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顶管专项方案

目录

第一章编制依据2

1、编制依据2

2、工程概况2

3、现场踏勘情况2

第二章沉井施工技术方案5

1、顶管计算5

2、顶管机械设备选型5

3、泥水平衡顶管施工特点5

4、主顶进装置6

5、顶管的施工工艺流程如下：

7

6、顶管施工周期8

7、顶进设备安装8

8、出洞防水措施8

9、出洞土体加固措施9

10、顶管机出洞施工9

11、顶进施工9

12、减阻泥浆的运用10

13、顶管机进洞施工10

14、顶管井下测量及轴线控制11

15、顶管供电及照明12

16、顶管通讯、监控12

17、顶管纠偏办法12

第三章质量保证措施13

第四章安全保证措施14

1、安全责任制14

2、安全教育14

3、安全检查14

4、安全生产管理15

5、突发事件急救措施15

第一章编制依据

1、编制依据

1、本工程范围内污水顶管管道设计图纸；

2、结合工程现场踏勘的有关情况；

3、结合我公司技术力量、机械设备等具体条件；

4、现行国家及地方有关规范、标准：

2、工程概况

1、本工程顶管管径大小分别为φ600、φ800、φ1000三种，管道采用“F”形钢承口式钢筋砼管，φ600混凝土管总长223m、φ800混凝土管总长1045m、φ1000混凝土管总长770m，共计2038m。

2、工程地质条件及水文:

（1）地形地貌:

拟建场地位于浦东新区,其周围主要有居民住宅、农田、蔬菜地等,地势相对平坦,场地属滨海平原相地貌类型。

（2）地基土的构成与特征:

本工程范围内的土层从上而下依次为:

