顶管施工组织设计.docx
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顶管施工组织设计
顶管施工组织设计
一、编制依据
1、给水排水管道工程施工及验收规范（GB50268-97）
2、市政排水管渠工程质量检验评定标准（CJJ3-90）
3、顶管法施工用的钢筋混凝土排水管（JC/T640-1996）
4、《顶管铺设工程技术规范》（草案）（中国非开挖技术协会-2003）
5、现场地质情况、地下管线情况和周边建筑物及设施情况。
二、工程概述
1、本工程为包东铝业园区污水泵站工程过南绕城公路顶管工程由于该工程临近黄河地下水位高，顶管时需降水。
2、顶管套管管径为D1000Ⅲ级钢筋砼管，长度约50米.
三、工程总体安排
1、测量放线
工程开工前组织测量人员到现场进行测量放线交底，作好定桩记录。
按设计提供的水准点在施工范围内引测，设置临时水准点。
设置沉降观测点，在工作坑、顶管施工范围内的路面、电杆、管线等位置放置沉降观测点。
2、施工安排
解决施工场地的用水、用电问题。
进行工作井的施工场地平面布置。
进行工作井的开挖，确定降水井位置，数量、深度、及出水处理。
井坑开挖到位封底后，后靠背设置，进行顶管设备的安装调试，完成全部顶管准备工作。
进行顶管穿越施工。
四、施工准备
1、施工组织机构
调配公司精干的管理人员和技术人员，承担该工程施工作业，实行项目法管理，成立项目经理部。
组织机构如下：
2、现场主要施工人员配备
项目经理：
现场负责人：
技术负责人：
质量安全：
测量工程师：
材料员：
3、劳动力组织
根据本工程施工的特殊性，集中专业施工力量。
根据施工进度的安排，组建：
穿越开挖作业队1个：
完成井坑的开挖、开挖土的外运等施工工作；
顶管作业队3个：
完成顶管设备的安装、调试及砼管顶进工作。
组装作业队1个：
完成穿越管段的接口内处理等施工工作。
4、技术准备
由项目部技术负责人组织工程技术人员，各职能部门人员认真查看施工图及工程相关的规范、规程、标准。
组织编写施工方案，经业主及监理审定批准后，下发至各作业队，并组织施工人员进行交底，使本方案作为工作的依据，指导工程施工。
5、现场准备工作
正式开工前首先应作好场地准备，尽快形成施工通道，设备及混凝土管用汽车运到施工场地。
工地接通水电、埋设工地围栏、搭建临时工棚；进行导线点、水准的复测，建立施工控制网；配合业主尽快办理相关手续。
施工前现场要进行降水处理，在两端顶管工作坑两边各打25米深直径40cm的降水井四个，进行降水处理。
6、施工场地布置
南绕城公路东侧开挖一个工作坑，工作坑底宽尺寸为5m×6m×4.5m,相对应南绕城公路西侧为接收坑，坑底宽度尺寸为5m×6m×4.5m，因顶管位置位于砂夹石层，顶进过程中阻力较大，距离较长必须采取双向对顶。
在工作坑场地上口周围开挖0.3m×0.4m排水沟（1:
2水泥砂浆硬化）,防止雨水、地表水灌入工作坑中，坑底找坡（C15砼硬化）积水坑0.5m×0.5m×0.3m。
工地用电从施工现场就近接入，并配备约50KM柴油发电机一台，施工用水就近接入。
7、道路通车保证措施
因本工程在机场路段施工，此道路是重要交通要道，为保证施工期间不影响道路通车，采取如下措施：
①、搭设彩钢板：
施工现场在工作坑周围搭设彩钢板，在该路段立安全行车标语、标志，提示慢速行使，派多名有经验的交通协调员现场指挥交通，保证道路正常通车、行人。
②、路面沉降观测：
设两名专职测量人员每1-2小时进行现场观察，建立记录。
发现异常情况在通车道上先铺垫麻袋在盖10-12mm厚的大块钢板，确保钢板稳固不滑移，达到行车安全。
