地铁车站出入口矩形顶管专项施工方案.doc
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【XX局集团有限公司】XX站2号出入口矩形顶管通道施工方案
目录
第1章工程概况 5
1.1工程概况 5
1.2工程地质及水文地质情况 6
1.2.1工程地质 6
1.2.2水文概况 7
第2章编制说明及依据 7
2.1编制说明 7
2.2编制依据 7
2.3编制原则 8
第3章施工总体筹划 8
3.1施工目标 8
3.1.1工期目标 8
3.1.2质量目标 9
3.1.3安全目标 9
3.1.4文明施工目标 9
3.1.5环境保护目标 9
3.2整体施工规划 9
3.3顶管施工工艺选择 9
3.4施工准备 10
3.4.1施工技术准备 10
3.4.2施工现场准备 11
3.5施工现场平面布置 12
3.5.1顶管工作井 12
3.5.2顶管接收井 12
3.5.3顶管管节加工场地 13
第4章施工资源配置 14
4.1劳动力配置 14
4.2施工机械、物资准备 14
4.2.1施工机械准备 14
4.2.2物资准备 15
第5章施工方案 16
5.1顶管施工 16
5.2.1工艺流程 16
5.2.2顶管掘进机选型 17
5.2.3顶进系统示意图 17
5.2.4顶进速度与工期 18
5.3单轴搅拌桩施工 18
5.3.1概况 18
5.3.2单轴搅拌桩施工工艺和流程 19
5.3.3单轴搅拌桩施工工序 21
5.4顶管各系统布置 22
5.4.1顶进系统 22
5.4.2穿墙止水装置 25
5.4.3触变泥浆系统 26
5.4.4泥水循环系统 28
5.4.5泥水处理系统 29
5.4.6通风系统 30
5.4.7通讯与工业电视监视系统 30
5.4.8供电系统 31
5.4.9测量纠偏系统 31
5.5顶管顶进施工 33
5.5.1顶管顶进工艺流程 33
5.5.2顶管准备 33
5.5.3顶管始发 34
5.5.4正常顶进 35
5.5.5顶管测量纠偏 35
5.5.6顶管施工技术质量措施 40
5.6基坑监测 48
5.6.1基坑观测的项目、测点布置 48
5.6.2监测注意事项 48
5.6.3信息化施工 49
第6章施工质量保证、难点分析及应对措施 50
6.1质量保证措施 50
6.1.1测量控制质量保证措施 50
6.1.2单轴搅拌桩质量保证措施 50
6.1.3顶管施工质量保证措施 51
6.1.4触变减阻泥浆质量保证措施 52
6.2特殊季节施工保证措施 52
6.2.1寒冷季节施工 53
6.3难点分析及应对措施 53
6.3.1难点分析 53
6.3.2应对措施 53
第7章安全保证措施 55
7.1安全生产管理目标 55
7.2安全生产保证措施 55
7.2.1安全组织机构 55
7.2.2安全技术保障措施及安全管理保证措施 57
4、起重吊装安全操作规程 58
5、特种作业管理 60
6、机械安全管理 60
7、电（气）焊作业安全保证措施 60
8、安全教育 61
9、安全检查 62
第8章周边建筑物及地下管线安全保证措施 63
8.1周边建筑物 63
8.2地下管线 63
8.2.1地下管线控制指标 63
8.2.2地下管线保护措施 63
第9章文明施工保证措施 64
9.1文明施工保证措施 64
9.2合理布设临时施工设施 64
9.3振动控制措施 64
9.4噪音控制措施 64
9.5加强机具、材料管理 65
9.6环境保护措施 65
第10章应急预案 66
10.1应急指挥及救援组织机构 66
10.2应急指挥及救援组织职责 67
10.3工作要求 68
