污水处理厂顶管施工方案.docx
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污水处理厂顶管施工方案
一、编制依据
（1）北塘污水处理厂配套工程施工二标段中标通知书、施工图纸、合同协议书。
（2）根据工程特点、施工现场实际情况、施工环境、施工条件和自然条件的分析。
（3）现行的设计规范、施工规范、验收标准及国家、部委及天津市颁发的其它规范和标准。
主要有：
《工程测量规范》（50026-2007）
《城市道路工程施工与质量验收规范》（1-2008）
《天津市市政工程施工技术规范（排水工程部分）》（J10407-2004）
《城市排水工程质量检验标准》（29-52-2003）
《给水排水管道工程施工及验收规范》50268-97
《泥水平衡顶管掘进机作业指导书》011-2001
《建筑施工安全检查标准》（59-1999）
《施工现场临时用电安全技术规范》（46-2005）
《用电安全导则》（13869-2008）
国家、部委和地方政府颁布的与本工程相关的技术规范及检验评定标准。
本工程项目专用技术规范中所列承包商应遵守的其他技术标准和规范、其他适用规范、规程、规定等。
本企业颁发9001企业质量标准文件及标准化现场施工管理的有关细则。
二、工程概况
北塘污水处理厂配套工程施工二标段，规划为城市次干路，起自现状新河干渠以西约290m处，止于现状塘汉路，红线宽度为30-40m，全长约2406.074m，桩号为K0+4402+846.074,道路面积约为7.5万m2，北塘污水处理厂进水管道，最大管径为2.4米，管道总长为1270米。
污水管道11～15井段管径为d2400mm，总长286米。
11～15排水管原地面高程为2.290米～2.950米，流水面高程-4.347米～-4.490米。
槽深由6.867米～7.670米不等。
三、施工部署
1、顶管机型及配套设备
（1）顶管机机型
根据顶进沿线的地质条件及以往同类工程的施工经验，为保证道路安全和工程进度及顶管质量，本工程选用2200、2400泥水平衡顶管掘进机。
泥水平衡掘进机依靠机头前端的刀盘切削土体，通过泥水搅拌仓，把切削的土体搅拌成泥浆，利用给排水循环系统，把泥浆输送到地面泥浆罐内。
随着泥浆的抽出，随着顶进。
通过控制顶进速度和土压来保持土体的稳定。
（2）主要施工机械设备配备计划
序号
机械设备名称
型号
数量
1
泥水平衡掘进机
2200、2400
各2台
2
液压千斤顶
200t
16台
3
液压站
31.5
4台
4
顶铁
2200、2400
各2套
5
吊车
50T
4辆
6
发电机
120
4台
2、施工布置图（见附图一）及工作坑布置图
工作坑布置图
3、施工总流程
顶管机出洞
机头刀盘运转
顶管机进洞
送排泥泵开启
顶进出土
泥水分离
主顶推进到位
回缩主顶
拆除管内管线
砼管节安装
安装管内管线
弃土出运
顶管机转场
进洞密封器安装
出洞密封器安装
放样、复核
工作坑、接收坑施工
工作坑、接收坑回填
全线复核、竣工验收
四、施工方法
1、放样及复核
根据提供的测量基准点，按设计图纸要求进行工作坑及管轴线的放样工作，放出顶管起点及终点的位置及顶进的高程，建立测量控制点，并保护好控制点。
⑴、控制测量
平面控制测量：
利用设计勘测部门的点位精度较高的导线点为起始控制点，沿管路主线走向布设附合导线，并在结构施工范围内加设控制点位布设三角控制网，从而建立本标段的平面测量控制网。
埋设点位采用砼浇注，避免遭受破坏。
采用全站仪进行外业测量，并对成果运用坐标法进行点位平差。
高程控制测量：
按线路走向布设附合水准线路，按照四等水准测量要求进行施测。
把地面上建立的测量控制网引至工作井内，并建立相应的地面控制点，便于顶进施工时复测。
⑵、放样测量
采用极坐标法进行放样测量，具体实施过程为：
