排水管道修復工程頂管施工工程方案

頂管專項施工方案

工程名稱：XX大學城西片區(qū)排水管道修復工程

工程地點：XX大學城小谷圍_______________

施工單位：XX市第二市政工程有限公司

編制單位：XX市第二市政工程有審批單位：__________________

限公司

技術負責人：

審批負責人：

編制人：審核人：

編制日期：年月日審批日期：年月日

審批單位：總審批負責人：

總審核人：總審批日期：年月

日

頂管專項施工方案

工程名稱：XX大學城西片區(qū)排水管道修復工程

工程地點：XX大學城XX______________

施工單位：XX市市政集團二公司____________

編制單位：XX市第二市政工審批單位：

程有限公司

技術負責人：審批負責人：

編制人：審核人：

編制日期：年月日審批日期：年月日

2

頂管施工專項方案

頂管專項方案目錄

第一章.工程概況...........................................7

1.1.工程簡介..........................................7

1.2.工程地質水文情況.................................8

1.2.1.地質分布情況.................................8

1.2.2.地下水......................................10

1.3.方案編制依據(jù).....................................11

第二章.施工總體部署和施工組織............................11

2.1.施工總體部署.....................................11

2.1.1.工期安排計劃：..............................12

2.1.2.工作井接收井施工計劃........................12

2.1.3.頂管施工計劃................................12

2.2.施工組織管理.....................................13

2.2.1.施工總平面布置..............................13

2.2.2.機械、測試設備、勞動力計劃.................14

第三章.施工方案..........................................16

3.1.工作井、接收井施工...............................16

3.1.1.工作井、接收井設計方案......................16

3.2.施工準備.........................................18

3.3.工作井、接收井的施工.............................19

3.3.1.混凝土沉井施工計算..........................19

3

CXX市市政集團有限公司

頂管施工專項方案

3.3.1.1.工作井沉井下沉系數(shù)計算................19

3.3.1.2.沉井抗浮計算..........................21

3.3.1.3.沉井下沉的技術措施....................22

3.3.2.沉井允許偏差................................23

3.3.2.1.沉井下沉中的糾偏措施..................24

3.3.3.沉井封底....................................25

3.3.4.沉井下沉測量監(jiān)控及質量控制..................26

3.3.5.沉井施工常見問題防治辦法....................28

3.3.6.沉井允許偏差................................32

3.3.7.沉井封底....................................34

3.3.8.沉井下沉測量監(jiān)控及質量控制..................35

3.3.9.注漿加固....................................36

3.4.頂管施工方案.....................................37

3.4.1.泥水平衡機械頂管施工工藝流程................37

3.4.2.機頭選型....................................38

3.4.3.平面布置、井內布置及管內布置................40

3.4.4.出土方案....................................41

3.4.5.頂管受力計算................................41

3.4.6.后背的計算..................................43

3.4.7.出洞方案....................................44

3.4.8.測量以及設備安裝............................45

3.4.9.泥水系統(tǒng)的安裝..............................48

4

頂管施工專項方案

3.4.10.頂進開始調試階段以及土體取樣：.............49

3.4.11.頂進過程中的方向控制.................50

3.4.12.頂管動力、照明配套.........................51

3.4.13.液壓系統(tǒng)...................................52

3.4.14.電氣系統(tǒng)...................................52

3.4.15.糾偏系統(tǒng)...................................52

3.4.16.注漿減磨.............................53

3.5.應急措施.........................................55

3.5.1.水泥漿置換加固.............................56

第四章.泥水平衡頂管機操作注意事項........................56

4.1.一般原貝（J.........................................56

4.1.1.頂管機安全操作要領..........................57

4.1.2.啟動頂管機刀盤的操作步驟....................58

4.1.3.停止頂管機刀盤的操作步驟....................58

4.1.4.維修保養(yǎng)要點................................60

4.2.頂管施工中可能出現(xiàn)的問題及采取的措施...............61

4.2.1.頂管機旋轉..................................61

4.2.2.管節(jié)接頭漏漿...............................61

4.2.3.地面沉降或隆起.............................62

