市政工程雨水顶管专项施工方案.docx
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市政工程雨水顶管专项施工方案
富平县城区市政道路建设工程
望湖大道北段（莲湖大街—温泉南路）市政雨水工程
基坑开挖、支护及顶管专项施工方案
编制：
审核：
审批：
安徽水利开发股份有限公司
富平县城区市政道路建设工程项目经理部
2017年6月12日
一、编制依据
1.1编制说明
通过对设计文件研究并结合现场调查分析，参考类似工程施工经验，编制此专项施工方案，分别对工程概况、施工总体布置、施工技术方案、安全管理措施、其他要求与措施等进行了详细的阐述。
本方案经专家论证后，再进行施工。
1.2编制依据
1、《给水排水工程顶管技术规程》（CECS246：
2008）
2、《给排水管道工程施工及验收规范》（GB50268—2008）
3、《顶管施工技术及验收规范》（中国非开挖技术协会行业标准）
4、《富平县望湖大道北段（莲湖大街-温泉南路）市政雨水工程设计图》
5、《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质【2009】87号文）
6、《技术质量管理制度汇编》（水利开发技〔2016〕149号）
7、《工程测量规范》（GB50026-2007）
8、《建筑变形测量规程》（JGJ/T8-97）
9、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）
10、《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）
11、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）
12、给排水构筑物工程施工及验收规范》（GB50141-2008）
13、《建筑深基坑工程施工安全技术规范》（JGJ311-2013）
14、《湿陷性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程》（JGJ167-2009）
15、《建筑工程施工现场供电用电安全规范》（GB50194-2014）
16、《建筑工程施工现场消防安全规范》（GB50720-2011）
17、《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ/T111-98）
18、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）
19、《建设工程安全生产管理条例》国务院令第393号
二、工程概况
2.1工程情况、特点、主要工程量
2.1.1工程情况
本工程设计雨水管道起点接入望湖路中段d1350mm雨水管道，管道流向先自南向北，最终接入温泉南路d1500mm雨水管道流入温泉河。
设计管道管径d1500mm，雨水管道Y1-Y11（桩号为K0+000-K0+630.75），总长650m（含部分支管），设计埋深为3.4m-9.78m，Y3-Y5因地下管线较多，采用人工开挖施工，其余采用人工顶管施工。
望湖大道至现状温泉路范围内雨水由西向东排，排水起点为K0+015处检查井YS1，雨水汇入检查井YS8后排水温泉河，YS6-YS8段采用人工顶管施工，设计管道管径d1500mm，长度为69m，设计埋深为4.23-4.78m。
设计顶管井仅作为顶管施工临时构筑物，顶管施工完成后，其内再做检查井，部分检查井底板利用工作井底板，采用植筋技术或者预留钢筋。
雨水检查井Y3采用矩形直线钢筋砼排水检查井，尺寸为3300*2480mm，其余检查井均采用1800*1100mm矩形砖砌雨水检查井（盖板式）。
