DN16001.docx
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DN16001
DN1600雨水管施工方案
1工程概况
本工程为金融总部商务区基础设施建设项目为配合新建下穿隧道施工需对既有道路市政管网进行改造。
其中新建DN1600雨水管道全长342.6m，从礼顿山沿新建道路西侧由南向北接入北支渠，主要汇集纬六路至府城大道段雨水。
新建DN1600雨水管原设计采用全部采用明挖施工，但YW7检查井至北支渠段，经会议讨论后该段调整为顶管施工，理由如下：
（1）该处需横穿现状府城大道，府城大道为交通主干道车流量较大，且该雨水管道与主线隧道同期施工，现预留社会车辆通行道路宽度15.0m，如该段采用明挖施工将会对现状交通产生严重影响；
（2）该段既有管线较多，如采用明挖施工需横穿给水、燃气、电力浅沟、通讯管线、军用光缆等管沟（详见表1），管线保护工程量较大，且存在一定的安全隐患。
为减少交通压力、降低管线保护费用及减少施工安全隐患。
经会议讨论确定从原设计YW7检查井位置到北支渠段明挖段施工改为顶管施工，顶管段全长66.3m。
通过力学计算可知单向顶进工作井无法满足需求，故采用双向顶进施工法。
（具体力学计算详见本方案：
8.4力学计算）。
表1施工过程中相关影响管线
位置
地下管线、浅沟
备注
DN1600横穿府城大道段
DN600给水管道
横穿
DN160燃气管线
横穿
10kv电力浅沟
横穿
通讯排管
横穿
通讯电缆线
横穿
现场施工主要工程数量见表2：
表2主要工程数量表
分项
单位
工程数量
备注
土方开挖
m³
14552.43
DN1600顶管段
m
66.3
DN1600明挖段
m
276.3
2000×1100矩形钢筋混凝土检查井
座
7
DN500支管
m
89
填方
m³
13544.07
Φ42钢管
m
5240m
土钉支护
C20网喷砼
m³
467
2编制依据
（1）《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》建质2009-87号文
（2）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）；
（3）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）；
（4）《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）；
（5）《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268—2008）；
（6）《工程测量规范》（GB50026-2007）；
（7）《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》（JC/T640-2010）；
（8）《顶管施工技术及验收规范》（2008试行本）等相关施工、技术规范；
（9）《成都地区基坑规程安全技术规范》（DB51∕T2075-2011）；
3.水文地质情况
3.1地层特性
场地所属地貌单元为岷江水系一级阶地，施工深度范围内所揭露地层从上至下依次为：
第四系全新统人工填土层（包括杂填土、素填土、淤泥质素填土）；第四系全新统冲积层（粉质粘土、细砂、中砂、卵石）；白垩系上统灌口组（紫红色泥岩）。
3.2水文条件
（1）地表水：
地表水为场地东侧锦江，河水深约2.0m，流速0.3m～0.4m/s，河床切割至卵石层，河水与地下水有较强的水力联系，河水水面高程高于场地地下水位，对场地地下水呈补给状态。
（2）地下水：
地下水主要为上层滞水、孔隙潜水、基岩裂隙水，水位约在6m～7m左右，水位呈北高南低趋势，地下水流向由北向南，渗透系数约为25m/d。
4施工部署
4.1施工围挡
