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1、上海市金山区新江水质净化二厂及配套管网工程（排海泵站与尾水输送管）顶管施工方案编 制 人：项目负责人：技术负责人：上海市水利工程集团有限公司2017年7月10第1章 工程概况51.1工程地点及范围51.2工程地质及水文地质5第2章 工程难点分析62.1难点：6第3章 顶管施工方案73.1泥水平衡顶管施工工艺73.1.1工艺流程图73.1.2施工原理73.1.3施工特点83.1.4顶管机的选型83.2施工方法及质量控制措施93.2.1测量放样93.2.2顶管进出洞口处理103.2.3管材进场验收123.3注浆孔布置及触变泥浆133.4顶管设备安装143.5曲线顶管参数163.6顶力控制及中继环布
2、设173.6.1顶力的计算173.6.2顶力估计：173.6.3顶力F控制：183.6.4顶进距离控制：183.7水压力设定193.8沉降计算及沉降控制193.8.1沉降计算193.8.2沉降分析203.8.3沉降控制措施213.8.4沉降监测223.9曲线段纠偏及开口量控制223.10泥水接力及泥浆排放233.11泥浆置换233.12通风233.13长距离测量、纠偏控制243.13.1顶长距离顶管测量系统24第4章 工程难点应对措施334.1准备工作334.2顶进土压力、轴线控制334.3沉降观测点布置和监测334.4地面后期沉降控制344.5安全技术措施34第5章施工监测365.1监测的意
3、义365.2监测范围365.3监测点布置365.3.1轴线及地表沉降365.3.2管线沉降375.4构筑物沉降375.5深层地表点设置385.6监测内容及方法385.7监测频率及监测资料395.7.1检测频率395.7.2监测资料395.8监测报警值40第6章顶管施工质量保证措施416.1主要施工技术参数的控制416.2顶进轴线的控制416.3管节减摩416.4顶进技术措施41第7章工程事故的预防和处理437.1土质突变437.2地面沉降437.3现场停电437.4施工便道损坏437.5顶力增大447.5.1原因分析447.5.2应对措施447.6地表沉降变形过大457.6.1原因分析457.
4、6.2应对措施457.7管线、构筑物变形报警45第8章文明施工47第9章应急预案489.1管线形变报警应急预案489. 2监测工程应急救援预案489.3地表沉降变形过大499.4火灾事故应急预案499.5防汛防台应急预案509.6应急人员、物资及设备53第10章附图55第1章 工程概况1.1工程地点及范围 本工程尾水输送管道属于尾水排海工程，工程范围为新江二厂至排海泵站，本工程包括顶管工作井及接收坑围护设计。顶管工作井及接收坑围护采用800钻孔桩+800旋喷桩或850型钢水泥土搅拌墙的围护结构形式。建设地点：上海市金山区亭卫公路北起漕廊公路南至金山大道。建设单位：上海金山排海工程有限公司设计单
5、位：上海市城市建设设计研究总院勘察单位：机械工业勘察设计研究院有限公司监理单位：上海浦东新区建设监理有限公司施工单位：上海市水利工程集团有限公司本工程沿亭卫公路向南敷设DN1600污水总管约8.26公里，建设污水泵站。本标段漕廊公路（1/WP）至山通路（1/WP）结束，全长3.34公里。有工作井7座，接收井7座。1.2工程地质及水文地质 工程地质根据机械工业勘察设计研究院有限公司提供的上海市金山区新江水质净化二厂及配套管网工程（排海泵站与尾水输送管）岩土工程勘察报告成果显示，顶管管道主要将在第层淤泥质粉质粘土及层淤泥质粘土层面中穿行。，其中（12/WP）接收井为3砂质粉土。地下水位该段地下水主
