DN顶管施工方案.docx
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DN顶管施工方案
1、工程概况--------------------------------------------1
2、编制依据--------------------------------------------3
3、管理目标--------------------------------------------4
4、施工计划--------------------------------------------5
5、人员组织--------------------------------------------6
6、沉井施工工艺----------------------------------------8
7、管涵顶进施工方案及技术措施--------------------------9
8、管涵顶进工程监测-----------------------------------27
9、质量保证措施---------------------------------------29
10、雨季保证措施---------------------------------------31
11、交通维护方案-------------------------------------31
12、安全保证措施-------------------------------------31
13、文明施工措施-------------------------------------33
14、环境保护措施-------------------------------------34
15、施工阶段环境保护措施-----------------------------35
16、应急预案-----------------------------------------37
17、内业资料管理-------------------------------------42
一、工程概况
1.1、地理位置
本工程为重庆路改造整治工程中的电力改造工程土建部分，设计的2m*2m的电缆隧道设计里程为K11+033（道路设计里程K15+950）处，位于中国红太阳加油站北侧，横穿
现状重庆路。
1.2、电缆隧道概况
设计电缆隧道编号为C5-C6，设计为双侧五层电缆隧道。
隧道长67.5m，设计开挖深度6.1m。
隧道内断面尺寸为2m*2m，垫层厚10cm，隧道底板、侧墙及顶板厚度均为30cm，设计垫层为C15混凝土，隧道主体混凝土为S6级C25混凝土。
由于重庆路交通繁忙且地下管线众多，不具备开挖施工的条件，综合考虑环境及人流疏散的需要以及管线搬迁、保护的难度等因素，2*2m电缆隧道变更为直径为2.8m的圆管涵顶进施工。
采用泥水平衡式机头进行施工。
覆土深度约为8.1m，顶管由东向西推进，顶进坡度为0.5%。
1.3、相关单位情况：
建设单位：
设计单位：
监理单位：
施工单位：
1.4、管线影响情况
该处现状管线有DN1200自来水管线（青岛城市供水主管线）、DN1000自来水管线（青岛城市供水主管线）、DN1200自来水管线（新建）、DN1000自来水管线（新建）、DN1200自来水管线（新建）、DX40*30国防光缆、DN800自来水管线、DN400自来水管线、DN1200自来水管线、DX40*30光缆、DN500雨水管线、1200*1200雨水管线。
以上管线均为重庆路主线方向管线，与新建2*2m电缆隧道正交，电缆隧道在其他管线底部通过。
重庆路现状物探图
1.5、变更后顶进施工情况
工作井和接收井均采用沉井法施工。
