顶管工程施工方案96338.docx

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顶管工程施工方案96338

地铁五号线靖江路站DN1800

顶管工程

施

工

组

织

设

计

编制：

审核：

审批：

天津市管道工程集团有限公司

2013年4月

一、工程概况

二、编制依据

三、顶管施工

四、防止沉降措施

五、施工进度计划

六、安全文明施工保证措施

七、环境保护措施

附图：

施工平面布置图

质量管理体系图

安全管理体系图

主工作坑平面布置示意图

副坑平面布置示意图

施工进度表

一、工程概况

1、工程概述

本工程为地铁五号线靖江路站DN1800顶管工程。

计划桩号0+150至0+306，顶管长度156米。

2、本工程质量目标：

合格。

3、主要工程内容：

（1）主工作坑1个

（2）副工作坑1个

（3）DN1800钢管顶管156米

二、编制依据

1、根据现场勘察拟定及设计交底会议纪要。

2、《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008。

3、《土压平衡和泥水平衡顶管工程施工技术规程》DB29-93-2004

4、《天津市管道工程集团有限公司管理体系文件》2007A版

5、《环境空气质量标准》GB3095-1996

6、《建筑施工场界噪声限值》GB12523-90

7、《室外给水、燃气管道工程系统试验作业指导书》Z／GJS008-98

8、《给水、燃气、供热管道安装工序作业指导书》Z／GJS007-98

9、《钢管焊接工序作业指导书》Z/GJS001-2001

10、《管道工程环境因素控制作业指导书》（Z/GJS001-2006）

11、《天津市管道工程集团有限公司管理体系文件》M/GJS-ZA-2007版。

三、顶管施工

本工程顶管地段桩号：

0+150至0+306段钢管顶管覆土4.0米。

1、工艺流程

施工准备（施工人员进场、施工设备进场、测量放线、引测轴线及高程控制点）→打高压旋喷桩→打工字钢桩/拉森桩→打设大口井→工作坑开挖及支撑→工作坑基础施工→洞口制作及顶进设备安装、调试→顶管机入洞→初始顶进→正常顶进（注浆减阻）→依次循环→顶管机出洞、顶进结束→拆卸顶管设备→管外泥浆置换

