顶管施工方案.docx

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顶管施工方案

顶管施工方案 

编制人：

*** 

一、编制依据 

（1）施工设计图纸； 

（2）桃花工业园道路工程宁西路 

《岩土工程勘察报告》（2008105.） 

（3）适用于本工程的国家现行施工及验收规范：

《给水排水构筑物施工及验收规范》       GBJ141-90 

《电气设备安装工程和验收规程》         GBJ232-83 

《给水排水管道工程施工及验收规范》    GB50268-97 

《预应力与自应力钢筋砼管用橡胶密封圈》ZBQ43002-87 

《混凝土管用混凝土抗压强度试验方法》  GB11837-89 

《市政排水管渠工程质量检验评定标准》  CJJ3-90 

《砌筑砂浆配合比设计规程》            JGJ/T98-1996 

《砌体工程施工及验收规范》            GB50203-1998 

《混凝土质量控制标准》                GB50164-1992 

《市政工程施工技术资料管理规定》 

顶管施工技术及验收规范 

二、工程概况 

本工程位于合肥桃花工业园拓展区，为新建工程，我单位承建的宁西路19标污水管道工程，全长1652.3米，管道位于道路中心线南14米；其中有285m HDPE400采用明挖施工；LXW1#~LXW18#、LXW5#~LXW5-1#共计1367.3米采用顶进法施工，管材为Ⅲ型D800钢筋混凝土管道（即F管）；沿线管道埋深为6~13米；管道覆土小于6米时采用砖砌筑检查井，污水检查井为Ф1000圆井9 座；污水检查井为Ф1500圆井3座；管道覆土超过6米时采用钢筋混凝土检查井，Ф1500圆形钢筋混凝土检查井13座，Ф2000圆形钢筋混凝土检查井16座。

