本工程污水管道顶管施工范围为W1井至W33，顶管长度1818.2米，采用Ⅲφ800国标钢筋砼顶管。
第一节 长距离顶管（泥水平衡法）施工技术方案
一、沉井施工 （1）沉井施工程序
基坑测量放样→基坑开挖→立沉井井筒内模和支架→钢筋绑扎→立外模和支架→浇捣混凝土→养护及拆模→封砌预留孔→凿除垫层、挖土下沉→沉降观察→铺设碎石及混凝土垫层→绑扎底板钢筋、浇捣底板混凝土→混凝土养护。
（2）基坑测量放样
根据沉井设计图纸和工程地质报告所揭示的地质情况，沉井基坑开挖深度取1米，沉井刃脚外侧面至基坑边的工作距离取1米。整平场地后，根据沉井的中心座标定出沉井中心桩、纵横轴线控制桩及基坑开挖边线。施工放样结束后，须经监理工程师复核准确无误后方可开工。
（3）基坑开挖
经监理工程师认可的基坑开挖边线确定后，即可进行挖土工序的施工。挖土采用1M3的单斗挖掘机，并与人工配合操作。基坑底面的浮泥应清除干净并保持平整和干燥，在底部四周设臵排水沟与集水井相通，集水井内汇集的雨水及地下水及时用水泵抽除，防止积水而影
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响刃脚垫层的施工。
（4）刃脚垫层施工
刃脚垫层采用砂垫层和混凝土垫层共同受力。 ①砂垫层厚度的确定
砂垫层厚度Ｈ可采用如下计算公式计算：
Ｎ／Ｂ＋γ砂Ｈ≤［σ］根据计算结果，无论是工作井还是接收井，砂垫层厚度Ｈ均为60（厘米），砂垫层采用加水分层夯实的办法施工，夯实工具为平板式振捣器。
②混凝土垫层厚度的确定
混凝土垫层厚度可按下式计算公式计算： ｈ＝（Ｇ0／Ｒ－ｂ）／2
根据计算结果，混凝土垫层厚度ｈ为10～15厘米（工作井为15厘米，接收井为10厘米）。
混凝土垫层表面应用水平仪进行校平，使之表面保持在同一水平面上。
（5）立井筒内模和支架
由于顶管沉井高度达5.7M范围，因此，井身混凝土分二节浇捣，内模同样分二节按装。井筒模板采用组合钢模与局部木模互相搭配，以保证内模的密封性。
刃脚踏脚部分的内模采用砖砌结构，宽度与刃脚同宽。井身内模支架采用空心钢管支撑。钢管支架必须架设稳固，如有必要，可采用对撑支架，增加内模的稳定性。
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（6）钢筋绑扎
钢筋的表面应洁净，使用前将表面油渍、鳞锈等清理干净；钢筋应平直，无局部弯折，成盘的钢筋均应调直；预制构件中的主钢筋均采用对焊、焊接并按照有关规定抽样送检；钢筋接头应互相错开，并严格按照国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》（中的有关规定执行；现场钢筋绑扎时，其交叉点应用21＃铁丝绑扎结实，必要时用电焊焊牢。
钢筋规格、尺寸应符合设计图纸要求和规定，绑扎钢筋时应采用撑件将二层钢筋位臵固定，保证钢筋设计间距。为了保证保护层的厚度，应在钢筋与模板之间设臵同强度标号的水泥砂浆垫块，垫块应与钢筋扎紧并互相错开。
钢筋绑扎完成后，应上报监理工程师进行隐蔽验收。隐蔽验收合格后，方可进行立外模。
（7）立外模和支架
钢筋绑扎验收后，应进行架立外模和支架。井壁内外模用串心螺丝固定，串心螺丝采用φ16的圆钢，中间设臵止水片，两端设臵铁片控制井壁厚度尺寸，圆钢两端头上铰成螺纹，用定制钢螺帽固定，拆模时拆去钢螺帽，割去外露部分，再用同标号防水砂浆二度抹平，确保不渗水。外模支架必须稳、牢、强，保证在浇捣混凝土时，模板不变形，不跑模。
（8）浇捣混凝土
模板和支架工序完成后，必须经监理工程师进行验收。验收合格
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后，方可进行混凝土的浇捣。为缩短施工周期和保证工程质量，采用泵送商品混凝土。泵送混凝土可将输送管的软管直接放入浇捣段，距离浇捣面1米左右，保证混凝土不离析。
混凝土浇捣前应严格检查各种预留孔、预留管和预埋件的位臵和几何尺寸，严禁漏放和错放。
混凝土振捣采用插入式振捣器振捣，振捣棒插入时应离开钢筋，但应防止混凝土振捣不匀和振捣过密而产生混凝土离析现象的发生。混凝土在捣振时应注意和随时检查模板受力和钢筋受力的情况，防止模板因混凝土振捣的原因而跑模。
井身浇捣混凝土分二段施工：
工作井——总高度为5.2～7.0米范围，分二次浇捣完成，一次下沉。第一次浇捣刃脚部分，高度3.5米，第二次3全部浇筑完成3
接收井——总高度为4.4～7.5米，也分二3次浇捣完成，一次下沉。第一次浇捣刃脚部分，高度3.5米，第二次浇全部浇筑完成。
采用分段浇捣混凝土时，严格按规范要求做好施工缝。施工缝做成凸缝，并在后浇时将连接处的混凝土凿毛，并用水清洗干净，浇捣时先用12%的UEA砂浆座浆，然后轻倒第一层混凝土并振捣密实，以免形成蜂窝，影响沉井的质量。
在混凝土浇捣过程中，还应做好混凝土的试块工作，保证质保资料的完善。
（9）养护及拆模
混凝土浇捣完成后应及时养护，养护方法可采用自然养护和塑料
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膜覆盖法。在养护过程中，对混凝土表面需浇水湿润，严禁用水泵喷射而破坏混凝土。养护时应确保混凝土表面不发白，至少养护七天以上。养护期内，不得在混凝土表面加压、冲击及污染。
在拆模时，应注意时间和顺序。拆模时间控制在混凝土浇捣后的3～4天内进行，过早或过晚的拆模对混凝土的养护都是不利的；拆模顺序一般是先上后下，小心谨慎，以免对混凝土表面造成破坏。对于分段浇捣混凝土部位，应保留最后一排模板，利于向上接模。
（10）封砌预留孔
严格按照设计图纸的要求，设臵和封砌各种预留孔，并保证在沉井下沉过程中，预留孔内不渗水。
（11）凿除垫层、挖土下沉
