市政工程顶管工程施工组织设计方案.docx

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市政工程顶管工程施工组织设计方案

一、工程概况3

二、主要工程量3

三、主要工程措施及控制要点3

3.1工作坑及顶进中的测量3

3.2工作坑、接收坑施工4

3.3顶管方法8

3.4顶管推力计算8

3.5护铁及顶铁8

3.6基坑基础及导轨8

3.7后背墙9

3.8平台及起重架10

3.9顶管平台下管10

3.10工具管10

3.11顶管洞门的开启11

3.12管道顶进施工11

四、施工质量保证措施13

五、施工现场安全管理措施17

六、文明施工及环保措施18

七、应急预案19

八、顶管穿越××河安全措施19

九、附图表19

一、工程概况：

1、本段顶管为通信管线套管，管线穿越××河。

河底管上顶覆土1.7m左右，管材选用加重混凝土管，管径φ1750mm，顶管长度为66m。

2、地质情况，土质亚粘土，为保证工作坑的稳定性，坑壁支护采用锚喷支护。

3、计划工期，从进场日期起30天，施工用电，租用80KW发电机。

二、主要工程量

管道D=1750mm66m

锚喷工作坑：

8.2m×5m×10.6m一座

锚喷接收坑：

8.5m×2.7m×9.6m一座

外运土方：

1012.2m3

三、主要工程措施及控制要点

3.1工作坑及顶进中的测量

3.1.1施工前须将管线的中线点及水准点引至工作坑附近，并作上标记。

工作坑施工完成后，将地面管道中心桩用经纬仪（标称精度不低于6″）引入工作坑两侧坑壁上或支撑上，作为顶管中心的测量基线。

3.1.2将地面的临时水准点用水准仪（精度指标不低于3mm）引入工作坑的底部，每一个工作坑须设置三个水准点，选择不易碰撞及不遮挡测量的地方设置。

3.1.3工作坑的中心桩与水准点设置必须牢固可靠，要经常校对并保证准确。

3.1.4对中心桩设置可靠的延长桩，延长桩设置时采用2″经纬仪用正倒镜实施，结果采用归化法确定。

管道中心桩位置，要考虑到后背或基础变形影响。

3.1.5检查、校对各种测量仪器及工具均经权威坚定部门检测，切在检测期内使用，凡不符和精度标准且过了检测期的绝对不许使用。

3.1.6每镐顶近300mm，每顶进一镐用经纬仪测设管中心线位置、水准仪测量流水面高程一次。

下完一根管后用经纬仪及水准仪核测一次中心及管高程。

每天做好现况地面沉降施测，早晚一次做好测量记录。

3.1.7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。

3.2工作坑、接收坑施工

根据通信人孔结构尺寸确定顶管坑尺寸：

工作坑布置在北土城西路南辅路向南2.5米改线#3处

工作坑开挖尺寸：

8.2m×5m×10.6m

接收坑布置在河右堤改线#2号处

接收坑开挖尺寸：

8.5m×2.7m×9.6m

工作坑施工方法

工作坑采用C20砼锚喷，井壁厚度0.25m，锁口圈梁断面尺寸800mm×500mm，主筋为8根ф20钢筋，架立筋为Φ8＠250。

钢格栅主筋为4根ф20钢筋，蛇形筋为ф14钢筋。

尺寸为25cm×20cm，水平格栅间距为800mm，竖向格栅间距2000mm。

竖向连接筋ф20，间距1m，挂ф6钢筋网150mm×150mm。

在工作坑锁口圈上口砌筑挡水墙240mm厚，高约700mm。

（接收坑同顶管坑）

施工过程中应加强对喷射混凝土的控制

（1）原材料的控制：

喷射混凝土的原材料进场均应进行质量检验，进行速凝效果的试验，确定速凝效果的试验，确定速凝剂的品种和最佳掺量，要求初凝不超过5min，终凝不超过10min，进行配合比选择试验，确定水泥用量和水灰比。

掺有速凝剂的混合料应立即使用，存放时间一般不大于30min，计量误差小于2％，搅拌均匀，无结团，搅拌采用强制式混凝土搅拌机，禁止人工搅拌。

（2）施喷前的准备：

喷射作业前应检查开挖断面尺寸、清除松动的浮石、土块和杂物，清除基脚下的堆积物，用高压风吹净；埋设控制喷射混凝土厚度的标志；作业区有足够的通风、照明装置；调整好喷射机的风压、水压，做好准备。

