顶管施工专家论证方案Word格式文档下载.docx

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（14）给排水构筑物施工与验收规范（GBJ141-90）

（15）建设工程项目管理规范（GB/T50326-2001）

（16）施工现场临时用电安全规范（JGJ46-88）

（17）建筑机械使用安全技术规程（JGJ33-2001）

（18）建筑施工安全检查标准（JGJ59-99）

（19）《混凝土和钢筋混凝土排水管线（GB/T11836-1999）》

（15）《市政管道排水管道工程与附属设施》（GJBT-97506MS201）

二、工程概况

1、工程简介

京包高速公路（五环路～六环路）工程起点位于北京海淀区北五环路箭亭桥南约1.5公里，起点桩号K0+000，终点与京包高速公路（六环路～德胜口段）相接，全长19.877公里。

本工程是其第二标段，主线起点桩号K2+000，自起点向北经朱房村西侧，在中央财经大学分部西侧通过，于K2+535.7处上跨上地南路，终点桩号为K2+880，与上地铁路分离式立交主线桥相接，全长0.88公里，本工包含互通立交一座，匝道2条，其中A匝道位于主线东侧，主线K2+000作为A匝道起点AK0+000,末端位于上地南路交汇点，桩号为AK0+602.35,全长602.35米。

上地南路互通式立交A匝道东侧排水，设计为雨水管线排水，其中Y1-7～Y1-15位于A匝道曲线段，桩号为AK0+145.5～+405.5，全长260m，由于该段西侧为浆砌片石挡墙，红线外为汉城遗址和朱房村小学，且该段埋深平均深度为5m，红线内无法满足明开施工条件，故此段采用顶管施工。

2、工程地质情况

根据设计图纸，原地地面标高为42.96～45.54m；

Y1-7管底高程为40.63m，埋深4.91m，Y1-15管底高程为39.98m，埋深2.975m，管线上方为原地貌，无结构物，四周无其他管线。

管线管径D=1.6m，管线位于曲线半径为R=150m的曲线上，Y1－7轴向东接入D=1.4m的明开雨水管，Y1-15向南接入D=1.55m明开雨水管。

表层人工堆积层，分布于地表，厚0.5～3米。

土层中含有较多砖块、碎石和砖灰渣。

其下为粉土填土①层与房渣土、碎石填土①1层。

标高44.41～46.95米以下为粉土②层，粉质黏土②1层与细砂、粉砂②2层。

标高40.07.～41.61米以下为粉质黏土③层与粉土③1层，此段为掘进土层。

标高37.91～40.39米以下为细砂、中砂④层与圆砾①1层。

水文情况：

层间水一层，标高36.22米，埋深10.4米。

3、主要工程数量

顶管工程中主要材料为Φ1600mm*3m钢承口钢筋砼管（二级）。

工程数量：

260m。

3、施工工艺

本工程管材DN1600采用滑动橡胶圈结构的钢承口管；

排水管等级为II级；

管材混凝土强度等级C50，单节管材长度为3m,管材自重为6.44T；

管道坡度为2.5%。

顶管工艺采用人工掘进顶管施工。

3、施工平面布置

全段顶管总长为260米，计划设施工竖井3座，详细施工平面布置详见图1《京包2＃标雨水管线工程顶管施工平面布置图》。

（1）临时设施

每座竖井周围在距井口2m范围内采用1.8m高钢制围挡围护，横向留4米开口供管材进场。

（2）临时道路和排水设施

材料、施工设备运输均可通过上地南路进入,通过互通区便道进入施工现场。

由于施工计划时间定于3月和4月份间，不会存在大量降水，同时由于地下水位较深，因此本工程不考虑采用降水措施，仅修建临时排水沟，以便将周边雨水与降水汇集后，直接引入附近原有的沟渠内。

