顶管工程施工方案02

5.3顶管工程施工方案

5.3.1.施工准备

（1）认真组织和落实主要工程技术人员，熟悉施工图，领会设计意图，阅读建设单位述及的规定、要求和参照标准。工程开工前，为设计交底和图纸交底做好充足的准备，将不清或不明的问题汇总会知业主、监理人员，以便及时解决。

（2）做好定位点控制，以便施工放样时用。并按业主提供的水准点，沿线自引，施工中经常进行校核。

（3）对施工范围内的地下管线和架空线，管线范围内及施工需用场地内所有障碍物，应由业主提供，项目部进行实地详细调查情况以作保护措施。

（4）进行施工测量和现场（工作井、接收井和顶进轴线）放线工作。

5.3.2.沉井施工

由于该工程管道较深，为避免道路开挖和扰动其它管线而采用顶管施工，工作井结构形式采用沉井（不排水法），接收井则利用现状井。工作井的定位坐标，顶进方向均参照排水施工图。

（1）材料

1）混凝土

①混凝土的强度：除图中注明外，构筑物、建筑物均采用C30砼，普通硅酸盐水泥，不得采用小窑水泥，除图中要求外，混凝土的抗渗等级采用P6。混凝土顶管:Ⅲ级管，混凝土强度等级不低于C50，抗渗等级不低于P8。

②砼中应掺适量防渗、防裂的低碱性外加剂。外加剂应由厂家提供技术担保，并应符合《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2003规定，外加剂中不得含有氯盐，掺量应经配比实验后确定，当采用多种混凝土外加剂时，应进行兼容性试验。

③混凝土中最大的氯离子含量应小于0.15%，最大碱含量应小于3.0kg/m3。

④水胶比控制在0.50以下。

矩形工作井平面结构图圆形工作井平面结构图2）钢材

①HBP300（Ⅰ级钢筋），fy=270N/mm2；

②HRB400（Ⅲ级钢筋），fy=360N/mm2；

3）砌体

砖及砌筑砂浆用MU10混凝土砖，M10水泥砂浆，砌体应合理错缝，灰缝饱满。

方形及圆形沉井实例图

（2）施工顺序

1）结合工艺图在沉井指定位置开挖基坑，铺设砂垫层，砂垫层上浇100厚的C15素砼，铺设垫层时始终将地下水位控制在砂垫层500以下。基坑底部应沿四周设置2%坡度排水沟，四周设置集水坑，集水坑应比排水沟低500以上。

2）立模浇筑井壁，并预留钢筋。

3）沉井制作和下沉应该严格按照《给水排水构筑物施工及检验规范》7.2条规定执行，下沉过程中要求定时观测，如发现偏差超出7.2条的相关规定，应该及时纠偏。

4）下沉到指定标高后，用C20混凝土水下封底（严格按照有关规范执行封底），待封底混凝土达到设计强度后，即可抽水，浇筑地板和后座（浇筑前应该对相应部分的井壁凿毛清洗干净）。

5）后座强度达到100%以后方可进行顶管施工。

6）顶管施工完毕，连接安装好给水管道，阀门及支撑，方可封顶，做检查井井筒和顶部填土。

（3）工作井沉井施工工艺

工作井沉井施工工艺流程图

（4）施工技术要求

1）混凝土保护层要求：刃脚、井壁、井底板均为40-80cm。

2）钢筋锚固长度；搭接长度为锚固长度均要符合规范要求。焊接搭接长度单面焊为10d，双面焊为5d。

3）砂垫层要求选用级配的中、粗砂，分层洒水夯实。分层厚度控制在200~300mm。其密实度的质量标准用砂的干容重控制，中粗砂宜取17.5kN/m3。

4）混凝土浇筑

A.混凝土浇筑按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204的要求进行。

B.沉井可根据具体情况采用分节或一次浇筑。沉管接高时下节混凝土必须达到设计强度的70%以上。

C.分节接缝处按施工缝处理，采用钢板止水片。

D.沉井浇筑过程中，混凝土应保持同步均匀上升，并密切注意观察沉降，若发现不均匀下沉，应及时调整，严防井壁开裂。

E.沉井直壁模板应在混凝土强度达到75%以上，刃脚斜面的模板应在混凝土达到设计强度的100%以上时方可拆模。

F.沉井混凝土施工时，必须严格按施工规程进行，严格控制水灰比，保持骨料清洁和良好级配，振捣密实，精心养护，以防产生早期裂缝，当气温低于5摄氏度时，采取保温施工措施。

G.混凝土浇捣前必须将各种预埋管套，预埋件，预留钢筋准确就位，不得遗漏。具体位置及规格根据工艺图确定。

5）当孔洞小于300时，钢筋绕过不得截断，且在两边加2根直径为12的三级环向钢筋；当孔洞大于等于300时所截断的钢筋必须与洞口加固筋及钢管套焊接。

顶进设备安装实例图

沉井施工实例图

（5）主要施工方法

1）基坑测量放样

根据沉井设计图纸，整平场地后，根据沉井的中心座标定出沉井中心桩、纵横轴线控制桩及基坑开挖边线。施工放样结束后，须经监理工程师复核准确无误后方可开工。基坑底部沿四周轮廓线外1.5米开挖2%坡度的排水沟，沟内铺设砂垫层，形成滤水暗沟，四周设置集水坑，集水坑笔排水沟低500以上，坑内放置1-3台潜水泵抽水。

