DN1000mm钢管顶管施工方案.docx
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DN1000mm钢管顶管施工方案
D1000钢管顶管施工方案
1、工程概况
本标段顶管长2108.7m；其中六环路绿化带内2013m，穿越京开高速95.7m，穿京九铁路、其他铁路、林校路顶管共301m，顶管材质为d1000mm钢管，钢管防腐形式为玻璃钢外防腐、水泥砂浆内防腐。
2、施工部署
2.1施工程序
2.1.1按总体布局本标段顶管施工时间安排在2月底，日平均气温低、顶管工作量大、所耗用的工期最长、施工难度较大，因此顶管工程要先行施工。
2.1.2由于顶管在高速路绿化带内施工，其工作坑和检查井的施工给周边美观带来不利影响，为了及时恢复原貌，因此每施工完一个井（坑）段，及时回填。
2.2施工顺序
2.2.1按照先准备后施工，先地下后地上，先深后浅的施工程序。
2.3施工段的划分
2.3.1根据本工程的特点，顶管工程共分三个施工段：
1）第一段顶管长1000m，桩号为2+800～3+754；顶管工作井共11个，在桩号为3+100、3+200、3+700、3+733井体位置设立工作井，其余没有工作井的直线段按每最大间隔不超过120米设立工作井。
2）第二段顶管长1013m，桩号为3+754～4+700；顶管工作井共12个，在桩号为3+100、3+200、3+700、3+733井体位置设立工作井，其余没有工作井的直线段按每最大间隔不超过120米设立工作井。
3）第三段顶管长301m，桩号为4+280-4+345（京九铁路顶管）、5+256.3-5+279.8、5+310.7-5+332.6、5+414.5-5+464.9（铁路顶管）、6+023-6+120（京开高速）、6+164.7-6+207.9（林校路）；顶管工作井共6个，分别设立在桩号4+280、5+256.3、5+310.7、5+414.5、6+023、6+164.7处。
2.4施工进度安排
2.4.1根据工程特点以及工期的要求，拟计划开工时间2010年2月18日，2010年12月10日竣工,总工期292日历天。
2.5主要施工机械的选择
2.5.1选择原则：
为了加快施工进度，提高机械化施工程度，减轻劳动强度，并根据公司自身的条件以及施工经验来选择本工程的施工机械，详见《机械/设备/仪器表》。
械/设备/仪器表
序号
机械/设备/仪器名称
规格型号产地国、商标等
购置年份
数量（台）
新旧程度
已使用台时
自有
租赁
1
反铲挖土2台
PC320
2003
3台
80%
2000
2
自缷汽车
8T
2004
9台
70%
1500
3
汽车
5T
2006
3台
75%
1000
4
叉车
5T
2003
3台
80%
1600
5
电焊机
300A
2008
6台
70%
400
6
汽车起重机
16t
2008
3台
80%
200
25t
2005
3台
85%
1200
7
CO2焊机
6台
8
烘干箱
6台
9
角向磨光机
D150、D125
2008
12台
80%
200
10
砂轮切割机
D400
2003
6台
60%
1300
11
电动套丝机
1999
3台
60%
500
12
排污泵
2001
12台
90%
900
13
倒链
2-5T
2003
12台
90%
14
倒链
1T
2003
12台
75%
15
压力表、
0～2.5MP
2004
6块
80%
16
打压泵、堵头
2005
3套
85%
17
简易龙门架
2T
现制
2套
80%
18
电动试压泵
0～160kg/cm2
2005
4台
90%
1100
19
空气压缩机
2005
2台
80%
700
20
两轮小推车
2004
12辆
21
千斤顶
320吨
4
2.6劳动力选择
详见《劳动力计划表》
劳动力计划表
工种
时间
管工
焊工
起重工
电工
防腐工
普工
合计
人工
工日数
人数
2010年
2月
18
9
6
3
6
18
1800
60
2010年
3月
18
9
6
3
6
18
1800
60
2010年
4月
18
9
6
3
6
18
1800
60
2010年
5月
18
9
6
3
6
18
1800
60
2010年
6月
18
9
6
3
6
18
1800
60
2010年
7月
18
9
6
3
6
18
1800
60
2010年
8月
18
9
6
3
6
18
1800
60
2010年
9月
18
9
6
3
6
18
1800
60
2010年
10月
18
9
6
3
6
18
1800
60
2010年
11月
18
9
6
3
6
18
1800
60
2010年
12月
18
9
6
3
6
18
1800
60
总计
198
99
66
33
66
198
19800
2100
3、施工方法
工艺流程
测量放线→工作井、接收井开挖、支护→顶管机及泥水处理设备安装→试运转→顶管→到达接收井→设备吊出→拆除辅助设备→管道安装→检查井砌筑、回填工作井接收井→闭水试验。
3.1测量放射线
3.1.1采用经测量监理工程师批复的测量控制网进行施工放样，固定保护好控制点，并经常复核。
工作坑定位采用全站仪，管道中线控制采用经纬仪，标高控制采用水准仪。
3.1.2地面坐标点导入井下采用直接导入法，利用坑口埋设的坐标点和测量控制网控制点，以支导线的形式，建立井下顶管掘进使用控制点。