本工程设计雨水顶管段为Y1-Y3、Y5-Y11、YS6-YS8，设计管径为d1500mm,管道采用Ⅱ级钢筋混凝土钢承口管，橡胶圈接口，土弧基础。
2.1.2工程特点
工程区场地地势有起伏，自然地面最大高差7.4米左右，地形起伏大，管道穿过旧城区，上有生活用电电线、通信电缆，下有原施工管线，施工面窄，与管道交叉较多，施工难度较大、工期紧、任务重。
2.1.3主要工程量
图表2-1主要工程数量表
序号
井号
尺寸（含护壁厚，mm）
数量
施工工艺
备注
顶管井
1
Y1
5000×4500×3760
1座
木撑板密支撑
接收井
2
Y2
5000×4500×3400
1座
木撑板密支撑
工作井
3
Y3
5000×4500×3700
1座
木撑板密支撑
接收井
4
Y5
5000×4500×4000
1座
木撑板密支撑
接收井
5
Y6
5000×4500×6720
1座
木撑板密支撑
工作井
6
Y7
5000×4500×9800
1座
钢筋砼支护
逆作法
C30砼，C级钢筋，接收井
7
Y8
5000×4500×9780
1座
钢筋砼支护
逆作法
C30砼，C级钢筋，工作井
8
Y9
5000×4500×6440
1座
木撑板密支撑
接收井
9
Y10
5000×4500×4900
1座
木撑板密支撑
工作井
10
Y11
5000×4500×3400
1座
木撑板密支撑
接收井
11
YS6
5000×4500×4380
1座
木撑板密支撑
工作井
12
YS8
5000×4500×4930
1座
钢筋砼支护
逆作法
C30砼，C级钢筋，接收井
合计
12座
管道顶进
1
Y1-Y3
d1500
113.29m
顶管施工
Ⅱ级钢筋砼钢承口管
3
Y5-Y11
d1500
491.04m
顶管施工
Ⅱ级钢筋砼钢承口管
3
YS6-YS8
d1500
69.00m
顶管施工
Ⅱ级钢筋砼钢承口管
2.2施工环境、地质、水文、气候
2.2.1施工环境
为将望湖路雨水排出，结合现状地形、地势，进行望湖大道北段雨水管道工程施工。
顶管段南端接望湖路雨水管道，Y1-Y11段管线穿过旧城区原有道路，面层为水泥混凝土路面，Y3处与现状截污干管交叉，此处检查井采用矩形直线钢筋砼排水检查井，尺寸为3300*2480，检查井位置可根据实际情况适当调整。
沿线均有原雨污水管道、给水管道，与现设计管线上下平行。
管线距原有道路两侧房屋较近，且原道路宽度为3.0-4.0m左右，施工面窄。
施工管线上方有多处电线、通信电缆，施工难度较大。
施工前应进行既有管线的普探、核查工作及已设计管线的核对工作，并绘制相关管线图，发现与现有管线和已设计管线冲突处，及时汇报监理、建设、设计单位；施工过程中对既有管线进行标识并采取保护措施，确保人员、机械、财产安全。
施工管线上方电线、通信电缆等与本工程设计雨污水管线平行或交叉，施工过程中加强现场管理与旁站并采取有效措施，确保人员、机械、财产安全。
2.2.2工程地质
据勘探揭露，道路沿线场地地层自上而下依次由第四系全新统人工填土（Q4ml），冲洪积（Q41al+pl）黄土状土、上更新统风积（Q32eol）黄土、残积（Q31el）古土壤、冲积（Q31al）粉质粘土等构成。
各层土的野外特征分述如下：
①层素填土（Q4ml）：
主要由粘性土组成，含少量的砖瓦碎块及灰渣等，土质不均匀，疏密不均。
层厚1.80～5.80m，层底深度1.80～5.80m，层底高程430.14～441.91m。
②层黄土状土（Q41al+pl）：
黄褐色，具孔隙，含氧化铁条纹及零星钙质条纹，硬塑～可塑状态，具湿陷性。
层厚5.80～6.50m，层底深度11.60～12.00m，层底高程423.64～425.04m。
主要分布在温泉河一级阶地上。
③层黄土（Q32eol）：
