过河顶管方案(终)

盐城经济技术开发区福汇纺织新建污水管道工程穿越通榆河道顶管工程施工方案江苏新景源建设集团有限责任公司福汇纺织新建污水管道工程项目部目录一、工程概况二、顶管施工（一）顶进施工工艺流程（二）顶管机选型（三）泥水处理（四）泥水输送（五）顶进管理系统（六）泥水平衡顶管主要施工参数的设定与调整（七）泥水平衡顶管施工引起的地面沉降（八）泥水平衡顶管特殊施工技术（九）顶进设备安装(十)管节接口处理措施(十一)供电及照明(十二)通讯、监控(十三)顶管进洞技术措施(十四)沉降观测点的布置和观测(十五)顶管纠编(十六)顶进测量及控制顶管施工方案一、工程概况福汇纺织新建污水管道工程，0+050~0+318段为d1200钢筋混凝土管顶管过通榆河，顶管长为268m，设计管中心标高为-9.5~-9.70。

通榆河常水位标高为:-0.8~0.9，洪水位标高为:2.99，河底标高为-4.92。

二、顶管施工（一）顶进施工工艺流程：测量确定轴线、标高安装垂吊设备安装后靠背安装液压千斤顶轨道安装液压泵站、水泵、泥浆泵选择并围护好泥浆沉淀池安装掘进机头调试电器线路调试液压系统安装第一节钢筋混凝土管掘进机头穿墙井洞启清清水泵、冲释土体启动泥浆泵泵送泥浆至沉淀池通过电脑显示屏观察机头的具体位置，随时控制机头走向。

控制管道走向，确保管道正常顶进符合设计要求。

当管道顶进时，顶力如增大较快，应用预先调试好的注浆系统，及时注触变泥浆进行减阻。

（二）顶管机选型选用泥水平衡顶管设备。

泥水加压平衡顶管设备的特征是在机械掘削式顶管前部的刀盘附近安装隔板，形成泥水压力仓，将加压的泥水送入泥水压力仓，使开挖面稳定，刀盘切削下来的土砂以泥水形式被输送到地面。

泥水平衡顶管系统主要由顶管机、泥水输送、泥水处理及顶进管理四个系统组成。

(1) 泥水平衡顶管机①泥水加压平衡顶管机主机工作原理：工具管在正常作业前，刀盘与壳体外圈接触，刀排与刀盘盘体接触，泥水仓处于密闭状态，以延缓泥水压力泄漏。

同时在泥水旁路切换大循环时，使泥水压力的波动对开挖面的扰动降到最小，待泥水仓中压力稳定后，启动中心轴动力泵站带动中心轴及刀架向前运动，使刀架与刀盘分离，在两者之间形成四条70mm的进土间隙，并由中心轴及刀架的继续伸出带动刀盘盘体的运动，使之与壳体保持一定距离，此时机头即处于待工作状态，启动刀盘驱动电机，通过第一级减速(105k行星齿轮减速机)，其输出轴上的小齿轮带动中心轴上的大齿轮(即第二级减速i=131/17)最终带动刀盘及刀架，以1.5rpm转动(可正反转)切削土体。

②顶力计算F= Fl+ F2其中F—总顶力Fl一迎面阻力F2—顶进阻力F1＝π/4×D2×P(D—顶管机外径1480mm ，P—控制土压力)P＝K0×γ×H0式中K0——静止土压力系数，一般取0.55H0——地面至掘进机中心的厚度，取最大值15.9mγ——土的湿重量，取1.9t/m3P＝0.55×19×15.9＝166.2KN/m2F1=3.14/4×1.482×166.2＝285.8KNF2＝πD×f×L式中f——管外表面平均（根据顶进距离平均淤泥土）综合摩阻力，取0.5t/m2D—管外径1.44mL—顶距，取最大值268mF2＝3.14×1.44×5×268＝6058.9 KN总顶力F= Fl+ F2=285.8+6058.9=6344.7 KN③顶进装置顶进装置分主顶进装置及中继顶进装置两部分。

