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1、合肥市十五里河污水处理厂污水管道及污水提升泵站工程II标段顶管施工专项方案编制：审核：批准：施工单位：上海水利工程集团编制日期：2011年7月18日目录一、工程概况4二、地质资料4三、施工准备工作63.1生产准备63.2技术准备7四、泥水平衡式顶管工作原理7五、泥水平衡式顶管施工的优点7六、泥水平衡式顶管施工工艺86.1顶管机头、配套设备选择86. 2施工工艺概述9七、主要技术措施137. 1工作井布置137.2后靠背的稳定计算1473顶管顶力计算157.4减阻泥浆167.5测量及轴线控制177.6纠旋转的技术措施177.7水力机械化施工17八、人工顶管188.1工作井基坑施工方案188.2顶
2、管工作井内设备安装278.3引入测量轴线及水准点278. 4顶进施工中的重点工序288.5工作井内管道施工29九、沉降、变形观测29十、闭水试验29十一、顶管施工中要注意的问题29十二、质量控制措施30十三、平安文明施工措施31十四、附图32一、工程概况合肥市十五里河污水处理厂污水管道及污水提升泵站工程II标段，分为污水管道施工和污水提升泵站施工两个局部，污水主管道施工采用泥水平衡顶管施工，顶管施工长度为万泉河路1027米和天津路1762米,合计2789米。1、万泉河路（上海路一天津路）段，污水主管工程为滨湖新区十五里河污水系统中的主干管，污水自西向东汇入天津路污水管后向北排出，最终进入十五里
3、河污水处理厂。万泉河路段主干管管径DNMOOmm,底坡i=0.OOo8,总顶进长度1027米，采用机械顶管泥水平衡法）施工，管材采用离心浇铸玻璃钢夹砂管，型接口。本段施工范围共设4个工作井，5个接收井，平均顶距120米。2、天津路（万泉河路一石家庄路）段，污水主管工程为滨湖新区十五里河污水系统中的主干管，东侧污水管自南向北汇入天津路污水提升泵站后排至现d2000污水厂进厂管，西侧污水管为传输锦绣大道污水主管效劳，该系统最终均进入十五里河污水处理厂。天津路段主干管管径为DNlOOOmn1、DN1200mmDN1400三DN1500mm四种,底坡i二段Ooo8,总顶进长度1762米。采用机械顶管（
4、泥水平衡法）施工，管材采用离心浇铸玻璃钢夹砂管，“F”型接口。本段施工范围共设8个工作井，8个接收井，平均顶距120米。顶管工作井及接收井均采用圆形钢筋碎沉井。二、地质资料1,万泉河呈东西走向，从上海路到天津路，路场地地层以粘性土为主，按自上而下的顺序分述如下：层素填土（QJ）：灰褐色，松散，以粘性土为主。厚度1.20米2.30米，层底标高7.30米13.90米，层底埋深1.20米2.30米。层粉质粘土（Q严，：灰黄色，硬塑，土质均匀致密，含黑色铁锦结核颗粒，充填灰色粘土，稍有光泽、干强度高，韧性高，沿线分布广泛。厚度2.40米4.00米，层底标高3.50米I1.30米，层底埋深3.7米5.5
5、0米。层粘土（Q产）：黄色棕黄色，硬塑坚硬，土质坚实，含黑色铁镉结核颗粒，有光泽，干强度高，韧性高；分布广泛。该层未揭穿，最大揭露厚度10.30米。2 .天津路经本次勘察揭露，拟建场地地基土构成层序自上而下依次为：层耕土（T）一层厚0601.40米，层底标高9.4313.Ol米。灰褐色，湿，松散一稍密状态，主要由粘性土组成，含植物根茎、有机质等。此层土属于高压缩性土。层粉质粘土(Q严Pi)层厚0.601.70米,层底标高&03I1.99米。灰、灰黄色,湿，可塑状态，含粉质及氧化铁，无摇震反应，切面稍光滑，干强度中等，韧性低。其静探比贯入阻力Ps值一般为1.7011.767MPa,平均为1.74