三、主要工程量 

主要工程数量表 

项目名称 规格单位数 量备  注

钢筋混凝土钢承口排水管（F管） D800     M  1367.3 

污水顶管砼检查井 Φ2000   座     7 污水顶管砼接收井 Φ2000   座     9 污水顶管砌筑接收井 Φ1500   座     1 

四、施工总体部署 

（1）施工组织机构 

为加强领导，确保工程质量、安全生产和文明施工，保证工程进度，并结合本工程点多、线长等特点，我们将成立项目经理部，全面负责组织施工。

项目组织机构

项目经理：

胡承龙

技术总负责：

文建余

施工负责人：

葛圣富

项目副经理：

余红祥

（2）施工任务划分 

工程施工在项目经理部的统一领导下根据工程特点组织顶管施工一队、顶管第二施工队、顶管第三施工队、顶管第四施工队。

将全部管网系统划分成四个施工作业段（区），每个施工队负责一个段（区）的施工任务，施工作业队相互协调，并由项目经理部统一进行动态管理。

（3）主要施工技术管理人员及职责 

主要管理人员职责 

项目经理职责 

a. 项目经理履行对业主的工程承包合同，执行本企业“追求卓越管理，筑造精品工程”的质量方针，实现质量目标。

b. 负责健全和完善项目的组织机构，明确责任人职责，建立恰当的激励机制，充分发挥参与项目建设所有人员的积极性。

c. 对采购物资及设备进行监督和评审，对有分包情况时项目的合同进行监督和评审。

d. 主持项目工作会议及各方面重要施工协调工作，审定或签发对内、外的文件，组织协调工程分部竣工验收工作。

e. 主持和贯彻安全、质量、重要施工技术措施的制定及施工进度的重大修改和调整，保证工程顺利进行。

项目副经理职责 

辅助项目经理工作，完成分管职责，对工程质量、工期、造价向项目经理负责。

项目总工程师（技术负责人）职责 

a. 负责工程施工技术的组织领导工作，并对项目经理负责。

b. 参与业主组织的设计技术交底工作，组织施工图纸审核和测量复核。

c. 负责质量体系的运行和管理工作，组织编制、审核和监督执行“项目质量计划”。

d. 确定施工过程中的特殊过程及关键工序，组织编制作业指导书，审批相应分部分项工程施工方案。

e. 负责监督、检查“项目质量计划”的贯彻执行，协调项目与设计，工程监理及质检站的技术管理工作。

f. 参与制定工程总进度计划，审定分部分项工程进度计划。

g. 负责与项目业主或其代表协调，解决工程施工过程中的技术问题。

h. 负责施工过程的质量检验与试验工作，主持有关工程技术质量的会议。

i. 负责质量通病预防的组织预防工作，编制重要的预防处理技术方案，杜绝不合格产品的发生。

j. 组织领导分阶段的质量检查验收和工程竣工验收的检验和试验，编制竣工文件，进行工程竣工验交。

3.3.2.4专业工程师职责 

a. 在总工程师领导下，对各自专业施工技术工作负责，并对项目经理、总工程师负责。

b. 认真贯彻执行施工规范、质量标准、操作规程。

c. 进行施工过程专业技术交底，对工程的测量定位、水准标高负直接的技术责任。

d. 协助、配合监理工程师进行分部、分项工程工序检查，做好隐蔽工程的检查验收。

e. 掌握施工过程的全部质量状况，参与定期质量检查，提出质量保证、预防纠正的技术方案。

f. 负责专业间施工协调，提出施工过程专业配合、接口过渡技术方案，保证系统工程质量。

g. 做好施工专业的现场技术服务，加强施工质量动态信息收集，并向项目总工及项目经理反馈，及时进行调整控制。

h. 负责全部专业质量记录的整理，做好竣工文件基础工作。

质检员：

a. 在项目经理、总工程师的领导下，负责工程施工质量的监督检查。

b. 按标准进行定期和不定期工程质量检查，负责质量事故的处理工作。

c.对分部分项工程按施工规范及相关技术规程进行检测和质量评定。

d. 对班组进行书面质量交底工作，参加施工过程质量检验。

e. 参加工程成品保护措施的制定，并监督作业层执行。

f. 配合总工程师做好技术复核工作，严格按工序质量控制标准进行分项工序的转序验收，进行隐蔽工程检查验收。

g. 负责全过程质量检验评定、检验和试验的质量核定签收和总结评定、报告，配合监理单位做好监理检查、验收。

五、主要施工方法 

总体施工方案及原则 

总体施工原则 

（1）按城市污水管网线路长、施工干扰大，系统性强的特点进行认真的施工组织部署和任务划分，在分段（区）组织平行施工的同时加强统一协调，发挥独立作业能力。

（2）服从业主和城建规划的进度安排，在管网施工工期安排的基础上，根据城市道路施工的实际进度，随时配合道路施工进行计划调整，实现协调作业、文明施工。

    （3）按任务划分系统性安排施工，污水管网系统按先下游（大管径）后上游（小管径）、先深后浅、先主干道后分支管道的原则组织施工。

（4）总体施工的组织、技术措施均应适应城市施工的安全保护、交通保障、环境保护、文明施工的精神和规定，并制定具体的预防保证措施。

（5）施工前根据业主提供的资料摸清施工区域内的各种公用管线分布情况，如污水管、雨水管、电线电缆、上水管等的准确位置，我们根据具体情况已制定了相应的保护措施。

总体施工方案 

（1）所有管道施工技术方法、措施均应保证管道工程的管材质量、防腐要求、基础类型、铺管精度、闭水试验符合现行技术规范的标准，特别是道路结构沉降允许值控制目标、方法和结果要求。

（2）施工过程中对地下既有管线、电缆采用槽钢悬吊法或砖支墩法进行保护，对路灯、高压电线杆采用钢管支撑、打板桩及浇注带形砼基础等措施进行保护。

施工准备 

施工准备应在保证正常施工前提下，统一规划，精简节约，临正结合。

生产性的临时设施，我们已建设了一部分，余下的根据施工进度的需要统一规划，分期分步实施。

施工测量 

（1）开工放线为最主要施工准备之一，施工测量由专业测量员组成工地测量组，对业主提供的测量资料和水准点、基准点进行复核并提交测量报告后，对总体工程进行定位测量，并具体实施施工控制。

（2）临时水准点设在管道施工区域内，每200m设置一个，并按照不受施工影响、方便观测的原则。

（3）作好地下管线的位置、深度的探测，为工程顺利实施作好准备。

（4）所有测量仪器要按计量法规定进行计量管理，有按周期检定的合格计量标识和准用标识，确保仪器的使用有效性和测量精度。

（5）开工测量的测量成果报监理工程师审核认定后，作为竣工归档文件管理使用。

（6）施工测量的允许偏差应符合下表规定。

（7）量边测角和连测 

  依次测量各导线边长，往返或同向取其平均值；用测回法实测导线左角或右角，最后将导线与高级控制点连接。

各测量结果允许偏差见下表:

测量结果允许偏差项目允许偏差水准测量高程闭合差±12√L（mm）导线测量方位角闭合差±40√N（″）导线测量相对闭合差1/3000直接丈量测距两次较差1/5000

注：

1 L为水准测量闭合路线的长度（km）；2 N为测站数。

开工物资准备 

钢筋砼管根据施工进度计划分批进行采购，堆放地点沿管线布置，使用的水泥贮存在专用库房内，并做好安全防火、防潮措施。

管道进货应进行出厂测试，取得设备出厂合格证、产品说明书、产品质量保证书，以及附件备件标准的证明文件，确认符合设计的各项技术标准，方可进货验收。

物资采购严格按质量保证体系的物资采购程序文件规定，提报采购计划，进行审核批准后，按施工进度计划，保证开工需要。

物资采购坚持标准化，执行进货检验和试验制度，保证进货质量满足标准规定,须复试的材料按规定进行复试。

施工总体方案    本工程的顶进工艺施工图如下：

 工程开始测量放样

工作坑     基坑构筑工作坑设备安装出洞准备挖土、运土推   进测   量卸管、接口安装进   洞取工具管全线测量收坑、砌井地面设备安装注浆材料准备注浆材料检测、仪器试运行 记   录纠  偏

（1）工艺形式由于本施工区不存在地下流砂和软弱土层等不良地质情况，顶管施工主体方案为土压平衡人工挖掘顶管工艺。

（2）长距离顶管措施 

本工程DN800管径顶管施工均超过均为80m~90m应视为长距离顶管，长距离顶管的关键措施为注浆减阻二项措施打蜡措施。

高性能触变泥浆注浆即可减低顶管摩阻力同时也可借助注浆压力填充管外壁与土层间隙，并对管外周土层起到支护和稳定作用，从而保证顶管上部土体和道路或土建结构稳定；打蜡措施也是常用的一种减低顶管摩阻力的有效方法。

顶管施工技术分析 

（1）管道顶力计算 

  顶管施工技术顶力计算是一项很重要的工作，它是正确选用施工机具确定后背加固方案、施工进度的依据。

顶力计算公式较多，计算也相当复杂，为了减少计算复杂程度和方便施工，结合我公司多来的实际经验和有关技术资料提供的数据，可以按下列经验公式进行计算。

本段顶距最长为90.5m,管道埋深最深13.4m 

a、本段工程顶管最大顶力P=fγD1[2H+（2H+D1）tg2（450-Ф/2）+D1]L+PF=0.35*20*0.96*0.1[2*11.4+（2*11.4+0.96）tg2（450-130/2）+0.6/20*0.96 ]*90.5+0=2622KN； 

P-——计算的总顶力，KN； 

γ——管道所处土层的重力密度，KN/m3； 

D1——管道外径，m； 

H——管道的覆土的厚度，m； 

Ф——管道所处土层的内摩擦角； 

L——管道顶进长度，m； 

f——管道表面与土层之间的摩擦系数； 

Ps——顶进时的迎面阻力； 

b、投入顶稿为Pmax=300吨*9.8=2940KN。

2940KN＞2622KN 

顶稿可以满足使用。

C、管道设计抗压强度为40MPa；最后端管口能承受的最大压力为：

Pmax=40000*0.12=4800KN（0.12为U型顶铁与管道接触面积）； 

Pmax=40000*0.19=7600KN（加用于分散力量的钢板，0.19为管口接触面积）； 

4800KN＞2622KN，管道能够承受最大顶力要求。

（2）后背墙结构抗力计算：

后背墙作为千斤顶的支撑结构，要有足够的强度刚度，且压缩变形均匀。

顶管过程中，后背压力远大于土壁允许承载力f。

一般粘土淤泥可按承载力仅100Kpa远远不够，因此我们将采取必要措施，采用厚层钢板加单排枕木，使f。

达400Kpa。

再根据顶进的总顶力，核算后背受力面积，使后背墙单位上所受的力小于土体的允许承载力。

后背总承载力R 〉T（总顶进力） 

R=S*F 

S=260/10=26M2 

S＿后背墙所需承压面积（M2） 

T＿总顶进力（T） 

R＿后背墙总承载力（T） 

后背墙宽度取1.5米,高取1.2米,面积1.8M2 . 

