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1、埔地吓污水处理厂配套截污干管工程A线过平南铁路K5+334.3顶进污水管防护管工程顶管施工专项方案编制： 复核： 审核： 审批： 深圳广铁土木工程有限公司2010年5月目录一、工程概况-2二、计划工期-2三、顶管施工方案-3四、线路防护管棚施工-14五、管线探挖及防护-18六、顶管下穿铁路段施工方案-20七、顶管安全措施-22八、沉降观测-23九、既有线封锁施工安全控制措施-25十、应急预案-29十、K125处平面图-43十一、K125处纵断面图-44十二、K125处管棚立面布置图-45十三、K125原工作井附近zk61钻孔柱状图-46十四、K125原接收井附近zk60钻孔柱状图-47十五、K
2、126处平面图-48十六、K126处纵断面图-49十七、K126处管棚立面布置图-50十八、K126工作井附近zk29钻孔柱状图-51十九、K126接收井附近zk28钻孔柱状图-52一、工程概况埔地吓污水处理厂配套截污干管工程A线过平南铁路K5+334.3顶进污水管防护管工程位于平南铁路里程K5+334.3处。本项目施工范围为A55井至A56井段，下穿平南铁路。顶管采用级钢筋混凝土管，直径2.0m，F型钢套环接口，长66m，管道坡度3%。二、计划工期埔地吓污水处理厂配套截污干管工程A线过平南铁路K5+334.3顶进污水管防护管工程顶进护管计划开工时间为2011年5月25日，预计竣工时期为201
3、1年6月25日。三、地质条件及地下水情况（1）根据深圳市龙岗区布吉甘坑污水泵站拟建场地-岩土工程勘察报告ZK8：接收井场地内地层自上而下分别为：人工填土层（Qml），第四系冲洪积层（Qal+pl），第四系残积层（Qel）。接收井场地内地下水埋深为3m。地质情况如下表：层次土层名称厚度(m)描述内摩擦角渗透系数K(m/d)摩擦系数天然密度素填土2黄褐、灰褐色，湿，松散，由粉质粘土堆填而成131.00.318.5-1粉质粘土3.8灰白、黄褐色，湿，可塑，粘性较好，含少量砂砾180.10.2519.5-2砾砂1.2黄褐、黄白色，饱和，稍密，含少量粘土质30250.3519.5砾质粘性土3.1黄褐、红
4、褐色，湿，可硬塑，原岩结构可辨，为花岗岩风化残积土220.20.3520（2）根据深圳市龙岗区埔地吓污水处理厂配套干管工程-岩土工程勘察报告ZK2：工作井场地内地层自上而下分别为：人工填土层（Qml），第四系冲洪积层（Qal+pl），第四系残积层（Qel）。工作井场地内地下水埋深为3米。地质情况如下表：层次土层名称厚度(m)描述内摩擦角渗透系数K(m/d)摩擦系数天然密度素填土0.86灰褐、黄褐色，湿，松散，由含砂粘性土及少量碎石130.50.318.5-2含砂亚粘土3.54灰、黄等色，湿，软可塑，含砂约1030%，局部相变为含粘土中粗砂180.10.219.5-3粗砂0.8灰白色，饱和，稍密
5、，含少量细粒土，局部为砾砂2050.319.5-5砾砂0.4浅黄色，饱和，稍密中密，底部含卵石28200.3519.5砾质亚粘土2.8褐红、灰褐色，湿稍湿，可塑为主，底部硬塑，原岩结构尚可辨，属花岗岩残积土250.20.3520三、顶管施工方案1.施工流程根据上述地质情况，顶管穿越含砂亚粘土层。在顶管施工前，我项目部决定采用水平定向钻探明铁路路基下是否含坚硬障碍物。探查方法为采用柳州管通GT31定向钻机在顶管中心及管道四个象限点外共计五处引孔，经探明铁路路基下管道顶进方向无坚硬障碍物。顶管设备选用具有偏心破碎功能的泥水平衡顶管机，施工采用泥水平衡掘进机进行顶管施工方法。为有效控制地表下沉，确保
6、铁路行车正常进行和施工安全，施工中严格遵循“勤量测，速反馈、控沉陷”并建立严密的施工组织和管理体系，保证工程质量和施工安全。顶管采用泥水平衡顶管施工工艺顶进，顶管施工时，通过后座主顶油泵和主顶千斤顶产生推力，推动管道向前推进。在管节推进的同时，顶管掘进机大刀盘切削前方土体，切削下来的土体进入顶管掘进机的泥土仓内，经刀盘的搅拌与进浆送入的泥浆搅拌成浓的泥浆，再通过排浆管道将浓泥浆排出机头。通过管节一节一节向前推进，顶管掘进机不断推进最后到达接收井，形成整段管道。通过调整进排泥水量，或调整油顶压力，调整顶管掘进机泥水仓的泥水压力，从而保持了挖掘面的稳定。顶管施工过程流程图顶管施工工艺流程工作井施工