工作井结构净尺寸为5.5m×7.6m、深度13.7m、壁厚0.6m。
接收井结构净尺寸为4.5m×4.5m，深度13.7m，壁厚0.5m。
井壁混凝土强度为C40。
工作井和接收井基坑开挖深度为13.41m。
顶管结构全部采用预制圆形钢筋混凝土管涵节，管涵节混凝土强度为C40，抗渗等级为S8，直径净尺寸为2.8m，壁厚为0.255m。
管涵节两端分别预埋钢套环和钢环，管涵节内还预留梅花形压浆孔、起吊孔及翻身孔。
管涵节接口采用预埋钢板焊接连接形式，接缝防水装置采用密封膏密封，充分防止管涵节结合部的渗漏水。
结合本工程顶管的施工，本工程顶管覆土约为8.1m，顶管施工时，尽可能减少对土体的扰动，软粘性土易粘着机头，造成堵塞；同时，应预防工作面坍塌、流砂、涌水等不良现象。
1.6、水文地质情况
本工程顶管位于重庆路，沿线管线较多，根据地下管线资料，主要有电力电缆、信息管线、雨水管线、给水管线、污水管线、路灯线、煤气管等管线。
相对于本工程施工，采取保护措施
该处的地质条件为杂填土、粉质粘土、粗砂、粉质粘土，其中素填土深1m，粉质粘土深5m，粗砂深2m，粉质粘土2m，在以下没有地勘资料，地下水位深3.8m。
粗砂（只在部分地段有）：
黄褐色，稍密-中密，饱和，主要矿物质为长石、石英，分选一般，粘性土含量为10%左右，夹少量1-3cm碎石。
天然坡角水上41.5°，水下25°，地基承载力σ0=260kpa，变形模量E0=15Mpa。
粉质粘土：
褐黄色，可塑-硬塑，具有中等压缩性，韧性较好。
压缩模量Es=7Mpa，内摩擦角14.6°。
黏聚力值Ck=30.6Kpa。
二、编制依据
2.1、编制说明
按照《危险性较大分部分项工程管理办法》建质【2009】87号文要求，对地下暗挖工程、顶管工程、水下作业工程，由施工单位组织召开专家论证会。
专项方案经论证后，专家组应当提交论证报告，对论证的内容提出明确的意见，并在论证报告上签字。
该报告作为专项方案修改完善的指导意见。
工单位应当根据论证报告修改完善专项方案，并经施工单位技术负责人、项目总监理工程师、建设单位项目负责人签字后，方可组织实施。
2.2、规范依据：
《建筑施工组织设计规范》GB/T50502-2009
《建筑施工土石方工程安全技术规范》JGJ180-2009
《危险性较大分部分项工程管理办法》建质【2009】87号
《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005
《土方与爆破工程施工及验收规范》GB50201-2012
顶管施工技术及验收规范（行业规范）
《建设变形测量规程》JGJ8-2007
《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》JCT640-2010
2.3、施工现场踏勘及调查情况。
三、管理目标
3.1、质量目标
确保本分部分项工程质量100%一次性通过合格验收。
3.2、安全及管理目标
①无人身伤亡事故；
②无重大设备、火灾和中毒事故；
③无环境污染和严重扰民事件；
④无道路、管线严重受损以及破坏事故；
⑤及时消除重大事故隐患，一般隐患整改率达到目标的不低于95%；施工现场安全检查达到JGJ59-2011《建筑施工安全检查标准》合格以上标准；
⑥扬尘、噪声、职业危害作业点合格率应为100%。
3.3、施工现场文明施工管理目标
施工现场符合青岛市文明施工统一标准，本工程环境保护、文明施工的目标为：
争创“两型五化”施工现场，争创山东省建筑安全文明工地。
3.4、环境目标
净化环境、文明施工、预防和减少环境因素的影响，满足环境规定要求。
生活和施工排水符合环境要求，减少各种施工噪音，做好安民措施，无重大管线和构筑物受损事故。
3.4.1、噪声控制
围护结构阶段的施工：
