 選擇螺旋泵作為壓漿泵，因為螺桿泵沒有脈動現(xiàn)象，易于形成穩(wěn)定的漿套。d. 特殊區(qū)域的壓漿管布置，在頭三節(jié)鋼管處多設注漿孔，注足漿液形成漿套，因為開始時漿液滲透大，后面的管節(jié)可以通過補壓漿得到補足。e. 頂進施工中，減阻泥漿的用量主要取決于管道周圍空隙的大小及周圍土層特性，由于泥漿的流失及地下水等的作用，泥漿的實際用量要比理論用量大得多，一般可達到理論值的1.53倍，但在施工中

36、還要根據(jù)土質(zhì)情況、頂進狀況、地面沉降的要求等做適當?shù)恼{(diào)整。f. 各作業(yè)班在頂管施工時作好壓漿量、點的記錄，確保壓漿工作到點到量和漿套完整性、均勻性，以降低管外壁摩擦阻力，控制施工質(zhì)量。g. 如果注漿過程中超過上述平均用量的2倍時，說明地層土質(zhì)有較大變化，立即檢查原因，必要時需調(diào)整頂進參數(shù)，地面沿線專人巡視，防止打穿地層造成漿套損壞。3.6. 頂管機姿態(tài)控制3.6.1. 頂進偏差產(chǎn)生的原因3.6.1.1. 形成滾動偏差的原因 刀盤切削土體的扭矩主要是由頂管機殼體與土層之間的摩擦力矩來平衡。當摩擦力矩無法平衡刀盤切削土體產(chǎn)生的扭矩時頂管機將形成滾動偏差。過大的滾動會影響鋼管的測量板、糾偏油缸，造成

37、測量、糾偏及出土困難，對頂管軸線偏斜也有一定影響。3.6.1.2. 引起方向偏差的因素 在頂管機頂進過程中因為不同部位頂進千斤頂參數(shù)的設定偏差，使頂進方向產(chǎn)生偏差。 由于頂管機表面與地層間的摩擦阻力不均勻、開挖面上的土壓力的差異以及切削刀口切削欠挖時引起的地層阻力不同，也會引起一定的偏差。 開挖面土層性質(zhì)差異容易引起方向偏差。即使在開挖土體力學性質(zhì)十分均勻的情況下，受頂管機刀盤自重的影響，頂管機也有下扎的趨勢。因此，在頂進的過程中，須對豎直方向的誤差進行嚴密監(jiān)測控制，隨時修正各項偏差值，把頂進方向偏差控制在允許范圍內(nèi)。3.6.2. 頂管機的姿態(tài)監(jiān)測3.6.2.1. 人工監(jiān)測 采用全站儀、水準儀

38、等測量儀器測量頂管機的軸線偏差，監(jiān)測頂管機的姿態(tài)。3.6.2.2. 滾動角的監(jiān)測 用電子水準儀測量高差，推算頂管機的滾動圓心角，監(jiān)測頂管機的滾動偏差。方法是在切削艙隔墻后方對稱設置兩個測量點，二點處于同一水平線上，且距離為一定值。測量兩點的高程差，即可算出滾動角。圖4.6.2.2頂管機滾動示意圖 A、B為測量標志，a、b為頂管機發(fā)生滾動后，測量點所處的新位置，Ha、Hb為兩點的高程，為頂管機的滾動圓心角。線段 AB = 2OA = 2OB = 定值 a=arcSin(HbHa)/AB 上式中，如果HbHaO，表明頂管機逆時針方向滾動。如果HbHaO，表明頂管機順時針方向滾動。a. 豎直偏角的監(jiān)

39、測 電子水準儀可直接測量頂管機的俯仰角變化，上仰或下俯其角度增量的變化方向相反。b. 水平偏角的監(jiān)測 電子全站儀可直接測量頂管機的左右擺動，左擺或右擺水平方向角的變化方向相反。c. 儀器的配備 電子水準儀：型號：Leica NA3003 精度：0.4mm 電子全站儀： 型號：托普康 332 精度：2”3.6.2.3. 激光導向監(jiān)測 頂管機上安裝的激光導向系統(tǒng)，是從一固定基準點向頂管機測量板發(fā)射激光束，然后計算出頂管機相對設計線路的偏差位置。頂管機相對設計軸線的偏差值顯示在監(jiān)控顯示器上。操作人員在控制室內(nèi)，通過控制系統(tǒng)修正頂管機的偏差。 測量裝置由目標測量板即激光靶板和傾角羅盤裝置組成，激光靶板

