台州市污水管道顶管工程施工组织设计.docx
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台州市污水管道顶管工程施工组织设计
1、编制依据
1.1国家现行的法律法规
1）《中华人民共和国环境保护法》
2）《建设项目环境保护管理条例》（国务院令253号）
3）《建设工程项目管理规范》GBT/50326-2006
4）《中华人民共和国建筑法》
1.2现行的规范、规程
1）《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
2）《砌体结构设计规范》GB50003-2001
3）《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
4）《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）
5）《给水排水工程管道结构设计规范》GB50332-2002
6）《混凝土和钢筋混凝土排水管》GB/T11836-1999
7）《国家建筑标准设计图集02S515》
8）《工程测量规范》GB50026-2007
9）《建设工程施工现场供用电安全规范》GB50194-93
10）《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005
11）《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2001
12）《混凝土质量控制标准》GB50164-92
13）《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002
14）《天津市给水排水管道工程施工技术规程》DBJ01-47-2000
15）《给水排水构筑物工程施工及验收规范》GBJ50141-2008
16）《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008
17）《排水管（渠）工程施工质量检验标准》DBJ01-13-2004
18）《混凝土排水管道基础及接口》04S516图集
19）《建筑基坑支护技术规程》DB11/489-2007
20）《绿色施工管理规程》DB11/513-2008
21）图纸会审记录
1.3工程施工图纸
道路工程施工图设计污水工程分册（LS2006-112B）。
1.4前期施工调查
①土质及水文地质情况；
②地上、地下构筑物的种类及结构；
③现场地形及交通运输、水源、电源、排水条件。
2、工程概况
2.1工程简介
台州南前路改建工程位于天津市台州区，是台州新城一条南北向城市主干道，北起潞苑北大街，南到通胡路，全长4687m，道路红线宽60m。
本项目为改建工程的第二标段，道路里程K1+350～K2+900，共计1.55km，施工内容为本标段范围内的道路及雨、污水管道施工。
污水管道位于南前路中线以东2.5m，覆土7m左右，管内底标高为14.284～15.501m（绝对标高，下同）。
干管直径1.2m，共计1521.6m，支管直径1.0m，共计576m。
顶管管材采用Ш级企口柔性钢筋混凝土管，接口为滑动胶圈接口。
污水管道平面布置图如图1所示，纵剖面图如图2所示。
2.2工程数量
污水管道施工主要工程量如表1所示：
表1污水管施工主要工程量
序号
名称
规格
单位
数量
1
干线钢筋混凝土管
D=1200mm
m
1521.6
2
支线钢筋混凝土管
D=1000mm
m
576
3
干线检查井
矩形四通
座
9
矩形直线
座
14
4
支线检查井
Φ1250圆形检查井
座
18
2.3地质条件
根据《岩土工程勘察报告》（报告编号：
09-024），污水管主要埋置于新近沉积的粉砂层中，物理状态：
