大学城泥水平衡顶管施工专项方案(专家论证).doc

第一章 编制依据及原则第一节 编制依据一、长沙城区受湘江枢纽影响的排水管网改建工程 施工图设计 大学城东片高低排管涵工程 三标段（设计号：2012-326）。（长沙规划设计院有限责任公司）；二、长沙城区受湘江枢纽影响的排水管网改建工程 施工图设计 大学城东片高低排管涵工程（涉水部分） 岩土工程详细勘察报告（设计号：2012-326）。（长沙规划勘测设计研究院）；三、国家现行的施工技术规范、验收标准及质量、安全技术规程1、建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）；2、混凝土结构设计规范（GB50010-2002）；3、建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）；4、建筑基坑支护技术规范（JGJl20-99）；5、给水排水管道工程施工及验收规范（GB502682008）；6、混凝土结构工程施工质量验收规范（GB502042002）。三、我单位类似工程的实践和已有的装备。第二节 编制原则一、严格遵守明确的设计规范、施工技术规范和质量评定验收标准。施工方案可行、适用、经济。坚持在实事求是的基础上力求技术先进、科学合理、经济适用的原则。二、始至终对施工现场实施全员、全过程、全范围严密监控，坚持动静结合、科学管理的原则。三、推行全面质量管理，执行质量管理标准和程序。四、采用项目法组织施工，推行标准化管理，达到安全、文明、高效。五、实行项目法管理，通过对劳务、设备、材料、资金、技术、施工方案和信息优化处置，实现安全、质量、工期、成本及社会信誉的预期目标。坚持技术创新，推广和应用“四新” 成果。五、组织专业队伍上场，装备足够的优良机械设备进行专业化施工，保证在规定的工期内完成施工任务并力争提前。六、遵守环境保护法并切实按有关要求和规定来组织实施。第二章 工程概况第一节 工程简介1、参建单位业主单位：长沙先导公共设施投资建设有限公司设计单位：湖南省水利水电勘测设计研究总院，长沙市规划设计院有限责任公司勘察单位：长沙市规划勘测设计研究院监理单位：友谊国际工程咨询有限公司，深圳市中行建设监理有限公司质监单位：长沙市质监站安监单位：长沙市安监站2、本工程顶管群段为：高排管GY16GY17（湖大支路一与现状潇湘大道交汇处西侧湘江防洪堤），采用6根D=2400排水管道，单管顶进长度约66m，根据现场实际情况，GY16处设顶管出发井。采用单向顶进穿越现状潇湘大道，管涵穿越防洪堤处采用明挖方式。第二节 环境与地质条件一、水文地质条件湘江水量充沛，流至本区段呈开阔型河床，根据水文地质资料，管涵出江口段是受洞庭湖顶托影响较大的河段。每年48月份为汛期，主要集中在4月下旬至6月（占全年最大洪水发生次数的86%）10月至次年2月为枯水期。一般水位3032m，最低枯水位为2326m，最高洪水位为1998年的38.18m（吴淞口高程），水位变化幅度大于8m，平均流速0.121.26m/s。场地位于湘江西岸，根据地质资料，地下水主要表现为赋存于素土层中的上层滞水和赋存于园砾中的孔隙水。上层滞水分布不连续，受季节影响，动态变化大，水量甚微，补给来源主要为大气降水、生活排水和地下径流补给，排泄方式沿地形坡向低处排泄。孔隙水赋存与粉砂层与园砾层中，其为场地内的强透水性的地层，其补给来源通过地下径流补给，其中孔隙水受湘江水位的影响。勘察期间钻孔内测得的空隙水水位埋深4.6011.50m,相应标高为25.3227.00m（勘察期外业作业为2012年12月23日至2013年1月2日）。二、工程地质条件1、拟建场地位于长沙市岳麓区靳江村的湘江风光带，原始地貌主要为湘江的、级阶地，经人工改造后为城市道路和防洪。2、地层特性根据现场调查及钻探揭露，按揭露顺序从上自下分别为：素填土（Q4ml）：褐红色、褐黄色，稍密，可塑硬塑状，由粘性土为主，混少许水泥块、碎石及植物根茎，含硬质杂质1015%，回填时间达5年以上。该层在场地内均有分布，层厚0.5010.80m，层顶标高30.5840.06m。粉砂（Q4al）：褐黄、黄色，很密饱和，稍密状，粒径级配一般，成份多为石英质，含云母，泥质充填。该层在场地内均有分布，层厚1.504.90m不等，层顶标高25.9233.11m。园砾（Q4al）：褐黄色，饱和，中密状，园砾含量含量5565%，石英质，多为亚圆形，一般粒径0.22cm，最大粒径达34cm，砂及少量粘性土充填。该层分布于整个场地，层厚6.707.40m不等（不含未揭露情况），平均厚度7.05m，层顶标高20.8822.66m。强风化砾岩（K）：褐红色，砾状结构，中厚层构造，泥质胶结，胶结较差，极软岩。岩心呈碎块状，砾石状，砾石呈菱角状，粒径一般0.52cm，大者57cm，浸水易软化，岩石质量指标较差。堤上钻孔均揭露至该层，厚度0.32.80m不等（均为揭穿情况），平均厚度2.05m，顶板标高14.6515.26m。第三节 实施目标一、质量目标：本工程的质量目标定为合格等级标准，各分项工程严格按设计图纸和施工规范优质高速地组织施工。二、工期目标：根据涉水部分工期的要求，统一部署安排，项目部将精心组织人员，准备设备和材料，确定施工工艺。三、安全目标：完善安全措施，提高安全意识，杜绝重伤和重大死亡事故发生，月工伤频率控制在0.3以下。四、文明施工目标：划分职责，严格按施工平面图进行管理，设专人打扫现场和潇湘大道周边清洁，做到有序、顺畅、文明施工。