40、測量激光入射點和入射角，傾角羅盤儀測量機器在兩個方向上的轉(zhuǎn)角。 測量時自動監(jiān)測數(shù)據(jù)與人工監(jiān)測數(shù)據(jù)相互比較，以進一步提高頂管機姿態(tài)監(jiān)測的精度。3.7. 防沉降措施3.7.1. 沉降分析 頂管施工過程中，對其自身的周圍土體將產(chǎn)生擾動，使土體本身的強度發(fā)生變化和土體產(chǎn)生位移，波及頂管管道上方構筑物。 頂管引起地層移動的因素主要有：3.7.1.1. 開挖面引起的地層損失 與選用工具管類型有關，本公司采用泥水平衡平板刀盤機頭，采用平板刀盤切削正面土體，開挖面失土率可控制在0.5%3.7.1.2. 管道外周環(huán)形空隙引起的地層損失 一般工具管外徑較管道外徑大2厘米，因此工具管頂過后管道外周產(chǎn)生環(huán)形空隙，如不

41、能充分注漿充填，則使周圍土體擠入環(huán)形空隙，導致地層損失。3.8. 管道頂進輔助工作3.8.1. 頂管供電及照明頂管施工有其特殊性，其管徑小，若采用高壓供電安全缺乏保障，因此必須采用380V低壓輸電。采用低壓供電，就必須加大電纜容量，并且設置增壓設備，以便在壓降過大時起穩(wěn)壓作用。為了防止不可預見情況的發(fā)生，還安裝了一套自動增壓裝置，當線路壓降過大時，增壓裝置開啟，穩(wěn)定施工用電電壓，保證頂進設備的正常運作。照明采用安全電壓，由管道內(nèi)電箱中的變壓器提供36V電源，每只變壓器連接910只行燈進行照明，根據(jù)頂進長度來決定使用變壓器的數(shù)量。3.8.2. 頂管通訊、監(jiān)控頂進必須保證信息交換渠道的暢通，同時對

42、施工操作人員要進行監(jiān)護，防止發(fā)生安全事故，因此需要設置通訊、監(jiān)控系統(tǒng)。通訊采用一臺程控交換機，在掘進機處，基坑內(nèi)，地面控制室和項目經(jīng)理室等各主要部門和崗位上設置一門電話，以便信息及時傳遞。在掘進機和基坑各設2臺攝像機，以使頂管的施工情況能在主控制室里反映出來。管內(nèi)照明采用節(jié)能燈，每隔8.5m設一盞燈，管道全線應有足夠的亮度，在掘進機測量耙處，應用強光源照明。現(xiàn)場和井內(nèi)的照明都要有足夠的亮度，所有照明均符合安全用電規(guī)范。由于管道內(nèi)空氣潮濕，應使用防潮、防爆的礦用電話機，以保證通話質(zhì)量。監(jiān)控采用了兩臺監(jiān)視器，分別對工具管操作面和主頂操縱臺進行監(jiān)控。這樣地面人員能及時了解施工情況，發(fā)生問題可以及時解

43、決。為了解決傳輸信號長距離輸送衰減的問題，將信號通過放大器放大后再送上地面，保證圖像的清晰。3.8.3. 頂管通風、氣體監(jiān)測由于頂進深度較深，地層中可能存在腐爛物質(zhì)形成的沼氣等可燃性氣體，在施工中，這些氣體可能會從機頭與1#管的連接處的縫隙滲入管道內(nèi)，危及施工人員的安全。為此，每次下井時，都由施工人員攜帶便攜式可燃性氣體監(jiān)測儀器進行測試，確保安全才能進行施工，否則必須進行強制通風，待氣體濃度恢復正常后，再進行頂進施工。為了改善管道內(nèi)的工作環(huán)境，每人需要4m/h氧氣供應，頂進施工時對管道進行強制通風，采用風機進行通風，管道內(nèi)采用300mmPVC通風管。焊接施工時，對管道也進行強制通風，將風機直接

