顶管专项施工方案.docx
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顶管专项施工方案
顶管专项施工方案
目录
一、编制依据及原则………………………………………………………………………2
二、工程概况………………………………………………………………………………2
三、施工准备………………………………………………………………………………4
四、施工组织机构…………………………………………………………………………5
五、施工工艺………………………………………………………………………………6
六、顶管施工方案…………………………………………………………………………7
七、顶管穿越采取的措施…………………………………………………………………11
八、质量保证体系及措施…………………………………………………………………13
九、安全生产保证体系及措施……………………………………………………………16
十、文明施工、环境保护保证体系及措施………………………………………………18
顶管专项施工方案
一、编制依据及原则
1、成都市市政工程设计研究院设计的《川陕路改造工程排水工程施工设计图》
2、给排水管道工程施工及验收规范（GB50268—2008）
3、顶进法施工用的钢筋混凝土排水管（JC/T640—1996）
4、四川兴蜀勘察基础工程公司的《川陕路改造项目A标段（K000+00～K065+86）道路路基工程地质勘察报告》
5、本工程的特点和施工现场的环境条件
二、工程概况
1、工程说明
本工程为川陕路改扩建工程（22+20～42+20）排水工程。
由于该段已建有一条污水管道、两根雨水管道，现设计未另设雨、污水主管，只是对雨水进水口、雨水进水支管及污、雨水支管进行改造和延伸。
原道路宽为40米,现设计加宽到63米,原道路污、雨水主管不变,支管部分均接长到63米红线外,大部份支管接原支管检查井,其中有9道从原主管井接到63米红线外,但由于已建井位于现状川陕路主车道，车流量非常大,此道又是西部地区物流中心的必经之道,如采用常规开挖的形式施工，将影响交通，非开挖施工实现了地下穿越，对路面无任何损坏,保证了交通不受影响,经监理、设计、业主、施工等多方研究决定横穿现状川陕大道的管道采用非开挖性顶管进行污雨水管道的铺设。
此次穿越污水管道为D600钢筋混凝土管，穿越长度为356.1m，雨水管道为D700钢筋混凝土管，穿越长度为40.7m，施工所用管材为顶进法施工钢筋混凝土排水管。
顶管深度按设计要求施工，污水埋置现状地表以下4~5米，根据现场情况设置顶管工作坑。
2、水文地质简况
2.1根据勘察资料综合分析结果，本段道路主要由杂填土、素填土、液限粘质土和粉质中液限粘质土构成：
本标段分布其上的里程桩号为：
K22+20~K42+20
①杂填土：
杂色，以灰褐色为主，次为灰白、灰等色。
松散，稍散，稍湿~干燥，主要由建筑垃圾（混凝土碎块、碎火砖块、砂卵石等）和生活垃圾（塑料带、布料等）组成，间杂黄灰色中液限粘土和有机质土。
大部地段表层有20~30cm的混凝土。
该里程段内呈间断连续分布，层厚约0.6~5.8m。
②素填土：
局部位于杂填土以下，灰褐色，松散，稍湿~干燥，主要由黄灰色粘
土组成，含少量角砾及块石，局部地段顶部含少量植物根系。
该里程段内呈透镜状间断分布，层厚约1.2~3.5m。
③液限粘质土：
褐黄、棕褐等色，可~硬塑，稍湿~湿，干强度中等，韧性中等，切面光滑，无摇震反应，微感砂粒，粘附性弱，液限WL在30~50%之间，具弱膨胀替式，含少量Fe、Mn质氧化物及少量钙质结核，全线分布，层厚约2.6~6.8m。