五、服务目标： 服务周到，业主满意，信守合同，认真协调与有关各方面的关系，接受并积极配合业主和监理对工程质量、工程进度、计划协调、现场管理的控制与监督。本工程施工管理严格按我司目标管理体系执行，其施工总目标如下表：施工管理总目标项目目 标 值对 策 措 施执行工程质量(1)分项工程优良率80以上，且主要项目必须优良。(2)分部分单位工程优良率大于80。(3)杜绝重大质量事故。(4)总工程质量目标为：合格工程，争创优良。按照我单位质量文件质量管理手册和合同规定执行。全员全过程总工期与关键工期拟定：90个日历天内完成全部合同内工程按照质量文件管理手册和合同规定执行。安全生产目标杜绝死亡事故，负伤频率控制3以下按照安全生产管理办法执行。文明施工目标创安全文明施工样板工地按照安全生产管理办法执行。成本生产成本降低3按照项目工程成本、费用控制办法执行。第三章 施工总体部署第一节 临时设施安排及施工准备一、临时驻地经过现场踏勘，先进行项目部办公就地租赁，在项目部驻地办公完成后即进行围挡及交通组织的建设。计划2013年11月30日进行实施，计划于12月05日结束。期间主要关键工作涉及到潇湘大道的半幅围挡封闭施工。二、技术准备根据现场监理工程师和勘测单位提供的工程定线资料和现场测量标志资料，认真搞好交接桩工作，组织测量人员对合同段内线路中线及高程进行贯通和闭合测量，并向相邻合同段延伸复测，资料整理后报请监理工程师确认，同时放出用地界限，并对主要构造物具体位置进行放桩，设置控制桩点及临时水准点。三、临时设施1、供电现场备用柴油发电机组200千瓦*2台+120千瓦*2台保证现场施工用电。2、排污及垃圾处理为达到保护环境、防止污染的目的，施工现场设置泥浆池，对施工中产生的污水作集中处理后外运，并对生活及生产垃圾集中堆放，外运处理，最大限度地保证施工区域自然环境不被破坏。3、临时用地施工临时用地尽量利用现有场地。在麓枫和苑侧需拆除围墙，西南角临时棚户需拆除。第二节 施工组织机构及施工队伍安排顶管工程专业化施工程度高，需要有一个精干、高效的施工管理体系，组织工程的施工生产。我公司将组建项目管理部，对该工程实施严格、科学、有效地施工管理。并按业主的部署，在监理公司的管理及政府质量监督部门的监督下，充分发挥施工职能，协调管理好施工现场，全面认真地履行施工合同，优质、高速、低耗。结合我公司质量方针本着“安全第一，质量为主”的思想，确保合格，力争优良工程。本项目经理部采用老、中、青相结合的方式，把老同志的丰富经验、中年同志的稳重干练、年轻同志的开拓进取精神有机结合，形成强有力的项目班子。项目部主要人员均来自施工生产管理第一线的骨干力量，年富力强、精力充沛，而且个人素质高，专业技术水平强。其项目组织结构见附图 1 项目经理：吴恢民 2 项目技术负责人：刘秋良专业项目负责人工程技术部计划合同部物资机电部质量安全部试验室工程技术组砌筑施工顶管施工组安装施组材料采购组测量组文明安全施工组顶管工程项目经理部质量机构图专业施工组织机构框图一、项目部职责代表公司全面履行施工合同，按业主指令，全面组织和指挥施工生产，并对整个施工过程进行管理和协调。按照统一计划、统一管理、统一协调的原则，在施工全过程中，对各职能部门和专业工程进行有力地协调、管理。以保证合同规定的工程质量、施工工期等目标的实现，着重做好下列几方面的综合管理工作：1、统一编制施工组织设计和各分部、分项工程的施工方案，将各专业工程置于整个工程的整体作战方案中，便于统一指挥和协调监督。2、统一现场平面管理：由于项目专业施工队伍多，必须由项目经理部对现场总平面布置做统一规划、安排和管理，使现场的施工秩序井然有序。3、统一施工计划体系：编制多级施工进度网络计划，根据总的工期进度对各个单位工程、按分部分项、分专业的施工进度计划严格控制，确保形象进度和工期。为了确保整个工程建设都在总体建设计划的控制下有序地进行，本工程按四级制定施工计划。构成一个自上而下，从总体到细部的计划体系。 第一级：根据总建设目标制订主要形象进度控制点及施工总进度网络计划； 第二级：单体施工进度计划； 第三级：月进度计划； 第四级：周计划，制定一周的详细计划及下周的计划； 各分部工程的施工以二级网络为主，抓三、四级落实。工程的统计配合计划管理控制，从周计划开始，汇总成月计划统计表，直到总计划统计表。构成从细部到总体的统计体系，通过统计、跟踪、反馈，对计划执行全过程的规律性、衔接性、动态性、系统性实行有关控制。4、统一施工现场的施工调度：总包严格按合同规定的进度时间、人员、材料设备的进场情况，进行施工场地的分配、施工的开展、工序接口、交叉作业、安全防护、成品保护及水电、路、临设等施工现场资源的配置和供用，并实施动态管理，保证各专业的有序施工。5、统一工程质量保证体系：严格按质量标准体系运作，确保工程符合国家的技术规范和要求。本工程建立以项目总工程师负责的施工技术质量责任制，加强技术质量管理，提高工程技术含量，确保工程质量。6、统一现场施工标准，建立安全生产保证体系，确保无重大伤亡事故发生，使整个工地成为标准化文明施工现场。二、项目部主要管理人员职责1、项目经理：对工程全面负责。在组织工程的施工中，建立工程项目的质量保证体系，明确质量分工，确保资源充分配置，做好质量审核工作，在施工中认真执行施工组织设计，组织质量检查和评定，制定措施，确保施工过程处于受控状态，工程质量达到合同要求，对工程的质量负全面责任。2、施工员：协助项目经理指挥施工生产，搞好计划调度和质量管理，与技术负责人一起落实施工组织设计中的各项要求，制定具体实施方案，确保工程质量与目标的实现，对工程质量负重要责任。