人工顶管施工组织设计.docx

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人工顶管施工组织设计

前牧220kv变电站66kv送出

人工顶管施工方案

目录

第一章编制说明----------------------------------------2

一、编制原则-----------------------------------------2

二、编制依据------------------------------------------2

第二章工程概况---------------------------------------3

第三章人工顶管施工方案--------------------------------3

一、施工准备----------------------------------------3

二、施工顺序-----------------------------------------4

三、工作坑施工---------------------------------------5

四、管道顶进-----------------------------------------8

五、土方开挖-----------------------------------------9

六、下管--------------------------------------------10

七、顶进控制----------------------------------------11

八、道路、地面构筑物的沉降控制及保护措施------------13

九、顶管施工质量控制--------------------------------15

第五章质量目标设计及质量保证措施---------------------16

第六章工期保证措施-----------------------------------18

第七章施工安全保证措施-------------------------------20

第八章环境保护措施、文明施工-------------------------23

第一章编制说明

一、编制原则

1.本施工方案仅作为前牧220kv变电站66kv送出工程----排水工程的人工顶管的施工依据。

2.确保本工程质量达到合格标准，满足业主的工期要求，有利于施工安全、环境保护、文明施工。

3.根据本工程特点及工期、质量要求，合理安排人力、物力及财力。

4.精心组织施工，创造精品工程。

二、编制依据

（1）《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268—97）

（2）《建设工程施工现场供电用电安全规范》（GB50194—93）

（3）《排水管（渠）工程质量检验标准》（DBT01—13—2004）

（4）《市政基础设施工程质量检验与验收统一标准》（DBJ01—90—2004）

（5）《工程测量规范》（GB50026）

（6）《混凝土和钢筋混凝土排水管试验方法》（GB／T16752—97）

（7）《给水排水管道施工技术规程》（DBJ01—47—2000）

（8）《市政工程施工安全操作规程》（DBJ01—56—2001）

（9）《市政基础设施工程资料管理规程》（DBJ01—71—2003）

（10）《中华人民共和国安全生产法》