中密、饱和，含水量在6.3%～15.5%，分层承载力标准值为200Kpa。
2.4水文条件
根据《岩土工程勘察报告》，施工场地静止水位埋深标高范围为10.69～16.11m，污水管内底标高为14.284～15.501m，污水管施工时需要进行降水。
2.5工程环境
污水管道在K1+350～K2+160、K2+400～K2+900范围位于现况道路行车道内，须待实现交通导改后场地具备条件后才能施工；K2+160～K2+400范围位于现况道路以东绿地内，此段有现状电信管线（井）、现状雨水管线（井）、现状给水管线（井）等，并与顶管坑有交叉，施工时需对上述管线进行临时改线或保护处理。
2.6工程难点
⑴粉砂层、地下水位较高，施工时须降水才能施工。
⑵工作井深度达8m左右，基坑须做好稳定支护及临边防护。
⑶大部分工作井位于现状道路上，工作井施工时需要进行车辆导流。
3、施工总体部署
3.1管理目标
3.1.1工期目标
根据目前现场施工拆迁状况，计划2011年2月28日前完成所有污水工程的施工任务。
详见图4《施工总进度计划横道图》中“污水管道施工”部分。
3.1.2质量目标
在本段施工中，严格遵循各质量管理规程，严格对待工程中的每一个细节，严格做好材料选择、细心做好过程控制、精心做好成品保护。
各项工程质量满足合同要求，达到天津市及国家检验评定标准。
3.1.3安全文明生产目标
施工过程中严格按质量、环境、职业健康安全标准组织施工，并针对冬季施工、现场用电制定专项技术保证措施，确保文明安全生产。
我公司的安全生产目标确定为：
不发生因工伤亡、重伤和重大机械设备事故、无火灾事故。
3.2组织机构
项目经理部负责本施工段的全面管理，分别设置施工、技术、材料、安全、质检、测量等部门，制定岗位制度，人员持证上岗，落实相关管理责任。
项目部组织机构图如图3所示。
项目经理 苏培奇
图3项目部组织机构框图
3.3总体技术方案
3.3.1施工方法选定
顶管施工，顶进方式采用敞开式（人工掘进）。
3.3.2工作井确定
顶进井设在25#、27#、29#、30#、32#、34#、36A#、37#、38#、40#、41#、43#、45#井位处，其他检查井处设接收井。
各工作井的平面布置如图1所示。
顶进坑为方井，平面尺寸为6.5m×6.5m，接收井为圆井，主线上直径为3.2m，支线上直径为1.9m。
3.3.3降水
工作井四周降水井设在其四个角位置，管道掘进沿线降水井于管道中线侧两2m处“Z”字型布置。
3.3.4减阻措施
顶进长度小于70m使用触变泥浆减阻，当顶进长度在70m以上时采用管外侧涂蜡+触变泥浆减阻措施。
3.3.5缝隙注浆
采用水泥、粉煤灰混合浆液置换触变泥浆，填充缝隙。
3.3.6方向、高程控制
专职测量人员现场全程控制，水准仪控制高程、经纬仪（或全站仪）控制方向。
3.3.7总体施工方案
1、本工程污水管线施工受现况交通制约，须导改交通后才能完成全线展开施工，故污水顶管需要间断施工，具体区段划分如下：
（1）.K2+160~K2+400（中段），即36A#~39#井段;
（2）.K2+400~K2+900（南段）即39#~46#井段;
（3）.K1+350~K2+160（北段）即36A#~24#井段。
中段：
此段污水施工与现状交通无交叉影响，拟首先开工，为期一个半月。
南北两段若施工需进行交通导改，计划在冬季施工，投入10座顶坑的设备、两支队伍、多个工作面平行施工，，计划在两个月内完成，为道路工程施工创造条件。
施工展开方向：
自K2+400向南、K2+160向北依序进行。
2、顶坑安排要连续，不可间断跳跃布置。
井坑及后续项目施工必须衔接紧凑，以便为道路大面积连续施工消除开展的瓶颈。
3、管道工程进度计划安排
污水管道根据现场实际条件分三部分依次进行施工：
第一：
39#~36A#井范围：
计划用时一个半月；
第二：