③、夜间安全措施：
在道路两边立警示灯，提醒过往车辆此段道路施工车辆安全行使。
8、临时设施（略）
五、施工工艺过程
施工工艺采用手掘式液压顶管法，管道接口处用水泥**灰处理。
现场勘察与探测→工作坑设置、护壁→设备进场安装→顶管→基坑回填→场地清理→工程结束。
1、顶管动力使用500T液压顶管机，顶管机背负挡墙，面顶砼管，砼套管置于轨道上，砼管前端安装切土工具管（切土工具管的外径与砼套管的外径相同），通过切土工具管切屑土体，然后用人工利用小车在切土工具管内取出土石方，人工挖取土时,每次挖取土的深度不超过顶铁的长度,以保证挖土时不会在套管圆周20mm以外形成空洞或坍塌,每次顶进100mm~300mm,每顶管一次后都要进行测量,以防偏差过大后难以纠正。
凭出土量的多少判断掘进端头的土质异常采取相应措施。
（附简图）
六、施工方案
（一）、顶管施工
1、根据规划施工，先用经纬仪在现场地面上准确放出管道铺设的中线控制桩，控制桩必须用砼保护好，待工作坑挖好后，再用经纬仪将管道中线控制桩引至工作坑并做好保护，确保施工使用时管道中线的准确度。
2、根据工作需要须在顶管段机场高速两侧，各打两口25m深降水井。
3、工作坑设置
根据工作需要设计工作坑，工作坑采用机械与人工相结合开挖，底部尺寸为5m×6m，坑壁采用增大斜坡、喷锚护壁，深度4.5m,结合管道壁厚,导轨承台枕木厚度及导轨高度等因素决定,作业坑挖掘支护完成后,立即围设安全彩钢瓦,并设置醒目安全警示标识。
坑底要求夯实，并现浇厚20厘米的C20砼基础，为防止有渗水，另开两个集水坑（0.5m×0.5m×0.5m），随时泵排水。
4、土方外运（含顶管内出土）
土方由人工通过提升设备提升至地表面堆放，管内不得有泥土、石子、砂袋等杂物。
挖土时。
密实土层内坑壁与管上方可有1-2cm的间隙，以减少顶进阻力。
但如果间隙范围大，管壁与坑道壁接触所形成的管中心包角越小，这时顶进阻力就小，但管子的偏移随意性越大，不易控制顶进管子的中线。
因此，开挖时管壁与坑壁之间不宜留有空隙，最好是少许切土顶进。
根据规范要求，在允许超挖的稳定土层中正常顶进时，管下部135°范围内不得超挖，管顶以上超挖量不得大于1.5cm,超前超挖视具体土质情况确定,本工程超挖量控制在30cm左右。
受场地限制管内出土用人工提升至地面后,再进行二次转运后用汽车全部外运。
5、浇筑基坑阻挡墙
阻挡墙主要用作抵卸500T电动液压顶管机的反作用力，要求有足够的强度和分散集中力量的作用。
作业坑开挖后，要求阻挡墙面的坑壁应修剪垂直；根据现场土质确定,该阻挡墙采用C30钢筋砼挡墙（见后附图）,并采用枕木立铺,枕木间用抓钉联接为整体,顶管时枕木与电动油压顶管机之间隔垫δ=20mm钢板，使其受力均匀分散，或者采用块石混凝土挡墙。
详见如下示意图。
6、导轨
导轨的设置是顶管工程关键，要求设置牢固可靠，轨距高程正确，须在轨底下浇注C20垫层，厚20mm并预埋螺栓，以便通过扣件扣紧导轨，并保证水平。
导轨安装在顶管中至关重要，其安装精度甚至决定管道是否可顶好，故须达到如下要求：
两导轨应顺直、平行、等高，其纵坡应与管道设计坡度一致
导轨轴线偏差≤3mm；顶面高差0~+3mm；两轨间距±2mm。
7、千斤顶安装
主顶站千斤顶选用1台，固定在型钢制作的千斤顶支架上，支架焊在井底的横梁上，千斤顶着力点应在与水平直径成45°的顶管圆周上，即与管道中心的垂线对称，其合力的作用点在管道圆心上，每个千斤顶的纵线坡度应与管道设计坡度一致。
8、顶管机
顶管机型的选择应根据该施工地段土质，顶进管道自身重量、摩擦力等计算其顶力，由下式：
P=frD1〔2H+（2H+D1）tg2（45°-）+〕L+PF