2）刃脚与垫层施工

刃脚垫层采用砂垫层和混凝土垫层共同受力。砂垫层选用级配较好的中粗砂，分层洒水夯实，每层层厚控制在200～300。砂垫层厚度由公式计算确定：

H≥(N/δ-b)2tgΦ

其中：H为砂垫层厚度；

N为沉井单位长度重量；

δ为下卧层极限承载力，根据各沉井的地质资料确定；

b为素砼垫层宽度(0.15m)；

Φ为砂垫层扩散角，一般取22.5o～45o。

其密实度的质量标准用砂的干容重控制，中粗砂取Rd=17.4KN/m3。

根据计算，砂垫层厚度为1.2m。

混凝土垫层表面应用水平仪进行校平，使之表面保持在同一水平面上。刃脚支撑施工示意图如下：

刃脚支撑施工图

圆形沉井刃脚支撑采用砖垫座（图示），砖垫座沿周长分成6~8段，中间留20mm空隙，以便拆除，刃脚圆弧对准圆心铺设。砖垫座内壁用水泥砂浆抹面。

3）立井筒内模和支架

①钢筋绑扎

沉井钢筋现场设加工场成型制作，加工好的钢筋必须进行清理、分类、按照施工设计划分点堆放整齐，并挂牌标明种类及使用部位，ф20以上钢筋采取闪光对焊工艺接长，绑扎时接头相互交叉。井壁双层钢筋用ф12钢筋撑脚把网片撑开。

钢筋规格、尺寸应符合设计图纸要求和规定，绑扎钢筋时应采用撑件将二层钢筋位

置固定，保证钢筋设计间距。为了保证保护层的厚度，应在钢筋与模板之间设置同强度标号的水泥砂浆垫块，垫块应与钢筋扎紧并互相错开。

钢筋绑扎完成后，应上报监理工程师进行隐蔽验收。隐蔽验收合格后，方可进行立外模。

②立外模和支架

沉井制作采用竹胶模板，在沉井插筋部位用5cm木模板间隔拼装，拼装的木模表面刨光，拼缝严密平整。为防止接缝间隙过大易漏浆，在其接缝表面采用粘贴发泡胶带。立模前所有模板涂刷脱模剂，使砼表面能平整、光滑。内外模板顺序原则上先立内模，后立外模。模板与钢筋安装应互相配合进行。模板采用双层钢筋用ф48×3钢管作竖围囹，ф22钢筋弯曲定型后作水平围檩，内外模用ф16对拉螺杆与模板围囹结合牢固，确保井壁厚度。螺杆上设一道止水片，止水片与螺杆满焊。模板支架及脚手架采用ф48×3.5钢管扣件搭设。支架根据立模及钢筋绑扎，砼浇捣的需要分层架立。支架的底脚衬垫30×60木板，支架每隔9m设一道剪力撑与地面的夹角控制在45度左右。外脚手架的纵向立杆间距为1.4m,横向立杆间距为1.2m。内脚手架为满堂。立外模板及支架图

立外模板及支架图

③浇捣混凝土

A、混凝土浇筑

a、混凝土浇筑按照《混凝土结构工程施工及验收规范》的要求进行。

b、沉井采用两次浇筑，两次下沉。

c、沉井浇筑采用砼泵车浇筑，在浇筑过程中，混凝土应保持同步均匀上升，并密切注意观察沉降，若发现不均匀下沉，应及时调整，严防井壁断裂。

d、沉井直壁模板在混凝土强度达到25%以上，刃脚斜面的模板在混凝土强度达设计强度的75%以上时方可拆模。

e、沉井混凝土施工时，必须严格按施工规程进行，严格控制水灰比，保持骨料清洁和良好级配、振捣密实，精心养护，以防产生早期裂缝，当气温低于5度时，采取保温施工措施。

f、混凝土浇捣前，所有预埋件、套管、预留钢筋等要准确就位。

B、混凝土质量保证技术措施：

a、加强控制混凝土坍落度，严禁有任意加水现象产生;

b、反馈现场混凝土实际坍落度、可泵性、和易性等质量信息，以有利于控制搅拌站出料质量;

c、按照浇捣方案，组织全体操作人员进行技术交底会，使每个操作工人对技术要求、混凝土下料方法、振捣步骤做到心中有数;

d、混凝土拌车进场，混凝土品质严格把关，检查混凝土装车时间、混凝土坍落度、

混凝土到场时间等是否达到规定要求，对不合格者坚决予以退货，严禁不合格混凝土进入施工现场;

e、各种设备的预埋件位置要准确；

f、混凝土浇捣工程中质量部门要巡回监督检查，发现质量问题苗子，立即督促整改;

g、混凝土浇捣前只有各项准备工作完善到位，现场各级验收工作顺利通过，混凝土才能开泵进行浇捣。

h、混凝土养护：混凝土浇捣完后，需覆盖草包，定期浇水养护。

4）沉井下沉

沉井下沉：当混凝土或砌体砂浆达到设计强度的100%才允许下沉，下沉安全系数应大于1.15。沉井下沉根据地下水位情况及地质情况，采用不排水法下沉。

沉井施工程序示意图

①干法下沉：

采用PC400-6长臂挖掘机挖掘井底中央部分的土，使沉井形成锅底，在砂类土中，一般当锅底比刃脚低1～1.5米时，沉井即可靠自重下沉，而将刃脚下的土挤向中央锅底，然后再由抓斗继续抓土，沉井便可继续下沉。若刃脚下的土不易向中央塌落，则配以射水管松土。

