人工顶管方案

1、五羊新城污水管网改造工程人 工 顶 管 施 工 技 术 方案编制人：潘金壮陈洪新编制日期：2003-8-17工程负责人:陈洪新技术负责人:潘金壮审批人：罗时柳审批日期：2003-8-20第一章工程概况 一、现场概况五羊新城污水管网改造工程原设计污水管径为 D600,现因五羊新 城长期开展的需要,管径改为 D100O.原设计采用机械顶管施工,但 是由于工期紧,施工地段场地狭窄,交通问题比拟突出,交警部门不 同意实行全封闭施工,受场地限制不利于机械顶管施工； 且工地靠近 沙河涌,局部地段地质为杂填土,顶管穿越的土层可能遇到抛石、木 桩等严重影响顶管的障碍物,局部地段甚至碰到路边大厦深基坑的锚 杆影

2、响,因此采用人工顶管进行施工.井段全长736米,管材选用“F 型钢筋混凝土管,每节管长2米,污水管平均埋深4.6米.二、地质情况简介据勘察查明,按地层成因岩性自上而下可分为：1、填土按其组成成分不同可分为杂填土和素填土：杂填土：分布广泛,均出露于地表,呈连续层状分布.呈杂色, 局部为褐色、褐红色、褐黑色,稍湿,松散稍密.主要由建筑垃圾 及粘性土组成.素填土：仅出露于局部,呈透镜状分布.呈灰黑色、红黄色、褐 色,可塑.主要由粉质粘土组成.2、冲积层按其岩性及状态可划分为：有较多粉细砂,饱和,呈软塑状.淤泥质粉砂、淤泥质细砂层：类似与淤泥质粉土层,主要由淤泥 中夹带少量的粉砂或细砂,呈软塑状.粉质

3、粘土层：分布较广泛,呈连续层状或透镜状分布.呈灰黄色、灰白色、棕红色、褐色,可塑,局部软塑.细沙层：埋深较深,含水量比拟好,呈连续层分布,呈灰黄色.据钻探揭露,场区的地下水主要为孔隙型潜水,主要赋存于冲积 砂层中.施工段持力层含丰富的地下水；止匕外,人工填土层含有限的 上层滞水.地下水补给主要来自沙河涌,同时接受大气降水和地表水 的渗入补给.三、施工参照标准GBJ08-221-96GBJ08-220-96GBJ141-90YS1411-89GB50194-93GBJ208-83GB50026- 93各井段的地质资料详见后面附表?市政排水构筑物工程施工和验收规程?市政排水管道工程施工和验收规程?

4、给水排水构筑物施工和验收规程?防腐蚀工程施工规程?建筑工程施工现场供用电平安标准?地下防水工程施工及验收规程?工程测量标准?第二章施工部署、施工组织安排本工程方案投入四套顶管设备进行施工,分两大段顶管施工段.第一大段顶管施工段由 W18#W11#井,有4座工作井和4座接收井.4套顶管设备同时投入使用.待第一大段顶管施工段完工后,再进行 第二大段顶管段的施工.第二大顶管段由 W1#W11#井,有5座工作 井和5座接收井.施工作业按两班倒,平均每天投入人力为80人,并根据需要增加或减少.工作井及接收井的位置详见附图.、顶管施工工艺流程三、施工顺序施工顺序为：制作硅管一顶进设备安装调试一吊装硅管到轨

5、道上一连接好工具管一装顶铁一开启油泵顶进一出泥-管道贯穿一拆工具管一砌检查井.顶管施工工艺流程图见上图所示.第三章施工准备工作一、生产准备1、进行施工测量和现场放线工作.2、确定管线范围内及施工需用场地内所有障碍物,如管 线、电线杆、树木及附近房屋等的准确位置.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,利用工作井内集水井进行排水.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、根据材料方案,分期分批组织材料进场.二、技术准备1、审查施工图纸和进行各专业图纸会审,进行施工技术 交底工作.2、做好定位点限制,施工测量和现场放