第①层填土；第②层粉质粘土；第③1淤泥质粉质粘土；第③2层灰粉质粘土；第③3层淤泥质粉质粘土，第④层淤泥质粘土；第⑤层粘土。

3、现场踏勘情况

一标段范围内：

1、XLW1#工作井位于六灶港南侧河浜边，待搭设便桥、修好施工便道后方可进场施

工。

2、XLW2#接收井位于六灶港北侧、周祝公路边，查明地下管线情况，即可进场施

工。

二标段范围内：

1、XLW15#顶管工作井位于横五港南侧，蔬菜大棚内，进场前需解决征地补偿、修筑

便道、便桥等事宜。

2、XLW16#顶管工作井位于横五港北侧菜地里，进场前需解决征地补偿、修筑便道等

事宜。

3、XLW23#、24#分别位于北界沟河两侧农田内，待便桥、便道修好后方可进场施

工。

三标段范围内：

1、XLW1#接收井位于现状绿化带内，西乐路道路实施时该片绿化带将搬移。

2、XLW2#工作井位于蔬菜地里，完成征地手续、筑好施工便道后即可进场施工。

3、XLW3#接收井位于农田内。

4、XLW4#工作井位于蔬菜地里，办好征地手续、筑好施工便道后即可进场施工。

5、XLW5#接收井位于一层民房边，完成该民房拆迁、筑好施工便道后即可进场施

工。

6、XLW6#工作井位于无名河里。

7、XLW7#、XLW8#、XLW9#井均在蔬菜大棚内，进场前需解决征地补偿等等事宜。

8、XLW10#工作井位于农田内。

9、XLW11#接收井在蔬菜大棚内，进场前需解决征地补偿等事宜。

10、XLW12#工作井位于焙灶港南侧蔬菜地里，进场前需解决征地补偿、修筑便道、

便桥等事宜。

11、XLW13#接收井位于焙灶港北侧农田内，边上新砌的围墙需拆除，待便桥、便道

修好后方可进场施工。

12、XLW14#、XLW15#井均位于梨园内，西侧边上有新砌围墙需拆除，梨树现已挖

除、待围墙拆除后后即可进场施工。

13、XLW16#顶管工作井需加固施工便道即可施工。

14、XLW17#顶管接收井需加固施工便道即可施工。

四标段范围内：

1、XLW1#井位于A15北侧绿化带内，需搬移绿化600m2，需修筑通道联通西乐路道路

施工便道。

2、XLW2#工作井位于桃园里，挖除桃树、施工便道筑好后即可进场施工。

3、XLW3#接收井位于现状绿化带内，西乐路道路实施时该片绿化带将搬移。

4、XLW4#工作井位于无名河边1.5m处。

第二章沉井施工技术方案

1、顶管计算

以Φ1000顶管150m计算：

顶管长度为150m，埋深约7m，砼管外径约1200mm。

1、工具管正面阻力F1

Pt=γ（H+2/3D）tg2（45o+ψ/2）=1500*（7+2/3*1.2）tg2（45o+30o/2）

=35100Kg/m2=351KN

F1=1/4πD2Pt=1/4×3.14×1.22×351≈397KN

2、管道摩阻力F2

F2=πDfL=3.14×1.2×5×150≈2826KN

3、顶管总顶力F（SMW工法井最大顶力取3800KN）

F=F1+F2=2826+397=3223kN<3800KN

无需设置中继环。

（F限－F1）/（3.14×1.2×5πDf）＝（3800－397）/（3.14×1.2×5πDf）≈180m

结论：

Lm>180时需考虑设置中继环。

2、顶管机械设备选型

根据地质资料反映的土质，我公司根据以往经验，拟采用切削刀盘可浮动的泥水平衡顶管掘进机施工，工具头为φ600-φ1000。

3、泥水平衡顶管施工特点

1、适用的土质范围比较广，如在地下水压力很高以及变化范围较大的条件下，它也能适用；

2、与其他类型顶管比较，泥水式顶管施工时的总推力比较小，尤其是在粘土层表现得更为突出；

3、采用泥水管道输送弃土，不存在吊土、搬运土方等容易发生危险的作业，它可以在大气常压下作业，也不存在采用气压顶管带来的各种问题及危及作业人员健康等问题；

4、由于泥水输送弃土的作业是连续不断的进行的，所以作业时的施工进度比较快。

4、主顶进装置

本工程主顶进装置由底架、油缸组、顶进环，钢后靠及液压动力站等组成。

具体内容详述如下：

底架：

主要起承载顶管机、管节之用，底架为拼装式钢结构件，可以根据不同系例顶管工程组装而成。

底架前端和两侧设置水平支撑，能将底架与井壁撑实防止底架位移。

底架上部设置轨道，左右对称分布。

油缸组：

油缸分两组，按设计顶力配备2只油缸，并用可分式结构的支座固定，左右对称分布，并用联接梁连成一体。

油缸组可以根据不同系列的顶管工程任意组合，与拼装式底架组合使用，可实现一机多用，吊装及运输方便，具有很强的经济性和实用性。

顶进环：

由顶环和顶座组成，顶环用螺栓固定在顶座上，顶座底部设置4只滚轮，放于外侧轨道上可往复运行。

顶进时顶环伸入管节尾部，起对中及导向作用，并传递油缸的顶力，使管节受力均布。

钢后靠：

主要承受油缸顶进时的反力，并将其均匀地传递到工作井SMW工法围护结构

上。

钢后靠的受力区域设有加强筋，应尽可能与主顶进油缸尾部对准，钢后靠安装时应与

顶进轴线保持垂直。

主顶装置液压系统：

根据设计要求顶管工作井后靠的总反力以3800KN为限，即要求顶管施工时最大顶力控制为3800KN，而本工程掘进机装备顶力为200T，根据F＝Π/4*D2*P+πD*f*L计算公式得出结论并选用双作用双冲程等推力油缸2只，每只油缸最大推力为200T。

根据上述顶力显示，本工程顶管施工期间根据相关要求60m设置一只中继间。

液压泵站选用手动变量轴向柱塞油泵，配备Y180L-4型电机。

通过变频调速可自动改变油泵的流量，根据顶进时要求及时控制主顶油缸的顶速。

5、顶管的施工工艺流程如下：

6、顶管施工周期

注浆、辅助系统安装

┌───────────⑤

│3天│

测量及导主顶、后座机头拼装│联机调试推进施工（及处理）

轨安装│系统安装及调试│出洞施工

①────②─────③─────④─────⑥───－－－⑦

1天2天1天1天正常推进8M/1天

1天进

设备转场洞

⑨⑧3天

7、顶进设备安装

把地面上的测量控制网络引放至工作井内，并建立相应的地面控制点，便于顶进施工时进行复测。

工作井内测量放样：

精确测放出顶进轴线。

安装顶进后靠，顶进后靠的平面应垂直于顶进轴线。

安装主顶装置和导轨：

先将它们大致固定，然后在测量的监视下，精确调整它们的位置，直至满足要求为止，随即将它们固定牢靠。

工作井内的平面布置：

搭建井内工作平台、安装配电箱、主顶动力箱，控制台等，敷设各种电缆、管线、油路等。

井内平面布置要求布局合理，保证安全。

地面辅助设备的安装及平面布置：

辅助设备主要有拌浆系统、供电系统、水力机械化系统、通风设施等安装及调试，此外还有管节堆场、泥浆排放系统以及吊机安装、安全护栏等的布置。

地面辅助工作及井内安装结束后，吊放顶管机，接通电气、泥水、监控、液压等系统，进行出洞前的总调试。

8、出洞防水措施

出洞前，按设计要求在洞口安装橡胶止水装置，其作用是防止顶管机出洞时正面水土涌入工作井内，另一作用是防止顶进施工时压入的减阻泥浆流失，保证能够形成完整有效的泥浆套。

