顶管施工方案详解

1、一、工程概况二、施工部署及施工前准备工作三、顶管井施工四、顶管施工技术措施及注意事项五、质量保证措施六、文明施工措施七、安全保证措施一工程概况（一）工程名称及地点地址：（二）建设单位：（三）设计单位：施工单位：监理单位：（二）地质水文条件勘探最大控制深26.0m。对揭露的岩土体，据其成因时代、物理力学性质指标的差异，本场地划分为 3个工程地质层，1层为新近填土，素填 土； 3层为更新世沉积层，土体强度较高，主要为粉质黏土，硬塑为主，局部可塑；5层为基岩，主要为泥质粉砂岩。各岩、土体特征详见表1.2岩、土体分布与特征描述一览表表1.1层号地层名称颜色状态特征描述层底埋 深地层厚 度平均值（m平均

2、值（m1-2素填土灰黄 灰色松散以粉质黏土为主，混少量碎石，非均 质，低强度，偶夹灰黑色淤泥质土， 堆填时间小于20年。4.70-6.504.70-6.505.445.441-3淤泥质填土黑色流塑淤臭味较重，含大量有机质和少量垃 圾，局部含碎砖块，分布不均匀。5.90-7.500.90-1.806.451.253粉质黏土灰黄 黄褐硬塑局部可塑，含铁锰质结核，见靑灰色 咼岭土团块，切面有光泽。中压缩性， 韧性及干强度高。13.30-14.706.10-8.8 013.607.465-1强风化泥质 粉砂岩紫红色中密密实强烈风化，呈密实砂土、硬粘土混碎 石状，局段碎块状，岩芯米取率较低， 遇水软化朋

3、解，为极软岩。岩体基本 质量等级为V级。19.30-20.605.10-7.2020.016.415-2中风化泥质 粉砂岩紫红色密实 块状取出岩芯呈短柱状、柱状为主，局部 碎块状，泥质胶结，取心率约95%RQD勺90%砂质结构，块状构造，裂 隙较发冃，属极软岩，岩体基本质量 等级为V级。揭示最大厚度5.90m。岩体工程地质评价岩石风化程度分类表1.2层号岩石名称风化程度野外特征5-1泥质粉砂岩强风化钻孔揭露，基岩结构大部分破坏，经强烈风化呈砂土状、碎石状。 风化裂隙很发育，手捏易碎，遇水极易软化、崩解，用镐可挖，0 75麻花钻不可钻进。5-2泥质粉砂岩中风化钻孔揭露，岩块较完整，组织结构、矿物

4、成分基本未破坏，风化裂 隙较发育，锤击声哑，遇水极易软化、朋解，用镐不能挖掘，岩芯 钻方可钻进。岩石坚硬程度分类表1.3层号岩石名称单轴抗压强度坚硬程度5-1泥质粉砂岩-极软岩5-2泥质粉砂岩frk=1.00Mpa （天然状态下标准值）极软岩岩体完整程度分类表1.4层号岩石名称完整 程度结构面发育程度结构面结 合程度主要结 构面类型结构 类型组数裂隙平 均间距（m5-1泥质粉砂岩极破碎无序结合很差散体状结构5-2泥质粉砂岩较完整2-31.0-0.4结合一般裂隙、层面中厚层状结构。岩体基本质量等级分类表1.5层号岩石名称坚硬程度完整程度岩体基本质量等级分类4-1泥质粉砂岩极软岩极破碎V4-2泥质

5、粉砂岩极软岩较完整V（三八主要工作量项目名称单位数量备注顶管沉井座12顶管800mm米890（四八 注意事项：沿线部分顶管要穿越城市地铁，要注意安全。1、施工部署及施工前准备工作1、总体安排：计划工期为97天 2、施工设备的选择根据本工程的具体施工条件，工作井采用钢筋混凝土沉井施工；顶管 设备选用人挖机顶顶管工艺。机头选用敞开土压掘进机头。三、顶管井施工（一）、工程概述：1、工程概况：本工程计有7个工作井，5个接收井2、工程特点;本工程特点是位于郊区，车流量不大。但一定要做好各方面的安全方 案，确保施工安全。（二八施工部署:1、施工安排:根据工程特点，采取先制作井后下沉。先地下后地上，一次制作