39#~46#井、36A#~24#井范围：
计划用时两个月；
施工进度计划横道图如图4所示。
3.3.8拟投入的工力计划
污水管道施工各阶段拟投入的工力计划如表2所示。
表2污水管道施工各阶段拟投入工力计划表
序号
工种
按工程施工阶段投入劳动力情况
2010年
2011年
9月
10月
11月
12月
1月
2月
1
管道工
10
10
该段时间污水管暂停施工，等待西侧雨水管道施工完毕后将现状道路车辆导流到雨水管施工面上（临时道路经过适当处理），为相应段污水管道施工提供场地。
120
120
2
机械工
5
5
15
15
3
钢筋工
5
5
15
15
4
模板工
5
5
15
15
5
砼工
5
5
10
10
6
电工
2
2
3
3
7
电焊工
3
3
6
6
8
砌筑工
5
5
10
10
9
普工
10
10
30
30
3.3.9拟投入的主要施工机械设备计划
污水管道施工各阶段拟投入的主要施工机械设备计划如表3所示。
表3拟投入的主要机械设备计划表
序号
名称
规格型号
数量
（台/根/套）
购置时间（年）
当前使用性能
备注
1
装载机
503
2
2008
良好
2
潜水泵
2″
12
2010
良好
3
交流焊机
BS300
10
2009
良好
4
氧割设备
——
2
2009
良好
5
顶管设备
——
10
2008
良好
6
注浆设备
——
10
2007
良好
注：
顶管设备含油泵、千斤顶、后背、顶铁、工具管等。
3.3.10拟投入的主要材料计划计划
污水管道施工拟投入的主要材料如表4所示。
表4拟投入的主要材料一览表
序号
名称
规格型号
数量
单位
备注
1
模板
竹质胶合板
5
m3
2
支架
扣件式钢管架
3
t
3
方木
100mm×100mm
5
m3
4
工字钢
25#
100
m
5
钢筋
HPB235、HRB335
20
t
3.3.11临时设施准备
1、临设
项目部办公及生活区选定规划道路东侧K1+880附近、原道路东侧的一栋两层框架结构楼房，满足工程需要。
2、临水
生活、施工用水计划与附近村庄进行沟通协调，由村里给水管网提供，同时配合水车运送。
3、临电
临电使用计划使用附近村庄的供电网，否则使用发电机供电。
4、临时路、导行路
新改建道路计划分段施工，当新道路影响原道路正常交通功能时，根据现场条件进行交通改道。
5、标养室
在项目部东侧设置标准养护室一间，配备相关的温度、湿度控制设备及仪器，满足混凝土试块的标准养护所需要的基本条件。
6、堆土场
根据现场实际情况设置临时堆土场，满足路基填土要求的土方单独堆放并尽可能综合利用，不可利用的渣土外运丢弃。
4、顶管施工的方法、工艺及措施
4.1顶管工艺流程
工艺流程如图5所示。
图5管道顶进施工工艺流程图
4.2施工降水
1、鉴于近年来地下水位存在于地面下4m左右，顶管埋深7～8m，管线作业面受地下水影响，需采取降水措施。
2、根据现场地理条件及施工需要，降水采取管井降水，在工作坑外侧及顶管沿线设置管井。
3、每个集水坑内布置一台2″潜水泵抽水，同时根据出水量，调整水泵运行时间。
4、工作坑采用大口井降水，在工作坑四角外1.5m处设置4个ф600无砂管深10m的降水井,并利用反循环机进行钻井，降水井布置如图6所示。
图6降水井布置平面图
4.3工作井基坑支护
顶进坑锁口圈梁为500×400现浇钢筋混凝土结构，顶管工作井采用钢筋格栅＋喷射混凝土结构+工字钢角撑、井壁为250mm厚、C20喷射混凝土，工作井竖向设置三道25I型工字钢角撑。
井底为200mm厚现浇C20素混凝土。
工作井的锁扣圈梁顶标高为路床底标高。
顶进工作井施工图如图7所示，主线接收井、支线接收井支护形式如图8、图9所示。
所有工作井在相应检查井砌筑完毕后直接按规范要求进行回填，围护结构不予拆除。
图7顶进工作井施工图
图8主线接收井施工图