（11）《建设工程安全生产管理条例》

第二章工程概况

此工程位于前牧220kv变电站66kv送出工程隧道北侧，变电站南围墙院内，两根顶管的垂直距离为65.37米，须内明挖施工，部分须人工顶管施工。

第三章人工顶管施工方案

一、施工准备

1.技术准备工作：

（1）组织工程技术人员熟悉审核施工图纸，掌握本工程的设计意图、施工特点及特殊工序要求以及甲方对本工程的工期质量要求；编写各种技术交底。

（2）技术及管理人员现场勘察地形，地貌及地下障碍物的情况。

（3）测量及试验人员做好施工前的各项准备工作，检查验收场区的控制桩，编制测量放线方案，按照测量方案测设施工控制桩，并作好控制桩保护。

（4）在施工组织设计基础版的基础上，结合施工图纸（资料）和现场实际情况，编制行之有效的施工组织设计。

（5）会同业主及监理单位进行图纸会审和技术交底。

2.施工人员准备

为了保证本工程如期完成施工任务，决定发挥我们整体实力和专业施工能力，利用多年从事穿越施工的丰富经验，选派具有丰富专业施工经验的施工队伍进场施工。

该段人工顶管施工拟投入人员配置：

施工队长：

1人技术员：

1人

油泵控制：

4人测量工：

4人

注浆工：

4人电工：

1人

电焊工：

2人普工：

20人

3.物资设备准备：

为了保证本工程有序的进行，同时不占用较多资金，根据施工的先后顺序编制可行的材料、机械设备进场计划。

材料采购计划按照工程量清单及施工顺序实施。

顶管施工主要管材采用钢筋砼钢承口管，选用优良管材并处理好管子接口对顶管施工是十分重要的。

对于成套管材，要按有关规范对管材作现场检查验收，如发现不合格品坚决予以退回。

施工前再次检查接口尺寸，橡胶圈和衬垫板的外观和质地，确认合格后方可使用。

接管前要将橡胶圈和垫衬板用硅胶牢牢粘在管材上，保证接管时橡胶圈不移位，不反转，不露出管外。

4.施工现场布置：

根据施工场地实际情况，拟开挖2个顶管工作坑，工作坑尺寸均为：

6米，宽4米。

6.施工现场交通布置：

本工程的运输管材和辅材量也比较大，需要施工通道作为施工设备、材料和施工人员的进出道路，故需与各方沟通，保证施工通道的通畅。

二、施工顺序

顶管施工工艺流程见下图：

施工准备→进场→放线定位→工作坑→提升设备安装→后背→导轨安装→顶进设备安装→开洞门及封闭环安装→顶进→捻口→压浆加固→交工

为了在规定的工期内完成施工任务，我方除保证人员、机械设备、物资器材作好周密的进场计划及时供应外，计划采用每日二班8小时的工作制度。

三、工作坑施工

根据场地周围环境条件以及地层条件，结合我们公司施工经验，经过详细、认真的计算，本工程工作坑拟采用：

锁口圈梁+水平钢格栅+双层钢筋网片+C20喷射砼结构支护

（一）工作坑建造的质量技术要求

1．工作坑参数设计

锚喷工作坑竖井内净尺寸6m×4m,工作竖井深约3～5m，竖井设800mm×500mm的锁口圈梁，竖井锚喷壁厚300mm。

支护的施作由上到下进行，按5厘米超挖考虑。

每一循环挖深0.5米设一层水平钢格栅，钢格栅断面250mm×250mm主筋ф25,箍筋ф8间距200mm。

开挖后尽快架设钢格栅，施作喷射砼3000mm，形成封闭结构。

预留洞口以上1m范围内设2道水平钢格栅。

在每两层钢格栅间设φ18间距小于1m的钢筋拉杆，且四角两侧必设一根，挂ф6间距100mm×100mm双层钢筋网片，钢筋网搭接长度不小于2个网孔，钢筋拉杆锚入锁口圈梁内不小于35d。