6、线工作.3、根据设计单位提供的永久水准点,引临时水准点至井 下,施工中经常进行校核.第四章 主要工程工程的施工技术方案一、人工顶管顶力的计算：一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=n P0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、亚粘土及天然含水量较大的亚砂土,管前挖土能成拱者,取1.52.0（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34.取n为3.0.Po为顶进管子全部自重.顶进的每节管自重约为 2吨,最长 段为48米,每节管长2米,共要顶进24节管,那么Po=2*24 =

7、 48吨. 那么总的顶力为：P=n Po = 3.0*48 = 144吨考虑地下工程的复杂性及不可预见因素,顶管设备取1.5倍左右 的储藏水平,设备顶进应力为 216吨,取总的顶力F=220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不少于110吨.(二)对于顶管顶进深度范围土质较差的,即开挖时容易引起塌方的, 可采用先顶后挖的方法施工.根据顶管工程力学参数确定,先顶后挖时,顶管的推力就是顶管 过程管道所受的阻力,主要包括工具管切土正压力、管壁摩擦阻力.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

8、,硬土层通常在30-60t/m2.大于40t/m2时说明土质较好.F1=S1X K1其中F1-顶管正阻力S1-顶管正面积(m2)K1-顶管正阻力系数(t/m2)F1=S1X K1=% r2 x K1= 3.14*0.6*0.6*35 =40 吨管壁摩擦阻力：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=S2X K2其中F2顶管侧摩擦力tS2顶管侧面积m2K2顶管侧阻力系数t/m2F2=S2X K2=% DLX K2=3.14*1.2*48*0.5=90.5 吨顶管阻力为以上二种阻力之和,顶进长度按最长管段48米计算,总顶力：F

9、=F1+F2 40+90.5 = 130.5 吨因此,取总的顶力F=150吨,考虑地下工程的复杂性及不可预 见因素,顶管设备取1.5倍左右储藏水平,设备顶进应力为 225t,选 用两个150吨的千斤顶作为顶进动力设备.二、工作井和接收井的施工工作井和接收井的施工方法采用人工挖孔护壁法施工.工作井和 接收井的结构设计见附图.一、工作井施工工作井采用人工挖孔护壁支护结构.工作井净空尺寸为4.5*2.5米,工作井开挖深度为45.5米左右,壁厚30cm,横筋采用0 16200 竖筋采用0 14200混凝土采用C 30硅.底板先铺设15cm碎石垫层, 采用0 14双向钢筋,浇注20cm厚C20混凝土.一

10、、施工工艺采用分层开挖,分层浇注井壁的方法施工,每节开挖护壁的高度最多不超过100cm二、施工流程三、施工技术要求1、每层开挖深度不大于1.0米.2、钢筋搭接长度不小于35d.3、模板拼装要平整,牢固.4、层与层之间搭接局部的泥土要清洗干净,并凿毛.10cm.,浇注的硅5、护壁的下一节和上一节的搭接长度不小于6、钢筋的配置必须根据有关标准和标准进行必须使用振笔进行振捣,要设置足够的支撑,预防“跑模 现象的发生.7、井内的积水要及时排走.抽水时要注意用电平安.8、严格限制后靠背、洞口墙的水平度和垂直度.洞心的 标高和洞口的直径要符合设计要求.9、浇注完24小时后,混凝土已终凝并有了一定的强度,才

11、能拆 模并开挖下一层,进行下一节护壁的施工.10、第一层护壁必须勾挂在周边.详见工作井和接收井的施工图.11、保证工作井的净空尺寸满足设备要求.12 、底板的标高要符合设计要求.二、接收井施工1、接收井的施工方法根本上跟工作井的一样.不再详述.二、顶管工作井内设备安装一导轨安装.严格限制导轨的中央位置和高程,保证顶入管 节中央及高程能符合设计要求.1、由于工作井底板设置了单层双向钢筋网,并浇注了 20cm的硅, 地基稳定,导轨直接放置在工作井的底板上.2、严格限制导轨顶面的高程,其纵坡与管道纵坡一致.3、导轨采用浇注硅予以固定,导轨长度采用23m间距设置为 60cm4、导轨必须直顺.严格限制导

