泥水平衡法施工方案.docx
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泥水平衡法施工方案
穿越宁洛高速顶管施工方案
1.编制原则
1、严格按照合同文件的规定，对合同文件规定的工程内容编制施工组织设计，做到简洁、全面、不漏项。
2、安排合理紧凑，实现工期目标。
认真研究、综合考虑工程地质、工程环境、场地条件及工期等各种因素，运用系统工程理论进行施工总体部署，利用网络技术组织分段平行流水作业，施工安排及工序衔接体现施工的系统性特点。
3、技术先进可靠，注重管道稳定。
根据工程特点，吸取顶管工程的设计、施工技术和管理经验，总结我公司在顶管施工方面的成功经验，选择先进、可靠的施工技术方案与施工工艺。
排水管道工程的稳定是施工安全主题，抓住顶管变形的时空效应，使其变形满足设计提出的控制要求。
4、突出本工程重点和难点分析，制定相应的对策。
落实施工进度计划，确保关键工序的实施。
5、加强信息化施工管理。
对施工监测和反馈及时调整施工方法和措施。
6、措施切实可行，确保工程质量。
施工技术措施紧抓施工重点和技术难点，实行技术骨干定岗定责，专家动态指导，组织有效攻关，用先进可靠的工艺措施保证质量目标的实现。
7、注重方案比选，施工经济合理。
针对工程的实际情况，从施工方案、资源配置等方面认真比选，在方案可靠的基础上，施工过程动态管理，从而使整个工程施工经济合理。
8、注重安全、文明施工，加强环保意识。
在施工场地的布置、施工机械的配备等方面注重对环保措施的选择，严格执行安全、文明施工的各项要求。
2.编制依据
本施工组织设计是根据建设单位提供的施工图纸、技术规范以及工程现场调查资料等，结合国家及地方现行有关规范、标准及有关工程保修的规定和我公司以往同类工程的施工经验进行编制。
1.《河南省南水北调受水区周口供水配套工程施工二标穿越工程施工图》
2.《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）
3.《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》（JCT640-2010）
4.《给水排水工程顶管技术规范》（CECS246：
2008）
5.《顶管施工技术及验收规范》（中国非开挖技术协会行业标准）
6.水利水电工程、建筑工程等有关设计、施工规范及验收标准；
7.工现场踏勘情况及分析；
8.当地地理位置及建筑市场的调查资料；
9.人员、机械设备、技术力量等资源情况、生产能力及类似的工程施工经验。
3.工程简介
本标段，位于周口市商水县境内，起点为漯河市召陵区青年乡青年村与周口市商水农场一分厂分界点，干线桩号98+113.042；终点为商水县谭庄乡田庄，干线桩号104+120.00处。
该标段管线长6.01km，管径为DN2400，管材为PCCP管。
建筑物三座，分别为穿汾河倒虹吸一处；穿宁洛高速顶管1处，穿省道S219顶管工程1处；阀井、镇墩及设备安装等。
该穿越工程位于商水县谭庄镇梁庄村南侧515m处，高速公路里程桩号为k495+098。
穿越处路面高程54.129m，路基宽度90m,套管顶部高程46.510m，底部高程43.510m。
埋深7.619m,设计工作压力1.2Mpa。
顶管为DN3000钢筋混凝土管，内置DN2400钢管，壁厚28mm。
顶进施工时，不间断输送新鲜空气进入顶管内，以保证施工人员操作安全。
顶进施工，采用泥水平衡顶管机，中继间法顶进，按顺序各节依次逐节顶进顶进，前节的顶力应依靠以后各节的静摩阻力和后背反力提供，顶进施工中不需要降水。
