市政顶管施工方案.docx

1、市政顶管施工方案紫石路等道路排水管道维修工程（佛掌路段污水管道维修工程） 施工组织设计安徽政越建筑工程有限公司2013-1-16一、工程概况二、主要工程量三、资源配置四、主要工程措施及控制要点五、顶管工作井、接收井的施工方法及设置六、顶管施工工艺方法七、各种井室施工八、冬雨季的施工措施九、本工程的质量通病防治措施十、已有设施、管线的加固、保护措施十一、施工质量保证措施十二、施工现场安全管理措施十三、文明施工及环保措施十四、应急措施十五、施工现场平面布置和临时设施、临时道路布置十六、施工总平面图及临时用地表一、工程概况：1、紫云路等道路排水管道维修工程（佛掌路段污水管道维修工程）位于合肥经济技术

2、开发区中部，该段污水管服务范围南起紫石路，西到莲花路，北至方兴大道，东至天都路，属派河系统经开区污水处理厂服务范围。设计污水管位于紫石路（莲花路）道路红线以南（东）3-4米处，自东向西经莲花路接至云谷路现状D1200污水管。污水管管径为D800。二、主要工程量1、钢筋砼钢承口管（级）顶进877.7m2、混凝土检查井13座3、C15商品砼基础换填（暂定量）500m34、天然级配砂砾石填方2000m3三、资源配置3.1、施工组织机构及管理人员配备3.1.1、组织机构及人员配备原则本公司将本工程列为重点施工工程任务，在施工人员（含施工队）选配、机械设备配备、资金安排等方面给予倾斜，确保工程施工的需要

3、和所定施工目标的实现。本工程下设项目经理部，下设施工技术、质量安全、财务、行政后、器材，分别选配有施工管理经验的项目经理、项目工程师、项目造价、施工员、质检员、安全员、材料员、计划管理员等人员组成。3.1.2、项目部主要管理人员配置名称姓名职务职称主要资历、经验及承担过的项目一、总部项目主管解明晖副总经理工程师技术负责人李茂茂经营经理工程师二、现场项目经理李胜南项目经理建造师项目工程师孙正立经营经理工程师质量管理童辉质检员施工管理夏婷婷施工员造价管理袁冲造价员安全管理童丽丽安全员测量高红测量员313机械安排设备名称规格、功率及容量单位数量NDP泥水平衡顶管机800台2TPD偏心破碎土压平衡顶管

4、机1000台2龙门吊12t台3轮式吊车16T台3挖掘机EX300、1.3m3台3推土机TY220、165kw台3自卸汽车TATRA815、18t台6发电机组50kw台6压路机18t台4314材料安排1.材料的供应：选择社会信誉好、资质可靠、保证质量，同时具有相当实力的材料供应商，作为本工程施工材料的供应商，根据工程的进度计划，制定材料计划，确保材料准时到位，满足施工顺利进行。施工过程中随时根据实际情况，合理调整材料计划，同时材料供应应作到现场有一定的储备，以免发生停工待料现象。2.材料的管理：根据施工区域的划分，合理布置材料堆放场，保证各施工段材料供应正常，各施工段材料实行统一管理。材料运输到

5、现场后由材料员核对数量，填写收料单，施工过程中必须经常盘点剩余材料，作到动态管理。严禁材料失窃，进出工地车辆实行检查制度。材料名称规格单位数量钢筋砼钢承口（级）管800m887700重型球墨铸铁井盖井座700套13级配碎石吨 3594黄砂吨 334.4劳动力安排计划表 单位：人工 种类 别按工程施工阶段投入劳动力情况0-5天5-15天15-25天25-35天35-45天45-60天管理人员38121084技术人员585552木 工57572架子工34322机电工222224拌灰工1012121261瓦 工10151015105壮 工101010101010机械工101010101010注：投标