6、，一次下沉。2、施工顺序：沉井采取一次制作一次下沉施工顺序为:施工准备一-施工放样一基坑开挖一"垫层制作一 制作沉井 一- 井底井字架一拆模一凿除垫层一 挖土下沉一 沉井封底3、施工准备阶段：施工准备工作重点是调查场地内所有市政管线，确定合理的沉井位 置，并做好围挡及安全警示。对该工程范围内所有分项工程进行测量放样， 引测水准点龙门板，并将其进行妥善保护处理。（三八施工工艺：1、基坑开挖：1 ）根据地下水及土质情况，第一次开挖至基底坑地标高，在自然水 位线上0.5米以上，可不进行专业排水。2 ）考虑到撤除垫层，支模，脚手架操作的需要，基坑宽比沉井宽2米，四周挖排水沟，集水井，基坑底不

7、得积水，浸泡。3）挖土用1台抓斗挖土机挖土，配合人工修坡和平整场地。挖出的 土方除部分在周围修筑 0.3米高，8米宽的护道，挡地面雨水，剩余土方 汽车短驳至弃土场地。4）基坑进行1 : 1.5放坡。2、分节高度的确定：根据一般经验，本工程沉井高度小于10米，不需分节，一次下沉 。3、刃角支垫：1）刃角支设模板，有垫架法，半垫架法和无垫架法。本沉井面积较 大，重量重，地基强度较低，因此本沉井垫层用黄沙基层上浇筑混凝土垫 层，垫层只作刃角及低部隔梁，混凝土层上刷隔离剂，然后在其上支设刃 角及井壁模板浇筑混凝土。2）铺设砂垫层 砂垫层应选用级配较好的中粗砂，且分层洒水夯实，每层层厚控制在 200 至

8、 3004、模板支设1）沉井井壁采用规格为钢木组合模板拼装。2）在刃角内侧，圆井壁以及墙壁对穿螺栓处，均采用非标准木模板。3）在刃角架垫上模板应分段安装，以便垫架坼除，刃角上部井壁模 板采用 4 套钢木模板进行循环周转。4）考虑浇筑速度快，对模板产生很大的侧向压力，用 2 根 8# 槽钢圈以06毫米对拉螺栓固定，穿螺栓部位采用1500 （1000 ） *100*55毫米木模，螺栓纵横间距均为 1 米，中间设止水片。与螺栓接触的一圈满焊， 相应也在靠混凝土一面以小方木等距离支顶，槽钢圈按井壁曲率制作，用 螺栓连接。5 ）外壁支模和混凝土浇筑，在井架外搭设双排钢管脚手架，内壁模 板支设，采取在上节

9、沉井上预埋铁件的办法焊悬脚手架。对于井壁上预留 管孔，为防止下沉时质量不等。产生重力偏移而让泥水涌入井内，施工中 采取在洞内外预留钢框和螺栓用钢板和木版封住，中间填与孔洞重量相等 的砂石级配重量。5、钢筋的绑扎：1 ）钢筋用 15T 覆带吊车进行垂直吊装就位人工绑扎。2）为保证钢筋位置正确，垂直钢筋间距采用开槽的木卡控制，水平 筋间距选用一批竖筋按间距焊上短钢筋头控制。6 、混凝土浇筑：1）混凝土采用C30.P6商品混凝土，垂直水平运输采用混凝土泵车。2 ）混凝土采用分层平铺法，每层厚度控制在30厘米-50厘米均匀浇灌，一次连接浇灌完毕。灌筑混凝土时沿着井壁四周匀称进行，避免混 凝土面高低相差

10、悬殊，压力不均而产生基底不均匀沉降，每层混凝土要求 在2小时内浇捣完毕。3）混凝土采用自然养护，为加快坼模下沉，在混凝土中添加浞凝剂， 减水剂。4 ）混凝土外表面如有蜂窝，麻面等缺点，应用水泥砂浆仔细修补整 平。7、刃角垫架拆除1）沉井拆除模板在混凝土强度达到 25%即可拆除，刃角垫架在混凝 土达到100%强度始可拆除下沉。2 ）在破碎混凝土垫层之前，应对封底及底板接缝部位混凝土进行凿 毛处理，凿毛应在专人指挥下分区，依次，对称，均匀的进行。3）拆除方法是将转胎膜挖去，使垫层架空，利用空压泵气汽锤或人 工重磅榔头破碎，刃角下应随即用砂或砂乐回填夯实。在刃角内外侧应用 夯筑成小土堤，以承担部分井

