顶管施工方案气压平衡法

深圳市福田河综合整治工程一标

顶管气压平衡法施工方案（按专家评审意见修改版）

编制人：

审核人：

审批人：

新疆汇通（集团）股份有限公司

2009年11月28日

目录

一、工程概况 (2)

二、施工平面布置 (3)

三、顶管施工方法和设备 (4)

四、顶进施工 (8)

五、施工计划与劳力组合 (17)

六、安全施工措施 (19)

七、现场安全监测 (20)

八、危险源和应急预案 (20)

顶管施工方案

一、工程概况

1、工程概况

福田河综合整治工程一标截流系统，包括F段，起止桩号为J0+000～J1+308.24，位于深圳市福田区笔架山公园内，顶管直径DN2400mm, 全长1234m。全线设置了6个Ф8000㎜工作井，1个Ф8000㎜和4个Ф4500㎜的接收井，一个70×50m的调蓄池。

全线顶管埋深3～7米不等，管线沿笔架山公园内的福田河岸边埋设。沿线没有房屋等建筑物，有很多树木，绿化景观等。

2、水文地质

本工程区位于深圳中南部，地貌区划类型为西南部滨海台地平原区，深圳河下游平原台地，包括低山丘陵侵蚀地貌，台地和冲海积平原三种类型。

管线埋没地带主要为河流冲积层以及填土层和残坡积层。

地下水主要以孔隙潜水为主，次为基岩裂隙水，本区地下水主要存在冲洪积的砂层内，地下水埋深多在3～6 m。

3、施工特点

本工程位于笔架山公园内，管线经过园区绿化带，不能占用过多施工用地，故施工场地相对狭窄。地下水丰富，埋深浅。地下土质多为杂填土、砂土、粘质土，淤泥及残积土等，其中杂填土含水量大，砖块、石块、垃圾较多。因此地下水和复杂的地质使顶管施工比较困难。

二、施工平面布置

1 、工作井和接收井

沿顶管全线设计了6座Ф8000㎜的工作井，１座Ф8000㎜的接收井和4座Ф4500㎜的接收井，井与井之间管线均为直线，最长的顶线149m，最短的16m。

在每个工作井周围需要布置20×30m的施工场地作为管材堆放，渣土转运临时堆场及配电柜，汽车吊、运输车辆、空压机、油泵等设备的施工场地。

2、施工道路

沿顶管轴线布置一条宽6M的施工道路上铺20~30CM石碴，以便沉井施工及运输管道和弃土。

3、施工用电，每时段两个工作井同时作业

①千斤顶液压泵：22.5kw ×2=45kw

②泥浆压浆泵：15kw ×2=30kw

③排水泵：15kw X 2=30kw

④照明：3kw ×2=6kw

⑤固结灌浆：10kw ×2=20kw

⑥空压机：38kw ×2=76kw

合计207kw，需要设250kw变压器一台

4、施工用风

每个工作井放置一台6m³空压机向顶管机气压仺送风空压机功率

38kw ×2=76kw

5、施工用水

敷设水管，抽地下水或河水作为工作井泥浆制作和清洗的施工用水。

6、施工降排水

顶管施工降排水分两部分，一部分为明排，一部分为降排地下水。

（1）、在井口设置排水沟，将下雨明水和施工漏水经过沿淀处理排至福田河中。在每个井底设置集水坑，用潜水泵抽排地下渗水。

（2）、在顶管施工的工作面前端，渗水量大的部位，超前布设井点降低顶管施工工作中的地下水位，疏干工作面的土层，保证顶管施工的土体稳定。

7、砂土层固结注浆

为了保证在流砂段顶管施工。采用对砂层超前固结注浆。固结注浆在顶管掌子面进行，每次注浆3～5m，采用水泥、水玻璃双液注浆，将流砂固结后再顶进施工。

在砂层较厚的地段也可提前进行地表注浆，对砂层进行提前固结。

每个顶管段布置一台钻机，一台制浆机，一台双液注浆泵。

三、顶管施工方法和设备

1、顶管设备的选择

本段顶管穿过的地层为杂填土、冲洪积层和残积层。其中杂填土性质不均匀，稳定性较差，透水有的为弱透水，有的为强透水，有的可达极强透水。冲积层粘土为弱透水层，砂层为中等强透水层。稳定性较差。残积土为可塑状，稳定性相对较好，属弱透水层。

根据本段水文地质条件，拟采用气压平衡法挤压式顶管机配以流砂层固结灌浆和强透水层井点降低地下水的施工方法。在进出洞口和杂填土有

大块石段采用人工掘进施工。

管道外压注触变泥浆以减少顶进摩擦阻力和增加地层的稳定。

气压平衡法顶管机是顶管机头密封仓内充入一定压力的压缩空气，利用空气压力疏干机头前方一定范围内土壤空隙中的自由水，一方面避免了土体受地下水渗流作用造成的不稳定，同时利用压缩空气的压力支撑开挖面土体，使之达到稳定平衡。

2、后背、基础

本工程设计的圆形工作井，因此需在后背浇筑钢筋混凝土后背墙，如为双向顶进的工作井，后背墙的浇筑可和止水墙结合施工。

后背砼墙浇筑后形成与顶管轴线垂直的受力平面。通过钢板后靠将力传到后背砼墙上，基础为工作井的钢筋砼底板。

3、顶力计算

按GB50268-97《给水排水管道工程施工及验收规范》，顶管顶力按下式计算:

P=ｆrD1[2H+（2H+ D1）t²g(45。－Ф/2)+ω/rD1]L+Pf

式中P－计算的总顶力(KN)

r－管道所处土层的重力密度（KN/M³）值取20KN/ M³

D1—管道的外径（M）D1=2.88M

H－管道顶部以上覆盖土层的厚度（M）平均值取H=3M

Φ－管道所处土层的内摩擦角取φ=23。

ω－管道单位长度的自重。（KN/M）ω=130.96KN/M

L－管道内的计算顶进长度(M) 最长值L=150M

ｆ－顶进时，管道表面与其周围土层间的摩擦系数采用触变泥浆取f=0.2

Pf—顶进时工具管的迎面阻力（KN）

按下公式计算

Pf=πD1tR