人工顶管工程施工设计方案.docx

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人工顶管工程施工设计方案

国道324潮南新庆至洋汾陈路段路面大修工程

顶管施工专项方案

编制单位：

公路工程有限公司

编制日期：

目录

1、工程概况----------------------------------------------2

2、顶管方法----------------------------------------------3

3、顶管施工工作流程--------------------------------------3

4、顶管施工方案------------------------------------------4

5、顶管施工质量保证措施----------------------------------10

6、施工安全措施------------------------------------------11

一、工程概况

国道324潮南新庆至洋汾陈路段路面大修工程，总长度约6600m,道路宽度为30~42m。

本工程为现状道路改造，道路车行道加铺沥青，桩号为K566+945-K569+140路段现状有DN1500-DN1650进厂污水干管，桩号为K569+140处峡山大桥北侧、恩波河西侧现状有一座污水提升泵站，道路两侧人行道下现状有给水、架空电力线、通信等市政管线。

本次设计是在结合规划以及周边道路管线系统的情况下，解决工程范围内道路及周边地块的污水排放而进行进站污水干管设计，考虑到道路周边地块的污水，以及转输上游片区污水。

工程范围内污水管道主要收集本项目道路周边地块的污水，排入污水提升泵站中，经提升后在排入下游现状DN1500-DN1650进厂污水干管中。

桩号为K569+140-K573+545段，污水管道为新建，布置于道路北侧距道路中心线6.0m处，其管径为DN1500，污水接入桩号为K569+140处峡山大桥北侧、恩波河西侧现状有一座污水提升泵站中，经提升后在排入道路桩号为K569+140后现状DN1500-DN1650进厂污水干管中。

原设计采用机械顶管施工，但由于工期紧、施工场地有限、现场交通繁杂、地下管线复杂、有可能遇上地下障碍物等情况，将影响本工程机械顶管正常施工的不利因素，如遇特殊情况可将本工程中的部分顶管工程改用人工配合机械顶进。

管材采用DN1500的纵向Ⅲ级钢筋混凝土内衬胶顶管。

。

本工程设计上有DN1500纵向Ⅲ级钢筋混凝土内衬胶顶管4758m，Φ1000顶管中间井13座，Φ2200顶管中间井12座，7000*4000方形顶管工作井12座，Φ4000圆形顶管接收井15座，Φ7000圆形顶管接收井3座.管道地基承载力应不小于100Kpa。

二、顶管方法

根据地质资料揭露情况，本工程管线穿越之处均处于地下水位以下，根据图纸设计情况，本工程沿线管段均为直线段顶管，在顶管过程中，应控制顶管的走水方向，以及坐标控制，保证管道顶进之后，其坡度、坐标符合设计要求。

为保证管道顶进、挖土作业顺利进行，管内及工作井不能有积水现象，在工作井设置集水井，用抽水机抽出至地面的沉淀池，经沉淀后排至市政雨水井。

顶管时，在防止塌方管头加一个及可纠偏挤压式工具管，并采用触变泥浆减阻措施，采用机械配合人工掘进出土的方法进行管道顶进。

三、顶管施工工作流程：

四、顶管施工方案

（一）、施工方法：

顶管法是依靠人工及机械在管内端部挖掘土壤，然后在工作坑内借助顶进设备，把敷设的管子按设计中线和高程的要求顶入，并用水力或小车将土从管中运出。

掘进顶管采用企口钢筋混凝土管。

1、管节与接头

由于本管道为污水管道，为防止污水渗漏和地下水渗入，管节间必须有可靠的防水设施。

顶管管材采用企口加强型钢筋混凝土管，双层钢筋网在端部加密。

接头采用“T”形钢板套环和PVC内衬套环，钢套环厚度为6mm，按管节每2m设置一个，管端面安装“O”形橡胶止水环，顶进完毕后，填塞环氧树脂砂浆。

2、工作坑的布置

工作坑是顶管施工的工作场所，其位置可根据以下条件确定：

（1）、根据管线设计，工作坑可选在检查井处；

（2）、单向顶进时，应选择在管道下游端，以利于排水；

（3）、考虑地质和土质情况。

有无可利用的原土后背；

（4）、工作坑与可能穿越的建筑物要有一定的安全距离；

（5）、距水、电源较近的地方等。

根据施工现场实际情况，进行设置工作井及接收井。

（二）、施工准备工作

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需用场地内所有障碍物，如管线、电线杆、树木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。