②沉井下沉至一定深度时，若出现下沉困难，可采取以下方法：

A、在井体上加载；

B、在井外壁加注膨润土泥浆套助沉；

C、挖除井壁外侧上部土层，减少侧压力及摩阻力；

D、在井外壁边沉边填砂助沉。

当沉井下沉到接近设计标高时，应加强观测，在8h内累计下沉量不大于100mm或沉降速率在规范允许范围内时，即可进行沉井封底施工。

沉井位置标高的控制，是在沉井外部地面及井壁四周设置纵横十字中心控制线、水准基点，以控制位置和标高。在井筒外四周标出垂直轴线，各吊线坠一个对准下部标板来控制沉井垂直度，并定时用经纬仪进行垂直偏差观测。挖土时，随时观测垂直度，当线坠离墨线达50mm或四周标高不一致时，即应纠正。下沉高度系用水准仪来观测井外壁红油漆画出的刻度线；沉井下沉中应加强位置、垂直度、和沉降值的观测，每班至少两次，接近设计标高时应加强观测，每2h一次，预防超沉。如有倾斜、位移和扭转，及时通知值班工程师，指挥操作人员纠正，使偏差控制在允许范围之内。

沉井封底及底板浇筑：沉井下沉至设计标高后观察其稳定性，在8小时内沉井自沉累计量不大于10mm和每小时观察自沉量，在沉井下沉已经稳定时，才进行封底。

5）下沉纠偏

在沉井下沉过程应做到，刃脚标高每班至少测量一次，轴线为宜每天测一次，当沉井每次下城稳定后应进行高差和中心线位移测量。

沉井初沉阶段没八小时至少测量一次，必要时连续观测，及时纠偏，终沉阶段每小时至少测量一次，当沉井下沉接近设计标高时增加观测密度。

尤其是本工程中沉井开始时的下沉系数较大，在施工时必须慎重，特别要控制好初沉，尽量在深度不深的情况下纠偏，符合要求后方可继续下沉，下沉初始阶段是沉井易发生偏差的时候，同时也是较易纠正，这时应纠偏为主，次数可增多，以使沉井形成一个良好的下沉轨道。

下沉过程中，应做到均匀。对称出土，严格控制泥面高差，当出现平面位置和四角高差出现偏差时应及时纠正，纠偏时不可大起大落，避免沉井偏离轴线，同时应注意纠偏幅度不宜过大，频率不宜过高。

沉井在终沉阶段应以纠偏为主，应在沉井下沉至设计标高1m以上时基本纠正到位，纠正后到位应谨慎下沉，在沉井刃脚接近设计标高30cm以内时，必须不再有超出容许范围的位置及方向偏差，否则难于纠正。

如在下沉过程中发生下沉困难，可采用在沉井斜面、刃脚下掏土的方法助沉。本工程另外考虑了空气幕的助沉措施，当下沉发生困难或出现坍方时即可启动空气幕助沉不合减少对井壁外土体的扰动。特别市第二次下沉时，下沉系数明显偏小，故空气幕助沉时非常重要的施工手段。

为防止沉井突沉，正常情况下不宜在刃脚下掏土

①造成沉井产生倾斜偏转的常见原因：

A、沉井刃脚下土层软硬不均匀；

B、没有均匀除土下沉，使井孔内土面高低相差很多；

C、刃脚下掏空过多，沉井突然下沉，易于产生倾斜；

D、刃脚一角或一侧被障碍物搁住，没有及时发现和处理；

E、由于井外弃土或其他原因造成对沉井井壁的偏差；

②纠偏方法

沉井在下沉过程中发生倾斜偏转时，应根据沉井产生倾斜偏转的原因。可以用下述的一种或几种方法来进行纠偏。确保沉井的偏差在容许的范围之内。

A、偏除土纠偏

沉井在如图较浅时，容易产生倾斜，但也比较容易纠正。纠正倾斜时，一般可在刃脚高地一侧抓土，必要时可由人工配合在刃脚下除土。随着沉井的下沉，在沉井高的一侧减少刃脚刃脚下正面阻力，在沉井低得一侧增加刃脚的正面阻力，使沉井的偏差在下沉过程逐渐纠正，这种方法简单，效果较好。

纠偏位移时，可以预先使沉井向偏位方向倾斜。然后沿倾斜方向下沉，直至沉井底面中轴线与设计中轴线的位置相重合或接近时，再将倾斜纠正或纠正、至稍微向相反方向倾斜一些，最后调正至使倾斜和位移都在容许范围以内为止。

B、井外射水、井内偏除土纠偏

当沉井入土深度逐渐增大，沉井四周土层对井壁的约束力亦相应增加，这样给沉井纠偏工作到来很大的困难。因此，当沉井下沉深度较大时，若纠正沉井的偏斜，关键在于破坏土层的被动土压力。

高压射水管沿沉井高的一侧井壁外面插入土中，破坏土层结构，使土层的被动土压力大为降低。这时再采用上述的偏除土方法，可使沉井的倾斜逐渐得到纠正。在有条件时，还可以在沉井顶部加偏压重的方法来纠正沉井的倾斜。

C、用增加偏土压或偏心压重来纠偏

由于弃土堆在沉井一侧，以及由于其他原因形成的沉井两侧有土压力差存在，能使沉井产生偏斜。同理，在沉井倾斜低得一侧回填砂或土，并进行夯实，使低的一侧的土压力大于沉井高的一侧土压力，亦可起到纠偏的作用。如在沉井高的一侧压重，最好使用钢锭或生铁块，这里沉井高的一侧刃脚下土的应力大于低得侧刃脚下土的应力，使沉井高的一侧下沉量大些，亦可起到纠正沉井倾斜的作用。这种纠偏方法可根据现场条件进行选用。

