顶管施工方案.docx
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顶管施工方案
文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
顶管施工方案
*************顶管施工方案
第一章工程概况
*************水库位于*************附近，毗邻大*************水系的*************水库。
*************水系属*************支流，其流域面积约*************km2，库容*************万m3。
水库排洪水量经*************引入南海。
大坝一部分为碾压式均质土坝，一部分为水坠式均质土坝，坝顶高程▽（珠基，下同）。
迎水坡采用C20混凝土护坡，坡比为1：
，坝后坡采用草皮护坡，坡比分别为1：
、1：
、1：
。
大坝左端设有溢洪道，挑流形式消能，配置15t螺杆启闭机1台。
坝下涵管为引水发电兼输水涵管，采用钢结构涵管，全长240m，直径为1.50m。
工程对外交通主要靠*************1505米的进库公路，其中882米已由水库建好水泥路面，坝址距离沙陇约5km，陆上交通方便。
坝体为均质土坝，填土质量总体较好，填土上部密实度较差，呈松散装，下部稍好，呈稍密～中密状；局部段夹有含碎石块，使得坝体产生凹陷和不均匀沉降，局部段在钻进过程中未有迥水，注水试验渗透系数k=×10-3cm/s，具中等透水性。
顶管的部位无地下管线和其他构造物，地面上也无任何建筑结构，施工不受外界因素的影响。
第二章施工布置
施工道路布置
坝后坡布置两条临时施工道路进入顶管工作坑，一条在电站大门口外，通过干涸的河道，进入工作坑左侧工作面，一条在进入电站院内，在厂房右侧进入工作坑右侧的工作面。
水、电布置
施工生产用水就近抽取符合水质要求的生产用水。
施工生活用水就近取用或接取。
施工用电根据业主指定接取。
为保证用电安全，主要电源开关全部采用空气开关，并配备触电保护装置。
低压线至用电机械处用橡胶电缆连接。
线路架设高度不低于5m。
第三章顶管施工准备
顶管工作坑施工
工作坑的宽度为，长度为。
根据设计图纸进行开挖，放坡均为1：
1。
一般设置在出口截水环的位置，利用截水环结构做进洞封门。
工作坑内四周设置排水沟，沟尺寸为40cm×40cm，并设一个φ的砌砖集水井，深米。
基坑外四周设排水沟，以防雨水流入基坑。
导向基础施工
导向导向基础是为了确保涵管顶进的方向不偏移的一种控制方式，是配合截水环，控制顶进方向不偏离，施工过程中严格控制基底高程和结构边线。
基底采用C20混凝土结构。
导轨安装施工
安装导轨，先复核管道中心位置，计算导轨轨距，轨距一般为80cm。
采用装配式轻型导轨，按轨距安放在砼基础面上。
二根轨道必须互相平行、等高，导轨面的中心标高按设计沟底标高设置，坡度与设计管道坡度相一致，工作坑的砼基础面标高为沟底标高减去导轨的构造高度和10mm以下调整的薄铁板厚度。
导轨定位后必须稳固，在顶进中承受各种负载时不位移、不变形、不沉降。
后墙座施工
后座墙是顶进管道时为千斤顶提供反作用力的一种结构，在施工中，要求后座墙必须保持稳定，一旦后座墙遭到破坏，顶管施工就要停顿。
后座墙主要采用浆砌石结构，基础采用厚50cm混凝土浇注，安装设备的墙面采用厚150cm钢筋混凝土浇注，整体后墙座的规格长为，宽为，高度为，后墙座基础要深于工作坑。
主顶设备安装
安装主顶设备，采用2台600吨／台千斤顶作为主顶，千斤顶行程为米。
千斤顶动力由油泵提供，每台千斤顶规格一致，行程同步，油路并联，共同作用，均备有独立的控制阀。
千斤顶后端固定在组合千斤顶架上作整体吊装。
前端顶进分压环，顶铁将顶力传至管节。
分压环制作具有足够的刚性，与管端面接触相对平整，无变形。
