明挖明顶方案.docx
《明挖明顶方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《明挖明顶方案.docx（34页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
明挖明顶方案
一、工程概况
1、工程概况
新改污-20至新改污-19截污管道工程原设计直径为1600mm，总长74米长，采用人工顶管的倒虹吸施工，横穿过老包河大道。
施工从新改污-20向新改污-19顶进（30m），施工到包河大道东侧块慢车道隔离带处遇到暗塘淤泥管涌后，致使路面塌陷。
经相关单位现场踏勘研究并结合给水管道改建及新建桥梁建设封路期间取消倒虹吸改明挖施工，管径改为直径1800mm，管底流水标高较倒虹吸管底流水标高抬高2米，管道总长78米。
2、地质情况
根据现场调查及地勘报告，查明在施工区域的地层主要为第四系地层。
现将地层分为4层，自上而下分别叙述如下：
第一层杂填土：
杂色，该层以回填粘性土为主，偶见碎石，该层顶部建有植物根系，整体具塑性，手握成团。
该层依据《公路工程地质勘察规范》（JTCC20-2011）土石等级定位Ⅰ级，土石类别判定为松土。
第二层粘土：
褐黄色，可塑状，含铁质氧化物锈斑及灰色条纹，可见少量砂姜，韧性较好，干强度高，无摇振反应，若芯刀切面光滑。
该层依据《公路工程地质勘察规范》（JTCC20-2011）土石等级判定为Ⅱ级，土石类别判定为普通土。
第三层淤泥粉质粘土：
青褐色，软塑状，含河道淤泥，有臭味，易污手。
该层依据《公路工程地质勘察规范》（JTGC20-2011）土石等级判定为Ⅰ级，土石类别判定为松土。
第四层粘土：
褐绿色，软塑状，含铁锰质结核，夹灰色白色高岭土条带，局部含砂姜，该层塑性较高，无摇震反应，刀切面光滑，干强度较高。
本次勘察未揭穿此层，揭露厚度1.7~2.2m，层底标高3.4~3.78m。
该层依据《公路工程地质勘察规范》（JTGC20-2011）土石等级判定为Ⅱ级，土石类别判定为普通土。
3、水文条件
根据设计勘察勘测资料地下水主要赋存于粘性土和填土中的上层滞水及孔隙水，与附件的河流水位一致，地下水主要接受天气降水和地表水的补给，丰水期主要接受十五里河以及附件沟渠的补给，枯水期则向附近的十五里河排泄，地下水位为9.4~10.2米，地下水对钢筋混凝土结构的混凝土及钢筋均具有弱腐蚀性。
4、施工难点
（1）沿线地质情况比较复杂，管涵持力层在淤泥粉质粘土上，力学不稳定，部分土质需进行加固处理。
（2）施工中开挖深度较大，在考虑保证安全的前提下确定合适的放坡坡度及开挖方式。
（3）施工中作业面下榨，不能就近堆放开挖出的土方，需要考虑到土方外运。
（4）沿线地下管道复杂，需提前做好部署，施工开工前，根据施工图纸与有关单位联系，并请他们现场监督，办好有关手续。
二、编制依据
1、十五里河综合治理新改污-20至新改污-19截污管道工程，岩土工程勘察报告。
2、截污管道施工图纸。
3、国家、行业及地方有关政策、法律、法令、法规及技术质量标准、施工验收规范、规程。
（1）《建设基坑工程技术规范》（YB9258-97）
（2）《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002J220-2002）
（3）《建筑工程施工质量验收统一标准》（GBJ50300-2001）
（4）《工程测量规范》（GB50026-27）
（5）《建筑机械使用安全技术规范》（JGJ33-2001J119-2001）
（6）《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）
4、市政管道施工工程相关规程、规范
