1、- 1 -胶州湾辅路污水一标段顶管过瑞昌路桥区专项方案- 2 -胶州湾辅路污水一标段顶管过瑞昌路桥区专项方案（K2+127K2+529，402 米）一、工程概况此段污水汇水区域从瑞昌路以北汇入规划后海一号泵站，主干管管径为 DN800，设计坡度 为 0.1%0.2%， 经泵站提升后排入现状海泊河污水处理厂，沿线将四方区欢乐滨海城瑞昌路污水排水口、辅路东侧瑞昌路设计污水管道接入，同时根据管线综合在规划道路路口预留污水管道。根据环胶州湾高速公路（市区段）拓宽改造工程工程地址勘察报告得知，本工程大部分污水管道基础坐落于淤泥质粉质粘土、杂填土（建筑垃圾、砖块、石块及混凝土块）及部分素填土上。二、施工思
2、路辅路污水瑞昌路桥区段埋深约 8m，且污水管 线距离两侧的中压燃气、电力管廊、输油管道等管线及建筑物较近，采取开挖的方式进行管道铺设可能会对周边管线造成影响，为保护周边管线和建筑物采- 3 -取顶管的施工方式。桥区段桩号从 K2+127K2+529，该段管道埋深 约 8 米，底标高约为-2.70 米 。该段管线穿越环湾大道东侧四 处匝道，并穿主桥及两座人行道桥。其中，管线 外边缘到主桥桥台最近距离为 13.5 米，离两侧人行道最近桥台距离为 2 米。由于现场地质情况复杂，含有大量的石块和生活塑料垃圾，无法选用气压平衡和泥水平衡顶进方式，管道埋深较大，且穿越桥区，一般施工工艺很难保证施工质量与安
3、全，故采用挤压配合手掘式顶管进行施工，辅 以专项措施防止沉陷。三、顶管施工防沉降措施部署顶管过程中靠近管线的建筑物有两个人行道桥台（距离管道 2m），桩深为：19m 。主桥距离管线最近桥台为 13.2m，埋深为：31m ，管道埋深为6.587.3m，管道埋深低于桥台埋深且距离较远 ，对主桥桥台影响不大。- 4 -3. 1 工作井井区现场布置在工作井的井口周围需要占用一定面积的土地，以布置顶管施工的地面机械设置，包括起重机、空压系统、油压系统及泥浆系统等、供水供电、管 节堆场、 临时 堆土场、 车辆进出通道以及加工维修场地、值班室等临时设施。工作井内需设置钢制带扶手爬梯，供施工人员上下，井口设安
4、全护栏。3. 2 施工现场用电、用水每座工作井顶管期间用电量需要 80kw，接收井需要 15kw，根据现场情况，无城市供电接驳点，我部组织 120kw 发电机组一套，且备用 80kw 一套，基本可以满足施工。施工用水不多，可采用在湖 岛河河水作为膨润土泥浆搅拌用水。3.3 办公和生活区布置现有的施工临时设施、办公和生活用房已租用附近民房解决。3.4 顶管管材顶管管材的混凝土强度等级为 C40，管道内径 为 800mm，管壁厚度 80mm，单节管长 2m，单节重量约 2.1T。3.5 工作井接收井本工程工作井、接收井及检查井采用商品混凝土。井壁采用C25，封底采用 C25，垫层 采用 C15。四
5、、主要工序施工方法4.1 施工测量- 5 -4.1.1 交桩及复测施工人员进场后即与监理工程师取得联系，实施现场交接桩，交接桩后即进行复测：绘制控制测量布置图，实施闭合导线控制测量，补设或根据施工需要增设控制点，并进行固桩、护桩。4.1.2 施工测量采用激光经观察纬仪配合测量靶子测量。把激光经纬仪安装安装校正好后，经纬仪有一束光打在掘进机头的光靶上，观察光靶上光点的位置，就可以判断管子的高低和左右偏差。在顶第一节管（工具管）时，以及在校正偏差过程中，测量间隔不应超过 300mm，保 证管道入土的位置正确；管道进入正确的顶进作业后，测量间隔不宜超过1000mm。4.2 施工平台搭建工作井的结构类
