顶管工程施工组织方案设计

二）、顶管

本工程管材均采用顶管采用DN2000管离心浇铸玻璃钢夹砂管（HOBAS），接口采用F型接口，套楔型橡胶圈，外套铁圈采用Q235钢，环氧喷塑外加玻璃毡防腐。管道基础采用顶管施工时形成的土弧基础，但局部因地质较差需进行注浆加固，另外部分顶管施工区间因覆土层厚度不够还需进行压重覆土处理。

根据该工程的地质资料，本工程DN2000管基本处在粉细砂之间，根据本工程的特殊作业环境及条件，DN2000顶管采用泥水平衡式顶管法施工；根据设计文件的要求，DN2000顶管应采用泥水平衡或土压平衡工具管。如现场地下障碍物影响到该形式的工具管的使用，或对地面沉降控制的要求不高，则应采用能在气压条件下处理障碍物的工具管。

根据本工程进度的要求，顶管施工过程中配备两套DN2000顶进设备。

2.1 顶管地面布置

工作井施工现场约需100m2场地，场地较为狭窄，各作业点用25t吊机（或组装桁车）1台负责吊运及井、地面的吊装工作。顶管管节长度：DN2000顶管每3米一节。现场需布置容量共约200m3泥水池和废浆池，供泥水处理及废浆排放用，废浆池考虑周转使用，应及时外运；另外布置20m3储水箱1只供拌制减阻泥浆和补充泥水用水。

工作井边侧为顶进控制室，自动控制台、通讯设备等均在控制室，

场地布置若干集装箱作为办公及工具间，进场的管节、半成品材料堆放在指定地点，为保证施工车辆进出和施工需要修筑4m宽临时道路，出口处设二级泵冲洗进出现场的运土和施工车辆，以免污染场外道路，由于顶管为三班连续作业施工，在现场四个角上各安装錪钨灯一座，供夜间现场照明。

2.2 井布置

井沿顶管轴线方向加设临时后座支墩，安装刚性后座以及布置主顶千斤顶、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一座，供施工人员上下。

管供电及井电力配电箱均位于工作井。顶管测量起始平台，安装在主顶千斤顶之间轴线上，独立与砼底板连接，并与千斤顶支架分离，确保顶进时测量平台的稳定。

沿井壁依次安装压浆管供水和出泥管、供电电缆、供气管线。井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。

管照明采用36伏低压照明灯，每8m布置1只。工作井照明采用高压水银灯。

施工期间在井及管道应配置足量的排水设备，以保证雨季汛期的管道安全。

2.3 顶管施工流程图

2.4 顶管施工工艺及设备配置

2.4.1 顶管工具头选型

本工程DN2000管道顶进主要穿越粉细砂之间。采取一台封闭式挤压不出土顶管法施工。

1、泥水平衡工具管

泥水平衡工具管是在机械切削式工具头刀盘后安装隔板，形成泥水压力室，以谋求开挖面的稳定。同时将由切削下来的土砂以泥水形式输送至地面，经过旋流，震动筛分等工艺过程后，将处理后的泥水再次循环至泥水室；泥水平衡工具头常用于城市地下管线建设。该种型式工具管在粉质砂性土中顶进时能有效地防止流砂现象的产生。能适应本工程的需要。

泥水平衡式顶管掘进机，主要由切削搅拌系统，刀盘动力系统，纠偏及液压系统、壳体、机旁通测量显示系统，主轴密封及电气操作系统（机外）等部分组成。

掘进机机头壳体的泥土仓是一个前面大、后面小的嗽叭口，安装在壳体泥土仓的是一个前面小，后面大的旋转锥体，切削刀排成幅条形焊接地该锥体上，刀排的正面焊成坚固耐磨的切削刀头，从而构成一个刀盘。

顶管机工作时，刀盘一边旋转切削泥土的同时一边作偏心运动，把正面土体轧碎，轧碎后的正面土体进入泥土仓，从排泥管中排出。

a、适用的土质围较广，在地下水位较高以及变化围大的条件下它也可适用。

b、可有效地保持挖掘面的稳定，对管子周围的土地扰动较小，因此引起的地面沉降也小。

c、在粘土层中推进的总推力较小。

d、由于采用泥水输送、弃土作业面连续不断，因此它作业速度较快，作业环境也比较安全。

泥水平衡式顶管掘进机技术参数见下表：

由于本工程顶管穿越砂性土，为了对正面的土体进行改良，在机头迎土面的上部布置了注浆管。顶进时，通过注浆管向土体压注一定量的泥浆并经刀盘搅拌后，可能有效地改良正面的土体，使出土保持顺畅。

2、挤压不出土式工具管

挤压不出土式工具管结构形式较简单，工具头前端为圆锥状封闭式挡板。顶进时利用后座推力将工具管挤到土里去。其适用围为覆土较深且土质比较软的粘土层。其优点在于顶进时不用出土，无需在管道安装泥土运输系统，缺点是覆土较浅时可能导致地面隆起较大。鉴于目前此类微型顶管采用泥水平衡法顶管施工也很普遍，且泥水平衡法工艺成熟，对周边环境影响小。

2.4.2 顶进系统

工作井有一套主顶装置，单套主顶装置共有千斤顶，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2000KN，实际施工时应控制油压。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。但顶进过程中，要求总最大顶力控制在设计允许围以。

2.4.3 出泥系统

1 、泥水平衡式顶管

泥水平衡式顶管出泥系统由进排泥泵、泥水钢管、泥水软管。各种闸门、流量计和压力表，基坑旁通装置，泥水沉淀池及泥水分离器组成。

进排泥泵用于进水输送和泥水排送，是一种离心式水泵。

泥水钢管、泥水软管。各种闸门流量计和压力表，组成的泥水管路系统是泥水平衡式顶管中的一个主要环节。

基坑旁通道装置具有泥水循环流动，正向流动，逆向活动和流量调节的功能。

泥水沉淀池与泥水分离器组成使用，可在较短时间把水和粘土分离开来，分离出的泥如含水量较高，可加入吸水剂，最后由土方车输

送至弃土点。

2、挤压不出土式工具管

挤压不出土式顶管法因不出土，因此管无须安装出泥系统。2.4.4 泥浆系统

1、泥浆减阻

用泥浆减阻是长距离顶管减少摩阻力的重要环节之一。在顶管施工过程中，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，则其减摩效果将是十分令人满意的，一般情况摩阻力可由12~30KN/m2减至3~8KN/m2。本工程采用顶管工具头尾部同步注浆和中继环后面管段补浆两种方式进行减阻。

注浆管的布置：工具头及其后3管每节都设有注浆孔，其后每2节加设一节带有注浆孔的管节，注浆管节分为4孔的A型管和3孔的B型管两种，间隔布置。A型管注浆孔按90°设置。B型管注浆孔按120°。每道注浆环有独立的阀门控制，并能承受外水压，浆液压力维持至它被水泥浆替换。润滑泥浆材料主要采用钠基润土，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。施工时按具体情况设置。顶管施工结束后润滑泥浆被水泥浆替换。

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掺粉煤灰，在管用单螺杆泵压注。压浆体凝结后（一般为24小时）拆除管路换上封盖，将孔口封堵。注浆压力不超过0.2Mpa。在