本次DN1600雨水管道与主线隧道同期施工，施工围挡区段实行封闭式管理，围挡结构采用2.0m高PVC围挡型式，围挡沿工地四周连续设置，在围挡门口内侧设洗车区，且由专人管理、保洁。
明挖段及YW7检查井位置顶管工作井，使用施工区综合围挡。
4.2施工道路
DN1600管道施工时在沟槽西侧设置临时便道，便道宽3m，便道铺设30cm厚砂砾石。
在大门设置洗车槽和专人管理。
4.3施工用水、用电
（1）施工用电
施工用电由1号（1000KVA）变压器引入，下设2级配电箱，在2级配电箱接入3级配电箱，施工用电从3级配电箱接入。
为防止施工过程中停电等现象，于1号变压器配备400KW发电机，以供停电时使用。
（2）施工用水
采用主线隧道降水井井水。
4.4施工污水排放
沿施工围挡临路侧设置30×30cm截水沟截断雨水及防止施工污水流至市政道路（截水沟断面图见图1），在门口处设置沉淀池，待雨水及施工污水经过沉淀后排入既有市政管网内。
图1截水沟断面尺寸图
4.5施工降排水
因DN1600雨水管道距离主线隧道西侧降水井距离较远，超过有效降水作业半径，故DN1600雨水管及顶管工作井施工过程中对地下水、雨水采取明排措施。
在基坑及工作井内一侧各设置20×20cmC20混凝土现浇排水沟（排水沟断面图见图2），并设置集水井，集水井尺寸50cm（长）×50cm（宽）×1（深）m。
每口集水井配备1台QW25-8-22-1.1型污水泵，当坑内积水时，及时的抽至基坑上口外的沉淀池，经三级沉淀后排入北支渠，并在整个施工过程中安排专人进行排水抽水工作。
图2排水沟断面图
5施工计划及资源配制
5.1施工计划
DN1600雨水管道施工分阶段施工：
第一阶段：
YW11#检查井～YW7检查井处顶管工作井段，计划工期2013年9月8日～9月28日，明挖施工长度135.1m；
第二阶段：
YW7检查井处顶管工作井、YW6检查井处顶管工作井、管道顶进施工及DN1600雨水管接入北支渠施工，顶管长度66.3m，计划工期2013年9月29日～10月20日
第三阶段：
YW15#检查井～YW11#检查井，明挖施工长度141.2m，计划工期2013年10月15日至30日。
第一、第二阶段与主线隧道AK0+495～635段同步开展施工，第三阶段与主线隧道AK0+635～900段同步施工。
5.2、人员及机械设备配置：
雨水管道工程配备给排水工程师1人，并配备试验检测人员和技术、管理人员、运输班、电工班、砼浇注班、管道安装班、泥工班、机械班、杂工班等，人员配备详见表2；机械配置详见表3：
表3人员配备表：
序号
班组
人数
备注
1
电工班
3人
2
机械班
8人
3
砼工班
15人
4
现场管理人员
5人
5
管道安装班
10人
6
杂工班
10人
7
钢筋班
5人
表4主要机械设备计划表：
序号
机械名称
型号规格或生产能力
数量
1
履带式单斗挖掘机
液压1.0m3
2台
2
振动压路机
16t
1台
3
蛙式电动夯实机
夯能62kgm
6台
4
轮胎式起重机
25t
1台
5
自卸汽车
10t
5台
6
钢筋切断机
¢40mm
1台
7
钢筋弯曲机
¢40mm
1台
8
木工圆锯机
¢600mm
1台
9
污水泵
QW25-8-22-1.1型
5台
10
交流电焊机
30KVA
2台
11
砼振捣器
插入式D50
8台
12
千斤顶
200T
6台
13
高压液压泵
32L
4台
14
卷扬机（垂直吊装）
5T
2台
15
喷锚机
4台
16
空压机
2台
17
中压鼓风机
LFR-HD100
2台
6施工流程
管道施工主要分为明挖、顶管施工两大部分，控制重点和部署如下：
（1）第一阶段：
DN1600明挖段施工流程：
施工打围→绿化拆迁→挖探沟→土方开挖及支护→验槽→管道基础施工→管道安装→检查井施工→闭水试验→土方回填
（2）第二阶段：
DN1600雨水管顶进施工阶段；顶管流程见图
图3顶管施工流程图
7工作井施工
工作井采用采用格栅钢架支护施工，混凝土强度等级C30，井壁及格栅尺寸详见附图。
