专项工程施工设计方案顶管施工.docx
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专项工程施工设计方案顶管施工
增城市中南部供水水质达标改造工程增派管道标段
顶管施工专项方案
广州市第四建筑工程有限公司
二〇一六年十一月
增城市中南部供水水质达标改造工程增派管道标段
顶管施工专项方案
六、质量、安全和节约措施...23
七、地面交通维护方案………………………………………………….27
八、管线保护措施………………………………………………………27
九、安全文明施工措施…………………………………………………..27
十、应急救援措施……………………………………………………….3
一、工程概况：
沿增派公路铺设DN800的球墨铸铁给水管6331米，DN800钢管5958米，连接荔城街现状给水管网与小楼镇现状给水管网。
1、球墨铸铁管段工程数量表（桩号KO+021.45~桩号K2+423.19，桩号K8+309.04~桩号K8+910.56）
DN800给水球墨铸铁管6331m，DN200给水球墨铸铁管8m,,DN100给水球墨铸铁管24m，地上式消火栓（SS150/65-1.0）18套，DN800PN1.0MPa蝶阀4个，∅2400阀门井4做，DN200PN1.0MPa排泥阀软密封闸阀3个，DN100PN1.0MPa排气阀密封闸阀3个，DN100PN1.0MPa自动排气阀3个，∅1400排气阀井3座，DN200PN1.0MPa软密封闸阀6个，路面破除与修复2000m2，过河支撑4处，下穿渠箱11处。
2、钢管段工程数量表（桩号K2+423.19~K8+309.04）
D820×10顶管用钢管314m，D820×10钢管5594m，D820×10钢管50m，D219×6钢管92m，顶管工作井B*L=7000*4000）3个，顶管接收井（∅5000）3个，DN800PN1.0MPa蝶阀1个，∅2400闸阀井1座，DN200PN1.0MPa排泥阀软密封闸阀10个，DN100PN1.0MPa排气阀软密封闸阀13个，预留支管软密封闸阀（DN200PN1.0MPa）8个，
1、工程计划工期：
365日历天
2、工程质量要求：
合格
3、建设单位：
广州市增城区水务设施管理所
4、设计单位：
广州市市政工程设计研究总院
5、监理单位：
广东建设工程监理有限公司
6、施工单位：
广州市第四建筑工程有限公司
A、编制依据：
增城市中南部供水水质达标改造工程增派管道标段施工合同
增城市中南部供水水质达标改造工程增派管道标段施工图
广州市市政工程设计研究总院提供的地形测量图、地质勘查报告、地下管线探测技术报告；
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）
《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）
《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）
《广东省建筑基坑支护工程技术规程》（DBJ/T15-20-97）
《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）
B、设计要求
1、管道平面位置：
详见平面设计图。
2、管道埋深：
本段全线为DN800管，管顶覆土1.2米,管道埋深详见管道纵断面图；
3、D820×10顶管用钢管314m
具体详见工程量清单。
二、工程特点
1．本工程属于供水水质达标改造工程，虽然只在增派公路东西两侧进行管道铺设，但增派公路车流量大，只能作增派公路东侧或者西侧主干道外封闭施工，交通组织工作有一定的难度。
