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输水系统一期工程顶管施工方案

XX原水输水系统一期工程

XX原水输水系统一期工程X标

国泰广场冬季施工方案1、超长距离进行顶管的综合管理

2、长距离曲线顶管施工难度大

3、顶管穿越民房等构筑物、管线保护要求高

5、在顶管施工中的几个关键点需实施的对策及措施

6、顶管施工中绝对不能忽视的四大难题

三、顶管施工过程中的掌控

4、中继站技术要求，设置情况及闭和措施

5、顶管施工中其他控制措施

6、管材焊接工艺及其质量控制措施与防腐

7、顶管井的检测与周边构筑物的布控观测

四、顶管进行中的泥浆管理

五、顶管施工时的应急预案

六、安全文明施工要贯穿顶管作业的全过程

七、顶管施工作业组人员配置网络图

管道顶进工程量为：Φ900管1586.73m，Φ1200管793.83m，Φ1400管675.39m，另有二段Φ1500钢筋砼管顶管，在钢筋砼管内埋设Φ900焊接钢管，Φ1500钢筋砼管道长度为934.39m。

1、超长距离进行顶管的综合管理

对于200m以上的超长距离顶管施工，对顶管机设备的选型以及泥水系统、电力系统、通风系统、管内通信、消防安全系统、润滑减阻注浆系统、推进系统、测量系统、纠偏控制系统等各系统的协调、管理提出了更高要求，将采取以下对策措施：

优化泥水输送系统的设备和管线附件的设置。对泥水输送压力的接续和

泥水漏损进行严格细致的检测和统计分析，保持系统管路中泥水输送压力和流速

的稳定，避免局部失速泥沙沉积阻塞管路和局部高速冲刷管路异常磨损。

在泥水管路上设置多个流量、比重、压力监测点，精细测控出土量，以

协调顶进速度。避免超挖和欠挖对地面沉降的严重影响。

对超长距离动力电输送方案进行严格地设计计算，加强管线动态延伸中

电压降、温度、绝缘性能的监测和调整。避免负荷变动造成电压大幅波动对电气

设备的损害，确保动力设备在稳定安全的供电环境下运行。

加强管道内空气质量和环境温度湿度的监测，动态调整通风系统的送风

能力，确保人员和设备的安全工作环境。

精细调配润滑减阻泥浆，提高泥浆的地质适应能力。做好润滑减阻泥浆

压力和管外土压力的监测监控，动态调控各注入口的注浆压力、注入量，使顶进

管道始终在润滑减阻泥浆的包围中。避免泥浆因长距离输送压降大，造成注浆压

力前低后高不能形成正常的润滑减阻浆套。

合理设置中继站、根据实际顶力的测量分析，及时调整和优化各中继站

间的顶进顺序。避免长距离顶进中细长杆效应对机头纠偏产生的副作用。依据顶

力的实际变化情况合理调控中继站的顶进。

7．强化各系统操控人员的技术培训和指导，严格技术交底和安全交底。

8．顶进施工中应随时注意顶进轴线和设计轴线的偏差，做到“勤测勤纠”，

并随着顶进距离的增长做好管内测站的测量。

9．做好顶进速度、顶力、土压力、轴线的偏差和沉降量变化等原始数据的

记录、收集整理工作，供技术员分析预测施工中可能发生的问题，及时采取相应

2、长距离曲线顶管施工难度大

J61~J62区间顶管长683米，其中直线段为597米，曲线段为86米，曲率半径R为400m，属长距离曲线顶管。

长距离曲线顶管对工具头的选型、中继环的布置、曲线段测量、管内通风等工艺要求较高，难度大。

本段中继环安装5只400KN油缸，合计顶力2000KN，顶进时总顶力控制在4000KN以内，考虑第一道中继环的布置在距离过渡管60m处，，第二道中继环布置在距离第一中继环140m处，第三道~第五道每140m布置一个，顶管共计布置5道中继间。

