昌金路顶管工程施工方案618修改版.docx
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昌金路顶管工程施工方案618修改版
顺义新城16街区05地块、04部分地块市政工程
昌金路排水工程穿越昌金路
机械顶管施工方案
编制：
审核：
审批：
河北北旺工程建设集团有限责任公司
2011年6月
第一章编制依据与编制说明
1.1编制依据
1.1.1图纸
编号
图纸名称
1
顺义新城16街区05地块、04部分地块市政工程昌金路排水工程施工图
2
顺义新城16街区05地块、04地块市政工程工程勘察报告
1.1.2国家有关法律法规
1、《中华人民共和国建筑法》；
2、《中华人民共和国安全生产法》；
3、《建筑工程安全生产管理条例》；
4、《建筑工程质量管理条例》；
5、《中华人民共和国环境保护法》；
6、《建筑工程消防监督审核管理规定》；
7、《北京市建筑施工文明安全施工管理暂行规定》。
1.1.3施工主要规程规范
（1）国家类规程、规范
1、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002；
2、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002；
3、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002；
4、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001；
5、《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002；
6、《给水排水管道工程施工与验收规范》GB50268-2008；
（2）行业类规程、规范
《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2001；
（3）其他类规范、规程
《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001；
（4）有关文件
1、《北京市建筑施工现场安全防护基本标准》（91）京建施字第124号；
2、《北京市建设工程现场管理环境保护作标准》（91）京建施字第126号；
3、《北京市建筑施工现场保卫工作基本标准》（91）京建施字第127号；
4、《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》建质（2009）87；
5、《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》京建施（2009）841号。
1.2编制说明
1、在详细了解现场情况，并充分理解的基础上，满足业主在工程质量、进度、安全、文明施工、环境保护等方面的要求，以设计文件及有关规范为依据，紧密结合本工程现场实际情况。
2、质量目标明确，施工中采用先进技术和设备，严格管理，保证措施完善，确保工程质量达到优质工程标准。
3、安全目标明确，安全措施可靠，制度完善，确保施工安全。
4、工期目标明确，统筹部署，合理高效安排施工进度，科学划分施工区段，协调统一，确保工期顺利实现。
5、施工中做到保护环境、文明施工，整个工地达到北京市安全文明施工工地标准。
6、认真落实执行国家及北京市有关建设工程施工现场生活区设置和管理的要求，考虑突发公共卫生事件的影响。
第二章工程概况
2.1工程概况
本工程位于顺义新城16街区05地块、04部分地块昌金路（下坡屯路~右堤路）段。
设计图纸有污水管线一条，通过顶管工程穿越昌金路（WE10~WE11段），管径为D1050钢筋混凝土钢承口管，橡胶圈柔性接口，顶管全长为92.5m,自南向北坡度1.2%。