（1）《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB5026-2008）
（2）《混凝土排水管道基础及接口》（04S516
（3）《市政排水管工程质量检验评定标准》（CJJ3-90）
（4）顶管施工及验收规范
5、安全文明施工相关要求。
6、工艺标准及操作规范。
7、现场和周边的实际踏勘情况。
三、总体设想与施工部署
本工程污水管道¢1800mm,设计管底流水标高为7.62m，地面标高为15.20m左右，管道沟槽开挖深度8.0m左右，现场地面西侧分布直径1400mm的自来水管道横穿污水管道，埋深4.0m左右；东侧分布高压线杆离沟槽中心线3.79m，如采用明挖施工，根据沟槽开挖放坡施工，自来水管及高压线杆无法保障运行安全。
经相关单位及专家讨论后，拟采用顶管加明挖的施工方案。
按原设计管线施工，从20#工作井往19#井顶进，如遇到障碍物或暗塘无法顶进时，采用明挖法施工以避开东侧高压杆线影响，遇到西侧自来水管时采取掏洞明顶法施工。
1、施工准备
（1）测量人员认真核对图纸，了解设计意图，并进行现场施工放样。
（2）管理人员及施工人员和机械设备就绪，施工便道安全，畅通，施工场地平整。
（3）按施工平面布置图修建临时设施，安装临时水、电线路，并试水、试电。
（4）进行顶管所用设备的加工制作。
（5）根据顶进长度，准备好各类管线和所需的辅助物（固定架等）
（6）根据材料计划，分期分批组织材料进场。
（7）做好标高点控制，施工测量和现场放线工作。
（8）按照测绘院提供的永久水准点，引临时水准点至井下，施工中经常进行校核。
2、总体施工顺序
（1）顶管工程施工顺序
基坑底基础及后靠背安置安装导轨设置承压壁安装主顶设备安装顶管机头安置起重机械安置土方运输设备安放管节顶进
（2）顶管顶进工艺流程
沉井中心线测量放样安装顶机架与主顶装置顶进管机顶进，吊下一节管节管节顶进顶完第一节管，吊下一节管管节拼装顶力接近许用力吊放中继环同上继续再顶出洞，顶管机与管节分离。
（3）明挖施工顺序：
测量放样确定开挖顺序和坡度支护
（至设计标高）挑出排水明沟和集水坑修边和捡底管道顶进
闭水试验土方回填。
（4）土方开挖平面布置：
对机械进、出场和土方外运道路、马道的设置结合现场情况总体布置（详见附件）
（5）土方开挖断面图（详见附件）
3、施工组织管理机构、人员配置及职责
（1）施工组织管理机构及人员配置
施工管理机构网络图
（2）职责
项目经理：
工期、质量安全、成本等实施计划组织、协调、控制和决策，对各生产施工要素实施全过程的动态管理、监督。
技术负责人：
技术方案、进度计划制定、执行、监督、调整。
安全员：
安全检查、文明施工管理。
质检员：
质量检查、质量预控、质量验收。
材料员：
材料比选、采购、保管、发放、送检。
施工员：
现场机械设备的维护、保养、运行记录、水电施工现场的指挥，直接管理和指挥班组施工生产。
资料员：
对公司文件、工程文件资料进行收集、整理、筛分、建档、归档工作的管理。
4、资源配置
拟投入主要测量、试验仪器设备表
序号
仪器设备名称
规格型号
单
数量
备注
1
全站仪
632H
台
1
已标定
2
水准仪
S3
台
2
已标定
3
塔尺5m
铝合金钢
把
2
4
砼抗压试模
150×150×150
组
3
5
砂浆抗压试模
70.7×70.7×70.7
组
4
6
砂浆抗折试模
150×150×600
组
2
7
台秤
200KG
台
1
已标定
明挖工程投入主要机械、设备表
序号
机械设备名称
规格型号
单位
数量
1
液压挖掘机
1m3
台
2
2
自卸汽车
8t
辆
6
3
起重机
50t
台
1
4
电焊机
YNT-100
台
1
5
发电机
5KW
台
1
6
振动棒
台
2
7
打夯机
台
2