6、人应接所列格式提交包括分包人在内的估计的劳动力计划表；本计划表是以每班八小时工作制为基础的。四、主要工程措施及控制要点4.顶管施工原理及设备介绍41、顶管施工原理泥水平衡顶管机工作原理如下： NDP多边形泥水平衡顶管机工作原理与普通的基本相同，但由于它的刀盘是多边形，而泥水仓壳体也是多边形，且两者之间有一定的偏心量，所以在刀盘旋转的过程中就能把大块的石头轧碎，碎石通过隔栅板进入泥水仓， 而后经排泥管排出。由于隔栅板跟随刀盘一起旋转，嵌在隔栅板中的粘土会被进水冲掉，因此，它能适应各种土质。42顶管设备的特点及构造由于本工程的地质中都含有粒径大小不一的卵石，因此，我公司采用的泥水平衡顶管机或土压平

7、衡顶管机具有以下特点：1）、减速机是意大利进口的，噪声低，寿命长；2）、纠偏油缸有行程仪指示其伸出长度，机头俯仰有倾斜仪，机头偏转（滚动）有偏转仪，便于控制机头顶进轴线的高程及左右偏差，从而确保了顶进质量。3）、具有破碎管外径1/5粒径、单轴极限抗压强度30Mpa卵石的能力。4）、螺旋输送机的出土口在端部，可使土斗车的容积增大许多（一般的螺旋输送机的出土口是在螺旋输送机的腹部，出土口低，土斗车的深度较小。）土压平衡顶管机构造及主要技术指标可参见下图：泥水平衡顶管机构造参见下图：43各段顶管设备的选型从土质及施工条件的现状来看，在一般情况下对于直立性好的、且无地下水的，或可采用降水、且降水效果好

8、的土质，宜采用敞开式的手掘式顶管掘进机；而土质条件差、地下水丰富且又无法降水或穿越河道的、口径在1200mm以下的宜采用泥水平衡顶管掘进机；而土质条件差、地下水丰富且又无法降水但口径在1400mm以上的则宜采用土压平衡顶管掘进机。敞开式的手掘式顶管的特点：设备简单、可靠，排除障碍能力强，费用较低，且挖掘面上不能有大量的水。泥水平衡和土压平衡顶管掘进机属于封闭式顶管，安全、可靠并能有效控制顶进过程中的地面沉降及偏差，对于周围邻近建筑物较多、不能封交的道路下施工非常适用。土压平衡顶管掘进机顶进速度较快，50mm/min，易清除障碍，弃土可直接处理。对于河流下的倒虹钢管顶管由于口径小，操作空间较小，

9、地下水较丰富，宜采用泥水平衡顶管掘进机。五、顶管工作井、接收井的施工方法及设置51顶管井施工形式的选择根据本工程现场的施工条件、地质状况及地下水位的高低，顶管工作井及接收井的施工可采用沉井、钢板桩支护坑的基坑围护结构作为顶管工作坑、接收坑进行顶管施工。沉井结构的特点是结构稳定，支护强度大，针对软弱土层、砂土且地下水位高、不便采取降水措施的地段使用，但施工周期较长。对于基坑周围土体较稳定、承载力较好，无地下水位的地段，采用钢板桩基坑支护的形式较为经济，且施工简单，周期短。但顶进施工的距离不宜太长。52工作井、接收井的基本形式521、沉井式工作井、接收井的基本形式根据现场的施工条件、地质情况，采用

10、的沉井式工作井、接收井的具体形式设置参见下图：沉井工作井、接收井示意图 (1)沉井的内壁尺寸： 工作井为AB=7.54.0米，接收井为AB=4.54.0米(2)沉井的壁厚为400mm，钢筋混凝土底板厚度为200mm，刃脚及井体预制高度为4.0米，上部砌筑240mm挡土墙，封底混凝土厚度为1.0米。(3)沉井的下沉深度H及井顶挡土墙的砌筑高度h1根据各管段的管道埋深及 地下水位来确定。(4)沉井井体及底板混凝土采用C25S6，封底混凝土采用C20。522、钢板桩工作坑、接收坑的基本形式对于钢板桩工作坑、接收坑的具体形式设置参见下图：钢板桩工作井、接收井示意图(1)基坑的内部尺寸： 工作坑为AB=