拟采用直径为Φ1050mm的土压平衡式全自动顶管机头进行顶管施工。
2.2现场施工环境
2.2.1现场地上情况
本工程为污水管道施工，位于现况下坡屯路~右堤路段。
顶管总长度共92.5米。
顶坑北侧为建设用地，南侧30m为昌金路，周边为绿化带,顶坑位于绿化带内。
施工材料及管材堆区占用绿化区域，部分苗木需要移植和砍伐。
相关手续已经办理完毕。
2.2.2现场地下情况
顶管穿越施工时，需对地下管线及障碍物进行详细探查。
现场已请有资质的物探部门进行了勘探，顶管段需穿越现状混凝土输水管线四条，管径DN1000、砼雨水方沟一条2m×3m，具体情况见顶管剖面示意图。
在顶管施工前应充分了解现状管线状况以及是否有渗水现象，如有渗水现象，根据渗水量制定相应专项措施予以封堵，避免因现状管线渗水对顶管施工造成影响。
2.3工程水文地质条件
根据本工程施工图纸得知管道埋深约5～6米，依据地质勘探报告管道位置正处于细沙层中。
地质层概述：
根据《工程地质勘测报告》，本工程拟建管线场地土质主要由人工填土层和新近沉积土层、一般第四纪沉积土层构成。
人工填土层以下为新近沉积土层，分别:
粘质粉土-粉质粘土②层，层厚1.50-7.40m，层底标高22.05-34.00m，土层承载力标准值130kpa，压缩模量7.0mpa；粘土、重粉质粘土②1层，层厚0.90-4.00m，土层承载力标准值130kpa，压缩模量8.0mpa，矿质粉土②2层，层厚0.70-2.80m，土层承载力标准值200kpa，压缩模量14.0mpa；粉细砂②3层，层厚1.10-4.80m。
新近沉积土层以下为一般第四纪沉积土层，包括细中砂③层，夹粉砂薄层及砂质粉土③1层、重粉质土层-粉质粘土③2层、卵石-圆砾③3层，本层厚度为6.7m，层底标高15.45-25.20m。
2.4施工特点及难点分析
我公司经多次现场考察，对施工合同，设计图纸的认真分析，总结出以下几点工程特点及难点：
1、本工程位于顺义新城内，工期紧、任务重，必须严格组织施工，对施工过程、工程质量、安全文明施工、交通导行、环境保护等方面要严格管理；
2、本工程位于现况昌金路上，交通流量较大，施工安全成为本工程施工重点之一；
3、本工程采用顶管施工工艺施工，顶管坑较深，需采用有效支护措施保证安全；
4、本工程位于现况路上，交通流量大，需采用有效措施控制路面沉降。
2.5前评估
本工程穿越昌金路，针对工程对路基的影响，委托昌金路的设计单位—北京国道通公路设计研究院做出了评估咨询报告，咨询报告提出了路基沉降控制指标及工程施工建议。
为避免顶管施工影响道路交通的正常运营与安全，必须严格控制土基沉降量，施工期间应采取必要的措施加强监测，并对观测数据进行分析、研究、处理。
“顶管工程评估报告”对穿越施工提出了控制指标：
路面沉降量：
在顶管施工期间，影响范围内的最大沉降值应小于15毫米。
2.6主要工程量：
1、混凝土管道顶进：
DN105092.5m；
2、土方开挖250方；
3、喷射混凝土150平米；
4、C25混凝土2.94方。
第三章施工部署
3.1工程目标
3.1.1质量目标
质量目标：
合格。
3.1.2安全环境目标
3.1.2.1工伤事故控制在10‰以内，杜绝因工死亡事故发生；
3.1.2.2安全生产，进场施工人员的安全教育面达到100%；
3.1.2.3不发生因作业环境因素而导致的职业病；
3.1.2.4施工现场达到北京市文明施工现场标准。
3.1.3成本目标
在工程施工前增强预见性，施工中加强过程管理和控制，积极协助建设方减少浪费，避免损失，合理降低施工成本。
3.1.4服务目标
施工过程中尊重建设方和监理单位的意见，使工程最终达到建设方满意。
3.2施工组织
根据本工程工期要求、施工现场条件及施工特点，在施工过程中，使机械相互协作，人员合理调配，在管理上，人力资源、机械资源、材料资源由项目经理部统一调配、统一指挥。