10.4紧急情况处理程序和措施 69
10.4.1应急救援程序 69
10.4.2应急救援电话 71
10.4.3应急救援物资 72
10.5专项应急预案 72
10.4.1触电事故的应急预案 72
10.4.2高处坠落及物体打击事故的应急预案 72
IV
【XX局集团有限公司】XX站2号出入口矩形顶管通道施工方案
第1章工程概况
1.1工程概况
XX站2号出入口站设于松北大道与银河大街地道桥交叉口西南侧绿地内，跨银河大街地道桥沿呈西北向东南方向敷设。
XX站2号出入口站为地下二层岛式车站，车站内包尺寸为470.10m（长）×19.8m（宽）/23.6m（盾构加宽处），站台宽度12.5m。
车站共设4个出入口4组风亭，出入口和风井均为地下一层外挂式结构。
其中2#出入口兼具过街通道功能，过阶段拟采用泥水平衡矩形顶管掘进机施工，其余均采用明挖法施工。
图1.12号出入口平面位置图
2号出入口位于车站东南侧，通道总长约166m，兼具过街通道功能，其中2A出入口位于松北大道东侧，2B出入口位于松北大道西侧，标准段结构净宽为8.0m，过街通道段净宽6.5m。
计划从2B出入口向2A出入口方向顶进，采用7.7m×4.5m矩形顶管施工，通道覆土深度约3.7m，通道长度共67.35m。
图1.27.7m×4.5m矩形顶管机工具头
1.2工程地质及水文地质情况
1.2.1工程地质
开挖土层自上而下依次为：
1-1层杂填土：
灰褐色~黄褐色，松散，稍湿，由建筑垃圾、生活垃圾和黏性土组成，段落范围内均有分布，层底深度约0.5~7.9m，平均厚度约4.53m。
2-2-2层细砂：
黄褐色~灰褐色，饱和，松散，成分以长石、石英为主，局部含黏性土，普遍分布于表层，层底深度约2.0~10.5m，平均厚度约3.04m。
2-3-2层细砂：
褐黄色～灰褐色，饱和，松散～稍密，成分以长石、石英为主，局部夹少量黏性土，普遍分布，层底深度约8.0～15.0m，平均厚度约3.63m。
2-4层中砂：
褐黄色～褐灰色，饱和，密实，成分以长石、石英为主，局部夹少量黏性土，普遍分布，层底深度约19.0～30.5m，平均厚度约3.66m。
根据2号出入口通道剖面图，本工程矩形顶管通道主要处于1-1杂填土层、2-2-1粉砂层和2-2-2细砂层中。
1.2.2水文概况
根据地勘报告揭示，附属结构出入口场地内空隙潜水赋存于2-2-2层粉砂、2-3-2层细砂、2-4-1层中砂、2-4层中砂，该含水层厚度约35.4~48.2m，埋深约4.2~8.9m，标高为111.71~117.66，潜水层未隔断，抗浮水位按118.10m进行设计。
微承压水主要赋存于7-2层中砂、7-4层砂砾层，经计算，抗承压水稳定性满足基坑开挖要求。
第2章编制说明及依据
2.1编制说明
本方案是根据本附属结构土建特点，结合我公司施工实力和完成类似工程的施工经验、施工技术、机具设备配套能力等方面因素。
按照规范、设计文件及业主管理文件编制而成。
2.2编制依据
⑴XX市轨道交通2号线一期工程XX站2号出入口站附属结构施工图设计。
⑵《XX市轨道交通2号线一期工程XX站2号出入口站岩土工程勘察报告（详细勘察阶段）》
⑶《地铁设计规范》（GB50157-2013）
⑷《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120—2012）
⑸《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）
⑹《XX站2号出入口站施工测量方案》
⑺《城市轨道交通工程测量规范》（GB50308-2008）
⑻《XX站2号出入口站施工监测方案》
