泥水平衡机械顶管施工组织设计Word文件下载.docx
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0.80～5.80
湿,饱和,中密,夹粉质薄层或透镜体
②2褐黄色中砂
2.80～7.00
湿、饱和，中密，夹粉砂,细砂,粗砂薄层或透镜体
②3褐黄色粉质粘土
0.30～4.50
湿,饱和,硬塑，含氧化铁条纹
②4褐黄色粘土
0.70～2.00
饱和,硬塑,含氧化铁条纹
③褐灰色粉质粘土
0.80～6.00
饱和，软塑，含姜石,局部含螺壳,夹粉土薄层或透镜体
③1褐灰色粉土
0.50～4.20
饱和，中密，含姜石,夹粉质粘土薄层或透镜体
④褐黄色粉细砂
1.60～7.80
湿,饱和,密实，夹中砂薄层或透镜体
④1褐黄色中砂
2.70～10.10
湿,饱和,密实，含圆砾,夹细砂,粗砂,砾砂薄层或透镜体
④2褐黄色砾砂
1.60～3.90
湿,饱和,密实
④3杂色圆砾
0.80～2.80
湿,饱和,中密，主要成分为岩浆岩,沉积岩,砾警为0.5～2.0cm,称亚圆形,含卵石,充填中粗砂
④4褐黄色粉土
1.60～2.80
饱和,中密
④5褐黄色粉质粘土
1.40
饱和,可塑
⑤褐黄色粉土
0.60～9.10
饱和,中密，夹粉质粘土薄层或透镜体,夹粉砂⑤2层（厚度0.50～2.30m）
⑤1褐黄色粉质粘土
1.60～6.30
⑥褐黄色粉细砂
1.50～7.00
饱和,密实，夹砾砂⑥4层,卵石⑥5层
⑥1褐黄色中砂
1.55～5.50
饱和,密实
⑥2褐黄色粉质粘土
⑥3褐黄色粉土
1.00～6.50
本工程穿越地层为粉砂层含水量较高。
第三章泥水平衡顶管施工方案
一、施工部署
（一）施工准备
1.建立施工组织机构：
组织机构框图
2.技术准备工作：
（1）组织工程技术人员熟悉审核施工图纸，掌握本工程的设计意图、施工特点及特殊工序要求以及甲方对本工程的工期质量要求；
编写各种技术交底。
（2）技术及管理人员现场勘察地形，地貌及地下障碍物的情况。
（3）测量及试验人员做好施工前的各项准备工作，检查验收场区的控制桩，编制测量放线方案，按照测量方案测设施工控制桩，并作好控制桩保护。
（4）在施工组织设计基础版的基础上，结合施工图纸（资料）和现场实际情况，编制行之有效的施工组织设计。
（5）会同业主及监理单位进行图纸会审和技术交底。
3.施工人员准备
为了保证本工程如期完成施工任务，决定发挥我们整体实力和专业施工能力，利用多年从事穿越施工的丰富经验，选派具有丰富专业施工经验的施工队伍进场施工。
该段泥水平衡机械顶管穿越施工由56人组成：
机头控制3人测量工3人
注浆工3人电工3人
电焊工3人辅助工15人
工作坑构筑 26人
4.物资设备准备：
为了保证本工程有序的进行，同时不占用较多资金，根据施工的先后顺序编制可行的材料、机械设备进场计划。
材料采购计划按照工程量清单及施工顺序实施。
5.施工现场准备：
根据业主提供的临时设施和施工需要，我方拟在现场设项目部办公室、工人宿舍、食堂。
根据现场勘察情况，主体工程开工前，在主工作坑位置附近砌筑长30米，宽5米，高4米的沉淀池一座，材料选用机砖，砌筑完毕进行内外抹砂浆处理，砂浆厚度为2厘米，此沉淀池为下沉式，露出地面1.5米，墙体厚度为0.6米，中间设隔断墙2道，第一道隔断墙高度为3.4米，第二道隔断墙3.0米，隔断墙厚度为0.6米。
6.施工现场布置：
根据施工场地实际情况，开挖顶管工作坑，工作坑尺寸为：
长8米，宽10米，深10米；
另一端开挖接收坑，接收坑尺寸为长5米，宽10米，深10米。
为了确保顶管工作坑内干槽施工，以保证施工安全，根据实际情况在工作坑和接收坑四周布设降水井，进行人工降水。
7.施工现场交通布置：
本工程需投入许多大型设备，运输管材和辅材量也比较大，需要修筑施工通道，作为施工设备、材料和施工人员的进出道路，主坑围档宽30米，长30米；
接收坑围档宽20米，长20米。
（二）施工安排
1．对招标文件的响应
招标文件中要求本工程施工工期较紧。