油泵设备设在距离主顶千斤顶的近处，并设置防雨棚，油路安装顺直，减小转角，接头不漏油，油泵的最大工作压力不大于32kpa，装有限压阀、溢流阀和压力表等指标保护装置，安装完毕后必须进行试车，在顶进中定时检修维护，及时排除故障。
顶铁安装
顶铁其作用主要是把主顶千斤顶的推力比较均匀地分散到顶进管道的管端面上，同时还起到保护管端面的作用，同时还可以延长短行程千斤顶的行程。
选择符合要求刚度的顶铁，受力后无变形，相邻面垂直，排列不扭曲，单块放置稳定性好，与导轨的接触面平整，顶进前滑动部分抹黄油润滑。
根据顶铁旋转位置的不同，可分为横顶铁、顺顶铁和U形顶铁三种。
横向顶铁安装在千斤顶与方顶铁之间，将千斤顶的顶推力传递给两侧的方顶铁上。
使用时与顶力方向垂直，起梁的作用。
横顶铁断面尺寸为300×300mm，长度按被顶管径及千斤顶台数而定，本工程选用长度为1.6m的横顶铁；用型钢加肋和端板焊制而成。
顺顶铁（纵向顶铁）放置在横顶铁与被顶的管子之间，使用时与顶力方向平行，起柱的作用。
在顶管过程中起调节间距的垫铁，因此顶铁的长度取决于千斤顶的行程、管节长度、出土设备等而定,通常有100、200、300、400、600等几种长度。
横截面为250×300mm，两端面用厚25mm钢焊平。
顺顶铁的两顶端面加工应平整且平行。
防止作业时顶铁发生外弹。
U形顶铁 安放在管子端面，顺顶铁作用其上。
它的内、外径尺寸与管子端面尺寸相适应。
其作用是使用顺顶铁传递的顶力较均匀地分布的到顶管端断面上，以免管端局部顶力过大，压坏管端。
大口径管口采用环形，小口径管口可采用半圆形。
分块拼装式顺顶铁的质量应符合下列规定：
顶铁采用型钢焊接成型，焊缝不得高出表面，且不得脱焊；顶铁的相邻面应互相垂直；同种规格的顶铁尺寸应相同；顶铁上应有锁定装置；顶铁单块放置时应能保持稳定。
安装后的顶铁轴线应与管道轴线平行、对称，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，应先使用长度大的顶铁；顶铁拼装后应锁定。
本工程采用矩形顶铁，顶铁与管口之间相吻合，中间采用缓冲材料衬垫，当顶力接近管节材料的允许抗压强度时，管端增加环形顶铁。
安置起重机械
顶进工作坑配备汽车吊进行垂直运输作业。
其起重能力满足顶管工具管和顶进设备的装拆、吊钢管和顶铁装拆、其他材料的垂直运输。
正式作业前要先试吊，离地面约10cm检查重物捆扎情况和制动性能，确认安全可靠，方可使用。
安置土方运输设备
手掘式顶管土方一般采用人力推车工具进行管内水平运输，运至管外工作坑时，采用汽车吊或电动卷扬垂直运输，在利用自卸车运至指定的位置卸料。
第四章顶进施工
输水涵管顶管从坝后坡开挖洞脸、工作坑并修筑液压千斤顶镇墩，钢管在工作坑焊接连接节后顶进，顶力约1200吨，进水口结构同时施工，顶管全长130m。
顶管始发
在开始顶进前应检查下列内容，确认条件具备时方可开始顶进。
1）、全部设备经过检查并经过试运转。
主要包括液压、电器、气压、水压、照明、通讯、通风等操作系统是否正常工作，各种电表、压力表、换向阀、传感器等是否能正确显示其处于正常工作状态，然后进行联动调试，确认没有故障后，方可准备顶管始发。
2）、顶管在导轨上的中心线、坡度和高程应符合规定。
顶进
顶管进洞是顶管施工中较重要的工序。
为控制洞口土体稳定，在顶管进洞前先进行洞口加固处理。
顶进的原理利用千斤顶出镐，在后座墙不动的情况下将被顶进管子推向前进，操作过程如下：
安装好顶铁挤牢，管前端已一定长度后，启动油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作行程，将管子推向一定距离。
停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞回缩。
添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管子为止。
