1、- 1 -目 录一、工程概况 2二、工程地质条件 2三、顶管方案 21.顶管现场平面布置22.顶管施工流程图43.顶管施工工艺及设备配置54.顶管施工方法及技术质量保证措施 11四、施工计划181.施工进度计划 182.施工资源计划 18五、环境监测191. 工程情况192. 监测内容203. 测点布设204. 监测频率20六、安全文明施工保证体系201. 安全保证管理体系202. 安全保证措施213. 重点工序的安全措施214. 环境保护225. 现场文明施工措施22附图一：顶管现场平面布置图附图二：出洞口增设钢板桩示意图附图三：顶管顶进系统布置图附图四：顶管顶进施工图- 2 -一、 工程概
2、况严桥支线输水管道采用 2 根 DN3600 钢管，2 根管线平行段中心间距为 8m，管道中心线距道路红线 2m，管线长度约为 27km。管道绝大部分拟采用顶管施工，仅在五号沟泵站和严桥泵站附近有一段管道采用开挖方式。管顶覆土厚度不小于 5.4m，对于特殊地段（穿越建筑物或重要道路） ，视情况适当加大埋设深度。顶管工作井和接收井拟采用沉井、地下连续墙或者 SMW 工法，根据实际地质地形条件确定，其平面净尺寸分别为约 13.013.8m 和 8.013.8m，沿顶管方向的长度分别为约 13.0m 和 8m，埋深均约为 9.8m。钢管顶进施工采用管径对应的大刀盘土压平衡式顶管机，配备 46 个 4
3、00t主顶作为主顶设备，现场配备 120t 履带吊。管道沿线除穿越 A20 立交和磁浮快速轨道交通高架外，其它一般位于已有道路绿化带内。二、工程地质条件根据上海岩土工程勘察设计研究院有限公司提供的青草沙水源地原水工程严桥支线工程岩土工程勘察报告，拟建输水管道沿线场地 40.5m 深度范围内地基土属第四纪滨海河口、滨海浅海、滨海、沼泽、溺谷、河口湖泽及河口滨海相沉积物。主要由粘性土、粉性土及砂土组成，一般呈水平层理分布。根据顶管施工段工程地质剖面图分析，顶管施工主要涉及第 3层灰色砂质粉土、第 1层灰色淤泥质粉质粘土、第 1 夹 层灰色粘质粉土、第 2层灰色砂质粉土夹淤泥质粉质粘土、第层灰色淤泥
4、质粘土。第 1层及第层以淤泥质粘性土为主，呈流塑状态，局部夹少量薄层粉砂；而第 3层、第 1 夹 层及第 2层以粉性土为主，呈松散稍密状态，局部夹少量粘性土。三、顶管方案1、顶管现场平面布置1.1 地面布置在工作井范围内实行全封闭隔离施工并布置以下必要的设施，地面指挥监测中心、办公室、仓库、配电间等。布局要合理，环境整洁、卫生，并有专职人员进行管理。井顶布置一台 120t 履带吊车负责钢管及顶铁吊运和井内、地面的吊装工作。现场内另设临时堆场，供管节及半成品、周转材料等堆放，顶管现场考虑一定管节的贮存量。现场一侧布置泥浆房、进水排泥系统等。顶进控制室布置工作井内，自动控制台、通- 3 -讯、中央
5、控制均在顶进控制室内。顶管出泥排入泥浆池。由于顶管为 24 小时连续作业施工，在现场四个角上各安装錪钨灯一座，供夜间现场照明。管道顶进时，现场布置采用 120t 覆带吊，设备进场时，采用 150t 汽车吊车。1.2 井内布置工作井内沿顶管轴线方向在临时后座墙上装刚性后座，主顶千斤顶、导轨、刚性顶铁、环形顶铁等顶进设备。工作井边侧设置下井扶梯二座供施工人员上下。管内供电及工作井内电力配电箱均位于工作井内。管内测量起始平台，安装在主顶千斤顶之间轴线上，独立与砼底板连接，与千斤顶支架分离，确保顶进时测量平台的稳定。沿工作井井壁依次安装 2 寸压浆管、4 寸供水和出泥管、供电管线。井内二侧工作平台布置