导轨的安装与精度控制 

导轨安装在前方，接近穿墙管。

它的作用是支托未入土的管段和顶铁，起导向的作用，导轨采用大于管壁厚度的工字钢。

顶管导轨是拼装式的，轴线方向的长度可任意组合。

支托钢管的轮子间距是可以调节的，保证导轨高程与管内底高程一致，因此同一副导轨可适合几种不同管径的顶管。

钢筋混凝土管导轨支托轨道有两种。

（a ）是面支承，（b ）是线支承，管道较大时宜采用面支承。

导轨应牢固地固定在底板上，底板上应有预埋板与导轨联结。

导轨对管道的支撑角一般选用60°。

导轨安装应顺直、平行，等高或略高与该处管道的设计高程，其纵坡应与管道的设计一致。

顶管施工技术措施 

管道两端露在工作坑中的长度不得小于0.5m，且不得有接口。

在管道顶进的全过程中，应控制前10节管前进的方向，并应根据测量结果分析偏差产生的原因和发展趋势，确立纠偏的措施。

管道顶进过程中，所有管节的中心和高程测量应符合下列规定：

管节进入土层过程中，每顶进30cm，测量不应少于一次；管道进入土层后正常顶进时，每顶进100cm,测量不应小于一次，纠偏时应增加测量

次数； 

全段顶完后，应在每个管节接口处测量其轴线位置和高程；有错口时，应测出相对高差； 

测量记录应完整、清晰。

顶进管道的施工质量应符合下列规定 

允许偏差：

管道轴线：

50mm;管内底高程：

+30,-40mm;相邻管间错口：

15mm;对顶时两端错口：

50mm。

管道接口应填料饱满、密实，且与管节接口内侧表面齐平，接口套环对正管缝，贴紧，不脱落。

顶管时地面沉降或隆起的允许量应符合施工设计的规定； 

管段应无裂缝，段间无渗漏。

确保砼密实度的措施 

适当提高砼强度。

现场拌制砼施工过程中严格控制砼配合比及拌合质量，对砼坍落度、和易性以及水泥和原材料中的粗细骨料，掺加剂严格把关。

纠正/预防措施 

（1）、管道轴线偏差防治 

预防措施 

顶管施工前应对地质情况进行认真调查。

设专职测量员负责全过程的测量工作，按照勤测量、勤纠偏的原则认真操作，顶进过程中应随时绘制顶进曲线，以指导工作。

采用同种规格油压千斤顶，保持顶力合力与管道中心线重合。

加强施工质量的控制，确保后背不发生位移，并应使后背平整，以保证顶进设备的安装精度。

治理方法 

重新调整千斤顶行程、顶力、顶速或重新调整千斤顶的安装精度。

对顶管后背进行加固，预防位移继续发展，并确保后背平整。

纠偏前应认真分析顶进曲线的发展趋势，采取适当的纠偏量，循序渐进。

（2）、地面沉降与隆起防治 

施工前应对工程的地质情况进行认真调查，对距管道较近的建筑物和其它设施采取相应的加固保护措施。

设置测力装置，以便掌握顶进压力。

保持顶进压力与前土体压力平衡。

严格控制轴线偏差，执行勤测量，勤纠偏，小量纠的操作方法。

严格控制管道接口的密封质量，防止渗漏。

（3）、首节管旋转防治 

遇前端土层软硬不均匀时，应采取多挖硬、少挖软的方法。

严格控制顶管轴线偏差，首节管设置测力装置，以便测定平衡力的大小来指导纠偏。

（4）、接口渗漏防治 

严格执行管节和接口密封材料的验收制度， 

严格控制管道轴线，按技术标准的操作规程进行施工。

接口有渗漏时，可采用环氧水泥砂浆或化学注浆方法进行处理，安装橡胶圈要得体，不得使用铁棒，随着砼管的转动用手轻上使得橡胶圈与砼管结合严密，同时要注意木垫圈的使用，使管与管之间的间隙处于规范允许偏差范围之内，这样施工以便更好的使管缝严密。