12、轨的高程和中央.二下管、顶进、出土和挖土设备：采用电动卷扬机下管,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.三照明设备：井内使用电压不大于12V的低压照明.四通风设备：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一所需风量,m/min;k风量备用常用系数,常取 k=1.11.2m 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.现洞内最多有两人工作,一人开挖,一人负责运余泥,取k=1.1,m=2,那么有 Q= k*

13、m*q=1.1*2*3=6.6 m 3/min2、漏风计算Q 供 = P*Q式中：Q计算风量P 漏风系数采用200PVC1,每百米漏风率一般可限制在 2%以下.取P=1.02,那么 Q供 = P*Q= 6.6*1.02 =6.73 m3/min取风量大于7000L/min离心高压鼓风机或高压空气压缩机作 为通风设备那么可以满足要求.五工作棚架：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,上装电动卷扬机.三、引入测量轴线及水准点一将地面的管道中央桩引入工作井的侧壁上两个点,作为顶管中央的测量基线.二将地面上的临时水准点引入工作井底不易碰撞的地方

14、,作为顶管高程测量的临时水准点.四、下管一下管前,要严格检查管材,不合格的不能使用.二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.三要安装户口铁或弧形顶铁保护管口.五、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225吨.拟采用2台150吨液压千斤顶,共采用8台千 斤顶.一千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,预防产生顶时力偶,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 1/41

15、/5处为宜.二安装顶铁应无歪斜、扭曲现象,必须安装直顺.三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.(四)顶进中,顶铁上面和侧面不能站人,随时观察有无扭曲现象,预防顶铁崩离.六、顶进施工工作坑内设备安装完毕,经检查各局部处于良好状态.即可进行 试顶.首先将工具头下到导轨上,就位以后,装好顶铁,连接好各系 统并检查正常后,校测工具水平及垂直标高是否符合设计要求, 合格 后即可顶进工具头,然后安放混凝土管节,再次测量标高,核定无误 后进行试顶,待调整各项参数后即可正常顶进施工.在施工过程中,做到勤挖勤顶勤测,增强监控.顶进施工时,主 要利用风镐在前取土,千斤顶出镐在后背不动的情况

16、下将污水管向前 顶进,其操作过程如下：(1)安装好顶铁挤牢,工具管前端破取一定长度后,启动油泵, 千斤顶进油,活塞伸出一个工作行程,将管子推向一定距离.(2)停止油泵,翻开限制阀,千斤顶回油,活塞回缩.(3)添加顶铁,重复上述操作,直至需要安装下一节管子为止.(4)卸下顶铁,下管,用环形橡胶环连接混凝土管,以保证接 口缝隙和受力均匀,保证管与管之间的连接平安.(一)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2030cm,即对中央和高程测量一次；在正常顶进中,应每顶进 50100cm时,测量一次.2、中央测量：根据工作井内测设的中央桩、挂中央线,利用中心尺,测量头一节管前端

17、的轴线中央偏差3、高程测量：使用水准仪和高程尺,测首节管前端内底高程, 以限制顶进高程；同时,测首节管后端内底高程,以限制坡度.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,提升精度.4、一个管段顶完后,应对中央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.二纠偏：当测量发现偏差在1020mm寸,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寸,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

18、纠偏法, 边顶边支,直至使偏差回归.三管前挖土要求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 300500mm在 管周上面允许超挖15mm下面135度范围内,不得超挖.四接口的处理：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.七、各井段顶进安排:管段管 长流水位设计标 高土质施工工艺