黄褐色，大孔结构，具虫孔，含少量白色钙质条纹，零星结核，土质较均匀，可塑状态。
层厚8.0m，层底深度9.80m，层底高程433.91m。
主要分布在石川河二级阶地上。
④层古土壤（Q31el）：
红褐色，具孔隙，含较多白色钙质条纹及结核，可塑状态。
层厚1.70m，层底深度11.50m，层底高程432.21m。
⑤层粉质粘土（Q31al+pl）：
黄褐~灰褐色，含铁锰质条纹，零星结核，土质较均匀，可塑状态。
该层未穿透，最大揭露厚度6.50m。
勘察期间，在所有勘探点均未遇见了地下水，由于地下水位埋藏较深，可不考虑其对浅基础的影响。
在勘探点№2（YS6附近）附近地段，7.0m附近存在上层滞水，初步估计是温泉河渗漏形成，施工中应注意该段地下水位情况，必要时应采取降水或止水措施。
2.2.3水文、气候
地表水——富平县系黄河流域，渭河水系，境内有石川河、温泉河、顺阳河、赵氏河等四条季节性河流。
石川河是唯一的过境河流，属渭河一级支流，其余三条河流均注入石川河，四条河今年来已无常流量，汛期多发洪水。
在县境内，石川河集雨面积为132.4km²，赵氏河集雨面积为26.8km²，顺阳河集雨面积为120km²。
多年平均地表径流量2359.7万m³，径流模数为2.29万m³/km²，径流深19.1mm。
地下水——因新生代松散碎屑岩类堆积深厚，富平县地下水主要为砂砾石层和黄土层孔隙性潜水以及基岩裂隙水。
境内70%的土地上覆盖着第四纪黄土，组织松散，极易接受大气降水。
河、渠、水库及地面灌溉水的渗水补给于地下，在有储水构造的水文地质条件下，形成地下水。
富平县属典型的大陆性温带半干旱湿润气候。
一年中四季冷暖分明，春季多寒潮，夏季炎热多暴雨，间有伏旱，秋季凉爽连阴雨，冬季干燥寒冷多风，多年平均气温13.1℃，最高气温38.5℃，最低气温-4℃。
封冻时间一般在11月下旬，解冻时间一般在2月上旬，最大冻土深度在元月份大60cm，多年平均风速2.8m/s，最大年平均风速18m/s，多年平均无霜期225天，年平均日照时数2451小时，湿润指数为0.41，干旱指数为2.16，蒸发量1154.2mm，有利于农作物的生长。
富平县境内降雨量年际变化较大，年内分配不均，多年平均降雨量533.2mm，年最大降雨量715.8mm，年最小降雨量360.4mm。
主要集中在七、八、九月，约占全年降水量的54%，七、八月多暴雨，九、十月多为连阴雨。
最大24小时降雨量137.4mm。
三、施工总体部署
3.1组织体系与责任分工
按照“建精品工程、创文明工地”要求以及质量体系标准、“项目法”施工规则。
项目经理部设“七室一组”，即施工计划室、质量室、安全室、成本核算室、物资设备室、综合办公室、试验室和测量组。
项目经理及其项目班子分工明确，职责到人，对本工程实施的质量、安全、工期、成本全面负责，各职能科室都在现场办公，与作业人员实行面对面的指导和协调。
施工组织体系
图表3-2主要人员责任分工
序号
职务
职责
1
项目负责人
施工管理第一责任人，全面负责顶管工程施工中的安全管理工作。
2
项目副经理
现场指挥、协调，现场负责本工程的施工和管理。
3
项目技术负责人
组织制定施工方案和质量控制措施，组织技术交底，指导施工技术人员按图纸、规范、规程、方案组织施工。
4
施工计划室主办
负责现场施工的组织、管理和质量控制，参加施工方案编制和技术交底，检查施工方案的实施，协调生产各环节的协作、分工。
5
质量室主办
配合技术负责人具体实施技术管理和质量管理。
参加施工方案编制和技术交底，检查施工方案的实施，负责各项检测数据的整理和总结分析，监督现场质量控制的落实。
6
安全室主办
制定安全生产措施，组织安全交底，负责施工安全管理。
开展安全教育和培训，落实安全保障措施，检查、排除安全隐患，督促并指导操作人员严格按照安全操作规程进行施工生产。