沉井下沉需待混凝土强度达到设计要求后，方可开始挖土下沉。下沉时，应先凿除刃脚下的混凝土垫层及砖砌内模。
挖土工具采用蟹斗挖机挖土吊出井外。沉井挖土顺序应中间稍低于四周，沉井内的挖土高差控制在1米以内，禁止深锅底挖土，防止沉井突沉造成沉井倾斜的危险。
另外，井壁外的灌砂必须均匀充实，使沉井下沉时四周摩阻力相近，均匀下沉。沉井下沉时，应防止倾斜，发现问题及时纠偏，若沉井下沉有困难时应另外想办法，不准大量挖深，造成突沉。
沉井挖土三班制连续作业，中途不停顿，确保沉井连续、安全地下沉就位。
当刃脚距离设计标高在1.5米时，沉井下沉速度应逐渐放缓，挖
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土高差控制在50cm内，当沉井接近标高时，应预先做好止沉措施。止沉措施可采用在刃脚四周间隔挖出设计标高的槽，填入方木，并应注意抛高系数，禁止超沉和超挖。
（12）沉降观察
沉井在下沉过程中，必须随时测定沉井标高，确保均匀下沉，并做好沉井下沉记录。
沉井下沉至设计标高（包括抛高）后，应先清除表面浮泥等杂物，超挖的土方必须用碎石夹砂填实，不得用土填，井内不得有积水，并确保井点的正常工作，不允许发生停泵，同时加强对水位的观测，保证降水要求，地下水位必须距离垫层50cm以下。
底板与刃脚的接触面，必须将表面混凝土全部凿毛并露出石子，便于新老混凝土的结合。
当沉井在8小时内的累计下沉量不大于10mm时，方可浇捣底板碎石垫层。
（12）铺设碎石层及C20素混凝土垫层
在铺筑碎石层时，应确保井底内无积水、无流砂、无翻浆等现象。20cm的碎石层应做到平整，无坑塘，必须时应用水平仪抄平，保证碎石层的水平。
碎石层铺筑完成后，即可在其上浇捣素混凝土垫层。在铺筑素混凝土垫层后，应保证表面平整，无地下水上冒现象。
（13）绑扎底板钢筋、浇捣底板混凝土
在素混凝土垫层完成后，就可在其上绑扎底板钢筋。钢筋在绑扎
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时，应保证刃脚钢筋与底板钢筋的连接、上下两层钢筋的间距，并将刃脚混凝土的表面凿毛露出石子，便于刃脚混凝土与底板混凝土的结合。
底板混凝土浇捣完成后应及时养护，确保其表面不露白，并应防止阳光及温差的剧烈变化，以免底板出现收缩裂缝，影响沉井的施工质量和使用功能。
二、顶管施工
顶管为D800钢筋砼F管。计划进场一套泥水平衡顶管设备进行顶进施工。
1、施工步骤
（1）进场首先将顶管工作井和接收井一起施工。
（2）在工作井和接收井施工完成，砼强度达到顶进所需强度后，方可进行顶进工作。
（3）第一段管道顶进完成，随后将顶进机头从顶管接收井吊出，作必要的检修养护，重新安装浇筑工作井内导轨及顶进后靠背，作反向顶进，调整设备，再将其重新投入到相应工作井内进行管道顶进，直至顶管全部完成。
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2、顶管施工流程图： 异轨安装 施工准备 测量放样 顶进设备安装 后座安装 洞口止水装臵安装 掘进机井内就位 掘进机试运行 掘进机穿墙 割开闷板 后座千斤顶顶进 出泥准备 测量 轴线控制 设备转移 砼管拼装 管道顶进 管内出泥 顶进纠偏 接口检查 砼管进场验收 循顶管结束 竣工测量
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3、顶管施工的方法： （1）管节验收及其堆放
每批管子至工地后，会同工程师代表一起逐节检查管节质量。具体有以下几个方面：a.管身裂缝情况；b.承插口圆度、端面平行度；对质量有问题的管节做好标记，通知工程师代表或厂方，及时采取修补或更换措施；在甲方提供的临时性工作区域内合理布臵施工场地，管节堆放场地事先经过清理平整，在堆放管节时须用专用吊具在中心吊孔中吊起，以保护承插口。管节须排列整齐，堆放动作轻缓，避免管节间碰撞。就位后立即用方木垫稳，确保管子稳定不滚动。
（2）顶管设备
针对本工程沿线水文、地质及施工条件，顶管掘进机的好坏对顶管施工至关重要，为确保顶管施工的质量和进度，减少对地面构筑物及公用管线的影响，因此本标段中顶管掘进机采用一台泥水平衡式掘进机，该类顶管机在顶进过程中能自动平衡削切面土体压力、有效控制地面沉降、操作安全可靠、是施工速度快的最好机型之一。针对本标段工程特点，拟采用泥水平衡式掘进机。
泥水平衡掘进机顶管施工：
DK式泥水平衡顶管机的构造它的切削刀盘后设有搅拌棒，可把土仓内的土搅拌得塑性，流动性都很好，而且又都具有较好的止水性，最后由螺旋输送机排出，螺旋输送机的排土量是固定的，所以当推进速度较快时，土仓内的土压力上升，反之，则下降，这样，我们就能控制土仓内的土压力，让这个压力与顶管机所处土层的土压力相等。
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另外，把排土量限制在95%—100%之间，这样达到了土压力平衡，由于它具有平衡功能，因此，顶管过后的地面沉降很小，在复土深度大于2倍管外径以上时，其中心线的最大沉降仅在40MM左右。
在DK式顶管机内，主轴是中空的，可以通过中空荡荡主轴向挖掘面上注水或注浆，以求对土体进行改良，如果在粘土层中顶管，由于它的含水量少，就可以向挖掘面上注水，如果在砂中顶管，则可向砂中注入粘土浆，这样一来，使原本流动的砂就变成了流动性好的砂与粘土的混合体。
顶管机在工作过程中，其土仓中始终有一个压力，我们称之谓控制土压力P。当控制土压力P小于顶管机所处土层的主动土压力PA时，土压向顶管机土仓，这往往是由于螺旋输送机排出土的体积大于顶管机推进过程中理论排出土的体积而造成土的损失，因此，顶管过后地面会造成沉降。
