外墙脚手架工程专项施工方案崇明原水输水系统一期工程1标穿越河道段顶管施工方案上海市第一市政工程有限公司崇明岛原水输水系统一期工程1标项目经理部2013年8月一．工程概况1.工程概况崇明岛原水输水系统一期工程1标段管线工程，自崇明大堤内坡脚线处接东风西沙原水输水泵站出站管，一路沿崇明大堤北侧、庙港西侧敷设2根DN600管道至新建崇西水厂止；另一路沿崇明大堤北侧、庙港西侧和环岛引河（南河）南侧敷设1根DN1400管道至城桥镇鼓浪屿路东侧（桩号0+0.00至16+279.49）。

本工程管线主要采用开槽埋管施工，穿越障碍处采用顶管，全线段共有顶管14处，顶管井22座。

建设单位：上海崇明水务建设管理有限公司设计单位：上海水利工程设计研究院监理单位：上海宏波工程咨询管理有限公司施工单位：上海城建公路桥梁（集团）有限公司根据前期现场勘探成果报告，本工程有多段顶管穿越河道及两侧防汛堤，具体情况如下表所示：7J15→J16DN1400184.05-3.807.31～8.02三沙洪8J18→J17DN1400275.860.63.18～3.40环岛引河支流庙港桥鼻港鹗鹄港三沙洪2.地质条件本工程地质土层主要包括：①1-2素填土、②1-1粘质粉土、②3-1a 灰色粘质粉土夹淤泥质粉质粘土、②3-1b灰色砂质粉土、②3-2b灰色砂质粉土夹薄层淤泥质粉质粘土、②3-3灰色粉砂、④灰色淤泥质粘土、⑤1灰色粘土。

二．施工部署1.施工总体部署根据本标段的特点，结合以往类似工作施工经验，严格按照施工组织设计的要求可续施工，全面负责本工程的组织、指挥及协调、管理、监督工作。

为确保施工质量和进度，对主要工序进行专业化分工作业，成立3个施工机组，同时进行顶管施工，确保施工进度。

2.施工管理机构针对该工程施工特点及难点，项目部选派有类似工程经验的骨干力量参与施工和管理，全面负责协调工程质量、进度、安全及文明施工等工作。

项目部的工作水准直接关系到工程管理的成败，其人员的构成应当精干，具有较强的事业心、责任感和独立工作能力。

公司将委派参与类似工程的主要人员，组成项目管理部，详见项目经理部组织机构图。

3.施工管理目标通过认真学习崇明岛原水输水系统一期工程1标的招标文件、有关设计图纸资料以及现场踏勘，在分析了各种影响施工的因素和本工程的特点、难点后，我们有充分的信心，保证以高质量、如期完成本工程招标文件规定的穿越鼓浪屿路段顶管施工的任务。

（1）进度目标为不影响顶管段河流通航，本工程8段穿越河道处采用顶管施工，施工起止日期：2013年8月20日～2013年12月30日 （2）质量目标确保工程质量达到备案制验收要求，确保一次验收合格。

（3）安全文明施工目标确保无重大安全责任事故，并达到区级文明工地的标准和要求。

加强对施工工地渣土垃圾的管理，落实外出车辆的清洁措施，工程竣工验收确保“场地清、无渣土垃圾”。

三．顶管施工方案及技术措施1.顶管施工总体安排（1）顶管设备选型结合顶管穿越土质及根据我公司多年在上海地区施工的经验，决定采用对沉降控制较好、顶速较快的泥水加压平衡顶管机进行施工。

泥水加压平衡顶管掘进机，采用泥水出土方式。

其特点如下:①适用土质范围广，软土、粘土、砂土、砂砾土、硬土均可适用；②破碎能力强，破碎粒径大，个数多；③具有独立注水、注浆系统；④主顶进系统共有8只2000kN双冲程等推力油缸，行程3500，总推力16000kN，8只双冲程油缸组装在油缸架内，安装后的8只油缸中心位置必须与设计图一致，以使顶进受力点和后座受力都保持良好状态。

