DN1500泥水平衡顶管施工方案.docx

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DN1500泥水平衡顶管施工方案

七滦铁路下穿桥附属工程—雨水提升泵站工程

D1500管由人工掏土顶管改为采用泥水平衡法顶管的申请

河北新隆基项目管理公司：

七滦铁路下穿桥附属工程—雨水提升泵站工程中雨水出水管线共有两段需采用顶管法施工，分别是下穿205国道的D1500×12钢管，长44.436米，管道埋深9米；东城路和南五道交叉口的Y13—Y14，采用D1500钢承口顶管，长70.574米，管道埋深7.3米。

该两段顶管不但管道埋深较深，且地下水位较高，地层含水量较大，并且含有不透水层，采用大口井降水效果不是特别明显，人工无法在水中掏土，因此计划由人工掏土顶管的方法改为泥水平衡顶管，即采用泥水平衡顶管机械将顶进工作面的土方在水和旋转刀头的作用下转换成泥浆，通过泥浆泵排至地面的方法进行顶管。

请批复。

河北建设集团安装有限公司

2017年7月15日

七滦铁路下穿桥附属工程—雨水提升泵站工程

D1500泥水平衡顶管

施

工

方

案

编制：

审核：

批准：

2017年7月

一、编制依据

1.根据施工设计图纸及变更。

2.《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008

3.《给水排水构筑物工程施工及验收规范》GB50141-2008

4.《混凝土和钢筋混凝土排水管》GB/T11836-2009

5.《工程测量规范》（GB50026-2007）

6.《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）

7.《给水排水工程顶管技术规程》（CECS246;2008）

8.《基坑土钉支护技术规程》CECS96：

97

9.《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001

10.河北省工程建设标准》DB13（J）53-2005、DB13（J）57-2005、DB13（J）58-2005。

11．中国非开挖技术协会行业标准《顶管施工技术及验收规范》；

12、天津市工程建设标准《土压平衡和泥水平衡顶管施工技术规程》BD/T29-93-2004；

二、工程概况

七滦铁路下穿桥附属工程—雨水提升泵站工程中雨水出水管线共有两段需采用顶管法施工，分别是下穿205国道的D1500×12钢管，长44.436米，管道埋深9米；东城路和南五道交叉口的Y13—Y14，采用D1500钢承口顶管，长70.574米，管道埋深7.3米。

工作坑周围环境：

根据现场情况，全部采用泥水平衡顶管法施工。

本工程工作坑支护形式根据支护环境采用预应力复合土钉墙支护形式，支护等级一级，工作坑开挖之前应组织专家对该深基坑的开挖支护方案进行论证，符合要求后方可进行施工。

工作坑采用预应力复合土钉墙支护时采用1：

0.35放坡，土钉（锚索）采用梅花形布置，土钉钢筋采用直径20、25的三级螺纹钢筋，锚索采用公称直径为15.2的1860高强度钢绞线，土钉成孔直径120毫米，灌注1：

1的素水泥浆，水灰比0.45-0.5；锚索成孔直径150毫米，灌注1：

1的素水泥浆，钢筋网采用直径6.5毫米的钢筋间距200毫米ｘ200毫米，腰梁采用20B槽钢，锚头垫板采用200毫米ｘ200毫米ｘ20毫米的钢板，应力复合土钉墙支护喷射80毫米厚的细石混凝土。

工作坑的尺寸：

本工程顶管工作坑深度9.5m，根据顶进设备确定3m以下工作坑的平面净断面尺寸为：

8m长×5m宽（3m以上工作坑断面尺寸为：

10m长×7m宽）。

副工作坑的尺寸：

6m长×5m宽（3m以上工作坑断面尺寸为：

8m长×7m宽）

工作坑的作用：

主要用于为顶管提供安全方便的工作环境，具有承受顶管后背的作用力，顶管工作坑利用时间约为30天。

三、施工进度计划

1.工作坑施工

该工作坑包括土方开挖（3天）、土钉锁口圈梁制作安装（3天）、喷射混凝土（15天）、围檩安装（1天）、底板封顶浇筑模板拆除（2天），钢筋混凝土后背制作（2天），共计26天完成。