利用偏角法和支距法的计算公式，根据线路要素点的坐标值，计算出所需放样的坐标数据。
在平面控制点上支设全站仪，后视另一控制点，将测站点、后视点、放样点的坐标数据输入全站仪，然后放样所需点位。
工作坑内精确测放轴线。
测量管理工作
施工现场必须坚持数据对算，施测点位必须复测。
项目部放样点位必须上报监理工程师，经监理测量工程师复合后，方可投入使用。
2、对支撑和周边环境的监测
⑴、地面沉降监控
施工前，以精度指标较高的全站仪或电子经纬仪对设计图纸提供的控制桩点和控制桩等进行复测、校核，定出管线中线、起止位置和范围的精确位置，同时根据施工需要布置施工平面控制网，测出原始地面高程数据。
具体测量时，在地面上每20m布置一个量测断面，每3~5m埋设一个测点；每次量测完后，及时对量测数据进行回归分析和信息反馈，指导施工，以便及时采取措施，将地面沉降在最小范围内。
⑵、工作坑倾斜监控
①、工作坑倾斜监控
在施工地段每个工作坑密布2个监测点，加强观测，每天各观测一次并报监理及项目部。
（2）高程控制测量
以精密水准仪、光电测距仪、经检定过的铟钢尺对图纸提供的高程控制点和控制桩进行复测，测定施工控制高程，结合平面控制网的位置测设施工高程控制网，沿线的建筑物上布置观测点。
具体量测时，采用精密水准仪和铟钢塔尺量测。
通过量测判断工作坑周边的变形情况，工作坑沉降点的埋设根据现场情况进行布设。
每次量测完后，及时对量测数据进行回归分析和信息反馈，指导施工，以便及时采取措施，保证工作坑安全。
（3）监测方法
通过对工作坑的观测，目的在于能在施工中及时掌握施工过程中工作坑周围的沉降与倾斜变形，从而根据观测数据确保施工安全。
在监测点的布设上，可根据现场通视情条件的优劣，连接工作基点（或基准点）与观测点相对网可以布设成单线路或双线路。
⑷监测组织与管理
①监控程序
根据施工管道所处的地质状况，开挖断面及施工方法等以及有关规范要求，研究制定该项目量测的方案，在报经监理工程师同意后，按方案要求布设监测点位。
按规定测取监测点的初始数据，并依据制订的量测频率定期进行观测，做好记录，根据其时态曲线以指导施工。
根据时态的曲线的变化情况，及时进一步进行观测数据处理，并对处理后的数据或图形成果进行点位稳定性变形分析，确定工程施工的安全程序，决定是否采取相应的防护措施。
②施工监测组织机构
为了更好地做好施工监测工作，我单位选调2名具有丰富施工、监测经验的专业监测技术人员投入监测，负责地面、地下的日常监测工作及量测资料的分析整理工作。
③监控程序
为加强日常的工程施工管理，随时掌握施工，必须建立施工监测的程序，做到及时调整施工步骤乃至施工方法，确保地面沉降值、水位变化值等在允许范围内波动，要求在施工中进行程序化管理以确保施工质量。
程序化施工及控制制图
施工准备
测点布置
项目经理
下一环节施工
监测数据处理
施工监测
工程施工
制定对策
总工程师
监测人员
④监控设备（施工监测设备详见表6-1）
施工监测设备表表6-1
序号
名称
数量
规格
性能指标
1
精密水准仪
2
200-2
全自动电子精密0.1
2
测斜仪
1
垂直精密0.01，侧身50以内
3
电测水位仪
1
⑤监测数据分析和反馈管理
由专业监测工程师及时整理分析监测数据，进行分析诊断，将实测值与允许值进比较，及时绘制各种变形~时间关系曲线，预测变形发展趋向，及时向项目总工程师及监理工程师汇报，项目经理部根据监测结果及时调整施工步骤及采取相应的技术措施。
监控量测信息反馈程序在测得足够数据后，要及时将量测数据绘制理工程师对监测工作的监督和指导，工程施工完成后，根据监测资料成散点图，然后根据散点图得分布形状，选择合适得函数，对量测结果进行回归分析，即可求得时态曲线。
由回归曲线可以预测该测点可能出现得最大位移值或应力值，预测结构或建筑物得稳定状态。
