顶管施工方案.docx

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顶管施工方案

深圳某道路改造工程

污水顶管施工方案

2010年4月

第一节、顶管施工方案编制依据：

1-1、@@@工程设计建设有限公司提供的《@@@工程（一期）第@@标段》顶管设计施工图。

1-2、@@@设计建设有限公司提供的《@@@工程（一期）工程地质勘察报告》。

1-3、《给水排水管道施工及验收规范》GB56268-2008。

1-4、《给水排水工程顶管技术规程》CECS246:

2008。

第二节、工程概况

（一）工程概述

原“@@一期”设计依据《深圳市东部工业组团规划》，并结合当时正在编制的《深圳市排水管网规划——@@流域》，在与“@@二期工程”衔接段路口处双侧设计了d400污水管，收集@@二期东纵路路口以南污水，排入现状@@河截污干管中。

在“@@二期”施工图设计期间，最新的《深圳市排水管网规划—##河流域》调整了原《深圳市东部工业组团规划》中污水干管排向，将##路路口北侧污水改沿“@@一期”建设路排至@@河截污干管。

因此，为了“深汕一期”和“深汕二期”污水工程协调一致，由监理单位组织建设、设计、监理、施工单位四方召开了项目协调会，并形成了会议纪要（深汕监纪【2010】01号），会议要求，深汕一期第Ⅲ标段坪山三角地带段污水管道工程按照新规划《深圳市排水管网规划—坪山河流域》要求进行设计变更。

将原先与“深汕二期工程”衔接段路口处双侧设计了d400污水管变更为d1000顶管。

本工程顶管施工长度为213m，顶管内径￠1000mm，壁厚100mm单节管长2500mm，国标Ⅲ级管，钢筋保护层厚25mm，管节之间采用F型接口，外嵌环状遇水膨胀橡胶圈止水。

本工程工作井和接收井，均采用人工挖孔，C30钢筋砼护壁支护，采用HBR335钢筋，钢筋保护层厚4mm，孔径允许偏差≤±50mm，大口井孔壁垂直允许偏差5%，孔位允许偏差100mm。

护臂应高出地面300mm，防止地表水流入井内。

井壁周围设置安全护栏。

本设计为多节护壁，上下片护壁纵向钢筋应拉结。

基坑开挖后，每3m设一道临时支撑，并对井壁进行变形监测，有异常应及时采取补救措施。

（二）工程地质简况：

2-1、顶管施工区域地形地貌为坪山河河谷冲积平原，地势低洼平坦。

地质勘察报告资料提供的两个详勘孔，地下水稳定水位1.0m

2-2、顶管施工场地的工程地质结构情况为：

（1）人工填土层地表填土层：

主要由粘性土混碎石、砂等硬骨料组成，均匀性较好，且经过分层碾压，中密～密实状态，土层厚1.5～2.0m

2-3、第四系上更新统坡、洪积层（亚粘土层）：

属“低液限粘土”，红褐、黄褐色，杂灰白色或紫红色斑纹，具不明显网纹结构，底部过渡为灰白或灰黄色，局部混少量砂，湿，硬塑，土层厚度1.7～5.2m。

3-3、第四系残积层（亚粘土层）：

属“低液限粘土”系由花岗岩风化而成，红褐、灰褐、肉红等色，大部分风化为高岭土，残留约20%石英晶粒，局部含有强风化岩块，湿，硬塑，土层厚度14.4～30.1m。

（三）顶管平面布置

：

第三节、

顶管施工方案

顶管是一种非开挖性的地下管道施工，在国内城市建设不断发展条件下，市政管道建设标准已趋向于环境保护法制化，过去采用的管道铺设方法在城市建设规划中受到很大制约，顶管施工则是近几年应用市政管道施工的新技术和新方法。

前在地下顶管施工中通常采用机械式和手掘式两种方法。

机械顶管技术是引进和吸收国外一些设备制造工艺，因为设备制作材料和工艺缺陷，国产的小型顶管机械远不能满足不同工程地质施工条件，具有很大的局限性，在深圳地区地下顶管工作中，一般均采用手掘式施工技术。