⑼施工所涉及的适用于车站明挖段的标准、规范、规程以及国家、部委和XX市有关安全、质量、工程验收等方面的标准及法规文件。
2.3编制原则
⑴认真贯彻国家有关工程建设的各项方针和政策，严格执行工程建设程序。
⑵严格执行有关设计、施工规范，遵循建筑施工工艺及其技术规律、坚持合理的施工程序和规律。
⑶在充分理解施工图纸及现场条件的基础上采用安全、先进、合理、经济、可行的施工方案。
严格控制施工质量、确保施工安全，努力缩短工期，降低工程成本。
⑷应用先进的管理技术，合理计划，统筹安排，突出重点，控制关键工作，实现均衡生产，连续施工。
⑸坚持优化技术方案和推广应用“四新”成果，加强科技创新和技术攻关，应用新技术、新材料、新工艺、新设备，确保施工质量。
⑹科学规划施工场地，保证施工全过程对环境破坏最小、占用场地最少，并有较周密的环境保护措施。
⑺施工过程中加强施工管理，确保施工质量，保证现场施工安全、文明施工，保护环境，保证职工身体健康。
第3章施工总体筹划
3.1施工目标
3.1.1工期目标
2号出入口矩形顶管通道工期计划见表3.1。
表3.1顶管施工计划
序号
任务名称
工日
开始时间
完成时间
1
前期准备
10工作日
2017/6/15
2017/6/24
2
井体端部与后靠土体加固
20工作日
2017/6/25
2017/7/14
3
管节制作
65工作日
2017/6/20
2017/8/23
4
顶管设备安装
15工作日
2017/8/24
2017/9/8
5
顶进
50工作日
2017/9/9
2017/10/29
6
管缝密封处理
20工作日
2017/10/12
2017/10/31
3.1.2质量目标
确保本工程全部工程达到设计标准和国家现行的有关质量验收规范的标准，工程质量等级达到合格，争创黑龙江省优质工程。
3.1.3安全目标
⑴杜绝死亡、重伤事故。
⑵杜绝重大交通事故、重大火灾事故，轻伤率控制在8‰以内。
⑶职业病发病率控制在0.5‰以内。
⑷各种变形均控制在允许范围内，地下管线不断不裂；地表建筑物及环境稳定。
3.1.4文明施工目标
确保荣获黑龙江省“安全文明工地”称号。
3.1.5环境保护目标
噪音、粉尘不超过国家规定的三级标准，废气、废水（液）、废弃物按行业规定处理。
3.2整体施工规划
根据施工场地大小进行合理的总平面布置，达到平面行走路线合理，减少二次搬运。
按照招标文件及初步设计图纸，施工内容主要为工作井端头搅拌桩加固、矩形顶管通道长约67.35m。
XX站2号出入口矩形顶管项目施工流程：
工作井搅拌桩端头加固→通道顶进→竣工验收。
3.3顶管施工工艺选择
1、根据地质资料及现场勘查，本工程具有以下特点、难点：
1）本场地地下水位埋深比较浅，顶管主要穿越的为杂填土层、细砂层，地下水丰富。
2）通道采用大型矩形顶管施工，需穿越交通繁忙的市政主干道松北大道，施工难度较大，技术含量高。
3）因是过街通道，施工精度要求高，不允许出现顶偏现象，需严格控制施工精度。
2、基于以上特点，本工程顶管工艺拟采用泥水平衡式顶管，它具有以下优点：
1）工具头为密闭施工，可避免地下水及软弱土层对施工的影响；
2）可有效保持挖掘面的稳定，减少对土体的扰动，有效减小管道的偏差和路面的影响，可有效地防止路面隆起、沉降、开裂；
3）弃土由管道抽排出，有效改善作业环境，提高安全性；
4）工作效率高，施工进度快。
泥水平衡式工具头顶管施工形象示意图如下图3-1所示。
图3.1泥水平衡式工具头顶管施工形象示意图
3.4施工准备
3.4.1施工技术准备
1、掌握地形、地质、水文等勘察资料，对管线线路的地质水文情况进行充分的分析，预先分析将来施工中可能遇到的各种不利因素（如施工排水、流砂流泥处理等），并提出相应的解决方法措施。