2．受施工条件限制，需分阶段性进行施工。
3．工程施工受现状管线及拆迁问题严重影响。
三、施工条件及顶管施工工艺流程图
1.施工条件：
由于是供水水质达标改造工程，交通运输方便，可利用所有现状道路进入施工现场。
施工用水可从原供水管道上开口接水。
施工用电，可以从现有输电线上安装变引入。
我公司设备一流，技术力量雄厚，人员素质高，按时保质保量地完成施工任务是毫无疑问的，施工材料市场供应充足，能满足施工需要。
2．施工平面图：
四、施工准备
1．组建精干高效的项目经理部（见组织机构框图）。
各部门选配经验丰富，技术业务精湛，事业心和责任感强的工程师及工作人员，使整个项目经理部管理层人员精干，统一指挥，内外协调，全面负责和加强对该项工程的生产指挥和技术管理工作。
2．调遣专业性强的作业队伍投入施工，确保整个工程顺利完成。
3．测量工程师进入施工现场，根据业主提供以及我公司加密闭合的水准点和导线控制点进行管道中心线定位测量，确定原地面高程等，测量资料报监理工程师及业主备案。
4．工地配备试验工程师1名，并委托有检测资质公司代表项目部进行各类试验检测。
5．根据施工要求，组织好施工力量。
给排水工程师施工员1人，并配备试验检测人员和技术、管理人员、运输班、电工班、管道安装班、泥工班、机械班、杂工班等。
6．施工进度计划及施工组织，主要机械设备、材料
6.1施工进度计划
根据以上计划工期要求为25天。
6.2施工组织架构
良好的施工组织，是完成良好工程的基本保证，由于顶管工程是非常专业化，技术要求高，风险大的地下工程，因此更应重视施工组织与管理，成立专门的安全与质量管理小组，项目总工程师分管质量，质量组由专业技术的工程师组成；由副项目经理任安全组长，专职安全员二人负责安全事宜。
6.2.1项目管理架构
项目经理
项目副经理
项目技术负责
施工员
材料员
质检员
预算员
测量员
安全员
顶管班
起重班
电工班
机修班
钢筋班
木工班
普工班
后勤
混凝土班
管理干部5人
电工2人
电焊工2人
技术干部5人
安全员2人
钢筋5人
后勤人员4人
机械2人
木工5人
财务人员1人
起重2人
司机2人
普通人员3人
测量工2人
普工10人
6.2.2人员计划安排
6.3主要施工机具数量及规格型号一览表
序号
设备材料名称
规格
数量
备注
1
汽车吊
25吨
1辆
2
电动葫芦
10吨
3台
3
汽车
15吨
6辆
4
卷扬机
1吨
4台
5
千斤顶
200吨
4台
6
空压机
3立方米/分
2台
7
压浆泵
≥0.8MPa
2台
8
发电机
110KW
1台
9
电焊机
22KW
2台
10
人货车
1.5吨
1辆
11
顶管机头
D400
4套
12
顶管顶铁、分压环
D400
8套
13
槽钢
16#
10吨
14
膨润土
5吨
15
长臂挖机
D220
1台
16
小型发电机
30KW
2台
五、顶管施工方案
本工程中，1#顶管位置K2+790段，长度为40m，，工作井深度3.32m，管道穿越增派公路路段埋深最深处为5.22m左右。
根据现场情况，决定顶管段东侧设立顶管工作井，西侧设立接收井。
本工程中，2#顶管位置K3+538.72～K3+696.98段，长度为158.3m，工作井深度7.82m，管道穿越增派公路路段及周边地面埋深最深处为7.02m左右，根据现场情况，决定顶管段南侧设立顶管工作井，北侧设立接收井。
本工程中，3#顶管位置K3+959.2～K4+066段，长度为106.8m，工作井深度4.87m，管道穿越增派公路路段及周边地面埋深最深处为7.02m左右根据现场情况，决定顶管段南侧设立顶管工作井，北侧设立接收井。
顶管工作井B*L=7000*4000）3个，顶管接收井（∅5000）3个，
A、工作井尺寸设计
工作竖井应有足够的工作面，顶管坑尺寸应按下式计算：
