顶管专项施工方案.docx
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顶管专项施工方案
榆中县兴隆山大道道路工程
竖井开挖、支护及管道
顶进专项施工方案
审批：
审核：
编制：
编制单位：
榆中县兴隆山大道道路工程项目部
编制日期：
二〇一八年七月十四日
第一章编制说明
1.1编制说明
为完成预期的建设任务，达到目标，指导工程的实施。
为此，根据现场实际情况和工程特点，特编制本方案。
榆中县兴隆山大道道路工程给水工程、雨水管道和污水管道，环城西路道过路顶管方案。
1.2编制依据
1.2.1榆中县兴隆山大道道路工程设计图纸；
1.2.2甲方关于该工程的现场技术交底；
1.2.3地形地貌、地下管线、地下构筑物的实地调查；
1.2.4施工区域地层地质、地下水情况的调查了解；
1.2.5工程所在地道路运输、通讯联络、人文等条件，以及材料、构件、特别是特殊材料的供应加工情况，机械的供应维修，配件的协作能力及有关劳动力供应和分布情况；
1.2.6有关本工程的国家现行法律法规、施工及验收技术规范，质量验收标准：
1质建[2009]（87号）文件
2《中华人民共和国安全生产法》
3《中华人民共和国环境保护法》
4国务院《建设工程安全生产管理条例》（国务院令第393号）
5劳动部《压力管道安全管理与监查规定》
6《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）
7《给水排水构筑物工程施工及验收规范》（GB50141-2008）
8《给水排水工程顶管技术规程》（CECS246:
2008）
9《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）
10《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2011）
11《土方与爆破工程施工及验收规范》（GB50201-2012）
12《建筑基坑工程检测技术规范》（GB50497-2009）
13《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）
14《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2012）
15《地下建筑工程逆作法技术规程》（JGJ165-2010）
第二章工程概况
2.1工程概况
2.1.1工程名称：
榆中县兴隆山大道道路工程
2.1.2工程位置：
本工程位于榆中县城关镇环城西路，东接兴隆山大道二期，西接兴隆山大道旅游通道。
2.1.3穿越管线的管径DN500、DN800，埋深均在4-6米之间。
2.1.4需要做顶管的工程量为：
DN500钢丝骨架复合管40m，接口采用电热熔管件连接；DN500高密度聚氯乙烯双壁波纹管（HDPE）160m,管道接口采用橡胶圈；DN800Ⅲ级钢筋混凝土管200m。
2.2地勘资料
2.2.1地理位置及地形、地貌
榆中～河口总体为两山夹—河的特殊地形，南山两山总体南高北底，中间向河谷方向倾斜。
兰州市区最高处为皋兰山，海拔为2129.6m，黄河自西向东横穿兰州市区，是兰州市区的最低区，海拔高程为1497～1553m，黄河以南地区高程1510～2593m，黄河以北地区较南部低，高程变化在1510～2067m之间，相对高差557m，黄河南北两岸群山对峙、中间呈葫芦形谷地，谷地东西长约53km，南北宽约2～9km；榆中盆地区总体向北倾斜，最高处兴隆山海拔高程为2741m，北部的宛川河从东向西流过，形成榆中盆地的最低处，海拔高程为1776～1534m。
根据不同形态特征和成因类型，榆中县城地貌大致可划分为两种基本类型，即侵蚀堆积黄土丘陵地貌和冲洪积平原地貌。
2.2.2地质水文条件