据压实试验统计后，最优含水率为18.5~20.3%，压实后最大干密度为17.2~17.8Kg/m3。
④粉质中液限粘质土：
褐黄色，稍湿~干燥，可~硬塑，液限WL在30~50之间，具少量Fe、Mn浸染，含少量钙质结核，有粉砂感，粘附性弱，切面稍具光滑，无摇震反应，干强度中等，韧性中等，该里程段内呈透镜状间断分布，层厚约1.1~1.5m。
2.2地下水
场地地下水主要由上层滞水、第四系孔隙潜水和中生界白垩系上统灌口（K2g）基岩风化裂隙水组成：
①上层滞水（Q4m1）：
场地内上层滞水主要赋存于无排水渠道的杂填土内（例如：
低洼地段，杂填土周围中液限粘质土相对较高的情况下）和少量杂填土之下的填土层和中液限粘质土层中。
杂填土主要为建筑垃圾和粗粒土、巨粒土等组成，素填土主要由中液限粘质土及角砾、块石组成，结构松散，透水性强，下伏土层为中液限粘质土、粉质中液限粘质土，为相对隔水或弱透水层。
大气降水和居民生活污水为上层滞水的主要补给水源，局部地段该层水无排泄渠道，一直滞留于填土内，为建设施工造成了很大的隐患。
该水位埋藏总体较浅，水位变化幅度较大，一般在自然地面下约1.8~2.2m。
②第四系孔隙潜水含水层（Q3a1+p1、Q4a1+p1、）：
该层岩性为粗、巨粒土，其成因类型不同，且成分差异大，孔隙率较高，以大气降水和地下潜水补给水源，次为地表水。
该含水层较厚，约20m左右，分布范围广，补给区为西北部山区，补给水源较远，场地为地下水径流区，富水性、透水性较强。
沱江水系I级阶地主要揭露地层为Q4a1+p1冲洪积堆积形成的粗、巨粒土、上部分布有厚层中液限粘质土、粉质中液限粘质土等土层。
在该地貌单元由于线路周边城市生活、生产用水等人类活动对该路线地下水位有很大的影响，本次勘察在该地貌单元段在勘探深度内存在地下水位的勘察点较少，其量测到的地下水位标高，最低为498.7m，最高标高499.9m，平均499.4m。
根据成都地区经验和场地附近的工程施工成果，地下水水位变化幅度为1~2m。
而本工程设计井底高程最低为502.00，理论上在最高水位线以上。
3、工程特点
1、本工程管线数量不多，但都牵涉到原建的地下管线，主要是燃气、通信、电力、自来水等，施工过程中将与多个相关部门进行沟通、协商解决问题。
2、本工程雨水管线埋置深度为原地面以下3～4.5米，污水管线的埋置深度在原地面以下4～5.8米。
三、施工准备
1、技术准备
1）开挖前认真审核设计图纸和说明，做好图纸会审和施工组织设计，确定开挖断面和堆土位置。
2）对有关人员做好书面交底工作，作好劳动力计划安排和进度计划安排。
3）做好施工管线的平面位置和高程核对。
4）测放开挖边线，并用白灰标示。
2、机具设备
1）机械：
挖掘机、装载机、自卸汽车等。
2）机具：
手推车、铁锹、大锤、撬棍、钢卷尺、梯子、坡度尺、小线等。
3）顶管设备
管线探测仪1台套
液压顶管机7台套
深水潜水泵10台套
注浆泵5台套
挖掘、运土、提升设备若干
鼓风机4台套
发电机2台套
水准仪3台
经纬仪2台
3、作业条件
1）土方开挖前熟悉图纸，了解施工区域内地下、地上障碍物，并做好相应准备措施。
2）摸清地下是否有现状管线，高低压电线、电缆，并做好标志。
3）根据本工程提供的地勘资料的地下水位情况，暂不考虑降水方案，如施工中遇地下水、暗河等水源，应立即停工核实并采用深井降水法降低水位再行施工。
4）施工区域内供水、供电、临时设施要满足土方开挖要求，保证道路平整畅通。
5）土方开挖的机械、运输车辆及各种辅助设备提前做好维修检查和进场工作。
4、工期安排
1）工期计划。
本工程从此方案签认后开始实施，计划工期为三十天。
分三个作业队轮流施工。