3.2.1施工方法的选择
在充分保证昌金路安全及施工安全的前提下，为安全、顺利、快速完成本项穿越公路顶管任务，本工程拟采用土压平衡式全自动顶管机进行顶管施工。
3.2.2施工区规划
按工程实际需要，平整场地，通畅道路，建立排水系统，划定相对固定的材料堆放场地。
工程施工地点在市级主干道昌金路的两侧，现场文明施工要求较高，施工区域需要进行不低于2.0m的围挡进行隔离。
3.3人员计划安排
为了保证工期，如期完成施工任务，努力发挥我们整体实力和专业施工能力，利用多年从事穿越施工的丰富经验，选派具有丰富专业施工经验的施工班组进场施工。
顶管施工由10人组成：
序号
工种
人数
备注
1
工长
1人
2
土压平衡顶管机操作
2人
两班施工
3
吊运工
4人
两班施工
4
电焊工
1人
5
电工
1人
6
安全员
1人
7
质检员
1人
3.4主要施工机械设备
序号
机械名称
单位
数量
备注
1
挖掘机
台
1
2
装载机
台
1
3
注浆机
台
1
4
千斤顶
台
2
5
土压平衡顶管机
台
1
6
发电机
台
1
静音120KW
7
25T吊车
台
1
8
电焊机
台
1
9
喷锚机
台
1
10
钢筋切断机
台
1
11
100T吊车
台
1
3.5工程施工顺序
结合本工程特点，依据进度计划及现场实际情况进行施工安排。
工艺流程：
施工准备及雷达检测→工作井设备安装→进洞→掘土顶进、注浆→进排泥→测量及方向纠正→下管及接口处理→出洞取出设备→雷达检测→注浆
3.6施工进度安排
1、施工准备10天：
2011年6月11日~2010年6月20日。
2、工作坑及接受坑施工10天：
2011年6月21日~2010年6月30日。
3、设备安装5天：
2011年7月1日~2010年7月5日。
4、顶管顶进5天：
2011年7月6日~2010年7月10日。
5、管口处理5天：
2011年7月6日~2010年7月11日。
（顶管同时进行）
6、设备拆除及周边恢复10天：
2011年7月11日~2011年7月20日。
（以上施工进度为预备计划，具体施工计划按照相关审批后执行）
3.7材料、设备计划
顶管管材采用钢筋混凝土钢承口管，橡胶圈柔性接口，顶管设备为2个320t顶镐。
设备安装使用前必须经过相关部门的检测，合格后方可投入使用。
待工作坑施工完毕后，计划管材到场，管材码放应符合距工作坑的安全距离。
3.8验收安排
在工程实际施工中，现场执行工序验收制度，每道工序首先进行严格的自检，合格后方可通知监理工程师进行检验。
工程完工后进行分部工程验收。
3.9施工组织协调
对于本工程施工组织协调工作十分重要，为了确保工程工期、质量、安全以及降低成本等目标的实现，建立以下制度，把各方的工作组织协调好。
3.9.1制定设计交底和图纸会审制度
在开工前，组织项目部有关人员核对图纸，参加由业主组织的图纸会审、设计交底会，会中确定的内容形成施工文件，确保工程顺利进行。
3.9.2建立周例会制度
按项目部的工作安排，每周定时召开例会，总结上周工作、布置下周工作，同时商讨解决施工中出现的问题。
第四章施工准备
4.1技术准备
4.1.1图纸会审
进行图纸会审，在设计交底时提出疑问，并根据设计交底制定本施工方案。
掌握施工工期、质量标准、安全措施等。
4.1.2人员培训
认真学习和研究施工图纸及相关的施工文件，了解设计意图和要求，组织施工人员认真学习施工技术文件，了解施工范围、沿线的地形、地貌及各种原有地上及地下设施。
4.1.3主要施工用的仪器
序号
仪器设备
名称
规格型号
单位
数量
用途
备注
1
拓普康全站仪
GTS-102N
台
1
顶进时轴线控制
2
经纬仪
DJ2
台
1
顶进中线控制
3
水准仪
AL422
台
2
顶进高程
4
钢卷尺
把
2
顶管及结构物尺寸
4.2生产准备
4.2.1临时用电
采用发电机供电。
4.2.2临时供水