卸下顶铁，下管，焊接钢管接口，对焊接质量进行检验。
重新装好顶铁，重复上述操作。
顶进时应注意事项：
⑴开始人工挖土前，应先将顶管的刃口部分切入周边土体中。
挖土程序按自上而下分层开挖，严防正面坍塌。
对特殊地段，必要时可辅以降水或注浆加固等施工措施，以保证土体的稳定。
顶进时遵照“先挖后顶，随挖随顶”的原则。
应连续作业，避免中途停止，造成阻力增大，增加顶进的困难。
⑵首节管子顶进的方向和高程，关系到整段顶进质量，应勤测量，勤检查及时校正偏差。
⑶安装顶铁平顺无歪斜扭现象，每次收回活塞加放顶铁时，换用可能安放的最长顶铁，使连接的顶铁数目为最少。
⑷顶进过程中，发现管前土方坍塌、后背倾斜，偏差过大或油泵压力表指针骤增等情况，停止顶进，查明原因，排除故障后，再继续顶进。
管前挖土是保证顶进质量关键，管前挖土的方向和开挖形状，直接影响顶进管位的准确性，因为管子在顶进中是循已挖好的土壁前进的。
因此，管前周围超挖应严格控制。
对于密实土质,管端上方可有≤1.5cm空隙，以减少顶进阻力，管端下部135°中心角范围内不得超挖，保持管壁与土壁相平，也可预留1cm厚土层，在管子顶管过程中切去，这样可防止管端下沉。
在不允许顶管上部土壤下沉地段顶进时，管周一律不得超挖。
管前挖土深度，一般等于千斤顶出镐长度，如土质较好，可超前0.5m。
超挖过大，土壁开挖形状就易控制，容易引起管位偏差和上方土坍塌。
在松软土层中顶进时，采取管顶上部土壤加固或管前安设管檐，操作人员在其内挖土，防止坍塌伤人。
主顶千斤顶的顶进操作方法：
⑴把“千斤顶选择”转换开关拔到“主千斤顶”的位置，绿色指示灯显亮；
⑵按下行程予调计数器的“速度仪调零”按钮；
⑶按下“千斤顶控制”的“顶出”开关，绿色指示灯亮，千斤顶启动；
⑷转动旋钮式调速阀，以调节千斤顶速度；
⑸当主顶千斤顶顶伸到数字式计算器予调的行程值时，千斤顶即自动停止，“顶出”开关动力组在卸载状态下继续运转；
⑹按下“千斤顶控制”的“回缩”开关，红色指示灯亮；
⑺主顶千斤顶到达回缩终点时，按下“关”的开关，使主顶千斤顶停止；
⑻发生紧急情况时按下“紧急制动”开关，此时各开关的运转电路和所有指示灯被全部切断；
⑼运转重新开始需要一次按“紧急制动”开关，此时“动转电源”指示灯亮。
按下“千斤顶速度选择”开关，使油泵继续工作。
管段连接
顶管管材采用φ1500mm钢管，壁厚16mm。
连接采用手工焊接，连接对口严格按规范执行。
焊接完成后要及时进行焊缝的外观检查和无损探伤检查，检验合格后，在进行顶进施工。
测量
按照设定的管道中心线和工作坑位建立地面与地下测量控制系统，控制点设在不易扰动、视线清楚、方便校核的地方，并加以保护；顶进坑内设置由地面水准点引入的临时水准点，在交接班时进行仪器高程的校对与调整，顶进轴线由设计管道中心通过经纬仪引入坑内，然后对中观测；测量仪器架设在坑的后部，每个顶程结束后必须全线复测、绘制管道顶进轨迹图并由施工质监人员检查复核。
纠偏
在顶管中，由于周围穿越土层的变化，顶力的不均匀，管道联接的误差等因素，均可能造成顶管中线偏离设计中线位置，当管道偏差超过下表规定的值时，需采取纠偏措施。
一般情况的顶管施工的最大允许偏差（mm）
项目
允许偏差
轴线位置
D<1500
<100
D≥1500
<200
管道内底高程
D<1500
+30~-40
D≥1500
+40~-50
相邻管间错口
钢管道
≤2
钢筋混凝土管道
15%壁厚且不大于20
对顶时两端错口
50
注：
D为管道内径（mm）。
对于管道直径大于2400mm的长距离顶管施工或特殊困难地质条件下的顶管，允许偏差可以在满足管道设计的水力功能要求、使用要求和不损坏接头结构及防水性能要求等的条件下进行适当调整，但应经业主、设计单位等的确认和批准。
纠偏时指导思想是“减缓发展，稳慢回归，平行找顺，纠偏一半，反曲靠线，主动微调”。