井内于四角开挖小集水坑，如有积水采用水泵抽出排入临时排水沟内。

三、施工计划

1、施工进度计划

雨水管线顶管施工计划从1月28日开始，到4月19日完成。

具体施工进度相见图2《京包2＃标雨水管线工程顶管施工计划横道图》。

由于雨水管线的工作井和接收井围挡与管材存放运输场地侵占了部分A匝道挡墙施工空间，同时挡墙施工会对顶管顶进造成干扰，而挡墙又制约着标段的路基填筑，因此本段雨水管线工期较为紧张，必须与4月20前完成，为路基在6月份前完成大部分土方填筑打下基础。

同时由于征地拆迁原因，3#井附近不具备施工条件，暂不做计划；

只能先行施工1#、2#井。

施工顺序和指标如下：

（1）首先1#、2#井同时进行开挖支护，计划时间为3月15日至3月16日，后背墙施工、吊装顶进设备安装、调试为3月17日至3月23日。

（2）其次1号井的小桩号方向和2号井大桩号方向顶进，计划日进尺为5m，计划施工日期是3月24日至4月1日。

（3）1号井的小桩号方向和2号井大桩号方向顶进完成后，进行顶进设备换向，后背墙施工，计划时期为4月2日至4月5日。

（4）1号井的大桩号方向和2号井小桩号方向顶进，计划日期为4月6日至4月16日。

（5）工作坑的回填，接收检查井的砌筑，由于不影响挡墙和路基施工，计划于4月18日至4月25日完成。

（6）3#井的施工根据拆迁时间安排，先行顶进大桩号一侧，然后顶进小桩号方向，计划完成时间为25天。

2、人员与物资进场计划

本标段设顶管施工队伍1个，工人45人。

项目经理部设9个职能部室：

工程部负责顶管的施工调度、技术指导、测量放样、对外协调，下设测量班和资料室；

质检部负责工程的质量监察；

安全环保部负责工程的安全、环境保护、文明施工与道路交通协调疏导；

拆迁部负责主动配合业主协调征地拆迁与现场临时用地工作；

计划部负责工程计量、统计、验工计价；

财务部负责工程的财务管理、成本控制；

物资部负责工程物资、设备保障；

试验室负责工程的全部试验和检测；

综合办公室负责后勤、地方关系、文秘、接待、治安等工作。

本工程施工人员和设备均已到场，所用管材也已订购随时可以进场，因此不另行排定进场计划。

三、施工方法与技术措施

1、施工准备

施工材料准备：

根据施工进度安排积极组织材料进场与报验，进场后与时进行材料的现场确认。

2、施工机械准备：

根据施工进度安排积极组织施工机械进场，满足施工的需要，施工机械准备情况详见附表。

3、施工测量的准备：

利用经监理复测合格的基准点与设计图纸进行雨水管线的放样，经监理复测合格后方可进行下部工序。

施工测量采取“四固定”措施，保证测量精度。

测量仪器在施测前应检校，严格按测量操作规程施测。

（1）、施工水准控制网的建立

①、根据管线走向图，在施工前利用现场水准控制网点，采取闭合导线测量方法，将水准点引测到每一个工作井位置，并且固定在相邻的建筑物上。

②、在每一个水准点位置用红漆做好标志，写上高程。

③、绘好水准点点位记录图，便于施工时寻找。

④、做好水准点的保护工作，便于用时互相连测。

（2）、施工平面控制网的建立

①、根据管道设计图上井位坐标用全站仪，在施工前将每一个用木桩落实到现场。