7
物资设备室主办
负责物资管理与材料供应，组织实施物资计划、订货和采购。
8
综合办公室主办
负责公文、劳保、生活及应急等后勤保障工作。
9
施工员
具体实施施工方案，负责现场人员、机械设备的组织安排和施工过程质量控制，申报物资计划。
10
测量员
配合现场施工进行控制测量、开挖放样、监测，负责工序中有关测量工作及数据的计算、收集和整理并发现监测数据超限及时汇报。
11
资料员
负责设计图纸、变更、施工资料等技术资料的管理和及时整理归档。
12
试验员
对施工全过程进行试验检测，并对试验数据进行整理、分析。
取样分析现场土质、钢筋、混凝土是否符合地质勘察报告、设计图纸、规范，并及时进行汇报。
13
班组长
负责顶管施工现场料具、设备统一管理，作业班组对作业范围内的安全生产负责，搞好作业区文明施工和安全生产，进行班前安全教育。
组织现场作业设备、人员按要求施工。
对现场作业的安全、质量负责。
3.2施工安排与主要施工方法
本工程为最大限度发挥机械设备的效率，搞好现场文明施工，现场必须要求科学合理的平面布置，拟作如下施工总平面布置：
3.2.1项目部选址于荆山大道北段富平中学西侧，距施工现场5km左右，交通便利。
在施工现场设置临时指挥部，钢筋加工场和材料堆放场地选址在Y11工作井附近，对场地进行硬化处理，以满足施工要求。
施工区域附近商品混凝土资源丰富，现场不计划设置拌合站，拟采用商品混凝土。
3.2.2施工现场所在区域为旧城区，道路较为狭窄，满足机械、设备、人员进场条件。
若遇到其他困难，现场进行解决。
3.2.3临时供水、供电
施工、生活用水采用城区自来水管网系统，用水管引入作业场地。
施工用电从现有变压器上接下来，并配备1组300KW的发电机组作为备用电源，以满足不间断供电要求。
所有电缆均采用架空敷设，禁止将电缆放在其他管道上面或下面平行铺设。
配电箱分布在有用电设备的地方，箱内需设置自动空气开关、漏电开关、闸刀（三相或单相根据负荷类型确定），各配电箱必须作重复接地，现场所有设备必须实施一机一闸一漏电开关制。
3.2.4顶管工程主要为工作井施工和管道顶进施工，采用人工顶管施工。
顶管施工时安排两个专业施工队，工作井、接收井施工一队，管道顶进施工一队，按照井段依次施工。
因地下管线较为复杂，无法进行大开挖，利用结构本身作为挡土墙，同时作为支撑，部分工作井、接收井采用由上而下逆作法施工，分段浇筑钢筋混凝土；其余顶管井采用木撑板密支撑支护。
3.3资源安排与保证
⑴施工设备
主要施工设备表
序号
设备名称
型号或规格
数量
备注
1
扬程式水泵
20～50M（7.5kw）
4台
基坑降水
2
电焊机
2台
型钢焊接等
3
木撑板
3*0.25*0.08m
4*0.25*0.08m
160根
木撑板支护
4
挖掘机
CAT320
2台
含小挖掘机1台，基坑挖土
5
斗车
4辆
转土
6
钢筋切断机
GQ40
2台
钢筋加工
7
多功能平刨机
1台
8
钢筋弯曲机
GW-40
2台
钢筋加工
9
振动棒
HZ650
4台
混凝土施工
10
发电机
50KW
1台
11
气割
1套
型钢切割
12
电焊机
BX-330
1套
型钢焊接
13
行吊
5T
1台
吊运土方
14
主顶油泵车
ZB-50
2台
顶管施工
15
主顶油缸
320T
4套
顶管施工
16
顶压装置
全套顶铁、垫座、滑道
2套
顶管施工
17
汽车吊
徐工QY35K5
2台
管道吊装
18
发电机
300KW
1台
顶管施工
19
通风设备
大于280m3/h柜式离心风机
2台
送风
20
洒水车
10t
1辆
洒水降尘
21
对讲机
柯能K6
10套
通话
22
经纬仪
科力达DT-02LL主机
2套
测量
23
水准仪
GOL32D
3套
测量
⑵施工人员
现场人员配置计划表
工种