9、出洞土体加固措施

在顶管洞口采用压密注浆进行加固，压密注浆具体施工方法参见沉井施工部分。

10、顶管机出洞施工

顶管机出洞前，用空压机凿除搅拌桩桩体，并将洞口处H型钢切割掉，将凿除物清理完毕，以确保顶管顺利出洞。

然后推进顶管机，静候3-4小时，直至洞口止水圈能起作用为止，测出静止土压力，结合理论数据，定出推进土压力控制系数。

顶管机继续顶进，至主顶油缸行程伸足，在顶管机尾部焊接限位块，防止主顶油缸缩回时，顶管机在正面水土压力作用下退回。

接着缩回主顶油缸，吊放管节，割除限位块，继续顶进。

出洞后，顶管机和其后的第一至第三节管节用拉杆连在一起，形成一个整体，增加稳定性，对出洞后的顶进施工十分有利，同时也便于在以后的顶进施工中对顶管机进行控制。

11、顶进施工

出洞阶段结束后，即可进行正常的顶进施工，在使用泥水平衡顶管机施工时，开挖面的土体经刀盘切削后，进入泥水仓，泥水由进泥泵通过旁通阀进入泥水仓，再由排泥泵及管路将泥水仓内的泥浆排放到地面的泥浆箱或沉定池内。

沉淀后的泥土再外运或另做它用。

土压值的设定和排土量的控制是控制地表沉降的关键，土压值的设定应根据施工地质状况、地下水位、管道埋深等因素初步设定，并根据施工实际情况和地表沉降的实测结果随时进行调整。

一节管节顶进结束后，缩回主顶千斤顶，拆除洞口处的管线，吊放下一节管节，整形焊接，然后连通管线，继续顶进。

顶进施工期间，管道内动力、照明、控制电缆的接头要安全可靠。

管道内的各种管线应分别布置，并固定好，防止松动滑落。

在顶管机处应安装应急照明灯具，保证断电时管道内的工作人员能顺利撤出。

顶进注意事项：

首节管子顶进的方向和高程，关系到整段顶进质量，应勤测、勤检、勤纠；安装顶铁应平顺无歪斜扭现象，每次收回活塞加放顶铁时，应换用可能安放的最长顶铁，使连接的顶铁数目为最少；顶进过程中，发现管前土方坍塌、后背倾斜，偏差过大或油泵压力表指针骤增等情况，应停止顶进，查明原因，排除故障后，再继续施工。

12、减阻泥浆的运用

顶进施工中，减阻泥浆的应用是减小顶进阻力的重要措施。

顶进时通过顶管机铰接处及管节上预留的注浆孔，向管道外壁压入一定量的减阻泥浆，在管道四周外围形成一个泥浆套，减小管节外壁和土层间的摩阻力，从而减小顶进时的顶力。

为了做好压浆工作，在顶管机尾部环向均匀地布置了3只压浆孔，顶进时及时进行跟踪注浆。

管节上也设有压浆孔，压浆总管用2”白铁管，用压浆软管接至压浆孔处。

顶进时顶管机尾部的压浆孔要及时有效地跟踪压浆，确保形成完整有效的泥浆套。

注浆前，应通过注水检查注浆设备，确定设备正常后方可灌注；注浆压力可按不大于0.1Mpa开始加压，在注浆过程中注浆流量、压力等施工参数，应按减阻及控制地面变形的量测资料调整。

每个注浆孔宜安装阀门，当注浆时遇到故障、堵塞、渗漏等情况时，应处理后可继续顶进。

顶进施工中，减阻泥浆的用量主要取决于管道周围的空隙的大小及周围土层的特性，由于泥浆的流失及地下水等的作用，泥浆的实际用量要比理论用量大得多，一般可达到理论值的4～5倍，但在施工中还要根据土质情况、顶进状况、地面沉降的要求等做适当的调整。

