顶管施工方案.docx
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顶管施工方案
顶管施工方案
一、工程概况
1.1、工程建设概况：
1.1.1、工程名称：
枫林西路（雷锋西大道-莲花路）道路拓改工程（第二标段）
1.1.2、建设单位：
长沙先导投资控股有限公司
1.1.3、直管单位：
长沙大河西先导区管理委员会项目建设部枫林西路拓改工程项目协调组
1.1.4、设计单位：
交通部规划研究院、长沙市规划设计院有限责任公司
1.1.5、监理单位:
湘潭市宏达建设监理有限公司
1.1.6、施工单位：
湖南顺天建设集团有限公司
1.1.7、建设地点：
大河西先导区
1.1.5、保修要求：
按2000年国务院279号令
1.1.6、质量标准：
符合《工程施工质量验收规范》合格及以上标准
1.1.7、施工范围：
K4+100至K6+932排污水工程。
1.2工程概述
1.2.1、枫林西路拓改工程二标K5+860~K5+980段污水管线施工，此段根据实际情况和设计排水沟槽的开挖深度均在6米左右，土质为强风化灰质页岩，且在K5+880~K5+930段为原回龙塘塘坎，均为回填土，土质回填压实度极差，开挖后下部2米左右的土向沟内整体移动，上部离沟边50cm左右，有一D600的自来水管正在运行明挖将会出现重大安全隐患。
故在2009年4月8日，由建设方组织监理、设计、施工及相关单位和专家，进行现场实地考研，成立专家组形成一致意见，对此段工程进行顶管施工。
顶管材质为D1200加重钢筋混凝土管或玻璃钢内衬管，壁厚120毫米，接口采用钢板内套环接口。
顶管时须人工配合挖掘机挖土施工，且顶管阻力较大，后背采用槽钢枕木相结合的人工后背。
1.3、施工流程
定位测量→工作坑布置→工作坑开挖→封闭门安装→坑底座砼及导轨安装→后背顶台安装、顶进设计安装、顶盔安装、顶进（包括顶进测量）→挖土→砌井回填→内缝处理→闭水试验→封闭密封井→道路恢复。
1.4、定位测量
测量工作须及时、准确，测量工作须频繁地进行，以便较快地发现管道的偏移。
当第一节管就位于导轨上以后，即进行校测，符合要求时才开始顶进，一般在管子进入土层时，应加密测量次数，常规做法每顶进30cm测量一次，进入正常作业后，每顶进100cm一次，每次测量都以测量管子前端位置为准。
测量仪器以经纬仪、水准仪、垂球、经外线测距仪、钢尺配合。
1.5、顶管工作坑平面布置
顶管基坑每50m设置一个，工作坑长度为8m，宽度为4.8m工作。
坑布置以下游顶进方向布置，这样可以在顶进过程中避免管内积水。
工作坑
且土质为强风化灰质页岩，在此地段挖孔桩下部开挖（水位线以下）采用注浆法加固土址，然后开挖，坑壁采用钢筋砼护壁（商品砼）。
枫林西路拓改工程二标
二、顶管施工方案
2.1、施工部署
2.1.1、工作坑和接收坑的位置设置为50m，顶管施工完后，可利用其作为检查井井壁，其护壁采用25～30cm钢筋砼护壁，视其土质情况可采用钢靠背或钢筋砼靠背。
深度根据下水道深度而定，较流水标高低50cm左右（导轨和枕木高度加管厚）。
2.1.2、开挖工作坑：
上部4m采用机械开挖，以下采用人工开挖、电动葫芦吊土，（工作坑每开挖1m深就装模浇捣钢筋混凝土支撑）。
2.1.3、工作坑深度达到设计标高后浇捣混凝土海底，浇捣钢筋砼靠背。
2.1.4、安装顶管轨道。
2.1.5、安装井架、电动葫芦及顶管设备。
2.1.6、挖顶管工作土方（每次不大于50cm），吊土出工作坑。
2.1.7、下管安内涨圈。
2.1.8、顶进。
2.1.9、废土外运。
2.1.10、拆除内涨圈，管道接口做缝。
2.1.11、拆除顶管设备及井架。
2.1.12、砌筑检查井。
2.1.13、闭水试验：
2.1.13.1、试验管段按井距分隔，长度不大于1km，带井试验。
管道闭水试验时，试验管段应符合下列规定：
