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1、天津市南水北调中线滨海新区一期工程输水工程施工（第 8 标段）曹庄花卉市场穿越段顶 管 工 程 施 工 方 案编制审核批准天津城建集团有限公司2011 年 5 月目录1. 直顶钢管顶管基坑施工12. 顶管设备安装 33. 顶管施工 73. 顶管施工主要技术措施 103. 顶管施工质量标准 153. 沉降监测 15本标 段为 曹庄 市 场穿越 段， 施工桩 号为 A0+000.00-A0+470.00 。B0+000.00-B0+470.00段。其中明开单向长度为117米，桩号为（A0+000.00-A 0+107.00OB 0+000.00- B 0+170.00 段。原始地貌标高为 4.09
2、m）。（A0+470.00- A 0+480.00OB 0+470.00- B 0+480.00 段。原始地貌标高为 5.06m）。1.直顶钢管顶管基坑施工（ 1）基坑开挖与支护本次顶管工作坑的尺寸为11.5mX11m,接收坑尺寸为7mX 11m,采用水泥搅 拌桩和工字钢结合的形式进行基坑围护。工作坑后背采用 40B 型工字钢密打，桩 长12m,洞口及其余两侧采用40型工字钢一丁一横桩，桩长12m,工作坑采用人 机配合开挖，根据现场情况配备自卸式装在汽车，开挖弃土随时外运。先放样，然后按钢板桩走向在一周中挖一条深0.8m左右的地槽，钢板桩按已 挖好的槽打成所需的形状，并保证入土深度。工作坑内用
3、40B型工字钢焊两道支 撑框架，四角用40 B型工字钢与框架焊牢成八字斜撑，以确保工作坑支撑牢固。 首先挖至 2.5m 焊托架，安装事先焊好的顺水管与钢桩加固,并把支撑架准备好，做 第一道支撑框架，挖至 5m 做第二道支撑框架，基坑开挖与支撑同步进行，绝不允 许超挖后做框架。在工作坑的前方浇筑一堵与工作坑同宽厚为 0.5m 左右的前止水 墙,该止水墙中间预留有一只供掘进机出洞的洞口,洞口的直径比掘进机的外径大 1 520cm，在洞口安装上止水圈。（ 2）工作坑排水措施在每个工作坑四周设置双排止水帷幕，采用 d500 水泥搅拌桩，长 20 米，咬 合20cm，后背梁处为5排。工作坑外大口井布置，
4、见下图。在每个工作坑四周1 m处布置4 口大口井，采用DN600无砂混凝土滤管大口井，井深20m,直径600 mm，降水至底板下50cm，见图9-2。图 9-2：工作坑平面图d600大口井I止水帷幕d600，长20米，咬合200mmd600大口井双层双道腰梁：-：d600大口井WIL1訐弓秦i鶯r/ n*d600大匚1井T T J 1 1 T T 1 1 1 T T 1 J.1 T T 1 1 1 T大口井-3*: 1 :二舅-3&-K_jAT柑1W11 11 Id609钢管支撑顶进方向d600大口井40b钢板桩，长12米，密排主坑布置图米，密排副坑布置图基坑开挖需在大口井降水 3 天后进行，
5、同时开挖过程中要随时检测水位情况， 随时降水，确保基础不被水浸泡。每个基坑内对角布置直径0.6m，深1m集水井两座，井内设一寸半水泵抽水, 坑内四周设0.3 X0.3m排水沟，1%坡向集水井。（3）工作坑、接收坑基础主工作坑基础做法：卵石垫层10cm厚，底板浇筑30cm厚C20混凝土，基础 内每隔1.0米预埋16#槽钢1 根，共9根，并与坑壁加固工字钢连接，其上焊接滑 道，高程、位置要准确；2顶管设备安装（1）工作坑内布置1）安装基坑导轨在工作坑内需安装导轨，工作坑内的导轨是与主顶设备配套设置的，在安放 时，保持固定即可。根据本项工程所处土质较软这一特点，我们将导轨高程控制 在比设计管道高20
6、mm的水平上，以求中和在掘进机及管子出坑后（脱离导轨） 的下沉量。机头和混凝土管应安放在导轨上，以保证混凝土顶进方向的精度，导 轨应和预埋槽钢焊接在一起。要求在顶进过程中能承受各种负荷，确保不位移、 不变形、不沉降。安装导轨应先复核管道中心线的位置。两根导轨必须保持相互 平行，导轨坡度应与设计管道坡度一致。顶管工作坑混凝土基础面的标高等于沟 底标高减去导轨高度再减去10mm （垫铁调整高度）。导轨由钢轨、横梁和垫板组 成，导轨采用50#的钢轨。两根导轨的内距计算：式中：A两导轨内距，m；D管外径，m；h导轨高，取0.2m；e钢管外皮距钢轨地面高，取30mm。对于 d2600mm 管， A=1.