2.管材顶进

工作坑支护完成后，设备安装3天，设备拆除2天，管材顶进每天15m，70米需要5天，管材顶进预计10天完成。

四、施工准备

1.技术准备

前期技术准备过程中，我方认真学习和研究施工图纸及相关的施工文件，了解设计意图和要求，进行图纸会审。

在设计交底时提出疑问，并根据设计交底修订了该施工方案，施工方法和施工进度计划。

组织施工人员现场勘察，并认真学习业主单位提供的施工技术文件，了解了该工程的施工范围、管道沿线的地形、地貌、地质水纹条件及各种原有设施，已掌握施工工期要求、顶管施工技术规范、质量标准及要求、安全措施等，并向施工队伍进行顶管施工技术交底。

2.材料准备

●管材：

管材由具有相应资质的生产厂家生产，进场时应有出场合格证或出场检验报告；管材混凝土外表面应平整，无蜂窝麻面，回弹检测强度应不小于该管道混凝土设计强度。

管道接口处护口铁应符合承插口处平整，管道压浆必须标准通顺。

应工程要求，本工程选用三级钢承口钢筋砼管，口径DN1500*150*2500.

●工字钢：

工字钢应用于顶管工作坑支护。

应保证整体无裂缝，表面锈蚀情况不可太严重，进场工字钢选用I30b型号。

3.机具准备

主要机具：

钩机、张拉机机械，锚喷机、空压机、千斤顶、液压油泵、顶铁、与管材相应半径护口铁、导轨、枕木、泥水平衡顶进设备及附属设备、气焊机、水泵、25T汽车式起重机，200千瓦发电机、泥浆运输罐车等。

4.施工场地

顶管施工场地应平整、压实，场地大小根据现场实际情况裁定，使用围挡与外界进行隔离，围挡预留大门，便于管道进场及出土运土。

施工围挡四周应设置明显警示标志，提醒过往人员或车辆注意安全。

5.施工用水、用电

本工程采用泥水平衡法顶管需使用大量的水和电，施工用水采用现场打井解决，大口井直径采用Ф400，深度60米，Ф400井筒四周设碎石、中粗砂等反滤层。

大口井内设清水泵抽水。

施工用电采用200千瓦发电机机组发电。

五、顶管工作坑设计

1.地质分析

根据地质勘查报告，本工程场地类型为三类土，地层粉质粘土为主，本工程管道全部位于细砂层。

为土重度（kN/m3），取19.00；C为内聚力（kPa）,取20.00；

为内摩擦角（°），取27.00。

2.顶管工作坑

工作坑尺寸：

8m×5m×9.5m（长×宽×深），工作坑采用预应力复合土钉墙支护形式见设计图纸。

工作坑底部采用300mm厚钢筋混凝土底板。

施工工艺流程如下：

沟槽开挖削坡—安装土钉、预应力锚索—连接土钉、张拉锚索—钢筋挂网—较正—焊接—喷射混凝土支护。

1）基坑土方开挖

（1）基坑边坡应分段分层分段开挖，每次超挖深度不得超过0.5m,边开挖，边人工修整边坡，坡面不平整度不大于20mm。

（2）土方开挖必须与土钉墙（预应力锚索）施工密切配合，施工时必须分段分层进行土方开挖，每段长度10m，最大不超过25m，预留工作面宽度10.0米；每层挖土深度与土钉垂直间距相匹配，保证每层土方开挖的超挖量不超过500mm，一则便于土钉施工，二则避免超挖造成边坡塌方。

（3）土方开挖采用小型挖掘机，挖出的土方装料斗，由25吨吊车吊出基坑以外，装车外运，用于回填的土方堆放在基坑上沿20米以外。

2）土钉墙、预应力锚索施工

土钉墙的施工随土方开挖进行。

（1）土钉墙施工工艺及要求

①修坡结束后确定土钉孔位，然后用洛阳铲成孔，成孔后植入土锚钢筋，孔位误差不大于100mm，如遇特殊情况需要移孔位，应由现场技术负责人审定；成孔后检查孔深、孔径、锚筋长度。

②孔直径、深度、角度、注浆均要满足设计要求，做到各环节施工完后有人验收。

孔深允许偏差为+200mm～50mm，孔径允许偏差+20mm～5mm，钻孔倾角误差不大于3°。

③在土锚钢筋上设置定位器（每隔2m加一组Ф6.5钢筋托架，分布呈三角形），以确保钢筋在孔内居中，土钉端头预留出坡面15cm。

④注浆前应将孔内残留及松动废土渣清除干净，浆材料宜用1：

0.45～0.50的水泥净浆，孔口设置注浆袋，常压灌浆，注浆压力为0.2～0.5MPa，浆体强度不低于20MPa。

⑤喷射砼应分段分片依次进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，喷射厚度为80mm，喷射时，喷头与受喷面应垂直，宜保持0.6m-1.0m的距离，喷射手应控制好水灰比，保持砼表面平整、湿润光泽，无干斑或流淌现象。