2、打设高压旋喷桩

在主工作坑进行高压旋喷桩加固、止水，桩径600mm，咬合300mm，桩长15m，水泥含量43％待深层搅拌桩养护72h后方可进行打钢桩、开挖等工作。

主工作坑四周打双层高压旋喷桩。

深层搅拌桩施工工序为：

测量放线定位钻孔、搅拌二次搅拌注水泥浆随注随提钻杆最后复搅

为确保深层搅拌桩质量，达到理想的闭水效果。

要注意以下几点：

①派质检人员跟班检验；

②严格控制每米的注浆量；

③严格检查每根桩的总深度；

④严格控制每根桩的垂直度；

⑤咬合量必须达到要求；

副坑由于所处位置受限，计划选用闭水及强度支护相结合的拉森桩进行施工，拉森桩选用Ⅳ型，桩长12米。

3、大口井

在主工作井内对角各打一眼大口井，副工作坑内打一眼大口井，井深12米，直径0.5米。

管材为无砂砼管。

随着开挖深度的增加，逐步拆除大口井。

4、工作井制作

（1）主工作坑和副工作坑的布置（见附图）

根据现场实际情况，初步拟定主副工作坑尺寸为：

主工作坑：

长8m，宽5m，深约7.0m（含基础）

副工作坑：

长6m，宽5m，深约7.0m（含基础）

（2）工作坑支护

主工作坑均采用40#B工字钢桩，桩长为12m。

工作坑作为后背采用竖排密打，其他侧边采用一横一竖密打桩，要求打桩时桩身垂直，以确保工作坑内部尺寸。

副工作坑四面打Ⅳ型拉森桩，桩长为12m。

要求打桩时桩身垂直，以确保工作坑内部尺寸。

工作坑内用双层40＃工字钢焊接矩形支撑，并加设角撑4根和DN300钢管横撑两根。

矩形支撑位置为地面以下1米、3米处。

DN300钢管支撑一律预应力安装。

矩形支撑位置可以根据门铁、环铁尺寸等情况适当调整。

（3）基础做法

主工作坑底部采用卵石垫层100mm厚，其上做C25钢筋砼底板，厚400mm，基础内预埋钢筋网，钢筋规格Ø20，纵横方向间距均为20cm。

并与坑壁工字钢焊接牢固，其上焊接两条导轨。

安装完成后应对其质量进行检查，每条导轨测其4点高程，高程必须一致。

在主工作坑洞口下设宽度1米，长5米，深1米的焊接工作槽。

副工作坑底部采用卵石垫层100mm厚，其上做C25钢筋砼底板，厚400mm，并与坑壁工字钢焊接牢固，做法同主工作坑。

（4）主、副工作坑排水措施

工作坑成型后，在工作坑内设一个集水井，坑底四周设0.3m×0.3m排水沟，1%坡度坡向集水井，井内稳泵。

（5）、工作坑洞口处理

为阻止地下泥水及触变泥浆从管外壁与土体形成的缝隙流入工作坑，在洞口处设置止水圈。

洞口止水墙做法：

首先将预制的止水圈套环焊接在钢桩上，然后两侧缝隙处支模打灰，最后将钢制法兰及橡胶圈用螺栓连接，将橡胶圈压紧。

洞口直径为Ф1632mm。

顶管推进土层前，将洞口处钢桩切掉或拔起，以使管道顺利入洞。

主工作坑出洞口处设置深层搅拌桩，增加出洞口处的地基承载力，防止机头出洞扎头。

5、顶力计算

本工程采用DN1800钢管。

（1）顶力计算

根据经验公式F＝F0＋RSL

初始推力F0=1240

综合摩阻力R=12kN/m²；

管外周长S=5.65m；

长度L=160m；

经计算总顶力为12088kN。

（2）后背力校核

后背力经校核s＝1.58＞1，故后背力满足顶力要求。

6、顶进设备安装

（1）把地面上建立的测量控制网引至工作坑内，并建立相应的地面控制点，便于顶进施工时复测。

（2）工作坑内精确测放轴线。

（3）稳置轨道

轨道采用钢制轨道，表面平直光滑无毛刺，轨道高13.4cm。

根据设计管道的标高、坡度进行轨道安装，轨道中心线与管道中心线在同一垂直平面内，轨道与底板基础连接牢固。

并做好支撑。

为防止洞口扎头，将轨道铺设至工作坑前端，待第一节管入洞后，再割掉50cm长导轨，以便焊接。

安装误差在允许范围内。

（4）主顶油缸架稳置

依照轨道和管道中心线、高程为参考，进行稳置主顶油缸底架，油缸底架中心线与所顶管道中心线在同一垂直平面内，油缸底架及主顶油缸稳置要牢固并在允许偏差范围内。

（5）后背铁稳置

为满足后背抗力要求，在钢制后背铁与工字钢桩之间，现浇C25砼，使后背整体受力。

后背铁受力面平直，具有足够的刚度和强度。

钢制后背墙和后背铁安装要紧靠工作坑后背工字钢，与工作坑底板充分接触并与管道中心线垂直，安装偏差要在允许范围内。

（6）设备联接

主顶油缸的油路应并联连接，每台油缸应有独立的进油、回油的控制系统。

其它各设备之间按规范进行连接安装，安装完毕后进行调试。

（7）供电系统的设置

供电系统由变压器、总控箱、分配箱、开关箱和用电设备及输电线路组成，总控箱、分配箱、开关箱的布置应符合相关规范要求，并采取防雨、防晒措施；输电线路采用线板架设并标识，线路架设应横平竖直、符合相关要求。