11、8.04.0米，接收坑为AB=5.04.0米(2) 基坑内前后设置44米靠背墙的壁厚为400mm，并预留相应的预留洞，钢筋混凝土底板厚度为200mm，底板上设D500集水坑。(3)基坑开挖的深度H根据各管段的管道埋深确定，钢板桩在开挖后在上部加设槽钢支撑。钢板桩打入基坑深度h1不得小于2米。(4)基坑内前后导墙及底板混凝土采用C25。53 各段顶管工作井、接收井设置为了减少开挖施工对道路及周围建筑物及道路通行的影响，综合考虑顶管施工的经济效益，减少顶进中中继站的使用，每段顶管的间距宜控制在100米左右；由于顶管工作井（坑）所占用的施工场地较大、施工周期相对较长，顶管工作井（坑）设置为双向顶进的

12、工作井（坑）。在综合考察了各顶管段检查井的平面布置及管道走向可知，检查井的间距平均在2050米之间，没有过多的转折，较为顺直。故各顶管段工作井（坑）、接收井（坑）的设置可遵循以下原则：A工作井（坑）、接收井（坑）设置在原设计检查井井位上，间距过小或过大的做相应调整，待顶管施工结束后砌筑检查井。B在管道走向较顺直的管段，顶管工作井（坑）设置为双向顶进的工作井（坑）；为了避免顶管工作井（坑）开挖面积过大，将转折处的井位设置为顶管接收井（坑）。在顶管结束后利用沉井或钢板桩坑作为维护结构，在内部施工检查井；对于距离太近的检查井位处未施工工作井的，在顶管施工结束后，根据放线确定井位，按照骑马井的施工方法

13、进行施工。六.顶管施工工艺方法6.1顶管施工工艺流程顶管的施工工艺及流程请参见下图：6.2顶管设备的安装与调试顶管施工质量的好坏与设备的安装精确度有直接的关系。安装前，根据已知的控制点、标高，准确无误的测放出进出洞口的标高和顶管的轴线，并依此测放设备的安装位置。导轨、千斤顶支架、靠背等设备必须安放准确牢固，以保证顶管的顺利进行。在正式顶进前对掘进机、油泵、油缸、注浆设备进行试运转，确定符合性能要求后方可正式顶进。重点注意以下几点： 土压平衡顶管基坑的布置如下图： 1、待用玻璃钢管 2、顶管机具 3、玻璃钢管节 4、洞口止水圈 5、导轨 6、环形顶铁 7、主顶油缸 8、主顶油泵 9、全站仪 10

14、、后靠背土压平衡顶管基坑布置图621导轨导轨安装保证水平位置和顶管轴线重合，同时保证标高符合设计要求，导轨的前段尽量靠近洞口，并安装焊接牢固，用支撑在导轨左右两侧固定好。安装后的导轨轴线和标高误差小于2mm；主顶油缸和后座的安装也要满足牢固的要求，其水平和垂直误差小于10mm。在土体较软的施工段，用砖块和水泥浆砌成一个圆弧形托作为延长导轨，其导轨面与基坑导轨相一致，防止机头出洞以后产生偏低的情况。622止水胶板止水胶板的安装必须保证胶板的圆心和顶管洞口轴线重合，压紧胶板的钢环板中心也必须保证和洞口轴线重合，使工具头进洞时胶板切入均匀，保证泥浆和土体不从此处流出。623后靠背基坑导轨安装好以后就

15、可以安装后靠背。后靠背安装要注意使其表面与基坑导轨轴线保持垂直。然后安装主顶油缸架，其前端必须搁在基坑导轨上，后端与后靠背保持一定距离后并用木块垫平稳固。最后再把主顶油缸一一安装在油缸架上。624操作平台在主顶油缸架的上方搭上一个平台，安放主顶油泵、电源箱等，再接下来把油管及油泵电源接上。625安装顶管机、调试 一切就绪后，把顶管机吊下基坑，尽量靠近主顶油缸处就位。这时边接电源，边安装全站仪。然后，进行顶管机试运转，打开主顶油缸将顶管机慢慢地往前推，当刀盘距洞口约7080cm时停下。626人员准备无论是土压顶管机还是泥水顶管机，其作业班的核心人员有三个：一个是土建技术人员，他负责测量、记录和全