11、筒重量，接着破碎另一段，如此逐点进行。 破除垫层时要加强观察，注意下沉是否均匀，如发现倾斜，应及时处理。8、排水方法基坑内雨水排水采用明沟集水井排水，由水泵现场抽入排水明沟内， 使地下水位降到比基坑面低 0.5米。9、挖土下沉1 ）沉井每层挖土量较大时，挖土采用机械和人工配合进行，根据土质情况，采用碗型挖土，自重破土方式。采用覆带挖铲抓斗 1 台，在井外 挖土，从中间开始挖向四周，均衡对称地进行，使其能均匀下沉。每层挖 土厚度为 0.4-1.5 米，在刃角处留 1.21.5 米宽土台， 用人工逐层切削， 每人负责 2 3 米一段，方法是按顺序分层逐渐往刃角方向削薄土层，每 次削 5 15 厘米

12、。使沉井均匀下沉。2）沉井下沉至上口离基坑底 50 厘米高， 即应该停止下沉， 继续接高 或采取安全措施。3）在沉井开始下沉时和将沉至时设计标高时，周边开挖深度应该小 于 30 厘米，避免发生倾斜，尤其在开始下沉 5 米以内时，其平面位置与 垂直度要特别注意保持正确，否则继续下沉不易调整，根据现场土质情况 在设计深度距离设计标高 0.5 米左右应停止取土， 依自重下沉至设计标高。4）下沉完毕，挖掘机体与臂铲解体，用起重机吊出井外。10 、测量控制与观测 沉井位置的控制，在井外地面设置十字控制线，水准基点。下沉时在 井壁上设十字控制线， 并在四侧设水平点。 于壁外侧用红铅笔油画出标尺， 以测沉降

13、。井内中心线与垂直度的观测系在井筒内壁纵横四等分标出垂直 轴线，各吊垂直线一个，用经纬仪观测来控制。挖土时随时观测垂直度， 当垂球偏离 50 毫米，或者达到允许值的 1/4 时，即应该进行纠正，采取 措施。沉井下沉过程，每班至少观测 2 次，并应在每次下沉后进行检查。 当沉至离设计标高 2 米时，对下沉与挖土情况加强观测。11 、下沉倾斜 .位移 .扭转的预防及纠正： 沉井下沉过程中，会出现倾斜，位移，扭转等情况，应该加强观测， 及时发现并采取措施纠正。对倾斜产生的可能原因有：刃角下土质软硬不均；坼刃角垫脚，不对称进行，或未及时回填；挖 土不均使井内土面高低悬殊；刃角下掏空许多，使沉井不均匀忽

14、然下沉； 排水下沉，井内一侧出现流砂现象；刃角局部被大石块埋设或搁住；井内 弃土或施工荷重对沉井一侧产生偏压；操作中可针对原因预于预防，及时 进行校正。12、封底当沉井沉到设计标高，应该预留沉降量。经 2-3 天下沉已稳定，或在8 小时内累计下沉量部小于 10 毫米时， 即可进行沉井封底。 本沉井采取排 水封底法，分两部进行，第一步进行土形整理，使至成为锅底形填以级配 块石，同时要抛石回填。自刃角向中心挖放射形排水沟，填以石子做成滤 水暗沟，在中部设 1-2 米集水井，插入直径 0.5 M 周围有孔的钢套管，管 外浇至水环， 四周填以卵石， 使井底的水都汇集到集水井中，用水泵排出。使地下水位保