3、技术负责人：在项目经理领导下，抓好质量管理的具体工作，实施施工组织设计中制定的各项技术质量措施，实现合同中承诺的工程质量目标，对工程质量负主要责任。负责各分部分项工程的技术交底、质量检查、原材料检验、试验以及等级评定的组织或具体工作，保证过程施工始终处于受控状态。4、质检员：根据工程进度计划合理安排各项工作，组织施工调度，并组织有关人员检查、落实计划完成情况及质量情况。5、内业技术员：在技术负责人领导下负责施工过程中的技术和质量管理工作。做好洽商变更的往来和实施，编制施工方案和技术质量措施，把好每个施工环节中的施工技术质量关，提出各种施工合理化建议，负责各种材料进场的资质审查和质量验收，组织新材料，新工艺，新技术的推广和实施。6、预算员：负责施工的材料计划，工程预、决算及劳务队结算工作，检查合同履行情况，并作好记录。7、安全员：负责文明安全施工，安全保卫及管理人员后勤保障工作，负责进场施工人员的安全教育及成品保护工作。8、材料、设备管理员：负责施工所需物资的采购、验收、搬运、贮存、防护和发放，并按程序进行标识或记录，以便追溯，对采购及进场材料的和设备的数量、质量、价格负责。根据项目经理部的工作实际，具体明确每个项目管理人员的责、权、利，使全体管理人员有条不紊、忙而有序地开展工作，从而较大幅度提高项目经理的工作效率，有效促进管理整体实力强化，使项目经理部管理体系有更多的精力和时间来分析运筹各种复杂的管理局面。以已制定的各项目管理制度来指导、督促、规范每个管理人员的工作质量、效率。变“人管理人”“人盯人”为“制度管理人”，做到项目管理“有章可循，执法必严、违章必纠”，赏罚分明的先进管理模式。在施工中，及时会同业主、设计院按照总进度与整体效果要求，进行部位验收、中间质量验收、竣工验收等。积极配合监理单位履行他们的所有权力。根据合同中明确规定的永久性工程图纸，将施工进度计划，施工组织设计等文件及时提交给监理工程师批准。接受监理工程师的验收和检查，并按照监理工程师的要求，予以整改。进入现场使用的成品、半成品、材料等，按规定在使用前进行检测，主动递交检测结果报告。严格执行“上道工序不合格，下道工序不施工”的准则，使监理工程师能顺利开展工作。对可能出现的工作意见不一的情况，遵循“先执行监理工程师的指导后予以磋商统一”的原则，在现场质量管理工作中，维护好监理工程师的权威性。按总进度计划制定的各阶段时间控制，组织协调工作会议，检查相应阶段实施的情况，制订、修正、调整实施要求。由我公司的项目经理部经理负责主持施工协调会，每周一进行。会同业主现场代表定期（半月）或不定期地组织对工程节点、工程质量、现场标准化、安全生产、计量状况、工程技术资料、原材料等检查。项目经理部以月为单位，提出工程简报，向建设单位和各有关单位反映、通报工程进展状况及需要解决的问题，使有关各方了解工程的进行情况，及时解决施工中出现的问题。根据工程进展，我们还将不定期地召开各种协调会，协助业主协调与社会各业务部门的关系以确保工程进度。第三节 施工准备工作计划由于本工程施工工期较紧和工程量较大的特点，采用全线开工局部流水作业的施工方法。一旦方案获批，施工准备安排计划如下：2013年11月30日2013年12月15日完成工作出发井及接收井的施工；2013年12月16日2014年01月28日完成全部顶管的施工；一、技术准备在项目经理的组织下，各部门及时主动与业主总工室、设计院、监理公司等单位取得联系。同时由项目技术负责人组织工程部、安质部、计划部、试验室、测量组进行图纸会审、测量复核等工作，开工前建立健全工程洽商通道及变更设计通知和原材料的试验及检验工作和做好向监理工程师的材料报验、资料报审工作。施工前期的各项技术准备工作流程如下：项目经理部工程部计划合同部机电物资部办公室图纸会审工程洽商建立材料控制网原材料试验检验安全质量计划协助征地拆迁及场地布置机械设备的购买物资调拨及供应进度材料计划合同编制实施性施工方案编制技术交底和施工方案交底开 工 报 告准 备 开 工施工组织机构框图技术准备工作框图 1、控制测量导线网的建立接桩后，及时组织人员进行现场踏勘，根据线路的大致走向，在设计提供的控制桩基础上，按需要加密布桩，测量复核加密导线网的精度及复核设计提供的导线精度是否能满足设计文件及施工规范地要求，避免出现大及重大的测量事故。根据复测的结果，对线路中心线进行布桩测量，查看在平面及纵断面上是否与设计文件相符合，并在监理工程师旁站的情况下对开工有影响的原地面进行测绘，做好原始资料备查。2、材料试验及检验在熟悉和了解设计图纸的基础上，进行钢筋混凝土管供应商的厂家考察，根据厂家生产能力及质量保证后确定最终供应商。材料进场情况，及时对钢筋混凝土管进行试验和检验。另所有其他材料的取样及送样工作都必须是有监理工程师在场（对外送检的材料必须密封于送样箱内送检），只有检测合格的材料才准使用于本工程中，对检验不合格的材料坚决予以退货等处理。3、机电设备、物资进场计划根据本项目的施工工法、施工程序和进度，详细编制本项目需用的机械设备、物质材料的进场计划，以保证分项工程开工前所有的机械设备全部到场。4、进度计划编制在熟读设计文件并了解设计意图的基础上，根据详细的工程地质情况、工程环境、征地拆迁的进度情况和工程总工期的要求，编制详细的、操作性强的旬日施工进度作业计划，要求计划进度指标能最大满足施工生产的实际，同时编制计划时又必须满足工期提前预留不可预见而影响工期的时间的要求，制定相应的工期保障措施，确保工程工期目标的实现。