反之，如果当控制土压力P大于顶管机所处土层的被动土压力P时，这往往是由于排土过少而造成了土的过剩，因此，在顶进过程中，地面就会产生隆起，所谓泥水平衡，即把土仓内的压力控制在主动土压力和被动土压力之间，即PA＜P＜Pp
式中：PA--主动土压力 P—控制土压力 Pp --被动土压力
这样，在顶管施工过程中，土仓的压力是处于一种平衡的状态，这就是泥水平衡顶管的基本原理，也是一种顶进速度较快的掘进机，
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每天可推进15—20M左右。
（3）顶管掘进机各主要组成部分及功能汇总如下： a、机壳：
为两段一铰形式，前后壳体通过纠纷油缸联结，纠偏缸的各种组合动作可使前后壳体在需要的方向产生折角，在顶进过程中产生纠偏效果。前后壳体间有橡胶止水圈确保壳外泥水不渗入机体人。
b、动力系统：
通过油马达、减整箱等部件为大刀盘提供足够的转矩。 c、纠偏油缸：
组合动作，在需要方向上使前后壳体产生折角，在顶进过程中产生纠偏效果。
d、主顶系统：
本工程的主顶系统由4只150T油缸组成总顶力为600T，行程为2.35M。
主顶系统的顶进速度由VVVF控制，可实施无级变速，启动和停止由电气系统联运控制。
e、泥水系统：
以一定水压、流速的水稀释、搅拌泥水舱和土压仓中泥浆，并浆泥浆水带至地面沉淀池。该水流水压比地下水压略高，以确保切削面土层无水土流失。水压在2—25M水龙头范围内可调，精度为0.2M水头。
f、电气控制系统：
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传递各种操纵指令，调节各执行无件的状态；在顶管机机头内设有监听、监视、通讯、对话系统，顶管机的各部件工作情况均可通过电视及PLC工控制传递至地面操作台，全部操作均可在地面完成。
g、液压泵：
接受控制系统的指令，为各系统液压执行无件提供液压能。 h、中继接力环
一般安臵在顶力接近许用顶力60%—80%的管节后，以确保顶力不超过管节或工作井的许用顶力。中继环采用两段一铰的壳体形式，前后壳体间安臵两道D型橡胶止水圈，防止环外泥水渗入。顶力由8只50T油缸提供。油缸组前、后腔分别接通，以保证顶力大小，方向一致、顶速一致。各中继环控制由PLC自动切换，整个系统可接2套以上中继环，可保证长距离顶进的联动操作。
中继间在安放时，第一只中继间应放在比较前面一些，因为掘进机在推进过程中推力的变化会因土质条件的变化而有较大的变化。当总推力达到中继间总推力的40%～60%时，就应安放第一只中继间，以后每当达到中继间总推力的60%～80%时，安放一只中继间。而当主顶油缸达到中继间决推力的90%时，就必须启用中继间。
（3）顶管工艺
整个顶管过程大致可以分为四个阶段：出洞前准备；初始顶进；正常顶进阶段；进洞及后期收尾阶段。
①出洞前准备阶段
本阶段工作包括：龙门吊安装就位、机坑导轨测量就位、洞口止
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水装臵安装、主顶油缸组及后靠、机坑导轨安装就位、泥水系统机坑旁通阀及有关管道系统安装就位、操纵平台搭建、电气控制线路布臵、储水箱及泥水泵安装就位、压浆系统及其管道安装就位、顶管机头下井就位、各部分设备调试运行、联机总调试、洞口地基加固措施、顶进轴线复测、管节堆放检验、触变泥浆搅拌储存。
②初始顶进：
从破洞一直到第三节砼管全部推进土中的全过程称之为初始顶进。在顶管施工中，初始顶进是一个至关重要的阶段，它的成败将取决于整个顶管过程的成败，务必要引起重视。泥水平衡和泥水平衡顶管都一样。
首先，它是顶管的协调初始阶段，不仅要让每一个作业人员熟悉自己的作业过程，而且要让每一个作业人员学会与他人的配合过程。因此，在此阶段的作业指导思想不是求进度，而是求协调好，控制好。可以这样说：初始顶进成功了，这段顶管就成功一半了。
其次，它是顶管机具及附属设备调试、走合的过程，也是设备带负载调试的过程。
最后，它也是检验本段顶管相关数据的计算与实际存在误差的大小，进而调整的过程。
初始顶进的做法可分为以下几步：第一步是破洞。在破洞之前，洞口必须要有防止土体坍方的措施。这个措施可以是钢封门，也可以是注浆加固。所谓钢封门，即在出洞口井外侧用一排钢板桩把整个洞口封注，然后把井洞口的砖墙等拆除，再把顶管机徐徐推进洞内，让
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洞口止水圈赶到作用时，再把钢封门的钢板衬一根根据拔出。
第二步是让顶管机入土，当封门拆除以后，可把顶管机刀盘开动，用主顶油缸徐徐把顶管机推入土中。这一过程中应注意两个问题，第一个是要防止刀盘嵌入土中不转而顶管机壳体旋转，这时操作人员应集中注意力，一旦发现有异常应迅速关机。第二个是要防止主顶油缸一松，入土过程中，当土压力超过上限时应立即让其排土。在一般情况下，当掘进机的土仓部分全部入土以后应停下来，做好其它准备工作。等几小时以后再观察土压力表的数值与计算的主动土压力值之间的误差，若误差很小则说明计算数据可靠，如果误差较大，则应对数据作必要的修正，使之符合实际情况。第三步是顶管机推进到可以下第一节砼管的最小距离时，就应把第一节砼管下到基坑中，并且把第一节砼管与顶管机后壳体联接成一体。在此之前，纠偏油缸应全部收回，方向即使出偏差也不急于纠正，因为此时纠正起不到应有效果。当第一节砼管联接上以后，也只有等它进入土中才可进行小范围的纠偏，而且这时纠偏只能让纠偏油缸伸出油缸只能推而不要拉。前三节砼管都设有注浆孔，及时进行注浆。这样浆套容易形成。
第四步是按上述方法把第二节、第三节砼管推入土中，至此，初始推进工作完成，应停下来进行一次全面的测量，并把测得数据绘成曲线，便于分析。