手掘式顶管施工又称为人工顶管，是目前应用顶管工程较为普遍的施工方法，特别是在深圳地区基本上顶管施工均采用此方法。

手掘式顶管施工是采用人工挖掘机械顶进的方法，通过人力机械组合来完成顶管施工过程，手掘式施工特点是适应工程地质条件较为广泛，在不同地质结构条件下，利用人力挖掘条件可以消除地下隐蔽物影响顶管施工因素，直观的了解土层结构和及时处理顶管施工偏位问题，同时具有工艺简单，机械故障少特点，对控制施工进度和施工质量是极为有效的。

手掘式施工也有对工程地质条件的特殊要求，如液化砂性土和流塑状淤泥质土层。

因地质条件因素引发施工作业安全问题，在开挖过程中，可能出现有害气体对人体伤害等，这是人工顶管施工中不可勿视的问题。

只要在施工前和施工中采取有效防范措施，就可以进行人工顶管的正常施工。

3-1.手掘式顶管施工程序和工艺：

手掘式顶管施工程序为：

管道轴线测量定位→顶管工作井施工→顶管设备安装和调试→顶管安装→顶进前安全测试→人员进洞挖掘→顶进→接收井取出工具间→继续顶进至顶管接收井位指定位置→顶管工作井、接收井改成检查井。

3-1-1、顶管施工管道轴线测量定位，根据设计施工图要求的管道线路设置，用全站仪进行测量定位，测量控制点应根据国土局提供的平面坐标点引入施工区域，确定管道施工坐标进行本桩定位。

经过现场监理工程师进行复测确认后方可进行工作井施工。

测量数据要精确，提交测量成果报告交监理工程师审批复核后方可进行施工，测量数据要按市政工程测量表格填写。

测量布控点要进行固定和保护，管道竣工验收后方可拆除。

3-1-2、顶管工作井施工按设计施工图进行，按设计施工图，本工程全部采用逆作法护壁制作工作井（接收井）。

“逆作法”工作井施工因在井底到井壁高度4.0m，增设顶管工作井内井圈，井圈结构为钢筋混凝土，井厚度≥200mm，砼标C30。

顶管工作井施工完成28天砼强度后，方可进行顶管施工。

本方案对顶管工作井施工相关技术要求详见《第四节：

工作井（接收井）施工方案》。

3-1-3、手掘式顶管施工设备安装和调试，主要是顶管主顶的油压泵、管路、仪表和油压千斤顶安装。

顶管工作井起吊运输机械设备安装和调试。

顶管施工中的起吊设备宜采用门式起重机，在受施工条件限制时也可采用钢管架卷扬机进行吊运工作。

但钢管架起吊设备必须按“钢管架起吊施工方案”要求进行现场制作和安装，经过现场监理工程师确认后，方可进行施工，钢管架起吊设备要编制方案和相关计算，提供监理工程师和安检部行检查。