按工程施工阶段投入劳动力情况
施工准备阶段
施工阶段
尾工验收阶段
测量工
2
2
2
试验工
2
2
2
电工
1
1
1
驾驶员
2
2
2
机械修理工
1
2
1
木工
2
6
2
钢筋工
2
6
2
混凝土工
2
6
2
管道工
4
12
4
起重工
2
2
2
管理人员
2
4
2
专职安全员
2
2
2
合计
3.4施工进度计划
顶管工程计划工期从2017年7月10日—2017年9月25日，总日历天78天。
顶管施工进度计划表
序号
工作内容
完成时间（天）
备注
1
前期准备
5
2017年7月10日-2017年7月14日
2
工作井、接收井
32
2017年7月15日-2017年8月15日
3
顶管施工
68
2017年7月20日-2017年9月25日
四、方案实施步骤与内容
4.1有关技术参数
4.1.1组织准备
我公司将调配具有丰富施工经验的专业施工队伍进场，进场工人数量和工程的施工强度匹配，保证劳动力配备能够满足工期的要求。
同时，对进场的所有职工加强管理，建立健全内部约束激励机制，充分调动广大职工积极性和自觉性，保证安全、高效、优质完成本工程的施工任务。
项目经理部对施工人员进行施工前培训，掌握顶管施工的技术及相关安全问题。
强化安全员的安全意识，施工的安全教育工作，要形成人人讲安全，人人抓安全，人人注意安全的高度思想，要健全安全组织机构，建立安全岗位责任制、贯彻执行“安全第一、预防为主，综合治理”的方针等基础性工作；制定实际可行的施工安全防患及保障施工生产及生活的安全措施。
4.1.2技术准备
审查施工图纸并进行设计图纸会审，做好施工技术交底工作。
让所有参加施工人员熟悉施工方案及质量要求，确保工程质量符合要求。
做好导线测量、水准点测量，满足工程测量规范要求。
需要采用汽车吊安装作业的雨污水管道参数
管道规格
单节重量（KN）
最大吊装深度（m）
备注
D1500、Ⅱ级
48.57
9.78
管节长2.5m
工作井尺寸及埋深
序号
井号
尺寸
埋深（m）
备注
1
Y1
5000×4500
3.76
接收坑
2
Y2
5000×4500
3.40
工作坑
3
Y3
5000×4500
3.70
接收坑
4
Y5
5000×4500
4.00
接收坑
5
Y6
5000×4500
6.72
工作坑
6
Y7
5000×4500
9.80
接收坑
7
Y8
5000×4500
9.78
工作坑
8
Y9
5000×4500
6.44
接收坑
9
Y10
5000×4500
4.90
工作坑
10
Y11
5000×4500
3.40
接收坑
11
YS6
5000×4500
4.38
工作坑
12
YS8
5000×4500
4.93
接收坑
合计
12座
送风量计算及风机选型
Q=Kmq
式中:
Q—所需风量，m3∕h;
K—风量备用安全系数，取K=1.5-2，取最大值2;
m—洞内同时工作的最多人数，本顶管工程按3人取值;
q—洞内每人每小时所需通风量，根据CECS246-2008第12章12.8.5顶管工程每人所需通风量不应小于30m3/h,本顶管工程按40m3/h取值。
Q=2*3*40=240m3/h，管道漏风及摩阻系数取0.1，所需风量=240*1.1=264m3/h。
本顶管工程计划选用供风量大于280m3/h的柜式离心风机，布置于井口外空气较好位置，接Φ200mm优质PVC管作为风管，随管道顶进向前延伸。
顶力计算
1.参照GB50268-2008和CECS246:
2008，管道总顶力计算公式如下：
F0=πD1Lfk+NF
式中：
F0—总顶力标准值（KN）；
D1—管道的外径（m）,取1.5+2*0.15=1.8m；
L—管道设计顶进长度（m）,取131m；
fk—管道外壁与土的平均摩阻力（KN/m2），根据地勘资料，取6.0KN/m2；