2）施工进度计划。
序号
名称
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
1
打围
2
顶坑
3
顶管
4
注浆
5
回填
6
闭水
四、施工组织机构
我公司在承接该工程后，充分总结以往本公司在同类工程施工中的经验，结合本工程实际情况，全力以赴，组织专业队伍，采取切实可行的管理方法和手段保质保量按期完成任务。
1、现场施工人员配备
名称
职称
人数
项目经理
工程师
1
顶管施工技术负责人
工程师
1
质检人员
工程师
1
安全人员
工程师
2
测量人员
工程师
2
普工
50
顶机操作人员
5
2、劳动组织
根据本工程的特点，结合工期计划安排，我公司集中综合工程队施工力量，保证顶管施工作业人员配备，保证作业队三班制连续作业。
根据施工进度安排，组建开挖作业队3个，完成工作坑开挖及支护，穿越开挖及开挖土的外运施工。
顶管作业队3个，完成顶管设备安装、调试及管道顶进工作，组装队2个，完成穿越管段的接口内处理，闭水试验等工作。
五、施工工艺
1、工作坑设置
该工程污水顶管的长度356.1m，管径为D600,雨水顶管的长度40.7m，管径为D700,根据管道的设计图纸，拟设置顶坑为12个，为保证顶管施工的质量和安全，当顶进长度大于20米应在中间增设中继间。
根据现场土质情况（地下为膨胀土和黄土夹砂层，且位置紧邻公路旁，通行的重型车辆产生的动荷载对工作坑坑壁影响较大）以及借鉴其他同类顶管施工经验，拟定4m×5m矩形工作坑，采用C25钢筋砼护壁（钢筋配置见工作坑钢筋配置图），垫层砼为C20，深度以设计管道高程+轨道高度+底板砼厚度为准。
2、工作坑施工
（1）本工作坑采用人工直槽开挖，开挖时轮换交替从地面向下挖土，边挖边支撑，以避免出现塌方。
从路面往下开挖时就要进行支撑,支护方法按钢筋混凝土挡墙方法，每向下挖一米做钢筋混凝土护壁后再向下挖。
挖出的土用垂直提升机运至地面后外弃。
因现场土质较差不易用于回填，拟弃置，运距约10KM。
工艺流程：
挖土修坡→运土→绑扎钢筋→支模→浇注混凝土→拆模→养护。
施工前根据设计要求准备好钢筋、钢管、水泥及加工机具等。
（2）小三线等管线支护
在道路沿线一段顶管，遇有小三线管道时，工作坑开挖可能导致管线外露，在开挖过程中应采取支护，具体措施如下：
在探明有煤气管等小三线管道的位置上，管线下方采用5cm木板进行支垫，木板下方沿管线方向采用两根φ70mm×5mm钢管，工字钢架设于工作坑顶，用钢丝绳将木板及钢管绑扎固定在工字钢上。
（3）工作坑基础
为了保证在坑内正常作业，防止工作坑地基沉降，影响管道顶进位置的准确性，应在坑底浇筑5m×3.8m×0.2m（长×宽×高）C20砼基础，以便安放顶进轨道。
（4）后背墙
后背墙主要用作抵卸250T电动液压顶管机反作用力一种结构，要求足够的强度和刚度，在施工中能承受千斤顶的最大反作用力而不致破坏。
作业坑开挖后，要求后背墙面表面应修整平直，并垂直于顶进管道的轴线，以免产生偏心受压，使顶力损失和发生质量安全事故。
根据现场土质确定，该后背墙采用800mm厚C20混凝土实心墙，后背墙土体壁面应与后背墙贴紧，使其受力的均匀分散并应植入基础以下300mm。
（5）基坑排水
为确保顶管安全与顶进质量，要求顶坑内干燥无水。
坑外四周以土筑0.4m宽、0.2m高土埂拦水，坑边1.5米范围内采用素砼进行硬化，沿坑底内整理边沟，将水收入集水坑，用小型潜水泵抽出排到道路对面的排水沟内，集水坑要随土而加深。
（6）操作台及下管、运土三角架
操作台采用20×20cm横方木上铺5cm厚板，预留2.8m×2m开口下管，特制钢筋混凝土管先滚动随后以三角架定滑轮卷扬机提升对正开口下管至轨上。