6、配电箱、电焊机、泥水旁通装置、后座主顶油泵车和顶铁堆放。沉井内照明采用高压水银灯。1.3 管内布置管内进、排泥管、压浆管、供电、通风管分别安装于钢管左右偏下侧。管内照明采用 36 伏低压照明灯，每 8m 布置 1 只。施工期间在工作井内及管道内应配置足量的排水设备。- 4 -2、顶管施工流程图螺旋输送机顶管准备顶管掘进机就位顶管出洞口加固起重设备就位顶进设备进场导轨拼装后座顶板安装后座千斤顶安装井内其它设备安装机头调试工具头进行试运转封门拆除后座顶进安装出泥系统测 量压 浆出 土供 气管段顶进钢管焊接中继千斤顶安装顶管掘进机穿墙顶管掘进机推进钢管拼装轴线高程控制网拌 浆通风装置配电间供 电焊缝
7、验收中继泵站安装钢管导入接收井吊出掘进机加入中继环接收井封门拆除接收井简易轨辅设竣工测量管内设备转移地基加固清理接收井NY - 5 -3、顶管施工工艺及设备配置3.1 顶管机选型本工程由于地段复杂一次顶进距离较长，为确保工程质量万无一失，确保绝对工程安全，为适应本工程顶管的特点，根据顶进沿线的地质情况并结合以往的施工经验，在经过全面分析比较之后，顶管顶进施工选用大刀盘土压平衡式顶管机，水力出土。顶管机的结构：大刀盘电机驱动土压平衡顶管机主要由大刀盘、大刀盘驱动装置、前后壳体、止转装置、联接两壳体的纠偏油缸组和铰接密封装置、出土螺旋输送机、纠偏油缸液压动力站和液压管路、润滑油脂泵和油脂输送管路、
8、加泥(水)装置、驱动电机电器柜及顶管操纵台等组成。大刀盘土压平衡式顶管机的工作原理是：先由工作井中的主顶进油缸推动顶管机前进，同时大刀盘旋转切削土体，切削下的土体进入密封土仓与螺旋输送机中，并被挤压形成具有一定土压的压缩土体；经过螺旋输送机的旋转，输送出切削的土体。密封土仓内的土压力值可通过螺旋输送机的出土量或顶管机的前进速度来控制，使此土压力与切削面前方的静止土压力和地下水压力保持平衡，从而保证开挖面的稳定，防止地面的沉降或隆起。由于大刀盘无面板，其开口率接近 100%，所以设在隔仓板上的土压计所测得的土压力值就近似于掘削面的土压力。根据顶管机开挖面不同的特性，通过向刀盘正面和土仓内加入清水
9、、粘土浆（或膨润土浆） 、各种配比与浓度的泥浆或发泡剂等添加材料，使一般难以施工的硬粘土、- 6 -砂土、含水砂土和砂砾土改变成具有塑性、流动性和止水性的泥状土，不仅能被螺旋输送机顺利排出，还能顶住开挖面前的土压力和地下水压力，保持刀盘前面的土体稳定。本顶管机的技术特点：A、 适应土质范围广，不仅适用于各种土质，而且适用于中粗砂、强风化、中风化砂岩。B、 施工后地面沉降小，可在覆土层仅为管径 1.5 倍的浅土层中施工。C、 有完善的土体改良系统，可对土体进行改良，从而扩大它的使用范围。D、 开口率达 100%，土压力更切合实际。E、 采用中心支承式刀盘，结构紧凑、重量轻、寿命长、维修保养方便。
10、F、 采用无轴式螺杆，端面出土螺旋输送机，从而提高了出土口的高度及增大了排除障碍物的粒径。G、 配有先进的控制仪表，纠偏油缸行程及机头的俯、仰和偏转均可数字显示。H、 操作简单、动作灵活、直观可靠。I、 具有可靠的主轴密封装置。3.2 顶进系统工作井主顶装置共有四只千斤顶，分两列布置。主顶千斤顶为单冲程千斤顶，总行程为 1.10m，主顶千斤顶每只最大顶力为 4000KN，主顶最大总顶力可达 16000KN。实际施工时应控制油压在 8000KN。四只油缸有其独立的油路控制系统，可根据施工需要通过调整主顶装置的合力中心来进行辅助纠偏。3.3 出泥系统大刀盘土压平衡式顶管的出土采用工作井中的主顶进油
