土顶施工方案讲诉.docx
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土顶施工方案讲诉
土顶顶管工程
施
工
方
案
编制人：
审核人：
审批人：
编制单位：
山西三丰建筑工程有限公司
编制日期：
2016年03月29日
一、编制依据
⑴相关施工设计图纸；
⑵相关类似地质勘察报告；
⑶《城市排水工程质量检验标准》（DB29-52-2003）；
⑷《给排水构筑物施工及验收规范》（GB50141-2008）；
⑸《给排水工程管道结构设计规范》GB50332；
⑹《混凝土结构设计规范》GB50010；
⑺《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》JC/T640-2010;
⑻《橡胶密封件给、排水管及污水管道用接口密封圈材料规范》HG/T3091；
⑼《混凝土和钢筋混凝土排水管》GB/T111836-2009;
⑽《建筑施工安全检查标准》JGJ59-2011；
⑾《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005；
⑿《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）；
⒀《工程测量规范》（GB50026-2007）；
⒁中华人民共和国住房和城乡建设部建质［2009］87号文件；
⒂公司现有施工管理队伍、技术力量、设备能力、施工能力及本企业标准；
⒃我公司承建过相关类似工程等成功的施工经验；
二、工程概况
1、管道在既有高速公路下60m（公路路面距顶管管顶）处顶管穿越既有公路，顶管与公路的夹角为90°。
本次计划实施顶管工程。
根据现场情况，本工程直接在原地面做靠背做为顶管受力结构（钢筋砼），受力结构地面以下5m深，机械开挖施工（后附平面与立面图）。
本工程顶管采用钢筋混凝土管三级管，管内径为D2000mm，壁厚200mm；一条180m，路宽30m，顶管坡度2‰。
2、工程地质
1）、场地土质特性主要为回填土（现场勘察）
2）、水文地质条件
本次各勘探点在勘探深度范围内未揭露地下水，可不考虑地下水的影响。
三、施工计划
一、施工进度计划
1、进度计划安排
2016年04月05日开工，进场准备2天，基坑开挖2天，钢筋绑扎砼浇筑5天，安装顶管设备4天，顶管施工18天，工期合计31天，2015年05月05日完工。
2、进度管理措施
⑴我公司将全面负责协调工程质量进度，组织强有力的现场管理部全面负责本工程的施工、进度、技术、安全及文明施工等工作。
⑵项目部每晚召集项目经理、技术负责人、工长、材料员、测量员、质检员、安全员、施工班组长开会，及时研究解决施工中存在的问题，提前做好次日施工安排，确保工程顺利进行。
⑶项目经理用五日计划来控制每日进度，确保按计划实施。
二、劳动力投入计划
劳动力投入计划如下表：
序号
岗位、工种
数量
安全生产管理人员
技术负责人
1人
专职安全员
1人
专职监测测量员
2人
施工人员
电焊工
2人
电工
1人
起重工
2人
顶管工
6人
挖土工
6人
杂工
5人
机修工
1人
起重机司机
2人
挖掘机司机
1人
装载机司机
1人
三、材料投入计划
提前与信誉好、质量优的砼管道、钢板、商品砼供货厂家联系，材料经严格检查，符合质量要求才能进场，进场后立即组织试验人员进行取样检验，检验合格并经监理工程师认可后确定原材料料场，再进行施工。
四、机械设备投入计划
施工主要机械设备表
主要机械设备名称
规格、序号
单位
计划数量
用途
土压平衡顶管机
2200
套
1
顶管施工
电焊机
BX330
台
2
钢筋钢材焊接
插入式振捣棒
50
台
1
板浇筑砼
挖掘机
台
1
基坑开挖
液压千斤顶
200t
台
8
顶管顶进
高压油泵
42Mpa
台
2
顶管顶进
空压机
台
2
顶管通风
顶铁、轨道等
套
1
顶管顶进
