市区地下管线顶管施工方案.docx

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市区地下管线顶管施工方案

XX地铁00号线

排水管线拆改工程

机械顶管专项方案

XXXX建设集团有限公司

第一章、编制依据及原则

一、编制依据

1、相关资料

XX地铁00号线排水管线拆改工程施工图

工地现场踏勘所获取的资料。

2、本工程采用的主要规范、规程及标准图集

（1）《XX市给水排水管道工程施工技术规程》（DBJ01-400-2000）；

（2）《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）；

（3）《排水管（渠）工程质量检验标准》（DBJ01-13-2004）；

（4）《市政基础设施工程质量检验与验收统一标准》（DBJ01-90-2004）；

（5）《给水排水工程顶管技术规程》（CECS246-2008）；

（6）《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-96）；

（00）《地基与基础施工及验收规范》（GBJ202-83）；

（8）《工程测量规范》（GB50026-20000）；

（9）《市政基础设施工程资料管理规程》（DBJ01-001-2011）；

（10）《埋地无压预制混凝土排水圆形管管基及接口》（YBJ-PS03-2004）。

（11）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）；

（12）《基坑开挖技术规程》（DB11489-20000）；

二、编制原则

1．在充分理解设计图纸的基础上，以设计文件及有关规范为依据，紧密结合现场实际情况，编制以文明、质量、安全为前提，以快速解决实际问题为根本、切实可行的施工方案。

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良；

3．工期目标明确，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；

4．遵守施工图变更设计的各项条款要求，全面响应设计图纸，认真贯彻业主及其授权人或代表的指示、指令和要求；

5．施工中做到保护环境、保护文物、文明施工，整个工地达到文明施工工地标准。

第二章、工程概况

一、工程简况

永宁外大街，有两条现况雨水管，流向自西向东。

分别位于主路北侧隔离带内（D=600～800毫米）和道路南侧主路车行道内（D=1100～1600毫米）。

永宁外大街有一条现况污水管（D=400～500毫米），位于道路北侧主路车行道内。

小南里中路有一条现况雨水管（D=1200毫米），自北向南下游接入永宁外大街现况雨水管（D=1600毫米）。

小南里中路有一条现况污水管（D=400毫米），自北向南下游接入永宁外大街现况污水管（D=400毫米）。

由于新建地铁00号线主体结构与上述雨污水管线矛盾，需对现况雨污水管线进行拆改。

因地铁车站施工已将管道范围内的相邻地下管线改移，故该工程不考虑地下管线保护事宜。

二、场地工程水文地质条件

1．工程地质

顶管段地层主要为粘质粉土、砂质粉土③层。

开挖范围内的地层情况如下：

（从上至下）

杂填土层平均厚度为1m

粉土层平均厚度为00m

2．水文地质

根据设计说明，地下水位位于基底以下，故设计没有考虑地下水对管道的作用。

3．气候

XX属于温带大陆性气候，市区多年平均气温为11.00℃，最高气温42.6℃，最低气温-22.8℃。

汛期为6月15日～9月15日，XX多年平均降雨量为626mm，常年汛期平均降雨量为1008mm，常年风向以偏北、偏西北风为主，年平均风速为2～3m/s。

三、主要工程量

机械顶管D=600mm，L=3300m。

四、工程难点重点

本工程工作坑开挖受两侧管线影响，工作坑宽度仅2.5m，我单位采用缩小钢格栅间距、增加锚喷墙厚度并用I25工字钢进行对撑的方法加固。

本工程周边有大量住宅区，在施工过程中很有可能会发生一些扰民或民扰问题，而如何避免和解决好扰民及民扰问题则直接影响到整个工程能否顺利进行，因此，在总体施工部署中对可能出现的扰民及民扰问题必须予以充分重视，在文明施工及环境保护方面做到有的放矢，最大限度地消除扰民及民扰对工程实施造成的不利影响。