4.2.2.1生产用水
现场用水主要为泥浆和水泥浆搅拌用水，根据现场情况，搅拌水源由现场开挖蓄水池，水车拉运。
4.2.2.2生活用水
现场生活用水由配备的水罐提供，水罐内水由水车运送。
4.2.3劳动力准备
（1）做好劳动力的技术培训工作
针对本工程特点对操作人员进行专业技能培训，对于特殊工种人员要求必须持证上岗，并进行进场三级安全教育，保证工程“优质、低耗、快速、安全”地进行。
（2）作好劳动力的管理
安排好工人进场后的生活，组织上岗培训，主要有：
规章制度、安全施工、基本操作技术和精神文明教育四个方面。
（4）选择参加过同类型工程建设的并且管理素质高的施工队伍，确保特殊工种持证上岗，并签定劳务用工合同。
4.2.4主要材料物资准备
（1）材料供应管理
1）物资采购根据合同所规定的采购范围进行采购，项目部负责对现场的材料和设备进行统一管理，以保证物资供应的质量和材料的及时到场。
2）采购文件：
项目技术和生产部门根据施工图纸统计出详细的材料计划表，材料供应部门根据计划表编制采购计划（采购文件），根据采购文件评价选择供方。
（2）供方评价
1）供货保证能力：
验证供方的资质等级、生产或经营许可证、年生产能力及搬运和储存能力。
2）质量保证能力：
评价供方生产设备、技术、管理、产品质量以及质量体系状况。
（3）物资采购工程中的验证：
公司各级采购员依据采购文件及合同规定，可到供方货源处，对生产产品的原材料、关键过程、产品质量进行验证，并做好记录。
业主要求对采购物资验证时，应提供必要条件，但业主验证不能代替材料部门的验证。
第五章主要项目施工方法
5.1工作坑的计算及施工
5.1.1锚喷护壁的结构强度验算
工作坑内空为9m×5m矩形结构，深6m，锚喷护壁。
5.1.2顶坑受力计算
1）垂直方向
A、受力分析
取单位宽度为1m，高度为6m的锚喷结构为研究对象，此结构类似一端固定的悬臂梁结构，其固定端受到的弯矩值最大。
它受到上部土壤及地面荷载带来的竖向压力及土壤沿结构自上而下产生的侧向压力，还受到型钢支撑的支撑反力F1、F2、F3、F4、F5.
B、计算弯矩值
⑴计算土的平均密度
因该地区土层多且分布不均，为简化计算将各土层密度进行加权平均：
ρ=（1.94×6.1+1.97×5.03）/（6.1+5.03）=1.954g/cm3
⑵该地区的土壤侧压力系数为ξ=0.57，土壤的侧压力（顶部、底部及腰梁处）为：
q1=ξγh=0.57×19.15×0.77=8.33KN/M
q2=ξγh＝0.57×19.15×2.77＝30.24KN/M
q3=ξγh＝0.57×19.15×4.77＝52.07KN/M
q4=ξγh＝0.57×19.15×6.77＝73.9KN/M
q5=ξγh＝0.57×19.15×8.77＝95.73KN/M
q6=ξγh＝0.57×19.15×10.77＝117.56KN/M
q7=ξγh＝0.57×19.15×12.77＝139.39KN/M
q8=ξγh=0.57×19.15×13.57＝148.19KN/M
其中g为重力加速度，g=9.8m·s-2，b为结构的单位宽度，b=1m, h为地面到作用点的垂直深度。
（依据：
库仑土压力计算公式）
⑶型钢支撑的反力为：
F1=ξρgbh2/2=0.57×1.954×9.8×1×1.52/2=12.36KN
F2=ξρgbh2/2=0.57×1.954×9.8×1×（3.52-1.52）/2=54.6KN
F3=ξρgbh2/2=0.57×1.954×9.8×1×（5.52-3.52）/2=98.28KN
F4=ξρgbh2/2=0.57×1.954×9.8×1×（7.52-5.52）/2=141.96KN
F5=ξρgbh2/2=0.57×1.954×9.8×1×（9.52-7.52）/2=185.64KN
受力分析知，最下面一道钢环撑下的一段受力最大，故取此断为研究对象：