44、布置在井口里面，將風由管道內(nèi)向外吹，直接將焊接時產(chǎn)生的大量有毒有害氣體稀釋排出井外。a. 作業(yè)面空氣質(zhì)量標準&環(huán)境空氣質(zhì)量標準（GB3095-2012）b. 保證頂管內(nèi)的氧氣濃度不低于20%，有毒有害氣體與灰塵的濃度不大于有害于身體健康的濃度，其中CO4mg/m，NO280g/ m，O3160g/ m（8h），SO2150g/ m，工作面通風設備的噪音不超過70分貝。用于通風的空氣必須清潔，在地下作業(yè)點新鮮空氣量不低于每人每分鐘0.06 m，風速大于0.15m/s，最大風速不超過6m/s。c. 控制工作面溫度不超過28，相對濕度不超過80%。4. 頂進施工質(zhì)量保證措施4.1.1. 主要施工技術

45、參數(shù)的控制頂進機施工速度匹配是保證切口土壓力穩(wěn)定、正面出土量均勻的主要手段，所以在施工時，應對頂進速度作不斷的調(diào)整，找出頂進速度、正面土壓力、出土量三者的最佳匹配值，以保證頂管機的施工質(zhì)量，也能讓頂進設備以最佳狀態(tài)工作。4.1.2. 頂進軸線的控制頂管機在正常頂進施工過程中，必須密切注意頂進軸線的控制。在每節(jié)管節(jié)頂進結束后，必須進行機頭的姿態(tài)測量，并做到隨偏隨糾，且糾偏量不宜過大，以避免土體出現(xiàn)較大的擾動及管節(jié)間出現(xiàn)張角。4.1.3. 管節(jié)減摩制定合理的壓漿工藝，嚴格按壓漿操作規(guī)程進行。為使頂進時形成的建筑間隙及時用潤滑泥漿所填補，形成泥漿套，達到減少摩阻力及地面沉降。壓漿時必須堅持“隨頂隨壓

46、、逐孔壓漿、全線補漿、漿量均勻”的原則。4.1.4. 頂進技術措施a. 機頭下井前對全套機械設備進行徹底檢查，保證其頂進時具有良好的性能。b. 嚴格控制頂進機的施工參數(shù)，防止超、欠挖。c. 頂進機頂進的糾偏量越小，對土體的擾動也越小。因此在頂進過程中應嚴格控制頂進機頂進的糾偏量，盡量減小對正面土體的擾動。d. 施工過程中頂進速度不宜過快，一般控制在0.5cm/min左右，盡量做到均衡施工，避免在途中有較長時間的耽擱。e. 在穿越過程中，必須保證持續(xù)、均勻壓漿，使出現(xiàn)的空隙能被迅速得到填充，保證管道上部土體的穩(wěn)定。5. 施工安全管理體系5.1.1. 安全責任制為了貫徹執(zhí)行安全生產(chǎn)方針，強化“誰承

47、包，誰負責”的原則，本工程實行安全責任制。項目經(jīng)理為安全施工的總責任人。分管生產(chǎn)的項目副經(jīng)理對安全施工負直接領導責任，具體組織實施各項安全措施和安全制度。項目技術負責人負責組織安全技術措施的編制和審核，安全技術的交底和安全技術教育。施工員對分管施工范圍內(nèi)的安全施工負責，貫徹落實各項安全技術措施。工地設專職安全管理人員，負責安全管理和監(jiān)督檢查。5.1.2. 安全教育工程實施前，對參與本工程施工的全體職工(包括外包工)進行安全生產(chǎn)的宣傳教育，組織職工學習國務院、市、局、公司頒發(fā)的關于安全生產(chǎn)的規(guī)定條例和安全生產(chǎn)操作規(guī)程，并要求職工在施工中嚴格遵守有關文件的規(guī)定。安全教育分為一般性安全教育和安全技術