因此我方需要科学计划，统筹管理，合理安排施工工序，确保按期完工。
招标文件中要求工程质量为合格，我单位精心制定了专项措施，争取使工程质量达到优良标准。
2．施工工期
按顶管施工推进速度为8-15M/天，本段顶进施工计划工期6天加设备进场安装拆卸总工期16天。
3.施工进度计划
为了在规定的工期内完成施工任务，我方除保证人员、机械设备、物资器材作好周密的进场计划及时供应外，计划采用每日三班8小时的工作制度。
施工进度计划详见《施工进度计划表》
施工进度计划表
工序
天
数
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
工作坑构筑
设备安装
调试及进洞施工
推进施工
出洞及设备转场
4．施工顺序
（1）三通一平
配备200kw发电机组，架设临时线路引至施工现场。
并将水源引至施工现场或打水井取水，保证施工用水。
清整施工现场，保证具备施工条件。
（2）工作坑构筑
根据场地周围环境条件以及地层条件，结合我们公司施工经验，经过详细、认真的计算，本工程拟采用锁口圈梁+水平钢格栅+喷射砼结构支护。
（a）工作坑参数设计
工作坑施工应先确保结构稳定，在坑口做现浇砼（C30）锁口圈梁，断面尺寸800*400mm2，，主筋Φ25间距100mm上下两层钢筋,箍筋ф8间距200mm,待砼终凝后方可进行下步开挖，下部采用水平钢格栅﹢钢筋网﹢连接筋﹢喷射砼支护。
支护的施作由上到下进行，按5厘米超挖考虑。
地面以下四米内每一循环挖深0.8米设一层水平钢格栅，钢格栅断面300mm×
300mm主筋ф25,箍筋ф8间距200mm。
开挖后尽快架设钢格栅，施作喷射砼250mm，形成封闭结构。
水平钢格栅自地面4m以下间距0.5m。
预留洞口以上1m范围内设2道水平钢格栅。
在每两层钢格栅间设φ18间距小于1m的钢筋拉杆，且四角两侧必设一根，挂ф8间距150mm×
150mm双层钢筋网片，钢筋网搭接长度不小于2个网孔，钢筋拉杆锚入锁口圈梁内不小于35d。
（b）工作坑开挖
锁口圈梁的浇筑采用（C30）混凝土，待砼终凝后，工作坑土方开挖应分段进行，防止工作坑失稳整体下移。
采用对角开挖，严禁整个墙体同时悬空。
水平钢格栅安装要及时进行，防止土壁外露时间过长而出现塌方。
在挂网之前先由人工整修坑壁，然后挂网，上下网片之间重叠不少于30cm，整个壁面挂网以后再进行加强筋的焊接，加强筋和水平钢格栅应焊接牢固。
挂网后立即进行喷射砼施工，要求砼强度不低于C20。
（c）顶管后背的制作
顶管后背采用浇筑C30混凝土，配置竖向ф25钢筋，间距100mm，后背面积为6m×
5m，厚度为0.8m。
详见工作坑构筑纵断面图。
泥水平衡顶管工作坑构筑纵断面图
（3）按照施工方案要求的各种施工设备进场作业。
二、顶管机、配套设备选择
（一）顶管机的选择
针对业主方提供的地质情况，我们选用Φ1550泥水平衡式工具管机头。
该种工具管有如下特点：
1、刀盘切削装置由3组电机提供动力，保证具备足够的扭矩力穿越可能存在的障碍物，3组变速箱为整机进口件，保证设备的可靠运行；
2、土压平衡，能较精确的控制地面沉降。
（二）主要施工设备
序号
设备名称
数量
备注
1
φ1550泥水平衡顶管机
1台
推进系统
1套
3
液压动力站
电气设备
5
测量设备
同步注浆系统
7
排泥系统
200KW发电机组
9
25T吊车
50T吊车
（三）管材与接口
1、管材
根据设计要求,采用F口钢筋砼管，接口采用契形橡胶密封圈。
2、管材与接口验收
选用优良管材并处理好管子接口对顶管施工是十分重要的。
对于成套管材，要按有关规范对管材作现场检查验收，如发现不合格品坚决予以退回。
3、施工期间的复验
施工前再次检查接口尺寸，橡胶圈和衬垫板的外观和质地，确认合格后方可使用。
接管前要将橡胶圈和垫衬板用硅胶牢牢粘在管材上，保证接管时橡胶圈不移位，不反转，不露出管外。
三、施工工艺流程
施工工艺流程框图
工程开始
测量放样
放样复核
基坑构筑
工作坑设备安装地面设备安装