底宽=D1+2S
底长=L1+L2+L3+L4+L5
式中：
S----操作宽度（m），一般取0.8～1.2米，本工程取1米；
D1----管外径（m），本工程中为双管，总尺寸为2.6÷2+5+1.6÷2=7.1米；
L1----管子顶进后，尾部压在导轨上的最小长度（m），顶进混凝土管一般取0.3～0.5m，本工程取0.5m；
L2----管节长度,本工程中为2m；
L3----出土工作间长度，根据出土工具而定，宜为1.0～1.8m，取1.2m；
L4----液压缸长度,本工程中取1.5m；
L5----后背所占工作坑长度，包括横木、立铁、横铁，取0.85m。
接收坑底宽取7.0m，底长取4.0m。
B、工作井净深度的设计
竖井深度公式如下：
H1=h1+h2+h3
H2=h1+h2
式中：
H1----顶进坑地面至坑底的深度（m）；
H2----接受坑地面至坑底的深度（m）；；
h1----地面至管道底部外缘的深度（m）；
h2----管道底部外缘至导轨底面的深度（m）；
h3----基础及其垫层的厚度，不应小于该处井室的基础及垫层厚度（m）；
1#工作井深度3.32m；2#工作井深度7.82m；3#工作井深度4.87m
顶管工作坑纵断面布置图
因此，1#顶管工作井尺寸选择7.0m×4.0m×3.32m。
接收井尺寸选择直径5m，深度3.78m
2#顶管工作井尺寸选择7.0m×4.0m×7.82m。
接收井尺寸选择直径5m，深度3.68m
3#顶管工作井尺寸选择7.0m×4.0m×4.87m。
接收井尺寸选择直径5m，深度4.57m
C、工作坑接收坑开挖与支护：
1、基坑支护
根据本工程地质水文条件，基坑周围环境及支护结构的使用功能，结合目前同类施工条件下，基坑开挖及支护所采用的较为成熟、可靠的施工工艺，为能够最大限度地减少基坑开挖对周边环境的影响，并保证施工过程的安全操作，同时考虑顶管施工的需要，本工程采用“钢筋混凝土施工支护。
2.混凝土地圈梁
在工作坑外边尺寸范围内挖土深l.5m，施做钢筋混凝土冠梁。
冠梁顶标高在地面下1.0米深处，冠梁上砌砖墙（内抹面）0.6m（即高出地面0.1m），待竖井使用完后方便拆除。
2.1、工作井、接收井壁墙施工大样（详见施工蓝图）
工作坑墙壁大样接收坑墙壁大样
2.2、工作井、接收井结构施工：
工作井、接收井采用沉井施工，垫层、支模（预留洞口）、安装钢筋、现浇混凝土下半部、挖土下沉（下沉前封闭洞口）、接上半部混凝土、下沉到位、封底、浇筑底板
3.土方开挖
（1）待砼冠梁强度达到90%后进行土方开挖，主要采用机械开挖人工辅助施工；
（2）开挖顺序由上至下、阶梯分层开挖的方式进行，每层开挖厚度不大于2米，且每一循环挖深与钢隔栅支撑竖直间距相等，开挖顺序示意图见图13。
中间支撑墙体锚喷前，先从一侧将支撑墙投影位置的土方掏出，并保留另一侧投影外的土方。
待中间墙体锚喷完成后再开挖另一侧的土方。
（3）开挖出的土方用土斗及时运出工作坑。
（4）土方开挖后进行钢隔栅安装、混凝土锚喷施工。
之后进行下一循环的土方开挖、钢隔栅安装、混凝土锚喷施工。
（5）挖至设计标高施做封底，最终形成整体支护。
开挖顺序示意图13
4.封底
工作坑混凝土封底在挖深达到设计管底高＋管壁厚＋设备底座安装尺寸＋导轨高后进行。
打底板混凝土要注意与设备安装预埋相配合。
坑底部一角施做与底板混凝土浇筑成一体的集水坑。
D、接收井施工
接收井施工方法同顶管工作井。
E、施工监测措施
1）施工监测应以获得定量数据的专门仪器测量或专用测试元件监测为主，以现场目测检查为辅；
2）各监测项目在结构施工前应测得稳定的初始值，且不少于两次；
3）各项监测工作的时间间隔根据施工进程确定，当变形超过有关标准或场地条件变化较大时，应加密观测，当有危险事故征兆时，则需要进行连续观测；