公式：
M=-2Pa2b2/L3（依据：
《机械设计手册》中简支梁的计算）
固定端反力Ra=60217.32N
固定端反力Rb=79172.68N
固定端反力矩Ma=-51839.26N·m
固定端反力矩Mb=-62207.11N·m
最大反力矩Mmax=56551.92N·m
最大剪力Qc=-79172.68N
最大挠度fmax=3.977E-05m
2）水平方向受力分析
A、工字钢与腰梁的受力一样，在水平方向都是受均布载荷，由土压力及工字钢受力分析知，最低层的工字钢及腰梁受力最大。
B、腰梁受力计算（依据：
《机械设计手册》中简支梁受均布载荷）：
公式：
Mmax＝ql2/24,Ra=Rb=ql/2
计算结果：
固定端反力Ra=453017.5N
固定端反力Rb=453017.5N
固定端反力矩Ma=-490768.96N·m
固定端反力矩Mb=-490768.96N·m
最大反力矩Mmax=245384.48N·m
最大剪力Qc=-453017.5N
最大挠度fmax=3.702E-02m
C、工字钢受力计算（依据：
《机械设计手册》中简支梁受均布载荷）：
公式：
Mmax＝ql2/24,Ra=Rb=ql/2
计算结果：
固定端反力Ra=235120N
固定端反力Rb=235120N
固定端反力矩Ma=-156746.67N·m
固定端反力矩Mb=-156746.67N·m
最大反力矩Mmax=78373.33N·m
最大剪力Qc=-235120N
最大挠度fmax=1.187E-02m
25#工字钢抗弯截面系数423cm3，抗弯许应应力[σ]=200MPa
25#工字钢的最大抗弯为：
423×200＝84.6KN·m，所以工字钢满足要求。
3）计算截面的抗弯承载力（MU）。
⑴已知条件：
C20混凝土抗压强度设计值为fcm=27N/mm2，Ⅱ级钢筋抗拉强度设计值为fy=340N/mm2，抗压强度设计值为fy＇=340N/mm2。
Φ20受拉钢筋截面积AS=628mm2，Φ20受压钢筋截面积AS＇=628mm2，竖向连接筋为Φ20，其受拉钢筋面积为628mm2，受压钢筋面积为628mm2。
矩形截面的有效高度h0=220mm，纵向受拉钢筋的合力点到截面受拉边缘的距离as＇=30mm。
⑵求受压区高度X：
X=（fyAS—fy＇AS＇）/fcmb=52.72
⑶截面的抗弯承载力MU
MU=fcmbx（h0—x/2）+fy＇AS＇（h0—as＇）
=104+340×（628+628+628+628）×（220—30）
=266.28KN·M＞245.4KN·M
所以锚喷混凝土结构截面的抗弯承载力MU大于弯矩的设计值M，其抗弯承载力是能保证截面安全可靠的。
通过以上计算也可知道在型钢支撑处混凝土结构所承受的剪力值最大，最大为372.45KN，而混凝土结构抗剪承载力为：
V=0.07fcmbh0=0.07×27×1000×220=415.8KN＞372.45KN
所以锚喷混凝土结构截面的抗剪承载力是能保证截面安全可靠的（计算依据：
“中国建筑工业出版社”出版的《简明施工计算手册》）。
对钢筋焊接必须进行焊样送检，达到合格后方可焊接。
5.1.3上层3m钢木结构支护施工
根据地质勘探报告中水文地质情况描述及施工现场目前实际情况，工作坑无需进行降水施工，首先按顶坑平面净尺寸即5m×9m进行开挖，开挖至现状地面下3m深度后，工作坑设两道盘撑，工作坑长度方向每侧设3根20a工字钢竖撑，横向设2道I25a工字钢环撑，环撑间距2m，自地面以下1米搭设第一道盘撑，锚喷与大板接触位置以上1米搭设第二道盘撑，盘撑用八字撑进行加固，八字撑不小于2m，在第二道盘撑沿工作坑长度方向偏后背一侧3.5米处设置横向顶撑一道，竖撑、盘撑、横向顶撑和八字撑均采用I25a工字钢焊接。
沿环撑四周插3m×0.05m大板，大板必须密实、平整，紧贴环撑，不得有空隙。