通过计算可知，工作井无法满足单向顶力要求，故决定使用双向顶进,每个工作井负责施工33.2m。
7.1工作井施工流程
测量放线定位→土方开挖→圈梁施工→架立格栅钢架→喷混凝土→C30素混凝土封井底→顶管→回填。
7.2土方开挖
工作井土方开挖遵循“分层开挖（0.45m），随挖随护”的原则。
土方开挖采用人工配合30挖机的开挖方式，挖机将开挖面向下0.45m深度内土体进行挖除，开挖过程中严禁将井壁周围土体扰动，挖机开挖后采用人工对井壁周围土体开挖、修边，如果周边土体坍塌，及时采用喷射C20混凝土封闭。
首次开挖至地面标高以下50cm，按1:
1.2放坡后放出工作井轮廓线。
以工作井轮廓线向下挖80cm，施做锁口圈梁。
圈梁采用C30钢筋混凝土。
待圈梁制作完成并达到规定强度后在继续开挖进行井壁施工。
施工时应注意对圈梁的保护，避免在井壁施工时对圈梁造成人为破坏。
井内采用工作平台上的电动卷扬机将土送至平台上，然后运出井外。
运出的废渣，暂时堆放在工作坑外5m以外，并及时清理运输到弃土场。
7.3井壁施工
开挖完成后应马上开始井身格栅安装，格栅在钢筋加工厂提前预制后运至现场，格栅采用M25螺栓进行连接。
每榀格栅间采用Φ22钢筋焊接搭接，搭接长度不小于10d，连接筋沿内外主筋外缘环向间距0.5m。
井筒满铺Φ6-100×100（双层）钢筋网片，钢筋网钢筋要求双面焊。
格栅安装完成后应上报监理工程师进行验收，合格后进行下部施工。
井壁表面喷C30混凝土，喷锚应喷满喷实，并应满足钢筋保护层4cm厚。
施工至设计井筒底面高程时，采用C30素混凝土进行封底。
8.顶管施工：
8.1施工阶段划分
顶管施工拟划分为三大施工阶段，各阶段划分、控制重点和部署如下：
（1）第一阶段：
准备阶段（包括技术准备、物资及材料准备、人员准备）；
（2）第二阶段：
工作井、接收井、导轨制安、千斤顶就位等施工阶段；
（3）第三阶段：
顶管顶进施工阶段；
8.2工作井设置及尺寸确定
8.2.1工作井的最小长度要求
计算公式：
L=L1+L2+L3+L4+L5
式中：
L—工作井的长度（m）；
L1—圆管顶进后，顶管管节留出的长度取0.5m；
L2—管节长度，2m；
L3—千斤顶长度，1.5m；
L4—后背墙厚度，3m；
L5—取土工作长度，0.6m；
L=0.5+2.0+1.5+2.4+0.6=7m，工作井最小净长度为7m，方案采用内径7m，满足施工要求。
8.2.2工作井深度确定：
工作井底板标高484.18，管道内标高为484.66，管道与底板之间净间距为32cm，满足导轨安装所需要的高度。
原地面标高为489.98，故工作井深度为6.15m：
8.3后座墙施工及顶管管材选样
8.3.1施工准备
工作井施工完成后施工后座墙，采用C30素混凝土浇筑。
8.3.2管材选用
顶进管节采用C40Ⅲ类钢筋混凝土预制管，管道外径1.92m，内径1.6m，圆管每节长度2.0m。
实际顶管长度66.3m。
8.4力学计算
8.4.1DN1600顶管力学计算
（1）顶管顶进力的计算
按照《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268—2008（6.3.4节）公式计算：
顶进阻力计算公式：
Fp=πD0Lfk+NF
=3.14×1.92×66.3×16=6395.4KN=639.5T
式中:
Fp=顶进阻力（KN）；
π—取值3.14
D0—管道的外径,1.92m
L—管道实际顶进长度,66.3m
Fk—管道外壁与土的单位面积平均摩阻力，根据地质情况描述及不确定因素并结合规范要求按6.3.4-2表中选用最大值16kN/m2。
NF—迎面阻力,顶管前挖土取值为0KN。
（2）管道允许顶力
管道允许顶力（管材混凝土强度=C40时）
式中：
FD—允许顶力（t）；
σS—混凝土设计强度等级，40MPa；
As—工作面积；
K—安全系数，取3
其中AS计算公式为