在顶进开始阶段，应设定万盘正面土仓的平衡压力。其计算公式如下：
P0＝K0γH
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泥水系统的设定水压力一般比地下水水压高0.05kg/cm2，这要根据埋深及地下水位高低情况而定。
③正常顶进阶段：
将第二、第三节砼管顶进土中后，根据测量结果分析，掘进机头的顶进趋势，方向均较好，可继续下管连续顶进直到最后一节管节顶进的过程称为正常顶进阶段。正常顶进过程中每下一节管节，均必须转接油管、电缆、排泥管、通风管、照明线路、注浆管等后再续顶进。在油缸顶到位后，再拆除泥水管和电缆等，再下下一节砼管下井，与第一节砼管合拢，接通泥水管和电缆继续顶进。重复上述过程，顶至预定长度后，视现场实际的顶力情况，将准备好的1#中继环（间）放下，联机调试一次，重复上述过程。本段工程各顶程中继环（间）最多用二只。在顶进过程中每顶一节管子对顶进轴线作一到二次测量，确定纠偏的方向和时机；并对机头前10M，后20M的地面沉降监测点作一测量，以便当班施工人员能及时采取相应措施，控制沉降幅度。
整个顶进管道从机头后设备段、第一节砼管到最后一节管道，每隔3M设臵一节触变泥浆注入管道，以便顶进时定时定点压浆，减小顶进时管外壁阻力，填充扰动土中空隙，减小地面沉降。同时在顶进过程随时作好方向的校正和注浆减摩工作。
方向校正：
在初始顶进的后期方可进行正常的方向校正工作。这是因为如果当第一节砼管尚未与顶管机后壳体联接时进行纠偏，这时顶管机的前
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壳体已在土中，后壳体尚在导师轨上，纠偏时前壳体不动，后壳体则有可能偏离导轨，不仅起不到纠偏作用，反而会带来更多的麻烦。在初始顶进阶段，纠偏时尽量先用纠偏油缸推而少用或不用纠偏油缸拉也是为了避免不利的情况发生。
在整个顶管过程中，方向校正必须遵循小纠、勤纠、看趋势纠的三纠原则。所谓小纠，是指每次的纠偏量要小不能过大，否则容易发生大起大落、起伏过大的现象。
勤纠，则是要经常观察它的趋势而随时纠偏，不要等他发展了一段以后再纠，要让顶管在动态过程中保持方向的正确性。
看趋势纠则并非一下子就能掌握的，这需要有一个经验积累的过程。如当顶管机偏左的趋势在发展时，我们应该把它纠向右边。但是，当向右方向发展成一种趋势时。我们又要慢慢地把这种趋势减下来，不让其发展下去。因此，这是只有操作才能掌握的一种本领。
在纠集过程中，一般来讲，高低偏差要比左右偏差难纠。这是因为左右两边的土压力呈对称形态，而上下的土压力不仅不相等，还会受到顶管机自重等因素影响，因此远较左右的复杂。当高低和左右都出现偏差时，一般应以高低偏差的纠正为重点，或者先纠高低偏差，后纠正左右偏差。
尽管影响顶管机方向的因素有许多，但从施工实践来看土质的影响是主要因素。如顶管机在两层不同的土质中推进时，机头会向软的土层中偏去。同理，如果顶管机在左右遇到有不同土质时，如左边遇到一个老的河道或水塘，尽管已埋了多年，它还会向左偏移。
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我们在顶管机的前壳本中，安装有一倾斜仪，用它可判断顶管机的水平状态：如果倾斜仪上显示的数值为正，前机壳则处于上仰状态；反之，倾斜仪显示的数值为负，前机壳则处于俯冲状态。这就为我们判断机头的走向趋势提供了又一可靠的方法。倾斜仪小数点前的数值为度，小数点以后三位分别为十分之一，百分之一和千分之一度。
出厂时，我们以机头处于水平状态为零度。顶进过程中，我们可以零度为参考数值，也可以以顶管机处于基坑导轨上的原始状态为参考值。前者用于通常情况下的推进，后者则往往用于有坡降要求的推进。
注浆减摩：
注浆减摩是顶管施工中最为经济的一种增加推进距离的手段。由于本工程处在粘土中，减摩剂计划采用膨润土：废机油：石膏：高分子胶：水80KG：40L：2KG：950KG的比例掺和，在拌料筒内兑水充分拌制后，储放24小时后方可使用。每个压浆孔上安装一只1寸球阀，由橡胶软管与压浆总管相连，压浆总管是一根2寸白软管，连接压浆泵。压浆泵选用上海隧道公司生产的江南泵。以上压浆系统上设有流量、压力调节阀。触变泥浆选用标准配方的浆料，在拌料筒内按一定比便兑水充分拌制后，储放24小时后方可使用。
在注浆孔中，设有单向阀。如果不设单向阀，当注浆停止时，管外的泥砂会顺着注浆管而流到管内，沉淀下来会把注浆管堵塞。注浆效果的好坏与用不用单向阀有关。
浆液的调制也是一个必须重视的问题。调制浆液时，必须经过充
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分搅拌。搅拌的方式用水力式，必须注意搅拌均匀。调制好的浆液用一枝木质铅笔插入，铅笔能自立于浆液中不倒则可用了。
顶管机后的前三节管子应注浆需充分，让它形成浆套。先把其它的注浆管路的阀关闭，让前三节注好以后再打开。后面的浆液是用以补充，使浆套完整。如果有较长时间停止下来不推进，注浆也不能停止。
注浆用泵以螺杆泵为好，螺杆泵出来的浆液没有脉动，易于形成浆套，其它的泵效果较差。注浆压力一般只须比地下水压力略高一点即可。不过，这还要看土质而定。如果是粘土，渗漏系数很小，注浆压力也可小一些。如果是砂土，渗漏系数大，则注浆压力也大一些，而且浆液也稠一些。唯有如此，浆液才能较好地形成一个包裹在管外的浆套。
压浆分三类：a.分别控制机尾同步压浆：以形成原始浆套，填充固有间隙。
b.沿线（及洞口）压浆：以补充管道不直形成的沿线浆套缺损。c.定点压浆：根据沉降测量反馈数据，对沉降过大处补偿性压浆，以支承地表荷载。各作业班在顶管施工时作好压浆量、点的记录，确保压浆工作到点到量，以降你管外壁摩擦阻力，提高顶管质量。地面沿线有专人巡视，防止打穿地层造成浆套损坏。