2、组织有丰富施工经验的技术人员成立施工技术组，仔细阅读、熟悉图纸，以便作好图纸会审工作，充分了解和掌握设计意图、结构特点和技术要求。
3、与建设和设计单位一起进行设计交底，图纸会审和测量交桩。
4、在施工前对各工种、各施工班组进行详细的技术交底。
3.4.2施工现场准备
1、施工测量放线
按设计图纸对管道沿线进行测量放样，测放出管道开挖面、各井位的位置和标高，并做出标记。
各控制点（坐标桩和水平基准点桩）均应设置保护措施，以防破坏。
2、做好现场的“三通一平”工作
本工程施工用电主要为冲孔桩机、顶管机械，施工至少须2台500kVA的变压器，其他施工用电量较小；施工用水各场地需1个DN100的水源接入点；施工场地内设置6m宽施工便道；合理布置施工设施、机械行走路线、水管等。
3、组织机械设备进场
根据施工机具的需用量计划，按施工平面布置图的要求，组织施工机械设备进场，机械设备进场后按规定地点和方式布置，并进行相应的保养和试运转等工作。
4、组织材料和构配件的进场
根据施工进度计划组织其所需的材料、构配件进场，材料进场后并按规定地点和方式存放或堆放，并作好进场检验和抽检手续，做好组织和保护措施。
3.5施工现场平面布置
3.5.1顶管工作井
顶管工作井位于松北大道西侧，利用2B出入口围挡，出入口暂不施工，做为工作井配套场地，工作井后方明挖段土方需待顶管完成后方可开挖。
顶管工作井净空尺寸为17.8m（长）×12m（宽），如下图所示：
图3.2始发端平面布置图
为满足顶管顶进时后靠背提供反力的要求，工作井后靠施工8000mm×15400mm范围采用850mm@600mm单轴搅拌桩对土体进行加固。
根据地质勘探，顶管段存在粉细砂层，为防止顶管始发洞门破除时井外土体坍塌，在工作井始发端施工10000mm×15400mm范围采用850mm@600mm单轴搅拌桩对土体进行加固。
搅拌桩加固长度为地面至坑底以下3米。
3.5.2顶管接收井
顶管接收井位于松北大道东侧，顶管接收井净空尺寸为8.3m（长）×12.2m（宽），在工作井接收端施工8000mm×15400mm范围采用850mm@600mm单轴搅拌桩对土体进行加固，如下图所示：
图3.3接收端平面布置图
3.5.3顶管管节加工场地
本工程顶管管节外包尺寸选为7.7米×4.5米，壁厚0.5米，单节长度1.5米，管节混凝土采用C50P8，F型承插接口连接。
顶管段长度61.75米，需要管节约41节。
图3.4顶管管片施工
为减少场地占用，管片预制场地放在现车站施工场地内，将车站顶板回填做为管预制的场地。
采用一套模具即可完成全部管片的预制，预制场地约3500㎡，可在顶板回填后将预制场地放置在顶板上。
第4章施工资源配置
4.1劳动力配置
劳动力投入计划如表4.1所示。
实际施工时可视现场需求做适当调整。
表4.1劳动力配置表
编号
名称
数量
编号
名称
数量
1
生产副经理
1
8
电工
2
2
主管工程师
1
9
搅拌桩操作工
4
3
质检员
1
10
装载机司机
3
4
专职安全员
1
11
顶管操作工
10
5
测量工程师
1
12
吊车司机
1
6
测量员
2
13
司索工
1
7
监测员
2
14
杂工
3
4.2施工机械、物资准备
4.2.1施工机械准备
根据实际情况进行同类设备调整以保证施工正常进行，施工设备进场配置见表4.2。
表4.2主要机械设备投入计划表
序号
机械或设备名称
型号规格
数量
额定功率（kw）
生产能力
备注
1
搅拌桩机
2
70
良好
2
挖掘机
PC120
1
良好
3
汽车吊
25T
1
良好