4.2.4.孤石遇到卡鉆...............................62

4.2.5.遇涌水......................................63

第五章.質量及工期保證措施................................63

5

頂管施工專項方案

5.1.1.工程質量目標................................63

5.2.工程質量保證體系.................................64

5.3.質量保證措施.....................................64

5.4.工期保證措施....................................67

第六章.雨季施工措施......................................69

6.1.雨天施工的措施...................................69

6.2.雨天施工準備工作................................69

6.3.雨天施工管理.....................................70

第七章.安全生產(chǎn)保證措施..................................70

7.1.安全、文明施工目標...............................70

7.2.安全管理網(wǎng)絡.....................................71

7.3.安全措施.........................................72

7.4.安全管理步驟.....................................74

7.5.施工機械.........................................77

7.6.安全措施的十大禁令..............................78

7.7.正常施工階段對安全重點部位確定及安全措施制定....80

7.8.消防措施........................................81

7.9.突發(fā)事件的處理..................................82

第八章.文明施工措施......................................83

8.1.文明施工目標.....................................83

8.2.創(chuàng)建文明工地措施.................................87

6

頂管施工專項方案

第一章.工程概況

1.1.工程簡介

本工程位于XX大學城西片區(qū)，需實施頂管為污水管，位于西六

路，井號為W16rwi75,頂管公稱直徑為DN1000,外徑為DN1200mm埋

深最深為7.22m,覆土厚度最大6.14m,DN1000頂管每段長度為544mm,

共計4段，設工作井3座、接收井2座。

頂管管材采用C50鋼筋混凝土排水ni級頂管專用水泥管,抗?jié)B標

號S8,頂管最大抗壓強度不得小于50Mpa。頂管管材滿足《頂進施工

法鋼筋混凝土排水管》(JG/T640-1996)標準，接口采用“F”型接口，

齒型橡膠止水圈。施工平面布置圖如(圖1)所示。

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GXX市市政集團有限公司

頂管施工專項方案

（圖1）

1.2.工程地質水文情況

1.2.1.地質分布情況

本施工場地位于珠江下游沖積平原，場地地質分布情況為：

第一層為素填土Q4T：雜色，稍濕，稍壓實，主要成份由

黏土及碎石塊組成，其中0.0-0.6m為碎，層厚為3?3.5米。

第二層為淤泥質粉質黏土Q4-2:深灰色，流塑，主要成份為

黏粒，含有機質，稍具臭味，層厚為3.5?4.5米。

第三層為粉質黏土Q4-3：灰黃色，軟塑，土質不均，主要

成份為黏粒，黏性一般。層厚大于3米，位于頂管基底以下。頂管

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頂管施工專項方案

（圖2,頂管縱剖面示意圖）

素填土：雜色,

稍濕，稍壓實,

主要成份由黏

土及碎石塊組

成，其中

0.0-0.6m為碎。

淤泥質粉質黏

土:深灰色，

流塑，主要成

份為黏粒，含

有機質，稍具

臭味。

粉質黏土：灰

黃色，軟塑，

土質不均，主

要成份為黏粒,

黏性一般。

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頂管施工專項方案

（圖3,典型地層地質柱狀圖）

大學城屬珠江水系，珠江xx水道為xx市區(qū)的主要河網(wǎng)，包括

西航道、前航道、后航道、平洲水道、官洲水道、瀝洛水道、新造

水道及番禺區(qū)內的一些主要河道。這些河道分別匯入虎門、蕉門、

洪奇門三大水道入海。XX四面環(huán)水，瀝落水道及官洲水道從南北兩

面流過，島內河涌13條，基本呈輻射式分布，其中有3條河涌連

接島內中心湖，所有河涌與外江連接處均以水閘控制。

1.2.2.地下水

場區(qū)地下水在勘察期間各孔均所遇見，測得穩(wěn)定水位埋深

0.30~2.50m,相應標高6.34?21.23m。地下水水位主要受西航道、

前航道、后航道、平洲水道、官洲水道、瀝落水道、新造水道流域

控制，洪水季節(jié)，西航道、前航道、后航道、平洲水道、官洲水道、

瀝潛水道、新造水道流域水系補給地下水、枯水季節(jié)地下水向河流

排波；其次受大氣降水滲透補給和蒸發(fā)影響，水位變化，早雨季節(jié)

略有升降。土層滲透系數(shù)K值見表1-1。

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頂管施工專項方案

1.3.方案編制依據(jù)

1、工程招標文件和設計圖紙及說明；

2、《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范實施手冊》和《給水排水管道

工程施工及驗收規(guī)范(GB50268-97)；

3、《市政公用工程質量檢驗評定標準》；

4、《建筑工程質量通病防止手冊》；

5、《混凝土結構工程及驗收規(guī)范》

6、《市政地下工程施工及驗收規(guī)范》；

7、《建筑安裝工人安全技術操作規(guī)程》；

第二章.施工總體部署和施工組織

2.1.施工總體部署

本工程計劃總工期90日歷天，根據(jù)工程量及總工期、節(jié)點控制

工期，根據(jù)關鍵設備(頂管機等)的工作效率及人員組織，根據(jù)頂管

的長度，本工程擬設工作井3個，接收井2、頂管工段5個工段，每

個工段長度約120m,最短一段為60mo

工程量表表

工開始井結束長度管徑埋深(m)管材材質

作號井號(m)長(m)

段

編

11

頂管施工專項方案

號

1W175W172120DN10007.34?2鋼筋混凝土三

7.15級管

2W172W169120DN10007.32鋼筋混凝土三

級管

3W169W166120DN10007.22鋼筋混凝土三

級管

4W166W163120DN10007.12鋼筋混凝土三

級管

5W163W16160DN10007.12鋼筋混凝土三

級管

2.1.1.工期安排計劃:

本工程頂管長度較長，根據(jù)施工合同要求全部工程必須在9月1日前完成,

按照頂管施工工藝流程，合理安排各工序流水作業(yè)，安排各工序間緊密搭接，

計劃沉井施工工期20天，頂管工程總工期按照60日歷天控制

2.1.2.工作井接收井施工計劃

工作內容：場地平整、墊層，鋼筋、模板、混凝土澆長和養(yǎng)護、

除土下沉，封底處理，后背墻施工，開管口洞，計劃工期20日歷天。

2.1.3.頂管施工計劃

工作內容：DNlOOOmm頂管544m，其中標準段為4段每段120

12

頂管施工專項方案

米長，頂管用一套設備。120米標準段頂管18天，安排兩臺頂管機

同步作業(yè)，60米段頂管5天，頂管總工期40天。西片區(qū)頂管總工期

60天，計劃于2014-6-25開工，于2014年8月25日完工。

2.2.施工組織管理

2.2.1.施工總平面布置

(1)設備停置場地

現(xiàn)場堆放設備為起重門吊、主千斤頂、主油泵、控制柜等。其他

設備比如挖掘機等相關機械屬于臨時性設備，根據(jù)現(xiàn)場施工需要布

置。

(2)材料堆放

本工程鋼筋、鋼板等材料的堆放場地設置在工作井附近，所有材

料管理由材料員統(tǒng)一管理，并分類放置，按照xx市安全文明施工條

例標準管理。

(3)施工用電

由于頂管施工采用機械化施工，現(xiàn)場施工用電必須滿足施工的正

常要求，根據(jù)頂管掘進機和現(xiàn)場施工設備的功率，每個工作井用電必

須滿足100KW的施工用電要求。

(4)施工用水

施工用水采用附近管網(wǎng)的自來水作為生產(chǎn)和生活用水。

(5)辦公室

生活及辦公用房擬在頂管沿線附近租用成套的現(xiàn)有民房，并設食

13

頂管施工專項方案

堂，方便辦公人員吃飯。

2.2.2.機械、測試設備、勞動力計劃

表2、施工機械

序號設備名稱數(shù)量規(guī)格功率備注

該功率沒含

泥水平衡頂管掘進DN100

11臺100KW其他配套設

機0

備

2主千斤頂2只300t

3主油泵1臺18.5KW

418t起重門吊1臺18t

5注漿泵2臺7.5KW

6注漿管150米DN40

7大功率污泥泵2臺30KW

8泥水管200米DN150

9電焊機2臺15KW

10鋼筋切斷機1臺5KW

11鋼筋穹曲機1臺5KW

12混凝土震搗器2套3KW

13挖掘機1臺0.6

14污水泵4臺3KW

14

頂管施工專項方案

表2、測試設備

序號設備名稱規(guī)格數(shù)量備注

1激光經(jīng)緯儀J2-JDB1臺

2水準儀DSZ32臺

3全站儀0TS2341套

4鋼卷尺5米5把

5鋼卷尺30米1把

6鋼卷尺50米2把

7花桿2m2根

8錘球0.25kg2個

9水平尺0.5m2根

10水平尺Im2根

11碎試塊模具2組

12砂漿試塊模具2臺

表3、勞動力計劃

序號工種（職務）職工民工總人數(shù)

1項目經(jīng)理11

2項目總工11

3施工員11

4質檢員11

5安全員11

15

頂管施工專項方案

6測量員211

7資料員11

8試驗員11

9電工21

10鋼筋工224

11混凝土工44

12電焊工221

13頂管工6124

14起重工224

15雜工44

總人數(shù)32

第三章.施工方案

3.1.工作井、接收井施工

3.1.1.工作井、接收井設計方案

為節(jié)約成本和縮短工期，根據(jù)我單位長期施工的經(jīng)驗，工作井

和接收井采用鋼筋混凝土井沉井法施工工藝。沉井結構如下圖所示

（圖4）：

16

頂管施工專項方案

（圖4,工作井結構示意）

17

頂管施工專項方案

（圖5,接收井結構圖示意）

工作井和接收井均為圓形，內尺寸直徑6000mmniin；非靠背部分

壁厚350mm,有靠背墻部分壁厚為900mmo接收井內尺寸直徑為

4000mmo有靠背部分壁厚為900mm,上部壁厚為600nlm。工作井下

沉到位后進行先鋪設100mm厚碎石墊層；然后設置單層網(wǎng)格狀底板

鋼筋，配筋為018@200,澆筑C25混凝土，厚度為400mm。工作井

和接收井下沉到位后，為保證進出洞和道路的安全，對沉井四周的

土體進行加密注漿，注漿孔徑為44001nm,注漿材料為32.5級普通

硅酸鹽水泥，水灰比為0.5,注漿壓力為0.25-0.35Mpao注漿范

圍為距離井邊4m,注漿深度為5.5m,注漿孔中心距為600mll1,每米

注漿水泥用量100Kg/mo

3.2.施工準備

1、對施工場地、進出道路進行平整，接通施工所用的電源、水

源；

2、對施工中可能影響到的地下管線、建筑物進行遷移或保護；

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頂管施工專項方案

3、施工所需材料、設備、人員到位；

4、根據(jù)甲方提供的測量控制點向施工范圍內引測、設置臨時控

制點，臨時控制點設置在便于觀測、穩(wěn)定牢固的地段，引測的臨時

控制點應閉和、復測，并交現(xiàn)場監(jiān)理復核。

5、設置監(jiān)控觀測點，在工作井、接收井、頂管等施工范圍內的

道路、電桿及其他建筑物位置設置監(jiān)控觀測點，在施工期間定時進

行觀測，以便及時發(fā)現(xiàn)情況并采取措施。

3.3.工作井、接收井的施工

3.3.1.混凝土沉井施工計算

3.3.1.1.工作井沉井下沉系數(shù)計算

一般采用沉井下沉系數(shù)K>1.15?1.25作為下沉的控制指標。

判斷沉井下沉后期是否需要壓重。

驗算公式：

K=(Q-B)/(T+R)=(Q-B)/[cX(h—3.5)Xf+R]三1.15

式中:Q——沉井自重及附加荷重；

B——被井壁排出的水重(kN),采取排水下沉時B=0;

T——沉井與土間的摩阻力(kN);

頂管施工專項方案

C---沉井周長(m);

h——沉井下沉高度(m);

R——刃腳反力(kN),刃腳挖土時取R=0;

f——井壁與土的單位摩擦力，取最小值20kN/m2;