（3）喷射作业：

喷射作业分段、分层进行，喷射顺序由下而上；喷射混凝土时，喷头与受喷面应保持垂直，喷头距受喷面距离不宜大于1m；喷射压力控制在0.12～0.15MPa，一次喷射厚度，侧壁约60～100mm，当分层喷射时，应在前一层喷射混凝土终凝后进行，若在终凝1小时后再进行喷射时，喷层表面应用风水清洗。

喷嘴应避开格栅钢筋密集点，以免产生密积，对悬挂在网筋上的混凝土结团应及时清除，保证喷射混凝土的密实。

喷射混凝土应将钢筋全部覆盖，喷射手应控制水灰比，在0.40～0.45，此时喷层无干斑和滑移流淌现象，尽量减少喷射混凝土材料的回弹损失，严禁使用回弹料。

喷射混凝土应加强喷水养护，以防风干裂口。

开挖时密切注意土体的稳定性，如发现异常，及时采取有效措施，确保施工安全。

工作坑施工中应严格控制井壁厚度及垂直度，水平钢格栅安装完毕后，必须经质检人员检验合格后方可进行锚喷混凝土施工。

工作坑喷射混凝土检验标准

序号

检验部位

项目

允许偏差

（毫米）

检验频率

检验工具

方法

范围

点数

1

喷层厚度

不小于设计厚度

5米

4

用钢尺量

2

砼强度

不小于设计强度

每座

1组

喷模成型

标养

3

井底标高

-20,0

每座

5

用水准仪、塔尺

4

井身尺寸

0,+20

5米

4

用水准仪、塔尺

考虑工作坑的整体稳定性，在锁口圈梁下2m设第一道顶撑，顶撑采用219×6钢管，两边和锚喷墙预埋铁焊接，每隔2m设一道顶撑，共4道。

（4）格栅配筋计算

由于横向同一水平面所受荷载相同，均按水平格栅计算。

将横向格栅简化成两端固结中间简支的连续梁。

Ea=0.5γH2k0=0.5×21×112×0.267=339.3KN/m2

Ea—最深处主动土压力

γ—土的容重

H—工作坑深度

k0—主动土压力系数

最大弯矩Mmax=0.077ql2=0.077×339.3×22=104.5KNm

q—最大荷载

L—计算荷载长度（竖向格栅间距）

按单筋计算格栅配筋:

As=α1fcbhξ÷fy

as=M÷α1fcbh2=104.5×106÷1×14.3×250×2002=0.73

ξ=1-（2×0.73-1）0.5=0.32

As=1×14.3×200×250×0.32÷200=1146mm2

选用4根ф20钢筋截面积为314×4=1256mm2>As

5）坑壁锚喷墙面计算

锚喷护壁按照楼板模式计算,简化成2m×0.8m四边固定的楼板,荷载为339.3KN/m

M=339.3×0.82=27KN/m

W=M/σ=bd2/6=27/1.54=0.02m3

d=（6×0.02/2）0.5=0.24m

取锚喷护壁厚度为25cm

护壁配筋:

as=27/1×14.3×2000×8002=0.0015

ξ=1-（2×0.0015-1）0.5=0.0015

As=14.3×2000×800×0.0015÷250=137mm2

选用ф6@150,As=373>137mm2

3.3顶管方法

顶管采用人工顶管施工方法

3.4顶管推力计算

1.设计管线管径为D=1750m，顶进距离最长为66m。

计算总顶力：

P=n×G×L=3×2.83×66=560T

P－计算总顶力

G－管子单位长度管自重（T）

L－顶进总长度

n－土质系数，取3

由于顶距较长，为减小顶管过程中的摩擦力，宜采用管四周注入触变泥浆可减少顶力20%~30%。

故顶力为P=560×70%=392T

所以，根据计算和管子受力均匀两方面考虑，选用2台QYS320型的顶镐，其推力每台为320T。

3.5护铁及顶铁

由于顶进长度较大，护口铁根据顶进情况选择U型或圆形护铁，以确保管体安全，保护管子端面，使端面受力均匀。

顶铁选用矩形端面顶铁，结构为槽钢和工字钢焊接成的型钢。

根据具体情况，可选用U型，钢制顶柱，顶柱均被可靠固定在U型顶铁支架上，有效防止崩铁。

在顶进过程中，顶铁与镐的行程长度配合传递顶力，在顶镐与管子之间陆续安放。

3.6、基坑基础及导轨

基坑基础采用150mm×150mm×3000mm枕木,间距600mm，坡度与设计管道坡度一致。

基坑导轨起导向作用，钢轨宜采用QU80的导轨，其高度为130mm，上顶宽度80mm。

两轨间距按下式计算：

A=A+a

A=2√（D-h-e）（h-e）

=2√（2.1-0.13-0.02）（0.13-0.02）

=0.93

式中A0-两导轨的中距（m）

A-两导轨上部的净距（m）

a-导轨的上顶宽度（m）

D-管外径（m）

h-导轨高度（m）

e-管外底距基础面的距离（一般为0.01~0.025m）

实际操作过程中根据e值的高度变化进行调整。

3.7后背墙

后背墙为型钢、钢筋砼后背，钢筋砼厚0.5米，型钢厚度为40cm，宽度为4米，高度为2.4米地下埋深0.7米，前立两根40cm×40cm×200cm立铁。

后背每米宽度土壤的被动土压力（KN）：

p=½rh²tan²（45º+φ/2）+2Chtan（45º+φ/2）

式中r—土壤的容重（吨/立方米）；

h—天然土壁后背的高度（米）；

φ—土壤的内摩擦角（度）；

C—土壤的粘聚力（吨/平方米）；

P=½*2*11²*tan²（45º+28°/2）+2*10*1.92

=0.5*2*121*2.77+2*11*1.66

=372吨/米.

所以，此后背墙均满足使用要求。

3.8平台及起重架

出土及下管采用卷扬机，设5t卷扬机1台，2t卷扬机1台。

安装平台作业时按照安全交底的要求选用材料。

工作平台主梁采用40号工字钢，次梁采用30号工字钢，平台口尺寸为3.5m×2.0m，其余位置满铺方木及大板，主梁两端与工作井侧墙接地长度不少于2m。

平台设不低于1米的防护栏，作业人员出入口设不低于1.2米的护身栏。

起重采用4根φ159mm钢管组成，钢管壁厚12mm，长度7米，顶部穿杠采用70mm圆钢连接，圆钢两端，连接必须锁紧。

支架做四道横拉杆。

起重架底部焊接在平台横向放置的30号槽钢上，起重架底部支脚加肋焊接。

3.9顶管平台下管

管材在顶坑的一侧排放在两根平行立放的30#工字钢上，底部横铺150×150mm方木，间距500mm，方木用土填平实。

下管时，工作平台上也平行立方两根30#工字钢，高度、宽度与排放管的工字钢相同并与其用钢夹板、螺栓相连一起，这样就可以人工向前滚动管材直至下管口，与起重架的大钩垂直起吊。