气候与气象
本区深居内陆，远离海洋，大陆性季风气候明显，气候干燥、降水量少是其基本特征。
全区降水在空间分布上东南部及西北不大于中北部，受山脉地势影响，马啣山为一多雨中心，年降水量大53mm，成为黄土高原上的“湿岛”，七里河区西果园～榆中县和平～三角城～高崖一线以南及永登县连城等地，年降水量在400mm左右，其它地方只有250～350mm。
降水的季节分布也不均匀，集中在5～9月，占年降水总量的80%以上，冬季降水很少，只占年降水量的3%。
降水的年际变化也很大，兰州市区多年平均降水量为311.7mm，但最多的1978年达547mm，最少的1980年只有189mm，兰州地区降水量较小，但降雨强度较强，历时短、暴雨多，4小时最大降雨150mm。
（1964年7月20日调查值）和每小时平均降雨强达50mm的记录，这有利于滑坡、泥石流的形成。
兰州市区及榆中县出现暴雨的概率为4～5年一次，其它地方约20年一遇。
大雨全市年平均出现1～2次，榆中、市区较多，永登最少。
短历时暴雨的季节分配与降水的季节分配非常相似，也多集中在5～9月。
本区年蒸发量一般在1300mm以上，与降水量分布相反，其北部大于南部，兰州市区年蒸发量为1446.4mm，相当于年降水量的4.6倍，是黄土高原最为干旱的地区之一。
区域水文地质条件
设计勘察深度内未见地下水，设计及施工时可不考虑地下水的影响。
（1）区域地质构造、地震及地层岩性
（2）地质构造
拟建道路场地沿线地质条件比较简单，从沉积类型及地貌单元划分，拟建场地地处兴隆山山前洪积扇上，主要为第四系全新统及上更新冲洪积成因。
根据地貌单元、地层形成年代、成因类型及物质组成状况，可将沿线地层划分为三个工程地质大层及四个工程地质亚层。
（3）地震
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）和《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015）,本场地抗震设防烈度为7度，设计基本地震动峰值加速度值为0.15g，基本地震动加速度反应谱征周期值为0.45s，设计地震分组为第三组。
（4）地层岩性
本工程勘察深度范围内，地层结构较为简单，地层自上而下分别简述如下：
A、-1填土（Q4al-pl）：
杂色、黄褐色，稍湿，稍密，以粉土、细砂为主，含少量卵石、碎石、砖块等，偶见生活垃圾，人工堆填而成，该层主要分布于场地东西两侧环城西路及栖云北路附近。
本厚度为0.50～1.10m，地面标高为1972.16m～2006.24m。
B、-2填土（Q4ml）：
褐黄色，土质不均，以粉土为主，含大量植物根系，大孔隙发育，呈松散状，该层主要分布于K0+020～KO+760段表层，该区域主要为耕用地及荒地。
本厚度为0.40～0.50m，地面标高为1981.91m～2002.47m。
C、黄土状粉土（Q4al+pl）:
杂色，褐黄色，土质较均匀，虫孔、孔隙较发育，见水平层理，摇振反应中等，无光泽，干强度低，韧性低，稍湿，稍密，该层在场地内均有分布。
本厚度为5.40～13.2m，地面标高为1971.06m～2005.74m。
D、碎石（Q4al+pl）:
杂色，青灰色，中密状，岩石成分以花岗岩、硅质砂岩、石英岩为主，次棱角状或次圆状，分选性差，含大量圆砾，砂类土充填，一般粒径20～60mm，约占全重60%，偶见漂石颗粒，夹细砂薄层。
根据临近场地资料，该层主要分布于场地下部，厚度大，本次勘察仅在场地东侧揭露。
本埋深为6.50～13.7m，层面标高为1992.84m～1965.66m，最大揭露深度为2.10m（未揭穿）。
2.3地下管线调查
本工程敷设管道，走向东西向，管道在道路两侧，位于非机动车道中线正下方。
环城西路东侧有一道给水管，西侧有给水管、雨水管、污水管和国防光缆，无其他管线。