7、3m。导轨安装允许偏差轴线位置3mm，两轨内距2mm，顶面高程：0+3mm。导轨安装简图2）洞口止水封门在顶管过程中，无论是管子从工作坑中出坑或在接收坑中进坑，管子与洞口 之间总会留有空隙。如果此处封得不严，地下水和流沙就会从此流出，影响工作 坑内作业，严重的会造成洞口上部地表塌陷。为防止这种情况的发生，在顶进方向出洞口处增加止水封门。止水封门做法, 将洞口处的土挖掉并清理干净，形状为内圆外方，内圆直径为管外皮直径加10 cm, 外方尺寸为以内圆直径加60 cm，露出水泥搅拌桩支模，厚度为30 cm，浇筑混凝 土。在与水泥桩的接触缝隙处一定要灌满砼，并用振捣棒细致振捣，在距内圆5 一10 cm
8、的位置上予埋巾16螺栓，长35 cm，埋入混凝土 20厘米，外露15 cm。螺 栓间距15 cm,分内外两排，梅花桩交错布置，待混凝土强度达到50%后，先对封 门迎面进行找平，凸起处用錾子剔掉，凹处补高标号水泥砂浆整体找平后，安装 环形橡胶板，厚2 cm,内环直径要比管外皮直径小20 cm,外环直径同封门外边尺 寸，在环形橡胶板上和螺栓对应的位置挖孔，将环形橡胶板紧紧贴住封门的迎面, 并使螺栓从与其对应的孔中露出，再在橡胶板外面压上同厚度同形状的环形钢板（但钢板内环直径为管外皮加6 cm,这一点与环形橡胶板不同，其余都同），最后 用双螺母拧紧螺栓，将环形钢板和环形橡胶板与封门紧紧顶严，保证破洞
9、后坑外 的泥水不会顺着封门与管外皮的缝隙处流进坑内，在封门内与管外皮的缝隙处缠 草袋子，并用铅丝固定。3）后座墙 后座墙是把主顶油缸推力的反力传递到工作坑后部土体中去的墙体。在钢板 桩工作坑中，必须在工作坑内的后方与钢板桩之间浇筑一座与工作坑宽度相等的 厚度为1m的混凝土墙，目的是使推力能比较均匀的作用到土体中去，尽可能地使 主顶油缸的总推力的作用面积大些。由于主顶油缸较细，对于后座墙的混凝土结构来讲只相当于几个点，如果把 主顶油缸直接抵在座墙上，则后座墙极容易损坏。为了防止此类事情发生，在后 座墙与主顶油缸之间，我们再垫上一块厚度为 200mm400mm 之间的钢结构件， 称之为后靠板（后背
10、铁）。通过它把油缸的反力较均匀的传递到后座墙上，这样后 座墙就不太容易损坏。具体施工过程，首先安装并固定后靠板作为外模，然后在后靠板与钢板桩支 撑之间的空隙内浇筑 C30 混凝土，使后靠板与钢板桩支撑形成整体结构。这样使 千斤顶的集中应力传导至后背铁上，最后逐步扩散到后背土体，由土的被动土压 力承担。后靠板的摆放垂直度满足规范的要求。后靠板的摆放要对称于管道中线 同时千斤架的摆放满足对称要求。双向顶管施工不能以已经顶进的管道直接作为顶管后背，应首先在原有管道 的接口处放置大于1 cm厚的橡胶板，再放环形顶铁一块，保护好原有管口不受损 坏，然后安装后靠板，并在后靠板与基坑钢板桩支撑之间浇筑混凝土
11、，形成整体 作为反向顶管的后背墙。4）顶管机 顶管机是顶管掘进用的工具，功能是取土和确保管道顶进方向正确性。本次 d2600mm 管采用 DK 式土压平衡顶管机作为掘进工具。5）主顶装置 主顶装置由主顶油缸、主顶油泵和操作台及油管等四部分构成。 主顶油缸是管子推进的动力，成双数对称固定在油缸支架上，本次顶管施工采用4台250t等推力主顶油缸作为主顶设备，成上、下、左、右对称布置。主顶 油缸和油缸支架布置在主顶坑内，用 8t 吊车，分两步进行吊装，第一步先吊装油 缸支架，第二步吊装主顶油缸。稳好后可用调整垫对主顶油缸的位置进行细部调 整，使四台油缸合力作用点落在管中心下 1/4 管内径处，并保证
