机械顶管施工组织方案248.docx

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机械顶管施工组织方案248

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4.1.7顶管施工

（一）机械顶管施工工艺

施工准备测量放样

导轨安装

顶进设备安装后座顶板安装

后座千斤顶安装

洞口止水装置安装

掘进机就位掘进机试运行

割开挡土板

掘进机穿墙后座千斤顶顶进

出泥准备轴

线

偏差测量控

制管道顶进管内出泥

循

顶进纠偏

环

混凝土管拼装接口检验

混凝土管进场验收混凝土管顶进结束

设备转移

机械顶管工艺流程图

机械顶管施工工艺框图

（二）施工方案编制依据及顶管机选型

1、工程设计图纸。

2、工程所提供的地质情况。

3、《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008。

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4、顶管机选型

根据现场勘察本工程具有以下特点、难点：

茱萸大道顶管段为素

填土、粉质粘土、和淤泥质土，茱萸大道两侧紧靠运粮河支流，水位

受大气降水及河涌潮水影响较大，地下水位埋深比较浅；顶管主要在

淤泥层、砂层及素填土中顶进，地下水丰富。

为确保工程质量万无一

失，确保绝对工程安全，我公司根据以往在该区域的施工经验，决定

采用土压平衡顶管掘进机，由于该机采用了先进的平衡原理，因此采

用该顶机除了安全可靠外，顶管施工对地面的影响降至最小。

顶管机施工原理及主要特点：

该机型的施工原理是在工具管机头设土仓，土仓中的土通过大螺

旋出土机运出，通过控制大螺旋机的出土量与顶进的进尺，确保土仓

中的土压力在一定范围内波动，也就确保了被开挖地层的沉降与隆起

值在允许的范围内。

另外，该机还在土仓中设有注浆嘴，可以对土仓

中的土体进行改良，以适应不同的地层。

（三）施工方案

1、组织方案:

本次施工全段为机械顶管施工，每60米左右设置

工作坑一个，接收坑一个。

根据工程位置工作坑、接收坑设置在有预

埋管井位处。

2、根据工作坑与接收坑位置全线采用注浆减阻顶进技术，配合

中继间施工，每段设置中继间2套，第一套距机头50米，第二套距

第一套80米。

采用DK－2200型全断面土压平衡顶管机施工。

3、顶管坑的用地范围为:

20米*30米，接收坑用地范围为:

20米

*30米.施工场地用1:

6灰土拌和后用压路机碾压，进行全面硬化。

4、支护形式

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矩形工作坑采用外侧为直径0.3米，净间距0.2米，梅花状布置

两层旋喷桩，深为较管道埋深深3米的旋喷桩配合内侧较管道埋深深

1米的钢筋混凝土护壁墙逆作法施工，内衬墙厚度30cm，砼强度C30。

5、工作坑、交汇坑开挖施工方案

a依据施工图纸提供的坐标点，用全站仪放出工作坑中、坑南，

坑北中线点。

坑南，坑北距坑中8m，在开挖的过程中对坑南，坑北

两点进行保护。

b旋喷桩施工完成后，利用标准臂挖掘机进行开挖，开挖完成后，

人工进行刷坡，同时坑上进行钢筋制作，随即进行钢绑扎。

在绑扎过

程中保证搭接长度不小于35d，做到每一个绑扎点，绑扎紧固。

绑扎

完成后进行模板安装，在模板安装时，必须做到两块相临模板固定牢

固，紧密，平整；以确保工作坑护壁的平整度。

接下来进行模板加固，

该加固采用满堂红支架加固，此加固方法能确保在浇注混凝土过程中

减少模板的变形，以保证护壁墙面的平整度，加固完成校正无误后，

方可浇注混凝土，在养生48h后拆模成型，依次下挖深度小于3米。

每层护壁墙向内侧留台5-8cm，便于砼施工。

6、工作坑的尺寸计算：

工作坑采用旋喷桩配合钢筋混凝土护壁墙逆作法施工。

工作坑的

上口开挖尺寸为：

11*8米,井底基础尺寸为:

10*7米；接收坑的尺寸

为：

8*7米,井底基础尺寸为:

7*6米。

矩形工作坑的底部尺寸一般可按下式计算其宽度（B）与长（L）：

B=D1+2b+2C

式中B——工作坑的底部开挖宽度（m）；

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D1——管外径（m），此工程管径为D800mm，故D1为

970mm；

b——管两侧操作空间（m），一般为每侧1.2～1.6m，

此工程管径为D800m，m故b约为1600mm；

C——撑板厚度（m），一般采用0.5m混凝土护壁。

L=L1+L2+L3+L4+L5

式中L——工作坑的底部开挖长度（m），

L1——管节长度（m），此工程管径为D800m，m故L1

为2000mm；

L2——顶管机长度（m），此工程管径为D800mm，故L2

为5200mm；；

L3——出土工作间长度（m），此工程管径为D800m，m

故L3为4500mm；；

L4——后背墙的厚度（m），此工程管径为D800mm，故

L4为500mm。

L5——稳管时，已顶进的管节留在导轨上的最小长度

（m），一般为0.3m～0.6m，此工程管径为D2200m，m故L5为500mm；。

7、工作坑的基础

采用混凝土基础，浇筑宽度为全工作坑坑底。

并在混凝土内部埋

设重型钢轨，重轨有足够的强度，能承受较大的荷载。

四周设置集水

槽，深度不小于20cm，坡向集水坑，在工作坑东南角设置集水坑，

深度不小于1.0米，并在集水坑顶设置井篦，防止人员失足受伤，积

水坑内安装3寸污水泵及泵管，以备防汛。

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8、导轨安装

导轨安装是顶管施工中的一项重要工作，安装的准确与否直接影

响管子的顶进质量，因此导轨选用钢质材料制作，并应有足够的刚度，

导轨设计采用重型钢导轨，其安装要求如下：

安装后导轨应该牢固，

不得在使用中产生位移，并且要求俩导轨应顺直，平行，等高或略高

于该处管道设计高程，其纵坡应与管道设计坡度相一致。

安装导轨时，

应首先利用垂球和直尺确定导轨的间距和平面位置，然后测出导轨各

点的实际高程，并与设计高程相比较，确定导轨的高程调整后进行安

装。

在混凝土基础上铆钉钢筋，将钢轨焊接在混凝土基础上铆钉的钢

筋上，再进行导轨混凝土浇注，其两重轨间的混凝土面必须留为弧形，

确保管壁与两重轨间的弧形混凝土面相离。

导轨的安装精度必须满足

施工要求。

其允许偏差为：

轴线3mm，顶面高程为0～+3mm，两轨间

距为±2mm。

两根钢轨的内距计算：

A=2√R2-r

2-r

2

式中：

A——两导轨内距（mm），

R——管外半径（mm）；

r——管内半径（mm）；

9、工作坑后背设置

后背加固采用后背钢板，以均匀传递千斤顶的反力至钢筋混凝土

护壁墙，钢筋混凝土后背墙必须保证500mm厚，钢板与钢筋混凝土护

壁墙紧密相贴，保证后背体系的稳固。

轴线、顶铁轴线和管道轴线相

互平行。

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顶管工作坑必须配备起重设备，采用门式起重机，起重能力必须