顶管工程主要机械设备表
机具名称
规格
性能
单位
数量
用途
千斤顶
200T
台
4
顶管
高压油泵
ZB-100
台
2
顶管
预压装置（全套顶铁、垫座、滑道）
套
2
顶管
工具头
良好
台
2
纠偏、掘进
鼓风机
7000L/min
台
2
通风
空压机
2m3
良好
台
2
出土
四角架
6米
良好
副
2
出土
斗车
良好
部
8
出土
水泵
1.1-1.2Kw
良好
台
8
基坑排水
电焊机
BX-330
良好
台
2
型钢焊接
气割
套
2
型钢气割
卷扬机
1.5T
台
2
竖井提升
劳动力及专业人员进场计划表
序号
工程名称
工种名称
人数
1
污水管线
杂工
8
2
污水管线
管道安装工
6
3
污水管线
泥工
5
4
测量
测量员
2
5
试验
试验员
2
6
施工管理
施工员
2
7
技术管理
技术员
2
合计
27
四、明挖明顶施工方案
1、顶管工程
对于顶管顶进深度范围土质好的，管前挖土能形成拱，可采用先挖后顶的方法施工。
根据经验公式：
P=nP0
其中：
P——总顶力
n——土质系数。
土质系数取值可根据以下两种情况选取：
（1）土质为粘土，管前挖土能成拱者，取1.5～2.0。
（2）土质为中粗砂及含水量较大的粉细砂，管前挖土不易成拱者，取3～4。
取n为2.0。
P0——为顶进管子全部自重。
顶进的每节管自重约为5吨，最长段以78米计，每管长2米，共要顶进39节管，则P0＝5*39＝195吨。
则总的顶力为：
P=nP0＝2.0*195＝390吨
考虑地下工程的复杂性及不可预见因素，顶管设备取1.3倍左右的储备能力，设备。
顶进应力为507吨,取总的顶力F＝600吨，选用两个千斤顶作为顶进动力设备，每个千斤顶的顶力应为300吨。
1、千斤顶的选择
（1）工具管正压力：
与土层密实度、土层含水量、工具管格栅形态及管内挖土状况有关。
根据有关工程统计资料，软土层一般为20-30t/m2,硬土层通常在30-60t/m2。
大于40t/m2时表明土质较好。
F1=S1×K1
其中
F1--顶管正阻力（t）
S1--顶管正面积（m2）
K1--顶管正阻力系数（t/m2）
F1=S1×K1=πr2×K1＝3.14*1.08*1.08*35＝128吨
（2）管壁摩擦阻力：
管壁与土间摩擦系数及土压力大小有关。
根据有关工程统计资料，管壁摩擦阻力一般在0.1-0.5t/m2之间。
F2=S2×K2
其中
F2—顶管侧摩擦力（t）
S2—顶管侧面积（m2）
K2—顶管侧阻力系数（t/m2）
F2=S2×K2=πDL×K2=3.14*2.2*80*0.5=276吨
顶管阻力为以上二种阻力之和，顶进长度按最长管段80米计算，总顶力：
F=F1+F2≈404吨
因此，取总的顶力F＝500吨，选用两个250吨的千斤顶作为顶进动力设备。
2、顶管工作井内设备安装
（1）、导轨安装。
严格控制导轨的中心位置和高程，确保顶入管节中心及高程能符合设计要求。
1、由于工作井底板浇注了30cm的砼，地基稳定，导轨直接放置在工作井的底板上。
2、严格控制导轨顶面的高程，其纵坡与管道纵坡一致。
3、导轨必须直顺。
严格控制导轨的高程和中心。
（2）、千斤顶和顶铁的安装
千斤顶是掘进顶管的主要设备，由前面顶力计算可知,本工程最长管段的顶力为300吨.拟采用2台200吨液压千斤顶。
1）千斤顶的高程及平面位置：
千斤顶的工作坑内的布置采用并列式，顶力合力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线，防止产生顶时力偶，造成顶进偏差。
根据施工经验，采用机械挖运土方，管上部管壁与土壁有间隙时，千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4~1/5处为宜。
