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郑州市管城回族区实验中学
宿舍楼过路顶管
专项施工方案
编制：
审核：
审批：
河南华瑞园林绿化工程有限公司
二0一八年五月
第一章编写依据
本施工方案编写依据如下：
1、郑州市管城回族区实验中学宿舍楼过路顶管项目施工图
2、《给排水管道施工及验收规范》GB50268-2008
3、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2011
4、郑州市建设委员会颁发的有关建筑规程，安全、质量及文明施工
等文件。
第二章工程概况
2.1工程简介
工期紧、施工场地有限、现场需穿越道路，可能遇上地下障碍物等情况，考虑影响本工程顶管正常施工的不利因素，故将本工程的顶管工程采用人工顶管。
管材DN2000套管，管埋深为5.15m左右（管顶覆土2.75m）。
工作井、接收井的井位和管段长度将根据现场实际情况（顶进长度、地下障碍物、交通影响等）而确定。
2.2周边环境简介
工作井东侧、北侧为学校消防同道，南侧为6F教学楼，西侧为2F彩板房。
据我方在工作井位置所挖探沟探明，工作井南侧有给水
主管、消防水主管，西侧有一道给水支管，且管道均位于图纸设计的
工作井内。
中间有一条校内光纤斜向对角穿过工作井。
且工作井位于
学校教学楼先期施工的基坑内，有大量的杂填土。
2.3施工参照标准
施工设计图、施工合同
-1-
《给排水管道施工及验收规范》GB50268-2008
《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2011
《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005
《工程测量规范》GB50026-2007
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
现场地质水文情况、地下管线的情况和周围建筑物及设施情况；
第三章施工部署
3.1施工组织安排
工程需要采用机械顶管的管段为两阶段，一阶段为工作井至配电
房，另一段为工作井至教学楼配电室。
工作井及接收井共计2座，计
划用1套顶管设备，一台备用，第一阶段为工作井、接收井的施工，第二阶段为顶管的实施，其中工作井、接收井的施工可以交叉作业，速度较快，设备也能得到充分的利用。
本工程实地勘察，从道路面层向下的土质分布情况为：
混凝土道
路面层水稳层连砂石基层杂填土。
3.2顶管施工工艺流程
工作井施工设备安装管吊装就位施工准备土方掘进
测量控制及纠偏废泥外运开机顶进结束施工下一节
3.2施工顺序
施工顺序为：
工作井施工顶进设备安装调试吊装砼管到轨道上
连接好工具管装顶铁开启油泵顶进出泥管道贯通
拆工具管压浆。
-2-
第四章施工准备工作
4.1生产准备
1、进行施工测量和现场放线工作；
2、确定管线范围内及施工所需场地内所有障碍物，如管线、电线杆、
数目及附近房屋等的准确位置。
3、按施工平面布置图修建临时设施，安装临时水、电线路，并试水、
试电。
4、进行顶管所用的设备的加工制作。
5、根据顶进长度，准备好各类管线和所需的辅助物（固定架等）。
6、根据材料计划，分期分批组织材料进场。
4.2技术准备
1、审查施工图纸和进行各专业图纸会审，进行施工技术交底。
2、做好标高点控制，施工测量和现场放线工作。
3、按照规划局提供的永久水准点，引临时水准点至井下，施工中经
常进行校核。
第五章主要工程项目的施工技术方案
5.1人工顶管顶力的计算
（一）对于顶管顶进深度范围土质好的，管前挖土能形成拱，可
采用先挖后顶的方法施工。
根据经验公式：
P=nPO
其中：
P——总顶力；n——土质系数
土质系数取值可根据以下两种情况选取；
（1）土质为粘土、亚粘土及天然含水量较大的亚砂土，管前挖土能
-3-
成拱者，取1.5~2.0,。
本工程取1.5.
（2）土质为中粗砂及含水量较大的粉细砂，管前挖土不易成拱者，
取4~5.