K工作井

=((6.55*3.14*0.7*3+(6.45*3.14*0.9*5.75)*25)-0)/(6.7*3.14*

(7-3.5)*20)=L808>1.15,因此后期沉進無需增加附加壓重。

K接收井

二((4.6*3.14*0.7*3+(4.45*3.14*0.9*5.75)*25)-0)/(4.7*3.14*(

~=i^rx

7_&匚頂進管道與其周圍土層的摩擦系數(shù)表9.1.1

土層類型濕干

粘土、亞粘土0.2?0.30.4?0.5

砂土、亞砂土0.3?040.5?0.6

不同地層的單位面積土的端部阻力ps表9.1.2

土層類型23口口

軟巖，固結土12000

砂礫石層7000

致密砂層6000

中等密度砂層4000

松散砂層2000

硬-堅硬粘土層表30

軟-硬粘土層1000

粉砂層，淤積層400

頂管施工專項方案

3.3.1.2.沉井抗浮計算

若地下水對沉井的浮力大于井壁及封底碎重量與井壁與土的摩

擦力之和，可以采取在井壁上加載的方法抗浮

井壁及封底砂自重：

P工作井二P

v=(6.55*3.14*0.7*8.75*25)+6-2*3.14/4*0.45*25=3467KN

P接收井二P

v=(4.6*3.14*0.6*8.75*25)+42*3.14/4*0.35*25=2005KN

F工作井=6.9X3.14X(8.75-3.5)X20=2274KN

F接收井=4.9X3.14X(8.75-3.5)X20=1615KN

浮力F等于井排出的水重量

F工作井=6.92*3.14/4*8.75=47KN

21

頂管施工專項方案

F接收井=6.9■3.14/4*8.75=47KN

F工作井(p+f=3467+2274=5741KN

F接收井Vp+f=2005+1615=3620KN

因此，沉井在地下水浮力的作用下，是能夠保持穩(wěn)定的。

3.3.1.3.沉井下沉的技術措施

(1)做好下沉前的各項準備工作。在混凝土達到設計強度的70%

方可拆模,拆除模板時,應對混凝土表面進行外觀檢查,每次下沉時,

須將井筒內的滿堂架全部拆除。

(2)沉井下沉。各項準備工作就緒，待混凝土強度達到80%后

方能開始挖土下沉。

①刃腳承墊架的拆除。當井內土方由中間向四周均勻擴挖到刃

腳附近時,先分段對稱地掏土至刃腳處,深井在重力作用下第一次

開始下沉,第二次再由中間向四周均勻挖至刃腳附近時,先掏剩余

部分(承墊下面)的土至刃腳下，抽除承墊架,再掏其余部分的土，

沉井便開始第二次下沉。

②每次開挖的厚度不要過大，開挖厚度控制在200mm左右。

22

頂管施工專項方案

③加強沉降觀測與外觀觀察。第一次下沉前，做好對沉井的初始

標高、軸線位移等校核,并做好記錄，以此作為對以后各項觀測的參

照。

3.3.2.沉井允許偏差

(1)沉井橫斷面尺寸的容許偏差，長寬為10mm；曲線部分的

半徑為10mm；兩對角線的差異為15mm。沉井井壁厚度的偏差為

5mmo

(2)沉井刃腳平均標高與設計標高的偏差不得超過5cm。

(3)沉井的水平偏移，不得超過下沉總深度的1%。但下沉總

深度小于10m時，其水平偏移允許為5cm。

(4)沉井四周(圓形沉井為相互垂直兩直徑與圓周的交點)

中任何兩角的刃腳踏面高差不得超過該兩腳水平距離的1%,且最大

不得超過5cm。如兩角間水平距離小于10m時，其踏面高差允許為

5cm。

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頂管施工專項方案

3.3.2.1.沉井下沉中的糾偏措施

沉井下沉過程中，有時會出現(xiàn)傾斜、位移及扭轉等情況，應加

強觀測,及時發(fā)現(xiàn)并采取措施糾正。

(1)可能產(chǎn)生傾斜的原因有：

①刃腳下土質軟硬不均；

②拆刃腳墊架時，抽出承墊木未對稱同步進行，或未及時回填;