6、要为浅部的潜水，主要补给来源为大气降水及地表径流，水位埋深0.7m3.30m，水位标高+1.87m+4.33m；上海地区长期水位观测，潜水位埋深在0.31.5m内变动，年平均水位埋深一般为0.50.7m。第2章 工程难点分析2.1难点：1、本标段顶管为长距离（曲线）顶管，（3/WP）工作井（2/WP）接收井为220m长距离顶管,（7/WP）工作井（6/WP）接收井为365m长距离顶管,（9/WP）工作井（8/WP）接收井为410m长距离顶管,（9/WP）工作井（10/WP）接收井为520m长距离顶管,（11/WP）工作井（12/WP）接收井为600m长距离曲线顶管,（13/WP）工作井（14/
7、WP）接收井为675m长距离顶管2、本标段顶管穿越道路河道比较多，（1/WP）工作井（2/WP）接收井为165m顶管，穿越漕廊公路（亭卫公路）交叉口；（7/WP）工作井（6/WP）接收井为365m顶管，穿越G15沈海高速公路，（13/WP）工作井（14/WP）接收井为675m顶管，依次穿越纬四河、山富西路、生产河、山通路，顶管穿越第层淤泥质粉质粘土及层淤泥质粘土层面中穿行，遇水程流塑状，容易超挖，公路地面将可能有1CM左右沉降。3，本标段工程穿越地下管线比较多，管线有市政、通信及化工管道，包括移动管线、电信管线、联通管线、信息管线、东方有线、电力管线、自来水管线、液化气管线、天然气管线、中石化
8、输油管及物料管、宁波输油管道，氯碱管道等。石化输油管及物料管、宁波输油管分布于漕廊公路至G15沈海高速段，天然气及氯碱管线主要分布于亭卫公路东侧（漕廊公路至金山大道段），其余管线沿已建道路均有分布。第3章 顶管施工方案3.1泥水平衡顶管施工工艺3.1.1工艺流程图工作坑顶进基准线布设顶管设备安装洞口止水装置安装开凿工作井顶管洞口管道顶进施工开凿接收井洞口机头出洞、顶管后期处理安管顶进测量纠偏顶管工作、接收井联测导线网布设图1：泥水平衡顶管施工工艺图3.1.2施工原理泥水平衡顶管机的基本原理是借助于顶管机泥水仓泥水压力维持正面水土压力。顶进施工中通过PLC系统控制泥水压力，以保持开挖面相对稳定和
9、出泥平衡，从而使顶管顶进中能有效控制地表沉降。3.1.3施工特点 适用的土质范围比较广，如在地下水压力很高以及变化范围较大的条件下也可适用； 可有效的保持挖掘面的稳定，对所顶管周围的土体扰动比较小，因此施工引起的地面沉降很小； 与其他类型顶管相比，泥水顶管施工时的总推力比较小，尤其是在粘土层表现得更为突出，适宜较长距离顶管； 工作坑内的作业环境比较好，作业也比较安全。由于它采用泥水管道输送弃土，不存在吊土、搬运土方等容易发生危险的作业；可在大气常压下作业，也不存在采用气压顶管带来的各种问题及危及作业人员健康等问题。 泥水输送弃土的作业连续不断地进行，其施工进度快，能有效的保证工期。3.1.4顶
10、管机的选型针对本标段顶管的土层性质，我方采用大刀盘泥水机械平衡式顶管机，该顶管机能平衡切削面水、土压力，有效控制地面沉降，操作安全可靠，施工进度快的机型之一。本工程采用的管材为JPCCP预应力钢筒混凝土管，管壁厚度为200mm，管外径2000mm，常用DN1600顶管机外径为1950mm，比管材外径小无法满足施工要求，所以我公司根据管材要求订购了两套外径为2020mm的DN1600顶管机。顶管机相关参数：DN1600机头刀盘外径DN2020（机壳外径）比JPCCP预应力钢筒混凝土管外径略大（DN2000），机头总长4.3m，重量约15吨，刀盘开口率3%。动力配备：15KW2刀盘转速取1.92转