第三章、施工组织安排

一、施工组织

1．成立施工组织机构的原则

为保证本段工程优质、顺利按期完工，我公司按照业主对工程的施工要求，结合本工程特点，组建高素质、高水平的项目经理部。

同时在施工中坚持科学管理、严密组织、精心部署，确保总体施工目标的实现。

2．施工组织机构

项目部领导班子由项目经理、项目副经理、项目总工组成，下设六个职能部门：

即工程部、经营部、技术部、质量部、设备材料部和安全部。

实行项目经理负责制，对本合同段实施全面管理。

项目经理：

xxx

项目总工：

xxx

副经理：

xxx

工程部xxx

质量部xxx

技术部xxx

经营部xxx

安全部xxx

材料部xxx

专业施工队

二、施工技术力量配备

1．专业工程师及施工管理人员的配置

根据该工程的技术要求及工程特点，拟配置2名专业工程师和10名项目部各级施工管理人员。

2．主要技术工人的配置

根据本工程施工内容、工期进度安排以及我单位的实际施工水平及机械化施工能力，计划由2个专业施工队进场施工，施工队内按具体工种划分班组，便于管理。

施工期间，将根据各分项工程进度的实际需要随时做进一步的调整和加强。

三、施工技术准备

1．施工前要对施工现场及设计文件进行熟悉、研究核实。

认真组织有关人员学习设计文件、图纸及其它有关资料，明确设计者的设计意图，熟悉设计图纸的细节，对设计文件和图纸进行现场校对。

对主要控制点、水准点等是否准确无误进行复核，核实现况管线的位置、标高；对关键的技术方案进行讨论、分析，确定最优方案，并进一步完善施工组织设计，编制施工方案。

2．详细进行设计交桩与设计交底工作。

项目部在工程正式开工之前，详细复核设计交桩内容，并对所交的桩点进行有效的保护。

同时在由业主、设计、监理单位共同对工程进行设计交底后，组织施工、质量、测量人员对交底内容认真学习，形成纪要，并把交底内容与设计文件同时作为指导施工的依据。

3．在技术准备期内，重点完成交接桩工作；测量定线、量测布点及设计交底、施工组织设计批审等相关工作；对进入施工现场人员进行规程学习培训工作。

四、施工部署

1.施工部署总体原则

（1）在保证工期、质量的前提下，精心组织施工，严格管理。

（2）采用先进施工技术、设备，保证工程质量达到合格等级。

（3）施工进度安排合理、高效，区段划分科学合理，抓关键项目，确保工程总目标实现。

2.施工总平面布置

（1）办公区和生活区

由于施工场地限制，现场无法增置临设，如果周边条件合适，临时租赁场地作为临设，临设区域划分为三块：

工作区，生活区和材料贮备、加工区。

临设离施工现场近，便于材料运输，减少运输费用，更便于施工人员对现场管理；如果周边条件不允许，可将设施部作为临设，可减少租赁费用，施工材料可在设施部加工后运送至现场。

（2）施工用水、用电及便道

每个工作面用电量计算

P计=1.1×（K1∑PC+K2∑Pa+K3∑Pb）

式中：

PC——全部动力用电设备额定用电量

K1——全部用电设备同时使用系数（取0.00）

Pa——生活区用电量之和

K2——生活区用电同时使用系数（取0.00）

Pb——室外照明设备额定用电量之和

K3——室外照明设备同时使用系数（取1.0）

由于施工现场不具备搭建临设条件，总用电量就是施工总用电量。

即，Pa=0，Pb=0。

P计=1.1×（0.00×150）

=115.5KW

施工用水、用电均从地铁总包单位接入，可满足施工要求。

3.总体施工安排

拟设该工程2012年4月1日开工，2012年5月30日完工，历时60天。

在保证质量的前提下争取竣工。

施工采用流水作业，每道工序持续时间如下：

工作坑开挖：

2012.4.1-2012.4.2020天

顶管施工：

2012.4.10-2012.5.525天

井室砌筑：

2012.5.1-2012.5.1111天

闭水试验：

2012.5.19-2012.5.202天

基坑回填：

2012.5.21-2012.5.3010天

4.质量目标

严格按照项目管理办法施工，贯彻执行ISO9001：

2000质量管理体系的各项标准，遵循我单位《质量环境职业健康安全手册》，以雕琢艺术品的理念对待工程中的每一个细节，以“高标准、严要求、保质量、保进度”为指导方针，精心施工，细心做好材料选择、做好过程控制、精心做好成品保护，实现以下质量目标：