4.主要工程量
顶管穿越宁洛高速公路90米（DN3000）
顶进坑1座
接收坑1座
5.管道穿越水文及工程地质
5.1水文气象
本区域属暖温带季风气候，四季分明，春季干旱风较多，夏季炎热雨集中，秋温和日照长，冬季寒冷雨雪少。
气温、降水受季风影响而变化，多年平均气温14.6摄氏度，历年最大气温42.2摄氏度，最低气温-15.9摄氏度，多年平均降水量804.2mm，降水量年际变化大，年内分布不均，6至9月份降水量占全年降水量的54.4%。
多年平均水面蒸发量为1100mm，冬季多偏北风，夏季多偏南风，年平均风速为2.8m/s，最大风速为25m/s。
5.2工程地理
本标段，位于周口市商水县境内，起点为漯河市召陵区青年乡青年村与周口市商水农场一分厂分界点，干线桩号98+113.042；终点为商水县谭庄乡田庄，干线桩号104+120.00处。
该标段管线长6.01km。
5.3.1地形地貌
管道沿线场内属冲积倾斜平原，地势较为平坦，总体趋势由西至东缓慢降低，高程49.2m～50.57m。
5.3.2地层岩性
工程场区揭露地层为主要为第四系全新统冲积成因的重粉质壤（alQ14）、上更新统冲积成因的重粉质壤土、粉细砂（alQ3）。
共分为5个土岩体单元：
第四系（Q）。
5.4地下水条件
穿越宁洛高速段，地下水主要为第四系松散土类孔隙潜水，含水层主要为第④层重粉质壤土、第⑤层重粉质壤土第⑥层重粉质壤土、第⑦层重粉质壤土和第⑧层重粉质壤土，勘察期间水位埋深一般1.35～4.70m。
6.施工布置
6.1施工交通
6.1.1对外交通
该处顶管工程位于谭庄镇梁庄村南侧515m，该顶管工程对外交通由省道S219西侧至施工道路进场。
6.1.2场内交通
根据现场实际情况在管线右侧设置临时施工道路长3km，宽6米，其中2.1km需整修。
见附图1：
穿越宁洛高速平面布置图
6.2施工供风
保证管道内的氧气浓度，有害气体的浓度不大于有害于身体健康的浓度。
通风的空气必须清洁，在地下作业点的新鲜空气量不低于每人每分钟3m3，风速应大于0.15m/s，最大风速小于6m/s。
顶管施工主要解决换气问题，防止人在管内缺氧。
以顶进长度L=75m，通风管选用D100硬质PVC管，管内作业时人数为4人，工作井深7.5m。
经计算，通风机采用3L42WC-Y132M型罗茨鼓风机。
进风量19.23m3/min，功率7.5kw。
另外顶进施工完成后拆除中继间等设备时加设小型鼓风机。
6.3施工供水
现场施工用水主要为混凝土面冲洗和混凝土养生用水，利用降水井，直接用水泵抽取井水进行工作面冲洗和混凝土养护。
6.4施工供电、照明
从99+000处500KW，输电有效距离1km，现场配一台500KW上柴（DS）型柴油发电机备用；
管内照明采用24V电源，照明灯具采用40W螺口的节能灯。
能满足管道内照明亮度要求。
在管道右上方每隔10m布置一个灯架，照明电缆也固定在上面，按顶进距离逐步延伸装置。
另外管道内还设有应急照明系统和施工人员手持矿灯，因故突然停电时，使用应急照明，保证施工人员安全撤离。
6.5顶管工作井现场布置
6.5.1.本标段采用汽车吊垂直提升泥土出土方式，现场设置临时泥土堆放处，并及时外运至弃渣场。
6.5.2.采用200t汽车吊吊放管道等。
6.5.3.现场布置民工临时住处。
6.5.4.基坑内部布置
顶管井内布置设备包括基坑导轨、后背墙、主千斤顶、主定泵站、顶铁、焊接设备等。
见附图2：
顶进坑区域平面布置示意图
7.施工工期
工期控制在90天。