（8）设备调试

A、所有的电控系统安装完毕后对电控系统的连接及控制开关进行调试，检验线路连接是否正确、开关是否灵敏。

B、对主顶油缸及油泵站进行调试，检查油管是否连接正确、油泵站运转是否正常、油路控制闸阀是否完好、顶镐出镐缩镐是否正常，对油管进行排气处理。

C、对测量系统进行校验，检验支架的稳定性和安全性，对仪器进行摆放调试。

D、对机头的各项开关进行调试，检验电压表、电流表；检验刀盘转向是否与控制相符；检验纠偏系统是否运转正常；检验土压表是否灵敏；检查齿轮油箱是否满足设备要求；检验螺旋出土机转向是否与控制开关一致，运转是否正常。

7、机头入洞

机头安放在轨道上，拆除洞口处封板后，进行顶进，在顶进过程中，严格控制水压，刀盘扭矩和顶速。

顶速：

100mm/min，扭距3.5T/C㎡。

8、顶进：

本工程采用大刀盘泥水平衡顶管掘进机，在顶进阶段“信号采集系统”和“报警系统”必须开启，予以监视和记录。

机头入洞后，在机尾处加一段过渡环，长度为3m（两节）,过渡环后面增加1～2节混凝土管，以便在顶进过程中方便纠偏。

顶管下井前应作一次安装调试，油管安装先应清洗，防止灰尘等污物进入油管，电路系统应保持干燥，机头运转调试各部分动作正常，液压系统无泄漏。

机头下井后刀盘应离开封门1米左右，放置平稳后重测导轨标高，高程误差不超过5mm，检查合格后顶机头，使机头刀盘贴住前方土体。

土压力表所显示的土压力为泥仓土压，显示的土压力与实际顶进的土压力存在一个压力差ΔP，此值一般取15～30T，由于进泥口是衡定的，机头的土压控制主要通过顶速来调节，每次初顶时先调节好送水压力，然后打开机内止水阀，转动刀盘，关闭机内旁道，待流量达到额定值的80%时既可开始顶进，送水压力可通过机内压力调节既可完成。

（1）顶进过程中的方向控制

机头本身所具有的方向诱导装置，操作员只要通过纠偏动作，始终保证激光点在光耙的中心既可。

（2）管节止转的方法和措施

顶管时，机头在刀盘及出土机的作用下会发生旋转，对机头的旋转主要采用加压重块的方法，先在机头两侧做好放压重块的架子，并均衡放置重块，当机头右转时，将右侧压重块搬向左边，反之将左侧压重块搬至右侧。

压重块应采用铅块，因其体积小、比重大，便于搬运。

（3）防止掘进机出洞后扎头的方法和措施

为防止掘进机出洞后扎头，在掘进机出洞后，即连接过渡管节，并在该管节内加重物，且随着掘进机的顶进，不断加压重物。

使其与掘进机配重，第一节钢管节出洞后，连接第二节钢管节，并相应减少重物，直至钢管节的重量与掘进机相等后，将重物取出。

（4）减阻方法和技术措施

采用触变泥浆护壁的施工措施，即在管壁与土壁之间注入触变泥浆。

为防止顶管时触变泥浆从洞口溢出，故顶管前在洞口做压板，为保证密封性压板上需套上胶圈。

专用的顶管机外径尺寸为Φ1060mm，比管节外径1050mm大10mm，故顶管机在土层中顶进时使管节外围形成5mm的空隙，如能及时有效向该空隙注入触变泥浆填充在管节外围，形成一个较完整的泥浆套，顶进时既可有效减阻又能起到支撑土层的作用，加快顶进速度。