起吊后将工字钢拆开向两边移动，让出下管口，就可以下管了。

平台上的工字钢必须与主梁工字钢搭接，严禁悬空或探头，两侧要用钢管或方木卡固，并在上面焊钢挡板。

3.10工具管

工具管用12mm钢板制成圆弧形，长度1m，套在首节管前上方与管节固定在一起，工具管外焊　Φ25mm钢筋，前端制成尖形，间距5cm，出工具管长30cm。

工具管内用12mm钢板焊肋，间距20cm,长度和工具管相等。

3.11顶管洞门的开启

根据管道中心、和高程，确定洞口的位置，先进行对管顶上方180°范围内的土壤加固（超前小导管），防止在开启洞门时管上顶塌方。

洞口开启完成后，工具管顶入洞口。

3.12管道顶进施工

（1）、顶管施工工艺流程

测量控制工作井施工顶管设备安装始顶管道顶进顶至终点处回填加注水泥浆设备拆除

a．检查起重设备：

起重设备经常检查、试吊，确认安全、可靠方可下管。

下管时工作坑内严禁站人。

当距导轨小于50厘米时，操作人员方可进前操作。

b．下管就位：

第一节管子下到导轨上，测量管子中心及前端与后端的管底高程，确认安装合格后方可顶进施工。

第一节管有工具管的作用，顶进方向与高程的准确，是保证整段顶管质量的关键。

（2）、管前挖土与顶进：

管前挖土是控制管节顶进方向和高程、减少偏差的重要作业，是保证顶管质量及管上构筑物安全的关键。

因此，管前挖土与顶进须严格按照以下规程操作：

a．管前挖土的长度：

在一般顶管地段，土质良好，可超过管端30~50厘米，并随挖随顶。

b．顶进施工：

顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常施工速度顶进。

顶进中发现油路压力突然增高，应停止顶进，检查原因并经处理后方可继续顶进，回镐时，油路压力不得过大，速度不得过快。

挖出的土要及时外运，及时顶进，使顶力限制在较小的范围内。

（3）、测量与校正

a．在顶第一节管时，以及在校正偏差过程中，测量间隔不能超过30厘米，保证管道入土的位置正确；管道进入土层后的正常顶进，测量间隔不能超过100厘米。

b．高程测量：

用水准仪及小塔尺，根据工作坑内设置的水准点标高，测头一节管前端与后端管内底高程，以掌握头一节管子的走向趋势，测量后与工作坑内另一水准点闭合。

c．全段顶完后，在每个管节接口处测量其中心位置和高程，有错口时，测出错口高差，做好记录。

d．顶管误差校正是逐步进行的，形成误差后不可立即将已顶好的管子校正到位，应缓缓进行，使管子逐渐复位，不能猛纠硬调，以防产生相反的结果。

（4）、触变泥浆减阻施工

穿越××河顶管长度66m，为了减少顶进中的阻力，防止塌方，采用在管壁与土壁之间注入触变泥浆，形成泥浆套，减少管壁与土壁之间的摩擦阻力。

触变泥浆除起润滑作用外，静置一定的时间泥浆固结，产生强度。

泥浆配比及注浆操作。

同常规方法。

按市政操作规程要求进行。

为使泥浆能够达到较好的充满度，每2节管设一处注浆孔。

每处在管顶部及水平直径两侧管壁开3个注浆孔（注浆孔的设置与管材生产厂家联系.在生产管材时将注浆孔预留好,孔径规格为φ50mm,从管体顶进10m至15m后开始注触变泥浆。