2）安装顶铁应无歪斜、扭曲现象，必须安装直顺。
3）每次退千斤顶加放顶铁时，应安放最长的顶铁，保持顶铁数目最少。
4）顶进中，顶铁上面和侧面不能站人，随时观察有无扭曲现象，防止顶铁崩离。
3、后背墙安装
后背墙为顶管的反力提供一个垂直的受力面，顶管工作井后背墙应直接支撑于井外土体上，尺寸B×H＝3.2×3.0。
设计容许顶力2500KN，顶管施工时应采用管材外壁打蜡，确保最大顶力低于设计允许值。
后背墙采用C25钢筋混凝土浇筑。
刚度很大的复合后背墙，承受千斤顶传来的顶进反力。
[顶管时后背墙内力验算]
设计取最大后背顶力Pt=2500KN
qAmax=4Pt/（3πrchf）=4×2500/（3×3.14×3.2×2.3）=144.24KN/m2
顶力折算至顶力中心位置
qA=（7.2-2.4）/7.2×qAmax=96.16KN/m2
MA=-0.307qArc2=-0.307×96.16×3.22=-302.3kN·m
MB=0.068qArc2=0.068×96.16×3.22=66.96kN·m
Mc=-0.057qArc2=-0.057×96.16×3.22=-56.13kN·m
查《给水排水结构设计手册》表2.3.3-32
后背墙外侧配筋Φ20@150
强度[M]=512.22kN·m>302.3kN·m结构强度满足
后背墙内侧配筋Φ20@200
强度[M]=223.74kN·m>66.96kN·m结构强度满足
4、工具管下井
井下设备安装完后，经保养、检查、调试好的工具管吊下工作井，置于涂满润滑黄油的导轨上。
因导轨安装精度是严格控制的，故工具管就以准确定位。
5、下管、顶进、出土和挖土设备
采用25T吊车下管，用千斤顶、高压油泵作为顶进设备，用斗车、垂直牵引的卷扬机作为出土设备，用空气压缩机带风镐机作为挖土设备。
6、照明设备：
井内使用电压不大于36V的低压照明。
7、通风设备：
人工挖土前和挖土过程中，采用轴流鼓风机通过通风管进行送风。
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计算。
现管内有两人工作，一人开挖，一人负责运余泥，取k=1.1,m=2,则有Q=k×m×q=1.1×2×3=6.6m3/min
2）漏风计算
Q供＝P×Q
式中：
Q－计算风量
P－漏风系数
采用Ф200PVC管，每百米漏风率一般可控制在2％以下。
取P＝1.02，则Q供＝P×Q＝6.6×1.02＝6.73m3/min
取风量大于7000L/min离心鼓风机（或高压空气压缩机）作为通风设备则可以满足要求。
井下设备和工具管安装完毕后，启动油泵，伸缩千斤顶，检查千斤顶与后背墙的配合，工具管安装准确无误后即可开始进洞顶进。
8、工作棚架：
作为防雨及安装吊运设备。
工作坑上设活动式工作平台，平台用20#工字钢梁。
在工作平台上设起重架，井旁边装置电动卷扬机。
9、引入测量轴线及水准点
1）将地面的管道中心桩引入工作井的侧壁上（两个点），作为顶管中心的测量基线。
2）将地面上的临时水准点引入工作井底不易碰撞的地方，作为顶管高程测量的临时水准点。
10、下管
1）下管前，要严格检查管材，不合格的严禁使用。
2）第一节管下到导轨上时，应测量管的中线及前后端管底高程，以校核导轨安装的准确性。
3）要安装户口铁或弧形顶铁保护管口。
11、顶管施工工艺流程
12、工作井及接收井内排水
利用轴流式抽水泵在工作井及接收井内设置的集水井内进行抽水，保持井内无积水，抽水时，施工作业人员不得站立在积水范围内。
13、工作井及接收井四周安全围挡设置
沿工作井及接收井四周设置1.2米高的固定护栏，护栏上挂安全网，工作井及接收井四周要挂相应的警示标语。
14、顶进施工
1）顶管进洞