11、缸推动顶管机前进，同时大刀盘旋转切削土体，切削下的土体进入密封土仓与螺旋输送机中，并被挤压形成具有一定土压的压缩土体；经过螺旋输送机的旋转，输送出切削的土体。在大刀盘土压平衡顶管机后第一节钢管内，装置一只配有高压水枪和水力机械的土体处置箱，顶管机输送出切削的土体直接置入箱内，然后采用 TSWA1509 级高压水泵抽水用 4 寸进水管输送高压水，将土体破碎稀释形成泥浆，由水力机械结合排泥不堵泵将泥浆吸出并水平通过 4 寸排泥管输送排放到泥水池或直接排入泥罐车按文明施工要求和泥浆处理办法，运到永久排放点，不污染沿途道路环境。长距离顶进时，为增强高压输水的能力，拟在土体处置箱处串联增压水泵一台；长距
12、离顶管时，排泥也- 7 -采用串联接力形式，排泥泵每隔 200m 设置一台。排泥时，可先将泥浆排入工作井泥浆箱中，然后再启动渣浆泵或备用水力机械进行二级提升。3.4 泥浆系统3.4.1 泥浆减阻用泥浆减阻是顶管减少摩阻力的重要环节之一。如果注入的润滑泥浆能在管子的外围形成一个比较完整的浆套，在长距离顶管施工过程中其减摩效果将是十分令人满意的，一般情况摩阻力可由 1220KN/m2 减至 36KN/ m2。本工程采用顶管掘进机尾部同步注浆和中继环后面管段补浆两种方式进行减阻。补浆管一般布置于中继环后面第二节管段及中断环与工具头及后座中间位置，补浆孔按 90设置。每道补浆环有独立的阀门控制。润滑泥
13、浆材料主要采用钠基膨润土，纯碱、CMC、物理性能指标：比重 1.051.08g/cm3，粘度 3040S，泥皮厚 35mm。施工时按土质具体情况调整合适参数。3.4.2 泥浆置换顶进结束，对已形成的泥浆套的浆液进行置换，置换浆液为水泥砂浆并掺入适量的粉煤灰，在管内用单螺杆泵压住。压浆体凝结后（一般为 24 小时）拆除管路换上封盖，再将孔口封堵。3.4.3 注浆设备符合物理性能要求的润滑泥浆用 BW-200 压浆泵通过总管、支管、球阀、管节上的预留注浆孔压到管子与外管土体之间，包住钢管。管道内的压浆系统布置如图所示。3.5 组合密封中继间与自动控制系统3.5.1 组合密封中继间本工程中继间采用我
14、司自行研制并获得专利技术的组合式密封中继间，其主要特- 8 -点是密封装置可调节、可组合、可在常压下对磨损的密封圈进行调换，从而攻克了在高水头、复杂地质条件下由于中继间密封圈的磨损而造成中继间的磨损而造成中继间渗漏的技术难题，满足了各种复杂地质条件下和高水头压力下的超长距离顶管的工艺要求。中继环结构布置图3.5.2 中继间布置本工程顶管长度拟以 640m 作为基准，顶管共布置 3 道中继间，中继间拟安装 40只 250KN 油缸，合计最大顶力 10000KN，中继间设计允许转角 1，中继间可通过径向调节螺旋丝自由调节，在圆角方向可以根据需要局部或整体调节，具有良好止水性能，每道中继环安装一套行
15、程传感器及限位开关与 DK-20 自动控制台相连。中继间布置计算掘进机正面阻力 N根据我公司在该地区相关工程施工经验，正面阻力按 500KN/m2 估算。经计算：迎面阻力 N=4863kN每米管壁摩阻力：F=DfF管壁每延长米摩阻力（KN）D管壁外径（m） ，D=3.60mf管壁单位摩阻力，取 4KN/m2经计算：F=Df=45.2KN/m中继间布置L=（KP-N）/FP中继环设计顶力（KN）N机头迎面阻力（KN）- 9 -F每米管壁摩阻力（KN/m）K顶力系数 0.8L=（0.810000-4863）/45.2=70m，考虑到第一道中继环的纠偏作用，布置在距工具头 80 米处。第一道中继环布