根据以往的量测结果，回归分析采用的回归函数有：
（1）（）
回归分析时态曲线示意图
[1/（10）2-1/
（1）2
[（）/（0）]
以上各式中：
U—位移值（或应力值）
A、B—回归函数
t—测点的观测时间
为及时进行量测数据的分析和信息反馈，做到信息化施工，全部量测数据均用计算机处理，每次监控测必须有结果，填写日报表，并按期向施工监理、设计单位和业主提交监测月报表，并附相应的测点位移（应力）的时态曲线。
对施工情况进行分析并提出相应的施工决策。
其监控量测反馈程序如下图：
量测结果
位移（应力）是否超过相应的规定值
继续施工
综合评价
暂停施工
采取特殊措施处理
⑸对支撑和周边环境的监测
由于改变路由，并根据现场工作坑全部处于鱼塘内的情况，为了组织施工临时路需在原计划临时路基础上延长350m，路宽8m，其结构为60山皮土+40（5%）灰土。
确保结构的安全，在坑槽的整个开挖施工中，要紧跟每层开挖、支撑进展，对地下的围护结构的变化和地层移动沉降进行监测。
加强基坑开挖和降水时的环境监测，监测资料及时报送降水项目部，绘制相关的图表，曲线，以调整降水运行，发现问题及时调整抽水井及抽水数量，指导降水运行和开挖施工。
3、顶管施工验算
⑴、工作坑尺寸计算:
主顶坑长度=管子顶进后尾端压在导轨上最小长度0.8米+管节长度2.5米+千斤顶长度2.5米+后座和顶铁厚度及安装富余量1.6米=7.4米，基坑长度取8米；基坑宽度为：
管道外径2.88米+工作面1.2米*2=5.28米，取坑宽6米；井深按最深井位计算=管顶覆土4.82米+管壁厚度0.24*2米+管径2.40米+现浇井底板厚度0.3米+井碎石垫层厚度0.1米=8.1米。
接受坑长度=机头长度4米+两侧工作面1米*2=6米；宽度6米按现浇井尺寸考虑；深度按最深井计算8.1m。
⑵、基坑支撑计算
根据相关地质资料，γ=18.33，ø=10.4°，15.2。
采用工36B型工字钢，截面模量9193，允许应力[σ]=117.5。
按等弯矩布置确定各层支撑的间距，则板桩顶部悬臂端的最大允许跨度，由下列公式可得：
（1/γ×6×[σ]×W）1/374.110.74m。
用盾恩近似法计算板桩入土深度。
主动土压力系数：
被动土压力系数：
可知的斜率：
γ（）=18.3×（1.44-0.69）=13.725
E1γ0.69×18.3×8.1=102.27872
板桩上的荷载一半传至D点，另一半由坑底土压力承受，由下式确定：
1/2×γ××H（L5）=1/2×γ×（）×x2
解得0.89m
则板桩的总长度至少为8.1+0.89=8.99m时，满足最小入土深度要求。
具体施工过程，采用工36B型工字钢，长度12米，入土深度3.9米。
⑶、支撑结构内力验算
主动土压力：
=1/2×18.3×8.12×0.69-2×15.2×8.1×
=254.9
被动土压力：
=1/2×18.3×8.1×8.1×1.44+2×15.2×1.2×8.1=490.4
最后一部支撑支在距管顶0.6m的地方，I36B工字钢所承受的最大剪应力
12.5mm，经计算
I36B工字钢所承受的最大正应力：
经过计算可知此支撑结构是安全的。
⑷、顶力计算：
①、计算参数
本次顶管施工单次顶进距离分别为D2400长度171米、D2200长度为195米，则主顶油缸顶管计算长度分别为D2400长度171米、D2200长度为195米，管道直径分别为D2400直径2.4米、D2200直径2.2米，壁厚分别为D2400壁厚0.24米、D2200壁厚0.22米，顶管施工所用的钢筋混凝土钢承口管道，每节管长2.5米，每节管重分别为D2400重13.43吨、D2200重11.28吨，管道每延米重分别为：
D2400重53.75、D
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