3.1.3地面高程点导入井下采用悬挂刚卷尺，导入标高时，用两台S3水准仪同时进行，并独立导入三次，其互差不超过井筒深度的1/8000。
每一个工作坑设置三个水准点。
（
3.2工作井、接收井开挖、支护
3.2.1工作井、接收井位的布置
工作井、接收井位的布置根据现场道路通行条件，设计管线位置、顶进距离、土质等因素综合确定，在施工沿线每间隔120米设置一个顶坑，上下对顶，顶进距离60米，如遇检查井部位距离根据实际尺寸作出调整，以节省成本。
3.2.2工作井、接收井位下口尺寸
1）长度计算
L=L1+L2+L3+L4+k
L——工作坑的最小长度（m）
L1——钢管单根长度（m）取6m
L2——下井管段长度（m）取0.3m
L3——主油缸长度（m）取1.2m
L4——未顶出顶的管道最小长度（m）取0.5m
k——后座、刚性顶铁和环形顶铁厚度之和，再加上安装富余量（m）取1.6m
则：
L=6+0.3+1.2+0.5+1.6
=9.6m（取10m）
2）宽度计算
B=D+（2.0～2.4）
B——工作坑的宽度（m）
D——管道的外径（m）
则：
B=1.000+2.0
=3.28m（取4米）
3）深度计算
H=H1+D
H——工作坑的深度（m）
H1——顶管覆土厚度（m）
D——管道的外径（m）
则：
H=6.0+1.00
=6.0m
经计算取为长*宽*深=10*4*6m。
3.2.3工作井、接收井位支护流程
人机配合挖至自然地面下0.8m→设第一道盘撑→插大板→挖土→降大板→第一道盘撑设八字撑→挖土降板至第一撑下2m设第二道撑→循环施工→工作坑底。
3.2.4土方开挖
工作坑开挖采用人机配合作业，在挖至距离底标高20cm时，采用人工挖土，以防拢动坑底原状土。
开挖过程中根据挖深情况进行边坡支坑避支护，严禁一步到底开挖后再支护的开挖方法，开挖时必须有专职安全人员进行看护，发生异常情况及时停止开挖并立即撤人，待处理完成后再开挖。
3.2.5坑底支护
采用钢木支撑法支护。
工作井、接收井位分两层支护，第一道支护设在自然地面下80cm处，第二部设在第一道盘撑下2米位置，第三道盘撑设第二道盘撑下1.5m位置。
支撑材料采用4米长大板及30#工字钢。
每步大板支撑两道盘撑，底部盘撑设不小于2m八字撑。
3.3顶管机及泥水处理设备安装
3.3.1顶管工作井、接收井基础：
工作井、接收井位基础采用土槽木枕基础。
将工作坑底部平整后，在坑底挖槽并埋枕木，枕木上安放导轨并将导轨用道钉固定于枕木上。
离顶管管口1m位置设置长度*宽*高度＝500*900*600mm的焊接工作坑，以便两管焊接连接时使用。
3.3.2顶管后背墙设计
顶管后背图
顶管利用坑壁土体作后背，后背所能承受的最大的顶力取决于顶管管道所能承受的最大顶力，在最大顶力确定后，据此可进行后背的结构设计。
后背的尺寸主要取决于管径大小和后背土体被动土压力。
所设计的后背具有充分的强度、刚度、且后背墙表面要平直。
1）后背墙布置
顶管后背采用拼装式，在墙面横排200mm×200mm枕木，枕木前密排30#工字钢，在工字钢前再横排顶铁。
横排枕木是为了使顶力均匀的分散在后背墙上，同时将工字钢下扎500mm是为了加强锚固。
2）后背墙核算
工作坑后备的受力分析见右图：
反力R应为总推力P的1.2～1.6倍,确保安全。
后背墙每米宽度上的被动土压力：
P被=0.5*rh2*KP+2chKP0.5
=0.5*19*2.5*2.5*5.26+2*7.8*2.5*2.29
=401.62kN/m
总被动土压力
R总=P被*B*H=401.62*4*2.5
=4016kN
式中：
P被：
每米宽度上的被动土压力（kN/m）
R总总的被动土压力kN
γ：
土的容重（KN/m3）取19KN/m3
h：
后背墙的高度（m）取3m
B：
后座墙的宽度取4m
KP：
被动土压系数KP=tg2（45︒+31.7︒/2）
c：
土的内聚力（KPa）取7.8kN/m2
R/P=4016/1982=2.03,可确保安全（P值计算详见3.9.2）
3.3.5起重架
1）下管起重架采用4根Ø219厚壁钢管L=9m，顶部用60mm圆钢连接，两端索紧，架底部焊接在平台上横向放置的[30槽钢上，支架加肋。
出土及下管采用卷扬机，设2t卷扬机1台，5t卷扬机1台。
先在地面上组装好四根腿柱及顶部穿械，挂好定滑轮及钢丝绳，再用吊车吊起人工定位焊接。
架子顶部用Ø60圆钢连接，两端锁紧，架底部焊接在平台上横向放置的[30槽钢上，支架加肋，增加稳定性。
2）出土及下管采用卷扬机，设2T卷扬机1台，10T卷扬机1台。
下管用10T卷扬机，吊土用2T卷扬机。
安装要牢固、线路要清晰，滑轮要转动灵活。
3.3.6平台
1）主梁使用40#工字钢四根，其上满铺150*150方木，留出下管管口位置，焊接好工字钢使其稳定。
下管及出土口尺寸为6*2.5m，三面用架子管焊出围栏。
详见《工作平台及起重架示意图》
3.3.7设备安装
3.3.7.1工作井导轨安装
1）导轨的作用是引导管节按设计的中心线和坡度顶进，导轨安装时必须安装牢固，满足管节中心高程及坡度的要求,导轨面标高与管子内管底面的标高相等。
两导轨要顺直、平行、等高，其纵坡与管道设计坡度一致。
安装后的导轨要牢固，不得在使用中产生位移，并应经常检查校核。
2）本
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