发现误差时，不能急于归位，找出原因，减缓误差发展。
第一步，找出误差大的一面进行纠偏工作，纠偏千斤顶在原基础上的伸出量不超过2-4mm，这时误差虽仍在增加，但已有回归趋势。
第二步，经过一段顶程后（3m左右）出现顶进轴线与设计中心线平行时，可多顶一段距离（5～10m）。
管体在顶进中会接顺一些已弯曲的土洞，
第三步向设计中心靠拢，仍将千斤顶继续伸出2mm左右，本着稳慢原则，每顶2-3m可向设计中心靠近5mm，当误差已校正1/2时，反向纠偏千斤顶开始伸出（2mm），这时的顶进方向仍然向设计中心靠拢，但其轨迹可能已向反方向演变，故称“反曲靠线”，只有这样才能避免“矫枉过正”，轨迹忽左忽右。
顶进纠偏可采取调整纠偏千斤顶的办法进行编组操作，若管道偏左则千斤顶采用左伸右缩方法，反之亦然，如同时有高程和方向偏差，则先纠正偏差大的一面。
发生较大偏差要分析发展趋势，采用分次逐步纠正，勤调微纠。
强制校正法是采用强制措施造成局部阻力，迫使管子向校正方向转移的方法。
主要采用以下几种方法进行校正：
1）衬垫法在首节管的外侧局部管口位置垫上钢板或木板，用加工成短节的刃板亦可，造成强制性的局部阻力后，迫使管子转向。
误差消除后撤出垫板，不易撤除时就被挤入土内。
短节刃板可以取出重复使用。
2）支顶法采用支柱或50~100kN的千斤顶在管前设支撑，斜支于管内顶端。
为了扩大承压面积，在支柱下垫上木托板。
这样，边顶进，管节就随着被支顶起来。
此种校正方法见效快。
注意不要使管节调向过快，而应当缓慢地转向，否则支撑受力过大，管壁受到的局部压力也大，容易引起管体破坏。
当管节接近设计高程时，可拆除支撑使管节缓慢地正常顶进。
3）主顶千斤顶校正法当顶距较短时（≤15m）,如发现管中心线有误差，可以利用主压千斤顶进行校正。
例如，管中线向右偏时，可将管口处右侧的顶铁比左侧顶铁加长10~15mm，当千斤顶向前推进时，右侧顶力大于左侧，从而校正右偏的误差。
纠偏工作操作要点：
纠偏前，要根据顶管本身已存在的斜率和轨迹综合分析，确定校正方向及纠偏千斤顶的伸出量。
纠偏时要坚持勤测、勤调、微动的原则，每次纠偏一般情况不大于，切忌猛纠、硬调。
纠偏操作必须在顶进中进行，严禁在停止时纠偏。
当进行主动纠偏时，应会同技术人员共同研究进行。
顶管接收措施
为了顺利完成顶管接收工作，在出洞口的土体进行加固处理。
如果土质不是很软，可采用门式加固法，即对所顶管道两侧和顶部一定宽度和长度范围内的土体进行加固，以提高这部分土的强度，从而使顶管在出洞或进洞中不发生坍土现象。
如果土质比较软，则在管子顶进的一定范围内，对整个断面进行加固。
如果土质比较好，土比较硬，挖掘面上的土体又能自立，可不必对土体进行加固。
在接收顶管时，应避免在顶进时引起顶管前方土体不规则坍塌，使顶管推进时方向失控和向上爬高。
长距离顶进施工措施
长距离顶管施工的核心问题是对顶力的控制。
顶管在顶进过程中，单位长度上的顶进阻力与管径、覆土层厚度、土体容重、土层性质有关。
但是在实际顶管施工中纠偏对顶力的影响非常明显，在顶进过程中由于受力不均匀，导致偏离管道设计轴线，所以纠偏在长距离顶进过程中是自始至终伴随着顶进而进行。
顶管顶进流程图
辅助施工
管内的辅助管道设置于管道内壁，用钢架将其有序地固定在管壁上。
（1）通风设施
由于管道顶进距离长，埋置深度深，管道内的空气不新鲜，加上土体中会产生有害气体，因此，必须设置供气系统。
通风设施用一台的柴油空压机将压缩空气输入空气滤清器，再进入储气桶，经过气压调节阀，将压缩空气传输至管道最前端，并将管道最前端的空气排出，以此进行空气循环。
（2）电源布置
在顶管过程中，管内主要是照明用电。
由于管道内的空气湿度较大，因此，采用36V低压照明电，低压电须通过变压器降压。
灯具采用防水防爆灯具
第五章质量保证措施