第三章施工组织
3.1组织机构
鉴于本工程的特点，为了更好地服务于业主，保质、保量、按期完成，创建精品工程，我公司领导班子经过认真研究讨论，决定选派本公司经验丰富、在全国非开挖领域有领先技术的专业人员承担此项工程的施工任务，并成立组织管理机构。
项目部组织架构如下图：
3.2施工进行计划
本工程总工期根据工程进展需要进行安排，施工进度详见施工进度图。
3.3施工人员
3.3.1本工程施工人员安排原则
1）首先依据工程的施工阶段安排劳动力；
2）各专业施工队伍，根据施工进度计划，分阶段进入，保证人员的稳定；
3）劳动力的数量则依据工程量的大小和工期，以及工程项目的难度等因素综合考虑，保证工程总体控制计划、工程量、流水段施工需要；
4）特殊工种如钳工、接口处理等施工人员，须有相应资质单位或持有有效工作证件方可上岗。
3.3.2主要工种劳动力计划
序号
职位
人数
序号
工种
人数
1
开挖工
18
5
电工
5
2
管工
6
6
机械操作工
3
3
密封
3
7
杂工
3
4
砼工
12
8
钢筋工
3
3.4施工设备
工具和机械根据需要计划分期分批由公司组织配备运往施工现场。
其他小型机械器具均由项目部自行解决（“/”根据具体情而定）。
序号
机械名称
型号
单位
数量
备注
1
顶管设备
/
台
3
300-500T液压油缸
2
垂直起降设备
套
3
2T
3
发电机
台
3
50千瓦
4
挖掘机
240
辆
3
6
运输车
辆
2
7
吊车
12T
辆
2
3.5施工材料
材料
型号
单位
数量
材料
型号
单位
数量
砖块
块
/
木板
m2
/
沙子
m3
/
支木
Φ250×6m
根
/
彩钢
块
/
Φ300×9m
根
/
水泥
32.5
T
/
电缆
25mm2
m
150
商砼
C30
m3
/
模板
m2
/
钢筋
Ф16@150、Ф20@150
T
/
钢管
m
/
3.6技术准备
3.6.1收集整理各类资料，向业主申领施工图纸。
参照设计图纸与现场初步实地调查资料，发现按原设计无法施工时立即向甲方汇报，待新设计完成后再施工；发现现场有大量超额设计以外的工程量的，及时向甲方汇报。
3.6.2组织技术人员、现场与作业相关的管理人员熟悉施工图纸，了解设计内容、施工任务，制定相关的工期、质量措施、安全措施、进度措施。
按图纸要求配齐相关定型图集、规范等，进行图纸会审工作。
3.6.3进行分部分项开工前的技术交底工作，交底内容应准确、全面，对其中难点、要点应予以强化。
3.6.4工程确立后，确定的项目部派遣人员立即进场，与建设单位的各部门联系，会同监理部门及时作好现场接收工作，并办理相关的手续。
3.6.5与业主和监理单位办理工程高程控制点、具体管位中线、地质资料的书面交接手续，并进行现场踏勘确认。
3.6.6与业主和监理单位明确施工用水、电、道路的各规章制度要求的方式、途径、供应点和供应量以及可用区域的界限或业主其它特殊要求。
3.6.7现场测量放线，按合同规定放出具体的工作坑位置。
并做标高的引测工作。
第四章工作井开挖、支护施工方案
4.1施工准备
工作坑布设应充分考虑地上及地下管线、建筑物分布情况，在满足施工有求的场地放坑。
对施工区进行全封蔽围挡，围挡按当地市政关于道路施工区彩钢板围挡要求围挡。
彩钢围挡上悬挂施工铭牌注意来往车辆及行人的安全，并做好警示标志。
基坑开挖前，必须掌握沿线地质，水文和地下管线埋设情况，对各个井位详细勘查。
在顶管工作坑开挖前，必须根据管线协调会精神，通知各种管线产权单位现场指认线位。
破除路面用挖机施工，破除前用管线探测仪盲测地下是否还未探明管线，探测方式：
先用自然波法探测纵向、横向是否有稳定信号；再用感应法进一步详探，分别探测纵向、横向是否有稳定信号。
如无信号，则开始用挖机破除施工。
4.2工作坑开挖及支护设计