经测算穿越的砼管选用200T液压顶管机1台。
（根据顶管所需的压力逐步增加液压千斤顶）
9、管道的连接与密封
（1）、每根混凝土管（特制顶管专用加强型钢筋砼管）接头之间采用4×4扁铁焊的“工”字连接，以保证顶管的平整度。
（2）、管节入土后，管节相邻接口处必须采用内涨圈对中器。
管节接口应位于内胀圈的中部，并将内胀圈与管道之间的缝隙用木楔塞紧。
（3）、混凝土管铺设完毕之后，采用内抹缝及内抹带工艺进行密封。
（4）、如施工中发现个别管段有局部淤泥层或严重垮塌，则根据需要，对局部管段外周进行环状间隙固结注浆处理。
10、掘进与顶进
人工掘进，用小回轮拖出，集中后提升外弃，每次挖掘长度不大于50cm，采用顶一节挖一节的手掘进式液压顶管法。
顶铁与管口之间采用缓冲材料衬垫，当顶力接近管节材料的允许抗压强度时，管端应增加环状顶铁。
顶进中必须作好高程，中线控制，作好顶进压力、方位，高程记录。
11、方位、高程控制
此工作事关工程质量，要求在工作坑内安置好S3水平仪、J2级经纬仪，没次顶进观测后作好记录，计算其方位、高程，如发生偏移，应及时纠正，不允许超出设计要求（中线允许偏差50mm，管内高程+30mm—-40mm）。
12、坡度控制
根据设计坡度在导轨上作好调整，通过测量无误后才固定导轨，并在坑内部设两个可供相互检校的临时水准点，以随时控制管道顶进坡度。
在测量中如发现管位偏差达1cm，应校正。
（二）、本工程顶管深度5米左右，地下水位高，根据实际情况采用相应的深水降水处理，散水用水泵进行降水。
七、顶管穿越采取的措施
（一）、管理措施
1、详细阅读、熟悉掌握施工设计图纸资料，对受影响的公路设置监测点作好记录。
2、工程实施前，把穿越路面所采取的措施详细情况向现场工程技术负责人员、班组长直至；每一位操作人员层层交底，建立保护路面责任制，明确各级人员职责。
3、严格按照经审定的施工方案和有关单位认定的保护措施实施，并设置安全操作规程标牌及安全标志牌。
4、工程实施时，严格按照施工组织设计和保护措施的要求进行，各级负责人深入现场监护，督促操作人员遵守操作规程，制止违章操作、违章指挥和违章施工。
5、施工过程中对可能发生以外情况制定应急措施，配备好抢救器材，以便在管线出现险兆及时抢修，作到防患于未然。
（二）、技术措施
1、顶管地面沉降宽度计算
（1）、顶管地面沉降宽度验算
L=2×〔（H+D外×cosα）×ctgα+D外×sinα〕
式中L-沉降宽度
H-地面至管外底高
α-45°+内摩擦角的一半，根据地质报告取保守值59°
D外-管道外径。
本工程中顶管穿越路面和建筑物，经地面沉降宽度计算，沉降宽度在4-6m，故施工过程中在顶管轴线左右8米范围内进行沉降监测。
（2）、地面沉降验算
本工程中重点防止下沉部位是路面和建筑物，故对其进行沉降验算。
S1=
式中S1-地面沉降量；
S2-自重应力引起的沉降量；
h土-地面至管顶覆土高度；
B土-土壤系数，取经验值，一般为1-3，一般土质情况越差取值越大。
根据本工程地质情况B土取2。
由验算得出，当无注浆措施时施工引起的下沉量为1.01cm，当采取注浆措施后沉降量可控制在理论计算值的0.3-0.5倍。
（3）、允许覆土高度验算
h土≥2.0D外
根据顶进深度可知管道覆土高度满足允许覆土高度要求。
2、顶管施工措施
（1）、顶管施工应按照先将土体挤入，在逐步取土方式施工，保证顶头内土压力与外部土压、水压达到平衡，避免地面沉降。
（2）、严格控制排土是与推进速度之间的关系，并且控制好机头前的土压力，务必使它小于顶管机前头的被动土压力。
（3）、控制好尺进与出土量之间的关系，作到不超挖。