建立安全、质量、工期保证制度根据工程特点，业主要求及本公司对该项目的目标责任，分别建立健全安全、质量、工期保证制度，争取做到“技术先进、工期提前、质量领先、安全达标”，争创安全、质量样板标准工地。5、编制实施性施工方案文件，搞好技术交底工作在图纸会审工作完成并熟悉和消化设计文件、详细踏勘施工现场、详细讲座施工方法和施工程序的基础上，结合业主的要求，编制实施性施工方案报监理审批。同时做好设计、施工“三交底”和施工方案交底工作，详细向参加施工的人员介绍本工程的工程概况、工程规模、工程工期、结构类型、施工方法、施工工艺、操作要求、施工重难点和安全防护、质量目标等，使参战员工心中有数，能预见性指导施工，避免出现安全质量事故。二、现场施工准备进场后，由项目副经理负责组织办公室等人员进行现场详细勘察，积极协助业主搞好征地拆迁工作，主动和当地取得联系，搞好电源接驳、临时设施场地的拆迁、潇湘大道道路使用等手续，同时与当地派出所、社区取得联系，共同搞好工地的安全和保卫工作，为及早开工创造条件。1、与各单位部门的协调我项目部将办好开工、夜间施工、占潇湘大道、土料运输及排放等事宜，联系好弃土地点，加强与各主办单位的联系，为工程的顺利进行创造有利的条件。2、场地平整规划考察本项目所处的地理位置和周边环境，进场后对临设位置分别进行场地平整规划。所有的临时设施建设均充分考虑需现场环境，充分利用既有道路和交通设施，做到平面布置既方便施工的现场管理，又不影响施工生产。3、临时便道修筑本工程由于位于潇湘大道及湖大支路一上施工，且工程采用顶管法进行施工，因而需设置麓枫和苑居民出入的施工便道。4、布设水电管路、接通水电施工用电，由我项目部向岳麓区供电所进行协调接电，并沿线湖大支路一布置供电线路、连通至施工点。同时我项目部在施工现场自己配备2台120千瓦的发电机组，如遇突然停电或用电高峰时，我项目部将自行发电补充。施工用水，项目部将协调自来水公司就地接入。5、修建排水设施施工现场设立污水沉淀池，把施工和生活产生的污水排入污水沉淀池，经沉淀后就近排入环保部门允许排放的其他地方，沉淀后的废渣采取汽车外运至弃土点。施工点修筑挡水墙及截水沟，防止施工污水污染道路。6、设置保安及消防设施在施工出入口和材料堆放场、加工场设置值班室，配备值班人员24小时值班，以防外来人员及车辆进入施工现场及做好防盗防火工作。修建消防用水储备水池，确保消防用水。7、现场通讯施工现场主要通过手机进行协调、指挥和调度，测量人员配备对讲机4台，确保施工期通讯畅顺。三、材料、机具准备对现有施工设备、机具以及试验、检验设备由汽车运输到施工现场；机械设备进场前组织人员进行检修、维护和保养，确保开工后设备运转正常。1.材料进场的检验坚持材料进场检验制度，确保原材料、半成品、成品使用前符合技术规范的质量要求。管材进场前应检查强度、裂缝情况、管口节及产品合格证。严格控制原材料、半成品的质量。施工中所用的钢材、水泥、管材等除须具有相应的质量证明书外，还须按规范要求进行抽检试验，合格后方可使用，对经试验达不到设计要求的原材料或作降级使用、或作退货处理。原材料、半成品的堆放应符合现场要求，分类分规格堆放，并挂上标识牌，以防误用。工程部每季度将对不合格半成品、成品或不合格的原材料进行统计分析，对一些容易出现质量通病的工序，分析该工序所用材料、工艺、生产设备、操作规程、操作人员的技艺或其他因素，对质量的不同影响，区别对待并提出和采取预防措施。2.主要材料的质量控制对于在施工阶段各工作区段要使用的管材、构件等，我们将于施工前的5天从供应商处提取，并做好质量检验工作，确保安装顺利进行。第四章 工程施工方案与工艺本工程因顶管部位完全从粉砂层穿过，且邻潇湘大道侧涉水箱涵及涵闸的施工等因素的影响，从经济、安全考虑宜采用泥水平衡式顶管的施工方法进行施工。本工程原设计为并无工作井，根据涵闸工程需要及参阅地质报告、实地开挖地层情况，经各方参建单位技术人员现场察看分析，并结合场地工程地质和交通环境条件，初步拟定为增加工作井并采用逆做法施工。第一节 工作井（逆作法）施工一、工作井结构形式工作井沉井为矩形结构，长33.0米（外边），宽9.8m（外边）；高度10.1m在长向设2道厚900mm宽间墙，将工作井分成3个小井，以增加井的整体刚度，后背墙为1100mm宽外，其他墙厚均为900mm。工作坑的结构设计由设计院出具。二、施工方法对开挖前周边的建筑物和构筑物先作好沉降观测点的设置，并作好原始记录。 1、工作井、接收井测量定位 根据设计要求，按图测出井位中心线，埋设定位桩，严格按测量规程操作；进行施工现场围蔽。 2、施工工序：工作井和接收井的逆作法施工程浇筑井底混凝土。根据施工现场的地质情况和周围环境条件，确定采取分节开挖、制作安装和排水、封底的施工方案。逆作法工作井施工流程图如下：测量放样，确定井位施工现场清理首节土方开挖脚手架搭设单节循环钢筋安装模板安装混凝土浇筑养护进入下一节施工逆作法工作井施工流程图 三、保证质量施工措施 1、井护壁第一节挖深约1.0m，安装井壁钢模板，浇筑井壁混凝土、井口圈梁混凝土，完成第一节后，从第二段开始，拱墙土方应分段逐层开挖，拱水平方向分为4段施工，垂直方向每段长度不大于1米循环。即挖好每一节土后接着浇筑下一节混凝土井壁；一搬土层中每节高度为1000mm，在不利地质区段每节高度不宜大于500mm，下挖速度应视井壁的安全情况而定；施工时应先开挖拱墙位置土方。