汽车式起重机
25t
台
1
吊运材料、出土
汽车式起重机
100t
台
1
吊运材料、砼管
吊斗
1.5m3
个
2
装土
自卸汽车
15t
台
2
外运土
配电箱
200A
台
2
配电
污水泵
Φ100
台
2
防汛排水
发电机
50KW
台
2
临时发电
注浆泵
台
1
注浆
灰浆搅拌机
台
1
搅拌灰浆
五、测量、质检仪器设备投入计划
主要仪器、设备名称
规格、序号
单位
计划数量
RTK卫星定位仪
台
1
电子经纬仪
台
1
电子全站仪
DTS602
台
1
水准仪
DS32
台
1
四、施工工艺
一、施工工艺流程
基线确定→定桩位→基坑开挖→钢筋绑扎→模板→浇注板混凝土→安装靠背顶进设备→顶管施工。
二、施工准备工作
（一）生产准备
1、根据施工方案进行现场放线工作，划定施工范围。
2、对施工范围内及施工需用场地内所有障碍物如地下管线、构筑物、建筑物、电线杆、树木等的准确位置进行调查核实，准确标注于施工平面图及剖面图上，做好相关障碍物的拆除、迁移、保护工作。
3、安装临时水、电线路，并试水、试电。
临时用水采用本项目工地现用的10t汽车式水车供应水，施工用电接本项目工地现用的施工电源，并有发电机备用。
4、工作场地和接收场区现场布置：
在工作场地周围需布置顶管施工地面设置，包括起重机、油压系统、供水供电、管节堆场、临时堆土场、车辆进出通道、加工维修场地、值班室等临时设施。
顶管之前，顶管区间内的管材必须一次性备齐，才能进行顶管施工，每个工作井存管场地需清表后进行平整碾压并铺筑20cm厚级配碎石。
工作井区周围设围挡进行封闭式施工。
5、顶管管材预制
所有顶管管材全部采用砼强度C50的顶管专用F型接口Ⅲ级钢筋混凝土圆管，抗渗等级为S8，本项目部将从有资质的专业厂家订购，并要求厂商按供管计划送管节到工作井井区现场。
现场堆放要求：
（1）管材要放在木头垫块上并高出地面，要求管材任何一个最低点要高出地面至少150mm,为了防止损坏管材，垫块要放在管材的端部。
（2）管材堆放在无遮盖物的场合的时间不能超过四周，管材不得重叠堆放和外运。
（3）吊车将管材搬运到顶管工作井内时，管材要用宽帆布吊带缠绕，然后吊装，在管道基础上做好一个凹口，以让吊带抽出而不致损伤涂层。
（4）在管材下到顶管工作井之前，管件正吊在半空中时，还应将其清理一遍并再一次检查裂缝和伤痕情况。
6、板混凝土
本工程混凝土采用商品砼，本项目部将从有资质的专业商砼站订购。
7、顶管设备进场，进行调试检修，进行顶管其他设备的加工制作。
8、根据材料计划，分期分批组织材料进场。
（二）技术准备
1、组织参与施工的有关技术人员、管理人员、施工队共同进行图纸会审，及时发现并解决施工图中存在的问题，为工程顺利实施创造条件。
2、向本项工程全体施工人员进行施工技术交底、安全技术交底。
3、布设施工导线点、水准点，进行施工现场测量放线工作。
三、施工工艺技术
（一）测量定位放线、管线探测及场地准备
1、测量定位放线
对建设单位提供的施工区内的导线网与水准网及其控制点进行复测，经核对无误后方可使用。
测量工作从外业到内业必须做到步步校核。
2、平面测量控制
①施工测量按《城市测量规范》CJJ8-99、《工程测量规范》GB50026－97的有关规定执行。
根据施工需要，引测三个导线点至顶管工作坑附近，布设三级导线平面控制网（即采用原有控制网作为平面控制网），形成闭合导线网。
②为保证测量精度，对于钢尺测量的边长，需加入相应的修正，测量的平面导线需进行平差计算，测量角度精确至0.1º，坐标及高程精确到1毫米。
3、高程测量
①高程控制采用城市四等水准测量的技术施测，使用DS3水准仪进行观测，往返各一次。
高程闭合差在20
之内（L为水准跨线长度，以千米计）为合格。
②井坑内的高程控制点采用长钢尺导入法将高程传入，先做趋近水准测量，再做竖井高程传递。
竖井传递高程采用悬吊钢尺法，井上和井下两台水准仪同时观测读数，每次错动钢尺3-5厘米，施测三次，高差相差不大于3毫米时取平均值使用。