D、沉井位置扭转时的纠正

沉井位置如发生扭转，可在沉井偏位的二角偏除土，另外二角偏填土，借助于刃脚下不相等的土压力所形成的扭转，使下沉过程中逐步纠正其位置。

6）沉井封底

①沉井下沉到设计标高后，立即进行素混凝土干封底施工，并在封底混凝土顶面预留插筋，插筋采用φ16钢筋，插入混凝土1000mm，外露部分长间距为1500mm梅花形布置；

②封底混凝土浇筑时，应对称均匀；

③在封底混凝土达到设计强度值前，应保持井内外水位相等，以免封底混凝土承受水压，影响封底效果；

7）底板混凝土施工方法

①基坑开挖至设计标高，并且确保基础无积水的情况下，浇筑砼垫层。浇筑垫层时，为控制混凝土标高，每2m*2m设置一个标高基准点。

②浇筑底板混凝土前，应先将槽口凿毛，清除封底混凝土表面残渣，并冲洗干净，底板钢筋应与框架底梁和井壁上的钢筋焊接牢固。

③底板钢筋绑扎必须具备下列条件：

A、基槽处理验收工作；

B、轴线、墙、截面尺寸必须符合设计施工图；

C、绑扎钢筋下层钢筋时，在垫层面弹出钢筋绑扎控制线，以保证钢筋间隔尺寸，其偏差值应控制在允许范围内，钢筋保证质量应符合规范要求;

D、底板钢筋绑扎时，每施工二皮即隐蔽验收一皮方可进行下道工序，以免造成返工，影响进度要求；

E、所有底板钢筋应在浇捣底板混凝土前，在适当部位加以电焊固定，防止振捣砼

时，钢筋移位；

F、各种设备的预埋件位置要准确；

E、只有通过各个方面的验收合格后，才能浇捣混凝土。

底板混凝土施工方法示意图

8）沉井监测

在沉井施工中，利用监控指导施工是非常必要的，依靠监控和数据的不断反馈可避免盲目施工、冒险施工。根据本工程的规模和环境检测的要求，施工监控包括三项内容：沉井下沉深度和井体偏斜量；降水水位的变化；井体隆起。在施工中，由于质地条件、荷载条件、材料性质、施工条件和外面等其他因素的复杂影响，很难单纯冲理论上预测工程中可能遇到的问题，故必须对现场进行必要的监控。

①沉井下沉中的偏斜和扭转监控

A、在沉井拆模后，在三个仪器监测站相对应处井壁上弹出纵横间距为20cm的墨线，引测三个基准点至基坑外侧加以保护，并测量。记录下沉前的各项原始数据，作为以后检测中的原始依据，以便进行分析对比。从而控制沉井下沉过程中井体的偏斜、扭转量。

B、井体下沉开挖施工过程中，在基坑周围设置三个监测站。

C、各监测站架设一台经纬仪，以井壁上的纵向墨线为依据进行井体扭转量的监测，通过测量取得的数据与原始值进行对比分析，以控制井壁的扭转量。一旦扭转量临近或超过规范允许值，就必须立即采取相应的措施。

D、沉井下沉的高差控制，在监测站采用水准仪，以井壁上的横向墨线为依据进行监测。通过测量取得的数据与原始值进行对比分析，并绘制沉降速率图表，有效的掌握沉井在不同土质中的下沉速率，要求井体高差控制在10cm之内。一旦发现高差值超过控制量，必须立即采取先校正偏斜然后分层开挖，做到各施工区同步开挖，使井体能均匀下沉。