（4）、顶管施工结束后，采用嵌缝膏对已有管节接缝进行勾缝处理，从而防止渗漏现象发生。
（三）、测量监测措施
（1）、监测方法
采用静态连续监测位移及沉降。
（2）、数据采集及处理方案
数据采集采用人工。
记录方式，并需多人观测记录。
数据用软件处理，作到数据清晰、分析合理、及时准确
（3）、减少测量误差的措施
对测量仪器进行定时检查。
观测时须多人进行观测，确保观测值准确。
采用模型改正法减小误差；
连续长时段进行观测。
（4）、监测仪器保护措施
设立醒目标志和护栏。
做好设备的防水、防潮、防雷电工作。
做好测量设施的防风、防晒工作。
（四）、顶管施工中可能出现的问题及采取的措施。
（1）、顶管机旋转
顶管机在顶进过程发生旋转几乎在每条顶管中都会出现，将影响管内设备的使用，甚至使液体外溢等。
采取配重法，顶管机内的设备布置注意了重量对称分布，以防顶管机旋转，但顶进中的机体旋转仍常有发生，处理方法是在顶头内摆放配重，若顶管机左旋，即在机内右侧摆放配重，若右旋，配重就摆在左边，效果良好，因顶管机内设备已考虑了重量对称分布，故所用配重的数量较小，配重一般用废铁板、钢板等。
（2）、地面沉降或隆起控制措施
控制沉降与隆起的主要技术措施有：
①、小心操作，控制挖土与顶进的量与速度，避免土体超挖和顶管机的过量挤进，使挖土与顶进始终处在动态平衡状态。
②、测每顶进1米所挖出的土的方量，进尺与挖土量相当，沉降隆起就可控制。
③、管道穿越前，必须使顶头调至正位，并保养好机头。
穿越道面顶管时，加密测量密度，控制好方向，避免作过大的纠偏操作（过大纠偏是地面沉降原因之一），并且连续作业，机头不得在道路下停滞，保养等。
同时还要加强现场值班，现场资料分析，并加强对公路的沉降观测，确保道路安全。
八、质量保证措施
（一）、质量体系
1、建立完整的质量体系，本工程质量保证体系。
2、为保证工程质量创精品，创名牌，工程质量与工地全体人员的经济利益挂钩，实行质量工资和质量风险抵押金。
3、加强职工质量意识教育，严格按各项操作规程和验收规范施工。
4、采取导向孔钻通方法，予以校正来确定管线无偏差，双向管碰头吻合。
5、严格验收管质量。
（二）、顶管测量控制
根据业主提供的测量控制点布置整个工程的控制网，在井周围设一个高精度的控制网，用测放、检查和修正工作井区和井下的测量点，如轴线点、井下的测量起始点和后视点等。
测量平台置于井下顶管轴线上，靠近中靠背处，通过控制网将顶管测量起始点测放其上，并在井中布设2-3个稳固的后视点，以便互相校核，起始点对顶管测量精度至关重要，故井下测量平台要单独设置，不与管道、设备、后靠背接触，不受顶管操作影响，以保持其稳定性。
（三）、顶管轴线与标高控制
本工程顶管测量按500mm以内的直线顶管测量方法，顶管方向与高程控制可直接用置于井下测量平台起始点上的激光经纬仪对顶管机上方的光靶即可，激光经纬仪发射的激光束偏离光靶中心的距离，即顶管的偏差值，但方向相反。
为了消除顶管机旋转而偏差值的显示误差，光靶设计为可调试，使其始终在顶管机的垂直中心线上。
（四）、顶管测量注意事项：
由于顶管的部分操作在工作井内进行，顶管过程中起始点和后视点发生位移是完全可能的，故每周均需对其进行检查校核，发现偏移过大需查明原因并及时修正。
地面测量控制网上的部分点在顶管轴线上或工作井附近，可能因地面沉降等原因而移动，故也需不定期进行校核检查。
每段顶进结束后，应重新进行一次管道的中心和高程的测量，每个接口一点，错口处测两点。
（五）、顶管允许偏差
顶进长度
（mm）
管径
（mm）
偏差（mm）
钢管
钢筋混凝土管
＜400
＜1500
+80
110
+30-40
50
＜400
≥1500
±60