图9支线接收井施工图
工作井施工包括四个主要步骤：
锁口圈梁施工、井身开挖与支护、集水井砌筑、封底。
1、锁口圈梁
顶进工作井锁口圈梁宽500mm，厚度400mm，接收工作井锁口圈梁宽800mm，厚度150mm，为钢筋混凝土结构，如工作井设计施工图。
锁口圈梁施工程序：
测量放线→锯沥青路面→破除路面及挖槽→垫层混凝土→养护→插纵向预留钢筋→安装锁口圈梁钢筋→安装工作井井架及梯道预埋铁→支搭锁口圈梁模板→浇注锁口圈梁混凝土→养护→拆模→砌筑防挡水墙→安装栏杆。
为了工作井下部格栅钢筋网架能与锁口圈梁连接，锁口圈梁向下预留钢筋接头，方法是在槽底向下打孔，插入1000mm长Φ22（HRB335）@1000钢筋（内外梅花形设置）。
顶进坑、接收坑、端头坑圈梁（锁口梁）顶面高程为道路结构顶标高减1.5m，其上部分可网喷10cm混凝土或砌筑37墙。
2、第一道格栅施工
锁口圈梁砼强度达到设计强度的70％进行第一道格栅的施工，第一道格栅紧贴锁口圈梁，配筋如工作井设计施工图所示，格栅钢筋分8段进行施工，先施工角部，然后施工中间部位，如图7所示。
所有安装验收合格后及时进行喷射混凝土的施工。
3、井身开挖及支护
顶进工作井井身采用分层、分段、对称开挖，支护，随挖随支的方法。
每榀开挖步距根据格栅间距确定（500mm～750mm）。
侧壁混凝土施工视土质情况可分多层喷射至设计厚度。
施工程序：
测量放线→井身挖土→焊接纵向钢筋及安装格栅钢筋网（顶进井含角部工字钢）→喷混凝土至设计厚度→下一循环工序。
⑴测量放线
原则上工作井的中心设置与检查井的中心重合，现场可以根据场地条件对工作井的位置进行适当调整，但不能影响顶管的施工。
同时工作井的后背位置尽量与管道的顶进方向垂直。
⑵土方开挖
土方应按照工作井格栅位置逐榀开挖，已完成的支护结构未稳定不能进行下一层土方的开挖。
⑶钢筋（网片）制安
从第二道格栅开始，竖向每隔一道格栅，环线每隔1.5m向侧墙中打入ф32水平钢管，长度3.5m，向下倾斜15°角，格栅榀架安装时与其牢固焊接，格栅纵向连接筋采用ф22钢筋，间距1000mm,双排梅花形布置（两侧间隔布置），焊接对接，焊缝长度按规范进行。
钢筋网片按φ6@150配置、双层，也与格栅焊接牢固，相邻两网片之间的搭接长度为150mm。
工字钢角撑应与格栅钢筋焊接牢固。
⑷混凝土喷射
喷射混凝土可以分多层进行施工，速凝剂的掺入量可以根据天气情况灵活配置。
4、集水井设置
井底设置一500×500×600mm的集水井，以保持工作面的干爽。
集水井侧壁采用120的砖砌体。
5、封底
井身开挖及支护施工至设计标高后，喷射C20素混凝土封底。
4.4顶进阻力计算
根据《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）第6.3.4条可知，顶进阻力按公式6.3.4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），本项目采用触变泥浆减阻技术，按规范表6.3.4-2选8.0~11.0KN/m2（粉、细砂土）；
顶进阻力（KN），按表6.3.4-1中敞开式顶进方式迎面阻力公式进行计算。
其中
顶管机外径（mm）,
工具管刃脚厚度（m）,
挤压阻力，取300~500KN/m2。
本项目顶管最大顶进长度为84m，管道外径最大1.2m，平均摩阻力选择平均值9.5KN/m2，顶管机外径选择1220mm，工具管刃脚厚度选择20mm，挤压阻力选择500KN/m2，将所有已知参数带入6.3.4公式可知，
。
4.5顶管设备的选用及安装
4.5.1工作井基础及导轨
顶进工作井基础如前所述采用混凝土基础，厚度为20cm，混凝土为C20级。
导轨选用43kg/m钢轨。
导轨下用枕木作基础。
导轨安装要求：
两导轨平行、等高，坡向同管道坡度。