反之，泥浆套不能形成，顶力将急剧上升，严重时将可能顶坏管节，甚至使顶管工作失败。

①触变泥浆的配比

触变泥浆配制：

选用较好的钠基膨润土，膨润土：

水=1：

8（重量比），采用机械定量搅拌桶把水与膨润土搅拌均匀然后打入几个注浆罐，静置12小时，使其充分吸水，膨润成胶体，利用比重计测其比重，掌握在1.15g/cm为宜。

②注浆孔布置

掘进机与第一节钢管节之间加一钢制注浆器，注浆器一端与掘进机固接，另一端与第一节焊接，注浆器设置三只注浆孔，即在注浆器顶部设一只注浆孔，孔径DN25，内设单向阀。

另两只注浆孔斜向下夹角60°，并在第一节管的注浆孔前安置注浆压力表。

顶进时，及时跟踪注浆，确保在顶管机后面及时形成完整的泥浆套。

③同步跟踪注浆

制作触变泥浆采用机械定量搅拌罐把水与膨润土搅拌均匀，然后打入两个钢制注浆箱，注浆箱尺寸为4000×2000×3000mm，静置12小时，使其充分吸水、膨润成胶体。

将地面配制好的触变泥浆经注浆泵增压后进入输浆管，通过环形管注入顶管机及管节的压浆孔，形成泥浆套。

当管节顶进时，利用顶管机尾部环向均匀布置的三个压浆孔，与顶进同步跟踪注浆，以确保当掘进机向前时在其后形成的环向空隙立即被泥浆充填，从而形成完整的泥浆套。

④压浆量与注浆压力

压浆量原则上控制在同步跟踪注浆量为管节外理论空隙体积的4倍左右，注浆压力值不宜过高和过小，依据采用浆液的粘度和管路长度，压浆站的压力初步控制在20～50KPa。

9、测量、纠偏：

在顶进过程中，激光经纬仪进行全程跟踪测量，保证机头偏差符合规范要求。

纠偏应本着勤纠、少纠的原则进行。

顶进第一节管时，每顶进0.2～0.3m即对中心线和高程测量一次，顶进正常时，每顶进0.5～1.0m测量一次，发现偏差及时调整纠偏，加以修正控制。

做到勤测勤纠，先纠高程偏差后纠左右偏差，并做好纠偏记录。

10、出土方式

泥水平衡掘进机在顶进中土体经过掘进机刀盘的切削扰动，经切土口切入泥水仓，在泥水仓内进行搅拌，使切入的土体与水混合成泥水状，用泥浆泵通过4寸无缝钢管将泥水排至泥浆沉淀池。

泥浆沉淀池在工作坑附近适当位置放置，尺寸为3×3×1m，必要时用泥浆车外运。

11、钢管节管口的保护措施

为防止顶进过程中弧形顶铁与钢管节的直接接触造成坡口受损或受力不均等现象，在钢管节弧形顶铁之间加设一护口圈，护口圈形式见附图。

其一端的坡口方向相反，承插连接，另一端不作坡口，平口与弧形顶铁连接，既保护钢管节的坡口，又使钢管节受力均匀。

12、通讯及监控方法和措施

为解决管道内和地面之间的联络，在地面控制间、管内均安装内部使用程控交换电话，保证各岗位通过电话自由联络、信息畅通。

在顶管机作业面及操作间均安装电视监视器，使地面上可随时观察顶管机内工作面的工作情况，发现问题及时与操作人员联系。

13、通风方法及措施

施工时对管道内进行强制通风，由地面空压机提供经过过滤、除油的新鲜空气，通过DN200PE气管送至施工面，管道内的浑浊空气则由作业面向工作井自然流通，改善工作环境，减轻工人劳动强度，同时保证了各种设备的正常运行。