本工程质量达到合格，所有分部、分项工程一次验收合格率100%，优良率达到85%以上。

5．安全文明生产目标

严格遵守各项安全生产操作规程，贯彻“安全第一，预防为主”的安全生产方针，确保无死亡，无重大事故，把轻伤事故降低到最低限度，达到XX市安全文明工地标准。

6．绿色文明施工及环境保护目标

从运土料、污水废水排放、噪声控制、保护绿地和节约用水、用电等几个方面着手，严格执行相关规定和标准，把施工对周围环境的影响降至最低限度，达到XX市绿色文明施工及环境保护标准。

实现噪声、水、气、渣及其他污染排放符合环境保护要求。

不发生重大环境污染事故及杜绝火灾事故，节能降耗。

五、拟投入本工程的工、料、机计划

我单位得到甲方开工要求后，拟定的项目经理部主要人员计划在3天内到达施工现场、主要施工设备5天内进入施工现场，积极做好各种准备工作，整理施工现场，接到监理工程师开工通知后正式开工。

1．劳动力计划

根据本工程施工项目，组织顶管施工队及结构施工队，两支专业作业队负责各项施工任务的具体落实和实施，各施工队任务安排及劳动力配备如下：

（1）结构施工队：

承担本工程锚喷坑及井室施工，计划投入劳动力60人。

（2）顶管施工队：

承担本工程顶管施工，计划投入劳动力15人。

2．材料进场计划

针对本工程的施工内容，项目部在开工前要对顶管用管材、盖板等材料进行准确计算，提出详细的材料计划，并严格执行验收与检验程序。

工程材料随工程进度分批进场。

序号

材料名称

单位

数量

备注

1

钢筋混凝土管材

m

3300

随工程进展陆续进场

2

钢筋

t

90

随工程进展陆续进场

3

预制盖板

套

11

随工程进展陆续进场

4

预制井筒

套

11

随工程进展陆续进场

3.拟投入本工程的主要机械设备

主要施工机械设备表

序号

设备名称

型号/功率

数量

生产能力

用于施工部位

1

汽车吊

16t

2

良好

管道施工

2

自卸汽车

斯太尔

6

良好

土方开挖

3

挖掘机

210胶轮

1

良好

土方开挖

4

装载机

ZL50

1

良好

弃土

5

低噪音空压机

10KW

3

良好

基坑锚喷

6

水车

10t

1

良好

生活用水

00

切断机

GQ40-1

6

良好

钢筋加工

8

弯曲机

GWJ40-A/005KW

6

良好

钢筋加工

9

调直机

GX12

6

良好

钢筋加工

10

电焊机

Bx3-630-1/60KW

6

良好

钢筋加工

11

潜水泵

QY15

10

良好

降水施工

12

等推力油缸

150t

4

良好

顶管施工

13

注浆管路设备

1

良好

顶管施工

14

泥水管路设备

1

良好

顶管施工

15

机械顶管设备

泥水平衡式顶管掘进机等

1套

良好

顶管施工

16

锚喷机

10KW

2

良好

基坑锚喷

100

卷扬机

5t

2

良好

基坑开挖

第四章、施工方案

一、机械顶管施工工艺

机械顶管施工工艺步骤：

测量放线工作坑开挖、锚喷、支护顶进设备安装、作顶管后背管道顶进、触变泥浆填充水泥、粉煤灰接口处理检查井、回填施工闭水试验验收

二、测量控制

1．工程测区内容

XX地铁00号线排水管线拆改工程

2．平面控制网的建立

（1）配合建设单位、监理部门对有关部门提供的平面控制点及高程控制点进行交接桩并做好记录和栓桩。

（2）组织精干测量人员对平面控制点及高程控制点进行实地复测、校核，如果发现误差超出限差或控制点的精度，不能满足施工要求时，须及时上报有关部门，此项工程应在开工前完成。