②、用全站仪根据工作井、接收井的桩位放出工作井两侧顶管的方向轴线，并用木桩落实到工作井两侧。

③、以两侧顶管方向线为依据确定工作井的中心线，按工作井施工图的长宽作为基础放工作井施工线。

④、将控制点延伸到施工现场外，固定在相邻的建构筑物上，以防止施工破坏。

4、施工现场准备：

采用经业主、管理部门、设计、监理等部门同意认可的预制构件加工厂，根据设计图要求加工预制钢筋混凝土管。

②施工现场进行地上、地下各种管线与障碍物的勘测定位，与地上、地下障碍物的改建、拆除；

同时进行施工现场的平整，临时材料堆放地的选定。

③根据施工现场情况，制定周密的施工进度计划，保证A匝道挡墙和主线路基施工工期的需要。

5、顶管主要施工方法

（1）、工作坑施工：

①在施工前，测量人员对现况管线高程进行测量，测出上下游的实际高程，以便施工完成后上下游的通畅。

②在Y1-8、Y1-10,Y1-14处开挖顶管工作坑竖井,其余为检查井。

③工作井尺寸确定

工作坑尺寸计算（D=1600mm,单节长度=3m）

计算公式如下：

底宽=D1+S；

底长=L1+L2+L3+L4+L5；

式中：

S－操作宽度（m）,取2.4-3.2m;

D1－管外径（m）；

L1－管子顶进后，尾部压在导轨上的最小长度（m）；

L2－管节长度（m）；

L3－出土工作间长度，根据出土工具而定，宜为1.0-1.8m；

L4－液压油缸长度（m）；

L5－后背所占工作坑长度，包括横木、立铁、横铁（m）；

其根据有关规格实地调查以上各参数取值如下：

S=2.4m；

D1=1.92m；

L1=0.5m；

L2=3m；

L3=1.2m；

L4=1.1m；

L5=0.80m；

工作坑坑底尺寸：

底宽=2.4+1.92=4.32m；

底长=0.5+3+1.2+1.1+0.80=6.6m；

考虑到施工中会遇到某些因素，工作坑坑底尺寸应适当放大，工作坑取底宽=4.5m,底长=7m。

④工作坑土方开挖：

土方施工时，施工人员应密切注意土质情况，当遇到回填土或杂填土时，应首先探明土层中是否有直埋电缆，电信管道等构筑物，以免造成附带伤害。

根据测量放线定出开槽范围使用人工或液压反铲采用直槽开挖，工作坑深度一般在4米左右。

土方开挖时应逐层开挖，每步必须对角开挖，保证工作坑不下沉，严禁全断面开挖，为施工方便，对角开挖过程中可采用台阶式开挖。

开挖工程中严格遵循“短开挖、少扰动、快封闭”的原则。

⑤顶坑支护

工作坑支护采用5cm木板做撑板,紧贴竖井壁进行支护,并设30号工字钢连焊形成圈梁,其中第一道锁口梁距井口为0.6m，往后每道间距为1.5m，共计4道，圈梁之间采用Φ80钢管连接，并于四角用工字钢焊好斜撑。

形式见下图：

工作坑型钢围撑支护

支护验算：

由于横向同一水平面所受荷载相同，均按水平型钢计算。

将横向型钢简化成两端固结中间简支的连续梁。

Ea=0.5γH2k0=0.5×

21×

112×

0.267=339.3KN/m2

Ea—最深处主动土压力

γ—土的容重

H—工作坑深度

k0—主动土压力系数

最大弯矩Mmax=0.077ql2=0.077×

339.3×

22=104.5KNm

q—最大荷载

L—计算荷载长度（竖向型钢间距）

按单根计算型钢:

As=α1fcbhξ÷

fy

as=M÷

α1fcbh2=104.5×

106÷

1×

14.3×

250×

2002=0.73

ξ=1-（2×

0.73-1）0.5=0.32

As=1×

200×

0.32÷

200=1146mm2

选用4根型钢截面积为314×

4=1256mm2>

As

坑壁木板墙面计算

木板护壁按照楼板模式计算,取最大面积板面1.5m×

7m四边固定的楼板,荷载为339.3KN/m

M=339.3×

0.82=27KN/m

W=M/σ=bd2/6=27/1.54=0.02m3

d=（6×

0.02/2）0.5=0.03m

护壁厚度为3cm符合要求

④在顶管工作坑开挖与支护完成后进行工作平台与卷扬机的搭设，本段雨水管工程中顶管的外径分别为D=1920mm、管子质量为6440Kg。

起重吊架采用φ159mm钢管焊接而成，同时底部与工字钢平台焊为一体，设5t卷扬机1台，2t卷扬机1台，滑轮组3套。

工作平台主梁采用40号工字钢，次梁采用30号工字钢，平台口尺寸为3.5m×

2.0m，其余位置满铺方木与大板，主梁两端与工作井侧墙接地长度不少于2m。

平台设不低于1米的防护栏，作业人员出入口设不低于1.2米的护身栏。

具体形式见下图。

该一体式起吊平台多次在我单位施工中使用，未出现过任何问题。

具体工程如下：

2009年3月，京密路电力工程顶管工程，管径D=1.4m，长度140m；

2009年5月，公联公司车道沟路改造工程，管径D=1m，长度460m；

2009年10月，公联公司张仪村-吴家村道路工程污水顶管，管径D=2m，长度400米。

一体式起重平台吊放管材入井

⑤工作坑的基础

本工程采用混凝土木枕基础，混凝土的强度等级不低于C20，厚度为20cm，浇筑宽度较枕木长50cm为宜。

在混凝土内部埋设15cm×

15cm的方木作轨枕（方木埋入混凝土的面应包油毡，便于拆除）此种基础的特点是不扰动地基土，能承受较大的荷载。

（2）、后背墙

后背墙要求铲平整，并使壁面与管道顶进方向垂直，后背墙为型钢、钢筋砼后背，钢筋砼厚0.5米，型钢厚度为40cm，宽度为4米，高度为2.4米地下埋深0.7米，前立两根40cm×