昼间＜75dB,夜间＜55dB。
3.4.2、现场扬尘排放控制
施工现场扬尘排放达到目测无尘的要求，现场主要运输道路硬化率达到100%，施工场地硬化率达到95%。
施工区域采用卫生包干负责制，对场地施工道路、场容场貌落实专人清扫整理，每天做好洒水降尘措施。
3.4.3、运输遗洒控制
确保运输无遗洒。
3.4.4、生产及生活污水排放
现场设置系统排水沟进行有组织的明水排放，定期清理沟池中的泥浆、污垢杂物，禁止泥浆污水未经沉淀的乱排、乱放的违法行为。
保证清水排放至市政下水道内。
3.4.5、施工现场夜间照明无光污染
施工现场夜间照明不影响周围社区，夜间施工照明灯罩的使用率达到100%。
四、施工计划
4.1、施工进度计划
本工程施工计划需根据工作井、接收井的土建施工进度进行安排。
当两井的混凝土结构浇筑完成，并经养护达到设计规定的强度指标后，即认为具备顶管进场施工条件。
我方将根据总包要求的时间组织人员进场进行场地布置，并随即进行设备的安装和调试工作。
总工期60日历天。
设备进场：
计划工期约为3天（日历天）。
沉井制作下沉：
计划工期约为25天（日历天）。
顶进装置安装：
计划工期约为5天（日历天）。
机头出洞：
计划工期约为3天（日历天）。
顶进施工：
计划工期约为10天（日历天）。
机头进洞：
计划工期约为7天（日历天）。
顶管涵贯通后续工作施工：
计划工期约为7天（日历天）。
4.2、机械设备计划
根据工程量及施工需要，顶管顶进主要施工机械设备配备情况见表3.2-1。
主要施工机械设备配备表
表3.2-1
序号
机械或设备名称
型号规格
数量
国别
产地
制造
年份
额定功率kW
1
圆形顶管机
及配套设施
2.8m（直径尺寸）
1套
中国
2010
500
2
主顶装置
自制
1套
中国
2010
3
注浆泵
SYB50-50-1
1台
中国
2009
4
4
汽车吊
1台
中国
2011
\
5
履带吊
150T
1台
中国
2009
\
6
潜水泵
2.2KW
15台
中国
2009
2.2
7
污泥泵
NL100-16
2台
中国
2009
9
8
电焊机
ZXG-300
2台
中国
2009
21
9
空压机
3m3
1台
中国
2009
\
10
全站仪
GTS-6
1台
日本
2009
\
11
经纬仪
J2
1台
中国
2009
\
12
水准仪
S3
1台
中国
2009
\
13
挖掘机
CAT320
1台
美国
2010
\
4.3.材料供应计划
根据工程量和施工需要，圆管涵顶进主要材料供应见表3.3-1。
顶管涵主要材料供应表
表3.3-1
序号
主要设备
用量
1
管涵节
节
2
特殊管节（长度待定）
节
3
袜套（橡胶帘布）
根
4
止水带
根
5
聚硫密封膏
kg
6
水泥
吨
7
膨润土
吨
8
20mm厚胶合板
m2
9
2寸白铁管
m
10
1寸白铁管
m
五、人员组织
5.1.项目管理组织架构及管理人员情况表
5.2.项目管理人员一览表
序号
姓名
职务
持证情况
1
项目经理
2
常务副经理
3
项目总工程师
4
安全员
5
施工员
6
质量员
7
安全员
8
测量员
9
资料员
5.3.劳动力安排计划
根据工期及顶管施工工艺要求，现场劳动力配置见表3.5-1。
5.4安全管理人员名单：
根据安全规范规定要求我项目部配备3名安全人员，分别为：
***,***,***
劳动力配置表
表3.5-1
序号
工种
人数
工作内容
1
工长
2
管理和指导各工种工作
2
电焊工
4
现场焊接、切割等
3
起重指挥
2
指挥各类吊车
4
吊车司机
2
现场设备吊运和管涵节、土箱吊放
5
挖机司机
2
出土
6
拌浆工
4
拌制各类浆液
7
电工
1
电器和电路检修
8
机修工
2
负责机械设备维修保养