4
汽车吊
500T
1
良好
5
电焊机
BX30F
2
30
良好
6
钢筋切断机
Q3G-400
1
2.5
良好
7
泥水平衡式顶管机
7700×4500
1
400
良好
8
泥浆处理系统
ZX250
2
70
良好
9
油压千斤顶
350/280*1800mm
18
/
良好
10
高压油泵站
15kw*2-25L-31.5Mpa
2
/
良好
11
进浆泵
BZ280E-50/QABP4
2
55
良好
12
排浆泵
BD150-125-35E/QABP4
2
45
良好
13
高压注浆泵
6/4D-G
2
40
良好
14
高压清水泵
Cv205r
2
30
良好
15
水泵
Cv205r
10
5
良好
16
电焊机
BX1-300-5F
5
30
良好
17
矩形管模
7700×4500
1
/
良好
18
泥浆测试仪器
/
1
/
良好
19
坍落度测试设备
/
1
/
良好
20
全站仪
拓普康GTS-602P
1
/
良好
21
激光电子经纬仪
博飞DJD2-2GJ
1
/
良好
22
水准仪
苏光DZS2
1
/
良好
4.2.2物资准备
施工前准备足够以下材料保证工程正常施工，具体材料类型见表4.3。
表4.3主要材料投入计划表
序号
材料种类
规格型号
数量
备注
1
混凝土预制管节
7700×4500mm，C50P10
67.35m（约44节）
2
水泥
P·O42.5R
约2000吨
4
混凝土
C35P8
约300m3
5
钢筋
HPB300，HRB400
约85吨
第5章施工方案
5.1顶管施工
5.2.1工艺流程
回收工具头
否
顶管机吊出
正常顶进施工
加中继环
管节吊装、对接
管材运输堆放
工具头、顶进设备的加工检修
始发井后座、导轨等的顶进设备安装
场地“三通一平”
顶管弃壳与暗挖段加固
穿墙顶进工具头
需加中继环
到达设计位置
否
结束
图5.1顶管施工工艺流程图
5.2.2顶管掘进机选型
根据本工程的地质资料显示，顶管管道通过的地层主要处于细砂、中粗砂、粘土，根据以上地质情况：
1、本工程选用的是泥水平衡的顶管机，切削下来的泥土在泥土仓内形成塑性体，以平衡土压力，而在泥水仓内建立高于地下水压力10～20KPa的泥水、泥浆，以平衡地下水压力。
通过把进水添加粘土等成份的比重调整到一定范围内，即使挖掘面是砂的土质，也可形成一层结实的不透水泥膜，同时平衡地下水压力和土压力。
2、顶管机的刀盘前面切割面安装固定刮刀，刀座和刀盘焊接采用耐磨焊条。
刀盘刮刀对前面土体是全段面的刮动。
刮刀对破裂的土体进行切割，掏空前方土体，顶管机向前推进。
3、顶管机的刀盘和泥土仓是个多棱体，且刀盘是围绕主轴作偏心转动，经过刀盘对前方土体切割，当有大块土体或块石进入顶管机泥土仓，经刀盘转动时就会被轧碎，碎块泥土小于顶管机的隔栅孔就进入泥水仓被泥水循环管输送走。
5.2.3顶进系统示意图
图5.2顶进系统平面与剖面示意图
5.2.4顶进速度与工期
矩形顶管每天顶进1～2m，设备安装调试与洞门破除15天。
通道总顶进工期约50天。
5.3单轴搅拌桩施工
5.3.1概况
本工程顶管井端头加固采用单轴搅拌桩工艺，为满足顶管顶进时后靠背提供反力的要求，工作井后靠施工8m单轴搅拌桩对土体进行加固，工作井始发端采用10m单轴搅拌桩进行加固，接收井采用8m单轴搅拌桩进行加固。
搅拌桩桩径为850mm，桩长深入坑底以下3m。
（1）单轴搅拌桩采用P42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量为15%，即每立方水泥土中水泥重为270Kg,水泥浆的水灰比0.5，按水泥重量参加0.05%的三乙醇胺及0.2%的木质素。