管道顶进中将不断挖土并应及时运出管外，土方管道由小轮车拖出，集中后由卷扬机提升外弃。
为了防止下雨天气对施工产生不良影响，可在工作坑处用彩条布搭设工作棚。
六、顶管施工方案
施工工艺采用手掘式液压顶管法，钢筋砼管管道接口处作防腐防渗处理。
顶管动力使用250T液压顶管机，顶管机背负挡墙，面顶砼管和焊缝卷管，砼套管置于轨道上，砼管和焊缝卷管前端安装切土工具管（切土工具管的外径与砼套管的外径相同），顶管顶进头必须采用斜尖头。
通过切土工具管切屑土体，然后用人工利用小车在切土工具管内取出土石方，人工挖取土时，每次挖取土的深度均不超过顶铁的长度，以保证挖土时不会在套管圆周20mm以外形成空洞或坍塌，每次顶进距离为200～300mm顶管过程若发现土壤有润湿情况时，应停止顶管，待观察稳定后才能继续施工。
每顶管一次后都要进行测量，以防偏差过大后难以纠正。
1、测量系统的布设
（1）根据规划施工，先用全站仪在现场地面上准确放出管道铺设的中线控制桩，控制桩必须用砼保护好，待工作坑挖好后，再用全站仪将管道中线控制桩引至工作坑并做好保护，确保施工使用时管道中线的准确度。
（2）管道顶进的过程中应对控制点进行复测，发现问题及时校核。
在顶进过程中随时将复核结果通知技术部门及纠偏操作人员，以便及时纠正。
2、导轨
导轨的设置是顶管工程关键，要求设置牢固可靠，轨距高程正确，须在轨底下浇注C20垫层，厚20cm并顶埋螺栓，以便通过扣件扣紧导轨，并保证水平。
导轨及千斤顶支架系统结构间图
导轨安装在顶管中至关得要，其安装精度甚至决定管道是否可顶好，故须达到如下要求；
导轨应顺直、平行、等高，其纵坡应与管道设计坡度一致
导轨轴线偏差≤3mm；顶面高差0~+3mm；两轨间距±2mm。
3、千斤顶安装
主顶站千斤顶选用1台，固定在型钢制作的千斤顶支架上，支架焊在井底的横梁上，千斤顶着力点应在与水平直径成450的顶管圆周上，即与管道中心的垂直对称，其合力的作用点在管道心上，每个千斤顶的纵线坡度应与管道设计坡度一致。
4、顶管机选取
管道顶进时，由于土质变化、坑道开挖形状不规则、土的含水量变化、管壁粗糙程度不同、顶进技术水平参差、顶进可间停歇等原因。
顶力不便于事先精确计算，故采用经验公式。
当顶进管道为钢筋混凝土管时，总顶力的计算经验公式如下：
P=nGL
式中：
p—计算总顶力（KN）
G—管道单位长度管体自重（KN/M）；
单位长度体积：
q=π（0.422-0.352）=3.14*0.0539=0.17m3
则单位长度自重G=0.17m3*2.7KN/m3*1000*9.8=4.5KN。
L—顶进管道总长度；本工程平均最运顶距为40米。
n—土质系数；当管道前挖土不能形成卸力拱时，且塌方尚不严重时，n可取3.0～4.0，根据本工程实际情况，取n=4.0
由公式计算得总顶力p=4*4.5*40=720KN
考虑到管道前端刃脚阻力与操作方法及土质情况的变化，一般可取500KN/M2的经验数据，则p刃脚阻力=0.17*500=85KN
总顶力+刃脚阻力=720KN+85KN=805KN
经测算，并考虑土质及开挖因素，每1个顶坑选用250T液压顶管机1台。
5、后背墙受力计算
管道总顶力确定后，计算后背的受力面积：
A≥
A—后背墙所需承压面积（㎡）
P—计算总顶力（KN）
—C20混凝土允许承载力，取5000KN/M2
由公式得：
A=
=0.161㎡
后背墙的摩阻力为：
F摩=nGL
F摩—后背墙的摩阻力（KN）
G—后背墙单位长度的重量KN/M
L—后背墙的长度
n—土质系数；本工程取n=4
由公式得：
F摩=4*0.8*4*1*4*2.5*1000*9.8=1254KN