待拱墙完成闭合后且混凝土强度达80%以上强度后才能大面积开挖侧墙后土方，施工期间应注意施工安全，应在36小时内将拱圈闭合。2、为保证井的垂直度每浇筑三节的井壁校核井中心位置及垂直度一次，拱轴线沿曲率半径方向误差不超过40mm，不平整度不大于50mm。3、上道拱墙合拢且混凝土强度达到设计强度的90%以上后，才可进行下道拱墙的施工；下道拱圈应采用分段跳挖施工，防止开挖下道拱圈时，使上道拱圈失去支撑而导致破坏。上下两道拱墙竖向施工缝应错开，错开距离不少于2m。拱墙施工应连续作业，每道拱墙施工时间不超过36小时，折模时间要须混凝土渗速凝剂的效果和气温而定，一搬需24h以上方可拆除模板。4、施工期间应密切留意天气预报，如果报告有台风暴雨应暂停施工。如施工期间遇一般小雨，已开挖的拱墙位置应用编织布遮盖，并开泵抽水，避免雨水长时间浸泡沟槽。若发现变形较大应用碎石回填拱脚已开挖部分。5、设置好的监测点，作好井的水平位移监测、邻近建筑物构筑物的变形监测、地下水位监测、土体竖向变形监测等。6、如果施工时发现地质情况与勘察资料相差较大，应立即会同业主、监理、设计等单位工同协商解决。第二节 施工工艺流程一、泥水平衡式顶管微型掘进机被主顶油缸向前推进，掘进机头进入止水圈，穿过土层到达接收井，电动机提供能量，转动切削刀盘，通过切削刀盘进入土层。挖掘的土质，石块等在转动的切削刀盘内被粉碎，然后进入泥水舱，在那里与泥浆混合，最后通过泥浆系统的排泥管由排泥泵输送至地面上。在挖掘过程中，采用复杂的土压平衡装置来维持水土平衡，以至始终处于主动与被动土压之间，达到消除地面的沉降和隆起的效果。掘进机完全进入土层以后，电缆、泥浆管被拆除，吊下第一节顶进管，它被推到掘进机的尾套处，与掘进头连接管顶进以后，挖掘终止、液压慢慢收回，另一节管道又吊入井内，套在第一节管道后方，连接在一起，重新顶进，这个过程不断重复，直到所有管道被顶入土层完毕，完成一条永久性的地下管道。掘进机在掘进过程中，采用了激光导向控制系统。位于工作后方的激光经纬仪发出激光束，调整好所需的标高及方向位置后，对准掘进机内的定位光靶上，激光靶的影像被捕捉到机内摄像机的影像内，并输送到挖掘系统的电脑显示屏内。操作者可以根据需要开启位于掘进机内置式油缸进行伸缩，为达到纠偏的目的，调整切削部分头部上下左右高度。在整个掘进过程中，甚至可以获得控制整个管道水平、垂直向30cm内的偏离精度。当工作井完成以后，经调试完毕的液压系统，顶管掘进机便通过运输至工地，并安装就位至导轨上，微型掘进设备还包括，操纵室和遥控台、液压动力站、后方主顶、泥水循环装置，激光定位装置，减摩剂搅拌注入装置，泥水处理装置；其他辅助装置包括起重机，发电机、卡车、电焊机等。随后，微型掘进装置上。泥水平衡式顶管突出的优点：（1）适用的土质范围比较广，如在地下水压力很高，以及变化范围很大的条件下，它都适用。（2）可有效地保持挖掘面的稳定，对所顶管子周围的土体扰动比较小，因而由顶管引起的地面沉降较小。（3）与其他类型的顶管比较，泥水顶管施工时的总推力比较小，尤其在粘土层这种表现得更为突出，所以特别适用于长距离顶管。（4）工作坑内的作业环境较好，作业比较安全，由于它采用泥水管道，输送弃土，不存在吊土，搬运等危险的作业。（5）泥水输送弃土为连续作业，因此进度比较快。主要设备参数：本工程使用的主要设备三原重工制造的YX-2400型泥水平衡偏压破碎型顶管机。主要参数如下：1 尺寸内径（mm）：2400 外径（mm）：2940全长（mm）：4500 重量（T）：35 2 切削刀盘电机功率（KW）：30*3 转矩（KN.m）：440转速(r/min)：2.0 偏心次数（次/min）：50可破碎砾石最大直径(mm)：403 纠偏油缸数量（个）：4 每个推力（KN）：800纠偏角度：2.24 液压站（KW）：22顶力（T）：2404 行程（MM）：12005 泥水系统 排泥泵（KW）：22 送泥泵（KW）：15 送排泥管：4”6 测量系统：用J2激光经纬仪导向二、施工工艺流程：测量引点工作井施工测量放样井下导轨机架、液压系统、止水圈等设备安装地面辅助设施安装顶管掘进机吊装就位激光经纬仪安装掘进机出工作坑正常顶进顶管机进接收坑，如下图所示。顶管机出洞顶管设备就位机头刀盘运转顶管机进洞送排泥泵开启顶进出土泥水分离主顶推进到位回缩主顶拆除管内管线管节安装安装管内管线弃土出运顶管机转场进洞密封器安装出洞密封器安装放样、复核井拆除施工顶管井回填顶管井施工第三节 顶力计算、最大顶距确定和准备工作本工程顶管单元长度根据设计图纸的井室位置、地面运输和开挖工作坑的条件、顶管需要的顶力、后背与管口可能承受的顶力等因素确定单元长度。本工程土质参数、管径及最大单元长度基本相同，顶力计算时按D=2400最大管径和最大单元长度66m进行计算。一、顶力的计算最大推力计算，采用经验公式，按下式计算，按最大顶距66米计算：FpD0Lfk 十NF 式中 Fp顶进阻力(kN)；D0管道的外径(m)；L管道设计顶进长度(m)；fk管道外壁与土的单位面积平均摩阻力(kN/m2)，本工程采用触变泥浆减阻技术。根据给水排水管道工程施工及验收规范 GB50268-2008，粉砂层中当采用触变泥浆减阻时取值811KN/m2。本工程按经验取值8KN/m2NF顶管机的迎面阻力(kN)；顶管机迎面阻力(NF)的计算公式：NF/4Dg2P式中 Dg顶管机外径(m)P控制土压力P=KoHo式中：Ko静止土压力系数，一般取0.55 Ho地面至掘进机中心的高度，取值7.4m 土的重量，取19KN/m3故FpD0Lfk 十NF =3.14*2.88*66*8+3.14/4*2.942*0.55*7.4*19 =4774.8+524.7KN=530T工作井内设备拟采用4个240T的千斤顶完全满足要求（千斤顶按0.55效率计算）。