（3）复测工作完成后，立即上报监理部门审批。

然后再结合工程的实际情况，建立测区的加密控制网，加密控制点一般选择围绕测区布设成环状的导线点，其边长应不大于500m。

选点时考虑不受施工作业的影响，并进行对测点的防冻胀、防碰撞保护。

（4）闭合导线的测量精度要依据国家标准《城市测量规范》中一级导线的有关要求。

建立导线加密控制的标准是：

即要满足精度要求又要分布均匀使用方便。

（5）加密控制导线测完后，要对测量成果进行整体平差，在满足精度要求的基础上，报监理部门审批后方可在施工中投入使用。

施工测量的允许偏差表

项目

允许偏差

水准高程闭合差

导线测量方位角闭合差

导线测量相对闭合差

1/3000

直接丈测量距闭合差

1/5000

3．高程及平面控制测量

（1）现场建立三角控制网。

（2）高程控制加密点与加密控制导线相同，进行环状闭合，高程测量，按照国家《规范》中四等水准测量进行施测，满足精度要求后报有关部门验收审批。

（3）结合本工程的实际情况，在施工过程中可建立临时水准点，一般距施工现场不少于60m，在使用前必须进行两点间的相互复测，确认无误后再行使用，对于所有高程控制点要建立定期复测制度。

4．施工前的测量准备工作

（1）测量员要严格按分项工程的图纸进行认真熟悉学习，对设计图纸中提交的数据以相关的几何尺寸进行复核做到心中有数，发现有不符现象及时上报有关部门校核、更正。

（2）测量内业的整理、计算出的各种数据、几何尺寸要经两人以上的复核无误后，方可到施工现场放线。

5．施工测量

（1）根据各分项工程设计图纸提交的数据资料，放出各种管线中心及井位的平面位置及高程，并对施工队进行交底，以书面文字配有草图，注明日期，交接人要签字存档备查。

（2）在施工过程中主要对以下工序进行测量控制：

控制工作坑开挖时的上口开挖线、管道轴线及槽底高程、管道安装顶进过程中的方向及高程，严格控制检查井的平面位置。

（3）测量在内业工作中严肃认真反复校核做到内业数据精确。

外业工作要不辞辛苦，确保放样的点线准确可靠，并建立完整的复测制度，搞好与钢筋、模板、质控、施工等人员的工作关系，群策群力，精益求精，努力做好本工程测量工作。

6．竣工测量

（1）竣工测量是整个工程中的重要组成部分，因此测量人员在施工过程中一定要注意积累原始资料，每道施工工序的记录、复测、报验等资料一定要分门别类、分工期装订成册，妥善保存。

（2）对每分项工程已经完成的做到及时竣工、资料齐全；未完成或即将完成的分项工程做到心中有数，随时完工随时竣工测量。

三、工作坑和接收坑

1．工作坑、接收坑设置及顶进方向

根据现场情况进行如下布置：

工作坑：

W4、W9、W12

接收坑：

W2、W6、W11

砌井坑：

W3、W5、W00、W8、W10

顶进方向：

2．工作坑尺寸确定:

根据机械顶管设备最大外尺寸及现场施工条件，确定工作坑尺寸如下：

顶坑

接收坑

砌井坑

井号

尺寸（m）

井号

尺寸（m）

井号

尺寸（m）

W4、W9、W12、

6.5*2.5

W2、W6、W11

4*2.5

W3、W5、W00、W8、W10

3*2.5

3．工作坑设计形式

工作坑采取钢筋混凝土锚喷墙与对撑、角撑和“土钉”的组合支护形式。

（1）基坑开挖

工作井井身采用分层开挖，分层支护，随挖随支的方法，每层开挖步距为钢格栅榀距。

施工中严格按照工作井尺寸开挖，待喷射混凝土完毕后再开挖下一步。

工作坑均采用人工挖土，卷扬机提升。

土方开挖时采用对角开挖，如图先挖1、3区域再挖2、4区域。

（2）锁口梁

工作坑上部设锁口圈梁，采用宽800mm高500mm的形式，圈梁采用10Φ20为主筋，Φ8＠300箍筋，保护层厚度为25mm，混凝土强度等级C30。

为了顶管工作坑下部钢架能与锁口圈梁连接，锁口圈梁向下预留钢筋接头，方法是在圈梁槽底向下打孔，插入800mm长Ф18钢筋，间距1000mm。

预留钢筋锚入锁口圈长度为300mm。

（3）钢筋榀架做法

坑壁采用格栅挂钢筋网片倒挂逆作法，分层开挖，分层锚喷混凝土进行支护，井壁为厚300mm的C20锚喷混凝土。

格栅采用宽250mm高250mm的形式，每500mm设一道，锚喷墙作至坑底标高下30cm。

竖向用Φ18钢筋连接（采用搭接焊），间距为1m。

钢格栅主筋采用Φ18，每断面4根（格栅配筋图见格栅配筋及结构验算图），每榀钢格栅纵筋与横筋之间采用Φ12加力筋波浪型连接。

（4）土钉做法

竖井施工中，沿竖井壁设置“土钉”，“土钉”为长1.5m的Φ18钢筋锚杆，左右间隔1.5m，呈梅花状布置，倾斜角10°，并在喷射砼前与网片及钢格栅焊接牢固，以满足结构整体受力的要求。

管道左侧土钉受现况雨水管影响可取消2排。

（5）钢筋网片做法

沿钢格栅内外侧主筋外缘满铺Φ8@100钢筋网片，并与主筋焊接成一体（全部采用双层网片）。

（6）集水井做法

对于基坑施工排降水，采用在基坑四周设置20×20cm排水边沟，内填碎石，基坑四角各设一个Φ300、深60cm的集水井，排除雨水。

（00）护壁锚喷

施工时采用对称开挖方式，每榀一循环，严禁超挖，喷射砼设计强度等级为C20，中粗砂、砂石（粒径在0.5～1.0cm）配比为水泥（P.O.32.5）砂子砂石=122，速凝剂掺量为水泥重量的5%，水泥、砂子、砂石和速凝剂采用人工搅拌，混合料要随拌随用，不掺速凝剂的干料其存放时间不应超过45分钟，拌料用专门制作的料斗量取，以保证混凝土配比的准确性，同时做试块，以备检验。

喷射作业应分层，分片分段依次进行，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，一圈压半圈，一次喷射厚度不得大于120mm,分三层喷满，每次喷1m，不得在一处堆积，要求喷射密实不得露筋，锚喷厚度不得小于300mm厚。

喷射前必须穿雨衣，带胶皮手套，戴防护眼镜和防尘口罩，喷射前必须检查设备，材料是否齐全完好。

喷射时管道不准有死弯,非操作人员不得在附近停留,喷枪在任何情况下严禁对人。

喷射机司机必须做到开始时先送风，再开机，再供料，结束时应待料喷完后再关风。

向喷射机供料应连续均匀，机器正常运转时，料具内应保持有足够的料，喷射机的工作风压满足喷头处的压力在0.1Mpa左右，喷射作业完毕或因故中断时必须把喷射机和运料管内的积料清理干净。

锚喷时先对角锚喷，再锚喷中间部分，每一步喷锚混凝土完毕，当检验强度达到5Mpa时，方可进行下一步施工。

喷射施工操作遵守以下规定：

喷射时经常保持喷头有良好的工作性能；喷头与受喷面保持垂直，保持在0.6～1.0m的距离，喷射砼时需控制好水灰比，保持砼表面平整，每次开挖喷射砼前，应将前次喷射砼的接茬部位凿毛，清除表面粘附的泥土，以保障接茬处砼的密实。

