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上海某污水处理厂排海管道顶管施组设计

上海某污水处理厂排海管道顶管施工组织设计概述

本项目旨在通过顶管技术实现上海某污水处理厂的污水排放至海洋，以减少对城市环境的影响。根据设计方案，顶管施工主要分为以下几个步骤：

建设四路沟通道路工程1.前期准备：包括地质勘探、管线路径规划及审批手续办理等。

2.设备选择与安装：选用适合本项目的顶管机具，并进行必要的安装调试工作。

3.土体加固与降水处理：为确保顶管施工顺利进行，需对沿线土体进行加固，并采取有效的地下水控制措施。

4.顶进作业：根据预先设定的推进速度和方向，逐步完成管道铺设。此过程中需要实时监测顶管机具状态及周围环境变化。

5.后续处理与验收：完成顶管施工后，对新铺设的管道进行功能性测试，并确保符合相关标准要求。

整个项目需严格遵守环境保护法规，力求在保障污水处理厂正常运行的同时，最大限度减少对海洋生态的影响。

（3）出洞基座要有足够的抗偏压强度，导轨必须顺直，严格控制其标高、间距及中心轴线。

（4）及时封堵洞圈，以防洞口漏浆。

（5）端头砼墙拆除前的确认：出洞前确认墙拆除后的形状是否有碍于顶管机的通过，另外，检查衬垫的安装状况，如衬垫与围岩之间较远，则设置延伸导轨，防止顶管机前倾。

（6）防止顶管机旋转、上飘。顶管机出洞时，正面加固土体强度较高，由于顶管机与地层间无摩擦力，顶管机易旋转，宜加强顶管机姿态测量，如发现顶管机有较大转角，可以采用刀盘正反转的措施进行调整。顶管机刚出洞时，顶进速度宜缓慢，刀盘切削土体中可加水降低顶管机正面压力，防止顶管机上飘，同时加强后背支撑观测，尽快完善后背支撑。

（7）在顶管机靠上正面土体后，需立即开启刀盘切削系统进行土体切削，以防顶管机对正面土体产生过量挤压，使切削刀盘扭距过大。

（8）由于顶管初出洞处于加固区域，为控制顶进轴线。保护刀盘，顶进速度不宜过快。

（9）在顶管初出洞段顶进施工过程中，对顶管机姿态要勤测勤纠，力争将出洞段顶管轴线控制到最好，为后阶段顶管施工形成一个良好的导向。

（10）顶管机完全贯入地层，管外注浆还未实施之前，顶管机以及出发的各设备均处于极不稳定状态，顶进中要经常检查，发现异常，立刻停止顶进，进行妥善的处理。

六、泥水平衡顶管顶进施工

在顶管机顶进中，泥浆的压力、浓度对保持挖掘面的稳定性起着关键作用。泥浆浓度根据土质变化及时调整。泥水舱泥浆压力取决与地下水、土压力，施工过程及时测得数据，确定泥水压力，使泥水舱压力始终大于水压力。

顶进速度 100mm/min

泥水比重 1.15t/m3

泥水舱压力 p=160～200Kpa（根据实际地质情况动态优化控制）

泥水流量 Q1≤0.65m3/min

排泥流量 Q2≤1.07m3/min

机头顶进速度设定100mm/min。如要加大顶进速度，在保证泥水舱泥压的条件下，要先加大泥浆流量，再计算顶进速度，否则排泥管会堵塞。

（1）泥水压力值P的选定：

P值应能与地层土压力和静水压力相抗衡，设刀盘中心地层静水压力、土压力之和为P0，则P一般控制在P=P0＋20(Kpa)，并在地层顶进过程中根据地质和埋深情况以及采取的相应技术措施进行反馈和调整优化。

（2）地表沉降与开挖面保持平衡稳定关系以及相应措施对策。

地表沉降信息表 工作面状态 P与P0关系 措施与对策 备注

下沉超过基准值 工作面塌陷与失水 Pmax

隆起超过基准值 支撑土压力过大，土舱内水进入地层 Pmin> P0 减少P值。

（3）泥水压力P的保持主要通过维持开挖土量与排泥量的平衡来实现。可通过设定顶进速度、调整排泥量或设定排泥量、调整顶进速度两条途径来达到。

泥浆管理就是对泥浆质量的控制，即对泥浆四大要素的调整。四大要素为：最大颗粒粒径、粒径分布、泥浆水密度和泥浆水压力。

泥浆控制除保持开挖面稳定外，对泥浆稳定、泥浆中土粒保持也很重要。随着粘土矿物质组成和氯离子浓度的不同，泥浆物理特性有很大的不同。因此，使用前先进行泥浆试验，了解其主要特性，根据管理标准值进行控制以保持适当泥浆压力。

启动刀盘系统：启动输泥管和排泥管泵，泥路循环。

机头顶进：工作井顶进千斤顶设定顶进速度100mm/min，再计算机控制下，千斤顶以100mm/min速度顶进。同时，流量计测量流量，使排泥管流量保持在1.07m3/min，保持泥水舱压力。

6.3.2、下管时的操作程序

待排泥管路冲洗干净后，停止输泥泵、排泥泵；

关闭触变泥浆、输泥管、油管、排泥管阀门。拆除工作井管接口各种管线、电缆、管内应急灯工作。

只要管开始出洞，触变泥浆只有在下管时不补浆，其他时间全部补浆。

触变泥浆以顶管机头的同步加浆非常重要，机内人员在机头顶进时要观察注浆压力和流量，并作记录。每次下管后顶进前，机头操作人员要开启触变泥浆与排泥管联通阀门5～15秒，以使管内触变泥浆有凝胶变成胶体，减少压力损失。