E、沉井下沉至设计标高，需密切注意沉降观测，在8小时内下沉量应不大于10mm，方可认为沉井基本趋于稳定。

F、各观测点对沉井惊醒全过程观测、位移监测，每半小时施测一次，汇总数据，分析取得的数据。

G、对周围的道路、地表、电线杆和建筑物的监测时拟在坑外四周地面临时设置5、6各测点。在每座井的临近构筑物上设置10各测点。每天监测2次。

②监测点的安装

沉井、位移观测点安装时必须注意对其保护。

地下水位观测点设在基坑旁，可安装一段带滤孔的PVC塑料管，固定并加盖。

③监测频率

监测工作由专业人员实施，从挖土开始至地下结构施工完毕。各监测内容的初始值

的获得，其测值次数不少于3次，具体每日监测次数按实际施工状况再定。监测人员分

析每次的监测数据及累计数据变化规律，特别是在沉井施工过程中，根据基坑开挖的效

果进行综合评价判断。每个施工阶段提供监测阶段报告，监测工程结束后二周内提供监

测总结报告。

④告急处理原则

A、如果测试数据任一项接近警戒值，即向业主、监理、设计、项目部提出报告，

提请有关部门关注。同时一起参与补救措施的制定和研究。

B、测试数据任一项超过警戒值，应立即口头通知业主、设计、监理、项目部，随

即第二天出书面报告。同时一起参与补救措施的制定和研究。

⑤沉井下沉前井壁上所有预留孔用钢板封堵，钢板厚度为10mm厚，且用静字型钢

加固，并对进水口用粘土和砖密实填筑井壁上顶管进出洞口钢套管采用专用套管，盘根

止水，所有井壁洞口钢套管与混凝土管壁之间应做好之水处理。

（6）注意事项

槽）应打毛。打毛范围为封底混凝土和

底板混凝土的接触面。

2）沉井下沉

A.沉井下沉：沉井下沉采用不排水

法下沉。下沉过程中应进行实时监测，

发现偏移，及时采取纠偏措施，井内取

土不得堆放在基坑周围。

B.井内取土必须先挖锅底后掏刃脚，

必须对称取土，均匀下沉，在下沉过程

中要及时测量观察，若发现偏移，应立

即采取措施，进行纠正，井内取土不得

堆放在基坑周围。

C.当沉井下沉至设计标高以上1000

时，应适当减慢下沉速度，每天不大于

0.3米，锅底开挖深度应减少，刃脚下掏

井壁洞口加固大样图

土应慎重，避免发生流砂现象，防止突

沉和超沉事故发生。

D.沉井下沉前井壁上所有预留孔建议用钢板封堵，钢板厚度：孔径小于等于1000

时采用8mm，大于1000时采用10mm，并用角钢加井字支撑。同时对洞口用粘土和砖密

实填筑。

E.沉井下沉应连续进行，如有必要应采取一定的减阻措施。

3）沉井封底

A.沉井下沉至设计标高后，应立即进行素混凝土封底施工，湿法下沉要求采用水下

封底。

B.封底混凝土浇筑时，应对称均匀，防止对土层扰动。

C.在封底混凝土达到设计强度值前，应保持井内水位略高于井外水位，以免封底混

凝土承受水压，影响封底效果。

D.当封底混凝土达到设计强度后，方可进行井内抽水，抽干后不得有渗水现象，否

则应予修补。

E.封底混凝土按水下混凝土进行施工，所有突出设计标高部份应予凿除。

4）为防止施工人员坠落井内，沉井四周须加设围护栏杆，有效拦截高度为1.15米，栏杆的布置及锚固方式，由施工单位根据施工经验确定，栏杆的水平承载力不小于

1.5KN/m。

（7）沉井工程质量验收标准，除井壁与底板不得有渗漏现象外，尚应满足下列要求：

1）沉井制作误差允许值

A.沉井制作尺寸与设计尺寸

允许偏差，绝对值小于20mm；

B.井壁厚度偏差小于±15mm

C.混凝土保护层偏差小于±

5mm。

2）沉井下沉误差允许值

A.轴线位置水平差：下沉后

位移值下沉深度之比小于1%；

B.沉井刃脚平均标高与设计

标高的偏差为±50mm；

C.沉井四角（圆井为相互垂直两直径与圆周的交点）中任何

两角的刃脚踏面高差不得超过该两点水平距离1%。

（7）其他要求

1）回填土材料、压实度等按道路回填要求进行回填。

2）施工前，根据现场情况对周边建构筑物采取围护措施，并经有关方面确认后方可施工，施工过程中应注意观察周围建筑物的沉降，必要时采取有效防护措施确保施工人员及建筑物的安全。

3）所有结构图必须配合排水等有关专业图纸一起施工，浇捣混凝土前必须检查预留孔，预留插筋。预埋件位置，标高等，经验收合格后方可浇捣混凝土。

4）施工完毕应对沉井施工对周围土层的影响做评价，确认是否进行处理。

5）沉井内壁和低板上表面粉M30丙乳砂浆10~20mm 厚。

窖井防护网安装示意图

（1）施工概况

本工程顶管施工时的工作井采用沉井。顶管附近有建筑物时，应事先调查建筑结构和基础情况，并对地基采用适当加固措施，确保建筑物的安全。必要时可对建筑物进行有效的加固。

本工程顶管允许顶力不得大于3000kN，施工时应注意根据工作井及所顶管段地质条件校核工作井能否满足顶力要求，最大顶力不得超过允许值，若不能满足，应采取触变泥浆减阻措施，当顶管长度大于100m时，应设中继间，并采用泥浆减阻。工作井中顶管后背不应不小于3000X3000.与井壁的连接措施。

（2）设备选择

根据地质勘查报告及现场实际情况，本工程顶管施工采用泥水平衡法施工。

1）顶管工程力学参数确定

顶管道受的阻力，包括工具管切土正压力和管壁摩擦阻力，设备顶进能力应大于二者之和，且留有一定的储备。

2）顶进设备的选用

顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、顶铁、工具管及运出土设备等。

千斤顶是掘进顶管的主要设备，考虑到为避免千斤顶故障而影响工程进度，故采用两套设备。千斤顶在工作坑内的布置采用两台并列式，顶力合力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线防止产生顶时力偶，造成顶进偏差。根据施工经验，顶管上半部管壁与土壁有间隙时，千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4～1/5处为宜。