A、管道及检查井外观质量已验收合格；
B、管道未回填土且沟槽内无积水；
C、全部预留孔应封堵，不得渗水；
D、管道两端堵板承载力经核算应大于水压力的合力；除预留进出水管外，应封堵坚固，不得渗水。
管道闭水试验应符合下列规定：
A、当试验段上游设计水头超过管顶内壁时，试验水头应以试验段上游管顶内壁加2m计；
B、当计算出的试验水头小于10m，但已超过上游检查井井口时，试验水头应以上游检查井井口高度为准。
2.13.2、闭水法试验按下列程序进行：
试验管段灌满水后浸泡时间超过24h。
当试验水头达规定水头时开始计时，观测管道的渗水量，直至观测结束时，应不断地向试验管段内补水，保持试验水头恒定。
渗水量的观测时间不小于30min。
实测渗水量按下式计算：
q=W/（T·L）
式中q为实测渗水量（L/（min·m））；W为补水量（L）；T为实测渗水量观测时间（min）；L为试验管段的长度（m）。
2.13.3、管道内径大于上表规定的管径时，实测渗水量应小于或等于按下式计算的允许渗水量。
Q=1.25√D
式中Q为允许渗水量（m/（24h·km））；D为管道内径（mm）。
2.2、技术措施：
2.2.1、在工作坑纵向每边设2个导线点，用以控制工作坑平面位置与导向轨的安装。
导向轨安设必须牢固，不能产生侧向位移，保证顶进方向、高程、坡度，满足设计要求，后靠背必须与顶进方向垂直。
2.2.2、在相邻管间接口处设置内涨圈，内涨圈中心对正管缝，内涨圈钢材必须有足够的强度，不能产生错口现象。
2.2.3、工作坑开挖前做好定位、放线工作，每阶护壁及底板钢筋请业主、质监、监理验收合格后浇捣混凝土。
2.2.4、下管前全面检查管材外观质量：
对破损、裂缝、圆度、管头齐平等，发现问题一律不用，并要查看每批管子的出厂合格证及外压试验报告。
2.2.5、顶管前面周围土方不得超挖，为防止死管，每天24小时安排班组轮流施工，每班两个施工员跟班作业，每班顶进时必须测量，做到每顶进一次测量一次，发现偏差及时纠正，每班必须做好施工日记（土质情况、地下水、偏差、顶进尺寸、安全、测量记录）。
顶管工作坑允许偏差
序号
项目
允许偏差
检查频率
检验方法
范围
点数
1
工作坑每侧宽度、长度
不小于设计规定
每座
2
挂中线用尺量
2
后背
垂直度
0.1%H
每座
1
用垂线与角尺
水平线与中心线的偏差
0.1%L
1
3
导轨
高程
+3mm
0
每座
1
用水平仪测
中线位移
左3mm
右3mm
1
用经纬仪测
H为后背的垂直高度（单位:
m）;L为后背的水平长度（单位:
m）。
顶管允许偏差
序号
项目
允许偏差
检查频率
检验方法
范围
点数
1
中线位移
50
每节管
1
测量并查阅测量记录
2
管内底高程
D＜1500mm
+30
-40
每节管
1
用水准仪测量
D≥1500mm
+40
-50
每节管
3
相邻管间错口
15%管壁厚，
且不大于20
每个接口
1
用尺量
4
对顶时管子错口
50
对顶接口
1
用尺量
2.2.6、与管线单位配合施工，为使该顶管工程符合部颁标准成为优良工程，做到合理组织、精心施工，不放过任何一点与质量有关的问题，发现问题及时处理，每节管中线位移不超过40mm，每次挖土掘进不超过50cm，防止坍塌。
各管线同步平行施工，遵循先深后浅、交叉部位同步施工的原则。
各管线施工单位按项目部进度安排作出自己的施工安排，时间与下水管道及路床施工同步，并由专业技术人员进行跟班作业，及时处理施工过程中可能出现的紧急情况，不得占用总工期。
2.3节点施工方案
2.3.1、工作坑
工作坑的设置，按100m长度内设置一个工作工作坑8m*4.8m，两个接收坑5.1m*3.5m,钢管顶进工作坑坑底板按C25砼，厚度400mm，钢筋按二级φ12~φ16设置，坑壁按C30砼，厚度400mm,钢筋按二级φ16双层双向设置,顶管按D=1200mm顶砼管计算。
工作坑的设计