通风由地面的11KW送风机经Φ300管道送风至掘进机处。地面和井内的水平，垂直和弯头处的管道均采用硬管（ =1mm白铁皮）。

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11KW送风机提供的经过滤清、除湿、降温的新鲜空气通过Φ300mm进气管送到顶管机头，并在通风管道上100M、250M、500M三处开设排风孔，管道内一氧化碳、二氧化碳、沼气等有害浑浊气体及微粒由轴流鼓风机排放出管道外。

本工程顶管施工过程中需24小时全程监控顶进过程：600m以内用激光打到机头中心光靶，通过光靶把偏移情况反应到机头控制室，控制室内控制纠偏千斤顶工作，顶管顶出600米后利用电子经纬仪建立中转站。全站仪测量高程、中心误差百万分之二。顶管机纠偏误差2cm之间。

根据以往的经验，我们采取如下的措施：一是机头外径比管径大30mm，即管外与土体有15mm的触变泥浆膜。

当机头纠偏时，机头前进产生的侧向压力N的分力要克服土体对管子的约束力，如土体是原状土，约束力会很大，土体被触变泥浆置换，触变泥浆是胶体，约束力很小，管子比较容易纠偏。

测量是使顶管机沿设计轴线顶进，保证顶管机顶进方向精确度的前提和基础。为保证本工程的测量精度，施工前首先完成对业主所给测区导线网与水准网及其它控制点的检核。在顶管机上配备激光导向系统指导顶管机顶进，以降低人工测量的误差和劳动强度，加快施工进度。同时采用全站仪对顶管轴线进行测量控制。施工时严格贯彻三级测量复核制度，即作业队复核后报项目经理部，项目经理部测量队进行复核，然后反馈给监理和业主确认，监理监测队确认后，再由项目测量队进行施工放样测量，从而确保顶管按设计方向顶进。

7.2、主要测量技术措施

7.2.1、地面控制测量

顶管施工前，组织公司精测队根据业主提供的工程定位和测量标志资料，对所给导线点、水准点及其它控制点进行复测；同时测设施工过程中使用的加密控制点，并将测量成果书报请监理工程师及业主审查、批准。

（1）引测工作井地面导线点

根据业主及工程师批准的测量成果书由公司精测队以最近的控制点为基点，引测三个导线点至每个出发井附近，布设成三角形，形成闭合导线网。

（2）引测工作井地面水准点

根据业主及工程师批准的水准点由公司精测队以最近的水准点为基点，按国家2级水准要求建立本工程的首级高程控制。每个出发井附近至少布设二个测点，以便相互校核。

7.2.2、坚井联系测量

利用全站仪采用导线法将地面坐标传递到井下仪器台和后视点

用鉴定后的钢尺，挂重锤10kg，用两台水准仪在井上井下同步观测，将高程传至出发井下固定点，最大高差中误差小于等于一毫米，整个管段施工过程中，高程传递至少进行三次。

7.3、顶管机顶进测量

7.3.1、控制测量方法

顶管内接收激光束的光靶传感器和数据处理系统组成了顶进姿态测量控制系统，用来测量以激光导向点为参照的顶管机切削舱的测量板的垂直和水平位移、激光入射水平角及顶管机切削舱仰角及滚动角。

操作人员通过远距离摄像监控及微机系统，对测量数据进行处理计算并将处理结果反应出来的顶管机位置偏差显示在操作室屏幕上，指导操作人员对顶管机进行修正纠偏作业。

激光定向仪、经纬仪、电子测距仪、水准仪组成了测量系统。

现场文明施工措施7.3.4、顶管机初始位置的测定和输入：

将顶管机切削舱的测量板的仰角、滚动角、水平角三个数据测出，并将激光基准点的相对于顶管机的位置（X.Y）测得并输入控制系统。

7.3.5、经纬仪坐标（X.Y.Z）的测量及经纬仪的设置

直线段每50米左右安装接口系统，使发射的激光束能够被目标系统有效接收。同时，人工测量出经纬仪的坐标（X.Y.Z）。输入控制系统，作为计算顶管机位置的基准。

7.3.6、导向系统以安装在顶管壁上的激光经纬仪发出的激光为基准点。然后，测量系统把激光束的方向精度、距离、经纬仪的坐标（X.Y.Z）等数据测出，输入到控制系统。

激光束发射到测量板上以后，测出光点在测量板上的位置（X.Y），计算出顶管机轴线与激光束轴线的关系、顶管机的仰角和滚动角，通过电缆把数据输给控制系统，控制系统中的微机计算结果考虑测量系统与顶管设计轴线的安装误差，计算出测量板对应的顶管轴线与顶管设计轴线偏差值（X.Y）。通过顶管机实际轴线与顶管设计轴线夹角，预测出顶管机切削舱的（X，Y）偏差趋势。通过这些显示在顶管机操作屏上的数据，施工人员可以调整顶管机顶进方向，使顶管机沿设计轴线顶进，从而确保了顶管顶进方向的精度符合要求。

7.4、测量精度控制措施

城市规划管理技术规定解读(1）严格落实公司精测队、项目部测量队、监理监测队三级测量复核制度。