9
操作司机
2
负责操作顶管涵机
10
辅助工
12
负责配合顶管涵施工
11
测量人员
2
负责工程放样及测量
合计
六、沉井施工工艺
工作井及接收井均位于重庆路两侧，且西侧为红太阳加油站，进出车辆较多且部分长途客车在此处上下乘客，为保证施工过程中安全及场地考虑需要，将工作井设置在重庆路东侧，将接收井设置在重庆路西侧红太阳加油站处。
由于重庆路半幅封闭施工，且施工过程中各种管线同时施工，不具备设置中继站的条件，本工程中不考虑设置中继站。
工作井和接收井均采用沉井施工。
由于沉井高度达13.7m，故分两段施工，第一段7米，第二段6.7米，采用长臂挖掘机进行下沉。
沉井施工按以下步骤进行:
基坑开挖→刃脚钢筋制作→刃脚模板安装→刃脚砼浇筑→井壁第一段钢筋制作安装→井壁第一段模板安装→混凝土浇筑→井壁第二段钢筋制作安装→井壁第二段模板安装→混凝土浇筑→养护→下沉→封底
混凝土养护强度达到设计强度的75%的时候采用排水下沉的方式；挖土方式采用机械挖土人工配合；排水方式采用深井井点降水，工作井、接收井井壁外侧1.5m的位置各布置6座井点。
深度在20m，保证地下水位在沉井刃脚0.5m以下。
待下沉到位稳定以后及时浇筑底板。
6.1、基坑开挖
需要在井位处先开挖1m深的基坑，基坑底9×7m,采用机械开挖。
6.3、刃角垫层、刃角砖模
垫层沿刃角范围铺设，宽度各超出沉井壁厚10CM，刃角垫层采用C10素砼垫层；完成后再在垫层上砖砌刃角模。
6.3、沉井井筒预制
本沉井分二段预制，在上段混凝土浇筑时，对接缝处砼进行凿毛处理后，再进行下一段预制。
6.4、立模、扎筋
施工时先立内侧模板，再扎钢筋，最后立外侧模板。
模板采用木模板。
井壁采用穿墙螺栓固定模板，为防止对拉螺栓处渗水，螺栓中间加焊钢止水环，施工完成后，井壁内外侧露出螺栓钢筋处凿深25mm，且从根部将螺栓钢筋凿除，再用高标号水泥砂浆抹平。
钢筋进场后，按规定取样做一组原材料试验，需焊接的钢筋做焊接试验。
6.5、沉井挖土下沉
沉井分二段预制下沉，下沉前，将井壁与封底、井壁与底板连接处凿毛，将预留孔洞封堵，封堵应严密牢靠，且便于拆除。
当浇筑混凝土强度达到设计要求后，开始挖土下沉。
沉井挖土分层、分块均匀对称进行，采用先中央后四周，即先在中部挖约40-50cm，并逐渐自四周均匀扩挖，至距刃脚1.0m处，再分层挖除刃脚内侧土台。
沉井下沉过程中，采取统一的挖土顺序及挖土速度来控制沉井下沉速度及沉井下沉位置，决不超挖。
并做好下沉测量记录，下沉到位时，做好定位措施。
6.6、沉井封底及底板
沉井下沉至设计标高，并在设计及规范规定的允许偏差范围内，且在8小时内累计下沉量不大于5mm时，采用C20素砼进行封底。
当封底素砼强度达到一定程度时，再在上面铺设双层双向、间距200mm的钢筋网，采用C30砼浇筑底板。
七、管涵顶进施工方案及技术措施
7.1.管涵顶进施工工艺流程
测量放样
安装机架、后靠、主顶装置
设备调试
顶管出洞
顶管顶进
吊放垫块或管节
置
顶进测量
顶管机进洞
顶管机分解、吊出接收井
置
浆液置换
拆除管内设备、嵌缝、清理、接头处理
置
7.2.顶进前的施工准备工作
7.2.1各类施工参数的控制（具体尺寸见施工图）
7.2.1.1工作井及接收井的确定
①工作井高度确定
沉井高度为12.2m
工作井内径尺寸为：
8.6m×5.5m×12.7m（壁厚0.6m）。
②沉井接收井尺寸确定：
接收井内径尺寸确定为4.5m×4.6m×12.7m（壁厚0.5m）
③沉井砼强度及配筋确定：
沉井为施工临时结构，满足施工使用即可，砼强度选用C40,配筋为Φ18㎜＠100㎜双向双层布设。
可以满足顶进施工需要。
7.2.1.2顶进设备的确定
①正面土压力的设定