7.1施工准备5天，主要事项如下：
（1）生活区、办公区临时设施的建设，施工用水、用电电源的安装与架设；
（2）测量交桩，测量放线及复测、审核报验；
（3）设计图纸会审与设计交底，施工组织设计的编制、上报和审批；
（4）修建施工运输的临时道路；
（5）主要材料计划、采购、进场；
（6）选择弃土与暂存土地点；
（7）配合业主做好工程的各项协调工作。
7.2工作坑降水10天，完成顶进坑与接收坑的降水井施工；
7.3顶管坑制作20天，完成顶进工作坑施工；
7.4接收坑制作16天，完成接收工作坑施工；
7.5顶管施工57天；
安装顶管机械设施2天；
顶管机入洞顶进调试1天；
完成套管顶进施工35天；
完成钢管穿越17天；
顶管设备拆除2天。
7.6收尾交验2天
管缝处理，换浆处理，竣工检测。
7.7清场1天
清理场地，退场
见图3：
穿越道路工程施工计划工期横道图
8.工期保证措施
8.1落实施工组织、施工队伍、施工机具设备
选派资历丰富的各类管理人员组成项目部，加强施工组织，提前落实施工队伍。
同时根据本工程的特点，配备充足的施工机具设备。
8.2尽快创造现场施工条件
积极主动地配合建设单位、监理、设计等部门作好开工前的准备工作,创造和提供便利条件,按时报送各种文件资料及开工前的各项手续。
做好交接桩等工作，积极创造现场开工条件。
8.3技术保证
依靠科技进步，采用新技术、新工艺，按照施工现场条件、地质条件，采用先进的泥水平衡顶管机顶进施工工艺，能大大提高顶进速度，平均达到每天顶进8米以上。
8.4设备与材料供应的保证
提前作好施工设备的调研及有关技术准备工作，及时维护好顶管设备及辅助配套机具设备，确保按时进场。
落实管材等材料到场，确保质量与供应满足施工要求，有关检验试验工作提前进行。
现场积极创造运输、存放条件，确保管材等主要材料提前进场，保证材料供应。
8.5加强施工管理，合理组织调度
加强施工中的动态管理，利用计算机网络技术和网络进度计划技术进行施工过程的管理，突出重点，抓住主要矛盾，占满时间和空间，各工序尽快形成流水作业，及时做好现场组织调度，确保关键工期的实现。
8.6加强作业层管理，确保各项措施的落实
在施工中加强对作业层的管理，作好技术交底工作，监督各项技术保证措施的落实，确保工程质量和施工进度。
9.顶管施工
9.1设计概况
为不破坏原土层应力，确保道路的正常运营，根据现场情况及土质特征，采用泥水平衡机械顶管施工方法进行穿越施工。
见附图4：
穿越道路工程施工平面图
见附图5：
穿越道路工程施工纵剖图
9.2顶管穿越位置
本工程是机械顶管穿越宁洛高速公路，穿越长度90m。
顶进坑设在道路北侧，接收坑设于南侧，套管位于高速公路的路面之下，管内径为3000mm，管外径为3600mm，管道坡度为0º，管顶距路面7.619m，见上图。
9.3施工准备
9.3.1组织准备
（1）根据本工程特点和技术要求，我公司选派施工经验丰富、责任心强、曾多次承接机械顶管施工的人员出任项目经理，并配备技术过硬、具有丰富施工经验的技术、测量、施工、质控人员。
（2）组织有关部门的技术、业务能手到本工程部，在项目经理、总工的领导下，各尽其职。
（3）集中选拔操作水平高的施工队伍，组建竖井、机械顶管、降水等专业施工队伍，确保本工程保质、保量、按期完成。
（4）本项目部组织机构由项目经理、总工程师及“五部”（即：
工程技术部、质量安全部、物资设备部、计划财务部、综合部）组成，下设4个专业施工队（见项目经理部组织机构图）。
（5）项目部人员构成（见项目部人员构成图）。
项目部组织机构项目部人员构成