c、进洞及后期收尾工作：
本部分工程包括：托架搭建、接收导轨就位，洞口止水装臵安装、洞口地基加固，机头偏差复测。井位复测、打开洞门、机头进洞并吊
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运、管道清洗、防腐涂料、管节偏差测量记录。
为了减少顶进管节的后期沉降，在顶进完毕后还要在压浆孔向管外压水泥砂浆，以填充管外扰动土缝隙，提高管外土体的承载能力。
（4）中继间设臵
本标段工程顶管分别以淤泥质粘土和粘土作为持力层，均采用泥水平衡掘进机进行顶进施工，采用沉井作为顶进井，允许顶力一般均达到400T以上，按我公司长期顶管施工的经验需设臵中继间，将在现场配备2-3套中继间备用，施工过程中根据实际顶力情况，必要时60-72m的顶管，设臵一个中继间。
（5）地下管线及建筑物沉降控制保护措施
本顶管机具有自动平衡正面土压力、水压力的特点，故正面水土流失引起的地面沉降较易控制。在出洞后第一节管节顶进后，即可把正面土压、水压调整到最佳值。另一方面，顶进轴线偏差也会引起较大的地面沉降，故在顶进操纵时，操纵人员要认真。仔细分析机头偏差量，谨慎纠偏，确保管道偏差控制在尽可能小的范围内。
本顶管管顶复土大于1.5D，但按泥水平衡式顶管法施工经验，在粘土地声能施工的综合平均地层损失可控制在2%之内。根据派克公式，在本工程最深7.8M埋深的情况下，轴线地表平均沉降量预计约在8mm左右。乘上1.7离散系数，最大沉降约在14mm左右。
在整个顶进管线上方每隔10M布臵一沉降观察断面，每断面布7个测点。在顶进机头前10M后20M范围内每顶一节管子，测量记录两次地面沉降数据。当班负责人在仔细分析沿线地面沉降后，做好压浆
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点、量的安排，以填充管外土体扰动缝隙，减少地面沉降。
在施工前，对顶管沿线的各类公用管线作详细调查，在有条件处要开样洞，无条件处要打开全部邻近管道井盖，实测管位。每顶一节管子测量一次。安排专人日夜边视沿线的地面裂缝冒浆情况，尽早采取措施，减少对周围施工环境的影响。具体的管线加固方案另详。
（6）沼气及承压水：
本顶管机为封闭型机头，泥水机械平衡、泥水平衡原理能适应各类土质，地下沼气、承压水对本机头无本质性影响。为了防止因地层突变、空洞等异常工况引起机头“飘移”，在机头及后两节钢筋砼管预埋螺栓吊紧座，机头后壳及其后两节钢筋砼管可用螺栓从上部吊紧而下部放开。在一般情况下，这种方法能控制机头的“飘移”。
（7）顶管机碰到原有地下障碍物的措施和方法：
本机头刀盘为大断面切削型，刀盘上焊有硬质合金刀具，并有硬质合金堆焊耐磨保护层。断面小于30CM的木桩，可以在切削成碎片后从管道中排出。非结构型石块可推其前进，在顶进一段时间后，遇疏松土层时，可将它挤入旁边土层中。以上两种障碍物已在同类型中口径管道顶进时遇到，并顺利通过。
（8）顶进线型控制及量测设备：
顶进轴线的偏差与管道顶进阻力、地面沉降、管道接口的水密性及管道水力条件有很大关系，所以下面的控制及量测方法是必不可少的。
在工作井后靠前设臵一牢固的测量平台，平台高度与轴线标高相
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匹配并可作少量调节，激光经纬仪安臵在平台上，调整红外线激光方向、高度与设计轴线一致，体现机头尾部的实际偏差。现场结合机头前后壳体间折角、机头滚动角，二维倾斜仪读数，即可处出机头的现存偏差及发展趋势。从而确定纠偏动作的方向、大小及时机。以上各参数均可在地面操纵台的电视屏幕、仪表板上看到。
对某一纠偏动作，机头前后壳体即在这方向上产生一定量的折角，在顶进时，机头即沿此方向纠偏。每次纠偏操作的执行均需仔细讨论，记录在册，并密切观察其后反应。当班人员须将整个管道的线型偏差量以曲线图形式绘出，以利操作控制。
为了消除测量基准的误差，每顶进50M还要对测量基准作一次复测。在机头进洞前20M处，对机头的偏差进行一次精确的测量，确定纠偏控制措施，以确保机头以尽可能小的偏差进洞，避免洞口钢筋砼井壁的敲凿。
主要测量仪器：激光经纬仪1台 普通水准仪2台 精密水准仪1台 全站仪1台 （9）与中继环和接收井连接的方法：
中继环（间）和接收井连接口和管节的接口完全相同，在顶管施工结束后，拆除中继环（间）内油缸及操纵系统，清洗壳体后，中继环两受力座合拢。焊接两受力座结合面即可。
机头吊运后，清理管口泥土，凿毛清除洞口井壁，管口凿至露筋；将洞口趾水装臵的预埋螺栓和管壁钢筋用ф8箍筋焊接相连，并绑扎内外环筋（ф16），然后立模板浇捣C25砼。
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要求管胸露出井壁不小于10CM。 （10）接口：
接口是顶管工程的关键部分，保证做好接口部分是顶管工程成败的关键，因此对组成接口的每一部分都必须严格遵照有关规程和设计图纸的要求逐一分别严格制作。
顶进前应对砼成品管、钢套环、橡胶密封圈和软木衬垫从尺寸、规格、性能、数量等均作详细检查，必须符合设计图的要求，预顶前还必须在现场作试安装，对不合格的砼成品管应予以剔除。
砼管接头的槽口尺寸必须正确，光洁平整无气泡。橡胶圈的外观和任何断面都必须致密、均匀、无裂缝、孔隙或凹痕等缺陷，橡胶圈应保持清洁、无油污，不能在阳光下直晒。
钢套环必须按设计要求进行防腐处理，刃口无疵点，焊接处平整，肢部和钢板平面垂直，堆放时整齐搁平。
松木板衬垫材料的厚度及应力一应变关系应符合设计顶进要求。插入安装前滑动部位需均匀，涂薄层硅油等对橡胶无侵蚀性润滑材料，减少摩阻。