3-1-4、顶管安装是指工作井完成顶管设备安装结束后和调试后，把钢筋混凝土管安放在进洞口中进行顶管施工。

顶管安放要水平平稳，管中要与顶管中心线重合，同轴度误差要≤2mm～4mm。

管道安装同时要与千斤顶安装点置中轴线位置，误差值≤2mm～4mm。

管基底要设置导向槽，确保顶管顶进时不会产生偏位。

3-1-5、顶进前安全测试主要工作为：

顶管顶压测试检测、进洞挖掘前的有害气体测试、初顶时要把顶压调整到最大负载值，控制值为≤34MPa，测试顶管受力时变形情况。

根据工具间进入土层位置要判定管道顶进断面土层情况与工程地勘报告提供的土层结构是否相同，发现有误时应立即向监理工程师和设计院报告，在确定处理方案后方可进行施工。

顶进前的安全测试工作，应请监理工程师在场旁站，对进行检测的各顶技术参数要进行记录和归档上报。

有害气体的检测要用毒气检测仪器实地检测，当气体含量符合安全指标时，方可进行人工挖掘作业。

有害气体含量超标时不能进行管内作业，要进行处理，排除和稀释气体有害含量，用通风机抽吸管外气体排入管内，达到混和调换的效果。

3-1-6、作业人员在确认安全的条件下进入工具管中进行挖掘取土作业，挖掘顺序应从管顶方向逐次向管底方向，不允许先下后上开挖。

挖掘管口断面土层达到斗车容量时要及时运出，严禁超挖和长距离挖掘同步作业法，有宜于保证施工人员的作业安全。

进洞挖掘作业人员要有和管外人员及时沟通的语音信号或连络方式，保证施工置地有声，安全操作。

3-1-7、顶管在顶进时要争先校油压表指数，在保证无误的前提下，才能进行顶管作业。

油压千斤顶在工作时要双顶同步，伸缩自如。

顶铁制作材料要保证刚度，正常和超载顶进时不允许发生变形，而影响顶推质量。

3-1-8、当顶管完成从工作井顶推至终点接收井时，应根据顶管跟踪测量坐标点提前在接收井位开凿接收井壁钢筋砼结构，使顶管可轻松进入接收井，然后用吊车取出顶管工具间。

3-1-9、接收井取出顶管工具间后，应按照设计要求继续顶管，当顶管长度满足检查井相连尺寸后，两井段的顶管施工任务已完成，可以进行下一道工序施工。

3-1-10、顶管工作井、接收井在完成顶管施工后，应按设计要求在井内构筑成检查井。

3-2.手掘式顶管施工相关计算：

顶力估算

顶力的理论计算：

（按给水排水工程顶管技术规程CECS246：

2008及GB50268-2008给水排水管道工程施工及验收规范所列举的顶管顶进阻力公式进行计算）

顶管管径Φ1000mm，长度为最长段70m计算：

  式中

—顶进阻力（KN）

—管道的外径（m）

—管道设计顶进长度（m）

—管道外壁与土的单位面积平均摩阻力（kN/m2），本工程取8kN/m2）

—顶管机的迎面阻力（Kn），本工程采用敞开式顶进行方式。

式中

—顶管机外径（mm0

—挤压阻力（kN/m2），取400Kn/m2）

—工具管刃脚厚度（m），取0.04m

=

=

=

   根据上面计算，总推力

=2168.36kN

222吨。

油压千斤顶应配置2*150t两台，千斤顶总推力300t可以满足施工要求。

第四节、工作井（接收井）逆作法施工方案

1、施工顺序

根据设计图纸以及以往施工经验，本工程逆作法沉井采用如下施工顺序进行施工：

冠梁→第一段井体→第二段井体→第三段井体→第四段井体→第五段井体→第六段井体→第七段井体→第八段井体→封底→第九段井体。

2、土方开挖

土方开挖根据开挖深度分别采用机械挖土和人工挖土。

根据设计图纸，因冠梁开挖深度为1.3米左右，采用机械挖土，人工配合清理，自卸车直接运输出场；其他各井段采用人工坑底挖土，出土方式采用吊土斗配合卷扬机运至地面，再用自卸车运输出场。

基坑开挖九层进行，均匀对称开挖，严禁超挖，基坑开挖周边严禁堆载。

每层土方的开挖必须待上道工序中砼强度达到设计强度的70%以上，方可进行。

3、模板工程

（1）模板制作

为保证井砼外观质量，本工程井模板采用木板模，模板尺寸为0.9×1.2m。

模板用方木横向固定，间隔50cm，方木外边用竖向钢管支撑，间距为1.2m。

为防止模板横向侧移，在沉井中间搭设一4m×4m左右的脚手架，并用钢管做斜撑使之与脚手架连接牢固。

斜撑横向每1.2m支撑一道，纵向也1.2m支撑一道。

脚手架架子高度随沉井开挖深度而调整，为加大斜撑底部与地基的接触面，在钢管下加垫块木板。

同时为保证砼外观颜色，利用同一品种的脱模剂。

因本工程井每段高度最高只有1米左右，沉井井壁40cm，对模板的侧向压力不是太大，根据以往施工经验以上加固方式完全满足施工需要的扰度及强度要求，本方案在此不在对扰度及强度进行验算。

（2）模板安装

模板工艺流程如下：

模板加工→安装前检查→模板吊装就位→调整模板位置→安装竖向钢管→拉杆固定→安装斜撑→斜撑固定→与相邻模板连接。

因逆作法沉井模板支立具体施工方法除上下段接缝处需要特殊处理外，其它与普通沉井一样，所以在此只对井体接缝处处理作一叙述，其它不再叙述。

冠梁：

基坑开挖至标高40.75处部分采用夯实地基，在冠梁井内与第一井段接缝处沿围护内周开挖一条深70cm、宽为80cm的沟槽，在该沟槽中回填黄砂，并振实，底模支立在砂垫层之上。