顶管进洞是指工具管从工作井中破除洞口封门进入土中，开始正常顶管前的过程，是顶管中的关键工序，也是容易发生事故的工序。
工具管在井内管床就位，调试完毕，做好进洞的一切准备后，便可去除砖封门，将工具管穿进橡胶密封圈顶入土中，同时在机头与洞口的缝隙中注满膨润土泥浆，以润滑管道，支护土体。
进洞操作速度要快，以防进洞口外土体坍崩。
为防止管线出现偏斜，应采取如下措施：
①工具管要严格调零，将工具管调整成一条直线，此时仪表所反映的角度应该为零，调零后将纠偏油缸锁住。
②防止工具管出洞后下跌，工具管出洞后，由于支撑面较小，工具管易出现下跌，为必须在工具管下的井壁上加设支撑，同时将工具管与前几节管之间连接，加强整体性。
③注意测量与纠偏。
工具管出洞后，发现下跌时立即采取主顶油缸进行纠偏。
④工具管出洞前，可预先设定一个初始角（不大于+5∕），以弥补工具管下跌。
顶管出洞对操作者要求也很高，这是因为出洞时工具管未被土体包裹，处在自由状态，而使顶头出洞的主千斤顶顶力是巨大的，因此，控制操作哪怕出现少量不均匀或土质不均匀，使各千斤顶的行程不等，也足以使顶头和第一节管子偏离设计轴线。
此时的土体难以对机头产生较大反力，难以对机头起到导向约束作用，故此是产生的偏差很难纠正，甚至是纠不过来的。
因此，出洞顶进时一定要十分小心，用激光经纬仪随时测量监控，保证顶头和第一节管子位置正确。
2）顶管出洞
顶管出洞，是指一段管道顶完，工具管破除洞口封门进入接收井，并作好工具管后一节管与出洞口的密封连接的过程。
顶管出洞前应做好以下几方面的工作：
①检查工具管的位置，在接受井钢封门内侧画出工具管的位置。
②拆除工具管的位置砖封门。
③及时将工具管顶入接收井内预先安放的平台上。
④将首节管顶入接收井，在接收井内露出的长度必须符合设计要求。
⑤按设计要求封堵首管与接收井之间的空隙。
15、顶进施工中的重点工序
1）测量
①测量次数：
在顶第一节管时及校正顶进偏差过程中，应每顶进20～30cm，即对中心和高程测量一次；在正常顶进中，应每顶进50～100cm时，测量一次。
②中心测量：
根据工作井内测设的中心桩、挂中心线，利用中心尺，测量头一节管前端的轴线中心偏差。
③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。
工作井内应设置两个水准点，以便闭合之用，经常校核水准点，提高精度。
④一个管段顶完后，应对中心和高程再作一次竣工测量，一个接口测一点，有错口的测两点。
2）纠偏：
当测量发现偏差在10～20mm时，采用超挖纠偏法，即在偏向的反侧适当超挖，在偏向侧不超挖，甚至留坎，形成阻力，施加顶力后，使偏差回归。
当偏差大于20mm时，采用千斤顶纠偏法，当超挖纠偏不起作用时，用小型千斤顶顶在管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，即可施加顶力。
同时配合超挖纠偏法，边顶边支，直至使偏差回归。
3）管前挖土方法
①在道路和重要构筑物下，不得超越管段以外100mm，管周不得超挖，并随挖随顶。
②在一般顶管地段，如土质良好，可超挖管端300～500mm，在管周上面允许超挖15mm，下面135度范围内，不得超挖。
4）接口的处理：
由于顶管的管材为F型接口，顶管完毕后，对于管与管之间的缝隙，采用膨胀水泥砂浆压实填抹。
选用硅酸盐膨胀水泥和洁净的中砂，配合比（重量比）为：
膨胀水泥：
砂：
水=1:
1:
0.3,随拌随用，一次拌和量应在半小时内用完。
填抹前，将接口湿润，再分层填入，压实填抹平整后，在潮湿状态下养护。
16、工作井内管道施工
管道完成后，按设计图在井内用砖砌筑检查井，井内外批防水砂浆，检查井内砌筑流水槽。
待砂浆达到一定强度后，回填石屑至管顶面，用水冲实。