进洞准备注浆材料准备
机头进洞
中继间安装顶管推进注浆减摩
下管、接口安装
水平顶进
顶管出洞
结束
四、顶进控制
（一）土压力控制：
控制土仓压力值：
Pmin、Pmax
被动土压力Pp
Pp=htg2（45°
+
）+2Ctg（45°
）=195KPa
主动土压力Pa
Pa=htg2（45°
）2Ctg（45°
）=37KPa
P0=Koh=52KPa
设定土舱压力P0为80KPa
土舱压力控制值:
Pmin=P0－15=65KpaPmax=P0+15=95Kpa
（二）顶进速度控制：
调节顶进速度使出泥量控制在95%～98%左右，土压力控制在设定范围内，顶进中，根据地面沉降观测反馈的数据及时调整土压力和顶进速度，使沉降量控制在允许范围内，以确保地面上构筑物的安全。
（三）轴线和高程的控制：
1、测量工作是整个顶管工程质量的关键，它的实施好坏将直接影响到管线线形的平顺，甚至影响到顶管的顺利贯通，因此需精心实施，确保无误。
2、测量包括高程测量和左右偏差测量两部分。
3、高程测量较简单，在地面上把永久性水准引测至井边，通过垂直吊钢尺引测至井下，设临时水准点，再在管道内架设水准仪测至机头内标靶，即可知道机头高程偏差。
此水准还可从机头测出来，闭合差按二级水准控制。
4、轴线测量，在井内设固定的测站，根据设计坡度，经纬仪调好垂直角度，从镜子看光靶上刻度。
5、根据接收井预留孔间隙，考虑到沉井土建施工存在误差，机头操作也存在误差，我们把管道内导线测量误差控制在±
25mm。
导线测量测回数定为一测回，必要时增加测回数。
6、顶进中要做到勤测量、勤纠偏、微纠偏，在进洞和出洞阶段适当增大测量密度，出现偏差应马上纠偏，减少与轴线的偏差次数。
前两节连接成整体。
五、推进顶力的理论计算和中继间的设置
（一）推进顶力的理论计算
F=F1+F2
其中：
F—总推力F1—迎面阻力F2—顶进阻力
F1=π/4*D*P（D—管外径1.6mP—控制土压力）
F2=πD*f*L2（f—摩擦系数L2—最大推进长度）
式中：
P=KO*γ*HO
HO--地面至掘进机中心的厚度，取平均值10m；
γ--土的湿重量，取1.9t/m3
则：
P=0.55*1.9*5.7=5.96t/m2
F1=3.14/4*1.6*5.96=22.78t
我们拟采用1200吨主顶进行施工，即F=1200t。
F2=F-F1=1200-22.78=1177.22t
因此，按照我们的施工经验和数据积累，摩擦系数f取0.4，则：
L2=F2/πD*f=1177.22/（3.14*1.6*0.4）=312.42米
取其70%，即最大推进长度为312.42*70%=218米。
（二）中继间的设置
根据计算结果，该顶管段主顶最大推进长度218米，大于设计顶进长度，不需要增加中继间。
六机头进、出洞口及顶进施工
顶管施工中，进出洞口工作是一项很重要的环节，要加倍的认真对待，确保其安全性，可靠性。
1、机头进洞
如果进洞安全、可靠又顺利，可以说这节顶管施工已成功了一半。
进洞前要做好以下工作：
a、对洞口采取插钢板桩封堵洞口；
b、安装洞口止水圈
为阻止地下泥水及触变泥浆从管外壁与土体形成的缝隙流入主坑，洞口处须安装洞口止水圈。
主要采用10×
30钢挡圈，50×
300遇水膨胀橡胶圈，50×
200聚硫密封膏。
先将止水圈装置初步就位，临时固定在进洞孔井壁上，然后推进掘进机至止水圈，根据掘进机外圆与止水圈板内圆的周边等距离来固定止水圈，确保止水圈中心与管道中线轴线一致。
止水圈里平面与井壁要密实，以防漏浆，影响注浆效果。
c、导轨按管道设计坡度铺设，尽力向设计标高修正；
d、在进洞孔砼上安装延伸导轨，其坡度和标高与道轨一致。
e、破除进洞孔处的砖墙，直至井壁外钢板桩封门后，掘进机快速推进入洞口，然后拔除钢封门后，将掘进机切入土体，同时启动刀盘，当迎面土压力达到计算土压力时开始进土。
f、当机头切入原状土后，停止顶进。
2、顶进
（1）测定实际土层中的压力值