（3）土质为砂砾石层，管前挖土不易成拱者，取4~5。
PO——为顶进管子全部自重。
顶进的每节管自重约为1.056吨，最长段以38米计，每节管长2米，共要顶进19节管，则
PO=1.056*19=20.064吨。
则总的顶力为P=n*po=5*20.064=100.32吨
考虑地下工程的复杂性及不可预见因素，顶管设备取1.5倍左右
的储备能力，设备顶进应力为150.48吨，取总的顶力F=250吨，选
用一个千斤顶作为顶进动力设备，千斤顶的顶力应为250吨。
（二）对于顶管顶进深度范围土质较差的，即开挖时容易引起塌
方的，可采用先顶后挖的方法施工。
根据顶管工程力学参数确定，先顶后挖时，顶管的推力就是顶管
过程管道所受的阻力，主要包括工具管切土正压力、管壁摩擦阻力。
（1）顶管正阻力与土层密实度、土层含水量、工具管格栅形态及管内挖土状况有关。
根据有关工程统计资料，软土层一般为
20-30t/m2，硬土层通常在30-60t/m2.大于40t/m2时表明土质较好。
本工程为粉质砂土取40t/m2。
F1=S1*F*K1
其中：
F1—顶管正阻力（t）；S1—顶管正面积（m2）；K1—顶管
正阻力系数（t/m2）本工程取1.5
F1=S1*F*K1=лR2*F*K1=3.14*0.44*0.44*40*1.5=36.474吨
-4-
（2）管壁摩擦阻力：
管壁与土间摩擦系数及土压力大小有关。
根据有关工程统计资料，管壁摩擦阻力一般在0.5-1.0t/m2之间。
F2=S2*K2
其中：
F2—顶管侧摩擦力（t）；S2—顶管侧面积（m2）；K2—顶
管侧阻力系数（t/m2）本工程取1.0
F2=S2*K2=лDL*K2=3.14*0.72*37.5*1.0=84.78吨
顶管阻力为以上二种阻力之和，顶进长度管段37.5米计算，总
顶力：
F=F1+F2=36.474+84.78=121.254吨
考虑地下工程的复杂性及不可预见性因素，顶管设备取
1.5倍左
右的储备能力，设备顶进应力取181.881吨，取总的顶力F=250吨，
选用一个千斤顶作为顶进动力设备，千斤顶的顶力应为250吨。
DN2000混凝土管道的正截面面积为0.44m2，顶进时每平米承受最大
压力为140T,按照规范标准DN2000Ⅲ级钢筋混凝土的混凝土强度为
C50.为确保管道在顶进过程中不发生破坏，需至少分140/（140*0.41）
=2.43段顶进，故设置中继间一套。
5.2.1工作井施工
1、结合现场实际情况，工作井位置南部有给水主管和消防主管，
西部小给水支管，均位于图纸设计工作井中。
综合考虑，避免管道迁
移增加造价，且不影响工期，决定将工作井向东北方向迁移，避开给
水管道。
2、本工程顶坑深度约为5.2米。
为保证施工安全，工作井井底
采用砼封底，井壁采用C30混凝土浇筑。
工作井底部尺寸净空为6.6*4.2米。
工作井采用机械开挖，机械
-5-
回填人工配合，顶坑的回填材料采用3:
7灰土回填，边坡系数1:
1。
3、基坑排水
①、在基坑开挖前，应根据土质情况选择合适的排水方式，沟
槽开挖后在槽底内设置100*100明沟排水，集中排入500*500的集水
坑，进行集中排水，确保沟槽内不积水。
2寸潜水泵：
在滤管内放入2寸潜水泵一台，进行排水。
排水全部引至现场的排水沟内。
4、工作井上部设置30cm*30cm砖砌止水墙沿四周设置。
5、工作井底的标高要符合设计要求，井壁为C30砼30cm厚；
采用混凝土C20厚20cm封底（做法详见设计图）。
道木、钢
套管
板
滑车
液压顶管机
接
收
坑
顶管施工示意图
6、顶管工作井内设备安装
（一）导轨安装。
严格控制导轨的中心位置和高程，确保顶入管节中
心及高程能符合要求。
1、由于工作井地板浇筑了20cm的砼，地基稳定，导轨直接放
置在工作井的地板上。
2、严格控制轨道顶面的高程，其纵坡与管道纵坡一致。
-6-
3、导轨采用浇筑砼予以固定，导轨长度采用2~3m，间距设置为
60cm，材料采用160型H钢。
4、导轨必须直顺。
严格控制导轨的高程和中心。
