1、深圳市福田河綜合整治工程一標頂管氣壓平衡法施工方案（按專家評審意見修改版）編制人： 審核人： 審批人： 新疆匯通（集團）股份有限公司2009年11月28日目 錄一、工程概況 2二、施工平面布置 2三、頂管施工方法和設備 4四、頂進施工 8五、施工計劃與勞力組合 17六、安全施工措施 19七、現場安全監測 20八、危險源和應急預案 20頂管施工方案一、工程概況1、工程概況福田河綜合整治工程一標截流系統，包括F段，起止樁號為J0+000J1+308.24，位于深圳市福田區筆架山公園內，頂管直徑DN2400mm, 全長1234m。全線設置了6個8000工作井，1個8000和4個4500的接收井，一個
2、7050m的調蓄池。全線頂管埋深37米不等，管線沿筆架山公園內的福田河岸邊埋設。沿線沒有房屋等建筑物，有很多樹木，綠化景觀等。2、水文地質本工程區位于深圳中南部，地貌區劃類型為西南部濱海臺地平原區，深圳河下游平原臺地，包括低山丘陵侵蝕地貌，臺地和沖海積平原三種類型。管線埋沒地帶主要為河流沖積層以及填土層和殘坡積層。地下水主要以孔隙潛水為主，次為基巖裂隙水，本區地下水主要存在沖洪積的砂層內，地下水埋深多在36 m。3、施工特點本工程位于筆架山公園內，管線經過園區綠化帶，不能占用過多施工用地，故施工場地相對狹窄。地下水豐富，埋深淺。地下土質多為雜填土、砂土、粘質土，淤泥及殘積土等，其中雜填土含水量
3、大，磚塊、石塊、垃圾較多。因此地下水和復雜的地質使頂管施工比較困難。二、施工平面布置1、工作井和接收井沿頂管全線設計了6座8000的工作井，座8000的接收井和4座4500的接收井，井與井之間管線均為直線，最長的頂線149m，最短的16m。在每個工作井周圍需要布置2030m的施工場地作為管材堆放，渣土轉運臨時堆場及配電柜，汽車吊、運輸車輛、空壓機、油泵等設備的施工場地。2、施工道路沿頂管軸線布置一條寬6M的施工道路上鋪2030CM石碴，以便沉井施工及運輸管道和棄土。3、施工用電，每時段兩個工作井同時作業千斤頂液壓泵： 22.5kw 2=45kw泥漿壓漿泵： 15kw 2=30kw排水泵： 15
4、kw X 2=30kw照明：3kw 2=6kw固結灌漿： 10kw 2=20kw空壓機： 38kw 2=76kw合計 207kw，需要設250kw變壓器一臺4、施工用風每個工作井放置一臺6m3空壓機向頂管機氣壓仺送風 空壓機功率38kw 2=76kw5、施工用水敷設水管，抽地下水或河水作為工作井泥漿制作和清洗的施工用水。6、施工降排水頂管施工降排水分兩部分，一部分為明排，一部分為降排地下水。（1）、在井口設置排水溝，將下雨明水和施工漏水經過沿淀處理排至福田河中。在每個井底設置集水坑，用潛水泵抽排地下滲水。（2）、在頂管施工的工作面前端，滲水量大的部位，超前布設井點降低頂管施工工作中的地下水位，
5、疏干工作面的土層，保證頂管施工的土體穩定。7、砂土層固結注漿為了保證在流砂段頂管施工。采用對砂層超前固結注漿。固結注漿在頂管掌子面進行，每次注漿35m，采用水泥、水玻璃雙液注漿，將流砂固結后再頂進施工。在砂層較厚的地段也可提前進行地表注漿，對砂層進行提前固結。 每個頂管段布置一臺鉆機，一臺制漿機，一臺雙液注漿泵。三、頂管施工方法和設備1、頂管設備的選擇本段頂管穿過的地層為雜填土、沖洪積層和殘積層。其中雜填土性質不均勻，穩定性較差，透水有的為弱透水，有的為強透水，有的可達極強透水。沖積層粘土為弱透水層，砂層為中等強透水層。穩定性較差。殘積土為可塑狀，穩定性相對較好，屬弱透水層。根據本段水文地質條
6、件，擬采用氣壓平衡法擠壓式頂管機配以流砂層固結灌漿和強透水層井點降低地下水的施工方法。在進出洞口和雜填土有大塊石段采用人工掘進施工。管道外壓注觸變泥漿以減少頂進摩擦阻力和增加地層的穩定。氣壓平衡法頂管機是頂管機頭密封倉內充入一定壓力的壓縮空氣，利用空氣壓力疏干機頭前方一定范圍內土壤空隙中的自由水，一方面避免了土體受地下水滲流作用造成的不穩定，同時利用壓縮空氣的壓力支撐開挖面土體，使之達到穩定平衡。2、后背、基礎本工程設計的圓形工作井，因此需在后背澆筑鋼筋混凝土后背墻，如為雙向頂進的工作井，后背墻的澆筑可和止水墻結合施工。后背砼墻澆筑后形成與頂管軸線垂直的受力平面。通過鋼板后靠將力傳到后背砼墻上