2、技术准备

①、审查施工图纸和进行各专业图纸会审，进行施工技术交底工作。

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。

（三）、工作井的施工

工作井施工方法采用人工挖孔护壁法施工。

工作井尺寸净空为7m×4m，净空应满足施工空间要求。

1、施工工艺

采用分层开挖，分层浇注井壁的方法施工，每节开挖护壁的高度最多不超过1m。

2、施工技术要求

（1）、每层开挖深度不大于1m。

（2）、钢筋搭接长度不小于35d。

（3）、模板拼装要平整，牢固。

（4）、层与层之间搭接部分的泥土要清洗干净，并凿毛。

（5）、护壁的下一节和上一节的搭接长度不小于10cm。

（6）、钢筋的配置必须按照有关标准和规范进行，浇注的砼必须使用震动

棒进行振捣。

（7）、井内的积水由集水井（长×宽×高为30cm×30cm×40cm）及时排走，抽水时要注意用电安全。

（8）、严格控制后靠背、洞口墙的水平度和垂直度。

洞心的标高和洞口的直径要符合设计要求。

（9）、浇注完后，养生72小时，才能拆模并开挖下一层。

（10）、第一层护壁必须勾挂在井口周边。

（11）、确保工作井的净空尺寸满足设备要求。

（12）、底板的标高要符合设计要求。

（四）、顶管工作井内设备安装

1、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设计要求。

（1）、由于工作井底板浇注了20cm的砼，地基稳定，导轨直接放置在工

作井的底板上。

（2）、严格控制导轨顶面的高程，其纵坡与管道纵坡一致。

（3）、导轨采用浇注砼予以固定，导轨长度采用2～3m，间距设置为60cm。

（4）、导轨必须直顺。

严格控制导轨的高程和中心。

2、下管、顶进、出土和挖土设备：

采用电动卷扬机下管，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。

3、照明设备：

井内使用电压不大于12V的低压照明。

4、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。

5、起重设备：

根据现场实际情况选择相应吨位的起重设备，选用的汽车式起重机应满足设计及规范等要求。

（五）引入测量轴线及水准点

1、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。

2、将地面上的临时水准点引入工作井底不易碰撞的地方，作为顶管高程测量的临时水准点。

（六）下管

1、下管前，要严格检查管材，不合格的严禁使用。

2、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，以校导轨安装的准确性。

3、要安装户口铁或弧形顶铁保护管口。

（七）千斤顶和顶铁的安装

千斤顶是掘进顶管的主要设备，本工程最长管段的顶力为300吨，拟采用2台150吨液压千斤顶。

1、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，采用机械挖运土方，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。

2、安装顶铁应无歪斜、扭曲现象，必须安装直顺。

3、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。

4、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。

（八）顶进施工

1、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，然后安放混凝土管节，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污水管向前顶进，其操作过程如下：

（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，活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。

2、顶进施工中的重点工序

（1）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，经常校水准点，提高精度。

④、一个管段顶完后，应对中心和高程再作一次竣工测量，一个接口测一点，有错口的测两点。

（2）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，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。

（3）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度范围内，不得超挖。

（4）接口的处理：

由于顶管的管材为F型接口，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。

选用硅酸盐膨胀水泥和洁净的中砂，配合比（重量比）为：

膨胀水泥：

砂：

水1:

1:

0.3,随拌随用，一次拌和量应在半小时内用完。

填抹前，将接口湿润，再分层填入，压实填抹平整后，在潮湿状态下养护。

（5）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.

（九）工作井内检查井施工

管道完成后，按设计图在井内用砖砌筑检查井，井内外批防水砂浆。

待砂浆达到一定强度后，回填石屑至管顶面，用水冲实。

五、顶管施工质量保证措施

1、顶管施工前编制顶管组织设计，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，以确保工程质量。

3、摸清施工沿线的地下管线的详细情况，并制定详细的技术措施。

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、顶管控制在质量标准范围以内，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、作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。

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。

六、施工安全措施

1、沿工作井四周设置1.2米高的固定护栏，护栏上挂安全网，工作井四周要挂相应的警示标语。

夜间应设置照明红灯警示。

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1米范围内。

4、顶管作业人员必须戴硬安全帽。

5、顶管施工区域沿线采用标准围蔽。

6、严格遵循土方开挖程序，控制均匀挖土，防止发生偏位，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，防止发生倾翻事故。

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。

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、利用轴流式抽水泵在工作井设置的集水井内进行抽水，保持井内无积水，抽水时，施工作业人员不得站立在积水范围内。

13、采用卷扬机垂直牵引出土时，井下不能站人，工作井上平台的作业人员出土时必须使用安全带。

14、自制木板小车，用于放置压缩空气呼吸器和运载进管人员，并在车尾部拴上绳子，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。

15、利用鼓风机并购买48米长的软管，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带含氧量探测仪，经常检查该处含氧量必须超过18％。

16、管外配备专职监护人员，密切注意入管作业人员状态，每一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应急措施。

17、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。

18、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。

19、电动卷扬机必须设置防冲顶装置。

20、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》。