满足吊装顶管机组、混凝土管和顶进设备的拆装要求。

起重刚绳安全

系数为8，必须有合格证。

起重机操作有专人负责，严格执行操作规

程。

正式作业前应试吊，吊离地面10cm左右时，检查重物的捆扎情

况和制动性能，确认安全后方可起吊。

起重机操作有专人负责，严格

执行操作规程。

10、管道的接口形式：

顶管使用时的砼材须满足标准和设计要求，对管材材质更需要严

格控制，绝对不能因一节管材受损而使整段顶管受影响。

按照设计要

求顶管采用钢筋砼F管，采用钢套管接口。

11、施工用电

由于DK-2200土压平衡顶管机的主要组成方面均是大功率电器

设备，用电量大，并且顶管是24小时连续作业，为满足顶管期间用

电的连续性和稳定性，降低工作坑位置地下水位，本次顶管每两段需

架设315变压器1台，并应设在两段顶管距离的中央位置。

12、工期安排：

计划工期为平均每天顶进：

5.5-6米

13、机械、机具用量：

序配置设备设备名称型号、产地、出厂日期备注号数量状况

良1挖掘机320C/美国卡特1

好

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土压平衡顶良2DK2200/镇江煤矿机械厂1管机好

良3门式起重机西安重型机械厂1

好

良4平地机850/哈尔滨德莱赛1

好

良5装载机ZL50F/山工集团1

好

良6振动压路机150D徐工集团1

好

良9洒水车SC4460JY/青岛专用汽车厂1

好

斯太尔运输良

ZZ3322BM294K青/岛专用汽

1013

车车厂好

良11汽车吊QY-20/徐工集团1

好

良12汽车吊QY-70/徐工集团1

好

良13砼运输车MR45-T/上海华东建筑厂4

好

300GF3-1/上海柴油发电机

良

14发电机组1

厂好

良15蛙式打夯机HW-60/西安2

好

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插入式振动良16ZG50/上海华东建筑厂4器好

良

17钢筋切断机GQ40-1/上海华东建筑厂2

好

良18钢筋弯曲机GTBT-40/上海华东建筑厂2

好

良19钢筋调直机GT4-14/上海华东建筑厂2

好

良

20交流电焊机BX-315/LHF-400/西安3/2

好

良21破碎锤220LC-V/大宇烟台有限公司1

好

良

22旋挖钻机200型，钻杆为D300mm1

好

良

23潜水泵3寸，扬程30米45

好

14、现场电力需要：

1.备用300KW发电机组1台

2.下设315变压器1台

15、人员安排：

劳务方配合人员：

25人/坑

16、降水及排水事宜

1.沿线距离管道中线5米处，间隔25米，设置1座D600mm降水井，

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两侧设置，每座降水井深度为20米，管道沿线一侧设置临时排水管