承插时外力必须均匀，橡胶圈不移位，不反转，不露出管外，否则应拔出重插。
顶管结束后，应按设计要求在内间隙嵌以弹性密封膏，要求与二管口抹平。
（11）管道通风及用电、通讯
本工程顶管实施过程中，顶程较长，有效的管道通风和照明用电
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是保证顶管顺利进行的重点因素之一，因此必须做好管道通风和临时照明用电，以确保管道内操作人员的安全。计划管道通风采用功率较大的鼓风机套上柔软的蓬布管道将工作井外的新鲜空气送入顶管掘进机头前的操作仓内，确保仓内空气流通，并把污浊的空气排出管道外，同时管道内的照明应用36V的安全电压采用铁丝临时固定在管道侧壁上，以确保管道内的照明和安全，因本工程顶管顶程较长。以便于操作仓与控制台及测量台之间的联系，在每程顶管时，应安装内部通讯电话加强联系，及时反馈顶管掘进机头的趋势，及时进行纠偏，确保顶管顺利进行。
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第二节 非开挖定向钻进施工技术方案
非开挖定向钻进施工工艺流程
施工准备 设备搬迁 钻机安装 扫线、布管 钻导向孔 焊接 预扩孔 管线下发送沟 管线回拖 管线连头 倒虹井施工 清场、扫尾
1、测量放线
根据施工图要求的入土点、出土点坐标放出钻机的中心线及钻机场地、管线焊接场地和泥浆坑的边界线。钻机侧场地：40×40m。管线侧场地：30×30m。管线焊接场地：380×12m。
入土点、出土点的具体位臵并使三者成一直线，放线时入土点、
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出土点位臵左右偏差不超过20mm，沿管线轴线方向误差不超过40mm，并做出明显标记。
从出土点到回拖管线路的200m内，必须保持直线，在200m以外如因场地限制可以弯曲，曲率半径应大于管径的1500倍。
2、钻机的安装和调试
钻机必须安装在入土点与出土点的连线上，左右误差不超过30mm，钻机与水平面的夹角应比设计的入土角大1度。
钻机安装后，应进行试运转，并根据穿越地质和管径大小调整回拖力。
钻机控向系统的调校应与出土点和入土点成一直线，每次调校应旋转六次，保证可信度大于70%。
充分考虑环境因素干扰，适当加长放磁钻杆长度，保证控向测量的精度。
3、导向孔的钻进
钻进时的入土角根据施工设计、地质条件综合确定，一般控制在9-12度，出土角控制在4-10度之间。
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(2)导向孔根据设计曲线钻进，曲率半径应大于管径的1500倍，每根钻杆的折角根据穿越管径确定于最大不超过2度。
(3)施工过程中，谨慎处理控向数据，依地磁场数据判断控向数据的有效性，并适当控制钻进速度，保证导向孔光滑。
4、管线回拖
根据本次穿越工程，采用20″扩孔器进行一次预扩孔，并最终用20″扩孔器后接回拖管段进行回拖作业。
HDPE管
针对本次穿越长度状况，采用发送沟法以降低回拖拉力。 5、泥浆配比
泥浆粘度根据地质情况，穿越长度、管线及作业方式决定，并根据实际情况随时调整，导向孔钻进时粘度控制在35-40秒之间，回拖时泥浆粘度在40-50秒之间。
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6、泥浆坑和泥浆池
泥浆坑和泥浆池底部深度应在地下水位线以上。
用从泥浆坑、泥浆池挖出的土筑成450围堰，人工将池底部和围堰夯实。
在泥浆坑和泥浆池中横向扑塑料薄膜，塑料薄膜之间达结不小于150mm，然后纵向扑彩条布，彩条布之间达结不小于300mm。
7、管线发送沟
待管线焊接完成后，在5号桥南端的管中心线位臵挖一条150×0.8×0.6m的管线发送沟。
从出土点后管段50m内，必须保持直线，在50m以外如因场地限制可以弯曲，曲率半径应大于管径的1500倍。
8、设备离场
回拖完毕后，设备及时撤离现场。 9、倒虹井施工
定向钻穿越施工完毕后，废弃的泥浆、油污及施工留下的其他各种废弃物将装车运走，现场清理干净，开始倒虹井施工。
二、穿越管线预制技术措施 1、测量放线
（1）根据施工图、设计控制桩进行测量放线。对于丢失的控制桩，根据交接桩记录、测量成果表等资料进行补桩。
（2）测量放线要放出线路轴线和施工作业带边界线，并在其上设臵百米桩；
（3）测量放线过程中做好各项记录，包括控制桩测量（复测）记录，转角处理方式记录、放线加桩记录。
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（4）线路轴线和施工作业带边界线定桩后，用白石灰沿桩放出边界线。施工作业带边界线在作业带清理前放出，线路轴线在布管前放出。
（5）施工作业带宽度为6m，长度为150m，布臵如下图：
φ325×8输气管道
（6）在出土点前后范围内放出30m长、30m宽的预扩孔作业场地。
2、施工便道的修筑
可利用现有村道和新渔桥作为施工通道，然后在5号桥南端填筑临时便道至施工现场。
3、卸管及验收
（1）管子装卸使用专用吊具，装卸时轻吊轻放，严禁摔、撞、磕、碰。吊钩要有足够的强度且防滑， 确保使用安全。 装卸过程中要注意保护管口， 不得使管口产生任何豁口与伤痕。
（2）装卸管过程中，要注意四周。吊车要避开电力线、通讯线和其它地面及地下设施，确保施工安全。所有施工机具和设备的任何部位与架空电力线路的安全距离要符合有关规定。
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3m 3m （3）运至施工现场的管子在卸管时，须按规范要求逐根检查，填写检查记录。缺陷超过标准规定的，不得使用。所有记录要有双方代表签字，并经监理签字确认。