为保证下部砼密实度不因底模向下预留钢筋可能存在缝隙而受影响，底模向下移10cm，拆除模板后再将该部分砼凿除；侧模采用木模，截面图如下：

第一、二、三井段：

基坑开挖至标高39.75（以WD2井为例），进行第一井段模板的制作；基坑开挖至标高38.75，进行第二井段模板的制作；基坑开挖至标高37.75，进行第三井段模板的制作……基坑开挖至标高33.75，进行第八井段模板的制作。

为了上节井段的预留钢筋能插入到砂垫层中，把底模按配筋图要求进行打孔。

因此时上部砼已浇筑完毕，所以需对上下接缝做特殊处理，为方便混合料投入，在接缝处侧模上口设一杯型投料口，高出上下段接缝30cm，宽出井内壁25cm，混凝土浇筑从投料口入料。

假牛腿在混凝土浇筑后再凿除。

为使连接处有良好的密实度，在施工中采取二次振捣，即第一次振捣后，稍停30～60min，在混凝土初凝前再进行第二次振捣。

截面图如下：

第九井段和底板：

当第八节井壁混凝土强度达到设计强度的70%时，进行第九段的土方开挖，开挖深度至设计基坑底时，用人工将土基面进行夯实,然后及时浇筑10cm厚C20素砼垫层,垫层找平养护后作为底板底模。

在素砼初凝后及时浇筑底板，最后进行第九节

井壁混凝土浇筑。

第九井段侧模以及与第八段接缝处处理与前八段基本相同，底模直接利用底板砼，减少了底模安装。

4、钢筋工程

a、第一节井壁的钢筋制作时，预留第二段井壁钢筋，其长度满足施工技术规程的要求，受拉主筋的连接均采用焊接，同一断面焊接的数量≯50%，两个焊接断面间距＞30cm，预留出的钢筋均插入黄砂中，并确保垂直。

b、用水泥砂浆垫块控制保护层。

c、钢筋遇直径不大于300mm的孔洞时可绕过，遇直径大于300mm的孔洞时应切断，同时应配置加强钢筋。

d、在底板钢筋制作时，预留井壁的钢筋。

e、选择焊接技术熟练的焊工进场施工，特别是对主筋的焊接一定要达到技术规程的要求。

5、砼工程

（1）砼拌和运输

为了保证沉井的浇筑质量，沉井混凝土采用商品混凝土，利用专用砼运输车运输进场，并采用混凝土泵送车进行沉井浇筑。

（2）砼浇筑

井体结构砼等级为C30，抗渗S8，井壁厚400mm，地板厚度500mm由于采用逆作法施工，结构墙体分多次浇筑。

施工连接缝的处理，采用斜缝连接。

混凝土浇筑及间歇的全部时间不得超过混凝土的初凝时间，同一井段的混凝土连续浇注，并在底层混凝土初凝之前将上一层混凝土浇注完毕。

在下次砼浇筑前，先对已浇砼表面进行凿毛、冲洗干净、保持湿润，浇筑下部墙体时，在施工缝处先铺一层厚度为15～30mm的砼配比相同的水泥砂浆、浇筑细致捣实，使新旧砼紧密结合。

沉井制作完成后，断面的偏差不得大于10cm和对角线的1%，井壁厚度偏差需小于15mm。

为加快拆模下沉，可在混凝土中掺加早强剂。

（3）砼保护层

为了使井壁主筋有一定的保护层，在钢筋上设置砼垫块。

与水土接触的井壁、底板上层及顶板均为35mm，底板下层及梁为40mm。

砼垫块采用水泥砂浆通过特制的模型制成，直径为80mm，厚度分35mm和40mm两种，中心穿一直径15mm的小孔，以便固定在主筋的箍筋上，纵横向每隔2m设置一个垫块。

（4）砼养护

混凝土采用自然养护法，现场制作三组试块。

根据以往的施工经验，混凝土7天抗压强度能达到设计强度的70%左右，为加快施工进度，在第七天进行一组试块试压，看其是否达到设计强度的70%，如达到则马上进行挖土下沉，如强度不够，则对混凝土用太阳灯照射加温养护，使它尽快达到下沉开挖的设计要求强度。