③挖土不均，使井內土面高低懸殊；

④刃腳下掏空過多，使沉井不均勻突然下沉；

⑤排水下沉，井內一側出現(xiàn)流砂現(xiàn)象；

⑥刃腳局部被大石塊或埋設物擱住；

⑦井外棄土或施工荷載對沉井一側產(chǎn)生偏壓。

(2)糾偏措施有：

①加強沉井過程觀測和資料分析,發(fā)現(xiàn)傾斜及時糾正。如沉井

已經(jīng)傾斜，可采取在刃腳較高一側加強挖土并可在較低的一側適當

24

頂管施工專項方案

回填砂石，必要時配以井外射水，或局部偏心壓載，都可使偏斜得

到糾正。待其正位后，再均勻分層取土下沉。

②從傾斜高起的一端,也就是從土質硬的一端挖土，同時向土質

軟的一端遞減挖土深度逐漸開挖，使沉井兩端基本保持在同一水平

面上,這樣沉井就由傾斜逐漸擺平。

③位移糾正措施一般是有意使沉井向位移相反方向傾斜，再沿

傾斜方向下沉，至刃腳中心與設計中心位置吻合時，再糾正傾斜，

因糾正傾斜重力作用產(chǎn)生的位移，可有意向位移的一方傾斜后，使

其向位移相反方向產(chǎn)生位移糾正。

3.3.3.沉井封底

1.封底方法有排水封底法和不排水封底法。正確的選擇封底方

案對能否成功封底影響至關重要。本工程采用不排水封底。

2.混凝土坍落度宜為150?200mm,在開始灌注混凝土時，宜用

較小的坍落度。

3.灌注封底水下混凝土時，需要的導管間隔及根數(shù)，應根據(jù)導

管作用半徑及封底面積確定，間距一般為2.5?4%最深點應

25

頂管施工專項方案

布置有導管。用數(shù)根導管灌注水下混凝土時，應依先低處、

后高處，先周圍、后中部的順序進行。

4.在灌注混凝土過程中，導管隨混凝土面升高而徐徐豎向提

升，導管埋入混凝土的深度，應與導管內混凝土下落高度相

適應，相鄰兩管混凝土的高差不得超過管距的1/15?1/20。

5.用混凝土泵通過漏斗及導管灌注水下混凝土時，導管直徑應

與混凝土泵的輸送能力相適應?；炷恋墓嘧M可能快地

進行，導管拆除的間隔時間不宜超過30min?；炷凉嘧?/p>

近結束時,應加大混凝土的坍落度和導管埋深。

3.3.4.沉井下沉測量監(jiān)控及質量控制

1.在沉井制作完成后，在井頂及外壁混凝土表面用油漆標出縱

橫中線，在沉井四角用油漆在測點垂直線上畫出四個相同的

標尺，標尺的零點從刃腳底算起。四個零點不在同一平面上

時，取最低點為零，其余各點的標尺應計入相應的高差。在

沉井縱橫中線及四角處掛垂球，以隨時監(jiān)視沉井是否傾斜，

以便采取措施糾偏。

2.在沉井下沉過程應做到，刃腳標高每4小時測量一次，排水

下沉時下沉速度較快，應2小時測量一次，軸線位移每8h

26

頂管施工專項方案

測一次。

3.沉井初沉階段每小時至少測量一次，必要時連續(xù)觀測，及時

糾偏，終沉階段每小時至少測量一次，當沉井下沉接近設計

標高時增加觀測密度。

4.由于沉井開始時的下沉系數(shù)較大，在施工時必須慎重，特別

要控制好初沉，盡量在深度不深的情況下糾偏，符合要求后

方可繼續(xù)下沉。下沉初始階段是沉井易發(fā)生偏差的時候，同

時也是較易糾正，這時應以糾偏為主，次數(shù)可增多，以使沉

井形成一個良好的下沉軌道。

5.下沉過程中，應做到均勻，對稱出土，嚴格控制泥面高差，

當出現(xiàn)平面位置和四角差出現(xiàn)偏差時應及時糾正，糾偏時不

可大起大落，避免沉井偏離軸線，同時應注意糾偏幅度不宜

過大，頻率不宜過高。

6.沉井在終沉階段應以糾偏為主。應在沉井下沉至距設計標高

1m以上時基本糾正好，糾正后應謹慎下沉，在沉井刃腳接近

設計標高30cm以內時，確保不再有超出容許范圍的標高和

軸線偏差，否則難于糾正。

7.測量人員必須將測量數(shù)及時交當班施工負責人和技術主管，

27

頂管施工專項方案

以便及時糾偏或掌握下沉情況。

8.施工時要做好沉井下沉施工記錄。

3.3.5.沉井施工常見問題防治辦法

1、沉井糾偏

沉井下沉過程中，當四周土質軟硬不均或沒有均勻抓土，使井

內土面高差懸殊；或刃腳一側被障礙物攔住；或沉井上負荷不均就

易造成沉井下沉不均，形成井室傾斜，糾正傾斜可采取以下方法：

⑴如果由于四周土質不均及抓土不當造成的傾斜，可采取在下

沉較慢一側用高壓水槍沖土，使刃腳懸空20cm,掏空長度宜為井邊

長的1/2促使該側下沉，同時在下沉較快一側采取多保留1/2井邊

長的土臺，減緩此側下沉速度，糾正偏斜，一次不能全部糾正時，

可按此方法重復進行，直至符合規(guī)定誤差為止。

⑵可采取在下沉較慢一側井壁外側注射壓力水，沖擊泥土造成

泥漿減阻加快較高一側沉井下沉來糾偏。當糾偏接近正常位置時應

停止射水，并將沉井外壁與土之間的空隙用細土或砂填實。