4、布管
（1）布管时使用挖掘机和专用吊具，钢丝绳吊钩或吊带的强度要满足所吊重物的安全要求，尾钩与管子接触面与管子曲率相同，起吊后钢丝绳与管子的夹角不小于30度。
（2）布管前，打好土墩，土墩可用草包装土筑。取土不便时，用草包装填软体物质作为管墩。
（3）布管前，由专人测量管口周长、椭圆度，周长偏差超标的不得使用，管口局部有压痕或椭圆度不超标的采用涨管器、千斤顶等专用工具校正。
（4）将管子布放在设臵好的管墩上，管与管应首尾相接，相邻两管错开一个管口，成锯齿形布臵。
5、组装
（1）组装前使用专用清管工具清除管内的所有杂物。 （2）组装前用棉布和钢丝刷等工具将管口两端10mm范围内的油污、铁锈等清理干净，并检查管口是否存在压痕、裂纹等缺陷，如发现要及时通知监理并按要求修复，不符合要求的管子不得组装。
（3）逐根测量管子长度，并标出管长平分线。按顺序对管子进行编号，记录有关技术数据。
（4）使用外对口卡具时，在根焊完成后拆卸。
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（5）组对时，管道的坡口、钝边、对口间隙、错边量等尺寸必须符合施工规范和焊接规程的有关规定。
（6）对于个别周长不一致但仍在规范规定范围内的管道组对时，错边要沿圆周均匀分布，个别处需要锤击时，使用铜锤和紫铜垫板。
（7）组对完成后，由组对人员依据标准规定进行对口质量自检，并由焊接人员进行互检，检查合格后进行焊接。
（8）所有已焊好的管段两端，每天下班前在管口安装临时管帽或焊上盲板封堵。
6、三桩埋设
（1）在管线开工后按图纸要求在现场预制标志桩。
（2）管线回拖完成后，对穿越段进行水平距离的复测并根据设计要求的位臵和方法安装标志桩，标志桩位于穿越段两端，共计4个。
（3）标志桩按设计要求埋设，并不能将其放臵在回填土上。如必须放臵在回填土上，要事先将桩基下部进行夯实处理，桩标安装后要分层夯填。制作的几何尺寸、涂料规格、标识的字体朝向和埋设深度均要符合设计图纸要求。
7、连头
（1）连头由技术熟练、经验丰富的专业人员来完。
（2）连头所用钢管、弯头、弯管等材料的材质、壁厚、防腐层要符合设计要求。
（3）连头口的组装、焊接严格执行设计、施工规范及焊接规程的有关规定。
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（4）连头处作业面要平整、清洁、无积水，管沟深度要符合设计要求；沟壁应坚实，地质不良时加设防护木桩、板桩等支撑装臵。
（5）连头采用沟上予制，沟下组装的方法施工。吊装予制件时，吊具必须固定牢靠，设专人指挥、监护，以确保安全施工。
（6）管道转角连头时，根据管沟开挖测量成果表中该处的实际转角角度，计算出切线长和弧长，并进行实地复测，以确保下料的准确性。死口要留在直管段。
（7）下料时要考虑热胀冷缩量，连头组装时要尽快完成，以免因环境温度变化造成对口间隙的改变。
（8）连头时不允许使用吊车、挖掘机强行组对焊接。 （9）采用外对口卡具对口，在根焊全部完成后拆卸对口器。 （10）两环焊缝之间的直管段长度要大于1m。
（11）连头口组对焊接完毕，由现场监理对其质量进行确认，无损检测合格后按要求进行防腐补口、回填。
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第三节 质量保证措施
一、长距离顶管质量保证措施
1、顶管施工前编制实施性顶管施工组织设计，提交监理和业主审定后才能施工。
2、工程开工前，项目部应尽快熟悉设计图纸，并组织设计、建设单位进行图纸交底。未经设计单位书面同意，不得随意更改设计。
3、项目部应认真分析地质资料，摸清地下管线和地上建筑物的详细情况，办好绿卡和有关手续，并制定详细的技术措施。该措施应取得监理和业主的认可，方可施工。
4、顶管前，项目部应向作业班组进行详细的技术交底，并办好书面手续。
5、洞口止水装臵的同心度误差小于1CM。机头到达接收井，应避免管子叩头现象，必要时对进洞口处进行地基注浆加固处理。
6、项目部应派专人对成品管、钢套环、止水带、木垫从质量、保管、安装等进行全面监督，确保管接口密封性能良好。
7、顶管注浆工艺是施工的关键，必须从膨润土的材料，搅拌、压注进行全面监控，严格按操作规程施工。降低顶进阻力。顶进过程中，应严格控制顶力在允许范围内，并留有足够的安全系数。
8、顶管姿态控制应在质量标准范围以内，如果在顶进过程中，发现方向失控，应立即停止顶进，逐级上报经研究同意后，方可继续顶进。
9、顶管穿越构筑物时，应采用信息反馈技术，优化顶进参数，
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使构筑物的沉降降低到最小限度。并做好保护技术措施。
10、工作井、接收井施工完成后，内壁不得有渗漏现象，底板表面亦要平整，不得有渗漏现象，进出洞口允许偏差应符合CJJ3-90第五章第三节允许偏差要求。
11、顶管接口必须密实、平顺、不脱落，内涨圈中心应正对管缝，填料密实，管内不得有泥土、石子、砂浆、砖块等杂物，顶管工作井和顶管偏差应符合CJJ3-90第三章第五节顶管的偏差要求。
12、结构井质量保证措施：
（1）为保证工程结构井质量，根据工程特点和施工现场要求配备相应的试验和计量器具如：经纬仪、水准仪、台称、钢卷尺、砼试模、坍落度模具等，并对各类检测设备进行定期鉴定。
（2）凡采购进入工地的原料都必须进行抽样试验。钢材做力学试验，水泥做安定性试验，黄砂做细度模量和含泥量试验，碎石做筛分、压碎块，做为今后的质量评定依据。