48、交底兩個階段。 工程項目經(jīng)理、施工現(xiàn)場施工員、安全員經(jīng)安全崗位培訓，考核合格，持證上崗。 新工人進入施工現(xiàn)場前完成三級安全教育：安全基本知識、法規(guī)、法制教育；現(xiàn)場規(guī)章制度和遵章守紀教育；本工種崗位安全操作及安全制度紀律教育。 施工現(xiàn)場作業(yè)人員安全教育：進場安全教育；節(jié)假日前后安全教育；季節(jié)性安全教育。 特種作業(yè)人員的安全教育：對特種作業(yè)人員進行安全教育，經(jīng)培訓、考核，取得勞動局核發(fā)的“操作證”后持證上崗；施工現(xiàn)場中小型機械操作人員經(jīng)培訓考核，取得教育培訓中心核發(fā)的“操作證”后持證上崗。5.1.3. 安全技術交底工程施工之前，結合頂進機施工的特點，對頂進機進、出洞，封門鑿除，頂進機頂進施工，拌漿

49、，吊裝等作業(yè)均須實施安全技術交底，經(jīng)相關操作人員簽證認可，并保持記錄。5.1.4. 安全生產(chǎn)管理安全生產(chǎn)管理是項目管理的重要組成部分，是保證生產(chǎn)順利進行，防止傷亡事故發(fā)生，而采取的各種對策。它既管人又要管生產(chǎn)現(xiàn)場的物、環(huán)境。 認真貫徹安全第一、預防為主的方針，根據(jù)“ 國務院關于加強企業(yè)生產(chǎn)中安全工作的幾項規(guī)定”和“國營建筑企業(yè)安全生產(chǎn)條例”,結合我公司實際和本工程特點，組成由項經(jīng)部經(jīng)理、項經(jīng)部專職安全員、施工班組兼職安全員以及工地安全用電負責人參加的安全生產(chǎn)管理網(wǎng)，全面執(zhí)行安全生產(chǎn)責任制，抓好本工程的安全生產(chǎn)工作。 施工現(xiàn)場的安全設施搭設完畢以后，必需經(jīng)過驗收合格掛牌后方可投入施工使用。 工程

50、實施前，對投入本工程施工的機電設備和施工設施進行全面的安全檢查，未經(jīng)有關安全部門驗收的設備和設施不準使用，不符合安全規(guī)定的地方立即整改完善。并在施工現(xiàn)場設置必要的護欄、安全標志和警告牌； 工程實施時，嚴格按照經(jīng)公司總工程師和項目監(jiān)理審定的施工組織設計和安全生產(chǎn)措施的要求進行施工，操作工人必須嚴守崗位履行職責，遵守安全生產(chǎn)操作規(guī)程，特種作業(yè)人員應經(jīng)培訓，持證上崗，各級安全員要深入施工現(xiàn)場，督促操作工人和指揮人員遵守操作規(guī)程，制止違章操作、無證操作、違章指揮和違章施工。 重視個人自我防護，進入工地按規(guī)定佩戴安全帽，進行懸空作業(yè)和特殊作業(yè)前，先要落實防護設施，正確使用攀登工具，安全帶或特殊防護用品，防止發(fā)生人身安全事故。 嚴格執(zhí)行動火作業(yè)審批制度，一、二、三級動火作業(yè)未經(jīng)批準不得動火，動火點與氧氣、乙炔的間距要符合規(guī)定要求，臨時設施區(qū)要規(guī)定配足消防器材。 施工作業(yè)人員經(jīng)常檢查吊車的吊繩。 嚴禁吊臂下吊裝時站人，沉井內(nèi)吊裝時禁止井下站人。吊車作業(yè)時安排專人指揮吊裝作業(yè)。5.1.5. 安全檢查每月一次全面安全檢查，由工地各級負責人與有關業(yè)務人員實施。班組每天進行上崗安全檢查、上崗安全交底、上崗安全記錄。在節(jié)假前后、汛臺期間、高溫季節(jié)組織施工用電、防汛、防臺和高溫的專項安全檢查。