泥浆配合比（每m3泥浆）：

膨润土130kg、水870kg、纯碱4.5kg、CMC4kg。

13、顶管机进洞施工

首先应对接收井洞口的土体采取加固措施。

土体加固完成并达到一定强度后由人工采用空压机将接收井洞口搅拌桩凿除，并割除H型钢，再将顶管机推进至接收井。

工具管进洞后立即与砼管脱离，并抓紧做好止水工作，从而避免洞口处土体流失、管子沉降等现象，以确保顶管质量。

14、顶管井下测量及轴线控制

本工程顶管测量所用的仪器有全站仪、激光经纬仪和高精度的水准仪。

顶管机内设有坡度板和光靶，坡度板用于读取顶管机的坡度和转角，光靶用于激光经纬仪进行轴线的跟踪测量。

轴线测量方法：

为了使顶进轴线和设计轴线相吻合，在顶进过程中，要经常对顶进轴线进行测量。

在正常情况下，每顶进一节砼管节测量一次，在出洞、纠偏、到达终点前，适当增加测量次数。

施工时还要经常对测量控制点进行复测，以保证测量的精度。

顶进中顶管机前进趋势的测定：

为了能较好地解决测量用时问题，一方面通过尽可能减少接站数，转站处利用特殊发光源作为目标，在利用放大倍率较大的经纬仪观测；另一方面测定顶管机前进趋势，同样能达到减少测量时间的目的。

顶进中施工人员对顶管机的纠偏，需要及时了解顶管机走势，如果轴线偏差较小，且走势较好，有时就可省去不必要的轴线偏差测量，提供更多的顶进时间，如轴线偏差较小但顶管机前进趋势背离设计轴线方向，施工人员也能够及时进行有效的纠偏，使顶管机不致偏离较大。

为此我们设置了顶管机前进趋势测量及计算方法，通过观察顶管机的行进趋势来指导纠偏。

实用纠偏技术：

在施工过程中，要根据测量报表绘制顶进轴线的控制图，直接反映顶进轴线的偏差情况，使操作人员及时了解纠偏的方向，保证顶管机处于良好的工作状态。

在实际顶进中，顶进轴线和设计轴线经常发生偏差，因此要采取纠偏措施，减小顶进轴线和设计轴线间的偏差值，使之尽量趋于一致。

顶进轴线发生偏差时，可通过调节纠偏千斤顶的伸缩量，使偏差值逐渐减小并回至设计轴线位置。

为此我公司在顶管施工过程中，将贯彻“勤测、勤纠、缓纠”的原则。

止转措施：

由于采用大刀盘泥水平衡顶管机施工，不可避免会引起顶管机旋转，继而带动砼管节旋转，影响施工，因此可设置止转板将相邻管节串连起来，留有适当的间隙。

同时在顶进工程中通过刀盘的反向旋转以及在特殊管两侧配置平衡块克服管节的旋转。

15、顶管供电及照明

顶管施工中要解决电压降问题，一般采用380V低压输电。

顶进开始时，顶管机所需电力由操作平台的电箱用70mm2电缆直接输送到工作面，电缆采用三相五芯制，井口采用航空接头，便于拆卸，管道内用接头箱进行电缆连接，确保使用安全。

照明采用36V安全电压，由管道内电箱中的2KVA变压器提供36V电源，每只变压器连接9～10只行灯进行照明，根据实际情况决定使用变压器的数量。

16、顶管通讯、监控

顶管通讯采用数字程控交换机，各联络点之间可以通过电话联系，由于管道内空气潮湿应使用防潮、防爆矿用电话机，以保证通话质量。

监控采用了两台监视器，分别对顶管机操作面和主顶操纵台进行监控。

这样施工人员就能及时了解施工情况，发生问题可以立即着手解决。

17、顶管纠偏办法

顶进中发现管位偏差超过允许值时，即应进行校正。

纠偏校正应缓缓进行，使管节逐渐复位，不得猛纠硬调。

校正方法采用工具头自身纠偏法：

控制工具头的状态（向下、向上、向左、向右），这种方法纠偏方法良好；如果根据工具头的激光经纬仪测量偏位趋势没有减少时，可适当增大纠偏力度；如果根据工具头的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势稳定或减少时，保持该纠偏力度，继续顶进，当偏位趋势相反时，则需要将纠偏力度逐渐减少。