二、地面准备工作1、在顶管顶进施工前，按要求进行施工用电，用水，通道，排水及照明等设备的安装。施工用电附近变压器接入，现场配备120KW的发电机组2台。水直接从市政管网接入，设备直接从潇湘大道进入，能保证施工管材料、设备及机具进场。现场设备摆放空间至少需长45米，宽30米的平整封闭场平区域。2、施工材料，设备及机具必须备齐，以满足本工程的施工要求。管节等准备要有足够的余量(4060m)。3、井上，井下建立测量控制网，并经复核报验监理认可。4、进行管内位置障碍物探明，探孔拟采用18T非开挖顶管设备完成，每条管内周边设四根探管。三、井下准备工作及井内布置工作井井内布置主要是后靠背、导轨、主顶油缸、油泵动力站、钢制扶梯等。顶管基座为钢结构预制构件，顶管基座位置按管道设计轴线准确进行放样，安装时按照测量放样的基线，吊入井下就位安装固定。基座上的导轨按照顶管设计轴线并按实测洞门中心居中放置，并设置支撑加固，保证基座稳定不变形。四、技术交底，岗位培训在顶管施工前，对参加施工的全体人员分阶段进行详细的技术交底，对各技术工种进行岗位培训，经考核合格后，才能上岗。第四节 后座墙后座墙是顶进管道时为千斤顶提供反作用力的一种结构，有时也称为后座、后背或者后背墙等。在施工中，要求后座墙必须保持稳定，一旦后座墙遭到破坏，顶进工程就要停顿。后座墙设计要通过详细计算，其重要程度不亚于顶进力的预测计算。一、后座墙主要有功能是在顶进过程自始至终地承担主顶工作站顶管前进时的后坐力。后座墙的最低强度应保证在设计顶进力的作用下不被破坏，要求其本身的压缩回弹量为最小，以利于充分发挥主顶工作站的顶进效率。在设计和安装后座墙时，应使其满足如下要求。1、要有充分的强度在顶管施工中能承受主顶工作站千斤顶的最大反作用力而不至破坏。2、要有足够的刚度当受到主顶工作站的反作用力时，后座墙材料受压缩而产生变形，卸荷后要恢复原状。如压缩回弹量大，会导致大量行程消耗在后座墙压缩变形土，从而大在降低千斤顶的有效冲程，使顶进效率降低。故后座墙必须具有足够的刚度。3、后座墙表面要平直后座墙表面应平直，并垂直于顶进管道的轴线，以免产生偏心受压，使顶力损失和发生质量、安全事故。4、材质要均匀后座墙材料的材质要均匀一致，以免承受较大的后从力时造成后座墙材料压缩不匀，出现倾斜现象。5、结构简单、装拆方便装配式或临时性后座墙都要采用普通材料、装拆方便。二、后座墙的强度及其影响因素:后座墙的强度取决于千斤顶在顶进过程中施加给后座墙的最大后从力，后从力的大小与最大顶力相等。影响顶力的因素甚多，可分为客观因素及主观因素两类。客观因素包括管材种类、管径大小、顶距长短、覆土厚度、土的种类、地下水位、管节重量等；主观因素包括操作误差、顶进方法、中途停工与否、是否采用润滑剂等。影响顶进力的客观因素在其他章节已经作了介绍。现在主要讨论影响后座墙强度的主观因素。1、顶进误差在顶进过程中，由于土质、设备的操作等原因，导致管子的方向或高程出与偏差，这种偏差称为顶进误差，简称误差。这种误差将导致顶力增加。技术熟练的工人应既能采取措施防止误差的出现，又能及时发现误差的趋势而加以校正，使误差发展不致过大，并保持在容许范围以内，顶力即使增加也不显著。否则，当误差出现时，校正易操之过急而造成管线上出现折线段、错口等现象，从而导致顶力不断增加，使后座墙遭到破坏。2、中途停工顶进作业一开始，中途就不能停顿。如果停止一段时间后再顶进，其起始顶力要大大超过停工前的顶力。这主要是由于停工时间过长，使管顶土层坍落的缘故。在地下水位以下顶进时，因停顶而使液化的粉细砂将管周围包裹起来，顶力也会大大增加，如果顶力增加至后座墙的设计强度，此时就不能再顶进，必须对后座墙进行加固后方可再顶进。另外，在顶进过程是否采用注浆润滑措施，对顶力的影响甚大。如采用注浆润滑，施工中的顶进阻力将减小很多。由于主观因素对顶力的影响是人在操作过程中造成的，或者是事先未预计到的情况，所以对主观因素的影响不能事先计算，只能在施工过程中加强管理，防患于未然，以其不使顶力增加。因此，在计算所得顶力的基础上，适当增加安全系数，作为防止主观因素影响的储备力量，并严格遵守操作规程，就能保证后座墙在设计强度以内，不致受超负荷顶力的影响而导致破坏。三、后座墙的刚度要求顶管时要求后后座墙具有充分的刚度，以避免往复回弹，消耗能量。要保证受最大顶力时不变形，或只有少量残余变形，后座墙应尽量采用弹性小的材料。如果后座墙弹性过大，顶进的后从力先压缩后座墙，直到后座墙被压紧而不能再压缩时顶力才向前发挥作用使管段前进，千斤顶卸荷，后从力解除后，后座墙虽然有残余变形但不大，甚至可以恢复到未受荷载的状态，可是下一次顶进时，仍要先压缩后座墙，因而每次顶进都要浪费一段千斤顶行程于压缩后座墙。用短行程千斤顶，行程一般为200mm，而后座墙压缩量为2030mm，这样就可使千斤顶行程在顶管前进时的利用率只有70%80%，每顶进2m长的管节，需1214个行程。若再考虑到传力工具的压缩，需要的行程数还要增加。所以，要提高顶进效率，除采用长行程的千斤顶外，还应设法增加后座墙的刚度。四、后座墙顶力的计算 后座墙顶力的计算由设计院出具。第五节 泥水系统、水压控制、注浆量的计算 一、泥水系统泥浆系统有二个作用：送走被挖掘机的渣土和平衡地下水。