（二）下管、顶进、出土和挖土设备：
采用12T吊车下管，用千斤顶、高压油泵作为顶进设备，用斗车、垂直牵引的卷扬机作为出土设备，用空气压缩机带风镐机作为挖土设备。
（三）照明设备：
井内使用电压不大于12V的低压照明。
（四）通风设备：
人工挖土前和挖土过程中，采用轴流鼓风机通过通风管进行送风。
风量的计算：
1、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，一人负责运淤泥，取k=1.1,m=2，
则有Q=k*m*q=1.1*2*3=6.6m3/min
2、漏风计算
Q供=P*Q
式中：
Q—计算风量；—漏风系数
采用φ200PVC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
取风量大于7000L/min离心鼓风机（或高压空气压缩机）作为通
-7-
风设备则可以满足要求。
（五）工作棚架：
作为防雨及安装吊运设备。
工作坑上设活动式工作
平台，平台用直径48钢管搭设。
在工作平台上设起重架，旁边装置
小型电动卷扬机。
工作平台搭设要求：
1、材料要求：
进场钢管必须检验合格，钢管采用外径φ48mm，
壁厚3.5mm的焊接钢管，材质为A3钢，钢管不许使用气焊电焊切割不许打孔，节点连接使用直角扣件，扣件不应有裂纹气孔。
脚手板：
采用木板或刚脚手板，木质脚手板厚度为50mm，宽度200mm左右，材质坚硬不腐烂，横向裂缝不大于1/4板宽。
2、工作平台几何尺寸：
4m*3m，高度同顶坑深度。
3、脚手架立杆纵横向间距1m*1m，水平杆竖向间距小于1.0m。
搭设前先将地面平整夯实，然后在地面上铺设通长50mm厚木板（或脚手板）脚手架立杆为单立柱，立柱下装有底座。
4、工作平台四周搭设防护栏杆，上杆距地面1.2m，下杆距地面
0.6m，立杆间距1.5m，采用钢管扣件连接。
防护栏杆并刷红、白相
间的安全色。
-8-
（六）本工程施工期间，为保证顶管施工能连续进行，现场采用两台
30KW发动机。
（七）管道顶进出料方法：
1、管道内出料：
作业人员在管端工具头的保护下进行土方开挖，
采用钢锹将开挖装入自制轮式小车内（小车尺寸：
0.3m宽*0.6m长），
顶坑内运土人员利用绳索将运土小车拉出管道倒于顶坑内。
2、顶坑内垂直出土：
利用工作平台上设起重架将坑内土方运至
坑外指定对场。
（八）、顶管靠背安设：
2、顶机顶力为250T。
3、靠背的受力面积暂取3*3=9M2（不对），3*3*32T=288T，
288T>250T满足要求。
4、靠背采用C30混凝土浇筑，为避免滑移、倾覆，将靠背嵌入
顶坑底标高下0.5m。
5、为保证顶进过程中应力的均匀传递，在顶进设备与靠背中间
设置2*2*0.03的钢板传递应力。
5.4引入测量轴线及水准点
（一）将地面的管道中心桩引入工作井的侧壁上（两个点），作
为顶管中心的测量基线。
（二）将地面上的临时水准点引入工作井底不予碰撞的地方，作
为顶管高程测量的临时水准点。
5.5下管
（一）下管前，要严格检查管材，不合格的严禁使用。
-9-
（二）第一节管下到导轨上时，应测量管的中线及前后端管底高程，以校正导轨安装的准确性。
（三）要安装护口铁或弧形顶铁保护管口。
5.6千斤顶和顶铁的安装
千斤顶室掘进顶管的主要设备，有前面顶力计算可知，本工程最长管段的顶力为188吨。
拟采用1台250T液压千斤顶。
（一）千斤顶的高程及平面位置：
千斤顶的工作坑内的布置采用并列式，顶力合力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线，防止产生顶时力偶，造成顶进偏差。
根据施工经验，管上部管壁与土壁有间隙时，千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4~1/5处为宜。
（二）安装顶铁应无歪斜、扭曲现场，必须安装直顺。
（三）每次退千斤顶加放顶铁时，应安放最长的顶铁，保持顶铁数目最少。
（四）顶进中，顶铁上面和侧面不能站人，随时观察有无扭曲现象，防止顶铁崩离。