③高程控制点的布设：
可利用平面控制点的埋石作为高程控制点，也可单独设置，如特殊需要时可进行加密。
加密的水准点精度不低于高程控制点的精度，其布设形式为附合水准路线。
4、顶管施工测量
顶管施工采用连续测量与间断测量结合的方式。
连续测量：
在顶进坑后方安放一台激光经纬仪，激光经纬仪按照设计顶进轴线方向发出一束激光，照射到掘进机的光靶上，机手按照激光指示路线操控机械顶进。
间断测量：
每顶进一节管后，测量人员对激光经纬仪进行校核，并且采用水准仪，测量已顶进管道高程偏差情况；采用水平尺测量管道水平偏差情况。
测量结果填表上报到项目部。
根据施工图要求的管道轴线，放出钻机安装位置线、管道两端的具体轴线位置及标高；在地面上放出轴线及标高，设计详细的导向数据。
5、管线复测
进场后根据定位放线现场成果，主要采用现场管线调查对地下金属和非金属管道进行复测，把管线种类、埋深、管材标示在现场和图纸上。
根据现场管线资料调整管道轨迹，确定定向钻穿越剖面图，确保提前避开地下障碍物及管线。
6、场地准备
根据现场测量放线及管线复测结果确定的最终施工图对出入土点进行按有关文明施工要求围护，清理平整场地，搭建施工设施，落实现场水源、电源。
（二）基坑开挖
基坑开挖用挖机进行开挖，深度5m深，宽度分别为1.5m，0.8m，0.5m，间距1m，条形。
（三）钢筋绑扎及模板
按照图纸绑扎钢筋，严格控制间距，进场钢筋需合格证及检验报告，进场试验报告等，模板加固牢靠，绑好钢筋骨架焊接好，吊装入基坑。
（四）浇筑板混凝土
为缩短施工周期和保证工程质量，采用泵送商品混凝土。
泵送混凝土可将输送管的软管直接放入浇注段，距离浇注面1米左右，保证混凝土不离析。
砼标号C30底板混凝土浇捣完成后应及时养护，确保其表面不露白，并应防止阳光及温差的剧烈变化，以免底板出现收缩裂缝。
（五）顶管施工方案
1、管道概况
顶管管道内径为D2000mm，壁厚200mm，顶管长度约180m；
2、顶管方式
根据此次施工所穿越的土质，确定采用土压平衡机械顶管方法施工。
土压平衡机械顶管施工是市政管道铺设的一项新技术，它省却了全线降水，地面沉降小，对地面构筑物的稳定性影响小，施工不影响地面交通，顶进速度快（平均顶进速度10米/天），适应的土质广。
3、工作靠背尺寸
顶管需开挖浇筑混凝土板。
管外底高程加上机坑轨道及底板厚度，就是顶进面的标高，接收面标高与管外底标高相等。
综合顶管机具的尺寸及作业要求，确定顶进工作面的净空尺寸：
4、机械顶管后背
（1）机械顶管后背结构为：
钢筋混凝土+后背铁。
（2）在混凝土墙壁前垂直地面放置后背铁，后背铁与钢筋砼墙面之间的空隙以C20素混凝土浇灌填充。
（3）顶进坑后背要有足够的强度，在顶进过程中能承受千斤顶的最大作用力；
（4）后背墙表面要平顺，并且垂直于顶进管道的轴线，避免产生偏心受压。
5、导轨安装
导轨安装是顶管施工中一项重要的工作，安装的准确与否直接影响管道的顶进质量，其安装要求如下：
①两导轨要平行、等高，或略高于管道设计高程的2厘米左右，其坡度与管道坡度一致；
②安装后导轨要牢固，不得在使用中产生位移，且需设专人经常进行检查；
③将机械顶管导轨安放在工作坑底板上，导轨两侧牢固地焊接工字钢，工字钢须另一端须牢牢抵在侧墙上。
6、顶管机就位
用100吨吊车吊装顶管机，将顶管机放入顶进坑内的导轨上，顶管机前端距砼臂约300毫米。
就位后先检查顶管机的轴线是否与机坑轴线、导轨轴线以及主顶油缸的轴线保持一致，发现偏差立即调整。
无误后再进行顶管机电路、油路、注浆系统的安装调试。
1、机坑导轨2、顶镐3、激光经纬仪
4、后背铁5、顶铁6、砼管
7、止水圈8、土车9、操作台
10、光靶11、机头
4、后背铁5、顶铁6、砼管
7、止水圈8、土车9、操作台
10、光靶11、机头
9
8
7
11
6
5
10
4
3
2
1
图3-5土压平衡顶进示意图