17、遇到流砂时的施工技术措施
顶进时若遇到流砂较多，且流砂流动性较强，则要在管内准备足够的砂包、稻草，用来阻挡流砂的流动。
或用改装后带网格的工具头配合施工。
以防万一,确保施工人员的生命安全.。
2、截污管道深沟槽开挖具体施工方案
1、工艺流程
2、施工准备
1）根据现场实际情况，合理布置施工场地，落实土方运输车辆的停车场地，清除基坑内障碍物。
所有施工人员要做到人人了解周边环境。
2）备足排水设备，在基坑开挖前按设计图纸完善降水及地面截污排水系统，同时备足抽排水设备及材料。
3）选择适合本工程使用的机械设备。
对所有进入现场的设备做一次检修，保证开工期间机械正常运转。
4）落实好出土运输道路和弃土场地。
保证基坑开挖中连续高效出土，加快开挖速度，减少地层扰动，确保水平位移量在规定指标内。
5）开挖前进行探坑，以摸清地下管线情况，探坑每10m一道，深度不小于5cm，管线复杂或情况不明处时加密探坑。
6）开挖前按设计规定的技术标准、地质资料及周围建筑物和地下管线等详实资料，详细制定深基坑施工作业指导书，掌握深基坑开挖与加固施工技术的要点。
同时组织全体员工参观学习，讨论类似工程的施工经验，完善施工工艺。
3、施工测量
（1）依据施工图纸、沟槽开挖放坡，坡度及核准的轴线桩将污水管道平面图位置放出来，并测量原地面高程，计算出开挖深度及开挖宽度，并经监理、业主测量核准。
（2）对场边道路及场内的临时设施做好定位标记，以备观测。
（3）将沟槽开挖范围内的所有轴线桩和水准点引出施工活动区域外，用大方木桩深打后钉上铁钉并加以保护。
（4）所有经测量核定后的引点桩，落实专人定期检查复核。
4、沟槽开挖
根据设计地质勘测情况，管段内0-8m中杂填土及粘土，可采用挖掘机直接开挖，首先开挖上层土方深度为5m，坡度为1：
0.7的坡比；开挖段5m深的土方全部挖除后，重新放出沟槽中心及开挖的边线，右坡留有5m宽的机械施工平台，左坡留2m宽的平台，在进行第二层沟槽开挖，按1：
1的坡比放坡，直至设计底高程，根据地勘报告，涵管底部持力层为淤泥粉质粘土，考虑边坡安全，在沟槽边采用锚杆灌浆处理，间距为0.8m，双排错开预留。
对于下浮淤泥粉质粘土采用块石挤淤，块石铺设后，有挖掘机碾压，直至达到设计荷载强度要求，上部在用20cm厚级配碎石找平，并及时完善坑底排水系统，设置集水井，避免地基遭雨水浸泡。
5、开挖的技术措施
对开挖段土坡，严格按照设计坡率开挖，特别对于段内大弃土堆开挖时，须从上之下，分层分段，严禁从底掏槽开挖，由于土堆堆积时间短，土体松散，极易坍塌，切忌严禁挖成2m以上的垂直或陡坡，以免坍方伤人。
要时刻掌握天气情况，在台风暴雨临时之前，疏通沟渠，对刚开挖的边坡采用挖掘机拍实，避免暴雨冲刷。
并根据边坡土质情况及时采用覆盖等措施，避免坍塌。
在基坑开挖过程中，做好基坑外防水和基坑内侧排水工作，对基坑外防水，采用四周设置排水沟和集水井排水，对施工过程中基坑内的散水通过排水沟引流到集水井并及时抽排到坑外，严禁基坑内有水浸泡坡脚。
6、边坡安全防护
为了施工的安全，在基坑开挖段，顺截水沟靠基坑侧设置防护栏杆。
栏杆采用￠50钢管采用扣件连接，栏杆高1.2m，竖杆3m一道，竖杆长2.0m，打入地面下0.8m，横杆设两道，栏杆搭设要稳固、牢靠，栏杆外侧用密目网封闭。
钢管采用红、白油漆间隔刷成警戒色。
开挖边坡利用彩条布进行覆盖，防止土地坠落伤人。
7、管道安装
验槽通过后即可进行管道顶进，下管采用吊车下管人工配合
8、闭水试验
截污管道应及时进行闭水试验。
闭水试验在管道装满水24小时后进行，闭水水头高4m，渗水量按1小时闭水桶（标准面积为0.1m2）降水高（h）计算。
9、检查井施工
本标段内检查井由混凝土浇筑，各部位尺寸符合设计图纸要求，刚度、强度及稳定性满足施工要求
升级会员 