工作坑的宽度，计算公式：
12
B=D1+2b+2ch1
C
D1
式中：
543
h3
B——工作坑底宽（m）6h2
D1——顶进管子的外径bBDBb
b——轨道两侧的工作宽W
当D≥1000mm时工作坑的底宽
b=1.6m1.撑板；2.支撑立木；3管子；
c——撑板的厚度，c=0.05~0.07m4.导轨；5.基础；6垫层
据此，可以计算出工作坑的底宽：
B=D1+（2.5~3.0）m
工作坑的长度计算：
7
258
1103466
9L1L2L3L4L5
图中：
1.管子；2.边圈；3.直铁；4.横铁；5.千斤顶；6.横铁；7.立铁；8.方木；9枕木；10轨道
基坑长度：
L=L1+L2+L3+L4+L5
式中：
L——工作坑的长度M
L1——管子顶进后，顶管管节留在导轨上的最小长度，与顶进管材有关。
钢筋混凝土管L1=0.3~0.5M
L2——管节长度M
L3——出土工作区长度M，与出土工具有关。
土斗车L3=0.6~1.0M手推车L3=1.2~1.8M
L4——顶镐长度M
L5——后背厚度M
2.3.2、后背
后背形式：
人工后背（如下图）
123
45
6789
10
图中：
1.撑板；2.方木；3.撑杠；4.后背方木；5.立铁；6.横铁；7.木板；8.护木；9.导轨；10.轨枕
2.3.3、导轨
导轨采用铁导轨，用重型铁轨铺设。
导轨净间距的计算公式：
A=2D1（h—cˊ）—（h—cˊ）²
式中
A——两轨净间距M
D1=D+2t管外径M
h——钢导轨高度M
cˊ——管外壁与基础之间的缝隙M，取cˊ=10mm
K
A
导轨间距计算图：
c
A0
2.3.4、基础
当地基承载力大时，采用天然地基；由于地基承载力小，故修建人工碎石基础。
由于坑底有水，基础形式采用横枕木混凝土基础。
混凝土基础B=2*D+1000mm，厚度400mm，枕木面高出碎石基础面20mm，碎石基础厚300cm。
横枕木碎石基础结构如图：
枕木碎石基础C15
40
2.3.5、工作棚及工作平台
工作平台位于顶管工作坑的上面，用于下管、运土和工具的垂直运输。
在平台上安装配电设备和起重设备（卷扬机）。
工作平台用30工字钢当梁，架于槽台上，工字钢上满铺15*15cm的方木，中间留有方孔。
在方木上面铺设铁轨，用平板小车在轨上滑动。
在方孔上面支搭起吊架，配以滑轮组、吊钩，并配设起重卷扬机。
在工作平台的上边架设棚布，以防雨及风沙。
工作平台布置图：
2.4*2.4
工作棚
卷扬机
槽钢
方木
2.3.6、顶进
顶进包括下管、接管、顶进、出土、顶进测量和纠偏等工艺。
2.3.6.1下管与稳管
下管前对管材作全面的检查，对下管设备作安全检查。
用吊车将管节缓慢放在铁轨上，使管子安全贴卧在钢轨上。
为防止错口，两节管子的借口用内涨圈固定，最后拆除。
2.3.6.2顶进
顶管程序：
安装顶铁，开动油泵，顶镐活塞伸出一个引程后，关油泵，顶镐停止运行，活塞收缩，在空隙处加上顶铁，再开油泵，如此循环。
千斤顶在工作坑内并列布置，使千斤顶的合力位置和顶管时的反力的合力在同一条直线上，避免产生力偶，使管子发生高程误差。
千斤顶在管端面的位置设在管子竖向直径下方的1/4~1/5处。
2.3.6.3挖土和出土
顶管时采用人工挖土，挖土范围：
管道上方15mm；管道下方中心角135°内与管外皮挖齐，且不得超挖。
管前挖出的土，用手推车清运到管外，运土小车到达工作坑内的出土区后，由卷扬机垂直运输到工作平台上，再运到工作棚外的堆土区。
由于管道顶进位置的土层为强风化灰质页岩，挖土采用人工配合风镐施工。
2.3.6.4顶管测量及校正措施
2.3.6.4.1测量
在顶管过程中，每顶三镐进行一次测量，以检查中线和高程，发现错误及时纠正，并将测量结果及时记录并绘制曲线图。
一个顶管段完成以后，进行一次全面的测量，每节管端测一组数据。
2.3.6.4.2校正