为防止大板背部土壤因雨水冲刷等因素从大板之间缝隙流入工作坑内，在大板背部设置一层土工布。
5.1.4工作坑3m以下锚喷施工
5.1.5冠梁施工
1、为保证工作坑护壁的稳定性，在施工前对各原材料进行送样检验达到标准后方可使用，为满足顶管施工的需要，做W×H=500×400mm的钢筋砼冠梁。
冠梁底面与支护大板底端平齐，强度等级为C20，冠梁钢筋主筋6Φ20，箍筋Φ8箍筋间距200mm；（接收坑规格为4500mm×6500mm冠梁主筋8Φ20，箍筋Φ8间距200）沿冠梁四周向下预埋Φ18插筋作为坑壁四周固定钢筋网片的钢筋骨架,插筋为‘L’形，上端与冠梁底层钢筋绑扎牢固，下端与连接筋焊接在一起，内外双层，间距为1.0m，冠梁施工在长边处以中间部位设置暗柱主筋与冠梁内锚固顺延至工作坑底与锁脚钢格栅焊接。
5.1.6土方开挖及支撑
1、冠梁施工完毕待混凝土强度达到要求后，即开始开挖基坑内土方，在冠梁下部的一面先挖0.6m深，安装钢格栅，钢格栅断面尺寸为150×150mm，主筋为4Φ20水平主筋、连接采用Φ12之字型筋。
连接筋与冠梁使之成为一个整体。
然后沿坑壁在钢筋骨架外侧焊挂Φ6@150mm的钢筋网片。
钢筋接头全部采用绑扎，长度不小于一网格。
钢格栅设置距离一般情况下，每0.6米设一道钢格栅，现场开挖后可跟据地质情况特殊处理进行调整。
采用分步开挖，先挖一面，其他三面做支撑，防止井壁整体下沉。
2、喷射砼厚度为200mm，等级C20；速凝剂掺量为水泥重量的3%；混合料采用搅拌机搅拌，随拌随用，不掺速凝剂的干料其存放时间不应超过1小时。
喷护作业应分层、分段、分部位进行，喷射顺序应自下向上，沿水平方向螺旋式移动，回旋直径应为300mm左右，一圈压一圈，每次喷射高度不大于0.5m，喷射时不应在一处堆积，要求喷射密实，不得漏筋，要求喷射后的混凝土表面平整、直顺。
喷射前检查工具、设备是否齐全良好，喷射时管道不得有死弯，喷枪在任何情况下严禁对人。
喷射工人必须做到开始时先送风、再开机、再给料，结束时待料喷完后再关风。
向喷射泵供料连续均匀，机器正常运转时，料斗内保持有足够的存料。
喷射机的工作压力满足喷头处的压力在0.1Mpa。
喷头与受喷面保持垂直，宜保持0.6～1.0m的距离，喷射时控制好水灰比。
每次喷射前将前次喷射砼的接茬部位清理，清除表面的泥土，以保障接茬处的密实。
3、往下逐层开挖，逐层施作钢格栅、暗柱及钢筋网片，与上一层预埋的钢筋焊接后喷射混凝土。
随后逐层重复施工至低于设计垫层底标高300mm位置，且在此处施作一道锁脚钢格栅，其做法与其他钢格栅一致。
4、在坑底侧壁，管道入土处钢格栅改为圆形封闭式护口，护口钢格栅内径尺寸大于管材外壁50mm，在锚喷时预留20mm间隙。
待锚喷壁达到设计强度后，在入口处安装大于管材外壁20mm的钢套圈，结合橡胶圈用以阻止顶管过程中泥浆外溢。
5.1.7盘撑及土钉设置
1、为确保工作坑的稳定，工作坑深度每2米设一道盘撑；随开挖深度进行增设盘撑，盘撑采用25＃工字钢，四角安放长度3米的斜撑以提高工作坑的抗倾覆能力及稳定性。
盘撑之间用φ20螺纹钢连接焊接，以增加钢盘撑的钢度和整体性。
2、在钢格栅位置设土钉，土钉采用φ18钢筋，呈“L”型，长度为2.5m，以水平向下15°～20°方向打入，间距为1000mm一根，土钉与钢格栅主筋、盘撑焊接，使锚喷混凝土与后背土体形成整体，确保支撑更稳定，又防止井壁下滑。
5.2导轨安装
工作井的基础底板，现浇200mm厚的C25钢筋砼底板，底板配筋上层为Φ14@300，下层为Φ20@200，底板尺寸为5×9m，用地脚螺栓、压板固定导轨、用丝杠在顶进方向前方与坑壁撑牢。
具体基座导轨安装见下图：
（1）导轨间距计算公式计算公式根据《
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