6、8MPao此层土属于中等压缩性土。层粘土(QJm)此层未钻穿，最大钻遇厚度为16.40米。褐黄、黄褐色，湿，硬塑一坚硬状态，含高岭土、铁锦质氧化物、铁锦质结核等，局部夹粉质粘土，无摇震反响，切面光滑，干强度高，韧性高。其静探比贯入阻力Ps值一般为小775-5.016MPa,平均为4.926MPao实测标准贯入试验锤击数为1122击/30cm,平均为16.4击/30cmo此层土属于中等偏低压缩性土。3 .地下水条件万泉河路根据区域水质环境资料，道路所穿越的池塘、沟渠中地表水发育。勘察钻孔深度14.2m范围内未见地下水。天津路场地地下水类型主要为分布于耕土中的上层滞水，水量与地势上下有较大关系，主
7、要由大气降水、地表水渗入补给，场地无统一地下水位，地下水的排泄途径主要是蒸发及渗入低洼处为主。勘探期间测得钻孔内静止水位埋深0.501.00米，水位标高9.6310.87米。拟建场地地下水位年变化幅度在1.50米左右。根据环境水文地质资料及参考附近水质分析报告，拟建场地及附近的水和土对碎有微腐蚀性，对钢筋碎结构中的钢筋有微腐蚀性。地下水位以上土对建筑材料有微腐蚀性。各土层渗透系数K值(经验值)见下表：层序土层名称K(cms)备注层素填土6IO5层粉质粘土l106层黏土层IXlO74.地基土有关设计参数拟建场地地基土承载力特征值、压缩模量ESH(MPa)等设计参数可按表2取用:序号名称承载力特征
8、值CkpaJ压缩模量(Mpa)层粉质粘土1909.001层粉质粘土23011.00层粘土26013.00三、施工准备工作3.1 生产准备1、确定管线范围内及施工需用场地内所有障碍物，如管线、电线杆、树木及附近房屋等的准确位置。2、修建临时设施，场内临时施工道路用地在满足施工要求的前提下，结合现场具体情况进行修筑。临时施工道路直接采用挖掘机去除外表腐蚀土后，进行平整压实。局部土质不好的部位采用挖除换填的方法进行处理。同时施工过程中加强道路管理和维护，以保证施工道路畅通。安装临时水、电线路，并试水、试电。3、根据顶进长度，准备好各类管线和所需的辅助物（固定架等4、根据材料方案，分期分批组织材料进场
9、，材料进场前必须按程序进行检验、验收合格，并报经监理工程师审批。5、按需、按批组织顶管施工设备、人员进场，同时报经监理工程师审批。3.2 技术准备1、熟悉施工图纸，进行图纸会审，编制施工方案并经审批，对有关施工人员进行技术交底。2、组织有关人员现场勘察地形、地貌，实地了解施工现场及周围情况。3、进行施工测量和现场放线工作。组织测量人员进行桩位交接验收及复测工作，测设土方开挖及顶管工程控制点。四、泥水平衡式顶管工作原理泥水平衡式顶管施工管道摩阻力与管道的长度成正比，顶进长度增加必须加大顶力，当顶进长度到达一定距离时，顶力加大会使管体或后背损坏，长距离泥水平衡式顶管就是通过润滑剂减阻和中继接力，减
10、少顶进过程中的阻力，中继接力顶进，从而完成顶管施工。4.1泥浆形成机理：泥水平衡顶管中，刀盘与主轴之间有一个偏心距E,而中心刀刀排、切削刀与主轴是同心的。所以假设刀头切削下来的泥块颗粒较大，不会直接进入泥浆仓，大颗粒的泥块在破碎腔内被破碎成比格栅孔小的颗粒，才能通过格栅进入泥浆仓，这样使排泥管不会被堵塞。利用高压水枪，将土层的强度降低，含水量增大，以利用旋转刀盘上的刀片将土层切割成泥浆。4.2泥水平衡工作原理：.泥水平衡施工以泥水平衡原理为根本，通过改变泥水仓的送、排泥水量和顶进速度来控制排泥量，使泥水仓内泥水压力值稳定并控制在所设定的范围内，从而到达开挖面稳定。4.3触变泥浆减阻原理:通过在