顶管质量标准，高程允许偏差为30mm，管子错口不得大于10mm，对顶接头的管子错口不得大于30mm。
测量时如发现管位偏差达到10mm时，即进行校正。
校正方法：
挖土校正法；木杠支撑法，视具体情况再定。
2.7、顶力计算及后背复核
2.7.1顶力计算
理论公式
P=K[f（2Pu+2PH+P0）+RA]
式中：
P——最大顶力T
f——管壁与土壤的摩擦系数，取0.4
Pu——管子上面的垂直总压力T，按土柱计算：
Pu=rhD1L
r——土容重T/m³
h——管顶以上土柱高度M
h=a1/fkp
a1=D1/2[1+tg（45°-φ/2）]
fkp=0.6
φ=arctgfkp
D1——管子的外径M
L——顶进管子的总长度M
PH——管子侧面的水平总压力T，垂直压力按土柱计算时：
PH=r（h+D1/2）D1Ltg²（45°-φ/2）
Φ——土壤的内摩擦角（度）
P0——顶进管子的全部自重T
R——管子刃脚前的阻力T/m²，取R=50
A——刃脚正面积m²
K——安全系数，取R=1.2
2.7.2后背核算
2.7.2.1后背受力面积
根据总顶力，核算后背的受力面积，应使土壁单位面积上受力大小不大于土壤的允许承载力。
（Mpa）
一般土壤0.15
湿度较大的粉砂0.10
比较干的粘土、压粘土及密实的砂土0.2
顶管现场土为强风化灰质页岩其承载力为0.10Mpa。
2.7.2.2后背受力宽度
根据顶管需要的总顶力，核算后背宽度，使土壁单位宽度上受力不大于土壤的总被动压力。
后背每米宽度上土壤的被动压力（T/M）按下式计算：
P=1/2rh²tg²（45°+φ/2）+2chtg（45°+φ/2）
式中：
r——土容重T/m³
h——天然土壁后背的高度M
Φ——土壤的内摩擦角（度）
C——土壤的粘聚力Mpa取C=0。
2.7.2.3后背的长度
计算公式：
L=P/L+l
式中：
L——后背长度M
P——顶管需要的总顶力T
B——后背受力宽度M
L——附加安全长度M，取l=1。
计算结果：
（以D1200的管为主，计算顶进长度大于50米）
结论：
后背被动土压力大于土壁单位宽度所受压力，故满足施工要求
三、施工进度计划及保证措施
3.1、施工进度计划横道图（附图）
3.2、保证工期的主要措施
3.2.1、人员保证：
挑选理论扎实、经验丰富的人员组成项目管理成员，挑选身强力壮、技术熟练的工人从事具体操作，同时也保证劳动力的数量满足工程需要。
3.2.2、设备保证：
根据施工进度计划安排，兴全公司之力，对公司现有的材料和机械设备进行全面检修和保养，以确保最佳状态，对公司没有的设备、需对外购买或租赁的也要及早落实，所有材料设备按使用计划均提前落实到位，随时准备组织进场投入生产。
因为工期紧，工作任务重，因此对于能用机械组织施工的，一律采用机械施工。
为避免因机械故障影响工程进度，因此在工地上我们成立专门的机械维修队伍以确保机械运行良好。
3.2.3、资金保证：
本工程专款专用，在业主资金困难的情况下，我公司积极筹集资金，保证工程的顺利进行。
3.2.4、交通组织保证：
见“交通组织措施”。
3.2.5、实际24小时三班施工，确保100m工期20天完成。
四、施工总平面布置
因工程现场道路两侧无可供施工用地，指挥部暂时没有提供具体施工用地，暂按如下布置：
4.1、施工时将工地项目部、职工住宿、食堂等生活设施租用附近民房。
4.2、搅拌站、砂、石堆场、水泥库以及材料仓库集中布置在附近规划路处空坪内。
4.3、工作坑部分的钢筋拉伸制作、模板加工沿路中央花坛位置布置。
4.4、施工用水、用电均在建设方指定位置布置，安表计费使用。
配电间设两个，在每段沿线用电网点设好分配电箱。
施工用水沿路段全线搭设，在用水点开“T”使用。
五、质量保证措施
5.1、组织上：
5.1.1、在公司各有关职能部门的配合下，建立项目经理领导责任制，形成有生产责任人、技术负责人、质检员、资料员参加的质监、监理部门监督下的质量管理.