第三章质量保证措施

钢筋混凝土管顶进不偏移，管节不错口，管底坡度不得有倒落水，顶管接口套环应对正管缝且与管端外周密贴，管端垫板粘牢，不脱落。

管节不裂、不渗水，管内不得有泥土，建筑垃圾等杂物。

具体质量标准如下：

1、钢筋混凝土管最大偏角0.3。

2、安装顶进油缸应按照操作规程施工，不平行度在水平方向3mm，垂直方向不得超过2mm；

3、安装导轨时，应严格控制导轨的轴线和顶面位置，道轨轴线倾斜度与设计轴线相同，管轴线偏差应控制在+3～-2mm之间；

4、穿墙前应对工具管进行检修、调试及止水试验。

5、穿墙前应充分做好准备工作，所有的机械应均已调试好，保证封门一打开即可顶进，封门打开后应立即将工具头顶进，同时做好穿墙止水，防止大量渗水，涌泥砂造成坍方；

6、管线轴线偏差L≤100m50mmL>100m100mm

7、标高偏差L≤100m+40~50L>100m+80~100

8、相邻管节错口≤15mm无碎裂

9、穿墙前应对工具管进行检修、调试及止水试验。

10、穿墙前应充分做好准备工作，所有的机械应均已调试好，保证封门一打开即可顶进，封门打开后应立即将工具头顶进，同时做好穿墙止水，防止大量渗水，涌泥砂造成坍方；

12、触变泥浆压送与顶进同时进行，泥浆应根据试验作出的配合比调制，并根据不同土质条件适当调整，同时在管段上进行补浆，以保持泥浆减阻的效果；

13、要控制管道的扭转，管道内的设备和管路要布置匀称，必要时应采取单边压重的方法纠扭；

14、每班要做好各项记录，数据要精确真实，以便分析和掌握顶进中的各种情况，作出正确的决策指导顶进施工；

15、工程技术人员要跟班值勤，做到每班至少有一名工程技术人员，以便随时解决施工中可能出现的各种问题；

第四章安全保证措施

本工程按照《施工现场安全生产保证体系》（DBJ08-903-98）实施安全管理，确保无重大人身伤亡事故、管线事故。

确保安全达标工地,争创市级文明工地。

1、安全责任制

（1）项目经理为安全施工的总责任人。

（2）分管生产的项目副经理对安全施工负直接领导责任，具体组织实施各项安全措施和安全制度。

（3）分管技术的项目副经理负责组织安全技术措施的编制和审核，安全技术的交底和安全技术教育。

（4）施工员对分管施工范围的安全施工负责，贯彻落实各项安全技术措施。

（5）工地设专职安全管理人员，负责安全管理和监督检查。

2、安全教育

安全教育分为一般性安全教育和安全技术交底两个阶段。

（1）安全教育：

①工程项目经理、施工现场施工员、安全员经安全岗位培训，考核合格，持证上岗。

②新工人进入施工现场前完成三级安全教育：

（2）安全技术交底：

①施工员在安排生产任务的同时，结合分部、分项施工的特点，实施安全技术交底，操作人员签证认可，并保持记录。

②施工员或安全员对“班组安全员”进行安全监控职责范围交底。

③根据授权范围，项目管理人员在签属“动火证”的同时，对“动火监护员”进行安全交底，明确监护职责和监护范围，“动火监护员”签字认可，并保持记录。

（3）安全设施验收

施工现场的安全设施搭设完毕以后，经验收合格挂牌后方可投入施工使用。

3、安全检查

（1）每月一次全面安全检查，由工地各级负责人与有关业务人员实施。

（2）每旬一次例行定期检查，由施工员实施。

（3）班组每天进行上岗安全检查、上岗安全交底、上岗安全记录和每周一次的安全讲评活动。

（4）在节假日前后、汛台期间、高温季节组织施工用电、防汛、防台和高温的专项安全检查。

4、安全生产管理

（1）安全生产管理是项目管理的重要组成部分，是保证生产顺利进行，防止伤亡事故发生，而采取各种对策。

它既管人又要管生产现场的物、环境。

（2）严格执行有关安全生产管理方面各项规定条例等；

（3）研究采取各种安全技术措施，改善劳动条件，消除生产中的不安全因素。

5、突发事件急救措施

根据工程施工现场和周围环境等具体情况，制定有针对性的关于施工过程的应急措施：

（1）提供急救药箱，且放置在现场显著的容易拿到的位置。

（2）急救药箱内的药物能满足需要并且适合作业工作的需要。

（3）施工期间，将委派一名专业人员进行急救措施。

该专业人员能负责在发生事件时进行紧急急救措施。