2、沉井下沉過慢或不下沉

當沉井下沉速度很慢，甚至出現(xiàn)不下沉的情況。如因沉井側面

摩阻力過大造成，一般可在沉井外側用0.2-0.4MPa壓力水流動水

28

頂管施工專項方案

針（或膠皮水管）沿沉井外壁空隙射水沖刷助沉。下沉后，射水孔用

砂子填滿。如因刃腳被砂礫擠實，造成刃腳下正面阻力過大，可將

刃腳下的土分段均勻用高壓水槍沖掉，減少正面阻力；或繼續(xù)進行

第二層（深40?50cm）碗形破土，促使刃腳下土失穩(wěn)下沉。

3、沉井下沉過快

為防止沉井下沉過快，可采取如下措施：

⑴嚴格控制抓土深度（一般為30cm）,不能太多，出現(xiàn)深的鍋

底。

⑵當出現(xiàn)突沉或急劇下沉時，可采取在沉井外壁空隙填粗糙材

料（碎石、爐渣等）或填土夯實的方法，增大摩阻力，阻止沉井下

沉。

⑶當發(fā)現(xiàn)沉井有涌砂產(chǎn)生流塑情況時，可采取向井內灌水，平

衡動水壓力，阻止流砂發(fā)生從而防止沉井急沉。

4、瞬間突沉

沉井在瞬時間內失去控制，下沉量很大，或很快，出現(xiàn)突沉或急

劇下沉，嚴重時往往使沉井產(chǎn)生較大的傾斜或使周圍地面塌陷。出

現(xiàn)這種情況，往往有如下原因造成：

（1）在軟粘土層中，沉井側面摩阻力很小，當沉井內抓土較深，

或刃腳下土層掏空過多，使沉井失去支撐，常導致突然大量下沉，

或急劇下沉。

29

頂管施工專項方案

(2)當粘土層中抓土超過刃腳太深，形成較深鍋底，刃腳下的粘

土一旦被水浸泡而造成失穩(wěn)，會引起突然塌陷，使沉井突沉。

遇到此種情況采取的預防措施有：

(1)抓土時，在刃腳部位保留約0.5?1.0m寬的土堤，控制均勻

切土，使沉井擠土緩慢下沉。

(2)在粘土層中嚴格控制抓土深度(一般為40cm),不能太多，

不使挖土超過刃腳，可避免出現(xiàn)深的鍋底將刃腳掏空。

5、位移或扭位

沉井下沉過程中，筒體軸線位置發(fā)生一個方向偏移(稱為位

移)，或兩個方向的偏移(稱為扭位)。

沉井位移多半是由于傾斜引起的，位移糾正方法一般是控制沉

并不再向位移方向傾斜，同時有意識地使沉井向位移相反方向傾

斜，糾正傾斜后，使其伴隨向位移相反方向產(chǎn)生一定位移糾正，當

幾次傾斜糾正后，即可恢復至正確位置。如位移較大，也可有意使

沉井偏位的一方傾斜，然后沿傾斜方向下沉，直到刃腳處中心線與

設計中心線位置吻合或接近時，再糾正傾斜，位移相應得到糾正。

當傾斜方向不平行軸線時，糾正后則產(chǎn)生扭位，多次不同方向

的傾斜，糾正傾斜后拌隨產(chǎn)生位移的綜合復合作用，也常導致產(chǎn)生

偏離軸線方向的扭位。沉井位置如發(fā)生扭轉，可在沉井偏位的二角

偏出土，另外二角偏填土，借助于刃腳下不相等的土壓力所形成的

30

頂管施工專項方案

扭矩，使下沉過程中逐步糾正其位置。

4.3沉井下沉的技術措施

(1)做好下沉前的各項準備工作。在混凝土達到設計強度的70%

方可拆模,拆除模板時,應對混凝土表面進行外觀檢查,每次下沉時,

須將井筒內的滿堂架全部拆除。

(2)沉井下沉。各項準備工作就緒，待混凝土強度達到80%后

方能開始挖土下沉。

①刃腳承墊架的拆除。當井內土方由中間向四周均勻擴挖到刃

腳附近時,先分段對稱地掏土至刃腳處,深井在重力作用下第一次

開始下沉,第二次再由中間向四周均勻挖至刃腳附近時,先掏剩余

部分(承墊下面)的土至刃腳下，抽除承墊架,再掏其余部分的土，

沉井便開始第二次下沉。

②每次開挖的厚度不要過大，開挖厚度控制在200mm左右。

③加強沉降觀測與外觀觀察。第一次下沉前，做好對沉井的初始

標高、軸線位移等校核,并做好記錄，以此作為對以后各項觀測的參

照。

31

頂管施工專項方案

3.3.6.沉井允許偏差

(1)沉井橫斷面尺寸的容許偏差，長寬為10mm；曲線部分的

半徑為10mm；兩對角線的差異為15所。沉井井壁厚度的偏差為

5mmo

(2)沉井刃腳平均標高與設計標高的偏差不得超過5cm。

(3)沉井的水平偏移，不得超過下沉總深度的1%。但下沉總

深度小于10m時，其水平偏移允許為5cm。

(4)沉井四周(圓形沉井為相互垂直兩直徑與圓周的交點)

中任何兩角的刃腳踏面高差不得超過該兩腳水平距離的1%,且最大

不得超過5cm。如兩角間水平距離小于10m時，其踏面高差允許為

5cm。

4.4沉井下沉中的糾偏措施

沉井下沉過程中，有時會出現(xiàn)傾斜、位移及扭轉等情況，應加

強觀測,及時發(fā)現(xiàn)并采取措施糾正。

(1)可能產(chǎn)生傾斜的原因有：

32

頂管施工專項方案

①刃腳下土質軟硬不均;

②拆刃腳墊架時，抽出承墊木未對稱同步進行，或未及時回填;

