顶管施工专项方案
顶管施工专项方案
1.1 编制依据及编制说明
1.1.1 方案编制依据
⑴ 《银川市第八水厂一期建设项目管网工程设计施工图》
⑵ 《银川市第八水厂一期建设项目主管网岩土工程勘察报告》 ⑶ 《银川市第八水厂一期建设项目主管网工程施工组织设计》 ⑷ 《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB 50268-97） 参考资料：
⑴ 《顶管施工技术》 余彬泉、陈传灿编著 人民交通出版社
1.1.2 方案编制说明
本工程有一段贺兰丰登镇三一支沟管道设计采用顶管施工，一段为长洲泵站过丰登镇永丰公路三十米处管网，为DN2400钢套管，穿越三一支沟，理论长度50m；另一段永丰公路30米段。施工方案重点论述设备的选择和顶管工艺介绍，及施工安全、质量控制。
1.2 工程概况
1.2.1 项目概况
所属工程名称：银川市第八水厂一期建设项目工程
工程地点：贺兰丰登镇
建设单位：
设计单位：
勘察单位：
监理单位：
施工单位：宁夏青铜峡市溢彩农田节水设备有限公司
1.2.2 顶管工程概况
⑴ 第八水厂过三一支沟压力钢套管
钢套管需穿越三一支沟水道底部1.2米以下深处，采用钢套管，钢管尺寸DN2400×4000mm，顶管井段FWA1-01'~ FWA1-02'，一次顶进长度约50m，位于顶管井处管道埋深约4.0m，根据设计断面及地勘资料显示管道位于沟道内最小覆土厚度为3.5m。管道穿越地层主要为淤泥质粉砂（灰褐色，松散，饱和，局部夹淤泥，中部夹粗砾砂，土质不均匀）和细砂（灰褐色，稍密，饱和，局部含多量粗砾砂），地下水极为充沛。管道沿三一支沟丰登向北50米敷设，管道中心距离沟底最近距离2.6.0m。
⑵ 永丰公路钢套管
过河公路30米处，管中心距离路面最近距离4.4.0m，双管之间中心距离2.4m，管道在顶管井处埋深约8.5m，位于河道内最小覆土厚度为2.5m。根据地勘资料显示管道穿越地层为淤泥层（灰黑色，流塑，饱和，下部含少量粉细砂及贝壳碎片），地下水丰富。
1.2.3 工程目标
本公司确定该两段顶管段施工目标如下：
(1) 质量目标：工程质量标准为合格；
(2) 安全管理目标：无死亡事故，无重大职业健康事故，无重大环境影响事故；
(3)工期目标：
三一支沟50米处钢套管顶管：开工日期：2014年07月5日 完工日期：2014年07月30日；
过永丰公路30米钢套管顶管：开工日期：2014年07月5日 完工日期：2014年07月25日；
(4) 文明施工目标：保证文明施工工地，保证不对周围环境造成
滋扰。
1.3 施工前期准备
本两段顶管工程为过三一支沟段和永丰公路段，其中第一段距离较长，地质条件较差，施工难度较大，施工前会做好充分的准备工作。 ⑴ 顶管机械设备、管材进场准备及施工人员组织
针对地质特点和工程管材选定与之相适应的顶管掘进设备、顶管施工工艺，对顶管配套设备、设施进行检修及调试，使其保持在良好的待用状态；提前做好管材供应计划，将相应的管材技术参数以书面形式向管材使用方交底；安排具有丰富顶管施工经验的班组进驻现场施工，施工前做好全面的技术交底和安全交底，确保有关劳动安全及施工技术教育，加强工人的劳动安全意识，提高施工技术水平。 ⑵ 对顶管沿线地质情况进行核查
为确保顶管成功，需对顶管沿线的地质情况核查，进行补堪，加密钻孔密度，通过补堪资料与原地勘报告相比较，出具更详细、准确的河道内管道穿越地层情况说明和河床覆土情况说明用以指导现场施工和方案编制。
⑶ 编制专项方案、组织专项技术交底
施工前，在项目技术负责人的带领下集中有关技术人员仔细审阅图纸与相关资料，结合现场情况，编制详细的顶管专项方案用以指导施工，方案报送专家评审；并组织召开专题技术交底会，参加人员设计顶管施工的所有工种，认真做好技术交底工作。
⑷ 测量准备
a．井下高程点的设置：
施工时地面高程点的导入采用悬挂钢卷尺法。
导入标高之前，首先在工作井的适当位置埋设高程点，待稳定后进行
高程导入。工作井的同一高程点进行三次独立导入标高，其互差必须在规定值以内（精度指标不大于3mm），然后将其作为顶管施工中高程控制的绝对高程点。工作井内的高程点必须大于2个，并在施工中要定期互相校对。顶进过程中高程测量可依靠工作井内的任一水准点作为后视高程点，校核激光束高程和已顶进管道高程。
b. 中心测量控制
直线顶管施工，首先将管道中心桩用经纬仪（精度2″）引入工作井两侧井壁上或支架上，作为顶管中心的测量基线，然后将其投入工作井内，将激光经纬仪安装在工作井靠近后背并在两侧顶镐架子中间稳定的位置，（固定有独立的特制安装支架）通过调整使仪器强制对中点位于中线位置，对出竖盘角度值使激光束符合设计坡度值。这样通过调整激光斑点与机头内测量靶中心重合，顶进过程中测量靶中心和激光斑点的偏离值即为顶管中心和高程的偏差值。此偏差值可通过顶管机内摄像头直接反映到地面操作台，作为顶管中心和高程控制的依据。定期校核激光束的位置，使管子始终沿着设计轴线前进。