高压油泵由电动机带动油泵工作，选用额定压力为62Mpa的ZB-500塞泵，经分配器，控制阀进入千斤顶，各千斤顶的进油管并联在一起，保证各千斤顶活塞的出力和行

程。

顶铁是传递和分散顶力的设备。要求它能承受顶压力而变形，并且便于搬动。根据顶铁位置的不同，可分为横顶铁、顺顶铁和U形顶铁三种。本工程采用U形顶铁形式。

工作坑上设活动式工作平台，平台用30-50号工字钢梁。工作坑井口处安装滑动平台，作为下管及出土使用。在工作平台上设直重架，上装电动行车，其起重量应大于管子重量。

顶进设备布置图

（3）进出洞口施工措施

顶管顺利进出洞是顶管成功的基础，我们考虑到土质条件，提出以下进出洞口措施：

1)沉井时如造成洞口周围地基塌陷，应进行回填粘土压密加固，必要时加以井点降水疏干土体水分。

2)为使出洞口在施工中不发生泥水流失，洞口止水装置必须良好，必须做到：止水胶圈安装平整牢固，水密性良好;止水胶圈安装位置必须与管道在同一轴线。

3)为了确保工具管安全进出洞，尽量避免泥水流失，造成地面塌陷，在必要时，我们可以对洞口外的土体采取压密注浆进行加固。

（4）管道外围压注触变泥浆减摩

为了减小管道外壁的摩阻力，必须在管道外围压注触变泥浆。

触变泥浆压注力和耗量：触变泥浆的压注力应与注入土层的土体压基本相当或略大，而触变泥浆的耗量亦应略大于或等于地层土体的损失量。

触变泥浆的配比及拌制：

根据以往施工经验及多次试验，采取成品膨润土的配合比如下：

膨润土:水:碱=100:614:2.0(重量比)

泥浆的拌制要均匀。首先将定量的水放入拌和桶内，开动拌和机徐徐投入膨润土，拌和2-3分钟，继续搅拌7-8分钟，即成泥浆。制成的泥浆排放入贮浆池内贮存12小时，使膨润土、水、碱发生置换作用，形成稳定性良好，且有一定粘度的泥浆，使用时用泵压至管道外围。

为了防止贮浆池内泥浆离析，应间歇地对贮浆池内泥浆进行搅拌。

触变泥浆的压注方法：

采用在顶管工具管压浆、中继环补浆的方法，对工具管压浆要与顶进同步，以迅速在管道外围空隙形成粘度高、稳定性好的膨润土泥浆层。

中继站补浆是在已有泥浆层的基础上改善泥浆层，补充其损失量。工具管尾部第一压浆孔后的10m处设置第一道补浆孔，此后每隔6m通过管节上的补浆孔补浆，以保证管道处围空隙充满触变泥浆，补浆始终要坚持从后向前补压和及时补浆的原则。对于各

层土质，特别在夹砂土层施工时根据其渗透系数充分考虑泥浆的损失，调整注浆压力和注浆量。

泥浆的置换：

本工程每1米注浆量计算如下：

V＝πDwtL＝3.14×1.44×0.015×1＝0.068m3

1）按照地质条件。一般压浆量为计算的150％～200％，本工程在粉质粘土顶进，按照160％进行注浆量控制。

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γ而定，经验为2～3γH，本工程注浆压力为0.2～0.3MPa。

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。地面注浆布孔方式：沿管道上方每4～6m打孔至管顶空腔。

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6～8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。地面管内注浆均采用两次注浆方式。采用地面管内注浆管段，宜先从地面压浆，再进行管内注浆。

7）注浆操作要求：地面注浆孔采用冲击式钻机，机械冲钻孔，孔深5～6米，孔径φ100mm，安装注浆花管后的外侧埋灌细砂。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。

（5）管材和接口

管材采购专业厂家生产的管材，进场时按规范进行验收，不合格品予以清除。按管前再次检查管子接口的槽口尺寸，橡胶圈和衬板的外观和质地。确认合格后方可使用。接管时可在接口外均匀涂上抹薄层硅油等橡胶无腐蚀性的润滑材料以减小摩阻力，承插接管时加力要均匀，应保证橡胶圈不

移位，不反转，不露出管外，顶管结

束后要按设计要求对管接口进行处

理。

（6）顶管施工

顶管施工质量的好坏与设备安

装的精确度有直接的关系。安装前，

应根据已知的控制点、标高，准确无

误地测放出进出洞口的标高和顶管

的轴线，

并依此测放设备和安装位置。

导轨、千斤顶支架、靠背等设备必须安放准确牢固，以保证顶管的顺利进行。

顶进：

1）工具管进洞：开始顶进前，必须对所有设备进行全面检查，并经过试运转无故障后，方可开门进洞。

开始顶进前，先在洞口安装好止水装置，然后拆除砖封门，随即推进工具管入洞。工具管进洞时，严格控制顶进偏差，10m 以内中心偏差不得大于0.3cm，高低偏差宜抛高0-0.3cm。若达到上述要求，应拉出工具管，作第二次进洞。

2）顶进：顶进操作工艺流程

顶进操作工艺流程图

3)安装管节：管节安装前认真检查，确认质量合格后方可使用。管道接口为“F-C”形接口。安装管节前，应先安装止水胶圈，在管节端面粘贴好松木衬垫，再将管节吊放在轨道上稳好，使管节插口端对正前管的承口中心，缓缓顶入，直至两个管节端面密贴衬垫，并检查接口密封胶圈及衬垫是否良好，如发现损坏，应重新安装，确认完好后方可布置顶铁

4)工作面工艺：顶进管节的方向和标高控制，主要取决于挖土操作，顶管工作面上的挖土质量不仅影响顶进效率，更重要的是影响质量控制。因此，熟练的操作工是重要的技术力量。

钢承口管

5)顶进：顶进施工，应严格控制前5m管道的顶进偏差，其左右及高程偏差均不能超过0.3cm，在顶进过程中若产生偏差，应及时纠正。要把较大的偏差作为主要突破点予以纠正。纠偏不得急于求成，应逐步进行，必须坚持“勤测、勤纠”的原则。

顶进应与管外围注浆同步进行，其原则是先注浆，后顶进，随时顶进，随时注浆，以保证管外围充满泥浆套，充分发挥减阻和支撑作用。顶进速度一般为3-4cm/min，最大不超过5cm/min。

