崇明原水穿越河道顶管施工方案

崇明原水输水系统一期工程1标

穿越河道段顶管施工方案

上海市第一市政工程有限公司

崇明岛原水输水系统一期工程1标项目经理部

2013年8月

一．工程概况

1.工程概况

崇明岛原水输水系统一期工程1标段管线工程，自崇明大堤内坡脚线处接东风西沙原水输水泵站出站管，一路沿崇明大堤北侧、庙港西侧敷设2根DN600管道至新建崇西水厂止；另一路沿崇明大堤北侧、庙港西侧和环岛引河（南河）南侧敷设1根DN1400管道至城桥镇鼓浪屿路东侧（桩号0+0.00至16+279.49）。

本工程管线主要采用开槽埋管施工，穿越障碍处采用顶管，全线段共有顶管14处，顶管井22座。

建设单位：上海崇明水务建设管理有限公司

设计单位：上海水利工程设计研究院

监理单位：上海宏波工程咨询管理有限公司

施工单位：上海城建公路桥梁（集团）有限公司

根据前期现场勘探成果报告，本工程有多段顶管穿越河道及两侧防汛堤，具体情况如下表所示：

2.70～

6 J14→J13 DN1400 387.92 0.6

环岛引河支流

3.43

7.31～

三沙洪

7 J15→J16 DN1400 184.05 -3.80

8.02

3.18～

8 J18→J17 DN1400 275.86 0.6

环岛引河支流

3.40

庙港

桥鼻港

鹗鹄港

三沙洪

2.地质条件

本工程地质土层主要包括：①1-2素填土、②1-1粘质粉土、②3-1a灰色粘质粉土夹淤泥质粉质粘土、②3-1b灰色砂质粉土、②3-2b灰色砂质粉土夹薄层淤泥质粉质粘土、②3-3灰色粉砂、④灰色淤泥质粘土、⑤1灰色粘土。

二．施工部署

1.施工总体部署

根据本标段的特点，结合以往类似工作施工经验，严格按照施工组织设计的要求

可续施工，全面负责本工程的组织、指挥及协调、管理、监督工作。为确保施工质量和进度，对主要工序进行专业化分工作业，成立3个施工机组，同时进行顶管施工，确保施工进度。

2.施工管理机构

针对该工程施工特点及难点，项目部选派有类似工程经验的骨干力量参与施工和管理，全面负责协调工程质量、进度、安全及文明施工等工作。

项目部的工作水准直接关系到工程管理的成败，其人员的构成应当精干，具有较强的事业心、责任感和独立工作能力。公司将委派参与类似工程的主要人员，组成项目管理部，详见项目经理部组织机构图。

3.施工管理目标

通过认真学习崇明岛原水输水系统一期工程1标的招标文件、有关设计图纸资料以及现场踏勘，在分析了各种影响施工的因素和本工程的特点、难点后，我们有充分的信心，保证以高质量、如期完成本工程招标文件规定的穿越鼓浪屿路段顶管施工的任务。

（1）进度目标

为不影响顶管段河流通航，本工程8段穿越河道处采用顶管施工，施工起止日期：2013年8月20日～2013年12月30日

（2）质量目标

确保工程质量达到备案制验收要求，确保一次验收合格。

（3）安全文明施工目标

确保无重大安全责任事故，并达到区级文明工地的标准和要求。加强对施工工地渣土垃圾的管理，落实外出车辆的清洁措施，工程竣工验收确保“场地清、无渣土垃圾”。

三．顶管施工方案及技术措施

1.顶管施工总体安排

（1）顶管设备选型

结合顶管穿越土质及根据我公司多年在上海地区施工的经验，决定采用对沉降控制较好、顶速较快的泥水加压平衡顶管机进行施工。

泥水加压平衡顶管掘进机，采用泥水出土方式。其特点如下:①适用土质范围广，软土、粘土、砂土、砂砾土、硬土均可适用；②破碎能力强，破碎粒径大，个

只双冲程油缸组装在油缸架内，安装后的8只油缸中心位置必须与设计图一致，以使顶进受力点和后座受力都保持良好状态。安装后的油缸中心误差应小于5mm。主顶液压动力机组由二台大流量斜轴式轴向柱塞泵供油，采用大通径的电磁阀和系统管路，减小系统阻尼，8只油缸可以单动，亦可联动。

主顶装置技术参数：①油缸尺寸：D×d×L=DN325×DN280×2655mm；②油缸数量：8只；③油缸行程：S=3500mm；④装备顶力：Fmax=16000kN(Pmax=31.5Mpa)；

⑤额定顶力：F额≤8000KN(P额=21.6Mpa)；⑥顶进速度：V=0～80mm/min。

2.顶管施工流程

图5.4-03 顶管施工工艺流程图

（1）泥水压力值设定、总推力估算

本工程9个顶程。泥水舱内压力大于地下水压力，泥水舱泥水向地层空隙渗透，在泥水舱、泥水于土层之间形成泥膜，且泥水舱压力托住土层，使切削面稳定不塌陷。

P≥PW+ΔP

式中：P——表示泥水舱管道基准面泥浆压力；

PW——表示相对于管道基准面地下水压力；

ΔP——表示泥水舱建立高于地下水压力，一般设为20kPa；

管底基准面标高：H1=-4.5m；

地下水位标高水位：H2=3.2m；

地下水位相对管底基准面水头:HW=H1+H2=7.7m；

地下水位相对管底压力：PW＝HW×γ水=7.7m×9.8KN/m3=75.46kPa；

泥水舱压力：P≥PW+ΔP=75.46kPa +20kPa=95.46kPa；

施工时要随时测地下水位，当地下水位提高时，要按上式公式及时调整泥水舱泥水压力。对泥水舱压力控制在顶管机泥舱设有压力传感器。

（2）总顶力值估算

掘进机迎面阻力F0 =π

4D’2Pmax=3.14/4×(1.42m)2×95.46kPa=151.1kN；

管道与土层之间的摩阻力F1 =fπDL’=7×π×1.42×424.27=13242.15kN；

总顶力F=F0+F1=151.1+13242.15=13393.25kN。

（3）顶力控制

顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效方法是注浆。我们设想在管外壁与土层之间形成一条完整的环状的泥浆润滑套，变原来的干摩擦状态为液体摩擦状态。这样就可以大大地减少顶进阻力。要达到这一目的，就必须严格执行顶管注浆操作规程，由专人操作，质量员检查严格把好质量关。施工中应考虑现场实际情况，实际布置中继间的数量和里程要在试验段根据注浆效果和顶程阻力计算确定。

3.顶管推进施工方案

（1）顶进主要参数

在顶管机顶进中，泥浆的压力、浓度对保持挖掘面的稳定性起着关键作用。泥浆浓度根据土质变化及时调整。泥水舱泥浆压力取决与地下水、土压力，施工过程