16、置于距头部 32m 处第二道以后中继环布置 L=（KP）/F=177m取间隔 184m 布置一道中继环主顶千斤顶推进长度计算L=16000/45.2=354m经计算 640m 顶管共需要 3 套中继环。由于地质资料不完整，实际中继环安放数量及距离根据现场顶进顶力作相应调整，保证顶管有足够的顶力。3.5.3 自动控制台中继环自动控制采用我公司自行设计的 ZD-20 中继控制台进行程序控制，在顶管过程中按摩擦力的大小，由控制台自动发出信号自动控制中继环，中继环控制台通过控制电缆、中继箱、远程传感器及限位装置与中继环油泵自控箱连接。按顶进程序自动控制中继环工作。中继环自动控制台具有如下功能：可以控制
17、各中继环按程序要求自动/手动进行顶管。可以按要求改变顶进程序。可以按受力情况调整每环顶进距离。计算机可以从自动控制台自动取样，设置中继环自动/手动工作，并适时打印各类数据，供技术人员分析。3.6 通风系统在顶管中，通风是一个不容忽视的问题，它直接影响至管内工作人员的健康。为获得理想的通风效果，本工程采用长鼓短抽组合式通风，通风系统安装在距掘进机1215m 处，抽风风筒与鼓风风筒分别安装于管内左右两侧，两风筒必须重叠510m，抽风机的吸入口在前，鼓风机的排风口在后，并在管道中间配置若干外轴流风扇，向井内排出浑浊空气。3.7 通讯与工业电视监视系统- 10 -1）管内通讯与工作面现场通讯采用 HE
18、 系列自动电话总机，用机械拨盘式电话机互相联系。电话设置在水泵房、压浆棚、各工种间、中控室、办公室、掘进机、每道中继环、工作井内。2）配备 2 只低照度摄像头，一只安装于顶管机操作台处，监测操作台各项数据；一只安装于工作井内，监测主千斤顶的动作，监视器安装中央控制室，以利技术人员正确指挥。3.8 供电系统工作井现场由变压器供电，为适应供电要求配置电容补偿柜。输出端电缆分三路，分别供工作井上供电系统、井下顶管机头、及井内主千斤顶。第一路：泥浆间：215KW，各工种间：10KW，现场照明：20KW第二路：后座油泵：220KW=40KW，电焊机：420KW=80KW第三路：工具头：大刀盘土压平衡 2
19、00kw （含出泥系统） ，中继间：20KW管内照明：10KW管内供电系统配备可靠的触电、漏电保护措施。井上井下与管内照明用电采用 36v的低压行灯。现场配电间为适应上述要求，安装 600A 主受电柜一只，分别输入 3 只配电屏，经 3 路分送至各用电部门。3.9 测量系统3.9.1 平面控制网的建立地面上按业主、设计院提供的井位轴线控制桩定位。采用 T2 经纬仪测量。工作井施工结束后，按工作井穿墙孔实际坐标与设计终点的坐标测量放线，定出管道顶进轴线并将轴线投放到工作井测量平台上和井壁上。在沉井四周建立测量控制网，并定期进行复核各控制点。工作井上下点的投放采用索佳 PD-3 天底仪（精度1/200000） 。投放顶管测量始测点和 2 个后视点，始测点设在顶管后座专用测量平台上，后视点设于穿墙孔上部的井壁上，定期互相校核。3.9.2 管道轴向测量施工管道轴向测量采用高精度激光经纬仪进行测量，测量主要用导线测量法，测量平台设在顶管后座处。测量光靶安装在顶管机尾部，测量时激光经纬仪直接测量机头尾部的测量光靶的位置，并根据机头内的倾斜仪计算机头实际状态。3.9.3 顶管水准测量