40cm×

200cm立铁。

竖井平面布置见下图《雨水管线顶进施工竖井平面示意图》。

雨水管线顶进施工竖井平面示意图

（3）、顶进施工：

顶进施工主要采用人工掘进顶管进行施工。

①顶管推力计算

设计管线管径为D=1600m，顶进距离最长为45m，掘进土层以粉质粘土为例。

=0.5*1.9*1.92（4.5*2+（4.5*2+1.92）*tg2350+2.15/1.9*1.92）*45+1000

=2356.18

P——计算的总顶力，kN；

γ——管道所处土层的重力密度，kN/m3；

按粉质粘土取1.9

D1——管道的外径，m；

1.92m

H——管道顶部以上覆盖土层的厚度，m；

4.5m

——管道所处土层的内摩擦角；

按粉质粘土取200

ω——管道单位长度的自重，kN/m，6.44/3=2.15；

L——管道的计算顶进长度，m；

f——顶进时，管壁与土层的摩擦系数，一般取f1=0.4~0.6，这里取0.5；

Ps——顶进时顶管掘进机的迎面阻力，kN；

按软-硬粘土层=1000

不同地层的单位面积土的端部阻力

土层类型

ps/kN·

m-2

软岩，固结土

12000

砂砾石层

7000

致密砂层

6000

中等密度砂层

4000

松散砂层

2000

硬-坚硬粘土层

3000

软-硬粘土层

1000

粉砂层，淤积层

400

（2）经验公式验算

根据地质勘探图与排水设计图知，管线埋深为4.5-6m左右，管线穿越土质以粉质粘土为主，因此管顶覆盖土体能形成部分卸力拱，故顶力计算可按无完全卸力拱计算。

按总顶力计算的经验公式P＝n×

G×

L计算得：

P＝2.0×

（6.44/3）×

45≈193.5t*10=1935kN（以45m长度计）

所以，根据计算和管子受力均匀两方面考虑，选用2台QYS320型的顶镐，其推力每台为320T。

②护铁与顶铁

由于顶进长度较大，护口铁根据顶进情况选择U型护铁，以确保管体安全，保护管子端面，使端面受力均匀。

顶铁选用矩形端面顶铁，结构为槽钢和工字钢焊接成的型钢。

在顶进过程中，顶铁与镐的行程长度配合传递顶力，在顶镐与管子之间陆续安放。

③基坑基础与导轨

基坑基础采用150mm×

150mm×

3000mm枕木,间距600mm，坡度与设计管道坡度一致。

基坑导轨起导向作用，钢轨宜采用QU80的导轨，其高度为130mm，上顶宽度80mm。

两轨间距按下式计算：

A=A+a

A=2√（D-h-e）（h-e）

=2√（1.6-0.13-0.02）（0.13-0.02）

=0.8

式中A0-两导轨的中距（m）

A-两导轨上部的净距（m）

a-导轨的上顶宽度（m）

D-管外径（m）

h-导轨高度（m）

e-管外底距基础面的距离（一般为0.01~0.025m）

实际操作过程中根据e值的高度变化进行调整。

④后背墙

后背墙为钢筋砼后背，钢筋砼厚0.5米，宽度为4m，高度为2.4米地下埋深0.7米，前立两根40cm×

h=5m，h1=2.6m，h2=2.4m，h3=0.7m。

后背每米宽度土壤的被动土压力（KN）：

KP——被动土压力系数，根据地质报告为粉质粘土取2.66；

γ——土的容重，kN/m3；

；

b——后座宽度，m；

为4m

——安全系数，通常取

≥1.5；

F=2729.16Kn>

P=2277.44；

所以，此后背墙均满足使用要求。

⑤平台与起重架-出土与下管采用卷扬机，设5t卷扬机1台，配合动滑轮组，可起吊重量可达10T，2t卷扬机1台，滑轮组2套。

⑥顶管平台下管

管材在顶坑的一侧排放在两根平行立放的30#工字钢上，底部横铺150×

150mm方木，间距500mm，方木用土填平实。

下管时，工作平台上也平行立方两根30#工字钢，高度、宽度与排放管的工字钢相同并与其用钢夹板、螺栓相连一起，这样就可以人工向前滚动管材直至下管口，与起重架的大钩垂直起吊。

起吊后将工字钢拆开向两边移动，让出下管口，就可以下管了。

平台上的工字钢必须与主梁工字钢搭接，严禁悬空或探头，两侧要用钢管或方木卡固，并在上面焊钢挡板。

⑦顶管洞门的开启

根据管道中心、和高程，确定洞口的位置，先进行对管顶上方180°

范围内的土壤才采用小导管注浆加固，防止在开启洞门时管上顶塌方。

洞口开启完成后，首节管顶入洞口。

⑧管道顶进施工

A、顶管施工工艺流程

测量控制→工作井施工→顶管设备安装→始顶→管道顶进→顶至终点处→设备拆除

a．检查起重设备：

起重设备经常检查、试吊，确认安全、可靠方可下管。

下管时工作坑内严禁站人。

当距导轨小于50厘米时，操作人员方可进前操作。

b．工具管

工具管用12mm钢板制成圆弧形，长度1m，套在首节管前上方与管节固定在一起，工具管外焊　Φ25mm钢筋，前端制成尖形，间距5cm，出工具管长30cm。

工具管内用12mm钢板焊肋，间距20cm,长度和工具管相等。

b．下管就位：

第一节管子下到导轨上，测量管子中心与前端与后端的管底高程，确认安装合格后方可顶进施工。

第一节管有工具管的作用，顶进方向与高程的准确，是保证整段顶管质量的关键。

B、管前挖土与顶进：

管前挖土是控制管节顶进方向和高程、减少偏差的重要作业，是保证顶管质量与管上构筑物安全的关键。

因此，管前挖土与顶进须严格按照以下规程操作：

a．管前挖土的长度：

一般土质良好地段，不得超过管端50厘米，并随挖随顶。

b．顶进施工：

顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常施工速度顶进。

顶进中发现油路压力突然增高，应停止顶进，检查原因并经处理后方可继续顶进，回镐时，油路压力不得过大，速度不得过快。

挖出的土要与时外运，与时顶进，使顶力限制在较小的范围内。

C、测量与校正

a．在顶第一节管时，以与在校正偏差过程中，测量间隔不能超过30厘米，保证管道入土的位置正确；

管道进入土层后的正常顶进，测量间隔不能超过100厘米。

b．高程测量：

用水准仪与小塔尺，根据工作坑内设置的水准点标高，测头一节管前端与后端管内底高程，以掌握头一节管子的走向趋势，测量后与工作坑内另一水准点闭合。

c．中心测量：

工作坑施工完成后，将地面管道中心桩用经纬仪（标称精度不低于6″）引入工作坑两侧坑壁上或支撑上，作为顶管中心的测量基线，每顶进一镐用经纬仪测设管中心线位置，每下一根管再用经纬仪核测一次。