（5）、管节裂缝防治 

严格执行各管节质量验收标准。

顶进时应严格控制管道轴线偏差，控制顶力在管节允许的承压范围以内。

在管节运输过程中应采取管垫等保护措施，并应做到吊点正确。

（6）、顶管前正面土体坍塌预防 

原因分析 

前端土层性质发生变化，顶进时过小，没有起到防护和平稀的作用。

顶进时推进力小于土体压力。

（7）、遇到流砂情况防治 

预防措施 

顶进施工中应采取短开挖、勤顶进的方法，严禁超挖，并随时注意变化情况，以便采取相应的措施防止坍塌。

认真做好土体的降水工作。

（8）、顶管过程管道中心线及管底标高偏差较大预防措施 

严格执行测量放样复核制度。

测量仪器必须保持完好，并必须定期进行计量校核。

出现偏差后随时进行纠偏。

顶管作业 

（1）、挖土 

顶管挖土掘进主要采用人工挖土，施工中应做好管内的通风工作，确保人身安全。

工作面挖土操作的要点为：

必须规定开挖范围，不得超挖，特别是管底土基的135°弧度范围内，一定要保持管底壁与土基表面吻合； 

不得扰动管底下部的地基土； 

挖出的土要及时外运； 

开挖要及时配合顶进操作，及时测量，以便顶力限制在较小的范围内。

（2）、运土 

   工作坑采用人工开挖，土方应在指定的地点进行堆置。

在无堆场坑位的挖土方应用拖拉机及时运走。

从工作面挖下的土，通过管内水平运输和工作坑垂直运输提升至地面。

管内水平运输主要采用小四轮拖车运土，人工或行车拖运。

除留足坑位回填土方量外，多余土方应在指定的地点进行堆置。

在无堆场的坑位挖土方应用拖拉机及时运走。

（3）、顶管工程的测量 

顶管施工测量工作分为以下四个方面：

a  顶进前的准备阶段测量 

工作坑开挖之前应对工作坑的轴线、距离和引临水准点进行复测贯通。

顶进前应对工作坑的方位、高程进行复测，并标定管道中心线、设立临时水准点。

开始顶进的第一节管必须平稳进洞，位置正确。

b  顶进过程中的测量 

主要是对前10节管进行测量，每顶进30～50cm应测量一次。

顶进第一节管时，测量的顶进间隔应更小些。

除对前10节管频繁测量外，每顶进100cm还应对整个顶进管段进行复测，检查中间管节有无下沉现象。

当管道顶进发现偏斜误差时，每顶进一镐即要测量纠偏一次。

c  工程竣工测量 

工程完工后应对过程测量记录进行认真整理,竣工后再进行一次至二次稳定性测量,确认符合规定的标准。

d  地面观察测量 

穿越公路顶管时，为检查地面有无沉陷和隆起：

开始顶进前，应在路面上选好基线（中心轴线），在慢车道和快车道两端横向10m范围内每2.0m设置一水平基点，以保证顶进控制的精度。

e、管道内有害气体及涌水安全保证措施 

对于管道内有害气体，采用通风稀释其浓度的方法，以保证地下施工人员的安全。

即采用空压机通过镀锌钢管向工作井及管内工作面连续送风，以保证工人及其他经许可入内的工作人员吸入的空气中的含氧量不低于20%。

f  纠偏校正 

顶管偏差校正要以预防为主，不能等产生明显超差时再进行校正。

必须逐步由误差调整到正确，预防误差积累，纠偏应在顶进中采用小角度逐渐进行校正，其校正方法有：

g  挖土校正法:

采用在不同部位调整挖土量的办法，以达到纠偏的目的，这种方法校正误差范围一般不大于10～20mm。

施工中要不断总结经验，调整挖土范围，保证顺利顶进，决不能盲目掏挖造成超偏差，也不可盲目纠偏以产生隐患。

强制校正法:

偏差范围大于20 cm时，采取的杠杆或千斤顶纠偏法，一般在施工中应力求避免。

h  衬垫校正法 

当局部地基软弱、地基承载力不足而使管头底沉，这时应结合顶木校正法同时在管底下衬垫，换填砂石加木板等以增加地基强度。

4、接收井及检查井施工 

顶管结束后，即在接收井位置采用机械挖土。

每个顶管工作坑即为检查井井位,顶管施工完毕后即可砌筑检查井。

采用内、外抹面,接收井开挖时，应根据土质选定边坡，边坡可按下表选用。

基坑底直径不得小于φ2.5m，以便于井外抹面施工。

基坑挖好后，应对基坑进行修整，检查基坑的标高、基坑尺寸和中心坐标，并做好记录。

深度超过5.0m时，应对基坑进行及时支护。

深度在5m以内的基坑边坡的最陡坡度 

土的类别

边坡坡度（高：

宽）

坡顶无荷载 

坡顶有静载

坡顶有动载

杂填土

1：

1.00

1：

1.25

1：

1.50

中密的碎石类土

1：

0.50

1：

0.67

1：

1.00

粘土

1：

0.33

1：

0.50

1:

0.67

老黄土

1：

0.10

1:

0.25

1:

0.33

软土

1：

1.00

-

-

a、材料要求 

a.1砖的强度为MU10，吸水率不大于20%； 

a.2砌井前应提前一天用水将砖浸透； 

a.3砌井选用中粗砂，抹面采用细砂。

使用前应过筛，其含泥量不得大于5%； 

a.4砂浆采用M7.5，每次拌合量应在一小时内用完。

b检查井砌筑 

b.1将工作坑垫层用水冲净、抽干，在其垫层上直接浇筑C15砼井基础； 

b.2用水冲净井基础后，先铺一层1cm厚的砂浆，再压砖砌筑。

满铺满砌，砖与砖灰缝保持1cm； 

b.3采用丁砖砌法，外缝应用砖渣嵌平。

平整大面向外，砌完一层后，再灌一次砂浆，使缝隙内砂浆饱满，然后再铺浆砌筑上一层砖，上下两层砖之间竖缝错开； 

b.4砌至井身上部收口时，应按坡度将砖头打成砖茬，便于井里顺坡抹面； 

b.5井内壁砖缝采用缩口灰，井身砌完后，将表面浮灰残渣扫净； 

b.6井壁与砼管接触部分必须坐满砂浆并砌筑转券高125mm。

b.7护底、溜槽应与井壁同时砌筑。

c抹面 

c.1井内外均采用1：

2水泥砂浆抹面； 

c.2抹面前先用水浇湿砖面，然后采用两遍法抹面； 

c.3分段抹面时，接缝要分层压茬，精心操作； 

c.4抹面完成后，井顶应覆盖湿草袋，防止干裂； 

c.5抹面强度达到后方可还土，严禁先还土再抹面。

d安装井盖及井座 

d.1在安装前应检查井座和井盖有无破损，井盖中心和高程是否符合设计要求。

d.2检查井砌筑完毕后应及时安装井盖，井盖相对标高为人行道板上返10cm。

e质量标准 

e.1井壁砂浆必须饱满，灰缝平整，抹面压光不得有空鼓、空缝等现象； 

e.2井内溜滑平顺，不得有建筑垃圾等杂物； 

e.3井圈、井盖必须完整无损、牢固平稳，安装标高必须正确。

闭水试验：

工作坑顶管竣工后，应及时砌筑检查井，施工完毕后即进行闭水试验。

闭水试验严格按GB50268-97附录B规定的标准进行，闭水试验需经监理工程师检查验收。

六、工作坑结构验算及施工 

1.  荷载强度 

q=rHtgφ=18×H×1/3=6H（KN/m2） 

2. 每m宽度N计算 

2N=∫0πrqSinφdφ=｛[-Cos]π/20－[-Cos]ππ/2｝rq 

=2qr=2×6H×2.5=30H（KN） 

       N=15H（KN） 

3.  b验算13.4m深处的N 

N=15×13.4=201KN 

σ=N/0.24×1=201/0.24=837.5KN/m2=0.821Mpa 

Mu10机制砖M7.5砂浆砌筑[Ra]=1.37Mpa 

显然σ﹤[Ra] ， 满足要求。

七、工作坑、接收坑位置拟定及施工 

1 、 本计算是建立在工作坑为绝对圆形基础上，放样中要严格控制圆心位置，避免不均匀受力，而使砌体受拉。

2 、 若地下水位较高，要争取降水措施（樯体上设置排水孔）并防止底板浮动（可预留排水