19、W17-W18452.8292.784素填土先挖后顶W17-W16452.8292.874饱和淤泥先挖后顶W15-W16452.9162.874饱和淤泥、素填土先挖后顶W15-W14452.9192.964饱和淤泥、素填土先挖后顶W13-W14453.0092.964软塑粉质粘土、饱和中砂先挖后顶W13-W12453.009软塑粉质粘土、饱和中砂先挖后顶W12-W1125软塑粉质粘土、饱和中砂先挖后顶W10-W11453.118饱和中粗砂先顶后挖W10W9483.1183.166饱和淤泥、饱和中粗砂先顶后挖W8-W940-3.166饱和淤泥、饱和粉细砂先顶后挖W8-W740-3.251饱和淤泥

20、、素填土先挖后顶W6-W7443.2953.251饱和淤泥、素填土先挖后顶W6-W5453.2953.34饱和淤泥、底部含少量:粉细砂先顶后挖W4-W5453.3853.34软塑粉质粘土、饱和中粗砂先顶后挖W4-W3453.3853.43软塑粉质粘土、饱和中粗砂先顶后挖W2-W3453.4753.43软塑粉质粘土、含较多粘土的粉细砂先挖后顶W2-W1403.4753.52可塑粉质粘土、含较多粘土的粉细砂先挖后顶八、割除锚杆的技术举措：在W16W18井段顶管施工过程中,可能会遇到凯旋会大楼的锚杆,因该楼的地下室已建好,可直接割除在顶管过程中遇到的锚杆.1、W16 W17 W1阱内锚杆的割除：首先

21、,打掉锚杆要割除位置的水泥,为预防锚杆钢较丝预应力张拉割除后回弹伤人,在井内锚杆的一侧,用四条钢管巾 48垂直打进井底钢管位置见图,并固定好锚杆,在钢管边放置一块木板 并固定好,人站在与钢管位置相同的一侧,用砂轮切割机把靠近侧墙 位置的锚杆钢较丝分条割除.最后用砂轮切割机把另一边侧墙位置的 锚杆割除.2、顶进过程中锚杆的割除见下列图人工顶管顶进过程中,管内的土方从上而下分层逐层挖除,当锚杆被挖露的时候,只把锚杆一局部的土层挖开另外一边的土不动, 并打掉锚杆的水泥,然后用砂轮切割机把锚杆的钢钱丝割掉,为预防 锚杆割除般管锚杆挖开曲杆位置的 土层并打尊锚杆 的水泥,然后用无 齿锯割除钢校丝后回弹伤

22、人,在人与锚杆之间放置一块木板.最后割除另一边的 锚杆.九、工作井内管道施工管道完成后,按设计图在坑内用砖砌筑检查井,井内外批防水砂 浆.待砂浆到达一定强度后,回填石屑至管顶面,用水冲实. 十、遇到流砂时工作井和接收井的施工技术举措对流沙较厚的井位先施工布袋桩,然后人工挖孔护壁.一、布袋桩的简介布袋桩是先用钻孔机在桩位竖直地钻出一个柱状孔,一般孔径 为300mm然后把装好注浆管的布袋放到柱状孔里,接着往布袋里注 水泥浆.注浆压力可到达2Mpa.等水泥浆的强度到达一定时,整个桩 就形成了一个柱体.桩与桩之间在注浆时的强大涨力下,能够很好地 夹在一起.从而到达止水,止流沙的效果.二、布袋桩的优点1

23、、施工设备简单,场地占用少.2、利用其注浆的强大压力,可以很好地与已经顶好的管外壁结合.从而预防了采用钢板桩的弊病.3、施工时根本没什么噪音第五章施工方案由于本工程工期较紧,因此在开工前一定要做好施工前期的准备 工作：首先要落实挖掘机、吊机、装载机、梢钢、拉森钢板桩、管材 等关键设备和材料以及人员,保证工程开工能够即刻到位；测量人员 根据甲方提供的限制点加密导线点水准点、 测放中线点标高点以及探 测地下管线、构筑物等,根据中线点确定开挖范围以及范围内的拆迁 物,在现场和平面图上作标记；搭好工地办公室、小型仓库、工棚以 及清理停车场等前期工作.详见施工进度方案横道图第六章质量保证举措1、顶管施工