9.3.2技术准备
⑴完成项目部组建，完成施工组织设计方案的编制与审批；
⑵完成现场调查，特别是顶管工作坑范围及可能与管线矛盾的现况管线的调查，在此基础上及时与监理、设计配合，确定处理方案和各方配合措施；
⑶完成测量桩位交接及控制网点的布设工作；
9.3.3人员准备
计划人员详情参见下表：
劳动力分配
计划人数
劳动力分配
计划人数
工长
1人
机械顶管
6人
测量员
2人
井坑施工
10人
材料员
1人
焊工
6人
质控员
1人
杂工
10人
安保文明员
1人
管理人员
2人
电工
1人
降水施工
4人
合计
45人
工程施工人员计划表
9.3.4生产准备
（1）临时设施
临时生活区建设：
现场搭设帐篷，供施工人员居住。
临时办公室建设：
施工现场附近租赁民房，作为临时办公用房。
（2）用水、用电根据现场的具体情况确定。
临时用水：
生活用水从附近解决，施工用水由现场降水井抽取的地下水提供。
临时用电：
本工程生活及施工用电根据现场情况就近接入500KVA变压器一台，同时配一台500KW发电机备用，建立临时供电系统。
（3）临时通讯
施工工地使用对讲机联系；
与外部的联系，使用移动通信设施；
数据往来采用网上交流的方式。
（4）临时道路
施工前修建好沿管线的6m宽、2.1km长施工便道，作为设备和材料进场的临时通道。
（5）临时场地
选好弃土暂存场地及施工配套设施的安装场地；
确定配浆工作区、管材暂放区及顶管辅助设施排放位置；顶进坑区域布置见附图所示。
9.3.5材料准备
本工程管材由业主提供。
对各种材料的进场时间及数量等根据工程进展情况提前做好安排计划，分期、分批进场，并派专人看守。
进场材料均需进行质量检查验收，不合格材料不允许进场使用，所有材料均需有质量合格证。
9.3.6机械设备
本工程所投入的主要机械为泥水平衡机械顶管机及其辅助机具设备，主要施工机械设备材料用量，详见下表。
顶管施工主要机械设备材料表
序号
机械设备名称
规格
单位
数量
备注
1
泥水平衡顶管机
3600
套
1
2
电焊机
台
2
3
注浆泵
台
1
4
灰浆搅拌机
台
1
5
主顶泵站
台
1
6
主顶油缸
3000KN
个
4
7
全站仪
台
1
8
水准仪
台
1
9
吊车
50t
台
2
10
运土车
辆
1
11
空压机
台
1
12
水泵
台
8
降水井
13
水泵
台
2
集水坑
14
顶铁
1.5米
块
1
15
顶铁
0.6米
块
1
16
后背铁
2×3.5×0.4米
块
2
17
护口铁
2200×200
套
1
18
机头道轨
6×2米
套
1
19
机头道轨
2×2米
套
1
20
管内道轨
6米
米
120
21
土车
个
2
22
土斗
个
2
23
洞口止水圈压圈
3000
块
1
24
洞口止水圈底圈
3000
套
1
25
橡胶止水圈
3000
套
1
26
止水圈螺栓
M16×50
套
20
27
油缸支架
3000
套
1
28
全站仪支架
3000
套
1
29
搅浆罐
1200×1500
套
1
30
储浆池
600×900
2
31
注浆泵
挤压式
台
1
32
注浆钢管
DN32×6000
根
30
33
高压橡胶管
DN32×20000
根
2
34
塑料管
DN25
米
30
35
三通
DN25
个
30
36
弯头
DN25
个
30
37
球阀
DN25
个
30
38
外丝接头
DN25
个
30
39
涨栓
M16×80
根
30
40
空油桶（浆）
个
1
41
低压变压器
200kw
台
1
42
铝塑线
米
200
43
电闸箱
套
1