安装后的油缸中心误差应小于5mm。

主顶液压动力机组由二台大流量斜轴式轴向柱塞泵供油，采用大通径的电磁阀和系统管路，减小系统阻尼，8只油缸可以单动，亦可联动。

主顶装置技术参数：①油缸尺寸：D×d×L=DN325×DN280×2655mm；②油缸数量：8只；③油缸行程：S=3500mm；④装备顶力：Fmax=16000kN(Pmax=31.5Mpa)；⑤额定顶力：F额≤8000KN(P 额=21.6Mpa)；⑥顶进速度：V=0～80mm/min。

2.顶管施工流程图5.4-03 顶管施工工艺流程图（1）泥水压力值设定、总推力估算本工程9个顶程。

泥水舱内压力大于地下水压力，泥水舱泥水向地层空隙渗透，在泥水舱、泥水于土层之间形成泥膜，且泥水舱压力托住土层，使切削面稳定不塌陷。

P≥PW+ΔP式中：P——表示泥水舱管道基准面泥浆压力；PW——表示相对于管道基准面地下水压力；ΔP——表示泥水舱建立高于地下水压力，一般设为20kPa；管底基准面标高：H1=-4.5m；地下水位标高水位：H2=3.2m；地下水位相对管底基准面水头:HW=H1+H2=7.7m；地下水位相对管底压力：PW＝HW×γ水=7.7m×9.8KN/m3=75.46kPa；泥水舱压力：P≥PW+ΔP=75.46kPa +20kPa=95.46kPa；施工时要随时测地下水位，当地下水位提高时，要按上式公式及时调整泥水舱泥水压力。

对泥水舱压力控制在顶管机泥舱设有压力传感器。

（2）总顶力值估算掘进机迎面阻力F0 =π4D’2Pmax=3.14/4×(1.42m)2×95.46kPa=151.1kN；管道与土层之间的摩阻力F1 =fπDL’=7×π×1.42×424.27=13242.15kN；总顶力F=F0+F1=151.1+13242.15=13393.25kN。

（3）顶力控制顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效方法是注浆。

我们设想在管外壁与土层之间形成一条完整的环状的泥浆润滑套，变原来的干摩擦状态为液体摩擦状态。

这样就可以大大地减少顶进阻力。

要达到这一目的，就必须严格执行顶管注浆操作规程，由专人操作，质量员检查严格把好质量关。

施工中应考虑现场实际情况，实际布置中继间的数量和里程要在试验段根据注浆效果和顶程阻力计算确定。

3.顶管推进施工方案（1）顶进主要参数在顶管机顶进中，泥浆的压力、浓度对保持挖掘面的稳定性起着关键作用。

泥浆浓度根据土质变化及时调整。

泥水舱泥浆压力取决与地下水、土压力，施工过程及时测得数据，确定泥水压力，使泥水舱压力始终大于水压力。

1）顶进速度为保证管外触变泥浆套的形成和有3cm厚触变泥浆（3cm厚触变泥浆主要为纠偏考虑）。

暂定机头顶进速度，如要加大顶进速度，在保证泥水舱泥压的条件下，要先加大泥浆流量，再计算顶进速度，否则排泥管会堵塞。

2）泥水压力A、泥水压力值P的选定：P值应能与地层土压力和静水压力相抗衡，设刀盘中心地层静水压力、土压力之和为P0，则P一般控制在P=P0＋20(Kpa)，并在地层顶进过程中根据地质和埋深情况以及采取的相应技术措施进行反馈和调整优化。