顶管掘进机徐徐推进洞口，切入原状土层后停止推移，要等上8小时后，观察顶管掘进机土层压力表上的值，若此时值与计算值不符时，要以实际测定值为准，并要对原来计算的推进压力控制值和总推力值进行相应的调整。
（2）砼管顶管施工，用3节管子与掘进机头做刚性连接；
（3）严格执行控制值。
a、顶进时出土率控制值95-98%，根据实际情况及时调整。
泥水平衡顶管掘进机用顶进油缸的伸出长度来计量出土率。
b、管道每推进250-300mm时测一次中心轴线，若一发现偏移趋势就进行纠偏，若偏移量达到20mm时，立刻停止顶进，查明原因有措施保证后再顶进，确保顶管轴线的质量，勤测勤纠。
c、根据地面和地表构筑物沉降监测反馈信息及时调整土压力控制值、出土量与顶进速度。
d、若发现沉降值超标，立即停止顶进，查明原因，采取相应措施后才能重新顶进，确保地面建筑物安然无恙。
e、刚开始向井下卸管、装管时，用钢支架固定已顶入的管节，防止油缩回过程中管节后退。
（4）注浆减阻
为了减少推进过程中的阻力，在顶管掘进机外壳上涂沫仿瓷材料；
在顶进中对管子外壁周围注入润滑浆。
注浆材料选用成品膨润土粉。
按照膨润土：
水=1：
8（重量比）的比例拌成润滑浆。
膨润土经过拌浆设备与水拌匀后放入注浆贮存池，经充分的膨胀，有足够的稠度再用螺杆泵通过管道泵入管子的外壁上，形成浆套。
工作坑附近搭建贮存注浆材料膨润土的防雨棚，贮存量为10t。
拌浆桶、盛浆桶、注浆贮存池布置在工作井的北侧，螺杆注浆泵放在工作井内。
注浆主管道采用2寸镀锌钢管。
注浆管的安排：
在掘进机头后连续放四节有注浆孔的管子，后面每隔二节管子排放一节有注浆孔的管子。
前面较密的注浆管功能是让其形成浆套，后面段主要出于补浆的目的。
本段穿越管道所处地层皆为细砂层，该土层孔隙比较大，在顶进过程中按具体情况适当地调整注浆位置、注浆量与注浆压力。
补浆量视具体小情况而定。
（5）泥浆处理
出土采用泥水输送泵送至泥浆沉淀池，充分沉淀后用挖掘机捞起堆放自然凉干后外运。
3、机头出洞
在掘进机出洞前，做好以下工作：
a、通过放样准确确定出洞位置。
b、安置好接收导轨，主要防止出洞后的前面几节管子扭曲、磕头。
c、掘进机顶进至接收井予留洞口，顶力明显上升后，停止推进，同时开始从接收井内破除予留洞口砖墙。
以上工作完成后，就可以将掘进机推入接收井内已铺设好的接收导轨上，用起重机从接收井中吊出掘进机。
4、触变泥浆置换
机头出洞以后沿管道轴线，在原有注浆孔处注入水泥浆液来置换膨润土泥浆并对管外壁的土体起加固作用。
七、道路、地面构筑物的沉降控制及保护措施
该段顶管在铁路路基下推进，覆土深浅不一。
顶管施工时，需确保道铁路的绝对安全，这是关系到国家和人民生命财产安全的一件大事。
为了保证在施工中做到对环境的充分保护，我们将从以下几方面采取措施，来控制沉降，确保铁路的安全。
1、泥水平衡机头施工可控制地面沉降
本次施工我们选用Ф1550泥水平衡顶管机。
在顶管作业时，可通过操作台控制顶速，使迎面土压力保持在主动土压力和被动土压力之间，在通常情况下，土压力可按实际情况控制在P±
20KPA范围。
根据以往经验，在顶进过程中，控制好顶进压力、注浆量、推进速度，以及控制好轴线测量工作，作到勤纠勤测，精心操作，精心施工，沉降量可以做到0.5cm～1.0cm以内,这样可有效的控制沉降，达到预期的控制目标，确保建筑物的安全。
2、顶管跟踪注浆与顶管结束后补浆可控制沉降
顶管顶进过程中，通过提高触变泥浆的稠度，可以起到控制触变泥浆的流失，防止地面沉降发生的效果。
3、道路与房屋的沉降监测
（1）监测范围
根据道路及房屋安全保护监测的有关规定，并结合以往类似工程的一些经验，本次监测范围为Φ15500顶管中心轴线地面5米范围内。
（2）监测内容
主要针对地面的沉降量进行监测。
a、在顶管中心轴线上方地面布置沉降观测点。
b、在顶管轴线上可能影响到的建筑物上布设沉降观测点。
（3）测点布置
a、地面上沉降观测点布设：
沿顶管轴线方向布设，顶管起始段50m范围内每隔10m布点，以后每30m布点。
（4）监测措施