4）量测数据必须完整、可靠，对施工工况应有详细描述，使之真正能起到施工监控的作用，为设计和施工提供依据；
5）测试单位根据对当前测试数据的分析，较好的预报下一施工步骤中地层、支护的稳定与受力情况及地表沉降等，并对施工措施提出相应的建议；
6）所有测点均应反映施工中该测点受力或变形等随时间的变化，即从施工开始到完成、测试数据趋于稳定为止；
7）按规定及时向建设单位、设计单位提供量测报告，内容包括：
测点布置、测试方法、经整理的量测资料及分析的主要成果、结论及建议、量测记录汇总等。
同时，施工过程中依据监控资料进行现场分析，以便判断支护状态，采取相应变更设计参数和施工方法；
8）监测变形要求值：
监测项目
警戒值
控制值
土体沉降
60mm
70mm
水位沉降
1m
2m
图例：
○地下水位监测点位置
⊕沉降监测点位置
监测点布置平面图
F、工作井应急预案
1）发生坍塌事故时，要立即封闭现场疏散人员，封锁现场隔离带与事故地点应保证安全距离。
2）排险和抢救由有经验人统一指挥进行。
3）因坍塌造成人身事故后同时采取两个方面的措施：
一方面立即扒土，扒土时必须使用保证遇难者不被伤害的工具，并密切注意伤员情况，防止二次伤害；另一方面对伤员上部土体采取临时支撑措施，防止因二次塌方伤及抢救者或加重事故后果。
4）对于不稳定的土体采用垂直注浆加固土体。
5）对危害大的复杂塌方，应由安全部门共同商定处理方案。
6）认真贯彻基坑施工“短开挖、强支护、快封闭、勤量测”施工原则和预防为主的方针，采取施工量测，控制地表沉降在允许范围内和杜绝塌方发生。
7）加强监控量测，并根据监控量测、信息反馈、位移反分析来调整支护参数，确保施工安全。
G、顶管施工
本次顶管施工采用泥水平衡式机械顶进施工，工作坑处吊运设备及顶进作业时吊运管材采用QM5t-14m（+3m）5T龙门吊。
顶进前采用改性水玻璃浆液进行土壤固化，过程中采用触变泥浆减阻，顶进后采用水泥浆液填充。
1.设备安装流程
龙门吊安装→导轨安装→顶进设备安装→检查验收
1.1龙门吊垂直运输设备安装
●QM5t-14m（+3m）5T龙门吊必须经计算核算满足要求后才能使，计算书见后面尾页附件1
●安装前必须对卷扬机、电动葫芦等起重设备进行全面检查，设备完好，方可安装。
●电动葫芦起重能力应与行走梁匹配。
●起重设备安装后在正式作业前必须试吊，吊离地面10cm左右时，检查重物、设备有无问题，确认安全后方可起吊。
●起重设备设专人检验、安装并必须遵守安全操作规程。
1.2.导轨安装
在槽底用C20混凝土铺一层20cm基础，宽度较枕木长50cm，在混凝土内部埋设15cm×15cm枕木，埋深13cm。
枕木长度应比导轨外缘两边各长出30cm，间距40cm。
枕木埋入混凝土的面需包油毡。
顶管坑的支护完成后，进行导轨安装。
导轨选用须根据管径确定。
1）两导轨的间距
导轨间距示意图
A0—两导轨的中距
A—两导轨上部的净距
a—导轨的上顶宽度，采用起重机钢轨QU100，a=100mm
D—管外径，D820管外径为820mm
h—导轨高度,采用起重机钢轨QU100，h=150
e—管外底距枕木的距离，取25mm。
2）导轨安装质量检验标准
●顶管导轨安装净距应符合下表要求
表7.1.4顶管导轨安装净距
管径（mm）
管外径（mm）
A（mm）
A0（mm）
备注
DN820*10
820
294
920
●导轨应直顺、平行、等高，安装牢固，其纵坡与管道设计纵坡一致。
●安装导轨高程及内距允许偏差为±2mm；中心线允许偏差为3mm；顶面高程允许偏差为0～+3mm。
●导轨应根据管材规格选配相应的钢轨做顶进导轨；
●应在检验合格的基础上安装枕木，在检验合格的枕木上安装导轨。