以DN800mm*80mm*3mⅢ级钢筋混凝土管为例，以此类推，根据此法确定剩余型号管径工作坑尺寸。
4.2.1工作坑尺寸设计
工作坑宽度B=D（管道外径）+2b（作业宽度1.5米），故
B=0.9+2×1.5=3.9m；
工作坑长度L=L1（管节顶进后压在尾端的最小长度0.8米）+L2（管节长度3米）+L3（液压千斤长度1.2米）+L4（后背厚度0.5），故
L=0.8+3.0+1.2+0.5=5.5m；
工作坑上口尺寸：
主坑均为5.8m×4.2m，副坑尺寸根据检查井设计要求决定。
在开设工作坑时，净空尺寸可根据现场实际情况进行适当调整。
4.2.2工作坑支护设计
依据工作坑深度（深9.0m）、现状周边环境影响、工程进度，基坑支护等级为Ⅱ级。
工作坑支护采用钢筋砼支护，工作坑壁第一层厚300mm，第二层厚300mm第三层厚300mm，第四层厚300mm。
根据工作坑深度及土质情况，现场具体情况进行调整开挖深度。
4.3工作坑开挖及护壁施工
4.3.1主坑施工工序
施工放线——约请管线单位进行现场确认—管线探查—开挖第一层—工作坑防护及搭建平台—人工刷坡—制作第一层护壁（钢筋制作、绑扎、支模、浇筑混凝土并养护）—拆除模板—开挖第二层—人工刷坡—制作第二层护壁（钢筋制作、绑扎、支模、浇筑混凝土并养护）—拆除模板—开挖第三层—人工刷坡—制作第三层护壁（钢筋制作、绑扎、支模、浇筑混凝土并养护）—拆除模板—开挖第四层—人工刷坡—制作第四层护壁（钢筋制作、绑扎、支模、浇筑混凝土并养护）—拆除模板—人工开挖至要求深度—底板施工—导轨设备安装。
4.3.2施工平面布置图
工作坑围挡尺寸为30m×8m，围挡内布置如下图所示：
4.3.3工作坑开挖、支护施工方案
据施工图纸提供的坐标点，用全站仪放出工作坑坑中、坑东、坑西中线点。
坑东、坑西轴线点距坑中8m，在开挖的过程中对坑东、坑西轴线点进行保护。
工作坑开挖前根据工作坑下口尺寸、深度、墙厚、放坡等计算出工作坑上口尺寸。
放线采用经纬仪控制中线，其他边线采用十字交叉法定位，严格保证工作坑上口尺寸。
施工步骤如下：
（1）第一层土方开挖及护壁浇筑
工作坑开挖采用人工与机械配合施工：
待查明无地下管线后，用机械进行土方开挖，直至挖至3m深。
开挖完成后人工处理坑壁，坡度1：
0.06。
第一层钢筋混凝土护壁（地面下1～3m）浇筑施工：
刷坡完成后随即进行钢筋绑扎，模板支设和混凝土浇筑，混凝土养护达到要求后拆除模板。
（2）工作坑防护措施及施工平台搭建
在第一层完成后，进行工作坑防护措施及平台搭建施工。
砌筑挡水墙：
位置距坑边0.5m，高度25cm，挡水墙内外壁用水泥粉刷。
钢管护栏：
位置距坑边1.0m，高度大于1.2m，立杆处采用三角坚脚支撑，保证护栏稳固可靠，钢管警示色鲜艳明显。
在上下坑口处的一侧设置专用活动式护栏。
（3）第二层土方开挖及护壁浇筑
待第一层混凝土护壁模板拆除后，然后进行以下开挖、支护施工。
第二段土方开挖，二段开挖深度视各工作坑深度而定，采取人工开挖方式，第二层护壁制作方式同第一层。
第二层钢筋混凝土护壁（地面下3.0～5.0m）浇筑施工：
刷坡完成后随即进行钢筋绑扎，模板支设和混凝土浇筑，混凝土养护达到要求后拆除模板。
第三层钢筋混凝土护壁（地面下5.0～7.0m）浇筑施工：
刷坡完成后随即进行钢筋绑扎，模板支设和混凝土浇筑，混凝土养护达到要求后拆除模板。
第四层钢筋混凝土护壁（地面下7.0～8.0m）浇筑施工：
刷坡完成后随即进行钢筋绑扎，模板支设和混凝土浇筑，混凝土养护达到要求后拆除模板。
人工开挖至工作坑要求深度。
4.3.4工作井护壁施工及检查验收
钢筋加工：
钢筋的表面不得有裂缝，结疤和折叠。
钢筋加工前，应先去除钢筋上的铁锈，油渍等杂物。
弯曲钢筋时，要用机械冷弯，不得用气焊烤弯。
水平钢筋末端做180º弯钩。
钢筋绑扎：
竖直钢筋与水平钢筋采用绑扎连接。