5.7顶进施工
工作坑内设备安装完毕，经检查各部分处于良好状态。
即可进行试顶。
首先校测设备的水平及垂直标高是否符合设计要求，合格后即可顶进工具头，然后安放给水工作管，再次测量标高，确定无误后进行试顶，待调整各项参数后即可正常顶进施工。
在施工过程中，做到勤挖勤顶勤测，加强监控。
顶进施工时，主要利用风镐在前取土，千斤顶出镐在后背不动的情况下将给水工作管向前顶进，其操作过程如下：
-10-
（1）安装好顶铁挤牢，工具管前端破取一定长度后，启动油泵，
千斤顶进油，河塞伸出一个工作行程，将管子推向一定距离。
（2）停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞回缩。
（3）添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管子为止。
（4）卸下顶铁，下管，用环形橡胶环连接混凝土管，以保证接口缝隙和受力均匀，保证管与管之间的连接安全。
5.8顶进施工中的重点工序
（一）测量
1、测量次数：
在顶第一节管时及校正顶进偏差过程中，应每顶
进20~30cm，即对中心和高程测量一次；在正常顶进中，应每顶进
50~100cm时，测量一次。
2、中心测量：
根据工作井内测设的中心桩、挂中心线，利用中
心尺，测量头一节管前端的轴线中心偏差。
3、高程测量：
使用水准仪和高程尺，测首节管前端内底高程，
以控制顶进高程；同时，测首节管后端内底高程，以控制坡度。
工作
井内应设置两个水准点，以便闭合之用，经常校核水准点，提高精度。
4、一个管段顶完后，应对中心和高程再做一次竣工测量，一个
接口测一点，有错口的测两点。
5、顶进过程中派专人进行坑壁的沉降观测，发现异常应立即停
止坑内作业。
（二）纠偏：
当测量发现偏差在10~20mm时，采用超挖纠偏法，即在偏向的
反侧适当超挖，在偏向侧不超挖，甚至留坎，形成阻力，施加顶力后，
-11-
使偏差回归。
当偏差大于20mm时，采用千斤顶纠偏法，当超挖纠偏不起作用时，用小型千斤顶顶在管端偏向的反侧内管壁上，另一端斜撑在有垫板的管前土壁上，支顶牢固后，即可施加顶力。
同时配合超挖纠偏法，边顶边支，直至使偏差回归。
（三）管前挖土要求
1、在道路和重要构筑物下，不得超越管段以外100mm，管周不
得超挖，并随挖随顶。
2、在一般顶管地段，如土质良好，可超挖管端300~500mm，在
管周上面允许超挖15mm，下面135°范围内，不得超挖。
（四）接口的处理
顶管过程中接口处采用橡胶止水带连接，顶管完毕后，对于管与
管之间的缝隙，采用膨胀水泥砂浆压实填抹平。
选用硅酸盐膨胀水和
洁净的中砂，配合比（重量比）为：
膨胀水泥：
砂：
水=1:
1:
0.3随拌
随用，一次拌合量应在半小时内用完。
填抹前，将接口湿润，分层填
入，压实填抹平整后，在潮湿状态下养护。
5.9工作井内管道施工
5.10遇到流砂时的施工技术措施
顶进时若遇到流砂较多，且流砂流动性较强，则要在管内准备足够的砂包、稻草，用来阻挡流砂的流动。
或用改装后带网格的工具头配合施工。
以防万一，确保施工人员的生命安全。
第六章施工计划
6.1施工进度计划
-12-
由于本工程工期较紧，因此在开工前一定要做好施工前期的准备工作：
首先要落实挖掘机、吊机、管材等关键设备和材料以及人员，保证工程开工能够即刻到位；测量人员根据甲方提供的控制点加密导线点水准点、测放中线点标高点以及探测地下管
线、构筑物等，根据中线点确定开挖范围以及范围内的拆迁物，在现场和平面图上做标记；搭好工地办公室、小型仓库、工棚以及清理停车场等前期工作。
6.2主要施工机具设备
主要施工机具设备一览表
机具名称
规格性能
单位
数量
用途
工具头
台
3
纠偏掘进
空压机
3立方
台
3
四角架
6米
副
3
出土
斗车
部
4
运土
电焊机
BX-330
台
1
型钢焊接
气割
套
1
型钢切割
卷扬机
1.5T
台
3
竖井提升
千斤顶
250T
台
3
顶管
高压油泵
台
3
顶管