16、面管理。另一个是机修工，他负责机头内的操作。再有一个就是电工，他负责主顶油泵的操作。电工和机修工的操作岗位也可以对换，他们俩的另一个任务是负责顶管机械设备的维修、保养和故障处理。土压顶管配备的人员是：调浆和制浆壹人，基坑内出土距离较短设三人，地面上出土壹人，管材准备工作壹人，主要是贴垫板、整理玻璃钢管、安装止水圈等、安装注浆管、小型维修，剩下的就是起重机作业人员一人、挖机司机一人，翻斗车司机一人，总共有十二人。泥水顶管配备的人员是：调浆和制浆一人，基坑内为二至三人，管材准备工作两人，主要是贴垫板、整理玻璃钢管、安装管材止水带、安装注浆管等，剩下的就是起重机作业人员一人，总共有八至九人。6.3顶

17、管机具出洞631顶管施工成败与进出洞口紧密相连。为了保证顶管出洞及后续顶进的顺利进行，控制管道外部水土和注入的膨润土泥浆流入顶管工作坑，无法保证施工安全及良好有效的浆套形成。根据我们的经验，在施工钢封门时在井壁上预埋钢板，顶管出洞前安装止水胶板，并用外夹钢板夹紧固定。洞口止水装置必须良好。必须做到：a止水胶圈安装平整牢固，水密性良好；b止水胶圈安装位置必须与管道在同一轴线。1、预埋钢环 2、压板 3、橡胶圈 4、安装钢环 5、玻璃钢管 6、井壁洞口止水圈工作状态632在工具管进洞时，严格控制其水平偏差不大于5MM，其高程应为设计标高加以抛高数（其数值可根据土质情况、管径大小、工具管自身重量和顶

18、进速度等因素设定），以抵消工具管出坑后的“磕头”而引起的误差。出现“磕头”时应迅速调整，必要时应拉出后重新顶进，但必须抓紧时间迅速完成，以减少对正面土体的扰动。为防止工具管出现“磕头”，可采用以下措施：在工具管后两节管子上预埋钢板，通过螺栓将工具管与其连接起来；在预留孔处填入良性粘土，使导轨与预留孔底保持水平。633在粉砂层中顶管时，洞口橡胶圈磨损厉害，我们可采用两道止水圈，内圈平时与管道不接触，只有在外圈损坏需更换时，才将内圈冲气，起到止水作用，然后更换外圈；对于渗水量较大的砾石层顶管，可将出洞口周围泥土固化，起到止水效果。634工具头出洞前必须对所有设备进行全面检查，并经过试运转无故障，同

19、时认真核对止水胶板安装位置是否准确，外夹板安装是否牢固，确认无误后才可破除洞口。635出洞时注意止水胶板压入是否均匀，有无翻转、破损等问题，如有将工具头拔出处理好后重新出洞。掘进机出洞时，要严格控制出洞时的顶进偏差。中心偏差不得大于50mm，高低偏差宜抛高510mm。若达不到上述要求，也应拉出作第二次出洞。顶进初始阶段的质量对后续管道轴线等有重要的影响。636在顶管结束后，对工作坑、接收坑预留洞的环向间隙使用快硬微膨胀水泥进行封堵，封堵在顶管结束时迅速进行。637管道顶进完成后，利用管节上的注浆孔对管外壁的膨润土泥浆进行置换，待水泥浆从注浆孔流出后确认置换完毕，即封堵注浆孔并清理管道。6.4允