（8）角撑、对撑

工作坑内设置I25工字钢角撑，长1.5m，自圈梁底面向下每隔1.5m设置一道，最后一道设在管顶上方0.5m处。

其中在顶管坑中部设置I25工字钢对撑，自圈梁底面向下每隔1m设置对撑一道，最后一道设在管顶上方0.5m处。

工字钢支撑均与锚喷墙预埋钢板满焊。

（9）封底

坑壁施工完毕后，进行工作坑封底施工。

工作坑挖置坑底以下200mm。

坑底浇注C20混凝土200mm，达到设计工作坑标高。

4．工作坑结构受力计算：

（1）计算相关参数：

（有建筑手册可知）

C20砼轴心抗压强度设计值fC=9.6N/mm2

混凝土受压区等效矩形应力图系数α1=1.0，相对界限受压区高度

ξb=0.55

钢筋的抗拉强度设计值fy=fy’=300N/mm2

格栅梁的宽度b=250mm，高度h=300mm，混凝土保护层厚度25mm,截面有效高度hO=266mm

受拉、受压钢筋截面积AS=AS’=509mm2

M为实际承受弯矩值，即设计弯矩值

Mu为截面梁极限抵抗弯矩值

地勘资料：

第一层为杂填土层厚为1mC=0Kpaφ=8°r=18KN/m3

第二层为粉土层厚为4.5mC=20Kpaφ=22°r=18KN/m3

根据数据对顶管工作坑的安全性进行验算，结果如下：

（2）钢筋混凝土格栅梁配筋及结构尺寸抗弯性验算：

各土层产生的侧压力为

杂填土层：

粉土层：

最大土压力为2个土层主动土压力之和：

emax=23.400KN/m2

钢筋混凝土格栅梁所受均布载荷为：

钢筋混凝土格栅梁实际承受最大弯距为：

—格栅（顶管工作坑）的长度=6.5m

格栅梁的极限抵抗弯矩值

取X=ξb*hO=0.55*266=146.3mm

Mu=α1fCbx（hO-X/2）+fy’AS’（hO-αS’）

=1.0*9.6*250*146.3*（266-146.3/2）+300*509（266-34）

=600.001+35.43

=103.14KN

m

M=500.41KN

m

m

故钢筋混凝土格栅梁配筋及结构尺寸符合抗弯要求。

（3）钢筋混凝土格栅梁配筋及结构尺寸变形验算：

钢筋混凝土格栅梁所受最大变形（受弯构件挠度验算模型）为：

故钢筋混凝土格栅梁配筋及结构尺寸符合变形要求。

五、机械顶管施工

1．起重设备

下管及基坑开挖出土均采用16T吊车。

2．导轨安装

工作坑基础采用C20混凝土基础厚20cm。

导轨选用QU80起重轨，两导轨平行、等高，与混凝土基础中预埋钢板焊接，导轨的中距：

A=2×

本工程顶管导轨间距如下：

（单位：

mm）

管内径D

mm

管壁厚t

mm

导轨高h

mm

预留高度e

mm

导轨间距A

mm

600

80

130

20

535

3．顶力推力和后背尺寸校核

（1）顶力计算

F=F1+F2

其中F---计算的总顶力，kN；

F1---迎面阻力，kN；

F2---顶进阻力，kN；

F1=πD2P/4

P=K0γH0

F2=πDfL

式中K0---静止土压力系数，一般取0.55；

D---管道的外径，m；

γ---管道所在土层土的容重，取18KN/m2；

H0---地面至掘进机中心的厚度，取5m；

f---摩擦阻力，（3.0～5.0），取4.0；

L---管道的计算顶进长度，取最大距离90m

经计算：

管径D＝600mm最大顶力F=882KN

（2）顶管坑后背墙

本工程的承压壁设计在内衬混凝土上先用钢筋混凝土浇平，后靠钢板用δ＝000钢板，在钢板和混凝土平面之间衬满堂50mm松木板，承压壁的面积H×B＝3m×2.5m。

反力R应大于总推力P的1.2～1.6倍,确保安全

R=B（H2KP/2+2CHKP½+hHKP）

式中：

R：

总推力之反力（KN）

：

系数（取1.5~2.5之间）取2.2

B：

后座墙的宽度取2.5米

：

土的容重（KN/m3）取18KN/m3

H：

后座墙的高度（米）取3米

代入得：

R=B（H2KP/2+2CHKP½+hHKP）=5216KN

R/P=521