44
机头闸箱
个
1
45
低压铝线
10mm2
米
200
46
低压灯泡
36v,60w
个
50
47
碘钨灯
1000W
个
10
48
电缆线
70mm2
米
200
49
电缆线
16mm2
米
200
50
电缆线
4mm2
米
200
51
架子管
6000
根
10
52
架子管
2000
根
20
53
架子管
1000
根
20
54
铅丝
8#
kg
5
55
围档
块
60
56
十字扣卡
个
40
57
挂勾
个
2
58
钢丝绳
16×4000
根
4
59
集箱箱房
套
1
60
帐篷
套
1
61
监视器
套
1
62
视频线
米
200
63
电话机
台
4
64
电话线
米
120
65
方木
根
20
66
工字钢
30#
米
60
（井坑）
67
掘井机刀头
套
1
消耗
68
机头管
3000
节
2
消耗
69
混凝土管
3000
节
36
消耗
70
混凝土管止水环
个
95
消耗
71
管间橡胶垫
个
38
消耗
72
钢板
20mm
块
2
73
膨润土
吨
10
消耗
74
碱
kg
200
消耗
75
液压油
桶
2
消耗
76
水泥
吨
60
消耗
77
粉煤灰
吨
50
消耗
78
风镐
个
2
9.4测量准备
9.4.1对建设单位提供的施工区内的导线网与水准网及其控制点进行复测，经核对无误后方可使用。
测量工作从外业到内业必须做到步步校核。
9.4.2平面测量控制
①施工测量按《工程测量规范》GB50026-2007的有关规定执行。
根据施工需要，引测三个导线点至顶管工作坑附近，布设三级导线平面控制网（即采用原有控制网作为平面控制网），形成闭合导线网。
②为保证测量精度，对于钢尺测量的边长，需加入相应的修正，测量的平面导线需进行平差计算，测量角度精确至0.1º，坐标及高程精确到1毫米。
9.4.3高程测量
①高程控制采用城市四等水准测量的技术施测，使用DS3水准仪进行观测，往返各一次。
高程闭合差在±20
之内（L为水准跨线长度，以千米计）为合格。
②井坑内的高程控制点采用长钢尺导入法将高程传入，向井坑内传递高程与坐标传递同步进行。
先做趋近水准测量，再做竖井高程传递。
竖井传递高程采用悬吊钢尺法，井上和井下两台水准仪同时观测读数，每次错动钢尺3-5厘米，施测三次，高差相差不大于规范时取平均值使用。
③高程控制点的布设：
可利用平面控制点的埋石作为高程控制点，也可单独设置，如特殊需要时可进行加密。
加密的水准点精度不低于高程控制点的精度，其布设形式为附合水准路线。
9.4.4顶管施工测量
顶管施工采用连续测量与间断测量结合的方式。
连续测量：
在顶进坑后方安放一台全站仪，全站仪按照设计顶进轴线方向发出一束激光，照射到掘进机的光靶上，机手按照激光指示路线操控机械顶进。
间断测量：
每顶进一节管后，测量人员对激光经纬仪进行校核，并且采用水准仪，测量已顶进管道高程偏差情况；采用水平尺测量管道水平偏差情况。
测量结果填表上报到项目部。
9.4.5测量要求
①对于坐标点、水准点现场需采取可靠的保护措施，需设立明显的标志；施工过程中要注意对测量控制点的保护，并定期进行校测。
②施工过程中要严格执行测量复核制度，特别是对中心线和高程、管线起终点、控制桩位、交叉点等更要严格控制，要提前做好内业，然后现场实施放样。
③竣工测量：
竣工测量在已有的施工控制点上进行，测量人员认真做好原始记录，及时进行资料的整理、归档工作。
9.5施工降、排水
本区域地下水较丰富，埋藏较浅，在顶管工作坑开挖时需进行降水处理。