本工程采用泥水平衡式顶管机，是利用泥水压力平衡开挖面土体，达到支护开挖面土体和控制地表沉降的目的，平衡压力的设定是顶进施工的关键。
土压力采用Rankine压力理论进行计算：
P上＝K0γZ上
P下＝K0γZ下
P上：
管涵顶部的侧向土压力
P下：
管涵下部的侧向土压力
K0：
软粘土的侧向系数（参考《基坑开挖手册》及本工程详堪资料），此处取0.57
γ：
土的容重，取17.7
。
Z：
覆土深度。
Z上约为5.38m，Z下约为9.58m
根据以上理论计算，本工程初始土压力设定为P上＝0.057Mpa，P下＝0.10Mpa。
以上数据为理论计算值，只能作为土压力的最初设定值，随着顶进施工，土压力值应根据实际顶进参数、地面沉降监测数据作相应的调整。
②主顶力的设定
总拉力为初始拉力与各种阻力之和。
F0：
总顶力标准值（KN）
D1：
管道的外径（m）
Fk：
管道外壁与土的平均摩阻力（KN/m2），此处取5.0KN/m2
L：
顶进长度（m）
：
顶管机的迎面阻力（KN）
=4.2×6.9×17.7×5.0=2565KN
则总顶力F0=2×（4.2+6.9）*36*5+2565=6561KN
主顶力随顶进距离的增加而增大。
顶管涵掘进机头出洞，在进入原状土且正面土压力没有建立之前，要控制主顶力不能过大。
在正常推进中，要注意主顶力的增大应该是缓慢的，而不允许有突变。
经计算，实际最大主推力为6564kN，远小于顶管涵机额定主顶力（为24000kN），小于管涵道允许顶力（
，取
=0.309
计算，为23127KN）。
7.2.1.3、后背墙受力验算
千斤顶后背墙为沉井壁加型钢结构，均匀分散千斤顶的作用力，型钢结构作用面积2×4㎡，沉井砼每平方米承受压力不足50t,，钢筋砼沉井满足工作要求。
作用在沉井墙后土体上的推力为克服掉沉井重量和沉井与土体的摩阻力后的推力。
后背土体受力验算（按“顶管施工技术及验收规范2012试行7.1.9后座反力常用的计算方法）
图7.1.9-1考虑支撑作用时土体的载荷曲线图7.1.9-2简化的后座受力模型
在设计后座墙时，将后座板桩支承的联合作用对土抗力的影响加以考虑，水平顶进力通过后座墙传递到土体上，近似弹性的荷载曲线（如图7.1.9-1），因而能将顶力分散传递，扩大了支承面。
为了简化计算，将弹性载荷曲线简化为一梯形力系（如图7.1.9-2），此时作用在后座土体上的应力可通过公式7.1.9进行计算：
公式7.1.9
式中：
pred——作用在后座土体上的应力，kN/m2；
——顶进力，kN；
——后座宽度，m；
——后座高度，m。
从图7.1.9-2中可以看出，为了保证后座的稳定，必须满足下列关系式：
这里：
——被动土压力，
——安全系数，通常取
≥1.5；
——工作坑的深度，m。
——土的容重，kN/m3；
所以由上述公式经过整理可得后座的结构形状和允许施加的顶进力
的关系如下：
在不考虑后背支撑时：
在考虑后背支撑情况时：
（Kp查表7.1.8得2.46）
=2.46×1.8t/㎥×4×11m×（9m+2×2+1.5）/2×1.5=941.69t＞656t
结论：
墙后土体允许施加的顶力941.69t，作用在墙后土体上的最大推力为656t，满足需要。
一般情况下钢筋砼沉井工作法时无需验算墙后土体允许推力。
7.2.1.4降排水参数确定
7.2.1.4.1基坑排水：
在基坑开挖时，基坑内采用明沟排水，即在基坑四周挖0.5m×0.5m排水沟，引入1m×1m深1.5m集水井内，然后用水泵排除积水。
7.2.1.4.1沉井下沉降水：
每个沉井设六座直径700㎜，深20m的大口井，降低地下水，保证沉井顺利下沉。
7.2.1.4.3、顶进降水：
在重庆路中心东半幅封闭施工场地内，管涵两侧设六座直径700㎜，深20m的大口井，降低地下水，保证管涵顺利顶进。