7、机头入洞
先将洞口处的钢板桩拔除，洞口处，人工向前挖土500～800mm，再将机头徐徐推进洞口里，待刀盘全部进洞，调整止水圈位置，使其完全封闭地下水。
然后开动顶管机刀盘，待土仓压力升到0.1MPa时，这时螺旋输送机的土压也上升到0.07MPa左右。
掘进机开始入土时，机头外露，只存在轨道对机头的摩擦力，机头易发生旋转，故在入土前两米顶进时，顶进速度控制在5毫米/分钟以下，以防机头整体旋转，并观测机头倾角和旋转变化，及时修正和调整。
倾角的变化用纠偏千斤顶调正，旋转角大于±30度时，可使用刀盘反转调正，顶进2.5米以后在机头不旋转的情况下可逐渐加大顶进速度。
机头完全入土后，土仓压力控制在50～80KPa，下第一节混凝土管做反封闭。
8、正常顶进
1）土仓压力的设定：
按计算表数值设定，施工时设备自控可保证10%的土仓压力：
遇有砂层、砂砾石层、下穿道路、离构筑物较近时，土仓压力设定适当加大30%左右，以提高安全系数。
9、加固注浆
（1）水泥浆性能：
采用42.5普通硅酸盐水泥，水灰比0.5,注浆管采用6分加厚镀锌钢管，喷膨润土润滑并且在管壁打蜡以便于减低管道的摩擦力。
（2）注浆水泥量：
每米注浆量1500KG.
（3）入口压力：
在不同的注浆阶段，所需的压力也不同。
注浆开始阶段由于要克服很大的初始阻力，所需压力较大，在注浆接近结束时，由于浆液已经充满地层，此时所需要的压力较大。
因此，本工程施工中，初始和结束阶段的注浆压力为≯3Mpa，稳定注浆压力约为1.5Mpa，当注入水泥量不能满足要求时，入口压力最高可提高至5Mpa。
（4）压浆时间：
在顶管完成后即可进行注浆，注浆稳定时间一般为3-5min，最高可延至8min。
注浆流量控制在60L/min左右，不超过75L/min。
（5）终止压浆的条件
压浆当达到如下条件之一时，便可终止压浆。
a.注入的水泥量已达到要求：
b.注入的水泥量已经达到设计值的75％以上且管道两侧冒浆，终止注浆。
一、顶管应力计算
F=F1+F2
F1为迎面阻力
F2为侧壁摩阻力
F1=π/4*D^2*P+Pn（顶管机外径）（土仓附加压力2t）
P=Ko*r*Ho（静止土压力系数，土的重度，管道覆土深度）
F2=π*D1*f*L（管外径，管外综合摩阻力，顶距）
F1=3.14/4*2.5*2.5*0.3*1.86*10+2=24t。
F2=3.14*2.4*0.5*180=678t。
F1+F2=24+678=702t（实际顶力小于此数据，侧壁和顶部挖空）
取用4组400t的千斤顶（每个千斤顶能有效利用50%，因此考虑在顶进中间加中继间，以弥补顶力不足的缺点）
管节应力e=P÷S
其中：
P——总顶力
S——管节截面面积。
最大总顶力P=702吨=702×1000×9.8=6879600（牛顿）
S=1.2*1.2×3.14-1*1×3.14=1.38m2,
最大应力e=6879600÷1.38=4360289Pa=5MPa
顶管管节混凝土强度为50MPa，大于管节最大应力，强度满足要求。
二、通风设备计算：
风量的计算：
按洞内同时工作的最多人数计算：
Q=k×m×q
式中：
Q－所需风量，m3/min;
k－风量备用常用系数，常取k=1.1～1.2
m－洞内同时工作的最多人数
q－洞内每人每分钟需要新鲜空气量，通常按3m3/min计算。
现管内有两人工作，一人开挖，一人负责运土，取k=1.1,m=2,则有Q=k×m×q=1.1×2×3=6.6m3/min
漏风计算
Q供＝P×Q
式中：
Q－计算风量
P－漏风系数
采用Ф200PVC管，每百米漏风率一般可控制在2％以下。
取P＝1.02，则Q供＝P×Q＝6.6×1.02＝6.73m3/min
取风量不小于7m3/min的离心鼓风机（或高压空气压缩机）作为通风设备则可以满足要求。
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