③挖土不均，使井內土面高低懸殊；

④刃腳下掏空過多，使沉井不均勻突然下沉；

⑤排水下沉，井內一側出現(xiàn)流砂現(xiàn)象；

⑥刃腳局部被大石塊或埋設物擱?。?/p>

⑦井外棄土或施工荷載對沉井一側產(chǎn)生偏壓。

(2)糾偏措施有：

①加強沉井過程觀測和資料分析,發(fā)現(xiàn)傾斜及時糾正。如沉井

已經(jīng)傾斜，可采取在刃腳較高一側加強挖土并可在較低的一側適當

回填砂石，必要時配以井外射水，或局部偏心壓載，都可使偏斜得

到糾正。待其正位后，再均勻分層取土下沉。

②從傾斜高起的一端,也就是從土質硬的一端挖土，同時向土質

軟的一端遞減挖土深度逐漸開挖，使沉井兩端基本保持在同一水平

面上,這樣沉井就由傾斜逐漸擺平。

33

頂管施工專項方案

③位移糾正措施一般是有意使沉井向位移相反方向傾斜，再沿

傾斜方向下沉，至刃腳中心與設計中心位置吻合時，再糾正傾斜，

因糾正傾斜重力作用產(chǎn)生的位移，可有意向位移的一方傾斜后，使

其向位移相反方向產(chǎn)生位移糾正。

3.3.7.沉井封底

6.封底方法有排水封底法和不排水封底法。正確的選擇封底方

案對能否成功封底影響至關重要。本工程采用不排水封底。

7.混凝土坍落度宜為150?200mll1,在開始灌注混凝土時，宜用

較小的坍落度。

8.灌注封底水下混凝土時，需要的導管間隔及根數(shù)，應根據(jù)導

管作用半徑及封底面積確定，間距一般為2.5?4%最深點應

布置有導管。用數(shù)根導管灌注水下混凝土時，應依先低處、

后高處，先周圍、后中部的順序進行。

9.在灌注混凝土過程中，導管隨混凝土面升高而徐徐豎向提

升，導管埋入混凝土的深度，應與導管內混凝土下落高度相

適應，相鄰兩管混凝土的高差不得超過管距的1/15?1/20。

10.用混凝土泵通過漏斗及導管灌注水下混凝土時，導管直徑

應與混凝土泵的輸送能力相適應。混凝土的灌注應盡可能快

34

頂管施工專項方案

地進行，導管拆除的間隔時間不宜超過30min?；炷凉嘧?/p>

將近結束時,應加大混凝土的坍落度和導管埋深。

3.3.8.沉井下沉測量監(jiān)控及質量控制

9.在沉井制作完成后，在井頂及外壁混凝土表面用油漆標出縱

橫中線，在沉井四角用油漆在測點垂直線上畫出四個相同的

標尺，標尺的零點從刃腳底算起。四個零點不在同一平面上

時，取最低點為零，其余各點的標尺應計入相應的高差。在

沉井縱橫中線及四角處掛垂球，以隨時監(jiān)視沉井是否傾斜，

以便采取措施糾偏。

10.在沉井下沉過程應做到，刃腳標高每4小時測量一次，排

水下沉時下沉速度較快，應2小時測量一次，軸線位移每8h

測一次。

11.沉井初沉階段每小時至少測量一次，必要時連續(xù)觀測，及

時糾偏，終沉階段每小時至少測量一次，當沉井下沉接近設

計標高時增加觀測密度。

12.由于沉井開始時的下沉系數(shù)較大，在施工時必須慎重，特

別要控制好初沉，盡量在深度不深的情況下糾偏，符合要求

后方可繼續(xù)下沉。下沉初始階段是沉井易發(fā)生偏差的時候，

35

頂管施工專項方案

同時也是較易糾正，這時應以糾偏為主，次數(shù)可增多，以使

沉井形成一個良好的下沉軌道。

13.下沉過程中，應做到均勻，對稱出土，嚴格控制泥面高差，

當出現(xiàn)平面位置和四角差出現(xiàn)偏差時應及時糾正，糾偏時不

可大起大落，避免沉井偏離軸線，同時應注意糾偏幅度不宜

過大，頻率不宜過高。

14.沉井在終沉階段應以糾偏為主。應在沉井下沉至距設計標

高1m以上時基本糾正好，糾正后應謹慎下沉，在沉井刃腳

接近設計標高30cm以內時，確保不再有超出容許范圍的標

高和軸線偏差，否則難于糾正。

15.測量人員必須將測量數(shù)及時交當班施工負責人和技術主

管，以便及時糾偏或掌握下沉情況。

16.施工時要做好沉井下沉施工記錄。

3.3.9.注漿加固

沉井到位底板混凝土澆筑完整后，進行四周土體的注漿加固。計

劃采用旋噴樁加固方案，首先使用鉆機按照設計的間距要求鉆孔，間

距和深度要達到設計要求；然后按照水灰比使用拌漿桶拌和注漿液,

用高壓注漿泵進行旋噴加密注漿；注漿程序先外圍后內側。

36

頂管施工專項方案

3.4.頂管施工方案

3.4.1.泥水平衡機械頂管施工工藝流程

泥水平衡機械頂管施工工藝流程如下圖（圖6）所示

（圖6,機械頂管工藝流程圖）

37

頂管施工專項方案

3.4.2.機頭選型

本工程由于本工程工期緊，為確保工程質量萬無一失，確保絕

對工程安全，預防遇孤石等情況卡鉆頭，我公司根據(jù)以住施工經(jīng)驗,

決定采用具有破碎功能的泥水平衡頂管掘進機。

其基本原理是主軸偏心回轉運動而破碎的泥水平衡頂管機，其

刀盤的正面，開口比較大，便于大塊的卵石等能進入頂管機內，刀

盤正面上下兩個泥土和石塊的進口，其開口的面積約占頂管機全斷

面的15%?20%。

刀盤由設在主軸左右兩側的電動機驅動。電動機是通過行星減

速器帶動小齒輪，然后再帶動設在中心的大齒輪。大齒輪與主軸及

軋輻聯(lián)接成一體。主軸的左端安裝有刀盤。這樣，只要刀盤驅動電

機轉動，刀盤也就轉動，同時軋輻也轉動。在掘進機工作時，刀盤

在一邊旋轉切削土砂的同時還一邊作偏心運動把石塊軋碎。被軋碎