●结合管道基础设计，确定混凝土面的高程及宽度。
水泥混凝土基础的宽度比管外径大40mm，厚度采用20～30mm，混凝土基础顶面应低于枕木顶面1～2cm。
1.3顶进设备安装施工
●安装前应对液压缸、高压油泵、液压管路控制系统进行检查，设备完好方可安装。
●应根据顶管坑的施工设计，安装高压油泵、管路及控制系统。
油泵宜设置在液压油缸附近；油管应直顺、转角少；油泵应与液压油缸相匹配，并备有备用油泵。
●液压油缸的油路应并联，每台液压油缸应有进油、退油的控制系统。
●液压油缸的着力中心应位于管总高的1/4处，且不小于组装后背高度的1/3。
●工具管应在导轨、工作平台、垂直起重设备安装完成后进行安装，安装前应对设备进行检查，使其处于完好状态。
●顶铁应放置在工作坑内顶进方向的两侧，摆放整齐，方便安装。
●顶铁应有足够的刚度，长短搭配满足顶进需要，外形尺寸规整，顶面与轴线垂直，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；顶铁的允许连接长度，应根据顶铁的截面尺寸确定。
当采用截面为20cm×30cm顶铁时，双行使用的长度不得大于2.5m，且应在中间加横向顶铁相连。
●顶进设备安装后应试车运行。
导轨及设备的安装质量应符合下列要求：
●枕木的安装高程应低于管外高程1～2cm，间距均匀，其铺装纵坡应与管道纵坡一致。
两根导轨应直顺、平行、等高，导轨安装牢固，其纵坡与管道设计坡度一致。
●导轨、高程及内距允许偏差为±2mm，中心线允许偏差为3mm，顶面高程允许偏差为0～+3mm。
●顶进设备液压系统应符合施工设计要求，管路连接不得漏油，压力表应经过校验合格。
起吊设备各连接部件应牢固可靠，电葫芦应检验合格，限位装置齐全有效，起吊索具（吊钩、钢丝绳）经过检验合格，安全可靠。
2.顶管坑后背设置
后背土壁应平整，并与管道顶进方向垂直。
在平直的撑板前紧贴撑板横排20cm×20cm方木，方木前放置立铁，立铁前横向叠放15cm×40cm横铁。
方木及立铁应埋至工作坑底以下50cm。
图15后背墙装配图
3.管道顶进
（1）作业条件
●全部设备已经检查，并经过试运行确认正常；
●首节管在导轨的中心线、坡度、高程应符合导轨设备安装规定。
（2）工艺流程
土壤固化
压注触变泥浆
↓
测量放线→首节管空顶就位→初始顶进→管道顶进→回填注浆→检查验收
↑
顶进测量
（3）土层加固
当顶管开挖面及管顶部位遇有粉细砂及砂砾石土层时，注浆加固土层，防止顶进过程管前产生坍塌。
加固范围，管线为全线加固。
加固方式为在管道内采用钻孔方法φ15cm形成梅花状，钻孔高度距顶管上管壁15cm为宜，然后采用φ10cm花管伸入孔内，便可注液加固土壤。
土层加固采用灌注水玻璃浆液的措施。
加固应符合下列要求：
对注浆原料进行检验，并测试凝结时间、渗透半径、酸碱度等指标。
浆液配制搅拌时，混合顺序应按照：
硫酸溶液稀释、降温后，方可进入搅拌装置内—水玻璃溶液稀释—碳酸氢钠溶液进行混合。
水玻璃、碳酸氢钠溶液应按混合液凝结时间需要掺入。
每次配制浆液，需与现场注浆速度及所需量相适宜。
（4）触变泥浆减阻
顶管过程中，采用在管节四周注触变泥浆，减少顶力。
采用触变泥浆顶管应包括以下设备：
泥浆封闭设备、注浆泵、输浆干管、分浆罐及注浆孔等灌浆设备；拌和机及储浆罐等调浆设备。
使用混凝土管材时，应在接口处衬垫麻辫，防止接口漏浆。
垫放防漏材料。
灌浆前，应通过注水检查灌浆设备，确认设备正常、无渗漏现象后方可灌注。
灌浆应按灌浆孔断面位置的前后顺序依次进行，并应与管道的顶进同步。
灌注用注浆泵进行。
输浆管宜用钢管或高压胶管，布设至注浆孔，加装注浆闸门。
注浆孔个数根据管径而定，一般为4m一处，均匀布置，并具备排气功能。
触变泥浆宜采用膨润土配制。