2．工作坑开挖

锁口圈梁的浇筑采用（C25）混凝土，待砼终凝后，工作坑土方开挖应分段进行，防止工作坑失稳整体下移。

采用对角开挖，严禁整个墙体同时悬空。

水平钢格栅安装要及时进行，防止土壁外露时间过长而出现塌方。

在挂网之前先由人工整修坑壁，然后挂网，上下网片之间重叠不少于10cm，整个壁面挂网以后再进行加强筋的焊接，加强筋和水平钢格栅应焊接牢固。

挂网后立即进行喷射砼施工，要求砼强度不低于C20。

如果工作坑开挖过程中土质不稳定，可在壁后打管注水泥浆或注双浆液，具体施工方法可在施工中确定，打管数量及注浆量按实际使用数量计量，上报甲方及监理确认。

3．顶管后背的制作

顶管后背采用双排32工字钢和2cm厚钢板，后背面积为3m×1.5m。

第一排工字钢竖向紧贴竖井壁放置，第二排工字钢横向放置，最外放置钢板，各排之间适当点焊。

后背井壁应铲修平整，并使壁面与管道顶进方向垂直。

4.工作坑底设置安装导轨的预埋枕木，并露出砼面10～15cm，或者竖井底用预埋件固定导轨。

（二）导轨施工的质量技术要求

1.导轨安装是一项关键工序，其位置准确与否与轨道高程的精度直接影响管子的顶进质量。

本次施工拟选用重型钢轨作导轨，保证其有足够的刚度和强度。

两导轨应平行且等高。

安装后的导轨顺直、平行、等高、牢固，其纵向坡度与管道设计坡度一致。

导轨坡度按设计要求，安装后的导轨应牢固，不得在使用过程中产生位移或过大变形。

施工中应经常检查校核，其允许偏差应满足：

2.导轨的枕木或枕铁规格及安装尺寸按下列规定执行

（1）枕木截面采用20×20cm的轨枕，将导轨用特制道钉固定于枕木上，枕木或枕铁必须直顺平整。

（2）枕木的安装高程应严格控制，其高程按低于管外底高程2cm，纵坡应与管道纵坡一致。

（3）工作竖井底无水且土质坚实，可挖土槽放枕木。

（4）导轨一般采用24Kg/M或38Kg/M轻型钢轨制成，长度为4-5M，铺轨时两轨中心间距应按下式计算控制：

已知：

H……管轨高0.14米

D……1050管外径1.26米

E……管外底距枕木的距离0.02米

导轨的净距＝〔（1.26－0.02－0.14）×0.14〕2×2＝0.62米

导轨应直顺、平整、坡度与管道纵坡一致，导轨高程及允许偏差为±2mm，两轨中心间距允许偏差为3mm。

（5）枕木长度比导轨外缘各长出20～30cm为宜。

（三）顶镐安装要求

1.顶镐的高度：

顶镐安装应确保其着力中心位于管道总高的四分之一左右处，且不小于组装后背高度的l／3，并与管道中心线在同一垂直面上。

2.顶镐的平面位置：

使用一台顶镐时，顶镐中心应与管道中心线一致，使用两台顶镐，各顶镐中心应与管道中心线对称，即其合力方向应与管道、中线一致，且各顶镐的油管应并联在一起。

3.顶力应按下式计算：

P=K＜f（2PV+2PH+PO）+RA＞

式中P……最大顶力（吨）

F……管壁与土壤的摩擦系数，一般可取0.5～0.6

PV……管子上面的垂直总压力（吨）

PO……管子的全部自重（吨）

PH管子侧面的水平压力（吨）

R……客前刃脚的阻力（吨/平方米）

A……刃脚正面积（平方米）

K……安全系数，一般可取1.2。

已知：

每个工作竖井的最大顶距约为80米。

每米1050管自重2.1t×80m＝168t

F……1050摩擦面积＝2.5m×0.5＝1.25

R……刃脚阻力（50t/m2）

A……刃脚正面面积2.5×0.19＝0.475m2

PV和PH在不塌方情况下不考虑。

计算：

P=1.2×1.25×168+0.475＋50t=302t

1050mm管在80m顶距时的最大顶力＝302t在顶进时需要110t顶镐三台顶进。

4.顶铁应有足够的刚度，相邻面互相垂直。

5.安装后的顶铁轴线应与管道平行、对称，项铁、导轨与项铁接触的一面不得有泥土、油污。

（四）工作坑平台搭设要求

工作坑上面平台选用32工字钢作底梁，25工字钢作踹脚梁，平台进管一面用5cm木板满铺，并在工字钢地梁上连接加固，其它满铺5cm厚木板。

下管洞口不小于2.5m×3.6m。

为便于出土，工作竖井平台标高宜适当抬高，但与附近自然地面相适应。

四、管道顶进

1.第一节管下到导轨上后，应测量管子的中线及前后端的管底高程，确认合格后方可顶进。

第一节管子作为工具管，其顶进方向的准确度是保证整段顶管质量的关键。

因此要求每顶进0.3M则对管道的中心和高程均测量检查一次，在正常顶进中，每顶进0.5～1m则进行测量检测一次。

2.中心线测量一般根据工作坑内设置的中心桩挂设线绳，用特制中心尺进行检查，高程测量则用水准仪和特制的高程尺进行检查，工作坑内应提前设制一个固定的水准点，以便测量高程时相互闭合。

3.顶铁安装及使用要求：

顶铁应无歪斜扭曲现象，安装必须直顺，每次退镐时，应换用可能安放的最长顶铁，始终保持连接的顶铁数目为最少。

4.顶进昼夜两班不停进行，充分发挥机械的效率，同时防止由于中途停止.摩擦力增加，造成顶进困难，但在顶进进程中遇到下列情况之时，则应停止顶进，并迅速采取措施处理完善后顶进。