7.2.1.4.4、降水计算（依据“建筑与市政降水工程技术规范JGJ/T111—98计算）
①、降水井的深度可按下式确定
H=h1+h2+h3+h4+h5+h6
式中
H——降水井深度
h1基坑深度h1=10.5m
h2降水水位距离基坑底要求的深度h2=1.5+0.5+0.5=2.5m
h3=iy，h3=60/2*1/15=2m
i为水力坡度在降水井分布范围内宜为1/10-1/15
y为降水井分布范围的等效半径或降水井排间距的1/2
h4降水期间的地下水位变幅
h5降水井过滤器工作长度,取7m
h6沉砂管长度，取2m
H=h1+h2+h3+h4+h5+h6
=10.5+2.5+2+1+7+2=22m
②、沟槽渗水量计算
Q=LK（H²-h²）/R
式中
Q-沟槽出水量㎥/d
L-顶管涵施工时降水影响长度90m
K-渗透系数30m/d
H-潜水层厚度10.5m
h-抽水前后含水层厚度平均值（2+13）/2=7.5m
R-降水影响半径15m
Q=LK（H²-h²）/R
=90×30（10.5²-7.5²）/15=9720㎥/d
④、管井出水量计算
q=ld×24/ą
l-过滤器淹没长度7m
d-过滤器外径600㎜
ą-经验系数取50
q=ld×24/ą
=7×600×24/50
=2016㎥/d
顶管施工中降水分东西二段进行，每段同时使用六口井抽水，管井总出水量为12096㎥/d，大于沟槽出水量9720㎥/d，满足要求。
7.2.2.地面准备工作
7.2.2.1在顶管推进前，按常规进行施工用电、用水、排水及照明等设备的安装。
7.2.2.2施工材料、设备及机具必须备齐，以满足本工程的施工要求。
7.2.2.3井上、井下建立测量控制网，并经复核、认可。
7.2.3.井下准备工作
7.2.3.1洞门密封圈安装
由于洞圈与顶管节间存在着约10cm的建筑空隙，在顶管出洞及正常顶进过程中极易出现外部土体涌入始发井内的严重质量安全事故。
为防止此类事故发生，施工前在洞圈上安装帘布橡胶板密封洞圈，橡胶板采用12mm厚钢压板作靠山，压板的螺栓孔采用腰子孔形式，以利于顶进过程中可随管涵节位置的变动而随时调节，保证帘布橡胶板的密封性能。
7.2.3.2基座安装
基座定位后必须稳固、正确，在顶进中承受各种负载不位移、不变形、不沉降。
基座上的两根轨道必须平行、等高。
后靠自身的垂直度、与轴线的垂直度对今后的顶进也至关重要。
钢后靠根据实际顶进轴线放样安装时，与始发井内衬墙预留一定的空隙，固定后在空隙内填C20素砼，使钢后靠与墙壁充分接触。
这样，管涵顶进中产生的反顶力能均匀分部在内衬墙上。
7.2.3.3顶管机吊装下井
顶管机头分为两段，吊装时选用性能优良的汽车吊来吊装机头，为了避免顶管机头吊装中工作井、路面及路面下管线的损坏，在起吊时，在四个支腿下方铺钢制路基箱（7m×2.2m×0.43m）四块，降低吊车对地面的压强。
顶管机头的吊装：
顶管机从平板车上被吊起后，要作片刻的停顿，一是确定顶管机头的实际重量是否在吊车的起重范围内；二是观察吊车对路面及工作井的影响。
在确定是安全的情况下，将顶管机头缓慢吊入工作井，准确地停放在基座的轨道上。
先吊前段再吊后段，分两次吊装完毕。
在顶管机头起吊过程中，加强对周围地面的观测，如发现路基变形，立即将机头放下，吊车移位，同时对井周围原有的混凝土地面下进行注浆加固。
7.2.3.4主顶的定位及调试验收
主顶的定位将关系到顶进轴线控制的难易程度，故在定位时要力求与管涵节中心轴线成对称分布，以保证管涵节的均匀受力。
主顶定位后，需进行调试验收，保证8个千斤顶的性能完好。
7.2.3.5顶管机就位、调试验收
为保证顶管出洞段的轴线控制，顶管机吊下井后，需对顶管机进行
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