顶管施工专项方案（穿越复兴河）编制：审核：安全审批：审批：2016年10月一、编制依据：1、甲方提供的设计图纸。

2、国家和行业施工及验收规范、标准及业主规定的技术要求。

3、地理环境及气候状况。

4、国家现行法令、法规，地区颁发的安全、消防、环保、文物等管理规定。

4.1 《中华人民共和国环境保护法》。

4.2 《建设项目环境保护管理办法》。

5、施工技术标准及验收规范5.1 《输油输气管道线路工程施工及验收规范》SY0401-19985.2《石油天然气管道穿越工程施工及验收规范》 GB/T4079-2000二、工程概况本工程需穿越铁路和复兴河，铁路采用顶管穿越，复兴河采用明开挖过河。

采用DN900钢承口钢筋混凝土套管顶管穿越，顶管距离为60米。

内穿DN700焊接钢管78米。

设置工作坑1个，接收坑1个。

三、基坑概况1、采用工字钢支护体系，设2道钢支撑，采用双轴搅拌桩止水。

工字钢，长为12m，型号为I40b，采用密排布置，并采取措施提高成桩平整度和垂直度；使钢围檁与工字钢间空隙填充严密保证支撑体系受力可靠。

严格控制双轴轴水泥搅拌桩施工质量减少基坑渗漏风险。

水泥搅拌桩采用φ700@500双轴搅拌桩止水帷幕，与钢桩净距为150mm，桩长15m。

一、二道支撑标高分别为1.000、-2.500m。

2、支护体系均采用工字钢。

①支护桩采用工字钢I40b。

②上层腰梁采用双拼I40b 工字钢，下层腰梁采用三拼I50b 工字钢。

③角隅处斜撑采用∅219x16 钢管，角隅处斜撑采用∅426x14 钢管。

3、搅拌桩说明：①水泥土墙采用双头搅拌桩，Φ700@500。

②水泥采用P42.5级普通硅酸盐水泥。

③水泥掺入比为18％，水灰比1.5。

○428天抗压强度不低于1.0MPa。

4、矩形基坑：（1）矩形基坑，基坑平面尺寸5x8m，基坑面积40㎡，挖深8.7m。

（2）废弃土方随挖随运走。

（3）支护体四周地面荷载控制在20kN/m2。

（4）基坑平面图及剖面图如下：基坑平面图基坑剖面图基坑平面布置图四、施工设备配置主要施工设备配置一览表机械或设备名称型号规格数量（台）国别产地用于施工部位泥水平衡顶管机D900mm 1 中国顶管汽车吊中联50t 1 中国管材吊装汽车吊中联25t 3 中国其它吊装发电机三菱S6A3（200KW）4 日本动力输送主顶油缸JPT220吨24 中国顶力提供顶管机头选用NPD900型泥水平衡顶管掘进机，机头配备激光导向系统,其具有平衡效果好，结构紧凑，技术先进等优点，施工连续性好，顶进速度快，适应口径广泛，对土质的适应性强等优点。