道，长度以沿线管道总长及至排水口为度，管径为D600mm，管材为

砼管，在每座降水井处设置集水井0.7*0.7，高出地面0.5米

2.顶管坑四个角设置降水井4座，深度为25米，坑内设置2个集

水坑1.5*1.5，深2米，

3.顶管坑内设置临时排水管道，长度为排出顶管坑场地为宜，管材

为砼管，管径为D600mm，在每座降水井处设置集水井0.7*0.7，高出

地面0.5米

4.沿线架设三相五线制电源，每座降水井处设置水泵抽水自动控制

电箱，

5.每座降水井内安装3寸高扬程潜水泵1台，并配置泵管。

（四）质量保证措施

根据提供地质资料反映，在施工过程中除强化管理，确保质量保

证体系正常运行外，针对具体工序，技术上也采取了相应的防范措施，

使工程质量有一个充分的保证。

1）建立健全质量保证体系，严格按照施工程序和监理程序认真操

作。

2）严把材料质量关，并做好各项试验检测工作。

对每节管的质量

严格把关。

所有施工人员必须持证上岗，特殊工种作业人员必须严格

执行该工种的作业程序及有关规定。

3）施工人员建立质量责任制，实行严格考核。

4）进场时由测量人员仔细校核水准点，并按照相关规范建立施工

控制网。

对放置工作坑内的水准点、中线点进行保护，严格按照设计

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控制。

5）架设导轨时严格控制中线、高程、坡度。

保证误差在3mm内。

6）对施工作业人员进行技术交底。

管道顶进过程中，应遵循“勤

测量、勤纠偏、微纠偏”的原则，控制第一根管端头的方向和姿态，

并应根据测量结果分析偏差产生的原因和发展趋势，确定纠偏的措

施；

7）钢筋砼管接口应保证橡胶圈正确就位，管与管之间的衬板应粘

接牢固，塞缝应密实饱满；

8）顶管过程中认真做好记录，其中应涵盖以下内容：

工作坑号，

长度，顶进长度，管节编号，首节管子轴线、高程、趋势、顶进压力

情况等。

9）质量验收

（1）主控项目：

1）、管节及附件等工程材料的产品质量符合国家有关标准的规定

和设计要求。

检查方法：

检查产品质量合格证明书、各项性能检验报告，检查

产品制造原材料质量保证资料。

检查产品进场验收记录。

2）、接口橡胶圈安装位置正确。

无位移、脱落现象。

3）、无压管道的管底坡度无明显反坡现象。

4）、管道接口端部应无破损、顶裂现象，接口处无滴漏。

检查方法：

逐节观察。

（2）一般项目：

1）、管道内应线性平顺、无突变现象。

一般缺陷部位，应修补密

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实、表面光洁。

管道无明显渗水和水珠现象。

2）、管道与工作井、进洞口的间隙连接牢固，洞口无渗水。

3）、内有防腐层的钢筋混凝土管，防腐层应完整、附着紧密。

4）、管道内应清洁，无杂物、油污。

5）、顶管施工贯通后管道的允许偏差应符合以下：

直线顶管水平轴线允许偏差：

50mm。

直线顶管管内底高程允许偏差为：

+40mm，-50mm；

邻管错口钢筋混凝土管15%壁厚，且小于等于20mm。

（五）安全保证措施

1、建立健全安全生产管理制度，落实安全责任制

根据国家及我公司有关安全生产政策、法规、条例和标准，结合

工程项目经理部实际情况，制定项目经理部和安全生产管理制度。

1）树立“安全第一”的思想，要生产必须要安全，以安全促生

产，项目部成立以项目经理为首的安全领导小组，配备专职安全员，

负责全面安全管理工作，施工队配备安全员，有组织、有领导的

开展安全管理工作。

2）建立安全生产监控网络图

3）项目经理部实行安全生产三组管理，即：

一级管理由项目经

理负责，二级管理由施工队长负责，三级管理由工程项目各作业班组

长负责。

建立各岗位人员安全生产责任制，明确安全责任，做到纵向到底，横

向到边，各自做好本岗位的安全工作，实行安全奖罚制度。

4）坚持特殊工种的持证上岗制度，杜绝无证上岗操作行为。

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5）实行逐级安全技术交底，项目经理部安全员对安全措施的执

行情况进行监督检查，并作好记录。

6）安全部门编制安全技术措施，对采用的新技术、新工艺、新

材料、新结构、新设备要认真编制安全技术操作规程。

7）对施工机械要加强维修与保养，严格选用符合技术和安全

规定的施工机具，并坚持安全挂牌制。

8）作好安全宣传工作，施工现场设立安全生产标志、标语，提醒

随时注意安全生产，各种安全设施、设备、标志不得擅自拆动。

2、加强施工现场安全教育与培训

1）安全教育与思想教育相结合，提高操作者的安全意识和自保

互保能力，牢固树立“安全高于一切”的思想。

2）实行“三工制”，加强工前教育、工中检查、工后讲解，积极

开展各项安全活动。

3）对各工种要及时进行安全操作规程教育，作好岗前安全培训。

4）特种作业人员必须进行专门培训，考核合格，持证上岗。

3、认真执行检查制度

项目经理部保证检查制度的落实，规定定期检查日期、参加检查

人员。

项目经理部安全检查每周进行一次，施工作业队每天进行一次。

对特殊施工部位、特殊设备、施工危险性大，采取新工艺以及节

假日前后要进行非定期检查。

（六）监测措施

1、顶进过程中严格保证DK3000顶管机的前仓压力,控制前方不

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出现塌方或空洞现象，若出现出土量突然增多情况，停止顶进，组织

相关人员召开专题讨论会议，采取有效措施处理完后继续顶进.