NF—顶管机迎面阻力（KN）。
其中NF=π（Dg-t）tR
式中Dg—顶管机的外径（m）；
t—刃口厚度（m）
R—挤压阻力（KN/m2），可取R=300-500KN/m2；取350KN/m2；
F0=3.14*1.8*131*6.0+3.14*（0.32-0.01）*350=4783KN
2.钢筋混凝土管允许顶力计算
Fdc=（0.5φ1φ2φ3）fcAp /γQdφ5
式中Fdc—混凝土管道允许顶力设计值（N）；
φ1—混凝土材料受压强度折减系数，可取0.90；
φ2—偏心受压强度提高系数，可取1.05；
φ3—材料脆性系数，可取0.85；
φ5—混凝土强度标准调整系数，可取0.79；
fc—混凝土受压强度设计值（N/mm2）取26.8；
Ap—管道的最小有效传力面积（mm2）;
γQd—顶力分项系数，可取1.3。
Fdc=0.5*0.9*1.05*0.85*26.8*3.14*（1800*1800-1500*1500）*0.25
/1.3*0.79=8145KN。
因管道总顶力小于钢筋混凝土管允许顶力，本工程不设置中继间。
4.2实施步骤、流程
4.2.1整体施工流程
测量放线→基坑开挖→管井降水→第一节护壁墙施工→第二节护壁墙施工（重复施工直至设计标高）→工作井底板砼浇筑→后背墙施工→顶管设备安装→洞口止水→管道顶进→设备出场、验收。
4.2.2工作井施工
施工工艺流程
施工测量
在工程施工现场首先设置地面测量控制网，包括控制基线、轴线和水平基准点，做好轴线控制的测量和校核。
开工前有建设单位组织有关单位向施工单位进行现场交桩。
施工现场设置的临时水准点及轴线控制桩必须设置在稳固、便于观测的位置，并采取保护措施。
使用水准点的数量不宜少于3个，进行测量校核，防止标高和坐标发生错误。
施工现场的临时水准点、轴线桩及工作井施工的中心线定位桩、高程桩，必须经过复核才能施工。
临时水准点必须闭合，闭合后不得大于±20
mm。
基坑开挖及护壁施工
1.钢筋混凝土支护
工作井及接收井护壁采用逆作法施工，护壁采用C30混凝土，钢筋采用三级钢。
基坑内土方开挖采用分层法，根据设计图纸的要求在定位好的井位上先开挖一节护壁墙高的基坑。
按设计要求绑扎钢筋，搭设第一节护壁墙的模板，然后浇筑混凝土、养护；上一节井壁混凝土强度达到设计强度的80%以上，接着继续基坑开挖进行第二节护壁墙施工，按以上步骤直至设计标高。
基坑进行第一层土方开挖时，若机械无法直接挖掘的部位，可采用人工开挖、清理、归堆；挖掘机无法直接转运的土方采用行吊吊土至地面，装车外运。
护壁钢筋绑扎：
将已加工好的钢筋吊入井下绑扎，用预制小砼块作钢筋保护层垫块，保护层为40mm。
工作井配筋为双层双向配筋。
完成钢筋绑扎后，经过建设单位、监理单位联合验收合格后，可进行模板安装。
严格认真遵照图纸施工，做好墙内的构件预埋、孔洞预留工作，做到不漏、不错。
安装护壁模板，浇灌混凝土护壁及井口圈粱，以每天一节作为一个施工循环（即开挖好每节土后浇筑下一节混凝土护壁）。
一般土层中每节高度为2m，且在孔壁外斜插Φ16钢筋，并镶嵌稻草或竹片作过滤隔泥层，在孔壁上预埋透水管，以缓解护壁水压力。
若开挖到坚硬的岩石时，利用风镐挖掘并结合微膨胀爆破方法进行施工。
护壁采用商品混凝土浇筑，均匀地在模板的各个方向同时浇注，每边砼浇注高度一次不得高于40cm，以防模板受砼挤压而偏移，并用振捣器振实，防止产生蜂窝、漏浆现象。
混凝土浇筑后及时进行养护，确保带模养护时间。
下一模开挖后，对前一模砼底部进行凿毛、清洗工作。
浇筑砼前，清理钢筋上泥土等污渍。
如侧壁发生塌方现象，必须进行清理干净后方可浇筑砼。
为保证井的垂直度，每浇筑一
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