五、施工准备顶管前从设备、物资、技术方面做好准备工作。

充分的准备工作是顶管安全、顺利通过的重要保证。

准备工作的重点：一是设备的维修和保养，确保顶管机及配套设备处于最佳工作状态，避免设备故障导致顶管机长时间停滞在下方地层中。

二是确定合理的测量纠偏方法，确保顶管机顺利进洞。

1、设备准备准备顶管前，对顶管机及后配套设备进行一次全面、细致的检修。

重点对顶管机的注浆系统、控制电路及液压系统、及电路进行检修。

对于损坏的部件立即更换，对存在故障隐患的部位及时排除。

特别是对注浆管路进行清洗疏通，避免注浆管在顶管时堵塞，导致触变泥浆供应中断，顶力急增，从而造成顶管机停机。

检修前制定详细的设备检修计划，对设备进行彻底的检修，将检修任务落实到个人，确保顶管前所有设备均处在最佳的工作状态。

2、物资准备首先，在顶进前，考察管材供应商的生产能力及管材质量，确保管材供应及时，满足施工进度要求。

其次，必须确保管材质量，若管材质量不合格，在顶进过程中发生管材破坏，会造成不可挽回的损失。

其次，膨润土的质量必须严格把关，检验不合格的杜绝使用。

3、技术准备技术方案的落实与否关系到顶管能否安全、顺利施工。

因此在顶管前对所有施工人员进行技术交底是非常必要的。

在交底前组织召开顶管专项技术会，对施工方案的重要环节、各岗位职责及其他注意事项等内容进行详细讲解，保证每位施工人员理解各项技术要领，明确自身职责。

六、施工方案1、施工设备本工程采用浮动刀盘泥水平衡顶管机。

该机型专为在软土中顶进而设计，和其他顶管机不同的是它有一个可以前后浮动的刀盘，一次设定工作土压力后刀盘即可根据顶进速度以及前方土体土压力的变化而自动浮动，从而保证一个恒定的土压力平衡值，达到最小的地表沉降，确保顶进轴线上方的构筑物不受影响。

泥水平衡顶管机包括：主机、纠偏系统、进排泥系统、主顶系统和压浆系统组成。

其特点有：①采取全封闭式顶进，可有效的保持挖掘面的稳定，对管道周围的土体扰动小，能很好的控制地面沉降；②与其它类型顶管相比，泥水平衡顶管施工的总推力较小；③工作井内的作业环境好，顶管自动控制，管内不用人员作业，安全性高；④由于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；⑤由于泥水输送弃土的作业连续进行，故其施工速度快，能有效保证工期;⑥污染小，噪音小，环保。

采用泥水管道输送弃土;⑦节约工时，提高工效;⑧施工工艺简单,标准化、程序化，便于施工控制和管理;⑨泥水加压平衡工具管与其他工具管相比，具有平衡效果好，结构紧凑，技术先进，由于出土方式是用水力机械化连续出土，所以顶进速度快，对土质的适应性强。

无论是粘性土还是砂性土，均能收到良好的效果。

2、泥水平衡顶管工艺流程注浆装置和润滑系统七、顶管关键技术及操作要点1、洞口土体加固及止水由于土体自身均缺少自立性和防水性，一旦有临空面时，会产生滑坡塌方，出现涌水、涌泥、涌砂。

对洞口外土体加固处理的目的，是使土体具有自立性、隔水性和一定的强度，防止机头在顶进初期由于自重过大而产生“叩头”现象。

在机头进洞穿墙初期，因入土较少，机头的自重仅由导轨和入土较浅的土体支承，作用于支撑面上的应力很可能超过允许承载力，使机头“叩头”下栽。

因此，对洞口土体加固十分必要。

本工程顶管围护桩40B工字钢，在顶管进出洞口位置，顶管前需拔起洞口支护桩，并将拔起后的支护桩焊并加垫块保证其不在顶管过程中下沉，钢板桩拔起后会对围护结构的整体稳定性造成不利影响，因此需要对进行进出洞口位置加固处理，再设置止水装置。

具体做法如下：（1）基坑外侧进出洞位置土体加固本次设计中，在基坑外侧进出洞位置设置了双排Φ700@500双轴搅拌桩，进行土体加固。

双轴搅拌桩设置宽度为管道外侧2m范围，深度为嵌入基坑地面以下6.3m。

（2）洞口止水墙A、浇筑混凝土止水墙（a）浇筑混凝土止水墙洞口支护桩拔出后，在进出洞位置设置支水墙，墙体采用C30混凝土浇筑，长4m，高4m，厚0.5m。

在管道进出位置预留圆形洞口，圆心与管道中心保持一致。

洞口直径大于管道外径20cm。

并且在混凝土墙上预埋高强螺栓，用于安放橡胶止水法兰。

（b）加设橡胶止水法兰在混凝土墙上预埋一圈螺栓，中心与管道中心线保持一致。

预埋螺栓与混凝土墙牢固地锚固在一起，具有足够的锚固强度。

然后进行橡胶止水法兰的安装，应设置扇形钢压板，防止橡胶法兰被挤翻出来。

橡胶法兰的内径应小于管道外径40cm左右，单边翻进去20cm。

应使用回弹力较高的橡胶板，板厚不小于16mm。

橡胶法兰橡胶止水法兰设置图洞口止水墙（3）顶管出洞临时临时加固支撑为了防止机头出洞时土体压力变化，控制机头出洞姿态，在接受坑内机头出洞位置加设工字钢临时支撑，确保机头出洞姿态稳定。