（1）顶管工程开始前，编制切实可行的施工组织设计，描述依照规范所必须的测量标志，包括要用到的顶管设备的类型、详细尺寸、施工原理、技术措施等。
（2）在施工过程中实行三级检验和交接班质量签证制度。
由各班组的质量员对上一班的工程质量进行逐步验收，合乎要求后，签字接收。
对工程质量进行不定期的抽查，并实施质量奖罚制度。
（3）原材料的检验结果必须符合设计要求。
对钢材、管材等材料进行必要检验。
凡检验结果不合格者，严禁进场和使用。
（4）对在施工过程中的工后效果也进行检验，如钢管连接焊缝，其结果应满足规范要求。
在检验工作中发现问题应及时追究原因，进行改进，不能让不合格的材料用于工程建设。
（5）各类专职及特殊工种人员必须持证上岗，并经常进行技术教育和专业知识再教育，使职工从实践中提高业务水平。
（6）顶管前,向作业班组进行详细的技术交底,并办好书面手续。
（7）设专人对成品管、钢套环及木垫从质量、保管、安装等方面进行全面监督。
（8）顶管控制应在质量标准范围以内,如果在顶进过程中,发现方向失控,应立即停止顶进,逐级上报,经研究同意后,方可继续顶进。
第六章资源配置
顶管主要施工机械和设备表
顶管主要施工机械和设备表
序号
设备名称
型号
数量
备注
1
操作房
1间
2
主顶油泵车
组合式
2台
3
主顶油缸
600t
2台
4
配套顶铁
30*30cm
2套
7
吊车
12t
1台
8
水泵
3”
4台
10
配电箱
200A
2台
11
电焊机
直流
2台
12
测量设备
1套
13
卷扬机
3t
1台
14
自卸车
1台
15
空压机
1台
劳动力安排一览表
劳动力安排一览表
序号
人员名称
数量
备注
1
管理人员
2
施工分两班作业
2
技术员
1
3
测量员
2
4
安全员
1
7
司机
3
8
操作员
2
10
焊工
3
11
电工
2
12
杂工
20
合计
36
第七章安全保证措施
（1）设专职安全负责人，全面负责施工全过程的安全检查、安全布置、安全监督。
（2）定期组织各部门对施工现场进行安全设施大检查，发现问题及时处理解决。
（3）所有洞口、临边的位置设置安全围栏，在醒目的位置设安全警示标志。
（4）凡规定的持证上岗人员，必须持证上岗。
（5）认真做好安全生产教育，对所有参加施工生产的职工均应进行入场生产安全和消防安全教育，未经教育不得上岗，同时应结合工程进度及不同施工工艺，进行针对性的安全知识与遵章守纪教育。
（6）严格执行起重机械三限位、两保险、十不吊规定。
（7）现场机电维修人员应该经常检查设备触电漏电保护是否完好有效。
（8）现场用电机具较多，电线不得乱拖、乱拉。
材料运输、堆放时，一定要注意保护好电线，防止碰砸电线，造成电线皮包砸碎剥落，一经发现有电线漏芯或电线皮包破损要及时修调。
（9）电动机械及工具应严格按一机一闸制接线，并设安全漏电开关。
（10）吊机等起重机械必须配备专业指挥人员，无指挥人员不得作业，指挥人员必须有醒目的安全帽标志。
第八章施工进度计划及工期保证措施
施工进度计划表
顶管开工时间：
2010年3月10日，计划工期50天。
工期保证措施
（1）在工程施工时，配置足够的资源。
在人员上配备充足，采用3班制施工方法来缩短工期，并配备相应的劳动力。
（2）发挥施工管理优势，进行合理的施工分配，组织流水施工，确保工期目标顺利实现。
（3）运用先进的施工技术，依靠领先的技术，确保顶管施工的顺利进行。
（4）加强顶管设备维修工作，做好原始记录，同时在施工时做到随修理和保养，保证设备正常运行。
（5）建立以项目经理为首的施工管理系统，其主要任务是：
1）掌握和控制施工进度，及时进行人力、物力的平衡调度，保证施工按计划正常运行。
2）及时同有关部门互通信息，掌握施工动态，协调内部各专业工种之间的工作，注意后续工序的准备，布置工序之间的交接，及时解决施工中出现的各类问题。
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