桃浦西路（真北路~幫浦站）道路積水改善工程
φ2400曲線段頂管施工
方案編制審核
編制單位：上海盛鑫建設工程****
2023年4月23日
目錄一、工程概況
1、工程概況
2、曲線段頂管設計平面圖
二、地質資料
三、曲線頂管基本工藝
3.1基本施工工序
3.2出洞前準備階段
3.3 出洞及正常頂高階段
3.4後期收尾工作
3.5頂力理論計算
3.6中繼間應用以及計算布置
3.7管材與介面
3.8減磨注漿
3.9 沉降控制
3.10施工緊急預案
3.11頂管質量
四、曲線段頂管軸線調整及測量
4.1軸線調整以及管材選用
4.2管子介面縫隙差的計算
4.3頂進時設計軸線和高程的測量
五、頂管工程技術措施
5.1頂管泥水系統
5.2管內動力電及照明電
5.3頂管通訊、監控
5.4頂管通風
5.5頂管施工管理
附表：1. 主要機械裝置及儀器表
2. 管理網路
3.施工進度計畫表（附表） 備註：鑑於4#井未動工只排1#--3#頂管段
一、工程概況：
1、工程概況
桃浦西路（真北路~幫浦站）道路積水改善工程，主要是解決雨季時道路路面積水問題，本工程位於現有桃浦河路西側，南起真北路，北至現有的真南雨水幫浦站，全長約1.10km。本工程全線設定路面雨水收集管和雨水南總管。
路面雨水收集管採用開槽埋管施工，雨水南總管採取頂管工藝施工。
本工程重點為4#—3#頂管段，該段頂管頂進距離偏長，軸線樣式複雜，需繞開的以往頂管井較多。4#—3#井管線情況如下：
由以上得知本段頂管所需穿越或繞過的障礙物較多，所以原汙16#--汙18#井的位置準確性也相當重要。
頂管管道設計概覽：
工作井和接收井設計座標
由於該工程處於交通繁忙路段,道路狹小，還有附近居民比較集中，施工場地狹小,施工裝置多,受環境的影響將會帶給施工許多不便
本著確保桃浦西路（真北路~幫浦站）道路積水改善工程達到業主質量標準的要求，同時儘量減少施工對該地段的影響，加快施工進度，爭取早日完成本工程。我們將在工程全過程施工中，充分依靠和運用我公司在頂管施工優勢和經驗，選擇合理、最優化的施工組織設計；選擇資深的專案管理人員和技術人員參與本工程施工；在施工管理中充分發揮廣大工程技術人員和管理人員的聰明才智和積極性，以領先的技術為龍頭，建立完善的質量體系，齊心協力完成本工程的建設任務。
在施工準備階段，我們將和業主共同創造條件，盡早落實施工前期的準備，為工程施工創造有利條件。
我公司將指派富有處理、協調前期、精通頂管技術的同志專門組成本工程的前期工作組。在施工前做好前期工作確保工程順利開展。
2、曲線頂管段管道設計平面圖
（附圖1-3）
二、地質資料：
1、工程地質：
地基自上而下為第層填土、第層褐黃~灰黃色粉質粘土、第層灰色淤泥質粉質粘土、第t層灰色砂質粉土、第層灰色淤泥質粘土、第1層灰色粘土、第1t層灰色砂質粉土、第2層灰色砂質粉土、第3層灰色砂質粘土、第層暗綠~草黃色粉質粉土、第層灰黃~灰色粉質粉土。本標段所處的地質分別為第t層灰色砂質粉土和第層灰色淤泥質粘土。頂管覆土層分別約為4—5m.
9—10m。
三、曲線頂管基本工藝
1、基本施工工序
2、出洞前準備階段
本階段工作包括：吊車就位，頂管裝置進場，洞口止水裝置安裝，軸線放樣，立后靠背，工作坑導軌 、主頂油缸組測量安裝就位，泥水系統安裝就位、操縱平台搭建。電氣控制線路布置、儲水箱及泥水幫浦安裝就位、壓漿系統及其管道安裝就位、頂管機頭下井就位、各部分裝置除錯執行、聯機總除錯、觸變泥漿攪拌儲存，洞外土體加固等工作。
3、出洞及正常頂高階段
頂管機頭下井除錯正常後，將止水板、止水環安裝在預埋筒上，迅速鑿開預留口封門，頂管機頭隨即悶進洞口。為防止機頭進洞時將橡膠止水板撕裂，預先在橡膠止水板上塗抹黃油。
轉接油管、電纜及泥水管後繼續頂進。油缸頂到位後，拆除泥水管和電纜，第一節管子下井，裝置段與第一節砼管合攏，接通泥水管和電纜繼續頂進。重複上述步驟，直至安裝中繼間。
在頂進過程中每頂一節管子對頂進軸線作一到二次測量，確定糾偏的角度方向和時機；並對機頭前10公尺，後20公尺的地面沉降監測點作一測量，以便當班施工人員能及時採取相應措施，控制沉降幅度。
當管節頂到位後，由於土體壓力較大，主頂油缸縮回時管節可能後退。這種情況下，可先將管節後端的鋼套環與預留口止水板採用鋼筋搭接。
整個頂進過程中須在壓漿孔向管壁外注入觸變泥漿，以便頂進的定量定點壓漿，減小頂進時管外壁與土體的摩阻力，填充擾動土中空隙，減小地面沉降。
嚴格執行班長交**一小時銜接制度，交待上班各類情況，共同觀察工作現狀，以保證全頂程的連續無間斷。
4、後期收尾工作
本工程後期收尾工作：①出洞口井壁與砼管節間連線，壓漿。②機坑內千斤頂支架、後座頂鐵、至頂千斤頂、導軌等裝置拆除。。
管道內鋼殼中繼環的前環、後環、替頂環割除後用鋼板封焊縫隙並除鏽，焊鋼筋網片，灌細石砼。管道清洗拆除進排風機、風管。管內變壓器，電纜，電線，照明燈具。
管節與管節之間環縫用聚硫密封膏嵌縫，壓漿管口用m10砂漿抹平。
5、頂力理論計算（4#--3#）
按φ2400頂管長度450m計算：.