d．全段顶完后，在每个管节接口处测量其中心位置和高程，有错口时，测出错口高差，做好记录。

e．顶管误差校正是逐步进行的，形成误差后不可立即将已顶好的管子校正到位，应缓缓进行，使管子逐渐复位，不能猛纠硬调，以防产生相反的结果。

C、触变泥浆减阻施工

顶管过程中如遇地质不良，阻力明显增大，防止塌方，采用在管壁与土壁之间注入触变泥浆，形成泥浆套，减少管壁与土壁之间的摩擦阻力。

泥浆配比与注浆操作，同常规方法。

按市政操作规程要求进行。

为使泥浆能够达到较好的充满度，每节管设一处注浆孔。

每处在管顶部与水平直径两侧管壁开3个注浆孔（注浆孔的设置与管材生产厂家联系.在生产管材时将注浆孔预留好,孔径规格为φ50mm,从管体顶进10m至15m后开始注触变泥浆。

随顶随注，注浆压力应达到0.2Mpa,以保证注浆饱满，确实起到润滑减阻作用。

）

调浆设备：

搅浆机与储罐

灌浆设备：

注浆泵、输浆管

触变泥浆材料主要成分：

膨润土、碱（碳酸钠）和水

触变泥浆的拌和和程序：

a、将定量的水放入搅拌罐内，并取其中一部分水溶化碱；

b、在搅拌过程中，将定量的膨润土徐徐加入搅拌罐内，搅拌均匀；

c、将溶化的碱水倒入搅拌罐内（碱水必须在膨润土上搅拌均匀后加入再搅拌均匀，放置12h后即可使用。

触变泥浆使用时应注意事项：

搅拌均匀的泥浆应静置后方可灌注，注浆孔在未下管之前用冲击钻成孔，每节管中间设一孔，环氧树脂埋固钢管。

下管时将注浆孔放置斜上方，且前后两节的孔应错开布置。

灌浆前，应注水检查灌浆设备，确认设备正常后方可灌注。

灌浆压力可按0.1Mpa开始加压，在灌浆过程中再按实际情况调整。

每次顶进同时灌浆，按灌浆孔断面位置的前后顺序进行依次进行，灌浆遇有机械故障、管路堵塞、接头渗漏等情况时，经处理后方可继续顶进。

（4）、顶进方向控制技术与其纠偏措施

顶进方向控制技术顶管的过程实际上也是一个不断纠偏的过程，纠偏是指管道偏移设计轴中心，利用其它措施，改变管端方向，减少偏差，目的是使管道沿设计轴线顶进。

顶管偏差出现是常见的，但采取一定的预防措施可减少偏差出现的机会和偏差量，预防措施主要有以下方面:

①加强顶管后靠背的施工质量，确保后背不发生位移，应使后背平整，以保证顶进设备的安装精度。

②导轨是顶进中的导向设备，安装导轨时要反复检测，使中线、高程、坡度必须符合要求，顶进中应勤检查，防止偏差过大。

③顶管施工前应对管道通过地带的地表情况认真调查，测力装置，指导纠偏，纠偏应按照勤测量、勤纠偏、小量的操作方法进行。

④顶进过程中应随时绘制顶进曲线，以利指导纠偏工作。

⑤与时了解管道各接头上实际顶推合力与管道轴线的偏心度。

随时监测顶进中管节接缝上的不均匀压缩情况，从而推算