管道顶进到离工作井井壁50cm时，应下管焊接，回程加顶铁，再继续顶进。

顶管施工示意图

（7）在顶进时应注意事项

1)随时注意主泵压力的变化，当发现压力突然上升时，应立即停止顶进，查明原因，以防发生意外。

2）千斤顶的伸长值，不得超过临界冲程。

3）应连续顶进，不得长时间停歇。

4）根据土质进行挖土控制，随挖随顶，顶进时及时补浆，并注意注浆压力及注浆量的控制。

5）加强对顶进速度的控制，加强监测，及时控制，纠正偏差。

6)停止顶进时，一定要使挖掘面保持一定的压力，防止土体塌方，尤其是出洞时，更应注意这个问题。

7)在掘进过程中，应注意地下水压力的变化，及时采取相应的对策，务必使挖掘面保持稳定，同时还要注意挖掘面稳定与否。为防止突然出现较大地下水造成管内施工人员的生命安全，每个工作井内顶管施工时必须布置2台6寸清水泵备用。

在管道顶进过程中，如果出现管段覆土较浅时，在这些管道施工前，要根据具体覆土厚度，计算工具管前的土压力，并在顶过过程中做相应的调整。

8)管内通风:顶进距离较长时可能管内会有缺氧现象，当顶距超过100m时，需利用离心式送风机向管内送风，以确保管内施工人员的人身安全。

（8）顶进监控

1）前期测量：

顶管前，应在工作井处设置管道轴线控制桩和临时水准点、工作井护桩，以便复核顶管轴线和工作井位置是否移动。开始顶进前，准确测量掘进机中心的轴线和标高偏差，

并作好原始记录。

2）顶进测量：

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，在顶进过程中要密切注意激光点的偏向。轴线测量的控制系统设在工作井内液压主顶装置中间。施工中需经常对控制台进行复测，以保证测量精度，控制台基础应用混凝土浇筑在沉井底板上。

按独立坐标系放样后用测量控制台使它精确地移动至顶管轴线上，用它正确指挥顶管的施工方向。

②施工顶管测量和方向控制

在后顶观察台架设J2型激光经纬仪一台，通过后视测机头的光靶及后标点的水平角和竖直角各一测回，编排程序计算顶管的头部及尾部的平面及高程。

测量与方向控制要点：

A、有严格的放样复核制度，并做好原始记录。顶进前必须遵守严格的放样复测制度，坚持三级复测：施工组测量员→项目管理部→监理工程师，确保测量万无一失。

B、布设在工作井后方的仪座必须避免顶进时移位和变形，必须定时复测并及时调整。

C、顶进纠偏必须勤测量、多微调，纠偏角度应保持在10’～20’不得大于0.5°并设置偏差警戒线。

D、初始推进阶段，方向主要是主顶油缸控制，因此，一方面要减慢主顶推进速度，另一方面要不断调整油缸编组和机头纠偏。

E、开始顶进前必须制定坡度计划，对每一米、每节管的位置、标高需事先计算，确保顶进时正确，以最终符合设计坡度要求和质量标准为原则

③注意问题

顶管施工初次放样及顶进尤为重要，另外由于顶管后靠顶进中要产生变化，后台的布置应保持始终不变形、移位来确保顶管施工测量的正确性。

（9）施工围挡及下井通道

工作井、接收井施工前全部采用彩钢板围挡（高度不低于2.5m）围出工作面，原则上工作井尺寸不小于设计值。

工作井沉井周边设置临边防护，临边防护采用建筑钢管搭设，高度不小于1.2m。

工作井施工人员下井通道采用钢制爬梯外围防护网及钢制爬梯方式。井深小于6m 采用钢制竖式爬梯，井深大于6m则采用钢制回转式爬梯，爬梯宽度不小于80cm，并两侧设置扶手，扶手高度不小于90cm。

（10)管道内辅助管道的辅设

管内的辅助管道设置于管道内壁，用钢架将其有序地固定在管壁上。

1）通风设施：

由于管道顶进距离长，埋置深度深，管道内的空气不新鲜，加上土体中会产生有害气体，因此，必须设置供气系统。通风设施用一台柴油空压机将压缩空气输入空气滤清器，再进入储气桶，经过气压调节阀，将压缩空气传输至管道最前端，并将管道最前端的空气排出，以此进行空气循环。

2）电源布置：

在顶管过程中，主要的电源为动力用电和照明用电。

①动力用电

由于顶管机械设备采用380V动力电，因此，动力电必须做到二级保护和接地保护措施，动力电源线设置在操作人员不易接触处，并在电源线外增设护套，保证用电安全。

②照明用电

顶管管道内必须采用36V以下的低压照明。

（11）施工要点

1)出洞

将第一节管与工具管固定连接，置于安装牢靠的基坑导轨上。当工具管进入洞口止水圈后，就可以从工具管内破洞，破洞时注意不要损坏止水圈。经过推进、挖土、出土等工序后，可把工具管顶入土中，这时应检查工具管的水平度与方向是否与设计一致，否则应找出原因重新顶进；

2)初始顶进

出洞后的5～10m以内的顶进，称为初始顶进，这是顶管施工成败的关键。在第一节管入土0.5m左右即应开始注浆，前三节管应都能注浆，使管子外面形成完整的浆套，利于后续的顶进，以后每隔4节管设一节可注浆管，进行补浆，在初始顶进段，尽量少使用纠偏油缸，通过精心操作使管保持高低、左右的准确性。可以说初始段成功了，顶管也就成功了一半。