（2）单轴水泥土搅拌桩采用Φ850单轴搅拌设备施工，水泥搅拌桩机械就位时应对中桩位，最大偏差不得大于20mm，并且调平桩机的垂直度，偏差不得大于0.5%桩长。
当搅拌头下沉到设计深度时，应再次检查并调整机械的垂直度。
（3）工艺性试桩需在监理人员监管下施工，以确定水泥掺入量、浆液水灰比、浆液泵送时间和搅拌下沉及上升速度、桩体垂直度控制方法等。
（4）桩体施工须保持连续性，采用套接一孔法施工，形成水泥土搅拌墙，确保防渗可靠性。
施工时如因故停浆，应在恢复压浆前将搅拌机提升或下沉0.5m后再注浆搅拌施工，以保证搅拌桩的连续性。
桩与桩的搭接时间不得大于10h。
（5）单轴水泥土搅拌桩施工其它未尽事宜可参考规范《型钢水泥土搅拌墙技术规程》（JGJ/T199-2010）相关规定。
5.3.2单轴搅拌桩施工工艺和流程
水泥搅拌桩施工工艺主要流程为：
桩机定位→喷浆搅拌钻时到底→关泵搅拌提升→喷浆搅拌到底→关泵搅拌提升→成桩。
1、桩机定位：
首先熟悉图纸要求。
在桩位放样后，桩机就位，整平对中。
2、喷浆搅拌钻时到底：
开动灰浆泵，确认浆液顺利从喷咀喷出时，启动桩机，操作升降手把使搅拌轴沿导向架搅拌回转向下切土钻进。
钻进参数一般为钻速1m/min,转数60r/min左右，喷浆压力1-1.4Mpa,喷浆量33L/min。
如遇硬土层，可用钢绳加压器均匀给压，钻进到设计桩底高程。
3、关泵搅拌提升：
搅拌头进入工序后，即可自桩底以60r/min的转数反转，以与钻进相等的速度将搅拌头提升到地面（如发现搅拌头被软泥糊住，须及时清除）。
4、喷浆重复搅拌钻时到设计桩底高程：
按照工序2操作要求进行。
5、关泵重复搅拌提升到地面，成桩。
6、成桩后，停止搅拌开启灰浆泵，加清水清洗全部管路中残存的水泥浆，清除粘附在搅拌头上的软土。
重复工序1再施工另一搅拌桩（见水泥搅拌桩施工工艺流程图）。
施工准备
桩机就位
制备水泥浆
下沉喷浆
提升喷浆搅拌
二次下沉喷浆
提升喷浆搅拌
成桩
图5.3单轴泥搅拌桩施工工艺流程图
图5.4单轴水泥搅拌桩施工示意图
5.3.3单轴搅拌桩施工工序
（1）测量放样
施工前，根据设计图纸，定位放线，开挖沟槽，然后放第一组桩柆，根据设计图纸尺寸带线。
（2）制备水泥浆
水泥用量按设计标准为土体质量的15%，水灰比为0.45。
施工中加水可使用定量容器进行用水量控制。
（3）预拌下沉喷浆
待水泥搅拌桩机的冷却水循环正常后，启动搅拌桩机电机，放松搅拌桩机吊索，使搅拌桩机沿导向架搅拌切土下沉，下沉速度可由电机的电流监测表控制。
下沉速度≤0.8m/分，工作电流不应大于70A。
开始喷浆搅拌，喷浆过程中，不断搅拌水泥浆。
随时观察设备运行及地层变化情况，钻头下沉至设计深度位置时，停止钻进。
（4）提升喷浆
提升钻头喷浆。
喷浆过程中，不断搅拌水泥浆，防止其离析，并通过电脑自动计录，喷浆量，离地面50cm时，停止喷浆。
（5）二次搅拌喷浆
第一次喷浆完成后，继续二次下沉进行补浆喷浆，搅拌至设计位置深度。
（6）清洗
若桩机停止施工或施工间歇时间太长时，向水泥浆搅拌桶中加入清水，开启灰浆泵，清洗全部管中残存的水泥浆，直至基本干净，并将粘附在搅拌头的软土清洗干净。
（7）移位
桩机移至进行下一桩位，重复进行上述步骤的施工。
5.4顶管各系统布置
5.4.1顶进系统
1、后座千斤顶选用
管节轴向允许推力为171864kN，根据总推力、始发井所能承受的最大顶力及管材轴向允许推力比较后，取最小值作为油缸的总推力。
各油缸
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