的石塊只有比泥土倉內與泥水倉聯(lián)接的間隙小才能進入掘進機的

泥水倉，然后從排泥管中被排出。

另外，由于刀盤運動過程中，泥土倉和泥水倉中的間隙也不斷

地由最小變到最大這樣循環(huán)變化著，因此，它除了有軋碎小塊石頭

38

頂管施工專項方案

的功能以外還始終能保證進水泵的泥水能通過此間隙到達泥土倉

中，從而保證了掘進機不僅在砂土中，即使在粘土中也能正常工作。

一般情況下，刀盤每分鐘旋轉4?5轉，每當?shù)侗P旋轉一圈時，

偏心的軋碎動作達20?23次。由于本機有以上這些特殊的構造，

因此它的破碎能力是所有具有破碎功能的掘進機中最大的，破碎的

最大粒徑可達掘進機口徑的40%?45%之間，破碎的卵石強度可達

200Mpa。

本掘進機的優(yōu)點是：

特點：

A、頂管機、主千斤頂、泥水循環(huán)系統(tǒng)和泥水分離裝置

(DESANDMAN)成套化。

B、帶錐形破碎機的條幅刀盤，能破碎小于外徑30%,一軸強

度196Mpa(2000kg/cm2)的礫石。

C、該機能適用各種土壤條件，如粘質土、砂土、砂礫混合卵石

土和軟巖上。

D、使用安裝在軌道上的主頂油缸。一次頂進長度超過100mo

E、該機由一人在地面遙控操縱即可。

39

頂管施工專項方案

F、可在控制臺上進行電視監(jiān)測及方向控制，精度高。帶有ISEKI

專利的RSG雙光靶方向控制系統(tǒng)，有經(jīng)驗的操作人員可以將方向誤

差控制在10mm之內！

G、使用主千斤頂不間斷便可單獨頂進一節(jié)管子。

H、泥水分離裝置DESANDMAN是一種密封性好，操作靈活的分

離系統(tǒng)，且能節(jié)省安裝空間。

此機型在現(xiàn)今使用較廣，我們有著成功施工經(jīng)驗、技術成熟、

可靠，對土層擾動少的特點。偏心破碎泥水平衡頂管掘進機是根據(jù)

含水量較高的沙礫土而專門設計的。因此特別適應本工地基頂管的

施工。

3.4.3.平面布置、井內布置及管內布置

1、在工作井范圍內實行全封閉隔離施工并布置以下必要的設

施，地面指揮監(jiān)測中心、辦公室、倉庫、配電間、冷作間等。布局

要合理，環(huán)境整潔、衛(wèi)生，并有專職人員進行管理。

2、現(xiàn)場布置、設備進場時采用50t汽車吊

3、管道頂進時，起吊設備采用汽車吊（起重能力為30t）,行

車導軌與頂管中心線應平行鋪設，并與管中心左右對稱。

4、井內布置

40

頂管施工專項方案

工作井井內布置主要是后靠背、導軌、主頂油缸、油泵動

力站、鋼制扶梯等。

3.4.4.出土方案

泥水平衡式頂管的出土采用全自動的泥水輸送方式，被挖掘

的士通過在機艙內的攪拌和泥水形成泥漿，然后由泥漿泵抽出，高

速排土。在沉井上部砌2只沉淀池。沉淀的余土外運需按文明施工

要求和渣土處理辦法，運到永久堆土點，不得污染沿途道路環(huán)境。

3.4.5.頂管受力計算

本工程是將壁板加厚作為千斤頂?shù)暮蟊硥Α?/p>

1、頂力計算

推力的理論計算：（以中1000mm計算）

F=Fi十F2

其中F一總推力

E一迎面阻力

F2一頂進阻力

F尸JI/4XD2XP（D—管外徑1.2mP一控制土壓力）

P=K0XyXHo

41

頂管施工專項方案

式中Ko——靜止土壓力系數(shù)，一般取0.55

Ho——地面至掘進機中心的厚度，取最大值7nl

Y-----土的濕重量，取1.9t/m3

P=0.55X1.9X7=7.31t/m2

F尸3.14/4X1.22X8=31.4t

F2=JiDXfXL

式中f——管外表面平均（根據(jù)頂進距離平均淤泥土）綜合摩阻力,

取0.8t/m2

D—管外徑1.2m

L—頂距，取最大值100m

F2=3.14X1.2X0.8X100=428to

因此，總推力F=3L4+428=459.4t。根據(jù)總推力、工作井所能

承受的最大頂力及管材軸向允許推力比較后，取最小值作為油缸的

總推力。工作井（①6000mm頂管）設計允許承受的最大頂力為8003

管材軸向允許推力700t,主頂油缸選用2臺（或4臺，根據(jù)現(xiàn)場實

際情況定）300t（3000KN）級油缸。每只油缸頂力控制在250t以下，

這可以通過油泵壓力來控制，千斤頂總推力500to因此我們無需增

加額外的頂進系統(tǒng)即可滿足要求。

42

頂管施工專項方案

3.4.6.后背的計算

后背在頂力作用下，產(chǎn)生壓縮，壓縮方向與頂力作用方向一致。

當停止頂進，頂力消失，壓縮變形隨之消失。這種彈性變形即象是

正常的，頂管中，后背不應當破壞，產(chǎn)生不允許的壓縮變形。

后背不允許出現(xiàn)上下或左右的不均勻壓縮。否則，千斤頂在后

背墻上產(chǎn)生不均勻力，造成頂進偏差。為了保證頂進質量和施工安

全，施工時應對后背的強度和剛度計算，其受力分析圖如下圖（圖

7）所示

(圖7,靠背受力分析圖)

后靠背受力計算公式

R=aB(yH2K/2+2Ch^,+yhHKp)

R=2*4*(18*4.5-2*2.46/2+2*10*2*sqrt(2.46)+18*2*4.5-2*2.46)

=18425KN

式中:

43

頂管施工專項方案

R-總推