中继环在未启用阶段将全部锁定，以防止纠偏油缸行程差变化，引起管道产生偏移及纽转。

2、顶管掘进机正面阻力

由于顶管顶进距离长，且又是曲线顶进，顶管掘进机顶进的过程若正面阻力较大，顶管的侧向分力就会变大，管节容易引起较大的侧向位移。

为减小顶管掘进机的正面阻力，我们对顶管掘进机进行了改进，在工具头尾部设环形压浆环，使顶管掘进机在顶进的过程中始终能较好的改良头部的土体，达到更好减阻的目的。

本段顶管长度达到683m，由于管道近62井终端86米是曲线顶管，顶管首尾不通视。同时管道内的变压器、中继间油泵车、管道泵、通风管、进排水管等施工设施占去两侧空间，测量有效净空更小，依靠常规经纬仪直接读数的方法在本工程中无法实现；为快速有效的进行顶管日常偏差测量，拟利用全站仪、辅以可靠的通讯设施进行日常观测，每次测量2分钟，测量在误差控制在1cm以内。

3、顶管穿越民房等构筑物、管线保护要求高

本段顶管穿越重要民房、管线、拌站基础等，特别是民房数量多，顶管直接从建筑物下方穿越，房屋结构基本为主按其结构，基础为天然基础，顶管施工对其影响大。顶管施工阶段必须对建筑物和管线进行严格监测，如发生异常情况立即采取有效保护措施。

施工前先摸清所有地下管线分布情况、埋置深度，并和相关权属单位取得联系，办理绿卡，对需穿越民房尽可能对其结构、基础进行调查。过程中，在施工影响范围内的所有管线作统计，均布置一定数量的监测点，按规定的监测频率分级监测保护，及时准确的将监测数据反馈施工，以便施工及时调整优化施工参数。

顶管施工中，根据地质情况、周边环境情况等因素预先设定一套顶进参数进行试推进，然后根据外部监测数据（如地面沉降、管线沉降）进行顶进参数的调整，以确保顶管施工时对周边环境的较小扰动。

在顶管穿越重要建（构）筑物、地下管线前，必须做好模拟顶进，即在穿越前30m范围内进行一系列顶进参数调整，根据监测数据再进行微调，做到顶进时对土体的最小扰动。在穿越过程中，加强监测，控制好顶管的顶进速度、出泥速度、泥浆舱泥水压力等，同时注意加强同步注浆，减少带土。一旦发生接近变形报警值，立即启动应急预案，采用隔断、注浆、挖出悬挂等措施进行保护。

顶管穿越后，由于整个顶管仍在运动，因此仍需加强该处管线的监测，直至顶管进洞、泥浆固化后才可降低监测频率。

J61~J62穿越四滧河（河底标高0m、顶管覆土2m）

穿越前顶管进洞要求降低顶进速度、控制出土量、控制压浆压力和压浆量、增加观测次数等来控制，采用泥浆大饼对注浆孔压浆。若顶管偏离中心较大，增加工具头配重防止工具头上浮。