主顶进装置的主要功能是完成管节的顶进，其由底座、油缸组、顶进头、V形顶块、钢后靠及液压动力泵站等组成；中继顶进装置主要是为中继接力顶进所用。

（三）泥水处理泥水处理系统主要由粘土溶解槽、调整槽、剩余槽、清水槽、泥水分离旋流器和沉砂池等组成，起处理泥水(由盾构开挖面排出)和制造新鲜泥水的作用。

泥水处理采用一次沉淀的方法，沉淀后的泥水送入调整槽，调整粘度、密度后重新利用。

江中设置一台潜水泵引水入清水槽，清水槽内设潜水泵一台，用于向调整槽内加注清水，调整槽内设搅拌装置，调整后泥水通过泵送入顶管机内使用，粘土溶解槽内搅拌浓泥浆，加入调整粘度、密度。

粘度控制在25S左右，密度在1.2g/mm3左右，并且根据实际情况再作调整,见下图。

泥水平衡式设备的配置图（四）泥水输送泥浆输送系统是由一根6″送泥管、一根6″排泥管、送泥泵和排泥泵等部分组成。

经处理后的泥水由调整槽通过PH泵由地面送至井下，顶管内排出的高密度泥水，经安装在地面和隧道内的接力泵送回至地面泥浆沉淀池。

沉淀池中泥浆沉淀和疏干后，用封闭式车斗外运。

泥水输送系统流程图泥水输送系统启动时，先开启VP阀，启动PI泵，开启V3、V5阀，再逐个启动P2、P3、PE泵。

系统启动数分钟后，当送排泥水压力和流量趋于稳定，送泥水压力和切口压力基本相同时，才可操作到"顶进状态"。

进入"顶进状态"时，开启机头阀，开启V1、V2阀，关闭V3阀。

泥水输送系统可逐渐达到泥水平衡，调整送泥水压和排泥流量，使推进过程中一直保持泥水平衡，若在推进过程中，切口水压值偏高设定值，操作人员应采取措施，使之恢复正常。

若切口水压继续偏差达限值，应立即切换到"旁路状态"。

如果切口水压的偏离原因是泥水管道堵塞引起的，就应操作至"逆洗状态"，对堵塞管道进行冲洗。

管道畅通后，应先转换到"旁路状态"，最后才转换到"顶进状态"。

顶进结束后，应将"顶进状态"切换到"旁路状态"，待泥水平衡后，再切换到"停止状态"。

（五）顶进管理系统顶进管理系统由顶管机主机及泥水输送两大系统组成。

该系统能在电脑中反映出施工过程中的切口水压、送排泥流量、送排泥密度、主顶速度、主顶行程、刀盘油压和顶管的平面、高程、转角等一系列施工参数。

顶进过程中，中央控制室操作人员通过此管理系统反映的各类施工参数及时作相应调整。

（六）泥水平衡顶管主要施工参数的设定与调整(1)切口水压设定泥水平衡顶管顶进时，开挖面不断被刀头切削，此时泥膜被刀头切削并将泥水压力传递给土体，由于刀头的介入使传递给土体的外力增加，因此开挖面处于动态平衡之中。