130
+40-50
50
（六）、顶管施工过程质量控制
1、在进洞前必须先刷好洞口处理，做好工作井排水系统，将水引进工程井以外。
2、推进顶管技术，施工技术负责人应根据土质情况调整施工技术参数，作业人员未经批准不得随意进行操作，以免造成达不到规定循环进度及超挖或欠挖。
3、必须按设计规定和施工规范进行操作，以免造成整体性差，接头处不平整，顶管渗漏等诸多病害。
4、顶管严格控制出渣量与顶进速度的关系，力求顶头推进压力与开挖面压力平衡。
5、严格控制顶管轴线偏差，执行勤测量，勤纠偏、小量纠的施工方法。
6、严格控制管道接口的密封质量，防止渗漏。
7、顶进施工前，对顶进设备应进行认真的检修保养连续进行。
8、严格执行管节和各种材料的验收制度。
本工程所用的砼管道必须具有检验合格证，进入施工现场的管道必须由现场施工人员、技术人员进行验收，合格后方可使用。
9、强化项目质量保证体系，设专职质量监督员跟踪工序检查，工作中接受建设、设计和政府部门的监督。
九、文明施工措施
文明施工管理是企业施工生产经营的综合反映，应贯穿于施工管理的全过程，以便提高劳动生产率、消除污染、美化环境、提高工程质量，有效地防止火灾事故，减少安全隐患，保证社会效益和企业经济效益的稳步提高，本施工方案重点考虑了环境保护的要求。
1、设施
①、施工坑内设施排水坑，将施工废水及雨水排入就近排水沟，使施工场地不得有积水。
②、由于现场临时住宿域小，项目后勤人员必须与辖区防疫部门联系，定期进行灭菌工作。
2、施工
作业班组不得从施工坑边向下投掷物体，一经发现，将处以其作业班组当月工资5%的罚款。
3、生活
①、搞好施工临时设施（生活及办公）及其环境的清洁卫生，使其达到施工现场文明施工管理标准的要求。
②、临时住宿室，必须通风良好，有足够的照明度。
室内必须清洁，摆挂必须整齐。
工长必须定期对其内清洁进行检查。
③、进入现场的人员不得因工作忙，面在场内随地大小便，一经发现，将给予重处，驱逐现场；若找不出肇事者，将对当时其施工域内班组入以当月工资5%的罚款。
4、民工宿舍管理
根据我公司多年来对民工的管理经验，本工程的施工过程中我们将进一步做好以下工作：
①、选择技术素质高的成员，相对稳定的民工队伍。
②、进入施工现场必须佩戴安全帽，不佩戴安全帽不允许进入施工现场。
③、便于在施工管理人员在工作面上随时检查质量、安全文明施工，发现问题针对到个人及班组及时处理。
④、提高民工居住条件，搭设明亮、整洁的职工简易宿舍。
⑤、民工宿舍实行公寓式管理，卧具及生活用具统一配置，制定详细的民工宿舍管理制度，实行统一管理，要求室内整洁卫生。
5、环境
（1）、为了消除运输工作坑及管道材料对道路清洁的影响，特采取如下措施：
①、运输材料不得堆放过高，应绑扎牢固。
②、运输砂、石的车辆，装载不得超过车箱壁。
③、白天，设专人在车辆经过道路上值班，随时清理道路上的垃圾，并保护道路通畅；清晨6点，派人清扫施工场地和运输材料车辆通过的道路。
（2）、班组应做好“三清、五好”工作，帮到工完料净，场地清。
①、材料员必须搞好材料的堆放工作，使场地整洁、清爽。
②、现场建立保卫小组，落实防盗措施，公司保卫部门协助基层班子，搞好治安工作。
③、项目加强对外用工的管理，外用工必须持本人身份证和务工证方可进入施工现场。
（3）、防火
①、按规定，施工消防用水流量为5L/S，施工用水管用DN75的镀锌钢管。
②、民工宿舍每间房屋中设1-2个泡沫灭火器。
③、加强外用工的防火意识，职工不得在临时宿舍内拉电线、生火、卧床吸烟等，一经发现，将按公司“施工现场防火管理标准”予以重处。
十、施工安全措施