=π（19202/2-16002/2）×π=884224mm²
式中：
DW—管材外径1920mm；
D—管材内径1600mm；
π—取3.14
代入数值得：
C40管材允许最大顶力为1179t,满足施工需要。
（3）后背墙受力验算
工作井后背墙采用设计现浇素混凝土墙，尺寸为高3m，长6.6m，厚2.4cm。
F=Kp×r×h×Bq×（h1+2Hq+h2）∕2η
式中：
Kp-被动土压力系数，取2.0
r-土的重度（KN∕m3），21KN∕m3
h-工作井深度（m），6.15
Bq-后背墙的宽度（m），6.6m
Hq-后背墙的高度（m）3m
η-安全系数，取2.0
h1、h2见下图4所示，h1取2.8m，h2取0.35m
图4后背墙受力示意图
按上式计算可得，后背墙允许顶力F=390t。
由于后座墙所允许顶力小于顶管所需顶力。
故决定采用两个工作井双向顶管施工。
将原本接收井改为工作井从相反方向施工。
两端顶管施工同时进行，各顶进33.2m。
（4）双向顶管所需顶进力的计算
按照《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268—2008（6.3.4节）公式计算：
顶进阻力计算公式：
Fp=πD0Lfk+NF
=3.14×1.92×33.2×16=3197.7KN=319.8T
式中:
Fp=顶进阻力（KN）；
π—取值3.14
D0—管道的外径,1.92m
L—管道顶进长度,33.2m
Fk—管道外壁与土的单位面积平均摩阻力，根据地质情况描述及不确定因素并结合规范要求按6.3.4-2表中选用最大值16kN/m2。
NF—迎面阻力,顶管前挖土取值为0KN。
通过之前计算可知工作井后座墙允许顶力F=390t，顶管顶进阻力为319.8t＜390t。
满足规定要求。
（5）主顶的选择：
通过顶力计算及考虑地下工程的复杂性及不可预见因素，顶管设备取1.5倍左右的储备顶力，因管道的顶力为319.8t，故设备顶进应力，取F＝319.8t×1.5≈479.7t,考虑选用2个千斤顶作为单管顶进动力设备，每个千斤顶的顶力为200t。
（6）经过验算及现场尺寸量测选定主顶千斤顶对称布置2个，每个顶力为200t。
每台千斤顶规格一致，行程同步，油路并联，共同作用，均备有独立的控制阀。
（7）压力计算：
在后背墙与千斤顶接触位置各设置一道0.5m×0.5m，2cm厚的钢板，顶力为319.8t，则压力为12.7Mpa，小于30Mpa，满足顶力要求
8.5导轨安装
导轨是由两道平行的钢轨构成，主要作用是使推进管在工作井中有一个稳定的导向，并使推进管沿该导向进入土体。
轨底与型钢焊接成一体，安装时和工作井底板预埋钢板焊牢，并用型钢支撑或用砼围牢。
导轨安装前要先复核管道中心位置，确保导轨的高程、轴线位置准确。
导轨定位必须稳固、正确，在顶进中承受各种负荷时不位移、部变形、部沉降。
导轨安装如图5所示：
图5导轨安装示意图
导轨安装应符合下列规定：
1、两导轨应顺直、平行、等高，其坡度应与管道设计坡度一致。
当管道坡度＞1%时，导轨可按平坡铺设。
2、导轨安装的允许偏差应为：
轴线位置：
3mm；顶面高程：
0～+3mm：
两轨内距：
±2mm；
3、安装后的导轨必须稳固，在顶进中承受各种负载时不产生位移、不沉降、不变形。
4、导轨安放前，应先复核管道中心的位置，并应在施工中经常检查校核。
8.6千斤顶安装
顶管采用2台200t等推力油缸，油缸行程为60cm，总推力为500t，2只油缸固定在拼装式油缸架上，下井时整体吊装。
安装在油缸架上的油缸中心误差控制在3mm以内。
主顶油缸架安装也要位置准确，保证油缸受力点的位置准确，其高程和平面安装误差控制在3mm以内。
（1）主顶设备主要由下列装置组成：
主顶千斤顶；组合千斤顶架；液压动力泵站及管阀；顶铁。
（2）千斤顶的安装应符合下列规定：
①千斤顶固定在支架上，其合力的作用点就在管道中心的垂直线上；