5、在顶管施工中的几个关键点需实施的对策及措施

①.选择精明能干的测量能手，准确控制机头顶进时轴线位置牢固的把握管道前进的正确方向。

顶管机的地质适应能力决定顶管施工的成败。顶管机的功能储备和性能参数

是选型的关键。本工程地质较为复杂，穿越管线和河道，对周边土体扰动和沉降

要求高，首先必须采用高灵敏度的压力平衡动态控制和适应多种地质条件的顶管机。

根据多年的实践经验和技术部门结合工程地质和现场情况，拟定该工程选用

泥水平衡顶管机施工。泥水平衡顶管机密封舱内压力由压力表反映，机械运转情

况、各种电压、电流值以及纠偏油缸行程情况均通过摄像头反映到地面程序控制

台的显示器上，操作人员根据反馈信息利用地面编程PLC程序控制台进行数据调

整。由于反映直观，可及时调整操作数据，所以泥水平衡顶管精度较高。具有平

衡效果好，施工速度快、对土质的适应性强等特点。管道轴线和标高的测量，直

线段是用激光经纬仪按设计轴线用激光点不间断直导；曲线段由专业测量队用全

站仪每1～2m测量一次。根据测量数据反应顶管机中心位置，能及时纠偏修正。

②.若遇到机头在出洞和较短的顶进距离内，机头和管道在地下水和土压力作用下，容易产生后退现象，导致地面塌方和人机设备受损事故。因此必须做好止退工作。我们的措施是：

在工作井穿墙管的周围井壁上制作多块锚固钢板。在顶管机出洞后或下管

时，由多个大吨位手拉葫芦将机头或钢管与锚固点连接固定防止后退。

③.在顶管穿越软硬交替地层时，将出现顶管偏离轴线和控向困难。要求顶管机操作人员具备丰富的实践经验和精细的纠偏技术。我们的措施是：

a．提前了解地质勘探资料，配备经验丰富的顶管机操作人员。

b．选择优质刀具，保证刀具的完好和切削能力。减少在软硬土层偏向率。

c．适当将顶管机往偏向反方向纠偏，减小顶管机的偏向作用力。

d．降低顶进速度和刀盘转速，平衡刀盘正反转。减小刀盘的冲击和顶管机

的偏转，保障顶管机的纠偏系统正常工作。

e．精细调控泥水压力和循环泥浆及顶进参数，减小软层的土体流失导致地

面沉降和对周边建（构）筑物的破坏。

④.易燃、易爆、有毒气体的预测和预防

本工程顶管穿越的淤泥类土层，极有可能存在着有毒气体，一旦泄露到管道内，将危及到管道内施工人员生命安全。我们的措施是：

a．严格执行管道内禁烟禁火的规章制度，制定周密的风险防范预案。

b．在顶管机和管道内中继站等处安装气体检测仪及监测报警器。

c．加强管道内的通风换气，保持管道内新鲜空气的流通。

⑤.本工程顶距较长，为了改善管道内的工作环境，施工时对管道进行强制通风，由地面鼓风机提供的新鲜空气通过帆布软管送到机头内，将管道内的浑浊空气压出有工作井自然流通。我们的措施是：

a．针对地层中可能存在的有毒有害气体和沼气等可燃性气体，在施工中这些气体可能会从水泥管道缝隙处渗漏进入钢管内，危及施工人员安全，必须强制通风，施工人员下井时携带便携式气体监测仪器进行测试，确保安全再进行施工。

b．通风系统由鼓风机将地面的新鲜空气送到机头处，采用φ250帆布软管输

送空气。保持顶管机头出风管的送风量≥1m³/s，满足管内空气卫生和安全要求。

c．管内空气含氧率不低于20%，相对湿度不超过80%，新鲜空气量≥30m³/min。

有害气体浓度不超出健康标准，在顶进过程中，选用国家许可的大气检测仪器对

管内气体进行连续监测。

6、顶管施工中绝对不能忽视的四大难题

1.机头进、出洞口的渗漏和叩头现象是顶进中经常发生的事情，需采取的措施如下：

a．在预留洞口内按设计轴线加装固定的延伸轨道。

b．对洞口前方一定范围内的土体进行加固。使该区域的土体具备一定隔水

功能和支托顶管机的强度。避免出洞漏水和顶管机叩头事故。

c．洞口止水装置采用1道高耐压耐磨的橡胶密封圈，可调节径向密封间隙的

压板组合结构，保证洞口止水装置的制作和安装质量。

d．顶管机进、出洞时，在密封圈上和密封空隙内涂抹密封材料；并在正常

顶进施工中，通过止水装置的径向环形密封腔内补注减阻浆。保持润滑浆套形成。

e．在洞口两侧有效范围内设置降水井，兼做水位观测井。

f．管道贯通后，及时用密封材料将钢管两端与预留洞口的间隙进行封堵。

2.顶管施工区域内地上地下建（构）筑物的保护措施

本工程区域周边范围自来水管线、建（构）筑物，电信沉管管线、通信塔及民宅等。顶管必须保障施工区域和周边管线、建（构）筑物等的安全稳定。为确保万无一失，避免对顶管施工造成影响，采取如下措施：