11、/分钟计算转矩=298.42KNm转矩系数：=T/D=1.64刀盘用变频调速，当遇到硬土（加固土体）可以调慢转速，以增加输出转矩，具备清理小型障碍物的能力。2、主顶主要参数油缸最大推力为2000KN4油泵型号：63SCY-14-1B Q=63L/min电机型号：Y200L-4 N=30KW主顶油缸采用变频调速，顶进时顶进速度不易过快，以23cm/min为宜。3.2施工方法及质量控制措施3.2.1测量放样1、顶管轴线放样：我单位采用测距精度可达2mm，精度等级达I级，测角精度等级达2秒级的日本索佳SET210全站仪，进行顶管基准线的测量放样及复核。根据设计和业主提供的座标基桩用全站仪进行复核测量
12、，并将复测结果报业主和监理工程师，以便确定这些基桩的可靠性；按照满足精度要求的基桩，对布设的其它点位进行，测量，测量主要分为距离测量和角度测量，测量精度严格按国家三等控制网的精度要求执行。角度测量时，我们将采用全测回法，全测回法是一种消除测量仪器自身结构误差的观测方法，望远镜用正镜和倒镜观测同一目标，求得其正镜和倒镜的平均角度，称之为一个测回。可消除的误差有：视准轴误差，横轴误差，不同心误差，度盘的偏心误差和水平度盘的刻划误差。可在控制网建立时采用该种方法，提高测量精度。顶管轴线每顶进200m复核一次，机头进洞前100m和50m复核顶管基准线，确保测量数据的准确性。2、管道内测量直线顶管采用激
13、光经纬仪测量，曲线顶管采用全站仪转站测量，每节管测量1次，观测采用左右角各一个测回进行观测，左右角平均值之和与360的校差小于6；测距往返测各一测回，一测回三次读数的校差小于4mm，测回间平均值校差小于3mm，往返平均值校差小于5mm，数据发生突变时增加测量次数； 顶管高程控制根据顶管推进的实际情况，正常施工中，利用全站仪或经纬仪竖直角测量机头高程；每推进100米，利用水准仪将井下水准测量执行一次复测，以复核全站仪或经纬仪的测量数据。水准测量应采用往返测，往返固定点之间高差12L。（详细测量方法在顶管测量方案中在细化）3、测量频率直线段测量频率：顶管用普通管道长度为2.5m/节，直线段用激光经
14、纬仪测量，顶进进入曲线段后，采用全站仪转站测量，由于进入曲线段，需增加观测频率来确保顺利进入曲线，测量频率每节管道测量一次。3.2.2顶管进出洞口处理本标段顶管管道所在地理位置不佳，井位距河道（5/WP靠近张家浜河、13/WP靠近纬四河）较近，顶管难度高，洞口密封必须可靠，否则地下水和泥砂就会流到井内，造成洞口上方地表塌陷，殃及周围建筑物和地下管线的安全。洞口密封不好还会造成触变泥浆流失，影响泥浆套的形成，进而影响顶管的质量和速度。1、出洞口加固措施a、对工作井出洞口进行800搭接400旋喷桩加固，搅拌桩采用42.5级普通硅酸盐水泥，加固后土体28天无侧限抗压强度qu1.0MPa。b、为防止机头出洞时产生叩头现象，采用将导轨延伸至地连墙或钻孔桩处，用水泥砂浆将延伸导轨处按机头弧形砌筑，作为机头出洞支撑，防止磕头现象。c、安装洞口止水圈：本工程采用两道橡胶圈密封的结构。在工作时，内嵌式橡胶圈首先将外侧泥水阻挡住，如还渗漏进来，则第二道止水圈将渗漏将来的泥浆完全阻挡住。d、为保证顶管泥浆套形成，在洞口预埋4根注浆管，注入触変泥浆可帮助泥浆套形成，减少管外壁带土效应。e、为了防止机头后退现象的发生，应该采取措施将顶管机与导轨进行临时固定。固定材料采用1010的角铁，与导轨和管子有效连