泥浆系统是由密封的管道组成，通过机头循环，形成泥浆混合物，由排泥管送走，最后沉淀在地面上的泥浆池内，泥浆通过众多的排泥泵被排出。再由进水泵进水送入机头，排泥由变速的排泥泵进行控制。机坑旁通装置可控制进排泥浆的速度、方向，以防止泥渣堵塞管道，淤积现场。当挖粘土时，可能使普通粘土，有一定的粘合度，可以直接将泥浆排入泥浆池内，但是当挖沙土时，泥浆中必须添加一定的粘合剂（诸如膨润土等）以增加泥浆粘度，以达到排渣的最终目的。夹带泥砂的泥浆，可通过振动筛、循环沉淀器、干燥器等，处理分离渣质，泥浆被再用，渣质被积累后处理。处理渣土用翻斗车，泥浆用罐车运出场区，堆置于郊外，处理时注意不得污染路面等环境。进排泥水系统起着第二个作用：在有地下水存在的地方，掘进机表面的压力可以降低到小于水中的压力。这样避免了抽地下水的需要。进排泥水系统中的压力感应器可测出地下水的压力。机内泥水循环系统，电磁阀，旁通装置及载水阀可以起到调节水压的作用。机内电磁阀和旁通系统，可以阻止水压的变化，保持水压，在加管道时，不至于减小机头的水压，保证内部压力平衡。二、注浆量的控制（1）注浆量控制宜大于环形空隙体积的150，压力宜为0.20.5MPa；并宜多孔注浆；注浆后应及时将注浆孔封闭；（2）为防止路面沉陷和地上、地下构筑物不受扰动，顶管结束后，应及时对管体四周的缝隙充填水泥浆，使其密实坚固，填充水泥所用设备与触变泥浆设备相同。逐孔注浆，水泥浆液需搅拌均匀，无结块，无杂物，注浆结束后，要及时清理注浆设备，以防堵塞。（3）注浆压力根据管道深度H和土的天然重度而定，经验为23H，本工程注浆压力为0.20.3MPa。（4）压浆填充材料：在管顶间隙较小管段，采用管内注浆，压浆材料为水泥粉煤灰浆，配比为，水泥：粉煤灰1：3；在管顶间隙较大管段，采用管内注浆和地面注浆相结合，压浆材料为水泥粉煤灰砂浆，配比为，水泥：粉煤灰：细砂1：1：4。（5）管内注浆布孔方式：沿管线纵向每3m设一处压浆孔。布孔方式宜采用左上方、右上方、左上方的顺序。（6）注浆顺序：每段注浆从第一孔开始，直注至下一孔出浆，依次注完。每段注浆后，静止68小时后进行第二次注浆。第二次注浆压力不变，直至压不进为止。（7）注浆操作要求：注浆采用机械搅拌水泥浆，电动注浆泵压力灌注，逐孔灌注，直至全部孔位注满。经测试后必要时进行第二次补浆，以保证加固的可靠性。对松散砂砾层及回填土层，顶进中需用水泥浆液进行土壤加固。根据本工程特点，初步设计每4节管（每节2米长）布设1节注浆管，依次调整注浆孔的位置，确保每个方向都能注浆润滑。总注浆量应不小于管外环形空间体积的2倍，考虑到泥浆的漏失，必须经常性地连续补浆，确保泥浆套的完整。注浆减磨要点：(1) 选择优质的触变泥浆材料，对膨润土取样测试。主要指标为造浆率、失水量和动塑比。(2) 在管子上预埋压浆孔，压浆孔的设置要有利于浆套的形成。(3) 膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间，听取供应商的建议但都必须按照规范进行，使用前必须先进行试验。(4) 压浆方式要以同步注浆为主，补浆为辅。在顶进过程中，要经常检查各推进段的桨液形成情况。(5) 注浆设备和管路要可靠，具有足够的耐压和良好的密封性能。在注浆孔中设置一个单向阀，使浆液管外的土不能倒灌而堵塞注浆孔，从而影响这浆效果。(6) 注浆工艺由专人负责，质量员定期检查。(7) 注浆泵选择脉动小的螺杆泵，流量与顶进速度相应配。(8) 由于顶管线路长，为使全程注浆压力不致相差过大，在中间还将每隔400m增设压浆泵以增大压力。第六节 操作控制系统由一名受过高度训练的操作人员，在地面控制室外内操作并仔细检测着整个操作系统、观察掘进机内的土压、油压、激光束位置。控制台提供操作数据和控制整套系统的电子按钮。控制板可以是人工控制方向和数据记录，或者是全自动控计算机控制方向和记录，其他的工作人员则负责井内管道和顶铁的更换以及进行、进排泥管和电缆的连接。当掘进机到达接收井时，挖掘会暂时中断，如果遇到有地下水或软土层时，还需有洞口止水圈安装在接收口墙上。最后，掘进机头从土层出来进接收井，就完成整个管道的铺装。这以后，掘进机被撤走，建造人工出口，接收井被关闭。一个工程常常有几个掘进段组成，这时，在工作井内的顶进设备变换方向，重新开始另一方的顶进工作，这个过程每过一个工作井重复二次，最后铺设成了整个下水道或输送管道。第七节 进出洞口的措施顶管施工中的进出洞口作业是一项很重要的工作，施工中应充分考虑到它的安全性和可靠性。如果出洞安全、可靠又顺利，那么可以说顶管施工已成功了一半。许多顶管工程就是失败在进出洞口这两个环节上。顶进前，为防止洞口处的水土沿工具管外壁与洞门的间隙涌入工作井，在工作井内洞口处安装一道环形橡胶止水圈。在顶进施工过程中又可防止减摩浆从此处流失，保证泥浆套的完整，以达到减小顶进阻力的效果。 工程技术人员、施工人员应了解施工现场情况和熟悉洞门附近的地质情况。分析可能出现洞口漏泥、水情况，井内布置一台排污泵，并制定相应的措施。在机头进洞时因土体是流沙，地下水位高，土体松软，地基承载力差，虽然经过地基处理，但为了机头顶进安全，机头不下沉，还应有机头加固措施。机头进洞时将机头与后面的五节管用拉杆连接起来，使之成为一个整体，并在导轨上用两个手拉葫芦间隔一米拉紧，从而使机头沿着导轨方向顺利顶进。 掘进机头顶进到位后，吊放第一管节，拼接完毕，然后在工具管后管节内安装工具管辅助设备。1、管节运输根据本工程施工场地情况，管节由25T吊车卸到指定位置后，再由吊车将地面管节吊运至井下。