dn钢管顶管施工方案

目录一、工程概况 (2)二、工程地质条件 (2)三、顶管方案 (2)1.顶管现场平面布置 (2)2.顶管施工流程图 (4)3.顶管施工工艺及设备配置 (5)4.顶管施工方法及技术质量保证措施 (11)四、施工计划 (18)1.施工进度计划 (18)2.施工资源计划 (18)五、环境监测 (19)1. 工程情况 (19)2. 监测内容 (20)3. 测点布设 (20)4. 监测频率 (20)六、安全文明施工保证体系 (20)1. 安全保证管理体系 (20)2. 安全保证措施 (21)3. 重点工序的安全措施 (21)4. 环境保护 (22)5. 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：顶管顶进施工图一、工程概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13.0×13.8m和8.0×13.8m，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4～6个400t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②3层灰色砂质粉土、第③1层灰色淤泥质粉质粘土、第③1夹层灰色粘质粉土、第③2层灰色砂质粉土夹淤泥质粉质粘土、第④层灰色淤泥质粘土。

第③1层及第④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②3层、第③1夹层及第③2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、通讯、中央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23 3.1 力出土。

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、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、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。

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TSWA150×9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；长距离顶管时，排泥也采用串联接力形式，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12~20KN/m2减至3~6KN/ 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。

润滑泥浆材料主要采用钠基膨润土，纯碱、CMC、物理性能指标：比重1.05~1.08g/cm3，粘度30~40S，泥皮厚3~5mm。

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①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=4863kN②每米管壁摩阻力：F=πD·fF——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=πD·f=45.2KN/m③中继间布置L=（K·P-N）/FP——中继环设计顶力（KN）N——机头迎面阻力（KN）F——每米管壁摩阻力（KN/m）K——顶力系数0.8L=（0.8×10000-4863）/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。

第一道中继环布置于距头部32m处④第二道以后中继环布置L=（K·P）/F=177m取间隔184m布置一道中继环⑤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：①可以控制各中继环按程序要求自动/手动进行顶管。

②可以按要求改变顶进程序。

③可以按受力情况调整每环顶进距离。

④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12～15m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5～10m，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。