2、后背、导轨、主千斤顶的选用（1）后背选用A、后背设计原则后背墙的最低强度应保证在设计顶进力的作用下不被破坏，并留有较大的安全度。

要求其本身的压缩回弹量为最小，以利于充分发挥主顶工作站的顶进效率。

在设计和安装后背墙时，应使其满足如下要求：①要有充分的强度在顶管施工中能承受主顶工作站千斤顶的最大反作用力而不致破坏。

②要有足够的刚度当受到主顶工作站的反作用力时，后背墙材料受压缩而产生变形，卸荷后要恢复原状。

③后背墙表面要平直后背墙表面应平直，并垂直于顶进管道的轴线，以免产生偏心受压，使顶力损失和发生质量、安全事故。

④材质要均匀后背墙材料的材质要均匀一致，以免承受较大的后坐力时造成后背墙材料压缩不匀，出现倾斜现象。

⑤结构简单、装拆方便装配式或临时性后背墙都要求采用普通材料、装拆方便。

（2）本工程后背选用本工程顶管管径为0.9m，后背墙一次性浇筑成型，供管道顶进使用。

后背墙采用高4m，宽4m，厚0.5m，采用C30混凝土浇筑。

后背铁采用10cm厚钢板。

顶管工作坑及装配式后背墙的墙面应与管道轴线垂直，其施工允许偏差应符合下表中的规定。

装配式后背墙的施工允许偏差(mm)* H 为装配式后背墙的高度(mm)；** L 为装配式后背墙的长度(mm)。

3、导轨选用（1）导轨安装原则导轨应选用钢质材料制作，其安装应符合下列规定：①两导轨应顺直、平行、等高，其坡度应与管道设计坡度一致。

当管道坡度>1%时，导轨可按平坡铺设。

②导轨安装的允许偏差应为：轴线位置：3mm ；顶面高程：0～+3mm ；两轨内距：±2mm ；③安装后的导轨必须稳固，在顶进中承受各种负载时不产生位移、不沉降、不变形。

④导轨安放前，应先复核管道中心的位置，并应在施工中经常检查校核。

（2）导轨间距计算导轨面标高与管子内管底的标高是相等的，因此两轨道之间的宽度B 可以根据公式求得：220D D B -=式中：B ——基坑导轨两轨之间的宽度，m ；D 0——顶进管道外径，m ；D ——顶进管道内径，m 。

（3）导轨选用本工程导轨选用复合型导轨。

在每一根导轨上都有两个工作面：水平工作面是供顶铁在其上滑动，倾斜的工作面则是与管子接触。

复合型导轨的寿命要比普通型有较大提高，并且导轨对管材的摩擦损伤减小。

基坑封底时，在基坑底板上预埋钢板，在导轨安装时进行焊接固定。

导轨示意图（4）、主千斤顶选用根据顶力计算结果，使用4个220t千斤顶可满足顶管要求。

布置如下图：千斤顶的安装应符合下列规定：①千斤顶宜固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点应在管道中心的垂直线上；②当千斤顶多于一台时，应取偶数，应规格相同，行程同步，每台千斤顶的使用压力不应大于其额定工作压力，千斤顶伸出的最大行程应小于油缸行程10cm左右。

当千斤顶规格不同时，其行程应同步，并应将同规格的千斤顶对称布置；③千斤顶的油路必须并联，每台千斤顶应有进油、退油的控制系统。

油泵安装和运转应符合下列规定：①油泵宜设置在千斤顶附近，油管应顺直、转角少；②油泵应与千斤顶相匹配，并应有备用油泵；油泵安装完毕，应进行试运转；③顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进；⑤顶进中若发现油压突然增高，应立即停止顶进，检查原因并经处理后方可继续顶进；⑤千斤顶活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快。

3、顶力计算（1）后背承载力计算当顶力作用点与后背反力合力作用点相一致时，后背土体允许抗力可按下式计算：R=aB（rH2KP/2+2CHKP0.5 +rhHKP）R ——总推力之反力（KN）；A——系数（取1.5-2.5之间），本式取2；B——后背墙的宽度；取4R——土的天然重力密度（KN/m3），本式取19KN/m3；H——后背墙的高度（m),取4m；KP——被动土压系数｛为tg2（45°+Φ/2）｝，取1.13；C——土的粘聚力（KPa），取8KPa；H——地面到后背墙顶部土体高度（m）,取4.7m。