②千斤顶应规格相同，行程同步，每台千斤顶的使用压力不应大于其额定工作压力，千斤顶伸出的最大的行程应小于油缸行程10cm左右。
③顶的油路必须并联，每台千斤顶应有进油、退油的控制系统。
④千斤顶位置应在1/4～1/5管道位置处，如下图6所示。
图6千斤顶与管端位置关系图
（3）油泵安装和运转应符合下列规定：
①油泵宜设置在千斤顶附近，油管应顺直、转角少；
②油泵应与千斤顶相匹配，并应有备用油泵；油泵安装完毕，应进行试运转；
③顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进；
④顶进中若发现油压突然增高，应立即停止顶进，检查原因并经过处理后方可继续顶进；
⑤千斤顶活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快。
（4）顶铁的安装和使用应符合下列规定：
①顶铁应有足够的刚度，并且顶铁的相邻面相互垂直。
②安装后的顶铁轴应与管道轴线平行、对称，顶铁与导轨和顶铁之间的接触面不得有泥土、油污等杂物；
③更换顶铁时，先观察顶铁有无异常现象，应先使用长度大的顶铁：
顶铁拼装后应锁定；
④本次顶铁采用与管径尺寸相等的环形顶铁。
8.7顶进施工
工作坑内设备安装完毕，经检查各部处于良好状态，即可进行开挖和顶进。
首先将管子下到导轨上，就位以后，装好顶铁，检测管轴线和管底标高是否符合设计要求，合格后即可进行管前端挖土。
顶进利用千斤顶出镐，在后背墙满足顶管最大顶力不动的情况下，将圆管向前顶进。
顶进操作过程为:
安装好顶铁挤牢，管前端已一定长度后，启动油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作行程，将管子推向一定距离。
停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞回缩。
添加顶铁，重复上述操作，顶管进至离坑边还有50cm左右时，应立即卸管，进行下一节管子安装。
重新装好顶铁，重复上述操作。
顶进时应注意事项:
①.顶进时应遵照“先挖后顶，随挖随顶，控制进尺”的原则，应连续作业，避免中途停止，造成阻力增大，增加顶进的困难。
②首节管子顶进的方向和高程，关系到整段顶进质量，应勤测量，勤检查及时校正偏差。
③安装顶铁应平顺无歪、斜、扭现象，每次收回活塞加放顶铁时，应换用可能安放的最长顶铁，使连接的顶铁数目为最少。
④顶进过程中，发现管前土方坍塌、后背倾斜，偏差过大或油泵压力表指针骤增等情况,应停止顶进，查明原因，排除故障后，再继续顶进。
⑤每循环开挖长度35cm，单次顶进至距挖土面5cm位置，顶进过程中严格控制每循环进尺。
⑥详细记录设备使用中有关的数据（如油压、油表等）。
管前挖土是保证顶进质量及地上建筑物安全的关键，管前挖土的方向和开挖形状，直接影响顶进管位的准确性，因为管子在顶进中是循已挖好的土壁前进的，因此，管前周围超挖应严格控制。
对于密实土质,管端上方可有≤1.5cm空隙，以减少顶进阻力，管端下部135°中心角范围内不得超挖（见图7所示），保持管壁与土壁相平，也可预留1cm厚土层，在管子顶管过程中切去，这样可防止管端下沉。
管前挖土深度，一般等于千斤顶出镐长度，超挖过大，土壁开挖形状就不易控制，容易引起管位偏差和上方土坍塌。
管内挖土工作条件差，劳动强度大，应组织专人轮流操作，并有足够的安全照明灯具。
管前若遇有孤石、大的混凝土块，需用冲击钻将其破碎后，在进行顶进。
管前挖出的土，及时外运。
采用人工推小推车出土，土运至管外，再用工作平台上的电动卷扬机送至平台上，然后运出坑外。
运出的废渣，暂时堆放在工作坑外5m以外，并及时清理运输到指定的弃渣地点。
图7超挖示意
a——最大超挖量；b——允许超挖范围
8.7.1测量与纠偏校正
（1）顶管测量
顶管测量采用激光线测设法控制测量。