①顶管前方发生塌方或遇到障碍；

②后背倾斜或严重变形；

③顶铁发现有扭曲现象；

④管位偏差较大，而且校正无效；

⑤顶力较大超出计算顶力，超过管口准许顶力。

5.顶进每班均应填写施工记录，施工记录应包括顶进长度、顶力数值、管位偏差校正情况、土质水位变化及出现的问题和注意事项。

交接班时，应用施工记录以文字进行交接。

五、土方开挖

1.人工挖土时，管前挖土一般应在管内操作，以确保安全，土质容易塌方时必须随挖随顶，顶镐及出土工作人员的操作，均应听从挖土人员的指挥不得擅自蛮干。

但为了确保施工时不塌方，从而保证施工地面上人、物的绝对安全，须采取打小导管超前注水玻璃的工艺进行施工，有关数据为：

每米打一次，范围是沿圆管上半部分，间距300mm；每根管长1.2米，在管里注改性水玻璃浆液。

这种工艺是防止暗挖施工时塌方最有效的方法。

具体施工时，根据现场土质及效果可调整打管数量、长度和注浆量，以期达到最好的效果，确保土方开挖时不塌方。

2.管前挖土是保证顶管质量及管上建筑安全的关键，挖土应遵循下列规则：

a、一般顶管地段，如果土质良好，可超越管端30～50cm；

b、在不允许土质下沉的顶管地段，管子周围一律不得超挖；

c、在一般顶管地段，管外皮上顶允许超挖1.5cm，但下面135度范围内不得超挖。

3.顶进偏差纠正:

当管道中线偏差1～2cm时，采用挖土校正法进行纠正，当偏差大于2cm时，应用顶木校对法纠偏，如纠偏无效时，则一般使用顶镐校正进行纠偏。

4.如果水位过高,按后封闭做法：

洞门处现浇200mm厚砼止水墙，按管线中心及管外壁尺寸要求设置。

在规定直径圆弧上钻孔安膨胀螺栓，固定平板橡胶密封圈。

平板橡胶圈中心应与砼管中心同心。

5.做好后封闭是顶管能否用好触变泥浆减阻的重要措施，否则，触变泥浆在管外壁形不成减阻的泥浆套。

六、下管

利用卷扬机、滑轮组下管。

管节应避免冲撞导轨，第一节管子下到导轨上，与工具管导向环连接牢固，管道中心线依据平面图上的位置而定，前端和后端的高程应符合设计要求，确认合格后方可顶进。

1.顶进采用人工挖掘顶进的方式，运土用手推车，水平运输人工推运，垂直运输用卷扬机提升至平台，再装入手推车运走。

顶进前，应在管节后用弧形护口铁，再用顺铁作顶铁，以保护管子末端，防止由于应力集中造成局部损坏。

顶进开始时，应缓慢顶进，待各接触部位密合后，再按正常速度顶进。

首节管及工具管顶进后，要核测管前管后高程及中心线，经检查无误后方可正式顶进。

首节管的质量是整个工程的关键，所以在施工中对于首节管要严把质量关。

顶进过程检查动力系统运转是否正常，检查纠偏系统运转是否正常，并调整好顶进的中心及高程。

穿越水渠要尽可能吃土顶进，避免发生塌方、冒顶。

2.顶进刚开始时要勤量测，每顶进30cm要对中心及高程进行一次测量，正常顶进每30～50cm测量记录一次，并保存好原始顶进记录，发现超偏及时纠正。

可采用管前挖土或扛杆、千斤顶进行纠偏。

3.正常顶进时，在稳定土层中，管前挖土30～50cm，横断面超挖最大1.5cm，下部135。

范围内，严禁超挖。

人工挖土顶进的管前挖土人员应在工具管内操作。

在土质不良地段，开挖超越管端距离不得大于30cm。

4.在顶进中遇下列情况之一时，应立即停止顶进，及时采取措施，处理完善后，再继续顶进。

①发生塌方或遇到障碍；

②后背倾斜或严重变形；

③顶铁发生扭曲；

④管位偏差过大，且校正无效；

⑤顶力较预计增大，接近管节端面的许可承受顶力。

如果为了减小顶进阻力，采用触变泥浆减阻。

进行注浆时压力控制在0.15MPa以内，本工程触变泥浆应浓稠些，在顶进时将空隙充满以免塌方，严格控制超挖量，采取“少顶、勤顶、随顶随挖”的作业方法，在过水渠、公路时严禁超挖。