切口水压的上、下限值设定可根据常用土体力学计算公式计算得到。

实际顶进过程中的切口水压是根据切口水压设计设定值、实时的土砂量和干砂量积算值等重要参数设定。

其中切口水压设计设定值可根据近10～50m掘进过程中较佳的设定值回归所得。

(2) 顶进速度顶进速度的控制过程中，应注意以下几点：①主顶启动时，必须检查千斤顶是否靠足，开始顶进和结束顶进之前速度不宜过快。

每节顶进开始时，应逐步提高顶进速度，防止启动速度过大。

②在利用中继间(一级或多级)作接力顶进时，必须确保后级中继间及主顶所用千斤顶充分均匀受力，避免顶管机后退造成切口水压剧降，从而影响开挖面的稳定。

待前级中继间顺利顶进到位后依次将后级中继间及主顶顶进到位。

③一节顶进过程中，顶进速度值应尽量保持恒定，减少波动，保证切口水压稳定和送、排泥管的畅通。

④顶进速度的快慢必须满足每节润滑泥浆注浆量的要求，保证润滑泥浆系统始终处于良好工作状态。

根据实际施工经验，正常顶进条件下，顶进速度应设定为2.5～3.5cm/min；如正面遇到障碍物或地基加固土，顶进速度应低于1cm/min。

(3) 泥水质量控制①密度泥水的密度是一个主要控制指标。

泥水密度比重不宜过高或过低，过高将影响泥水的输送能力，过低将破坏开挖的稳定。

实际施工和室内实验结果表明，适用于本工程的泥水密度范围应在1.12-1.20g/mm3。

下限为1.12g/mm3，而上限需根据顶管机中心轴所能承受的最大扭矩来定。

②粘度泥水的粘度是另一个主要控制指标。

从土颗粒的悬浮性要求而言，要求泥水的粘度越高越好，根据泥水处理系统的自造浆能力，随着顶进节数的增加，泥浆越来越浓，粘度也呈直线上升，而粘度的增加并非说明泥浆的质量越来越高，因此，泥水粘度的范围应在20～25S，考虑到粘度的调整有一个过程，应在泥浆粘度为22S时(调整槽粘度)，即可逐渐添加CMC，添加量的多少视粘度下降的趋势而定。

③析水量析水量是泥水管理中的一项综合指标。

泥水的析水量应小于5%，降低土颗粒和提高泥浆的粘度，是保证析水量合格的主要手段。

泥水监控是一个使用→小调整→使用→大调整→使用的无限循环过程，是一个动态变化过程。

检查配比是否合理的标准是地面沉降量，沉降量得到控制后就要注意泥水指标的变化趋势，使之稳定在某一区域内。

(4) 逆洗时的压力控制逆洗是顶进过程中较为常用的防止和消除排泥管吸口堵塞的方法。

在逆洗过程中，由于土仓或顶管机内的排泥管处于堵塞状态，因此逆洗时应提高排泥流量，但不能降低切口水压，整个逆洗过程必须密切注意开挖面稳定情况。

推进、逆洗和旁路三状态切换时的切口水压控制偏差值为：±0.02MPa。

(5) 开挖面稳定的判断方法开挖面稳定是泥水平衡顶管顶进施工中最重要的管理项目之一，它直接影响着顶管施工质量。

控制每节掘削量是开挖面稳定的必要保证。

（七）泥水平衡顶管施工引起的地面沉降泥水平衡顶管在顶进过程中引起的地面沉降变化可分为两个阶段。

第一阶段是指开挖面达到测点之前的沉降或隆起。

它主要是由于泥水压力引起的，泥水压力过高，使开挖面受挤引起地面隆起；泥水压力过低，使开挖面应力释放引起地面沉降。

第二阶段是指从顶管机切口达到测点至顶管机尾离开测点时间范围内引起的沉降或隆起。

该段的地面变化主要是由顶管机及隧道移动对地层的摩擦和剪切引起的。

此外，平面或高程纠偏引起的单侧土体附加应力也将影响此阶段的地面沉降。

（八）泥水平衡顶管特殊施工技术在工作井洞门外侧无法设置有效的钢封门，虽制作时采用由双榀［16＃组成的直排内封门，但无法在井壁洞圈上安装有效的出洞止水装置，洞门与顶管机及管节间的建筑空隙难以处理，而内封门拔除时的土体损失又是巨大的。

本着安全第一的原则，出洞过程中采用井内外封门的形式，以便于在井内拔除封门和封堵建筑空隙，在井内封门外侧安装一只方形钢箱，使其包络内封门所有双榀［16＃，两侧焊接在内封门外缘双榀［16＃上，上部开口，以拔除双榀［16＃，下部与底板预埋件相连接固定。

方箱上设一预留孔。

在方形钢箱外侧安装一只圆形钢套，钢套与方形箱采用焊接方式连接可靠。

其内布置有三道盾尾钢刷，并在相应两道钢刷之间沿外圈各布置球阀。

另外，在钢套后部安装两道钢环板，以安装帘布止水橡胶带。

（九）顶进设备安装(1)把地面上建立的测量控制网络引放至工作井内，并建立相应的地面控制点，便于顶进施工时进行复测。