6、型采用钢筋混凝土，应根据地面环境条件，地质水文情况，施工设备条件、工作井后座反力、管道直径、埋置深度等因素进行选择。工作井的内径空尺寸和深度，应满足施工阶段的要求。可根据采用的顶管工艺，按给排水管道工程施工及验收规范有关规定计算确定。顶管施工完成后，工作井的内部空间可利用修建污水检查井。工作井及接收井结构类型及平面形状见详图。采用钢筋混凝土结构，施工方法采用沉井法。4.2.1 后背墙- 6 -后背墙的刚度及稳定性决定顶管的成败。利用沉井壁做持力墙需要增加持力墙强度，拟利用增加持力墙厚度 50cm 及 5cm 钢板增加后背反推力，确保顶进成功。4.3 顶管施工4.3.1 概述桥区管线长度 402
7、m，管道平均深度约 8m。顶管施工是先制作安装工作井，在井内安装主顶油缸系统提供水平顶力，然后将混凝土管一节一节的从工作井的前墙预留洞口中退出进入井外层土中，直到接收井入洞。在管道的前端设置一节顶管机头，顶管正面土体靠机头维持平衡，在管道向前顶进的途中通过机头逐步将前方土体挖掘进入管道内，然后运输到后方工作井并提升至地面弃走。为按期完成本工程施工，采取 24 小时连续施工作业。4.3.2 顶管工艺的选择我国当前顶管工程施工工艺有：手掘配合挤压式、土压平衡式、- 7 -泥水平衡和气压平衡四种，由于土压平衡式和泥水平衡在施工过程中需要大量的泥水排放空间，按青岛市目前环境要求，施工环境压力相当大，且
8、在杂填土地质情况下进行施工难度较大或成本较高；手掘配合挤压式，它对现场环境影响小、适用于地质条件复杂、占用场地小、简便及施工进度快的优点。为保证试验段的成功率，满足在普遍地质条件下的施工工艺，我们实验段工艺采用手掘配合挤压式施工工艺。4.3.2.1 手掘配合挤压式顶管工艺及原理首先，用主顶油缸把手掘式工具管放在安装牢靠的基坑轨道上。其次，用主顶油缸慢慢的把工具管切入土中。在初始顶进的过程中应特别加强测量工作，如果在出洞时就出现大量涌土，就说明要么辅助方法没有奏效，要么选用的方式不适应该土质条件，手掘式顶管在注浆时第一环注浆应在工具管后的管子上。由于顶管顶进深度范围土质较差，开挖时容易引起塌方，
9、故采用先顶进后挖的方法施工。它是一种敞开式顶管工艺，因此要防止发生有毒、有害气体中毒现象。本工程采用鼓风形式排出有害气体。4.3.2.2 手掘配合挤压式工具管的组成和施工原理工具管组成部分为：壳体、纠偏油缸、液压阀、高压油管、测量、照明。我们采用两段式壳体分为前后两节，前节安装纠偏油缸，后节壳体活动的部分内装备密封圈，以防止泥水侵入，后壳体与第一节混凝- 8 -土管连接。工具管口采用网格式就是在刃口内安装上网格式水平墙板，其优点：在管内取土变成矩形后，上下左右之间的空间比较大，布置起来比较深；工具管较短，质量比机械式轻，使用纠偏力较小，最大纠偏角不大于 2.5；纠偏油缸的工作压力在 21mpa