24、前编制顶管组织设计,提交监理和业主审定 才能进行施工.2、顶管前,工程部向作业班组进行详细的技术交底工作,每道工序开工和员工上岗前进行简短的质量要求和技术交底,由各专业工程人员负责实施,使每个员工上岗前做到人人心中有数,以保证工程质量.3、认真分析地质资料,摸清施工沿线的地下管线的详细 情况,并制定详细的技术举措.4、做好施工资料治理工作,及时填写原始记录和隐蔽工 程记录含照片,及时完成竣工资料.5、认真做好施工方案,保证施工作业连续均衡、紧凑, 从而有效可靠地限制质量,保证工程质量.6、顶进过程中,应严格限制顶力在允许的范围内,并留 有足够的平安系数.7、顶管限制在质量标准范围以内,如果在顶

25、进过程中, 发现方向失控, 应该立即停止顶进, 逐级上报,经研究同意后, 方可以继续顶进.8、作好地质勘察及资料整理工作,认真编制好施工方案 和通过不同土层的技术举措及纠偏举措,保证管道的顺利顶 进.9、增强操作限制,使顶管均匀平稳,受力均匀,尽可能 减少顶进过程中的倾斜、偏移、扭转,预防管壁出现裂缝、变形.第七章平安文明施工及环保举措一、施工平安举措1、沿工作井四周设置1.2米高的固定护栏,护栏上挂安全网,工作井四周要挂相应的警示标语.2、挖土施工时工作井必须设置应急爬梯,供人员上下井 用.使用的卷扬机等应平安可靠并配有自动卡紧保险装置.3、挖出的土石方应及时运离工作井,不得堆放在工作井 四

26、周1米范围内.4、顶管作业人员必须戴硬平安帽.5、顶管施工区域沿线采用标准围蔽.6、严格遵循土方开挖程序,限制均匀挖土,预防发生偏 位,严重倾斜或管涌等现象,做好作业前和施工中的通风换气 工作,每次进入管道时,保证管内通风,以免导致人身事故.7、吊车、起重设备由专人操作和专人指挥,统一信号, 预防发生碰撞.吊车靠近工作井边坡行驶时,增强对地基稳定 性检查,预防发生倾翻事故.吊管下工作井时,注意平安.8、增强机械设备维护、检查、保养.机电设备由专人操作,认真遵守用电平安操作规程,预防超负荷作业9、开挖前详细了解沿线管线资料,做好沿线管线保护措 施.10、作业人员轮换制.每个作业人员在管内作业时间

27、不得 超过1小时,预防劳动强度过大引起危险.11 .顶进过程中,施工人员必须使用平安带,洞口必须有施工人员照应,洞内用12伏照明灯照明,每班作业时必须有合格的电工当班.12、利用轴流式抽水泵在工作井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、采用卷扬机垂直牵引出土时,井下不能站人,工作井 上平台的作业人员出土时必须使用平安带.14、自制木板小车,用于放置压缩空气呼吸器和运载进管 人员,并在车尾部拴上绳子,在万一发生意外的情况下由管外 监护人员迅速将管内人员拉出管外进行抢救.15、利用鼓风机并购置84米长的软管,用于输送空气进入管道,增强管内空气的流动和循环.工作挖掘面的工人要佩 带含氧量探测仪,经常检查该处含氧量必须超过18%.16、管外配备专职监护人员,密切注意入管作业人员状态,每三十秒对管内人员进行呼喊,在得不到平安的反应情况下立刻采取相应应急举措.17、井上配备担架和药品.作业前要对施工人员进行紧急 救援的培训,使全体人员懂得使用呼吸器和含氧量探测仪,懂 得救人步骤,并进行实地现场考核合格后才施工.18、在人员进管前要用含氧量