1.4 顶管工作井与接收井
本工程顶管工作井与接收井均采用沉井结构，三一支沟50米过沟管顶管工作井为FWA1-02’,位于沟东岸，井内净空尺寸为6.0×5.0m，接收井为FWA1-01’，位于沟西岸，井内净空4.0×4.0m；过河永丰公路顶管工作井为FWA1-02’,位于路北边，井内净空尺寸为6.0×5.0m，，接收井位于路南边，井内净空尺寸为4×4m，
顶管工作井与接收井沉井施工方法详见本工程沉井施工专项方案，此处不再详述。
1.5 顶管工艺与设备选型
针对本工程顶管段水文、地质条件特点，该两段顶管均采用封闭式顶
管工艺，目前封闭式顶管工艺主要有三种：网格气压水冲式、土压平衡式和泥水平衡式，此三种顶管工艺主要区别在于开挖掘进面的平衡形式与泥土运输方式上，本工程顶管管径，采用泥水平衡顶管工艺较为适宜。
1.5.1 泥水平衡顶管工艺基本原理
泥水平衡顶管工艺基本原理是将已调成一定浓度和比重的泥水，通过送泥水系统送至顶管机头前挖掘面处，泥水在挖掘面上形成一层不透水的泥膜，可阻止泥水向挖掘面里面渗透，同时调节泥水压力来平衡地下水压力和土压力，达到稳定挖掘面的目的；顶管机头前进的同时刀盘切削土体，被切削下来的残土与泥水充分拌和后，由排泥系统输送至地面泥水分离设备进行处理，分离出的残土被运走，泥水再送入送水系统循环使用。
1.5.2 泥水平衡顶管施工特点
① 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；
② 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；
③ 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、砂土层表现得更为突出，适宜较长距离顶管；
④ 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。
⑤ 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。
1.5.3 泥水平衡顶进系统
泥水平衡顶进系统主要由以下几部份组成：① NPD泥水平衡顶管机；② 机内控制柜；③ 洞口止水圈；④ 环形护口铁；⑤ 马蹄形顶铁；⑥ 主顶油缸；⑦ 主顶油泵；⑧ 激光经纬仪；⑨ 后背板；⑩ 基坑导轨；⑾ 油缸架子。
1.5.4 泥水平衡进排泥系统
它主要由以下几大部份构成：① 泥水分离设备（沉淀箱及分离器等）；② 进水泵；③ 排泥管；④ 进水管；⑤ 基坑旁通；⑥ 流量计；⑦
排
泥泵；⑧ 进排泥泵控制柜；⑨ 进排泥软管；⑩ 流量调节器。
泥水平衡进排泥系统图
1.5.5 顶管掘进机选型
针对地质特点，本工程两段顶管均选用目前较为先进的YSN3000型泥水加压平衡顶管掘进机施工，该型顶管机采用日本伊势机公司技术制造，配备进口刀具和减速机，可满足长距离顶管需要。同时该机对挖掘面的土压平衡控制精确，操作简易，施工过后的地面沉降很小，我公司已采用此机型工程实际监测结果表明，施工过后的地面沉降量控制在-10mm~5mm范围内，效果较好。
YSN3000型泥水平衡顶管机采用一种新颖的多边形偏心结构，顶管机的刀盘和泥土仓均采用多边形棱体、且刀盘轴线与主轴之间有一个偏心距，本顶管机具有结构简单、轧碎卵石效率高、主轴、减速机泥水密封性能好，泥土仓内的高塑性粘土不易堵塞等优点。
本顶管机是一种土压平衡和泥水平衡的双重平衡顶管机，切削下来的泥土在泥土仓内形成土压的塑性体，以平衡土压力；另外，在泥水仓内建立高于地下水压力10~20Kpa的泥水压力，以平衡地下水压力；同时，把进水添加粘土等成分的比重调整到一定范围内，可以在挖掘面是砂的土质中形成一层结实的不透水泥膜，此时的泥水压力又可以同时平衡地下水压力和土压力，所以该型顶管机施工过后的地面沉降很小。
该机型还具有以下优点:
① 采用进口减速机，噪声低、寿命长；
② 纠偏油缸有行程仪指示其伸出长度，机头俯仰有倾斜仪，机偏转（滚动）有偏转仪，对机头的行进状态可一目了然，便于控制。
从而也确保了顶进质量，即可精确控制其高程及左右偏差；
③ 具有破碎120粒径、单轴极限抗压强度≤20Mpa卵石的能力； ④ 由于隔栅板是跟随刀盘一起旋转的，所以，粘附在隔栅板中的粘土会被泥土仓壳体的每一个边刮掉，再当其转到进水管附近时相嵌在隔栅板中的粘土又可被进水冲洗掉。因此，NPD多边形偏心破碎泥水平衡顶管机能适应各种土质，尤其是一般泥水平衡顶管机不能适应的粘土；
⑤地面操作式，用电视摄像系统监视顶管机内状况，各类参数的表示和操作通过电气控制系统实现，使操作员远离机头；
⑥ 采用计算机表示和记录所有数据并作分析。计算机系统为独