膨润土在使用前应测定其胶质价。
测定方法符合下列规定：
将蒸馏水注入直径25mm、容量100ml的量筒中，至刻度60～70ml刻度处。
称膨润土试料15g，放入量筒中，再加水至95ml刻度，加盖封闭，摇动5分钟，使膨润土与水混合均匀。
加入氧化镁1g，再加入水至100ml刻度，加盖封闭摇动1分钟。
静置24小时，使之沉淀，沉淀物的界面刻度即为膨润土的胶质价。
触变泥浆拌和采用下列要求：
按试验确定的触变泥浆配合比，称量水、膨润土及碱的质量。
表7.1.7-1触变泥浆配比（重量比）
膨润土的胶制价
膨润土
水
碱（碳酸钠）
60～70
100
524
2～3
70～80
100
524
1.5～2
80～90
100
614
2～3
90～100
100
614
1.5～2
取称量水的一部分与碱配制碱溶液。
将剩余水与膨润土拌和均匀。
将制配好的碱溶液，注入膨润土浆内，继续搅拌至均匀，形成触变泥浆。
拌制好的触变泥浆应静置12小时后方可使用。
为了在顶进完毕后使触变泥浆固结增强，可掺入凝固剂（石膏灰）。
但为了在施工使用时保持流动性，还必须掺入缓凝剂（工业六糖）和塑化剂（松香酸钠）。
表7.1.7-2触变泥浆掺入剂配比（重量比，以膨润土为100）
石灰膏
工业六糖
松香酸钠（干重）
水
42
1
0.1
28
掺入凝固剂时的拌和程序：
用规定比例的水分别将工业六糖及松香酸钠溶化。
将溶化的工业六糖放入石灰膏内，拌和成均匀的石灰浆。
将溶化的松香酸钠放入石灰浆内，拌和均匀。
将上述拌和好的掺入剂，按规定比例倒入已拌和好并放置12小时的触变泥浆内，搅拌均匀，即可使用。
灌浆遇机械故障、管路堵塞、接头渗漏等情况时，经处理后方可继续顶进。
（5）顶管操作工艺
●首节管空顶就位后，拆除洞口封门应符合要求：
●采用钢木支撑、立板密撑时，应采取措施保持洞口上方支撑稳固。
●采用锚喷护壁时，封门拆除前，对封门背后土体进行注浆加固，封门拆除后将工具管立即顶入土层内。
●初始顶进
封门拆除后，初始顶进5～10m范围内，应增加测量密度。
首节管允许偏差为：
轴线位置3mm，高程0～+3mm。
当接近允许偏差时，应采取措施纠偏。
●管前挖土长度：
土质良好，在正常顶管地段，可超越管端30～50cm；在不良地段开挖超越管端距离不得大于30cm。
●在正常顶管地段，管顶部位最大超挖量宜控制在1.5cm左右，管底部位1350范围内不得超挖。
在不允许土层下沉顶管地段，管子周围不得超挖。
●人工挖土顶管时，管前挖土人员应在管内操作。
土质不良，管前应加工具管。
严禁挖土人员在工具管外进行作业。
●人工挖土前，应先将工具管刃口部位切入周边土体中。
挖土应根据地层条件，辅助以必要的降水或注浆加固等措施。
（6）填充注浆
顶管终止顶进后，应对管外壁与土层之间形成的空隙或触变泥浆层进行充填、置换，保障被穿越的地面构筑物安全，注浆应符合下列要求：
在顶进过程中，将对管外壁的土壤造成松动和空洞。
顶管施工完毕，为不造成今后的事故需对管外壁压入填充物。
本次压入物选定为水泥粉煤灰液，其配比为10：
1，使用定量水稀释水泥粉煤灰，置入压力罐中，使用高压空气压入，压入口还使用触变泥浆孔管。
如在压浆孔加固不当的，采用从地面打孔的方法压浆加固。
具体详见下图。
图16背后注浆加固图
（7）顶进过程、顶铁拆装及使用要求
●顶铁应无扭曲现象，安装应顺直；
●每次退回液压缸活塞换放顶铁时，应换用可能安放的最长顶铁。
●在顶进过程中，顶铁上方及侧面不得站人，并随时观察。
顶铁有错位、扭曲现象时，必须采取措施，防止崩铁。
（8）质量标准
●管道接口勾缝必须密实、平顺、不脱落。
●管内不得有泥
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