绑扎网片时中间部分的相交点间隔交错的扎牢。
在弯折处，接头处钢筋位置应错开至少500mm，且同一截面不大于二分之一。
钢管脚手架：
钢管脚手架搭设时，自下而上，横杆水平，立杆竖直。
其采用扣件连接，扣件螺丝拧紧牢固。
在脚手架外侧设置与地面45-60°夹角的剪力撑。
模板安装：
模板安装前对模板表面进行清理干净，模板连接牢固。
对有缝隙处采取相应措施防止漏浆。
模板拼装完毕后其几何平面尺寸符合要求。
模板采用18mm胶合板，模板外用50×100mm木枋做压条格栅，其竖向间距0.5m，
混凝土浇筑及养生：
混凝土采用C30商品砼，浇注时采用溜槽灌入，分层浇注，每层厚度不超过45cm。
插入式振捣棒振捣时，插点均匀排列，不遗漏，做到均匀振实。
震动棒平移间距40cm。
振捣上一层时应插入下层10cm，以消除两层间的接缝。
对混凝土外表进行湿润养生。
4.3.5工作井上下扶梯的搭设
扶梯采用梯宽不小于60cm、踏步不大于40cm的金属梯子。
扶梯搭设角度为70°～80°，并在腰部加设扶梯支撑。
扶梯支撑采用角钢为L70×6，在扶梯1.2-1.5米高加装扶手。
扶梯安装时梯脚部坚实，并固定。
第五章管道顶进施工方案
5.1施工准备
待墙体混凝土拆模施工完成后，底板下方采用级配碎石摊铺，厚度0.2m，顶面采用双层土工布布设，用C30混凝土浇筑底板表层，板厚0.3m，将导轨埋设在混凝土中，要求混凝土顶面低于管道底面40mm～80mm。
待顶管施工完成后拆除导轨，绑扎底板钢筋进行检查井底板施工。
5.2导轨安装
（1）导轨安装应符合下列要求
导轨采用钢质材料制作，根据管材质量选配钢轨作导轨。
两根导轨顺直，两根导轨的内距按下式计算：
式中：
A0——两导轨中距（mm）；
A——两导轨上部的净距（mm）；
a——导轨的上顶宽度（mm）；
D——管外径（mm）；
h——导轨高度（mm）。
（2）导轨安装质量应符合下列规定
两根导轨应直顺、平行、等高，导轨安装牢固，其纵坡与管道设计坡度一致。
导轨高差允许偏差2mm，导轨内距允许偏差为±2mm；中心线允许偏差为3mm，顶面高程允许偏差为0mm～3mm。
依据《给水排水工程顶管技术规程》（CECS246:
2008）第12章第11节P-49页。
顶管工作井竖井及设备允许偏差
项目
规定值或允许偏差（mm）
检验频率
检验方法
范围
点数
工作竖井每侧宽度、长度
不小于施工、设计规定
每座
2
用尺量
后背
垂直度
0.1%H
每座
1
用垂线与角尺量
水平扭转度
0.1%L
1
导轨
內距
±2
每座
1
用尺量
中心线
≤3
1
用经纬仪
顶面高程
0，+3
1
用经纬仪
5.3顶管的顶力计算
参照GB50268-2008（6.3.4）和CECS246:
2008,顶力估算公式如下：
F0=πD1Lfk+NF=3.14×0.9×70×4.0+0=791.28（KN）
式中：
F0——顶进阻力（kN）；
D1——管道外径（m），取900mm；
L——管道设计顶进长度（m），最长取70.0m；
fk——管道外壁与土的平均摩阻力（KN∕㎡），取4.0；
NF——迎面阻力
本工程采用人工挖掘顶管施工，迎面阻力NF取0，通过计算得出最大F0=791.28KN。
管道顶进采用1台300T液压油缸即可满足施工要求。
5.4后背设置
顶管利用坑壁土体作后背，后背所能承受的最大的顶力取决于顶管管道所能承受的最大顶力，在最大顶力确定后，据此可进行后背的结构设计。
后背的尺寸主要取决于管径大小和后背土体被动土压力。
所设计的后背具有充分的强度、刚度，且后背墙表面要平直。
5.4.1后背墙布置
后背墙采用拼装式，在墙面横排200mm×200mm枕木，枕木前排30#工字钢，在工字钢前再横排顶铁。
横排枕木是为了是顶力均匀分散在后背墙上，同时将工字钢下扎500mm加强锚固。