B、地表沉降与开挖面保持平衡稳定关系以及相应措施对策。

表5.4-03 地表沉降与开挖面保持平衡稳定关系以及相应措施对策表C、泥水压力P的保持主要通过维持开挖土量与排泥量的平衡来实现。

可通过设定顶进速度、调整排泥量或设定排泥量、调整顶进速度两条途径来达到。

3）泥浆管理泥浆管理就是对泥浆质量的控制，即对泥浆四大要素的调整。

四大要素为：最大颗粒粒径、粒径分布、泥浆水密度和泥浆水压力。

泥浆控制除保持开挖面稳定外，对泥浆稳定、泥浆中土粒保持也很重要。

随着粘土矿物质组成和氯离子浓度的不同，泥浆物理特性有很大的不同。

因此，使用前先进行泥浆试验，了解其主要特性，根据管理标准值进行控制以保持适当泥浆压力。

（2）顶进施工工序1）顶进启动刀盘系统：启动输泥管和排泥管泵，泥路循环，自控系统调整管路压力，压力达到设定压力并稳定。

机头顶进：工作井顶进千斤顶设定顶进正常速度，再计算机控制下，千斤顶以正常速度顶进。

同时，流量计测量流量，通过PLC调整工作井变频泵，使排泥管流量保持在正常值，压力计测量压力，通过PLC 系统，控制在电动阀的开启度，保持泥水舱压力。

2）下管时的操作程序关闭电动阀，保持泥水舱压力，打开冲洗排泥管路；机头刀盘停转；待排泥管路冲洗干净后，停止输泥泵、排泥泵；关闭触变泥浆、输泥管、油管、排泥管阀门。

拆除工作井管接口各种管线、电缆、管内应急灯工作。

（3）泥浆减阻措施对于长距离顶管施工中，减阻泥浆的应用是减小顶进阻力的重要措施。

因此，我施工单位采用我公司特制的触变泥浆材料，减阻效果非常小。

泥浆润滑减摩剂又称触变泥浆，是由滑材、高分子聚凝剂、氧化镁和水按一定比例配方组成。

不同的土质，应采用不同的配方，才能满足不同的需要，由于顶进施工中，减阻泥浆的用量主要取决于管道周围空隙的大小及周围土层特性，由于泥浆的流失及地下水等的作用，泥浆的实际用量要比理论用量大得多，一般可达到理论值的4～5倍，但在施工中还要根据土质情况、顶进状况、地面沉降的要求等做适当的调整。

根据规范，使用减阻泥浆后，管壁的侧向摩阻力为3～5Kpa，经过计算，本工程顶进施工时管壁的侧向摩阻力远小于上述值，泥浆的减阻效果十分明显，为顶进施工的顺利进行创造了有利的条件。

（4）轴线控制及纠偏措施在实际顶进中，顶进轴线和设计轴线经常发生偏差，因此要采取纠偏措施，减小顶进轴线和设计轴线间的偏差值，使之尽量趋于一致。

顶进轴线发生偏差时，通过调节纠偏千斤顶的伸缩量，使偏差值逐渐减小并回至设计轴线位置。

在施工过程中，应贯彻"勤测、勤纠、缓纠"的原则，不能剧烈纠偏，以免对管节和顶进施工造成不利影响。

顶进时应及时掌握工具管的走势，顶进时可以通过观察工具管的趋势指导纠偏。

测量采用0.5″级全站仪测量控制网，顶进方向由激光导向仪提供，过程中使用全站仪导向，每200m使用精密陀螺仪纠偏。

当顶管离轴线时应进行纠偏，纠偏应符合以下规定：1）勤测勤纠：每顶进一节距离测量一次工具管的姿态偏差，并及时进行纠偏；2）每次纠偏角度不宜过大，并缓慢地调整纠偏，纠偏角度可根据管径大小和顶进长度以及土质情况确定，一般可在5′～10′之间选择；3）纠偏必须在顶进中进行，严禁在停止顶进时纠偏；4）管道偏差测量每顶进500mm宜不少于1次，在纠偏阶段宜不少于2次；5）应不间断地分析管道顶进中偏移轨迹的变化，确定合理的纠偏幅度；6）严格控制纠偏油泵的压力，不得使油泵压力升的过快。

（5）顶管通信及监控顶管顶进必须保证信息交换渠道的畅通，同时对施工操作人员要进行监护，防止发生安全事故，因此需要设置通讯、监控系统。

通讯采用数字程控交换机，各联络点之间可以通过电话联系，由于管道内空气潮湿，应使用防潮、防爆的矿用电话机，以保证通话质量。

监控采用了两台监视器，分别对工具管操作面和主顶操纵台进行监控。