顶管工程施工工艺施工组织设计.doc

顶管工程
第一节 工程概述
一、工程内容
嘉兴市污水处理排海工程中的顶管工程分项主要内容如表4-4-1所示：
表4-4-1 嘉兴市污水处理排海工程顶管工程分项表
管内径（mm）
长度（m）
应急排放管
2000
300
正常排放管
2000
2050
上升管顶进
380，800
193m(×16),
38(×4)
二、工程地质情况
本次顶管工程顶进过程中穿越的地层情况示于下表(表4-4-2)：
表4-4-2 顶管穿越地层情况表
管道
地层情况
应急排放管
全部300m均为淤泥质粉质粘土
正常排放管
前450m为砂质粉土层，后1600m为淤泥质粘土层
第二节 工程中的技术特点与难点
本次顶管工程的特点在于其属于大口径、超长距离水下顶管工程，同时，正常排放管在先后穿越砂质粉土层、淤泥质粘土层，在450m位置附近为两层土的交界位置，顶板易发生流砂，施工十分困难，其关键的技术难点主要体现在以下几个方面：
1．工具管的选型；
2．顶力控制与中继间的布置问题；
3．顶管出洞处的土体加固；
4．工作井后壁靠土体的稳定问题；
5．工具管开挖面的正面稳定、流砂、沼气、涌水、应急事故对策；
6．水下长距离顶管的方向定位问题；
7．顶管从防汛堤下穿越，如何保护大堤的问题；
8．垂直顶升问题。
根据本工程的地质特点和工程要求，针对以上几个主要的技术难题，本标书从设备选型、管节制作、顶管施工、接口形式、中继接力、监测监控等多方面进行了全面深入的研究和施工组织设计，以确保工程的顺利实施。
第三节 顶管施工主要的配套设备设计和选择
一、工具管选择
1、工具管的选型
根据地质条件选择最佳的顶管工具管是整个顶管工程成败的关键。本次工程为超长距离顶管施工，顶进长度长达2050m，；而且，顶管出洞后，首先还要穿越防汛堤。因此决定采用泥水加压平衡顶管，其具有以下几个特点：
图 4-4-1 泥水平衡顶管机掘进施工图
1）、对土质的适应性强，本工程穿越的地层主要为砂质粉土及淤泥质粘土层，含水量高，采用泥水平衡工具管不仅切土运土容易，而且在遭遇流砂、沼气等意外情况时也有较成熟的应对措施。
2）、采用该工具管对周围环境的影响相对较小，施工控制得当，地表最大沉降可小于3cm。
3）、本次工程中的管道设计有一定的坡度，若采用其他类型的工具管，当顶进距离较长时，将造成出土困难的难题。而泥水平衡工具管施工时采用水力出土，可有效的解决这一困难。
4）、开挖面平衡效果好，施工速度快（可达20m/d以上）。
5）、本顶管工程位于海塘边，利用泥浆沉淀回填海塘，不需复杂泥水分离设备。
综上所述，本工程决定选用泥水平衡顶管机掘进施工。泥水机头的结构如图4-4-1所示
2、工具管内辅助设施
考虑到本次顶进为水下长距离顶进，施工中可能遭遇流砂、涌水、沼气等恶劣地质环境，故我们决定在机头后增设气压闸配套设备，以便在紧急情况时平衡周围土、水、气等压力。从而，既可以保证施工人员的人身安全，又可以保证工程的顺利进行。
二、顶进系统设计
依据《上海地基基础设计规范（DGJ08-11-1999）》对本工程的顶进系统进行了设计，简介如下：（以下计算均以正常排放管为例，应急排放管计算同理得到）。
1、全程顶力计算
顶管出洞处土层分布表4-4-3（计算至管道断面中心处）
表4-4-3 顶管出洞处土层性质表
土层名称
天然重度γ（KN/m3）
层厚h（m）
内摩擦角Ф（°）
素填土


12
淤泥质粉质粘土



砂质粉土层



顶进阻力由两部分组成，
其中：：工具管迎面阻力
：管壁外周摩阻力
其中， ：管中心处的被动土压力（）
D：管外径（m）


其中， ：注浆减摩后单位面积周边摩阻力，此管线穿越砂质粉土层及淤泥质粘土层，按以往经验可取为8，应急管处可取为7
：顶进长度，全程为2050m
所以，全程顶进阻力为：，必须设中继间方可克服如此大的顶进阻力。
2、主顶进系统设计
本顶管工程第一节中继间设在30m处（详见后之中继间计算），，主顶油缸最大顶力须满足：
故选用4只350t双冲程等推力油缸。同理计算应急管后可得本工程主顶进系统表4-4-4：
表4-4-4 主顶进系统布置表