由于工作坑距高速公路路基较近，为消除对高速公路路基的不利影响，拟采取工作坑四周设置12眼30米机井降水，防止工作坑内有渗水影响顶管施工措施。
9.6工作坑施工方案
如何组织和保证安全顺利施工是本标工程施工的重点和关键。
我公司于2005年开始采用“质量/职业健康安全/环境一体化”体系进行管理，替代原有的单纯管理体系，该管理体系于2006年10月取得了相关部门的认证，并于2011年进行了体系升级认证。
职业健康安全管理体系认证证书
为了加强施工过程中的安全管理，在总结大量工程安全生产管理经验的基础上，针对工程实际情况，我公司将在本工程推行安全生产“零事故”目标管理，制订具体措施，工作层层分解落实到每个生产岗位。
编印下发安全防护手册，要求职工学习实施，经常性的进行职工安全教育和“安全周”、“安全月”活动，提高职工的安全防护意识，并加强安全生产目标责任制的考核工作，以保证安全目标的实现。
针对本项目宁洛高速顶管工作坑的具体施工安全措施方法如下：
一、工作坑边坡防护：
1、顶进侧防护：
根据实地土质情况，粘土稳定情比较好，边坡定为1：
1.2能够满足安全施工要求；在进管上方5cm做30*50cm的钢筋砼拱圈，钢筋采用φ18@150单层双向布置的钢筋骨架。
2、后背侧防护：
下方3m高做C30钢筋混凝土后背顶3.5m厚、底2m厚，钢筋φ18@200的钢筋分布网片竖向的三片，每米处加设横向@200mm的钢筋分布网片（底一道、中间两延，顶部一道）。
后背上方土坡做放坡处理，根据实地土质情况，粘土稳定情比较好，边坡定为1：
1能够满足安全施工要求。
（钢筋工程量：
0.8t；C30砼57.8m³；模板37.5㎡；脚手架：
42㎡）
3、其它两侧防护：
做放坡处理，根据实地土质情况，粘土稳定情比较好，边坡坡比为1：
1能够满足安全施工要求，分两个台阶，台阶宽度为2m，（工作坑土方开挖底部尺寸纵向8m，横向7m，坑深8.3m，自顶向下3.3m处设2m宽工作平台。
接收坑开挖底部尺寸纵向8m，横向7m，坑深8.307m，四周边坡均为1:
1，开挖土方5653.08m³，顶管施工完成后回填土方5521.06m³）（见附图）。
二、工作坑底部防护
工作坑底部做8×6m的C30砼护底0.3m厚，钢筋直径18，@20cm的钢筋分布网片一片。
（钢筋：
0.82t；C30砼12.6m³；模板：
4.0㎡;垫层5.6m³）
三、工作坑围护
工作坑远离村庄及公路，无危险源（人、车辆），围护用安全网片做围挡全围护，钢管支撑，围护高1.5m。
9.7.工具管选择
选择好顶管掘进机对顶管施工是至关重要的。
根据地质资料，本工程顶管基本穿粉质粘土层，该土层土体软弱，含水量大，连续穿越90m，中间无法降水。
所以我们选择泥水平衡顶管掘进机。
泥水平衡掘进机具有沉降控制精度高，顶进速度快，便于操作和维修，施工可靠性好等特点。
TeIemoIe掘进机的开挖面具有二种平衡机理，大刀盘平衡开挖面的土压力，使之在主动土压力和被动主压力之间，泥水系统的压力平衡开挖面的地下水压力，这种双重平衡机理的掘进机对地表隆沉控制精度是很高的，本工程是D3000TLM掘进机，地表隆控制值小于0.1mm。
此外，该掘进机的操作是地面控制室进行的，采用激光导向,闭路电视监控，还具有自动化程度高，质量易控制特点。
9.7.1施工工艺
9.7.2导轨安装
基坑导轨是安装在工作坑内为管道出洞时提供一个基本的设备，导轨采用HM450×350型钢加工，导轨面上设有滑块支撑钢管，滑块与管之间
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