后背墙应与管道轴线垂直，允许不垂直度为5mm/m。
5.4.2后背墙核算
工作坑后背的受力分析见下图：
反力R应为总推力F0的1.2～1.6倍，确保安全。
后背墙每米宽度上的被动土压力：
P被=0.5×γh2×KP+2chKP0.5
=0.5×17×2.52×1.57+2×27×2.5×1.570.5
=295.36kN/m
总被动土压力：
R被=P被×B×h
=295.36×3.5×2.5
=2584.37kN
式中：
P被--每米宽度上的被动土压力，kN/m
R被--总被动土压力，kN
γ--土的容度，kN/m3，取17kN/m3
h--后背墙高度，m，取2.5m
B--后背墙宽度，m，取3.5m
KP--被动土压力系数，KP=tg2（45º+23º/2）
c--土的内聚力，KPa，取27KPa
R/F0=2584.37/774.70=3.34，可确保安全。
（F0为估算总顶力，见5.3）
5.5下管平台
下管采用18T吊车，根据施工进展依次逐根下管。
5.6顶进设备安装
安装前对高压油泵、液压油缸、液压管路控制系统、顶铁和压力表标定等进行检查，设备完好，方可安装。
根据顶管竖井的施工设计，安装高压油泵、管路及控制系统。
油泵宜设置在液压油缸附近；油管直顺、转角少；油泵与液压油缸相匹配，并有备用油泵。
液压油缸的油路并联，每台液压油缸有进油、退油的控制系统。
液压油缸的平面中心与管道中心线一致。
顶进设备试车运行符合下列要求：
（1）设备试车运行及顶进时，工作人员不得在顶铁上方及侧面停留，并随时观察顶铁有无异常迹象；
（2）顶进开始时，缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进；
（3）顶进中若发现油压突然增高，立即停止顶进，检查原因并经过处理后，方可继续顶进；
（4）液压油缸活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快。
5.7顶铁安装
有足够刚度、无歪斜扭曲现象，顶铁上有锁定装置，顶铁单块旋转时能保持稳定，顶铁采用铸铁成型或型钢焊接成型。
顶铁放置在管道两侧，且顶铁中心线与管道中心线平行、对称直顺；顶铁与导轨和顶铁之间的接触面不得有泥土、油污。
更换顶铁时，先使用长度大的顶铁，以减少顶铁连接数量；顶铁的允许连接长度，根据顶铁的截面尺寸确定。
当采用顶铁截面为200mm×300mm时，单行顺向使用的长度不得大于1.5m；双行使用的长度不得大于2.5m，且在中间加横向顶铁相连。
顶铁与管口之间采用缓冲材料衬垫。
在顶力作用下，管节承压面应力接近其设计顶镐压力强度时，采用U形或环形顶铁等措施，减少管节承压面应力。
5.8管道顶进
5.8.1顶进前检查下列内容，确认条件具备时方可顶进：
全部设备经过检查，并经试运转确认正常；
导轨的中心线、坡度、高程符合设计规定；
已具备防雨防水的措施；
已制定开启封门的措施。
初始顶进5m～10m范围内，增加测量密度，首节管允许偏差为：
轴线位置3mm，高程0～3mm。
顶进连续施工，除不可抗拒情况下，不得中途停止作业。
5.8.2人工挖土顶管的施工要求
顶管方式采用随挖随顶，在道轨以外管前挖土长度不得超挖，同时应遵守挖掘、顶进的有关规定；
正常顶管地段管顶部位最大超挖量宜控制在15mm以内，管底部位135°范围内不得超挖。
在不允许土层下沉的顶管地段，管道周围不得超挖。
在顶进过程中遇到下列情况之一时，及时采取措施，方可继续顶进。
（1）发生塌方或遇到障碍物。
（2）后背倾斜或严重变形。
（3）发现顶铁扭曲迹象。
（4）管位偏差过大，且校正无效。
顶进过程中，顶铁拆装及使用应符合下列要求：
（1）顶铁无歪斜扭曲现象，安装必须直顺；
（2）每次换放
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