3)当遇到管涌、坍土及大量地下水等情况时，应果断采取措施，如降水、注浆等，待处理完毕后再行顶进，绝不能图省事，遇到紧急情况就贸然顶进，导致竖向“爬坡”，甚至跑出地面的质量事故。

4)在顶进的整个过程中，均应加强测量工作，发现误差，采用不同的挖土量及纠偏油缸来效正方向及高低。

5)手掘式顶管是一种敞开式的顶管工艺，因此要防止有毒、有害气体中毒现象，简单的方法可用小白鼠、小鸟等生物进行测毒，同时保证通风。另外要防止涌水现象、触电事故，切实保障人生安全。

6)由于降水、挖土、顶推等操作，很可能导致地基沉降、地面拱升，从而影响到地面设施的稳定和正常使用，也会威胁到表层土中埋设的地下管路和铁路的安全，所以施工过程中必须认真观察监测，出现问题，迅速采取措施克服。

（12）顶管施工质量控制保证措施

A工作井及接收井施工应在以下方面注意控制：

1）工作井及接收井的坐标点最好采用坐标控制，避免误差。

2）钢筋绑扎好后验收钢筋和模板，尤其注意其横向钢筋的间距和数量。

3）上层护壁的未初凝之前，最好不要进行下圈的开挖。

4）支护结构有漏水现象时，注意加强观察水流量的变化及含砂情况。

5）支护时，有漏水时一定要先处理好漏水情况再继续向下挖土。

6）考虑到基坑工程的风险性，必须密切注意基坑周围任何情况变化。

7）虽然作为临时结构，我们最好每圈护壁都做好试块便于以后分析。

B顶进前的准备

机械设备进场后机头下井前，提议检查下面工作：

1）项目部各小组人员到位并进行相关项目检查。

2）按照预先提出的技术要求，现场验收管材。

3）预多1～2个用于机头和尾管连接的端面密封胶垫。

4）复核井两边定位钉，并采取有效措施保护。

5）井内壁标高复核点并定出洞口的横竖轴线并标示在井壁上。

6）安装密封圈，并于空隙中浇注砼或者止水化学浆液。

7）机架定位调整后于后背浇注砼，注意必须初凝。

8）足够量的膨润土到位，并恰当堆放好，做好防雨与防潮措施。

9）清理洞口的麻袋、沙包、沥青纸及封洞口砖石等。

10）周围护栏设置并检查是否牢固、垂直交通梯的保护措施等。

C顶进过程的控制要素

一旦开始顶进，就要连续进行。我们注意在下面一些方面注意控制：

1）密切注意顶进情况如偏差、顶力、滚动角、进出水流量、密封仓压力等。

2）定期到管材厂家了解后续管材的龄期、技术要求满足情况等。

3）各监测点的每天监测如地面隆沉、冒浆情况、周围地貌的变化。

4）沉淀槽中泥水的浓度、颜色及杂质情况，是否需要换水等等。

5）注意油温及液压站的运行以及报警情况。

6）泥水分离器排泥的情况变化，掌握土层的变化并将顶进参数调整。

7）密封圈在泥水压力作用下的变形情况。

8）在软硬分界面处注意顶进速度的控制情况。

9）顶完一节管后退顶架时注意已顶管材在土体压力下的回退情况。

10）进出泥泵的运转声音是否正常，机头喇叭传出设备运转声音是否正常。

（13）安全保证措施

1）顶管施工方法的选定应根据施工沿线的地形、工程和水文地质、交通状况、地上建筑物、地下管线和有无地下障碍物等实际情况和对地表变形控制的要求综合考虑后作出选定，必须确保安全，保证质量，经济适用，节约用地。

2）顶管的施工顺序，应从整个排水系统考虑，一般宜从下游开始，在进行起始掘进段顶管时，应选择施工条件较好、技术风险较少，顶程较短的地段进行，同时作必要的现场技术数据的测试和分析工作，以便了解地下实际土质，适应施工环境，掌握顶管设备运转规律，合理组织操作人员，通过起始掘进段的顶进小结，进一步调整各项施工技术参数，优化下一步顶管施工工艺。

3）所有顶管设备必须经过维修保养，经检验合格后方可运入施工现场。在进入工作坑安装时必须进行单机和整机联动调试，在顶进中必须贯彻例行保养制度。

4）应按保证工程质量、安全、文明施工、保护地面建筑物与地下管线、维持道路交通等要求，根据不同工程地质、水文地质与施工环境和条件合理选择顶管机头。

5.对软土地基（粉砂流砂）地段的认识和理解

根据地质勘查报告及招标设计图纸，本工程项目可能存在粉砂流砂地段，该软基（粉砂、流砂）地段具体位置详见招标设计图纸：

针对粉砂、流砂地段地段施工采取的措施如下：

1、提升泵站工作井等流砂粉砂地段施工的处理措施：

①根据设计图纸及勘察报告，提升泵站工作井周边采用直径1.2-1.8m的混凝土灌注桩进行基坑土体加固处理。

②根据设计图纸及勘察报告，在提升泵站工作井、顶管工作井、顶管接收井周边打1-2排防渗墙（方法：直径600高压旋喷桩，搭接200，间距400，高压旋喷桩水泥用量为250kg/g），并对井周边的土体用高压喷射水泥土进行加固处理。

③在提升泵站工作井周边根据地下水流量安排一定的集水井，进行深井排水。

④沉井下沉过程中采用触变泥浆或空气幕进行辅助下沉。具体施工方案及保证措施详见方案。