安装时必须严格高程及中心线。
导轨高程及内距允许偏差为±2㎜，两轨中分线允许偏差为3㎜。
导轨的中心距（管底距离基础高度按20mm考虑）：
⑴D=1200mmA0=866mm；
⑵D=1000mmA0=807mm。
工作井基础及导轨布置示意图如图10所示。
图10工作井基础及导轨布置示意图
4.5.2顶进工作井后背设置及受力验算
顶进工作井后背采用厚度800mm的现浇混凝土，深入工作井基础底以下500mm，混凝土后背前加设钢后背，以增大后背强度和抗力。
后背必须保证垂直于顶进方向。
根据地质勘察报告，粉砂层分层承载力标准值为200Kpa。
后背设计B×H（宽×高）=4.5m×4.5m=20.25m2
20.25m2×200KN/m2=4050KN＞P=3519KN
4.5.3顶管千斤顶的选用
每个工作坑配置1台320T液压千斤顶，且每个班组应有一台备用。
4.5.4护铁及顶铁
由于一次顶力较大，故护铁均选择U形钢护铁，以确保管体安全，保护管子端面，使端面传力均匀。
4.5.5顶管工具管
针对本工程地质特点，采用管前加设工具管进行顶进施工。
顶管工具管由刃脚、调整部分及动力部分三个部分组成。
使用工具管后，管道的中线及高程更容易控制，更容易管道纠偏。
4.6管道施工运输
4.6.1垂直运输
垂直运输采用起重架，布置两台卷扬机，一台3t，主要用于提升土方及其它小型物件，一台10t卷扬机，主要用于下混凝土管。
起重架布置在顶坑工作平台上。
平台主梁采用45I型钢，上铺15×15cm方木。
起重架由4根L=9m、φ150mm的厚壁（t=12）钢管组成，顶部用60mm圆钢连接，两端锁紧。
架底部焊接在平台下横向置放的［30槽钢上，支脚加肋。
4.6.2水平运输
管内水平运输主要为出土，运输工具采用手推车，人力运输。
4.6.3地面运输
管道顶进过程中土方吊运出井后，卸至顶管工作区附近临时存土场，夜间装载机装车，汽车运出外弃。
4.7管道顶进施工
4.7.1施工工序
破除井壁混凝土→安装工具管→顶进工具管→下首节管→管道顶进。
4.7.2顶进施工
管子先进行外观检查，检查合格后，然后用吊车吊至工作井的导轨上就位。
吊运时采取卷扬机垂直吊运下管，就位后测量管子中心及前后端的管底高程，确认安装合格后实施顶进。
第一节管顶进方向的准确，是保证整段顶管质量的关键，对顶进方向勤测量，勤检查，并细致操作，防止出现偏差。
顶管量测方法与要求：
一、测量次数，在顶第一节管子时，及在校正偏差过程中，每顶进20～30㎝，即对中心线及高程测量一次；在正常顶进中，每顶进50～100㎝测量一次。
二、中心线测量，一般根据工作坑内设置的中心桩挂设中心线，利用特制的中心尺，测量头一节管前端的中心偏差。
三、高程测量，一般使用水准仪和特制的高程尺进行，除测头一节管前端管底高程以检查与设计偏差外，还应测量头一节管后端管底高程，以掌握头一节管的走向，工作坑内应设置稳固的水准点2个，以便测量高程时互相闭合。
四、一个顶管段顶完后，应重新测量一次管道的中心线和高程，一般每个接口测一点，有措口时测两点。
五、顶进每班均应填写施工记录。
施工记录应包括顶进长度，顶力数值（或油泵压力表数值），管位偏差及其校正情况、机械运转情况、土质水位变化以及出现的问题和应注意事项。
交接班时应将施工记录向下一班交接清楚。
六、管前挖土是保证顶管质量及管上构筑物安全的关键。
挖土应遵守下列规定：
1、管前挖土长度，在一般顶管地段，如土质良好，可超越管端30~50cm。
2、管子周围的超挖：
⑴.在不允许土壤下沉的顶管地段（如上面有重要构筑物或其他管道），管子周围一律不得超挖。
⑵．在一般顶管地段，上面允许超挖1.5cm，但下面135°范围内不得超挖。
4.7.3管道纠偏
测量发现管位偏差达1.0cm，一般应考虑校正，但对高程偏差的校正应根据管道的设计坡度和头一节管子的走向来确定校正方法。