顶进时必须勤测量、勤检查。

为保证施工质量，顶管施工的前3m（顶进初始阶段）以及正在校正偏差过程中要对高程和中心线一镐一测。

5.顶进纠偏操作要坚持“小纠”、“勤测”、“勤纠”的工艺原则。

纠偏必须遵循两个原则，一是每次纠偏量不要过大，而且要注意发展趋势。

二是有高低与左右均发生偏差时，先纠高低，后纠左右。

在具体施工中一定要看趋势，综合分分析，唯有这样才能达到减少管节的蛇形状态。

七、顶进控制的主要技术措施

（一）顶进工作的关键点

1、测量工作是整个顶管工程质量的关键，它的实施好坏将直接影响到管线线形的平顺，甚至影响到顶管的顺利贯通，因此需精心实施，确保无误。

2、测量包括高程测量和左右偏差测量两部分。

3、高程测量较简单，在地面上把永久性水准引测至井边，通过垂直吊钢尺引测至井下，设临时水准点，再在管道内架设水准仪测至机头内标靶，即可知道机头高程偏差。

此水准还可从机头测出来，闭合差按二级水准控制。

4、轴线测量，在井内设固定的测站，根据设计坡度，经纬仪调好垂直角度，从镜子看光靶上刻度。

5、根据接收井预留孔间隙，考虑到沉井土建施工存在误差，机头操作也存在误差，我们把管道内导线测量误差控制在±25mm。

导线测量测回数定为一测回，必要时增加测回数。

6、顶进中要做到勤测量、勤纠偏、微纠偏，在进洞和出洞阶段适当增大测量密度，出现偏差应马上纠偏，减少与轴线的偏差次数。

前两节连接成整体。

7、管道每推进250-300mm时测一次中心轴线，若一发现偏移趋势就进行纠偏，若偏移量达到20mm时，立刻停止顶进，查明原因有措施保证后再顶进，确保顶管轴线的质量，勤测勤纠。

8、根据地面和地表构筑物沉降监测反馈信息及时调整土压力控制值、出土量与顶进速度。

9、若发现沉降值超标，立即停止顶进，查明原因，采取相应措施后才能重新顶进，确保地面建筑物安然无恙。

10、刚开始向井下卸管、装管时，用钢支架固定已顶入的管节，防止油缩回过程中管节后退。

（二）测量控制

1、测量放样：

1-1地面测量：

由于工作井和接收井两井通视，故采用0.5”极全站仪直接布置地面控制桩。

在顶管施工期间必须对控制桩进行复测，每顶50m对控制桩进行复测一次。

1-2井内测量：

通过控制桩用仪器定出井下管道顶进轴线测量仪器的位置；同时在测量仪器的对面井沿口与井壁上分别设置测量仪器的复测校核点与线，以便在管道顶进轴线测量过程中对仪器自身位置的位移进行监查；仪器位置的复核为每隔6h一次。

1-3管道顶进轴线测量：

在井内设固定的测站，根据设计纵坡，经纬仪调好垂直角度，在机头处设置控制管道轴线和标高的光靶；当因距离过长不能采用一镜测量，则增设中转测量站测量。

顶管掘进机内垂直面设置顶进轴线灯箱型光靶。

顶管掘进机内水平面设置坡度板，测量顶管掘进机的倾斜和旋转。

在顶进过程中经常对顶进轴线的测量，每顶进25~30cm测量一次，并记录3次/节管子，顶进轴线与设计轴线一旦发生偏差，及时采取纠偏措施，减少偏差数值。

在出洞、进洞及纠偏过程中，适当增加测量次数。

1-4设置对工作井位移与倾斜的监查点，实行不定时监查，随着顶力的增加而增加对工作井位移与倾斜监测频率。

2、纠偏

管道偏离轴线主要是由于作用于工具管的外力不平衡造成的，外力不平衡的主要原因有：

（1）推进管线不可能绝对在一定直线上；

（2）管道截面不可能绝对垂直管道轴线；

（3）管节之间垫板的压缩性不完全一致；

（4）顶管迎面阻力合力与管道后断推进顶力合力重合不一致。

（5）推进的管道在发生挠曲时，沿管线纵向的一些地方会产生约束管道挠曲的附加抗力。

以上几条原因造成的直接结果就是顶管顶力产生偏心，要了解各接头上实际顶合力与管道轴线的偏心度，只能随时监测顶进中管节接缝上的不均匀压缩情况，从而推算接头端面上应力分布情况及顶推合力的偏心度，，并以此调整纠偏幅度，，防止因偏心度过大而使管节接头压缩或管节中部出现环向裂缝。