14、顶管机出洞

为防止出洞口及顶进过程中泥水压力过大涌入工作井内，在洞口内预先安装一个单法兰穿墙钢套管，用于安装橡胶止水圈及止水封板。

在洞口里侧增加一道橡胶止水圈，当需更换外部橡胶止水法兰时，洞口内部的橡胶止水圈可防止地下水进入井内。

15、穿管

外套管施工完成后，在工作坑下钢管，并且在设计钢管管身位置安装滑动支架（或绑缠竹片），支架型号M75,牵引管道时防止管身防腐层破坏。

在副坑设一慢转卷扬机，拉力为5吨，卷扬机上钢绳一端穿过套管和钢管管端部牢固连接。

穿管时规定出起动和停止信号，设专人统一指挥，保证绞车拉管时行进速度均匀，穿管后在两端钢管和混凝土的缝隙处封堵，先填木质挡板，再填沥青油麻，填充密实，最后在外侧抹防渗水泥砂浆。

四、防止沉降措施

1、设置观测点

（1）根据施工现场设施位置进行沉降观测点布置，沉降点布置要牢固、明确。

（2）在顶管段适当位置设置地下水位观测孔，每天进行地下水位观测，并记录、分析数据。

（3）观测点布置根据施工现场路面、井室、电线杆等设施进行。

（4）加强施工监测，确定有效防沉降措施。

在进场后，首先布置观测点，并开始观测直至顶管工作坑回填。

对各种沉降情况进行详细记录和动态分析，以掌握建筑物动态沉降信息，及时调整施工方案，控制工作坑周边土体位移，减少施工和降水对周围环境的影响，控制原有建筑物的不利沉降。

在地上设施、周围建筑物的沉降观测出现异常时，及时采取措施并增加观测密度。

（5）设专人定时观测，观测仪器为专用仪器，不得挪用。

（6）观测警戒值为15mm。

2、采用土压平衡机械式顶管，技术先进，施工经验丰富。

封闭作业，不超挖。

3、尽量减少非顶进作业时间，保证顶管作业连续、迅速完成。

4、采用触变泥浆减阻，从而减小阻力，防止地面隆起。

5、顶管完成后，在管外压力注入1:

1水泥浆置换触变泥浆，填充管道与土层的间隙。

五、施工进度计划

本工程计划工期为60个日历日。

六、安全文明施工保证措施

1、安全施工保证措施

（1）组织全体施工人员学习国家和地方的施工安全法规，建立出入施工基地和现场的管理制度，严格执行安全操作规程。

（2）各施工现场设置专职安全员，并授予对施工生产中出现的不安全的因素，采取措施的权力，防止事故发生。

本工程容易出现的不安全因素为：

塌方、火灾、中毒、触电、物体打击、机械伤害。

（3）打、拔桩前将所有连接零部件及连接部位应保持润滑的均匀性，并按需要涂上润滑油，控制好润滑油流量，还应保证润滑油质量。

（4）当打桩机内部液压受阻时，应立即查明原因，严禁超负荷打、拔桩，否则会使机械内部发热，以至烧红使部件退火，造成损伤。

（5）在打、拔桩时，操作人员不得离开岗位。

（6）在吊装时，不许用绞车拖拉桩头，以防支架受力过大，造成弯曲变形，甚至倾倒。

（7）对打、拔桩无关的人员，不许站在打桩机旁。

严禁任何人站在已升起的打桩机下面。

（8）夜间施工时，应有足够的照明设备。

（9）由于工作坑深，工作坑做二步台，上下扶梯分两步做。

工作坑四周设护栏，要牢固，不得堆放各种材料及设备，坑内设置带护栏的爬梯，夜间设防水照明灯与警示灯。

（10）工作坑开挖前必须作好降（排）水。

（11）作业时要随时注意检查土壁变化，发现有裂纹或部分塌方，必须采取果断措施，将人员撤离排除隐患，确保安全。

（12）氧气瓶和乙炔气瓶工作间距不小于5m，并运离火源和高压线。

氧气瓶、乙炔气瓶应分别稳固放置，不得混放一起，气瓶要防止暴晒。

（13）对易燃易爆危险品，严格进库、发放、领用登记手续，库存和在用的易燃易爆物品定期清理盘查，严加保管。

（14）严格易燃易爆危险品安全检查制度，及时发现问题，消除隐患，对检查情况做好记录，确保安全。

（15）在工作坑内施工前要利用小动物或检测仪进行检测。

在确认无危险的情况下进行施工。

（16）施工现场要做好食堂和食物的卫生防止食物中毒。

（17）施工现场临时用电必须执行三相五线制，三级控制两极保护，做到一机一闸一箱一漏。

（18）所用电气设备的类型必须与工作环境相适应，必须按规定做好接地或接零保护，使用前必须进行绝缘检测并定期进行检查，雨雪天或修理后，检测合格方可使用。

（19）电工必须持证上岗，作业时必须穿好防护用品。

（20）起重吊装作业时臂杆要与高压线保持必要的安全距离，一般禁止在高压线下方进行吊装作业。

在高压线一侧作业又不能保证安全距离（小于6m）时应采取防护措施。

（21）管道内照明必须使用24V低压照明设备，灯线用二芯胶皮线引入管内。

有接头的地方需用防水胶布封好。

手持电动工具应使用专用的电闸箱。

（22）各岗位人员在工作前要认真观察周围环境，对环境四周要有一个整体的印象，防止周围物体伤到自己。

（23）现场人员不得在起重吊装的重物下停留或站在起重臂杆下。

（24）凡操作机械设备的人员要熟知本岗位的安全操作规程，不得违章作业。

（25）机械设备的防护罩等装置必须齐备，不得有裸露的旋转部位。

（26）进入工地人员必须佩戴安全帽，非工作人员禁止进入工作区内，顶铁使用前要检查，顶进时顶铁两侧不得站人。

退镐时人员也要离开镐头，以免发生意外，出现工伤事故。

（27）管道卸车、安装时，起吊管子设专人指挥。

进入现场的操作人员必须佩带安全帽，重物下严禁站人。

（28）夜间施工时严格控制照明、噪音,及其它影响居民休息的施工.

（29）当穿越地下障碍施工时，要采取必要的保护措施，尽量避免对原有地下各种管线的损坏。

（30）电工、焊工、起重工、打桩工等技术工种人员必须持证上岗。

（31）顶进时，不得在顶铁上面或侧面站人。

（32）下管时，确定安全后方可起吊，工作坑内严禁站人。

当管节距导轨小于50cm时，人员方可靠前工作。

（33）顶进过程中应用有毒有害气体检测仪进行检测，如果管内有害气体含量超过临界值或氧气缺乏时要进行管道内强制通风。

（34）施工现场要做好食堂和食物的卫生防止食物中毒。

2、文明施工措施

（1）施工现场根据临时征地范围分生产区、生活区、办公区，有明显的标识和界线。

施工现场和生活区不乱堆、乱放、乱泼、乱倒、乱排积水，施工现场设置围挡，保证施工现场整洁。

（2）教育全体参加施工人员少扰民，尽量减少施工给周围群众带来的不便。

（3）施工人员统一着装，佩戴标识，统一指挥。

（4）施工中无法避免的对各种设施的影响，应复原使监理工程师满意。

（5）竣工后，立即从现场搬走，清除施工机械、多余材料、垃圾及各种临时设施，保持现场清洁整齐。

七、环境保护措施

1、采取合理的措施，保护现场附近施工基地的环境，应尽量避免因施工引起的污染河水、噪声和其它因素对公众或公众生产、生活等造成伤害或妨碍。

2、现场材料堆放，机械停放，要做到整齐有序。

减少扰民降低污染和噪音。

3、运料车辆经过居民区道路要慢行，严禁遗洒。

4、对废油、废水、废渣到指定地点排放，以免污染空气和水源。

5、对周围的水电设施及交通道路要做好保护，不得损坏。

6、控制使用柴油机做动力机械，以防制造太大噪音。

工程完工后，要做到工完、料净、场清。

7、施工过程中注意对原有建筑物、构筑物和地下管线等设施的保护。

8、施工排水排至河道中或指定地点，并设置沉淀池，以免泥砂堵塞河道。