要严格按施工配比进行配料，面层砼厚度要满足设计要求，坡面不许有钢网外露现象。

⑥喷射砼终凝2h后，应喷水养护，养护时间依气温环境条件，一般为3d～7d，根据现场实际情况可适当调整。

面板砼强度等级不低于C20，砼最大骨料不大于1.5cm，喷层厚度不小于80mm。

⑦每进行下一层土方开挖，必须在本层坡面土钉墙护坡施工结束后并达到设计强度的70%后进行，并在下层土方开挖时注意对上层护坡面面层及土钉的保护，避免碰触已施工完的护坡面砼面层及土钉。

⑧遇到坡面有渗水现象时，面层上要安装导流管。

⑨基坑四周土钉墙坡顶设变形观测点，随着基坑的开挖定期进行观测，发现异常要及时采取有效措施。

⑩由于地质条件的复杂性，如施工现场实际情况与方案不统一、土层情况与勘察报告不符、成孔遇地下障碍物时，边坡土钉的实际排数、长度和间距可根据实际情况由设计人员现场进行相应调整。

2）预应力锚索张拉注浆施工工艺要求

根据设计要求，预应力锚索的埋设和注浆方法同土钉施工，预应力锚索注浆孔内水泥浆达到设计要求后进行预应力张拉，张拉采用手持式千斤顶进行，施工时注意以下几点：

①浆孔内水泥浆达到设计要求后进行预应力张拉，20B槽钢要求与张拉方向垂直；

②进场的预应力钢绞线、锚具需经过质量检验，合格后方可允许使用；

③施加预应力的千斤顶和油泵压力表需经过相关单位校核，标定，根据标定的回归方程计算出张拉力时油泵压力表的读数，同时用预应力锚索的伸长值进行校核；

④千斤顶的操作人员应具有上岗证书，经培训后方可允许施工。

⑤预应力锚索张拉完毕后24小时内及时注浆。

3.工作坑底板

为了安装导轨，工作坑底板浇筑300mm厚的C20混凝土。

工作坑底板下设500mm×500mm的积水坑一座做排水使用，深度600mm，集水坑底板及坑壁用C30混凝土浇筑，积水坑需做5厘米厚的木板做盖板。

4.工作坑后背

为了确保工作坑顶管后背的强度和稳定性，顶管后背采用钢筋混凝土结构，厚度500mm×高度2200mm×宽5000mm，制作采用Φ18mm钢筋进行双排连接成形，三层双向间距200mm（保护层50mm），进行绑扎，模板直护完毕后进行浇筑，浇筑的后背混凝土强度为C30，混凝土达到设计混凝土强度时方可进行施工顶进。

选用3m长15cm×15cm方木横向码放、高度与后背墙高齐平，后背墙平面应垂直于管道中心线，方木前埋设立铁三根，间距1.0m，横铁高度要与顶镐高度相同。

核算后背受力宽度，应根据需要的总顶力，使土壁单位宽度上受力不大于土壤的总被动土压力。

后背墙的施工允许偏差（mm）

项目

允许偏差

装配式后背墙

垂直度

0.1%H*

水平扭转度

0.1%L**

*H为后背墙的高度（mm）；**L为后背墙的长度（mm）。

5.工作坑后背墙反力计算

后背反力的计算:

忽略钢制后座的影响，假定主顶千斤顶施加的顶进力是通过后座墙均匀地作用在工作坑后的土体上，为确保后座在顶进过程中的安全，后座的反力或土抗力

应为总顶进力

的1.2～1.6倍，反力

可采用公式计算：

=12156.15kN

式中：

——总推力之反力，kN；

——系数，取值范围1.5～2.5，取2.5;

——后座墙的宽度，7m；

——土的容重，19kN/m3；

——后座墙的高度，2.2m；

——被动土压系数，取2.46；

——土的内聚力,取18kPa；

——地面到后座墙顶部土体的高度，取5.4m。

6.工作坑设置上下爬梯

为了保证人员上下工作