5.1.2、尊重业主、监理，对质量监控，每道工序经联合检查合格后再进入下道工序。
5.1.3、成立质量管理小组，由技术负责人牵头，项目经理负责，生产负责人实施，质检员、主要施工员执行的质量管理小组，进行全面的质量管理。
建立质量的保证体系，坚持质量的三检制、样板制、岗位责任制。
5.1.4、对工程中决定工程质量的主要部位、关键工序、特殊部位设立质量管理点，成立专门小组。
对顶管工程每个环节，进行重点组织，重点监督，确保工程质量。
5.1.5、在与劳务队签定劳务合同时，将质量要求进入合同，实行严格的奖惩措施。
5.2技术上
5.2.1、在项目部技术总负责人的领导下组织全体施工、质检、材料采购人员认真熟悉施工图纸，深入体验领会各相关施工技术规范、规程要求。
5.2.2、施工人员严格按照规范、设计图纸组织施工，质检人员认真检测、监督现场的施工作业，材料采购人员坚持采购有证的合格材料。
5.2.3、认真严格地接受业主代表及监理工程师的现场监督，及时作好各种施工原始资料的记录、收集、整理工作，做到质量以真实客观数据说话。
5.2.4、成立工地试验室，设专职质检工程师，做好工地的质检试件的采样试验工作，以达到及时指导施工，提高施工质量的良好效果。
5.2.5、各单项工程开工前，由实验室对该项目所需各种材料（半成品、成品）进行检查，同时在使用过程中加强随机抽检，杜绝不合格材料进入现场；对于混合型材料亦由实验室进行配比试验，其数据经分析对比后，选择质量可靠型高的配比，经自检工程师审查并报监理工程师批准后，再予实施。
5.2.6、质检员、试验人员必须跟班作业，工程关键部位以及经监理工程师批准“三班制”施工的项目必须有质检工程师守候现场。
每一道工序完工，经质检人员自检合格，报总工程师复核签字后，填写报检单，再报请监理工程师检查。
经检查合格签证后，再进行下道工序的施工。
每一工序完工后，对施工场地进行清理，避免残留物质对下道工序产生质量影响。
对于连续施工工序，交班自检人员就本班施工质量情况以及需要注意事项向接班人员作详细说明，并认真填写交接班记录。
5.2.7、成立专门测量放线小组，定期检查，校正检测仪器，避免由检测仪器的误差而影响工程质量。
六、保证安全措施
6.1、建立健全安全生产责任制，明确安全生产责任，强化全员安全意识，切实贯彻“安全第一、预防为主”的方针，认真执行国家和公司有关安全生产的法规制度。
6.2、明确项目经理是项目部安全生产第一责任人，明确安监员对安全生产具有一票否决权，安监员有权决定停工整改。
6.3、安监员日常工作为：
6.3.1、施工现场巡视检查，及时通知有关人员按期消除隐患。
6.3.2、检查电气线路开关和漏电保安装置是否都整齐有效。
6.3.3、监督施工人员遵守操作规程，制止违章作业。
6.3.4、检查夜间施工及场内道路的照明设施。
6.4、安全交底和安全教育定期进行，安全技术方案和交底由技术负责人主持。
6.5、新进场的工人进行严格的三级安全教育，特种作业工人持证上岗。
6.6、每一分项工程作业前由施工员下达书面安全交底，班组履行签字后才能施工。
6.7、进入施工现场的人员必须戴好安全帽，禁止穿高跟鞋、拖鞋，打赤脚、赤膊。
6.8、出现安全事故及未遂事件坚持“三不放过”的原则，查明原因，处分责任人，吸取教训。
6.9、工作坑及接收坑施工采用围挡封闭。
6.10、雨天施工注意排水和采取防滑措施。