2、 管节顶进顶管管节采购成品管，对成品管生产制造厂家制造管子的资质和能力进行考查。生产过程中派专人检验，检验质量必须在外观质量、尺寸及允许偏差都检验合格后方可送至工地。运至工地后根据标书要求进行抽验，合格后才能送至工作面使用。掘进机头进洞后的轴线方向与姿态的正确与否，对以后管节的顶进将起关键的作用，因此在顶进时，机头与前5节管子应连在一起，用拉杆将前5节管子与机头固定，防止机头重量大而下沉。实现管节按顶进设计轴线顶进，做好顶进轴线偏差的控制和纠偏量的控制是关键。根据控制台显示屏激光点及时调节纠偏油缸，使其能持续控制在轴线范围内。要严格按实际情况和操作规程进行，勤出报表、勤纠偏，每项纠偏角度应保持1020，不得大于1。严格控制机头大幅度纠偏造成顶进困难、管节碎裂。在穿越河道时，应放慢顶速，并严格控制注浆压力，防止贯通河床。3、顶管顶进与地层形变控制顶管引起地层形变的主要因素有：掘进机头开挖面引起的地层损失，机头纠偏引起的地层损失，机头后面管道外周空隙因注浆填充不足引起的地面损失，管道在顶进中与地层摩擦而引起的地层扰动，管道接缝渗漏而引起的地层损失。所以在顶管施工中要根据不同土质、覆土深度和地面沉降的情况，配合测量报表的分析，及时调整泥水与土压平衡值，同时要求坡度保持相对的平稳，控制纠偏量，减少对土体的扰动。根据顶进速度，控制排泥量和地层变形的信息数据，及时调整注浆压力和注浆量，从而将轴线和地层变形控制在最佳的状态。4、 触变泥浆减摩是顶管施工中减少顶力的一项重要技术措施，在顶进过程中，通过顶管机尾部的同步注浆与管道上的预留孔向管节外壁压注一定数量的减摩泥浆，采用多点对称压注使泥浆均匀地填充在管节外壁和周围土体的空隙来减小管节外壁和土体间摩阻力，起到降低顶进时阻力的效果。在管节外壁能否形成完整的泥浆套，将直接影响到泥浆的减摩效果。减摩泥浆采用触变泥浆，该浆液性能稳定，且有良好的触变性，又有一定的稠度（浆液配比见下表）。施工过程中，泥浆应保证不失水、不沉淀、不固结，泥浆的配比应根据不同的地质情况作相应的调整，使泥浆适应土层的特性，起到预期的减摩效果。施工过程中还可配制特殊的泥浆以满足顶进施工中特殊适应土层的特性，起到预期的减摩效果。施工过程中还可配制特殊的泥浆以满足顶进施工中特殊要求。 浆液配比（重量比） 表3 膨润土水纯碱CMS400适量（6）（2.5）浆液质量指标:a、稠度1214cmb、PH 910c、析水率 2%压浆时，储浆池内的触变泥浆由地面上的压浆泵通过管路压送至管道内的压浆总管，并到达连通各压浆孔的软管内，通过控制压浆孔球阀来控制压浆。5、顶管进接收坑（1）顶管机出洞前洞口土体加固根据顶管进展情况，为保证掘进机能顺利进入接收井，防止掘进机出洞后水土沿工具管与井圈之间的建筑空隙涌入接收井内，保证井内接头能顺利施工。如果发现地质较差，在掘进机到达接收井前，可对洞口土体进行注浆加固，加固范围洞口前5m范围内，洞口四周距管道外侧23m。（2）顶管机状态的复核测量掘进机进入接收井前的复核应测量顶管机所处的方位，是确认顶管状态、评估掘进机出洞时状态和拟定施工轴线及施工方案等的重要依据，使掘进机在此阶段的施工中始终按预定的方案实施，以良好的状态、准确无误地进入接收井内。（3）凿除砖墙（4）顶管机进接收坑在接收井砖墙封门破坏后掘进机头应迅速、连续顶进管节，尽快缩短出洞时间。掘进机整体进洞后应尽快把机头和混凝土管节分离，并把管节和接收井的接头按设计要求进行处理，减少水土流失。第八节 项管施工过程中应注意的问题及解决方法一、应注意的问题1 当掘进机停止工作时，一定要防止泥水从土层或洞口及其它地方流失。不然，挖掘面就会失稳，尤其是在进洞这一段时间内更应防止洞口止水圈漏水。2 在掘进过程中，应注意观察地下水压力、泥水仓水压力的变化，并及时采取相应的措施和对策，只有这样才能保持挖掘面的平衡稳定。3 在顶进过程中，随时要注意挖掘面是否稳定，要不时检查泥水的浓度和相对密度是否正常，还要注意进排泥泵的流量及压力是否正常。应防止排泥泵的排量过小而造成排泥管的淤泥和堵塞现象。4 压浆孔的处理，顶管顶进完成后，对管节上的压浆孔进行封堵措施。二、出现问题及解决办法1、而把由于受地质变化、障碍物、管材破损等造成的顶管失败现象，称作为“顶管施工故障”。对于长期从事顶管施工的工程技术人员来说，“施工故障”其实很难避免。2、故障类型及对策通常把顶管掘进机头不能最终到达接收井的现象，均称作为：顶管失败或顶管故障。其实，在实际施工过程中，顶管掘进机头顶进途中停止不前原因较多，归纳起来有以下几种情况： （1）由于设计或施工前对地质情况估计不足，造成顶进过程中摩阻力过大；（2）由于施工中注浆减阻不理想，或因某原因中间停顿时间过长，造成管壁阻力过大；(3）由于管道自身强度缺陷，顶进过程中造成管身碎裂；(4）由于工作井井身或后壁强度不足，造成工作井后座严重开裂或变位；(5）由于掘进机头自身机械传动出现问题；(6）由于管位处出现难以逾越的障阻物等。 处理以上几种类型的故障，其对策往往与该管道所处理地质情况、地表状况、施工条件及故障起因有很大关联。在确定一个理想的处理方案时，需仔细加以分析比较，针对本工程出现问题时拟采用开天窗法，开天窗法在掘进机头上方地面通过开挖而解决问题的方法；它可分为大开挖法、钢板支护开挖法、沉井开窗法和钢护筒开挖法等。“开天窗法”通常是顶管一种简单、节省而又行之有效的补救方法。第九节 顶管施工测量和方向控制1、测量及控制指标为了保证顶进轴线控制在设计轴线允许偏差范围内，