2、在管外壁注入一定量的触变泥浆,使管外壁的土层形成坚固的

土拱,有效的保护了沿线道路的地基.

3、在顶进的过程中严格防止中途不必要的停工.

1）沿管道中线两侧设置监测点,定期和不定期的对监测点进行

测量监护，观测沿线的地面沉降量。

2）工作坑监护措施

1．顶管工作坑负责施工员监督工作坑是否符合安全规定。

2．工作坑监护的主要项目为：

①、顶管工作坑开挖过程是否存在超挖，是否按照方案进行。

②、工作坑边的沉降及位移，以及支护的位移。

③、后背墙的稳定性，裂痕。

4.1.8监测的频率一天一次，由施工员在《施工日志》中记录；

在雨天中，增加检查次数。

4.1.9检查中发现异常情况，及时报告项目部负责人，由相关人

员决定采取何种应急技术措施来消除隐患。

3）沿线路面监护措施：

在顶管线位确定后，距管道中线10米外两侧各布设高程监测点

1个，进行顶进前、顶进中、顶进后对路面监测测量，当沉降量超过

20mm时，采取以下的技术方案进行补救。

2.如发现异常情况,及时对路面的过往车辆进行管制,把损失降

到最低.

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4.1.10如局部出现下沉现象,在该处进行钻机钻孔注入一定量的水泥

浆或砂,使下沉现象得到控制.从而有效的保护现状道路.

4.1.11地面沉降控制保护措施

A、地面沉降控制保护措施

1）、本顶管掘进机是采用土压平衡，可以先计算出各顶管段的开

挖中心处的主动土压力和被动土压力，然后将掘进机的土压力设定在

此主动土压力和被动土压力之间。

2）、在刀盘切削搅拌的同时，主顶和中继间徐徐推进，土仓内的

土压力便会徐徐升高，当土压力升到大于控制土压力P时，把螺旋输

送机打开，一部分土被螺旋输送机排出，只要把推进速度调节到与螺

旋输送机排土量相符，则可保持土压力为恒值。

3）、但在实际推进过程中，不可能完全处于上述理想状态，如推

进速度快于排土速度，我们就推推停停，保持向前推进；反之，则可

将螺旋输送机开开停停。

无论出现哪种情况，都必须使土仓内的土压

力保持在控制土压P±20KPa的范围内，这就能保证土压平衡，如果

土仓内的土压力小于主动土压力，路面将产生沉降，反之，路面将隆

起。

因此，控制土压力的设置和土仓内土压力的保持是关键。

B、建筑物沉降控制及保护措施

在推进过程中，引起建筑物沉降的主要原因，是推进土压控制不

稳定和管道内漏水，造成顶进区域内土体沉降。

为防止类似的情况发

生，必须做到以下几个方面：

（1）地面监测，优化掘进机参数。

在掘进机的轴线上方，每隔2M设一个沉降控制监测点，在顶进

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时精心组织地表监测，通过测得地表沉降数据与掘进机机内主要参数