20、许推顶力的计算顶管中推顶力不仅受设备的制约，而且受工作井土体的允许承载力和管材轴向允许承压力的限制，因此顶管施工中允许推顶力取最小允许承载力。沉井允许顶力是制约每段顶管长度的决定性因素，本标段长距离顶管较少，我们以最长的一段W405W406（D1000，50m）为例计算顶管所需中继间数量。最大允许推顶力对于稳定土层，在地下6米以下（管顶以上6米）进行玻璃钢管的顶进施工的顶力可按下列计算公式计算：P=frD1(2H+D1)tg2(45/2)+/（r D1)L式中 P总顶力（KN）r管道所处土层的重力密度（KN/M3）D1管道外径（M）H管顶以上覆盖土的厚度（M）土层内摩擦角管道单位长度自重（KN

21、/M）L管道顶进总长度（M）f管道表面与其周围土层之间的摩擦系数，可参照表1选用。表1 管道表面与其周围土层之间的摩擦系数（仅供参考）土类湿干粘土、亚粘土0.110.150.180.22砂土、亚砂土0.150.180.220.30DN1000玻璃钢管的轴向允许承压力Pf：Pf = frD1(2H+D1)tg2(45/2)+/（r D1)L其中f=0.15 r=18.5KN/m3 H=7m D1= 1.035m =20 =1420KN/m L=50m则：Pf=11709KN=1171TB.沉井工作井设计允许推顶力R允=50000.9=4500KN根据以上计算来看，允许最大推顶力为1171T中继间

22、的设置管道的顶进总阻力，由掘进机的正面阻力和管道外壁的摩阻力组成。R=1/43.14D12Pt+3.14f2DL其中：D-管道的外径，D=1.035m Pt-机头底部1/3D处的被动土压力（KN/）Pt=（H+2/3D1）tg2(45+/2)=290 KN/-土的天然重度，=18.5KNH-管顶土层厚度，H=7.0m-土的内摩擦角，=20f2-管壁四周的平均摩阻力系数，因注浆减摩，f2=0.5t/L-管道的入土长度（m）50m经计算，R=1/43.141.035229010+3.141.03550=187t根据计算结果可知，基本满足顶进的要求，因此不需要设置中继间。65顶进与纠偏651、土压平

23、衡顶管掘进机顶进操作工艺流程： 652、管道顶进及纠偏：6521掘进机出洞后顶进的起始阶段，机头的方向主要受导轨安装方向控制，一方面要减慢主顶推进速度；另一方面要不断地调整油缸纠偏和机头纠偏。严格控制前5m管道的顶进偏差，其左右及高程偏差均不能超过50mm。在顶进过程中坚持“勤顶、勤纠”或“勤顶、勤挖、勤测、勤纠”的原则。应在顶进中纠偏；应采用小角度逐渐纠偏；纠偏角度保持在1020，不大于1。纠偏办法：A：挖土校正法（校正误差范围一般不要大于1020mm。多用于粘土或地下水以上的沙土中）B：强制校正法(偏差大于20mm时，可用圆木或方木顶在管子偏离中心一侧管壁上，另一端装在垫有钢板或木板的管前

24、土壤上，支架稳固后，利用千斤顶给管子施力，使管子得到校正) C：衬垫校正法（对淤泥、流沙地段的管子，因其地基承载力弱，常出现管子低头现象，这时在管底或管之一侧加木楔，将木楔作成光面或包一层铁皮，稍有些斜坡，使之慢慢恢复原状。6522注浆与顶进同步进行，其原则是先注浆，后顶进；随顶进，随注浆；以保证管外围泥浆套的形成，充分发挥减阻和支承作用。在顶进过程中避免长时间的泥浆停注，保证顶进的全部管段形成良好的泥浆套。6523顶进过程中根据顶力变化和偏差情况随时调整顶进速度，速度一般控制在35mm/min左右，最大不超过50mm/min。6524顶进过程中根据顶力计算和实际顶力变化情况及时安放中继环，坚