a．顶管施工前必须做好地面和地下各管线、桥台、河道、民宅等的进一步

调查统计，对所在位置和深度认真确认，按照影响程度分别标识。

b．做好建构筑物原始状态的资料记录，对近距离桥台、微波通信塔等重要

对象进行重点布控。设置必要的沉降控制点，进行认真观测。在施工期间进行连

续沉降观测，频率为每天二次，重点区域时适当加密观测频率，如发现特殊情况

及时停止施工，在查明原因并采取应对措施后才能继续施工。

c．提前做好顶管设备的维修保养工作，避免在风险区域出现停机停留事故。

d．在穿越覆土较浅的河道或靠近建（构）筑物前，要相关人员做好认真的

安全和技术交底。并按照应急预案做好相关准备工作。认真研究分析风险区域的

地质情况，配制出有针对性的循环泥浆。使顶管挖掘面形成高效的隔水泥膜，最

大限度的减小对周围土体的影响。

e.严格控制顶进参数，尤其要控制好泥水压力和出土量，同时避免在风险

f.严格控制减阻浆的配置和注入压力，确保管道周围润滑减阻和支撑效果。

g.加强与相关单位的协调、配合，确保各风险区域的安全，同时保证工程

工期及整个工程的顺利实施。

3.严格控制砼管顶管轴线精度

本工程顶进的取点距离683m，短边控制长边进行测量一直是长距离顶管施工难点。需要采取如下三点措施：

a．按照“科学合理、技术先进、保质保量保安全”的原则，做好测量工作。

坚持实行换手测量制度，建立公司精测队和项目部测量队的二级测量管理机构，

b．必须将地面控制网中的坐标、方位角和高程，通过竖井传递到地下。分

别布设趋近导线和水准点，确保砼管顶管的正确贯通。

c．为保证砼管顶管高精度贯通和按期竣工。测量重点实施如下：

顶管施工需进行三维动态测量，其精度要求高，必须采用精度高，性能优良

的仪器。为此，特配备LeicaTC2002型全站仪（测角+2“），LeicaT2

激光经纬仪，NA2水准仪等一系列精密仪器。顶管施工测量所使用的仪器附件须及时送具专业资质的校验单位，做全面检验。

本工程的坐标控制点及高程控制点均由业主单位交桩。布设成闭合线路或附

合线路。为确保两井间顶管贯通，横相、竖向误差小于100mm，在两端井附近埋

设地面导线点，以导线测量形式，将平面控制点引测到施工现场。导线测量采用

TC2002全站仪，方向观测6测回，测角精度+1“，测距6测回，测距误差<1/80000。

双向观测，对观测结果进行平差。

井上坐标点向井下传递采用联系三角形方式，点位由Leica铅垂仪垂直投设。

井下控制顶进方向的基准点用钢架埋设成固定点，用全站仪跟踪观测机头方向。

用已知水准点布设二等水准路线，将高程引测到工作井附近设立施工高程控

制点。水准测量采用NA2型带平行玻璃板测微器水准仪配合铟钢尺进行往返观测。

4.确保顶管正确进洞的具体措施

（1）.为保证顶管机严格按设计轴线推进，必须及时观测顶管动态数据，从而调整顶管各施工参数，指导顶管正确、安全推进。

（2）.在顶管机内设置中心标靶，利用布设的三维坐标控制点，直线段由激光经纬仪激光点直导，进入曲线段时及以后，用全站仪进行全程测量。精确计算得机头中心方向偏差值、中心高程、顶管坡度等数据，从而相应调整顶管机的各项施工参数。顶管推进轴线应控制在允许偏差范围内，如有偏差按比例分段纠偏。