验算：
总顶力p总=805KN＜F摩=1254KN后背墙具有足够稳定性
6、管道的连接与密封
（1）每根混凝土管管壁外侧涂热沥青二度，管节错口接头之间采用麻丝沥青填料嵌缝进行级冲和密封，管口内侧应留有10~20mm间隙，顶紧后两管间隙宜为5~10mm。
（2）管节入土后，管节相邻接口处必须采用内涨圈对中器。
管节接口应位于内胀圈的中部，并将内胀圈与管道之间的缝隙用木楔塞紧。
（3）混凝土管铺设完毕之后，采用内抹缝及内抹带工艺进行密封。
（4）因该管道距道路很近，在顶管过程中，为防止土方塌陷、对道路造成影响，同时为防止管道渗水，故待顶管完成后，拟采用对管道外壁进行0.1Mp，压力水泥浆灌浆处理，水灰比采用由稀到浓分级灌注。
尽量做到在管壁外0.5m范围内形成水泥砂浆保护层。
7、掘进与顶进方法
人工掘进，土方沿管道由小轮车拖出，集中后提升外弃，每次挖掘长度为不得超过50cm，管底纵向垫1m长60cm宽20cm厚C20预制块导进，采用顶一节挖一节的方法，要求每次开机徐徐顶进中切实作好高程、中线控制，作好压力、平面、高程记录。
8、方位、高程控制
此工作事关工程质量，要求在工作坑内安置好测量仪器，每次顶进观测后作好记录，计算其方位，高程，如发生偏离，应及时纠正，不允许超出设计要求。
9、纠偏
工具管在顶进过程中由于受不均匀外力的作用，头部会偏离设计轴线及标高，因此需要不断地对工具管进行纠偏操作，纠偏角度一般不宜大于0.5度，纠偏要勤测勤纠，每顶进1m左右测量一次偏差，分析管道运行轨迹，并快定纠偏大小。
小角度纠偏，每次纠偏角度应控制在10`~20`，最大不得大于0.50，纠偏操作不能大起大落，如出现较大的偏差，应小角度连续纠偏，保持适当的曲率半径返回到轴线上来，避免管道顶进时产生过大的侧应力，对于短距离纠偏作业，可采用后座液压油缸进行纠偏，根据偏差情况，快定后座油泵的开启和关闭。
10、坡度控制
根据设计坡度在导轨上作好调整，通过测量无误后才固定导轨，并在坑内部设两个可供相互检校的临时水准点，以随时控制管道顶进坡度。
在测量中如发现管位偏差对1cm，应校正。
11、管外壁压浆
由于顶进钢筋砼管，使得砼管周围土层有所松动，砼管顶部与土层之间可能有少量空隙。
为使顶进管道与土层之间空隙填充密实，确保顶管段地层不沉降，并使铺设管道与周围地层形成整体，增加铺设管道基础的稳固性，保证管道接口衔接完善，防止地表渗水与地下水进入管内，在顶管过程中，将钻有蜂窝状小孔的压浆管（D50mm钢花管）安装在砼管顶部外侧，通过压浆管压入水泥灰浆。
为使浆液能压入管外壁四周，拟分2~3次压浆。
当第一次压入的灰浆压力升至0.5~1.0MPa时，稳压5~10分钟后，将压力提升至1~1.5MPa继续压入灰浆，稳压10—20分钟后，再将压力提升至1.5~2.0MPa,压满灰浆为止。
保证压入的灰浆在管外壁至少0.5m范围包裹钢筋砼管，增加管道在地下的稳固性与密封性，防止地面沉降，防止地下水渗入管内。
12、检查井
压浆完成后，可利用工作坑内平面浇注钢筋混凝土检查井（做法见排水工程）。
13、闭水试验
为确保工作质量，砼管穿越完毕后，应对所顶污水管道，进行闭水试验，待管道装水完成24小时以后测试降水高度，闭水试验应达到设计规定的渗水量要求。
14、井周回填
闭水合格后，对井周进行回填。
为保证施工质量和工期进度，回填采用砂夹石回填。
对部分顶管工作坑对其它管线造成障碍时，须对工作坑护壁进行拆除后再行回填。
七、顶管穿越采取的措施
（一）、顶管挖土措施
（1）、挖土与运土：
管前挖土是保证顶进质量及防止地面沉降的关键。
由于管子在顶进中是顺着已挖好的土壁前进的，所以管前挖土的方向和开挖形状，直接影响顶进管位的正确性，因此管前周围超挖应严格控制。