頂力：f＝f1+f2+f3
式中f—總推力 fl—正面阻力 f2—機頭摩阻力 f3—頂進阻力
f1＝π×d2×p設/4
式中：p設—正面土壓力
d—管外徑2.88m
l1—機頭長度3.85m
p主＝γ0×h×tg2（45°-ψ/2）＝5.858t／m2
p被＝γ0×h×tg2（45°+ψ/2）＝11.817t／m2
式中γ0—浮容重，取0.8t／m3
h—地面至掘進機中心的厚度，取最大值10.4m
ψ—等代摩擦角，此處取10°。
p設=2/3（p被- p主）+ p主=7.878t
f1＝3.14*2.882*6.617/4=51.294t
f2=f*(k*(pv+ph)*d*l+w)
式中：f2—無採取注漿工藝的機頭外壁與土層間的摩擦力
pv管頂以上土壓力
pv=γ*h=18.72t/ m2
γ—土的容重，取1.8 t／m3
h—管頂的覆土厚度
ph—管壁上土的側向水平壓力
ph=pv*tg2（45°-ψ/2）=13.181t /m2
ψ—等代摩擦角，此處取10°
d—頂管機外徑2.90
l—機頭長度3.85
w—機頭自重29t
f—管壁與土層的摩擦係數，根據土的類別和不同含水量取用，此處取0.6
k—係數。當管道位於潮濕或複雜的土層時，取k=0.2
f2＝60t
f3＝π×d× fˊ×l
式中：fˊ—管節浮在漿套中的摩阻力，取0.6t／m2
l—頂距450m（減掉機頭長度）
f3＝2458t
即每頂進lm頂力增加5.42t。因此，總推力f＝51+60+2458≈2569（t）
6、中繼環應用以及計算布置
根據以往施工的經驗，在(4#--3#)頂管段中採用鋼製中繼環，每只中繼環的長度為1.3m，擬選用3套中繼環。中繼環安裝時間相當重要，主要視頂力的上公升速度而定。
由於管道頂進時，常會發生一些不可預見的因素，如土質變化，漏水，糾偏角度太大，觸變泥漿套遭到破壞，停頂時間過長等，都會造成頂力急劇上公升，必要時啟動待用的中繼環。因此，頂進過程中必須加強監測，發現問題及時研究解決，以免貽誤中繼環的安放時間，造成不必要的麻煩。如遇到重大問題，會同監理、業主及有關專家，共同解決。
初步確定中繼間安放在距切土口位置：98m+222m+346m。具體視土質與頂力情況增減設定。中繼間布置距離計算如下：
頂管工作井的設計允許最大頂力為700噸，中繼環設計允許頂力為1000噸，貫通本段的頂力為2726噸。一般頂力不可用足，根據本段頂管管道所處位置的具體土質情況，將本段頂管的主頂頂力按允許頂力的80%計算，中繼環頂力按允許頂力的70%計算，即：
主頂控制頂力： f主頂=700×80%=560噸
中繼環控制頂力：f=1000×70%=700噸
主頂（此時用主頂油缸推進管道和機頭）
f為平均每公尺的頂力：f=2726噸÷485公尺=5.62噸
f主頂= f×l〈560噸
5.62×l〈560噸
計算值：l〈98m 在機頭往後98公尺處布置1#中繼環
2#中繼環
按1#中繼環布置公式計算
f(2#)= f×l〈700噸
5.62×l〈700噸
計算值：l〈124m 在1#中繼環往後124公尺處布置2#中繼環，以此類推,在2#中繼環往後124公尺處布置3#中繼環。因此在本段頂管過程中需安置3套中繼環。
當頂力達到工作井設計承載的80%時，應立即啟用中繼環頂進。
7、管材與介面
、糾偏特殊管設計
對於曲率半徑較小的曲線頂管、我們除了機頭一套糾偏裝置以外，又增加了三套糾偏裝置，在後方筒與1#管之間設定一套糾偏裝置。在1#～2#管和2#～3#管之間也各設定一套糾偏裝置。糾偏特殊管就是在管子端麵預留六個凹坑。
（見下圖）
在凹坑內各放100t柱塞缸，當管子進入曲線段時啟動液壓裝置，然後再將油缸縮回。糾偏特殊管上的柱塞缸設計成超短形，（l=200）。液壓動力裝置應能滿足超高條件，以適應管壁的特殊條件。
、管材**
在頂進過程中，管材的質量及準時**非常重要，如果**不及時造成頂進停止，後果非常嚴重，由於機頭重量一般較大，長時間的滯留會造成機頭沉降，使軸線發生偏差；泥漿液化或使已頂好的管子和周圍土體黏結，使得摩阻力增大。因此，在開始頂進前，需指定詳細周全的**計畫，現場應備有足夠餘量。本工程中與預製鋼筋砼管節加工廠聯合編制了管節制作、**使用管材計畫表，保證正常**。