（3）.在浇筑内衬砼墙时，为防止顶管进洞偏差，DN900管的预留孔扩大至1100，留有20CM空间。

（4）.若进洞偏差大于20CM时，根据顶管进洞的具体位置，将已浇筑好的内衬墙及搅拌桩凿除扩大修正到位，偏离的那侧表面凿毛，另行加补浇筑防水砼，直至密封为止。

（5）.由于遇到特殊情况顶管进洞偏离洞口较大，补救时间较长此时需在洞口两侧打井两只，深度24M。进行降水，确保干式施工。

5.提高润滑减阻与注浆效果

超长距离顶管必须确保润滑减阻效果，使长距离顶进时摩阻力降到允许范围

内才能确保顶管全线贯通成功。润滑减阻注浆是本工程难点。需要进行的对策

a．选择优良的润滑材料和采用合理的注浆工艺。

b．根据以往施工经验控制好浆液的配比、静置时间、注浆压力、注浆泵的

选型和注浆孔分布等因素，合理控制注浆压力，保证润滑泥浆在全部顶进管路上

任何里程都有浆液形成浆套。

c．润滑减阻泥浆在顶管顶进时注浆操作由专人负责，泥浆室和管道内都有

专人注浆。润滑减阻泥浆的注浆必须坚持“先注后顶、随顶随注、及时补浆”的

原则，歇班后再开顶前全线注浆一遍。严格按注浆操作规程进行。

d．为保证润滑减阻的效果在钢管外部形成浆套，首先在机头的前几节砼管每处匀布设置4个注浆孔，在顶进时同步注浆。随后的砼管按“左、右、上、下

”的位置每节设置4个注浆孔，以便顶进过程中全管线及时注浆补浆。

三、顶管施工过程中的掌控

本工程属于无铰接设计曲线砼管顶管，顶管机机型选择及施工方案是本工程成功与否最重要的因素，针对本工程的特点和难点，必须综合考虑以下因素，以获得安全﹑经济和可靠的施工方法：

1．综合考虑本工程的工程地质和水文地质条件，选择适用于本工程的机型；

2．满足本工程施工长度﹑曲线线形控制的顶进要求，确保顶管成功是关键；

3．从工期看，总工期虽有506天，顶进管道为砼管与HDPE管，需分二次顶进和拖拉，所以施工必须从头抓紧，步步为营。

选择好顶管掘进机对顶管施工是至关重要的。根据工程地勘资料和顶管施工段工程地质剖面图分析，顶管主要穿越土层透水性较差，属高含水量﹑高塑性﹑高压缩性﹑低强度﹑粉质砂土层，蠕变量大，土层灵敏度高。同时针对本工程终端86米长曲线顶管的特点，决定采用泥水平衡顶管掘进机施工。泥水平衡顶管掘进机具有地面沉降量小，控制精度高，顶进速度快，便于操作等特点。

为确保施工工期，保质保量完成施工生产任务。在顶管工作井结构施工完成

后，分别投入四套泥水平衡顶管设备及相关配套设备同时进行顶进。

1.本工程选用四套泥水平衡顶管机，设备参数见下表：

DH—1500泥水平衡砼管顶管掘进机技术参数一览表

80ton×4根行程60mm

动力2.2kw排量6L/min

额定压力310kgf/cm²

DH—1400泥水平衡钢顶管掘进机技术参数一览表

80ton×4根行程60mm

动力2.2kw排量6L/min

额定压力310kgf/cm²

DH—1200泥水平衡钢顶管掘进机技术参数一览表

80ton×4根行程60mm

动力2.2kw排量6L/min

额定压力310kgf/cm²

DH—900泥水平衡钢顶管掘进机技术参数一览表

80ton×4根行程60mm

全国民用建筑工程设计技术措施-规划.建筑.景观2009.pdf动力2.2kw排量6L/min

额定压力310kgf/cm²

超长距离顶管，润滑减阻注浆是顶管成功及其重要的关键环节，必须谨慎细致的选择润滑材料和合理的注浆工艺。顶进过程中中继站的增加也给供电系统带来较多困难，如果润滑减阻注浆系统做得好，减阻效果明显即可加大中继站之间的距离，减少中继站数量，减轻供电系统压力。甚至无需启动中继站。

中建信和城住宅外架工程设计与施工方案（30P）-.doc提高润滑减阻注浆效果的因素有浆液配比、静置时间、注浆压力、注浆泵的

选型和注浆孔的分布等，保证在全部顶进管路上任何里程都有浆液注入。

本工程拟选用润滑减阻材料是一种优质材料，制作过程中，搅拌要充分均匀。