随顶随注，注浆压力应达到0.2Mpa,以保证注浆饱满，确实起到润滑减阻作用。

）

调浆设备：

搅浆机及储罐

灌浆设备：

注浆泵、输浆管

触变泥浆材料主要成分：

膨润土、碱（碳酸钠）和水

触变泥浆的拌和和程序：

①将定量的水放入搅拌罐内，并取其中一部分水溶化碱；

②在搅拌过程中，将定量的膨润土徐徐加入搅拌罐内，搅拌均匀；

③将溶化的碱水倒入搅拌罐内（碱水必须在膨润土上搅拌均匀后加入再搅拌均匀，放置12h后即可使用。

触变泥浆使用时应注意事项：

搅拌均匀的泥浆应静置后方可灌注，注浆孔在未下管之前用冲击钻成孔，每节管中间设一孔，环氧树脂埋固钢管。

下管时将注浆孔放置斜上方，且前后两节的孔应错开布置。

灌浆前，应注水检查灌浆设备，确认设备正常后方可灌注。

灌浆压力可按0.1Mpa开始加压，在灌浆过程中再按实际情况调整。

每次顶进同时灌浆，按灌浆孔断面位置的前后顺序进行依次进行，灌浆遇有机械故障、管路堵塞、接头渗漏等情况时，经处理后方可继续顶进。

四、施工质量保证措施

1、竣工测量测出各管口高程及水平位置的数据，入竣工资料。

顶管施工外观质量标准检查项目规定如下：

（1）、目测直顺、无反坡、清洁、不积水、管节无裂缝。

（2）、顶管施工如遇塌方或超挖，土壁与管壁之间的空隙必须进行压浆、补实处理。

2、建立健全由项目经理统一管理的技术、质量、安全管理体系；

3、落实岗位责任制，在施工过程中做到各负其责，达到以工作质量保证工程质量的目的；

4、严格控制材料进货渠道，进场材料都必须有合格证，重要材料进场时施工、技术、质量负责人必须全部亲自到场检验，确定合格才可入场使用；

5、顶进施工时，顶进记录必须真实、清晰、完整。

建立健全交接班制度。

当交接班时，当班负责人必须向接班负责人交清记录，并说明在顶进操作中所出现、发现的问题及处理情况。

6、提高施工及操作人员的素质，加强在顶管施工中的动态管理。

顶进施工必须认真执行施工方案及有关规定。

7、严格按设计要求与施工规范施工，及时收集施工资料。

施工资料要做到真实、准确、及时。

附表一

顶管允许偏差

序

号

项目

允许偏差

（mm）

检验频率

检验方法

范围

点数

1

中线

D＜1500

≤30

每节管

1

测量并检查记录

2

位移

D≥1500

≤50

3

管

内

底

高

程

D＜1500

+10

-20

每节管

1

水准仪测量

4

D≥1500

+20

-40

5

相邻

管间

错口

D＜1500

≤10

每个接口

1

用尺量

6

D≥1500

≤20

7

对顶时管节错口

≤30

对顶接口

1

用尺量

附表二

顶管工作坑允许偏差

序号

项目名称

允许偏差

检验频率

检验方法

范围

点数

1

工作坑每侧宽度、长度

不小于设计规定

每座

2

挂中线用尺量

2

后背

垂直度

0.1%H

1

用垂线与角尺

水平线与中心线的偏差

0.1%L

1

3

导轨

高程

+3，0

1

用水平仪测

中线位移

左3，右3

1

用经纬仪测

8.质量目标

工程质量保证达到设计要求，达到合格标准。

9.工作坑拆除

9.1拆除工作坑时按安全技术交底要求进行。

拆除工作坑支撑时设专人指挥，自下而上逐层进行，并按安全技术交底要求及时回填。

在下层完成填土前严禁拆除上一层支撑。

9.2拆除工作坑支撑作业中，无关人员不得在坑内。

五、施工现场安全管理措施

1、安全生产目标：

不发生重大事故，不倒塌、不中毒，认真贯彻“安全第一，预防为主”的原则，坚持管生产必须管安全的原则。

2、安全保证体系：

施工现场的项目经理为安全生产的责任人，建立以项目经理为主，包括施工人员、安全员、技术员、班组长参加的现场安全管理小组，检查施工现场及班组安全制度的贯彻执行，并对违反人员进行处罚。

3、进场后，对工人进行安全教育，特殊工种和安全员须持证上岗。

4、施工现场的安全设施，必须齐全有效，不得随意拆除和改动。

5、施工区、生活区建立消防责任制度，要备足消防器具。

6、严格用民管理，电工持证上岗，现场采用三相五线制，供电系统，严格执行一机一闸一保护，各类电器必须安装漏电保护装置。

7、上下工作坑必须走安全梯，安全梯固定在支撑上，并设置扶手或护圈。

严禁运输料斗乘人。

8、顶管作业必须执行交接班制度。

9、非机电人员不得从事机械、电气作业。

10、作业中必须明确联络信号及报警方法。

11、作业中传递工具、材料必须轻拿轻放，稳妥传递，严禁从坑上向下或者从坑下向下抛扔。

12、在顶管作业过程中必须按安全技术交底要求保护地下管线和构筑物，作业人员不得踩踏被保护的地下管线和构筑物。

13、作业面遇不明构筑物（管道）时立即停止作业，报告施工技术管理人员，经处理确认安全后方可继续作业。

六、文明施工及环保措施：

1、严格执行施工现场文明施工和环卫保护的管理制度。

2、施工范围要严格控制，不在范围以外，搭设、临设、停放机具、材料等。

3、施工范围内的土方要苫盖，施工作业面用硬式围挡搭建，围挡上策安装红色警示灯。

4、现场施工人员一律佩戴安全帽，非施工人员一律不得进入施工现场。

5、严格禁止生产、生活污水乱到乱放，防止污染施工环境和附近居民、单位的环境。

6、防止粉尘

（1）施工现场道路实施撒水防尘措施，以确保道路不扬尘。

（2）粉尘材料采取封闭措施，运输时防止遗撒，飞扬。

（3）运输车辆不能装载过满，车帮顶部拍实，并覆盖苫布，以免沿路遗撒，进出场地设专人清洁车轮。

7、防止噪音

采取降噪措施：

空压机等采用防护棚隔离；夜间严格控制强噪音施工。

8、交通安全

（1）施工现场设围栏，做到施工现场与社会严格区分，确保施工与社会的安全。

施工时，做好道路交通疏导。

（2）施工道路沿线各出入口畅通，并设明显的标志，防止发生任何交通事故。

（3）施工人员穿越马路，注意来往车辆。

七、应急预案

针对工地实际情况，可能发生高空坠落、土方塌方、触电、擦伤等伤情，现场成立安全事故应急救援小组，小组由组长××负责，组员由××组成，并配备常用药品指定好救护用车辆。

一旦发生安全事故，立即保护事故现场，及时上报事故情况，并迅速将伤员送至就近的医院救护。

八、顶管穿越××河安全措施

为确保通信管道移改（顶管）工程安全的穿越××河，在顶进前联系河湖管理部门，协商××河断水，使河水下降或干槽，即使有少量河水，在河中间打上围堰，使河水导向南侧，待管道顶到河中再把河水导向北侧，管道顶过河底后将河内围堰清除干净。

九、附图、表

（1）项目部组织机构图

（2）质量保证体系图

（3）文明施工、环保、安全保证体系图

（4）施工机具设备配备表

（5）顶管工作坑支护示意图

（6）竖井剖面图

（7）竖井水平钢格栅总装图

（8）竖井布筋图