当根据头一节管子的走向顶进可能自行恢复到设计位置时，不必校正。
纠偏校正应缓慢进行，使管子逐渐复位，不得猛纠硬调，以防产生相反结果。
人工挖土顶进的校正方法主要有以下几种：
1、挖土校正法：
偏差为1~2cm时，可采用此法。
此法是在管子偏向设计中心的一侧适当超挖，而在相对的的一侧不超挖或留坎，使管子在继续顶进中逐渐回到设计位置。
2、顶木校正法：
偏差大于2cm时候，或采用挖土法校正无效时，可用10cm的圆木或方木一根，一端顶在管子偏向设计中心的一侧内管壁上，另一端安放在垫有钢板或木板的管前土壤上，支架牢固后，开动顶镐，利用顶进时顶木斜支管子所产生的分力，使管子得到校正。
3、顶镐校正法：
方法基本上同顶木校正法，即用小顶镐接一短顶木，利用小顶镐的顶力使管位得到校正。
4.8减阻措施
4.8.1管壁打蜡
为了减少顶进过程中的摩阻力，增大顶进长度，当顶管长度大于70m时在顶进前管外壁涂改性石蜡减阻，打蜡范围混凝土管360°范围。
4.8.2触变泥浆减阻
为了减少顶进过程中的摩阻力，增大顶进长度，在管道顶进过程中采用触变泥浆减阻。
⑴触变泥浆的配制
膨润土运到现场后分批测得膨润土的胶质价，然后按表5进行泥浆配制。
表5触变泥浆配比表
膨润土的胶质价
膨润土
水
碳酸钠
60～70
100
524
2～3
70～80
100
524
1.5～2
80～90
100
614
2～3
90～100
100
614
1.5～2
⑵触变泥浆的注入
管道顶进后在管壁与土壁的缝隙间注入触变泥浆，形成泥浆套减阻。
触变泥浆从前向后依次加入，顶进一段距离后及时进行补浆。
为了使膨润土充分分散，泥浆拌和后停滞时间在12h以上。
⑶加浆设备及加浆压力
加浆设备采用1-1B泥浆泵。
加浆前先通过注水检查注浆设备，确认设备正常后方可灌注，压力控制在0.05MPa左右，在灌注过程中按实际情况调整注浆压力。
4.9工后管外缝隙注浆
管道顶进完成后，为将管道顶部的空隙填实，控制地面沉降，同时将触变泥浆置换出来，进行充填注浆。
使用高压注浆泵，注浆压力0.1Mpa，浆液为水泥、粉煤灰混合浆液。
补浆时由后向前交错压入浆液。
4.10管内通风、照明和浆液输送
本工程管径较小，当顶进长度超过50m时采用强机械通风。
管内照明及工作面照明采用24v低压照明电源线路，照明灯距离为5m。
触变泥浆及置换注浆浆液输送采用2寸高压胶管。
4.11主线管道检查井的施工
主线检查井采用矩形钢筋混凝土检查井，施工详见《国家建筑标准设计图集02S515》。
检查井施工顺序：
清理井底→测量放线→管口凿毛→垫层混凝土→底板钢筋→底板模板→底板混凝土→侧墙钢筋→侧墙模板→侧墙混凝土→养护→拆模→回填土至检查井侧墙高度→流槽砌筑→爬梯安装→盖板安装→井筒井盖安装→回填土至地面。
4.11.1钢筋工程
1、钢筋加工
钢筋在现场钢筋厂加工。
施工现场设一钢筋加工厂，配备一台切断机，一台弯曲机，钢筋加工执行《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204-2002。
2、钢筋绑扎
钢筋绑扎及安装按图纸尺寸进行施工，钢筋绑扎分底板钢筋侧墙两部分绑扎。
纵向筋搭接位置要相互错开，搭接长度及接头位置符合GB50204-2002第三节的规定。
为保证两层钢筋之间的间距，在两层钢筋之间设架立筋。
遇预留孔洞时，按设计图，进行钢筋加强。
钢筋绑扎时要严格控制钢筋保护层厚度，垫块规格50×50mm，厚度同设计钢筋保护层厚度相同，垫块数量一般2块/m2，在仓端头钢筋较密处加密，垫块呈梅花状分布，严禁用石子、砖块等代替垫块。
在绑孔过程中，人若在钢筋上行走时，在钢筋之上铺木板。
4.11.2模板工程
模板选用1
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