7、工作井导轨安装工作井设备安装出洞准备地面设备安装注浆材料准备顶管机穿墙推进到位注浆测量、拆除顶管机后管线吊接顶进管道、接口安装安装顶管机后及管内管线进洞、管道顶进到位掘进机出洞、吊走泥浆循环泥浆外运该段顶管完成泥浆制备2、防护管涵结构本工程2m钢筋混凝土防护管在工厂制作，待强度达到100%后，用车运到现场，分节管涵的长度为2.5m，根据工作、接收井的尺寸，逐节顶进。3、测量及导轨安装(1)、测量放线 1）、根据监理单位审核批准的桩点施测顶管的中心线和高程桩。 2）、根据中线控制桩用全站仪将顶管中线桩分别测设在顶管工作坑的前后，使前后两桩互相通视，并与管线在同一条线上。 3）、顶管工作坑内的水准
8、点由坑上一次引测，经过校核，误差不得大于5mm。每座顶管坑内设2个水准点。 4）、从施工设计图的平面位置、标高定出顶管轴线，轴线确定后先安放后靠背，后靠背后部距离井壁100200mm，调整后靠背前后及左右方向，应尽量保证后靠背的中心于轴线相重合。(2)、导轨安设轴线定好即可安装导轨，根据顶管轴线调整导轨轴线在竖直方向上于已知轴线的竖直投影线重合，导轨方向调整好后再精调导轨的高程，最后支撑导轨至井壁、井底上。4、管涵顶进（1）井内布置工作井内主要布置有后靠背、导轨、主顶油缸、油泵动力站、钢制扶梯等。如下图所示：（2）出土方案泥水平衡顶管的出土采用全自动的泥水输送方式，被挖掘的土通过在机舱内的搅拌
9、和泥水形成泥浆，然后由泥浆泵抽出，高速排土。在工作井附近砌2个20m3泥浆沉淀池，顶进施工时由泥浆车定期将泥浆抽走，泥浆沉淀池的余土外运按文明施工要求和渣土处理办法，运到永久堆土点，不得污染沿途道路。（3）顶力计算顶进力计算工作井顶力计算，据顶管工程施工规程（DG/TJ 0820492008）中采用的公式：式中 P计算的总顶力（kN）； D1管道外径（m），取D1=2.4m； L管道的顶进长度（m）,取L=66m;fs管道外壁与土的平均摩阻力（k N/m2），取fs=7； PF顶管机的迎面阻力（kN），其中， PF=Dg2s Hs /4=3.14*2.42*19.5*12/4=1058 kND
10、g顶管机外径（m）,取Dg =2.4m; s土的重度（k N/m3）,取s =19.5 kN/m3； Hs覆盖层厚度（m），除去路基约1m的高度，取Hs =12m;将公式带入数值得=3.14*2.4*66*7+1058=4539kN根据总推力选取管材及主油缸，主油缸选用4台200t（8000KN）级油缸可满足要求。后背反力计算后座反力R按照顶管施工技术及验收规范（试行）中采用的公式进行计算：式中 R后座反力（kN）； 系数，取=2.0； Bq后背墙的宽度（m），取Bq =5.5m； Hq后背墙的高度（m），取Hq =4.5m； 土的重度（kN/m3），取= 19.5kN/m3； Kp被动土压力
11、系数,取Kp=2.04； c土的粘聚力（kPa），取c=25 kPa； h地面到后背墙顶部土体的高度（m）,取h=0.5m；将公式带入数值得R=2*5.5*19.5*4.5*4.5*2.04/2+2*25*4.5*2.041/2+19.5*0.5*4.5*2.04=8954 kN为确保安全，后座反力或土抗力R应为总顶力(P=4539kN)的1.21.6倍，此时，后座反力满足要求。（4）出洞方案为防止出洞口及顶进过程中泥水压力过大涌入工作坑，在洞口内预先安装一个单法兰穿墙钢套管，用于安装橡胶止水圈和止水封板，由于顶进距离长，止水圈会有磨损，需要经常换止水圈，因此，在洞口里侧增加一道止水圈，当需要
12、更换外部橡胶止水法兰时，洞口内部的橡胶止水可防止泥水进入工作井内。（5）泥水系统安装泥水池应尽量靠近工作井边，可减少排泥管路过长面产生的管路摩阻力，沉石箱的配置可沉淀块状物，防止块状物直接进入排泥泵，引起排泥阻塞和损坏。泥浆压力控制0.3Mpa以下。注浆系统应量使用螺杆泵以减少脉动现象，浆液应保证搅拌均匀，系统应配置减压系统，在泵口出口处1米外以及机头注浆处各安装一只隔膜式压力表，压力一般设置0.3Mpa以下。（6）顶进开始调试阶段顶管下井前做一次安装调试，油管安装应先清洗，防止灰尘及污物进入油管，电路系统应保持干燥，机头运转调试各部分动作正常，液压系统无泄漏。机头下井后刀盘应离开洞口1米左右，