（包括推进速度、设置刀盘土压力值）进行比较，从而优化掘进机参

数指导以后的推进施工，控制地表沉降，也就是控制建筑物沉降的措

施。

（2）注“液态”触壁泥浆护壁稳定措施

A、在顶进过程中，要连续对管周外均匀注浆，不得间断，并要

充填满管周外的孔隙。

B、顶进结束后，根据需要对管线穿过建筑物或公用管线段，用

水泥浆进行置换，控制地面建筑物不沉降或将沉降控制在最小范围

内。

（3）先方案，后施工

对沿途重要建（构）筑物可能有影响的，在开始顶进前，在有效

范围内经细致调查研究后，针对性的采用可靠加固方案进行保护。

4.顶管进、出洞安全及洞口防水密封措施

1）、在开通预留孔砼墙时，要注意凿除顺序，操作人员站立位置

等，以防砼墙突然倒坍，要有专人监护观察。

2）、刚顶进时管子要防止反弹，因刚顶进管子还没有一定距离和

摩阻力，很容易被洞外泥土压力挤出，因此在顶进到位收泵时，要注

意观察反弹现象，如有反弹停止收泵，采取止回措施，方可收泵。

止

回办法可以是在主顶油泵缩回之前，用手拉葫芦将最后一节管道节拉

住不让其后退，也可用柱子把管道顶住，不让其后退。

3）、为防止工作井洞口处泥水压力过大涌入工作井内以及处理洞

口砖墙时人员的安全，除了在工作井预留孔处安装橡胶止水圈外，在

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洞口外侧施打高压旋喷桩，打开洞口砖封门以后，将工具管推进至旋

喷桩处时，减慢推进速度，利用掘进机大刀盘缓慢切削旋喷桩，计算

好推进距离，待磨穿全部旋喷桩以后才能正常推进。

4）、为防止工具管出洞以后发生“磕”头现象，可以在底部安装

延伸导轨，导轨与预留洞口钢筋连接。

宽度与井内导轨一致。

5）、当工具管推进完毕，安放第一节管时，应将工具管与导轨焊

接牢固，防止主顶缩回以后，由于正面土压力的影响使工具管弹回。

5.顶进异常情况处理及应急措施

本工程在顶管施工时可能遇到一些意外情况，如土质突然变化、

发生涌水现象、遇到障碍物等，必须采取有效的措施来处理。

1）、土质突变硬

土质突然变硬，说明刀盘可能遇到铁板砂等，它会造成刀盘转矩

变大，这可以通过操作台上刀盘电机的电流来判断，此时则向土仓内

加入水或泥浆，掘进机上设有加泥孔，其目的就是用来加泥的。

2）、土质突变软

土质突然间变软，最大的问题是可能会造成机头突然沉降。

为了

防止土的承载力急剧下降，出洞时已把第一至第六节管子及工具头都

联成了一个整体，以增加它们的刚性，从而可避免机头突然沉陷。

3）、刀盘前有障碍物

顶进过程中如遇到障碍物时，可以在机头前进行注浆固结土体，

然后将机头上人孔打开进行清除，同时为保证机头前方土体塌落伤及

人员，可用气泵向机头外空间压入空气。

在顶管施工过程中，如果出现异常的偏差趋势，必须在第一时间

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内就停下来，分析原因，找出对策再继续顶进，切不可盲目行动。

操

作人员必须严格遵守这样一条规定：

无论何种情况，发现顶进异常一

律停下来，并且及时向技术负责人如实汇报情况，以便分析原因，找

准对策。

（七）安全生产措施

1、安全目标：

严格按照标准执行，在施工过程中按安全生产的各项技术和要

求对工作坑进行开挖。

每道工序开工前，施工人员应针对工序进行

全方位危险源识别，针对识别出危险源向施工员、作业人员进行针

对性安全交底，并在施工中监督执行，杜绝违章指挥，违章作业，

坚持安全生产与施工生产的四同步。

严格按照安全施工要求进行全封闭围挡工作坑。

围挡材料采用

50钢管焊接固定。

围挡分3层，顶层高度为1.2米，高度其余二层平

均分配，立柱水平间距3米，下部与护壁墙钢筋焊接并浇筑砼30cm。

并对围挡上下工作坑扶梯进行涂刷黑黄警示漆。

2、工作坑

（1）、工作坑开挖前应按照安全技术交底要求了解地下管线、

人防等构筑物的情况，按要求坑深，掌握管线、构筑物的具体位置。

作业中应避开管线、构筑物。

在现状电力、通信电缆2m范围内和现

状燃气、热力、给排水等管道1m范围内开挖工作坑时，必须在主管

单位人员的监护下采取人工开挖。

（2）、工作坑应分层开挖并及时分层支护。

支撑前必须检查坑壁

土体的稳定性，确认安全。

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3、门式起重机操作规程及注意事项

1）门式起重机路基和轨道的铺设应符合出厂规定,轨道接地电阻

不应大于4Ω。

2）使用电缆的门