12、低于后座被动土压 力的合力点，以使后座所能承受的推力最大。主顶油缸的压力油由主顶油泵通过高压油管供给。高压油泵常用的压力在 32 MPa42MPa之间，高的可达50MPa,本次顶管施工在基坑侧面布置两台高压油泵 （一台备用）。主顶油缸的推进和回缩是通过操纵台控制的。操纵方式有电动和手动两种， 前者使用电磁阀或电液阀，后者使用手动换向阀。6）顶铁 顶铁有环形顶铁和弧形或马蹄形顶铁之分。环形顶铁的主要作用事把主顶油缸的推力较均匀的分布在所顶管子的端面上。弧形或马蹄形顶铁是为了弥补主顶油缸行程与管节长度之间的不足。弧形顶 铁用于土压平衡顶管中，它的开口是向上的，便于管道内出土。马蹄形顶铁则是 倒扣在
13、基坑导轨上，开口方向与弧形顶铁方向相反，只用于泥水平衡顶管施工中7）推进用管及接口本次顶管施工采用DN2600顶管管材。为了保证管材与顶管机连接牢固，防 止因刀盘转动引起掘进机扭转，将最管材与顶管机采用连接板焊接牢固。8）测量装置为保证在顶管过程中顶进方位的准确，我们采用激光经纬仪对顶进方位进行 控制。在工作坑底板上预埋好钢板（位置为管线线路中心左侧300mm）,待坑内其 它设备安装完毕后，再进行激光经纬仪安装，测量台的布置应牢靠的固定在工作 坑底板处预埋钢板上，与顶进机架和后靠不相连接，并经常复测，消除工作坑位 移产生的测量偏差，来确保施工测量的正确性。9）输土装置 在土压平衡式顶管中，采用
14、拖车通过卷扬机牵引，沿管内滑轨出土；在泥水平衡式顶管中，采用泥浆泵和管道输送泥水。（ 2）工作坑坑外布置工作坑坑外布设原则上不妨碍起吊及交通运输，设备之间互相不冲突以及合 理利用场地。1）起吊设备的布置顶管工作坑必须配备起重设备，采用吊车，起重能力必须满足吊装顶管机组、 钢管和顶进设备的拆装要求。吊车梁必须与支脚基础平面平行，支脚基础要稳固。 起重钢绳安全系数为 8，必须有合格证。起重机操作有专人负责，持证上岗，严格 执行操作规程。正式作业前应试吊，吊离地面 10cm 左右时，检查重物的捆扎情况 和制动性能，确认安全后方可起吊。2）减阻设备减阻设备包括注浆减阻设备和管外皮刷腊减阻设备注浆减阻设
15、备紧靠电器控制间，包括拌浆机、储浆池、注浆泵、储水池。因 拌浆机进料口比较高，可在其高度的一半的位置上搭设工作平台，以短钢管做支 架上面排木板，将做触变泥浆的原材料膨润土、工业碱码放在木板之上，上面覆 盖彩条布或苫布，以防下雨受潮失效。储浆池和储水池用5mm厚钢板制成，应紧 靠拌浆机，使拌浆和存浆方便。注浆机采用螺杆式，进浆口连接处为普通胶管， 出浆口连接处为高压胶管，高压胶管采用50（压力8Kg长20m）。注浆干管为 50钢管，干管之间安装铸铁球阀进行连接，支管为1胶管，在管壁上的注浆孔 予埋1钢管，露出管壁15cm，内设塑料单向止水阀，注浆孔每节管设3个，位 置分别在管顶两侧和管顶夹角为120的位置上。3）照明、供电及通风在工作坑后方做一配电间，将三相380V动力电源直接接到掘进机的电气操纵 台上，接到管内的电缆将它悬挂在管内一侧，不要与油管、注浆管及水管放在同 一侧。坑内照明采用36V安全电压。为改善管道内的环境，施工时对管道内进行强制通风。通风采用CF-5抽出式 风机，通风管道采用直径300mm的风管抽出式风机必须安装在顶管机或顶管机后