11、管壁处压注触变泥浆，形成一定厚度的泥浆套，使顶管在泥浆套中顶进，以减少阻力。五、泥水平衡式顶管施工的优点在泥水式顶管施工中，为使挖掘面上保持稳定，必须在泥水仓中充满一定压力的泥水，泥水在挖掘面上可以形成一层不透水的泥膜，它可以阻止泥水向挖掘面里面渗透。同时该泥水本身又有一定的压力，可以用来平衡地下水压力和土压力，从而保证周围地层和建筑物的稳定与平安。泥水式顶管施工有以下优点：适用的土质范围比拟广，如在地下水压力很高以及变化范围较大的条件下，它也能适用。可有效地保持挖掘面的稳定、对所顶管子周围的土体扰动比拟小。因此采用泥水平衡式顶管施工引起的地面沉降也比拟小。与其他类型顶管比拟，泥水顶管施工时的
12、总阻力比拟小，尤其是在粘土层表现得更为突出。所以它适宜于长距离顶管。工作坑内的作业环境比拟好，作业也比拟平安。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。它可以在大气常压下作业，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。由于泥水输送弃土的作业是连续不断地进行，所以它作业时的进度比拟快。六、泥水平衡式顶管施工工艺6.1顶管机头、配套设备选择根据工程区土质情况，我公司采用PSD型刀盘可伸缩式泥水平衡顶管掘进机施工，该机的主要结构为无钱式结构，对称分布4只50OkN单作用油缸，既起连接两端机头的作用，又起纠偏作用，机头前端一次组装有刀盘、泥浆仓、胸板、机头
13、倾斜仪传感器、变速箱、电动机等液压控制柜及操纵平台安装在机头后的管节中，机头空间设计合理。配套设备主要有：进排泥泵：我们选用功率18Kwh的离心泵作为进排泥泵，不仅能泵送清水，而且可泵送泥浆。基坑旁通：基坑旁通可改变泥水循环方向，防止管内堵塞。泥水管路系统：包括泥水钢管、泥水软管、手动明杆式闸阀、流量系统、隔膜式压力表等。顶管动力及照明配套：按其配套动力负载功率选择电缆规格，供电采用TN-S方式，三相五线制移动电缆。电缆接头采用电缆接头箱。该机械施工特点：机头前端的挖掘装置由自动伸缩的全断面刀盘及随动刀架组成。掘进时预调刀盘推力后，刀盘随土壤变化而前后移动，刀盘、刀夹相互配合自动调节切土口大小
14、，保持预定推力不变，到达自动平衡正面土体压力的目的，机头前部还有与动力装置密封隔离的泥仓，调节泥仓内的泥浆压力即可平衡地下水。该设备是一种具有自动平衡作用的顶管机头，是目前对土体扰动最小的机种。6.2施工工艺概述液压千斤顶及油泵的选择应根据每个工作坑的顶进长度、土的内磨擦角、管道直径,管道重量进行计算，合理选用千斤顶及油泵。本工程顶管最大顶力为2657KN,采用200t液压千斤顶六台为一组。液压千斤顶应对称布置，顶力中心应在管底以上1/3管径位置，其方向必须与管道顶进方向平行，千斤顶底部支承平台要搭设牢固，确保千斤顶的稳定性。工作坑内设备安装完毕后如图：顶铁的选择应小于液压千斤顶的行程，并考虑
15、适当的安装间隙。工作坑集水井内设小100排水泵一台，并备用一台，确保工作坑内不间断抽水。顶管工作坑内应设置低压照明设施，其电压不超过12V平安电压。导轨和后背安装完毕必须经工程部自检，自检合格后报验监理合格前方能开始顶进工作。管道进、出洞措施顶管工作中的管道进、出洞口工作是一项很重要的工作，施工中要充分考虑到它的平安性和可靠性，要派专职平安员负责整个开洞的平安工作。进出洞的成功是整个顶管工程顺利完工的关键。预留的管道进出洞口直径应比管外壁大150mm,预留的洞口处应预埋环形钢板，环形钢板上焊接螺栓，在管道进出洞前安装止水橡胶板。管道顶进施工准备：顶管前要先将设备安装调试，安装好泥浆池，按泥浆配制方式调配泥浆，检验注浆设备。检查施工材料的备料情况（包括管封、胶圈、澎润土，烧碱）和供电电压，备好泥土外运设施。主要设备选择：采用PSD-1350和PSD-1500的泥水平衡顶管机，配套4X1000KN千斤顶、32MPa油泵做为主顶设备，501.min注浆泵，3KW砂浆搅拌机。设备安