7、，基礎為工作井的鋼筋砼底板。3、頂力計算按GB50268-97給水排水管道工程施工及驗收規范，頂管頂力按下式計算:P=rD12H+（2H+ D1）t2g(45。/2)+/rD1L+Pf式中P計算的總頂力(KN)r管道所處土層的重力密度（KN/M3）值取20KN/ M3D1管道的外徑（M） D1=2.88MH管道頂部以上覆蓋土層的厚度（M）平均值取H=3M管道所處土層的內摩擦角 取 =23。管道單位長度的自重。（KN/M） =130.96KN/ML管道內的計算頂進長度(M) 最長值 L=150M 頂進時，管道表面與其周圍土層間的摩擦系數采用觸變泥漿 取f=0.2Pf頂進時工具管的迎面阻力（KN）
8、按下公式計算Pf=D1tR式中D1=2.88Mt=0.2M取500KN/M2計算得: Pf=904KN計算總頂力為：=25362KN4、中繼站設置（1）DN2400預應力頂管承受最大頂力荷載為：Pmax=32656KN，管道的承載力大于總頂力。（2）中繼站計劃一套中繼站。（3）中繼站千斤頂的臺數中繼站千斤頂要求臺數多噸位小,規格性能一致。取用2000KN千斤頂 Pi=2000KN其千斤頂臺數：n=pc/pi=p0.6/2000=7.6取n=8臺千斤頂布設間距Li=D/n=2.64/8=1.04m5、導軌導軌采用20型工字鋼和P43鋼軌制作鋼軌焊接于型鋼上，型鋼用螺栓緊固在橫梁上，以便拆裝。鋼橫
9、梁置于工作井底板上，并與底板上的預埋鐵焊接，使整個導軌系統在使用過程中不會移動。導軌安裝在頂管中至關重要，其安裝精度決定頂管的 施工質量。導軌安裝要求：1、兩導軌應順直、平行、等高，其縱坡于管道設計坡度一致。導軌軸線偏差3，頂面高差0+3，兩軌間距26、油缸支架油缸支架是用來支撐并固定主頂油缸的構件，用20槽鋼加工而成。主頂油缸：主千斤頂每坑4臺，固定在型鋼制作的 支架上，支架焊在橫梁上，千斤頂著力點安放在頂管圓周上對稱布置。比管道圓心略低。 7、頂管設備 （1）、主頂管千斤頂選用TYZQ300/1000電動液壓千斤頂 42=8臺額定油壓：63mpa行程：1000額定頂力：300T外型尺寸：D
10、N2502198（2）、主頂泵站：選用YZB15 2臺功率：15KW最高額定壓力：80mpa流量：50L/min油箱容積：150L（3）、中繼站千斤頂選用TYZQ200/300電動液壓千斤頂 8臺額定油壓：63mpa行程：300額定頂力：200T外型尺寸：DN180555（4）、中繼站千斤頂泵站選用YZB15 1臺最高額定壓力：80mpa流量：50L/min功率：15KW油箱容積：150L（5）、泥漿泵選用BW-250型 2臺功率：7.5KW（6）、制漿機數量：2臺功率：7KW 8、止水密封橡膠圈在經洞口需澆筑一道止水墻，形成于管軸線垂直的平面，在上面安裝止水密封橡膠圈。密封圈用膨脹螺栓和鋼板
11、壓在洞口止水墻上，以防漏水，漏泥漿到工作井內。9、管道安裝采用25T汽車吊。四、頂進施工1、頂管機安裝頂管前安裝好背后靠、導軌、主頂、頂鐵等設備設施，并檢查合格后就可以開始頂進施工。2、頂管出洞頂管出洞是指頂管機頭和第一節鋼筋砼管，從工作井中破除前墻洞口封門進入土中，開始正常頂管之前的過程，是頂管的關鍵工序。當井內、外的準備工作全部準備好后，可將機頭吊放到井內軌道上，調整好方向，開始頂管出洞。工作井壁前墻有機頭及管道出洞的預留洞口，為防止井外水土從預留洞口與機頭外壁之間的縫隙流入工作井內，預留洞口與管道間設有密封裝置。(1)破墻出洞 當機頭前端進入洞口密封圈后，即可破墻出洞，工作井預留洞口是采
12、用磚砌體臨時封堵，在頂前采用風鎬鑿除內層一部分封堵墻體，然后將機頭推進，依靠機頭前端刃口破除外層墻體，隨即進行頂管正常推進。如工作井周圍地下水較豐富，應預先在出洞口的地層內灌漿，使其土體固結，防止井外的水滲進工作井內。(2)出洞操作頂管出洞對操作者要求也很高，這是由于工作井施工與出洞口封門拆除不可避免會使洞口外土體撓動，使頂頭出洞時正面阻力及周圍摩阻力都較小。而使頂頭出洞的主頂站千斤頂頂力是巨大的，因此控制操作哪怕是出現少量的供油不均，使各千斤頂行程不等，也足以使頂頭和第一節管子偏離設計軸線。此時，繞動過的土體難以對機頭產生較大反力，也難以對機頭起到導向約束作用，故此時產生的偏差很難糾正，甚至糾不過來。因此，出洞頂進時，一定要十分小心，要實時測量監控，保證機頭和第一節管子位置正確。出洞和初頂時，機頭和后續幾節管子最好用螺桿連成整體，這在淺層頂管和約束導向能力很差的軟土中尤為重要。機頭與第一節砼管項出后，后續幾節管子頂進仍需仔細操作，加強測量與控制。
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