因为管节发生裂缝就无法保证管道外围泥浆环的支撑和减摩作用，造成顶进困难和地表沉降。

顶进纠偏普遍采用调整纠偏千斤顶的编组操作，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，先应纠正偏差大的一面。

除此之外，用削土盘上可伸缩的超挖刀，超挖正面局部土体，以达到纠偏目的。

顶进中发生顶管机旋转时应采取措施防止偏转扩大，常用措施为改变切削刀盘的转动方向和在管内的相反方面增加压重块直至正常。

八、道路、地面构筑物的沉降控制及保护措施

该顶管施工所在的地面上有部分建筑物、停车场和道路，且覆土深浅不一。

顶管施工时，需确保路面的绝对安全，这是关系到国家和人民生命财产安全的一件大事。

为了保证在施工中做到对环境的充分保护，我们将从以下几方面采取措施，来控制沉降，确保道路的安全。

1、道路与房屋的沉降监测

（1）监测范围

根据道路及房屋安全保护监测的有关规定，并结合以往类似工程的一些经验，本次监测范围为Φ1050顶管中心轴线地面5米范围内。

（2）监测内容

主要针对地面的沉降量进行监测。

a、在顶管中心轴线上方地面布置沉降观测点。

b、在顶管轴线上可能影响到的建筑物上布设沉降观测点。

（3）测点布置

a、地面上沉降观测点布设：

沿顶管轴线方向布设，顶管起始段50m范围内每隔10m布点，以后每30m布点。

（4）监测措施

a、严格按照北京市的有关技术规范和规定进行施工全过程跟踪监测。

b、监测点的设置与建设、监理、顶管操作单位等多方协商，并明确标明监测点的位置。

c、监测频率为每天1次，视施工情况加密监测频率，在关键部位要及时跟踪监测并提供监测报告，遇特殊情况，提供速报。

d、监测仪器事先经过有关技术部门的标定和校正，以保证监测数据的可靠性。

e、当监测值接近报警值时，及时预警，并提请有关方面注意；当达到报警值时，及时报警，并分析原因。

f、施工监测工作延续到施工结束后，观测值稳定一周后方停止监测。

g、路面沉降达到1cm时为报警值。

管线报警值为0.5cm。

（5）监测仪器设备

a、S1水准仪、水准尺；

b、J2经纬仪、棱镜、钢尺、垂球等；

c、计算机、打印机及数据处理软件。

（6）其它

配合监理及专业监测队伍的监测工作，监测数据必须进行比较分析，以正确地指导施工。

九、顶管施工质量控制

顶管施工质量控制

项目

允许偏差

钢筋砼管最大偏角

0.5°

管线轴线偏差

L≤100M

50mm

标高偏差

L≤100M

+30～-40

相邻管节错口

≤15mm无碎裂

接口抗渗试验应达

0.11MPa

内腰箍不渗漏，橡胶止水圈不脱出

顶进过程中地面沉降控制范围

项目

允许变化范围（MM）

地面隆起的最大极限

+10

地面沉降的最大极限

-10

顶管在纠偏过程中，应勤测量，多微调，每项纠偏角度应保持10´～20´，不得大于1°

第五章质量目标设计及质量保证措施

一、质量总目标

1、执行ISO-9001质量控制和质量管理模式管理施工各个环节，开展各项管理工作和施工生产。

2、质量指标工程受检率100%，合格率100%。

二、质量保证体系

1.为了保证本工程达到预期的质量目标，防止施工过程中质量失控，项目部必须建立质量保证体系，明确相关人员的质量职责。

所有施工人员严守岗位，各尽职守。

2.根据ISO-9001质量控制和质量管理模式建立项目施工质量保证体系，明确每一个要素负责人，坚持“质量第一”和质量否决权，同时细化、量化质量指标，与个人效益挂钩，奖优罚劣。

4.从工程之初，制订质量计划，按标书规范每步工作程序，实行标准化管理。

严格控制“采购”程序，加强进货过程的检验和试验以及最终检验和试验，以确保各项质量目标和实现。

5.为了确保施工质量，要不断强化全体施工人员的质量意识，在施工过程中，坚持谁施工，谁负责的原则。

施工前各岗位人员必须先明确操作工艺及质量标准。

同时