10、32mpa 就可以满足施工要求。挤压式工具管使用应注意要点：用主顶油缸把工具管挤到土里，而被挤压的土则从工具管排土口排出，它仅用于较软的粘土中才能使用，可以用排土率衡量使用与否，挤进的土体积与出土口的体积比在 95100%可使用，如出土量太少，地面易隆起，出土量如果太多，地面就会沉降，地表产生不规则裂缝，相对沉降较迟缓，需要一段时间后才能产生下沉裂缝，多与管道平行。这就要根据土质确定开口率，一般在 15%之间。4.3.2.3 油泵顶力计算根据公式：P=n*P o其中 P 为总顶力n 为土质系数本工程土质为淤泥杂填土等，取 1.52.0。为顶进管子自重，按80m 算， Po=80*2.5=200
11、T。则总顶力 P=2*200=400T。考虑地下工程的复杂性及不可预见性，顶管设备取 1.5 倍左右的储存能力，设备顶进应力为 600T，可 选用两个千斤 顶作为顶进动 力设备，每个千斤顶的顶力应为 300T。- 9 -4.3.3 顶管工艺流程施工准备-工作井施工-设备安装- 出洞-顶进（注浆减阻）-挖土外运-测 量- 出洞 -水泥浆置 换4.3.3.1 顶管设备及安装顶管设备包括工具管、油泵、千斤顶和导轨。当工作井封底后，安装好安全围栏和爬梯，然后将上述设备龙门架吊入井中。吊管时采用16T 吊 车，进行管道吊装。工作坑出土采用吊车出土，人工配合。余土全部装车外运。导轨安装：导轨用型钢和 P3
12、8 以上钢轨制作，钢轨焊于型钢上，型钢用螺栓紧固于钢横梁上，以便装拆。钢横梁置于工作井底板上，并与底板上的预埋铁板焊接，使整个导轨系统成为在使用中不会产生位移的、牢固的整体。两导轨安装要顺直、平行、等高，其 纵坡与管道设计坡度一致，安装允许偏差为轴线位置3mm，顶面高程 0-3mm，两轨内距2mm，安装保证牢固，不产生位移，并经常校核。千斤顶安装：千斤顶要固定在支架上，并与管道中心垂直对称，合力方向在管道中心垂直线上，千斤顶对称位置，油路并联并有进退油控制系统。安装油泵及运转：油泵设在千斤顶附近，油管子要顺直、转角小。穿墙止水：穿墙止水是安装在管节外壁与井壁之间的构件，其主要作用是在顶进过程中
13、防止工作井外的泥水沿管壁流入井内。其主要组成由预埋法兰地盘、橡胶板、刚压板、 垫圈与螺栓。法兰盘应预先埋- 10 -设在混凝土井内，中心正确，端面平整，安装牢固，螺栓丝口应妥善保护，水泥浆应预先清除。顶管机头安装：机头吊入井内前进行详细检查；卸机头时应平稳、缓慢，避免冲击、碰撞，并由 专人指挥，确保安全；机头安装在导轨上后，应测定前后端的中心方向偏差和相对标高，做好记录，机头与导轨的接触面必须平稳、吻合；机头必须对电路、油路、气压、泥浆管路等设备进行逐一连接，各部件连接牢固，不得渗漏，安装正确，并对各个分系统进行认真检查和试运行。4.3.3.2 顶管管材本工程顶管管材全部为预应力钢筋混凝土管材
14、,管材出厂前要进行质量检查、合格后方可运到现场。管材运输要垫稳、绑牢,不得相互撞击;管材装卸要使用兜身吊带或专用工具起吊,防止接口部位损伤。加强现场预制管的成品保护,管材直接放在平台专用导轨上或专用导轨延长线上(管材数量较多时), 并使用方木楔打掩稳定,以减少现场二次搬运工作量并确保施工安全。起重设备经检查、试吊,确认安全可靠后,再将封闭主梁洞口的活动平台移开,敞露主梁洞口进行下管操作。下管时顶管工作坑内和主梁洞口周边严禁站人。当预制管节下管距顶管工作坑底顶进导轨小于 50cm 时 ,操作人员方可 进前工作。 4.3.4 手掘配合挤压式顶管. 4.3.4.1 顶管出洞顶管出洞是指顶管机头和第一节钢筋砼管从前墙破出洞口封门进入土中，开始正常顶管之前的过程，是顶管的关键工序，也是容易