25、持安放后即使用，以减小后方千斤顶的工作负荷，减小设备磨损。6525通风设施的使用根据顶进距离的延伸和管道内空气质量的变化提前安装到位，并根据距离的延伸调整通风机的开启频率，保证管道内有足够的新鲜空气。6526管道顶进到离工作井前方内壁50cm时卸载，收回油缸和垫铁安装管节，然后继续顶进。6.6管节安装661当一个顶程结束收回千斤顶和环型垫铁即可在工作坑内再下一根管节。662在管节吊入工作井以前，首先在地面上进行质量检查，确认合格后，在管前端口安放楔型橡胶圈，并在橡胶圈表面涂抹硅油，减小管节相接时的摩擦力。663在企口端面安放胶合板衬垫，衬垫采用胶粘在管端面，以防止顶进过程中管端面局部破坏。66

26、4下管时工作坑内严禁站人，当管节距导轨小于50cm时，操作人员方可下井准备管道对口。665以上工作完成后再将管节吊放在工作坑内轨道上稳好，使后部管节插口端对正前管的承口中心，缓缓顶入，直至两个管节端面密贴衬垫，并检查接口密封胶圈及衬垫是否良好，如发现胶圈损坏，扭转、翻出等问题，拔出重新插入，确认完好后再布置顶铁进行下一顶程。6.7顶进出土对于土压平衡顶管机，管内运土采用自制土斗车。龙门吊垂直运输。顶管出土需在现场临时堆放，稍加晾晒，即可运至永久堆放处。运土量在理论上应与顶进管节占据的体积相等。由于土的可松性及泥土处理程度的差异，实际运土量要略大于管节的体积，出土量可用下式计算（以DN1000管

27、径为例）： V=1.13.14D42.5 =1.13.141.042.5 =2.16m3即DN1000单位管节(单节2.5m)出土量为2.16m3。6.8注浆减阻顶力控制的关键是最大限度的降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效的方法是注入膨润土泥浆。我们设想在管外壁与土层之间形成一个完整的环状泥浆润滑套，变原来的干摩擦状态为液体摩擦状态。这样就可以大大地减少顶进阻力。为达到这一目的，采取如下措施：6.8.1根据地质资料，选用触变泥浆的浓度大些，能较易在管外围形成润滑浆套，触变泥浆的耗量略大于地层土体的损失量，经计算每顶进1m触变泥浆的消耗量为：V=/4（1.952-1.922）1.5=0.14m3

28、 6.8.2选择优质的触变泥浆材料，对膨润土取样测试，主要指标为造浆率、失水量、静切力、动切力和动塑比。这些指标必须满足设计要求。6.8.3在管节制作时根据设计要求预埋压浆孔，设计压浆孔时在掘进机后连续放置三到四节有注浆孔的管子，不断注浆使浆套在管子外面保持的比较完整，然后再间隔两节管子放置一节有注浆孔的管子用以补浆；安装注浆管时，每个预埋压浆孔里要设置单向阀，目的是防止注浆压力不够时管外壁的浑浊的泥浆液倒流。6.8.4触变泥浆的配制、搅拌、静置时间，都必须按照膨润土的特性要求执行。A一般膨润土的配制按如下比例进行，根据实际试拌情况再行调整：膨润土 水 纯碱 CMC 稠度400 850 6 2

29、.5 12-14B根据地质资料，对于土层中粉粒、粉质粘土含量较高的，渗透系数适中，泥浆扩散较慢，泥浆相对密度保持在1.01.3之间；对于土层中的砂砾圆砾含量较高，渗透系数较高，为防止泥浆扩散较快，在泥浆中加入一定比例的粘土，还应增加粉煤灰、木屑等，泥浆的相对密度保持在1.41.8之间。C泥浆的拌制要均匀。首先将定量的水放入拌和桶内，开动拌和机徐徐投入膨润土，拌和2-3min，静置片刻，再搅拌7-8min，即成泥浆，制成的泥浆排放入贮浆池内贮存10h，使膨润土、水、碱发生置换作用，形成稳定性良好，且有一定粘度的泥浆，使用时用注浆泵通过连接注浆孔的管道注入管道外围。D为了防止贮浆池内泥浆离析，间歇地对贮浆池内泥浆进行搅拌。6.8.5