a、严格按照北京市的有关技术规范和规定进行施工全过程跟踪监测。
b、监测点的设置与建设、监理、顶管操作单位等多方协商，并明确标明监测点的位置。
c、监测频率为每天1次，视施工情况加密监测频率，在关键部位要及时跟踪监测并提供监测报告，遇特殊情况，提供速报。
d、监测仪器事先经过有关技术部门的标定和校正，以保证监测数据的可靠性。
e、当监测值接近报警值时，及时预警，并提请有关方面注意；
当达到报警值时，及时报警，并分析原因。
f、施工监测工作延续到施工结束后，观测值稳定一周后方停止监测。
g、路面沉降达到1cm时为报警值。
管线报警值为0.5cm。
（5）监测仪器设备
a、S1水准仪、水准尺；
b、J2经纬仪、棱镜、钢尺、垂球等；
c、计算机、打印机及数据处理软件。
（6）其它
配合监理及专业监测队伍的监测工作，监测数据必须进行比较分析，以正确地指导施工。
八、顶管施工质量控制
顶管施工质量控制
项目
允许偏差
钢筋砼管最大偏角
0.5°
管线轴线偏差
L≤100M
50mm
标高偏差
+30～-40
相邻管节错口
≤15mm无碎裂
接口抗渗试验应达
0.11MPa
内腰箍不渗漏，橡胶止水圈不脱出
顶进过程中地面沉降控制范围
允许变化范围（MM）
地面隆起的最大极限
+10
地面沉降的最大极限
-10
顶管在纠偏过程中，应勤测量，多微调，每项纠偏角度应保持10´
～20´
，不得大于1°
第四章质量目标设计及质量保证措施
一、质量总目标
1、执行ISO-9001质量控制和质量管理模式管理施工各个环节，开展各项管理工作和施工生产。
2、质量指标工程受检率100%，合格率100%。
二、质量保证体系
1.为了保证本工程达到预期的质量目标，防止施工过程中质量失控，项目部必须建立质量保证体系，明确相关人员的质量职责。
所有施工人员严守岗位，各尽职守。
质量保证体系见下图：
项目经理部质量保证体系框图
2.质量控制流程
质量控制流程图
3.根据ISO-9001质量控制和质量管理模式建立项目施工质量保证体系，明确每一个要素负责人，坚持“质量第一”和质量否决权，同时细化、量化质量指标，与个人效益挂钩，奖优罚劣。
4.从工程之初，制订质量计划，按标书规范每步工作程序，实行标准化管理。
严格控制“采购”程序，加强进货过程的检验和试验以及最终检验和试验，以确保各项质量目标和实现。
5.为了确保施工质量，要不断强化全体施工人员的质量意识，在施工过程中，坚持谁施工，谁负责的原则。
施工前各岗位人员必须先明确操作工艺及质量标准。
同时，根据施工现场特点制定“预防措施”，有针对性地加强工作坑、管道顶进、定向钻穿越施工中的通病防治。
三、质量保证措施
1.建立健全质量管理制度,并认真贯彻落实各种质量标准及本单位的质量管理制度.
2.加强“三检”制度的落实,严格工序控制,未经三检的工序决不放行.
3.严格按施工图纸、施工规范、操作规程和技术交底等有关文件施工。
4.加强现场材料的管理，做到不合格的材料不进入施工现场，如若发现有不合格的材料进入现场，则追究有关材料员的责任，不合格材料予以清退。
5.特殊工种必须持证上岗，杜绝无证操作。
6.配合工程进度，组织劳动竞赛，以质量水平高低为判别标准，以提高施工人员的创优意识，严格执行奖优罚劣制度。
7.施工过程中必须加强定位控制测量工作，在测量人员放线定位后，由公司专业测量人员（测量技师）复核桩（点）位置、高程等项目。
8.各种施工记录填写及时、准确、清楚，符合要求，并及时报有关部门或单位。
9.现场实行质量一票否决制，对于不合格的工序，质检人员有权令其停工或返工。
任何施工人员均有权将发现的问题或问题隐患向有关部门汇报。
10.发现质量问题按有关规定及程序向有关部门及时反映，不得瞒报及自行处理。
11.材料采购由专人负责，严格按照有关规定和制度进行。
第五章工期保证措施
一、工期目标
本工程根据设计及招标文件的要求，工程较紧。
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