6.11、工程开始前，对施工区域内的周围环境、地下管线、地质情况进行全面考虑和详细了解，在施工中采取相应措施进行处理，防止事故发生。
6.12、成立工地安全生产小组，由专人负责。
在工地现场24小时巡视检查，做好过往车辆、行人的安全检查，预防任何安全事故的发生。
七、文明施工、环境保护的主要措施
7.1、文明施工
为顺利完成业主交给的施工任务，争创优良工程、文明工程，施工应加强文明施工，树立良好的企业形象。
7.1.1、施工现场自开工即行围挡，围挡密封严密、完整、牢固、美观，不低于2m，沟槽两端设立大门，方便材料、车辆进入。
7.1.2、围挡上按业主、监理统一要求贴出宣传标语，做好向周边单位及过往行人进行宣传、解释工作，在施工过程中不与人发生争执、甚至打架事件，以文明施工的形象出现在市民面前。
7.1.3、必须编制有针对性的施工安全、保卫消防、环境保护技术措施、文明施工、材料节约等管理要求。
7.1.4、施工现场实行限额领料，材料进、出场查验等制度。
7.1.5、施工现场材料应分类有序码放，减少必要的损坏和浪费。
7.2、环境保护措施
7.2.1、实行环保目标责任制，由专人负责整个工程主线路交叉路口的卫生清扫。
7.2.2、加强施工现场粉尘、噪声、废气的监测和监控工作，及时处理废水、粉尘、废气。
7.2.3、建筑材料运输过程中，予以遮盖。
7.2.4、晴天洒水，以减少扬尘。
7.2.5、汽车运土出入口要求铺设麻袋或草袋。
八、交通组织的主要措施
8.1、采取半封闭施工。
8.2、施工安排措施：
在施工每段右侧道路工程期间，利用镀锌铁板围挡，车辆从左侧通行。
8.3、与交通公安部门联系，专人负责协助做好施工期间的交通秩序。
8.4、交叉路口地段施工尽量安排在晚间突击完成。
8.5、施工道路内，在保证工期情况下，灵活安排道路和施工时间，不影响附近居民正常生活。
九、劳动力安排计划
工种
数量
进场时间
出场时间
各种驾驶员
6
2009.4.15
2009.5.5
钢筋工
8
2009.4.15
2001.4.24
泥工
15
2009.4.15
2009.5.5
木工
15
2009.4.15
2009.5.5
起重工
6
2009.4.15
2009.5.2
副工
10
2009.4.15
2009.5.5
测量工
4
2009.4.15
2009.5.5
试验工
2
2009.4.15
2009.5.5
后勤保卫
10
2009.4.15
2009.5.5
水电工
4
2009.4.15
2009.5.5
管理人员
8
2009.4.15
2009.5.5
合计
88
/
/
十、主要材料、物件用量计划
材料名称
数量
中砂
60m3
水泥
45t
DN1200加重砼管（玻璃钢内衬管）
100m
钢筋
12t
河卵石
110m3
砼
120m3
机砖
0.8千块
枕木
0.1m3
板方木
0.3m3
钢板桩
1.8t
钢板
0.1t
槽钢
0.5t
焊接钢管
0.2t
十一、主要施工机具设备及进场计划
机械设备名称
型号
数量
进出场计划
挖掘机
CAT320PC120
1台
2009.4.15~20095.5
推土机
TY220
1台
2009.4.15~20095.5
装载机
ZL50
1台
2009.4.15~20095.5
洒水车
EQ-140
1台
200
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