（3）本工程结构井所用的各种砼和砂浆等施工前必须做好配合比试验，使用时按配合比要求拌制混凝土，拌制时需严格掌握重量比或体积比，并注意砼坍落度。对于商品砼也要求厂家提供商品砼的配合比。
（4）支架搭设不得有松动现象，支架必须搭设牢固、稳定、支架搭设完成后必须经有关人员检查、验收合格后方可使用。模板拼缝必须严密、表面平整，模内尺寸应符合设计要求。砼浇筑时必须派专人看模，以防模板松动、跑模。预埋件、预留孔洞的允许偏差和模板
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安装允许偏差必须符合GB50204-92“混凝土结构工程施工及验收规范”第三节模板安装的偏差要求。
（5）钢筋的技术条件必须符合设计要求和有关规范要求，表面应洁净，不得有锈皮、油渍、油漆等污垢，钢筋必须顺直，加工弯曲成型后，表面不得有裂纹、断裂现象。同时必须按设计要求保证钢筋的保护层厚度。钢筋加工、焊接、成型与安装必须符合GB50204-92“混凝土结构工程施工及验收规范”第三节钢筋加工和第五节钢筋绑扎与安装的要求。
（6）砼浇筑。本工程所需的砼大部分均采用商品砼，部分用量较少的采用自拌砼，对于C30以上砼必须采用4.2 5级水泥，防止产生龟缩现象，砼浇筑前必须预埋好所有的预埋件。对于砼浇筑时必须派专人验收，严格控制砼质量，并控制好配合比和坍落度，同时现场随机抽样，做好砼试块，以便今后的质量评定。浇筑完毕后应及时做好砼养护工作，防止砼表面产生收缩裂缝，而影响工程质量。
（7）测试委托市政工程质量检测中心试验室，对每一工作班拌制的同配合比的砼均需取样一组，要在各种混凝土浇筑地点随机取样；试压块要送检测中心养护。
二、非开挖定向钻进技术的质量保证措施 （一）泥浆控制
1、泥浆是定向穿越中的关键因素，干渠定向钻穿越工程穿越根据目前掌握的地质情况，穿越经过地层有：粉土、粉质粘土、等。泥浆的性能主要有动、静切力、失水以及润滑等性能。针对地层地质变
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化，我们暂定采取以下措施：
按照事先确定好的泥浆配比用一级膨润土加上泥浆添加剂，配出合乎要求的泥浆。
使用的泥浆添加剂有：降失水剂、提粘剂和防塌润滑剂等。所加添加剂符合环保要求。
为了确保泥浆的性能，使膨润土有足够的水化时间，在用量不改变的情况下，我们采取增加泥浆储存罐的数量、延长循环周期的措施，定向钻穿越工程中泥浆储存罐的数量将达到3个。
2、泥浆的粘度：在钻导向孔阶段，泥浆粘度控制在35~40s，在预扩孔和回拖阶段，泥浆粘度要在钻导向孔的泥浆性能上提高5~10s，即达到40~50s。
3、根据地质土层的不同，泥浆的配比也随之变化，并选用不同的添加剂，以达到预期的效果。基浆的配制：5~8%预水化膨润土+碱（Na2CO3）搅拌后水化而成（充分水化能明显提高泥浆的性能），碱的用量根据水质情况具体确定。河水经过蓄水池沉淀，沉淀之后的水抽入水罐后，在水中加入纯碱，使水软化，改善水质，同时提高水的PH值。
（二）定向钻穿越 1、钻导向孔
定向钻穿越工程钻机的可靠性是致关重要的，如果在钻进过程中钻机无法工作，将导致工程失败。针对干渠穿越的具体情况我们将采取以下措施：
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①在开钻之前，我们将认真调试和保养钻机，使钻机的各项性能达到最佳。尽可能多准备多的钻机配件和泥浆泵配件。现在我们拥有两台泥浆泵、两套有线控向系统，都可以随时使用在该工程中。我们的钻机是进口的，各个部件相对来说工作状态比较好。
②提高泥浆的质量，保持孔壁的稳定性。在导向孔钻进过程中泥浆将采取从国外进口泥浆添加剂，使用优质高效的泥浆添加剂改善泥浆的各项性能指标。
③在钻导向孔的过程中使用有线控向系统，我单位使用有线控向系统经验丰富，在导向过程中使用DCI公司的eclipse地磁导向控向系统，在钻进过程中辅助使用地面跟踪系统对钻头精确定位，确保钻头出土位臵准确。控向电缆采用加厚耐磨绝缘层的进口电缆，确保在钻导向孔的过程中的控向信号的安全。
导向孔的钻具组合为：12″铣齿钻头+6 1/2″泥浆马达+7″无磁钻铤+5″钻杆。控向工具安臵在7″无磁钻铤中。
2、预扩孔
钻头在出土点出土后，拆下钻头、无磁钻铤，然后将钻杆中的导向信号线拖出，一次进行扩孔，使用20″扩孔器。操作如下：先试泥浆，确定扩孔器没有堵塞的水眼再开始扩孔。扩孔器采用高硬度耐磨合金作为扩孔器的切削刀头，扩孔器桶体表面堆焊上耐磨合金，提高整个扩孔器的强度和耐磨性。保证扩孔器能够胜任完成预扩孔作业。
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3、管线回拖
预扩孔完成之后，确认在预扩孔过程完成后，孔内干净，没有不可逾越的障碍后，开始回拖管道，具体步骤如下：
①管线组装、焊接、清管、试压完成后，在管端焊接上一个回拖封头，回拖耳鼻，封头焊缝和回拖耳鼻焊缝都必须进行X射线检查，确认无焊缝缺陷后才能用于管线回拖。
②就地开挖1.0米深、0.6米宽的发送沟，在管沟中放水0.8米深，将管道臵于沟内水中。
③把钻杆与卸扣、20″扩孔器、回拖万向节、管线依次连接成一体，仔细检查每一个连接螺栓，确保每一个环节牢固，可靠。
④慢慢转动钻杆，并给泥浆，确定万向节工作良好，扩孔器泥浆孔没有堵塞后开始回拖管道。
⑤在回拖过程中，两岸通讯要保持通畅，两岸通过车载电台保持联系，如果车载台有故障时，用手机联系。
安徽凤阳龙兴建设工程有限公司
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2016年1月10日
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