在允许超挖的稳定土层中正常顶进时，管端上方允许有≤15cm的空隙，以减少顶进阻力。
管端下部1350中心角范围内不得超挖，保持管壁与土壁相平，留10mm厚土层不挖，在管子顶进时切去，防止管端下沉。
在不允许顶管上部土下沉地段顶进时，管周围一律不准超挖。
管前挖土深度，应视土质情况和千斤顶的工作行程而定，一般千斤顶的出镐长度为1m～1.5m。
如果超挖过大，土壁开挖形状不易控制，容易引起管位偏差和上方土坍塌。
特别对松软土层，应对管顶上部土进行加固。
操作人员工作时，要警惕土方坍塌伤人。
管前挖出的土应及时外运。
（2）在土方开挖过程中，为了保证工程安全文明施工和道路的清洁，施工时须注意以下事项：
①、施工前应作好技术交底工作，并核实控制点及开挖边线，确认无误并办理交接手续后，方可进行开挖。
②、每层开挖深度应严格按照技术要求进行控制，并由专人进行管理。
③、上层支护工作完工后，方可进行下层土方的开挖，且开挖时应尽量避免损坏上层支护结构。
④、修整边坡时应由熟练操作人员进行，修整边坡时动作要轻、慢、稳，以保证坑壁的安全。
⑤、最后一层开挖时，应在场地上设立控制标高点，严格控制开挖深度，杜绝出现超挖现象。
⑥、距工作坑开挖边线1.5m处应设置2m高围栏，悬挂警示牌和警示灯，并作好车辆限速的明显标志，夜间施工应有足够的照明设施。
⑦、在进出口处铺设麻袋，以免泥土带出至道路上，影响城市卫生。
⑧、运土车辆出工地前，由4名工人分两边将车沿可能在途中撒落的土清理干净。
⑨、安排专门的清洁工负责随时打扫工地周边的卫生。
⑩、挖土设备及运输车辆做到每天常规检查，定期作专项检查，使其随时保证正常动转。
（二）、顶管施工技术措施
（1）顶管施工应按照先将土体挤入，在逐步取土方式施工，保证顶头内土压力与外部土压达到平衡，避免地面沉降。
（2）严格控制挖土与推进速度之间的关系，并且控制好机头前的土压力，务必使它小于顶管机前头的被动土压力。
控制好进度与出土量之间的关系，做到不超挖。
（3）顶管施工结束后，采用嵌缝膏对已有节缝进行勾缝处理，从而保证无渗漏现象发生。
（三）测量监测措施
（1）监测方法
采用在顶坑内外各设置两台水准测量仪，每小时或每顶进一米监测的静态连续监测位移及沉降。
并记录在案。
（2）数据采集及处理方案
数据采集采用人工记录方式，并需专人观侧记录，做到数据清晰，分析合理，及时准确。
发现有偏差出现或非正常数据时应立即停止作业并商讨相关方案。
（3）减少测量误差的措施
对测量仪器进行定时检查。
观测时须专人进行观测，确保观测值准确。
（4）监测仪器保护措施
设立醒目标志和护栏。
做好测量设备的防水、防潮、工作，以及防风、防晒工作。
（四）顶管施工中可能出现的问题及采取的措施。
控制沉降与隆起的主要技术措施有：
1、小心操作，控制挖土与顶进的量与速度，避免土体超挖和顶管机的过量挤进，使挖土与顶进始终处在动态平衡状态。
2、测每顶进1m所挖出的土的方量，进尺与挖土量相当，沉降隆起就可控制。
3、管道穿越前，必须使顶头调至正位，并保养好机头。
穿越道面顶管时，加密测量密度，控制好方向，避免作过大的纠偏操作（过大纠偏是地面沉降原因之一），并且连续施工，机头不得在道路下停滞，保养等。
同时还要加强现场值班，现场资料分析，并加强对道路的沉降观测，确保道路安全。
八、质量保证体系及措施
质量检验评定标准与检验方法
工作井施工的允许偏差
序号
项目
允许偏差（mm）
检验频率
检验方法
范围
点数
1
井内导轨安装
中心水平位置
3
每
座
每根导轨2点
用经纬仪测量
用钢尺量测
两轨间距
±2
2个断面
2
井尺寸
不小于设计
升级会员 