本次施工是机场高速路，穿越已建路面和已建地下管道，责任非常重大，确保顶管施工安全是重中之重，针对本工程特制定以下措施：
1、项目经理是本工程施工安全的第一责任人，在安全检查工作方面不仅同其他工作一样接受企业监督并对企业法人责任，而且接受企业安全科的指导和督促。
2、施工现场安全工作，按企业安全科，建设方面的直接监督的同时也接受上级各级的检查和监督。
3、工程技术负责人是工程安全技术工作的责任人，责任工长、专职安全员负责修复，增补安全设施，指导整个现场安全监督检查工作，领导分全监督岗。
4、实行安全技术交底，定期由安全检查对班组进行安全交底。
班组长坚持按全日检查，提高工人班组安全意识，发现问题及时报施工人员解决。
5、设专职安全人员一名，负责整个施工现场安全检查工作，坚持巡视现场和操作部位，及时发现不安全因素及隐患，排除险情，纠正违章作业，严格执行安全文明施工制度；由于施工地段的特殊性，工作区应有安全标识，并设置安全彩钢瓦围栏。
6、施工中遇下列情况，采取的应急措施：
1）、顶管中要精确控制管道轴线轨迹，遇障碍物必须立即停止顶进，向现场技术人员报告，弄清障碍物性质后再采取相应技术措施；
2）、顶管中遇空洞等异常地质体或水体，必须立即停止顶进，向现场技术人员报告，及时采取相应技术措施处理或调整设计轨迹；
3）、管内掘土时要密切注意地层变化，如发现流砂现象，必须立即停止顶进，向现场技术人员报告，及时采取相应封堵措施处理；
4）、管道顶进时要密切观察仪表顶力变化，及时调整顶进速度，防止顶进过快导致地面隆起。
5）、全部施工过程中，应确定专人密切监测路面高程，如有变化，立即通知停止施工，采取相应措施处理并立即报告有关部门。
7、管子顶进10米以后，即需采用强制通风措施；顶进50米以后，为确保管内安全，对每根管道均采用双通风机前抽后谷式通风方案。
8、通过管线调查和探测，彻底弄清所要穿越路段的已有地下管线和构筑物，防止施工中对它们造成破坏。
9、横向掘进时必须依据具体的地层条件和上部动荷载的变化确定尺，不得盲目抢工。
10、根据现场实际情况，需要用发电机供电时，安排专人负责发电，确保用电安全。
十一、雨季施工措施
六月还会有雨季来临，为确保本工程在雨季期间保质保量的进行，并最终按合同工期完成工作，本项目部特制定预检施工防汛抗洪措施如下：
1、成立防汛抗洪小组，由项目部经理担任组长，其成员由工长、安全员及班组长组成。
防汛抗洪成员随时对施工现场进行观测，一旦出现险情马上采取应急措施。
2、为防止工作坑内土壁垮塌，采用木板密支撑对工作坑四周进行支护处理。
3、雨季降雨量较大，为防止地表水流入工作坑内造成不必要的麻烦，可在地表工作坑四周挖设300×400的截水沟将水导流开。
4、配备50型潜水泵一台，并在工作坑坑底设置一个500×500集水坑，利用潜水泵竟将坑内集水排出，保证工作坑内无积水。
5、施工现场随时准备彩条布，下雨时将工作坑及带电机械设备进行覆盖。
十二、施工工期
若地层条件不出现意外情况（如遇较大混凝土块、石块及流砂层等），且无外界人为干扰和恶劣大雨天气影响，预计施工工期为15天。
十三、投入机械设备
为保证工程质量和施工进度，需投入以下机械设备：
序号
机具名称
型号
单位
数量
1
液压顶管机
500T
台
2
2
动力站
50千瓦发电机
台
1
3
东风随吊
8T
辆
1
4
管线探测仪
RD-385L型
台
1
5
基坑导轨
付
1
6
液压助推器
DJ-50
台
1
7
主顶油泵架
台
1
8
空压机
VY9/7
台
1
9
电潜泵
200JQ-80
台
1
10
测量仪器
套
1
11
换气扇、鼓风机
台
各1
12
挖掘、运土、提升设备
套
3
13
低压照明设备
台
3
升级会员 