顶压装置
套
3
顶管
全套顶铁
套
3
顶管
垫座
套
3
顶管
滑道
套
3
顶管
-13-
离心鼓风机
7000L/min
台
3
通风
发电机
30KV
台
2
顶管
第七章质量保证措施
1、顶管施工前编制顶管施工组织设计，提交监理和业主审
定才能进行施工。
2、顶管前，项目部向作业班组进行详细的技术交底工作，
每道工序开工和员工上岗前进行简短的质量要求和技术交底，由
各专业工程人员负责实施，使每个员工上岗前做到人人心中有
数，一确保工程质量。
3、摸清施工沿线的地下管线的详细情况，并编制详细的技
术措施。
4、做好施工资料管理工作，及时填写原始记录和隐蔽工程
记录（含照片），及时完成竣工资料。
5、认真做好施工计划，保证施工作业连续均衡、紧凑，从
而有效可靠地控制质量，保证工程质量。
6、顶进过程中，应严格控制顶力在允许的范围内，并留有
足够的安全系数。
7、顶管控制在质量范围内，如果在顶进过程中，发现方向
失控，应该立即停止顶进，逐级上报，经研究同意后，方可以继
续顶进。
8、做好地质勘察及资料整理工作，认真编制好施工方案和
通过不同土层的技术措施及纠偏措施，确保管道的顺利顶进。
-14-
9、加强操作控制，使顶管均匀平稳，受力均匀，尽可能减
少顶进过程中的倾斜、偏移、扭转，防止管壁出现裂缝、变形。
第八章安全文明施工及环保措施
8.1施工安全措施
1、沿工作井四周设置1.8m高的固定护栏，护栏上挂安全网，
工作井四周要挂相应的警示标语。
2、挖土施工时工作井必须设置爬梯，供人员上下井用。
使
用的卷扬机等应安全可靠并配有自动卡紧保险装置。
3挖出的土石方应及时运离工作井，不得堆放在工作井四周
2m范围内。
4、顶管作业人员必须佩戴硬安全帽。
5、顶管施工区域沿线采用标准围挡。
6、严格遵循土方开挖程序，控制均匀挖土，发生偏位，严
重倾斜或管涌等现象，做好作业前和施工中的通风换气工作，每
次进入管道时，保证管内通风，以免导致人身事故。
7、吊车、起重设备由专人操作和专人指挥，统一信号，预
防发生碰撞。
吊车靠近工作井边坡行驶时，加强对地基稳定性检
查，防止发生倾覆事故。
吊管下工作井时，注意安全。
8、加强机械设备维护、检查、保养。
机电设备由专人操作，
认真遵守用电安全操作规程，防止超负荷作业。
9、开挖前详细了解沿线管线资料，做好沿线管线保护措施。
10、作业人员轮换制。
每个作业人员在管内作业时间不得超
过1小时，避免劳动强度过大引起危险。
-15-
11、顶进过程中，施工人员必须使用安全带，洞口必须有施
工人员照应，洞内用不大于12伏照明灯照明，每班作业时必须
有合格的电工当班。
12、采用卷扬机垂直牵引出土时，井下不得站人，工作井上
平台的作业人员出土时必须使用安全带。
13、自制木板小车，用于放置压缩空气呼吸器和运载进管人
员，并在车尾部栓上绳子，在万一发生意外的情况下由管外监护
人员迅速将管内人员拉出管外进行抢救。
14、利用鼓风机并购买50m长的软管，用于输送空气进入
管道，加强管内空气的流动和循环。
工作挖掘面的工人要佩戴含
氧量探测仪，经常检查该处含氧量必须超过18%。
15、管外配备专职监护人员，密切注意入关作业人员状态，
每分钟对管内人员进行呼喊，或用一条绳子每隔一定时间拉一下
作业人员，在得不到安全的反馈情况下立刻采取相应的应急措
施。
16、井上配备相应药品。
作业前要对施工人员进行紧急救援
的培训，使全体人员懂得使用呼吸器和含氧量探测仪，懂得救人
步骤，并进行实地现场考核合格后才施工。
17、在人员进管前要用含氧量探测仪进行管道内氧气浓度的
探测，利用毒气探测仪进行管道有毒气体浓度的探测。
18、电动卷扬机必须设置防冲顶装置。
19、施工过程中使用的有关机械设备必须严格按照各机械的
安全操作规程进行操作，全部用电设施必须符合《施工现场临时
用电安全技术规范》。
20、顶坑位置进行全面的打围施工。
采用PVC新型塑钢围
-16-
栏进行全
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