用激光经纬仪（激光束导向）安装在工作坑内，并按照管线设计的坡度和方向调整好，同时在管内装上标示牌，当顶进的管道与设计位置一致时，激光点即可射到标示牌中心，说明顶进质量无偏差，否则根据偏差量进行校正。
全段顶完后，应在每个管节接口处测量其中心位置和高程，有错口时，应测出错口的高差，以衡量全段高程与纵坡，高程与中心偏差应在允许值之内。
为保证管道光滑度要求，对于错口处采用砂浆抹平。
①施工过程中，按照设定的管道中心线和工作坑位建立地面与地下测量控制系统，控制点设在不易扰动、视线清楚、方便校核的地方，并加以保护。
②在顶进过程中，激光经纬仪从始至终进行跟踪测量，激光纠偏系统随时根据激光点的左右上下进行纠偏。
③在顶进第一节管（工具管）时，每顶进10～20㎝，即对中心和高程测量一次；在正常顶进中，每顶进50㎝时测量一次。
④高程测量：
使用水准仪和高程尺，测首节管前端内底高程，以控制顶进高程；同时，测首节管后端内底高程，以控制坡度。
⑤激光的光束不仅给出了管道的顶进的水平方向，同时也在垂直方向上给出了正确的坡度和标高。
管道顶进过程中施工人员可结合水平尺上光束指示的读数进行调整管前土方的去留，及时调整管道轴线及标高。
（2）纠偏校正
顶管偏差校正以预防为主，不能等到产生明显超差时地进行校正。
顶进中发现管位偏差10mm左右，即应进行校正，纠偏校正应缓缓进行，采用小角度、顶进中逐渐纠偏，使管子逐渐复位，不得猛纠硬调。
具体纠偏可以采用以下几种方法：
①挖土校正法：
采用在不同部位调整挖土量的办法，以达到纠偏的目的，这种方法校正误差范围一般不大于10-20mm。
施工中要不断总结经验,调整挖掘范围,保证顺利进行,决不能盲目掏挖造成偏差,也不可盲目纠偏以产生隐患。
②强制校正法:
偏差范围大于20mm时,采取千斤顶纠偏法。
超挖纠偏不起作用时，用小型千斤顶在工具管尾端偏向的反侧内管壁上，另一端斜撑在有垫板的管前土壁上，支顶牢固后，即可施工加顶力。
同时配合超挖纠偏法，边顶边支，直至使偏差回归。
③衬垫校正法:
局部地基软弱、地基承载和不足而使管头底沉，这时结合顶木校正法同时在管底下衬垫，换填砂石加工板等以增加地基强度。
（3）管道顶进允许偏差见下表5：
表5管道顶进允许偏差
项目
允许偏差
轴线位置
50
管内底高程
D≥1500
-50，+40
相邻管间错口
钢筋混凝土管道
15%壁厚且不大于20
对顶时两端错口
50
8.7.2管道接口处理方法
管道接头应保证对管道导向环的充分固定
接口处理：
由于顶管的管材为平型接口，顶管完毕后，对于管与管之间的缝隙，采用环氧泥砂浆压实填抹。
如果管道顶进完成后的压力试验导致管道泄漏，应在管道内部安装一个密封环，然后还应进行接口的防水测试。
8.7.3管道裂缝处理方法
在顶进过程中，管道因受力不均产生的裂缝，需进行处理。
细微裂缝采用环氧砂浆进行填缝处理，明显裂缝采用掺有铝粉的砂浆填缝处理。
8.7.4照明及通讯
工作面内采用12V安全电压照明，电线沿管道内壁敷设，采用防水型灯泡。
为保证井上人员和井下人员的联络，及时反馈施工的进展和遇到的问题，井上和井下人员配备对讲机。
8.7.5通风
采用鼓风机通过通风管进行送风,抽风机抽风，使操作空间行程循环风。
风量的计算：
（1）按洞内同时工作的最多人数计算：
Q=k×m×q
式中：
Q-所需风量，m3/min
k-风量备用常用系数，常取k=1.1-1.2
m-洞内同时工作的最多人数
q-洞内每人每分钟需要新鲜空气量,通常按3m3/min。
现管内有3人工作,1人开挖,2人负责运余泥,取k=1.1,m=5,则有Q=k×m×q=1.1×3×3=9.9m³/min。
（2）送风计算
Q供；P×Q
式中：
Q-计算风量；P-漏风系数
每百米漏风率一般可控制在2%以下，取P=1.02，则Q供；P×Q=9.9×1.02=10.09m3/min。
选用20m3/min高压空气压缩机
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