15、持底于井底面 3050 CM 。刃角砼凿毛处应洗刷干净。 然后 在井底对称均匀浇一层 0.2 M 的砼垫层。强度达到 70% 后，绑扎底板钢筋， 浇筑防水砼底板。浇筑应在整个沉井上分层，由四周向中间进行，每层的 厚度控制在 3040CM 。并振捣密实。砼养护 14 天期间，在封底的集水 井中应不间断的抽水，封底板砼强度达到 70% 后。进行第二部，对集水井 逐个停止抽水，逐个进行封底。四、顶管施工技术措施及注意事项（一）、机头选型：本次施工中我们选用敞开土压掘进机头。 这种机头的优点是在顶进时 便于人工操作，遇到障碍物时可以人工排除，常用于粘土层，特别是含砂 砾石的粘土层的施工。为避免在顶进时

16、遇到流沙无法控制沙土流失，在制 作机头时，我们在机头切削刃口后方法兰板上预先焊好六个 16mm 的螺 栓，沿圆周方向六等分布置，同时预制一块挡板，当顶进过程中遇到流沙 时，立即装上挡板，并根据需要重开出土口。附机头及挡板示意图。(1) 机头切削刃口(2) 机头纠偏千斤顶(3) 机头尾套3(krn管道40cin 4()viir t机头剖面示意图(与管道连接)机头挡板示意图二）、设备配置（单套配置）现场配置主要设备有：航吊一台，BX1-315 电焊机一台60KW 配电箱一只顶进导轨一副后靠背铁板一块420 吨顶力主顶油缸两只420 吨顶力主顶油缸动力泵一台经纬仪一台水准仪一台7.5kw 泥浆泵一台

17、4kw 污水潜水泵两台© 800圆形顶铁一个© 800半圆顶铁四个（三）、设备安装1、放样：用经纬仪沿工作坑洞口中心点和接收井洞口中心点，方向 把管道铺设中心放好，并在井壁上确定两点2、用吊线锤把井壁上两点引到井下，挂好中心线3、把导轨沿中心线方向安装固定好，使轨道和中心线方向平等，并 沿中心线方向两侧对称。在安装轨道时要保证管道在横向水平，纵向块度 由设计管道块度来确定。4、安装好后靠背，主顶油缸 5、把主顶油缸和油泵动力站的油管接好 6、固定好测量仪器架，装好顶进时测量用的仪器。附工作坑内平面布置图工作坑内平面布置图（四八管道顶进1、把调试好的机头下到井内轨道上，下一节

18、管，在轨道上把机头尾 套和管连接好。2、打开洞口，把顶进时用的圆形顶铁和半圆顶铁吊到井内，把机头 顶到洞口位置，调整好纠偏油缸。3、开动主顶油缸，向前顶进 50cm，通过切削口的切削和挤压，机 头前方的土体会挤到机头仓内来，然后人工把土运到井内，用航吊把土吊 到井边地面上。5、待机头仓内泥土清理干净后，放下测量板，用经纬仪测量顶进轴线方向偏差数据，用水准仪测量高程偏差数据，若无偏差（或偏差小于0.5cm ）,则可朝前继续顶进 50cm 。若发现机头偏差较大，则在偏差方向 用纠偏油缸进行纠偏。如此连续不断的向前顶进，直到全线贯通。 （五）、测量与方向控制要点1、有严格的放样复核制度，并做好原始记

19、录。 顶进前必须遵守严格的放样复测制度，坚持三级复测：施工组测量员f项目管理部f监理工程师，确保测量万无一失。2、布设在工作井后方的仪器座必须避免顶进时移位和变形，必须 定时复测并及时调整。3、顶进纠偏必须勤测量、多微调，纠偏角度应保持在10 '20 '不得大于 0.5 °。并设置偏差警戒线。4 、初始推进阶段，方向主要是主顶油缸控制，因此，一方面要减慢 主顶推进速度，另一方面要不断调整油缸编组和机头纠偏。5、开始顶进前必须制定坡度计划，对每一米、每节管的位置、标高 需事先计算，确保顶进时正确，以最终符合设计坡度要求和质量标准为原 则。（六）、注浆减磨 顶管施工中，顶

20、力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效的方法是进行注浆。注浆使管周外壁形成泥浆润滑套，从而 降低了顶进时的摩阻力，我们在注浆时做到以下几点1 、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、失水量和动塑比。2、在管子上预埋压浆孔，压浆孔的设置要有利于浆套的形成。3、膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间，听取供应商的建议 但都必须按照规范进行，使用前必须先进行试验。一般性能见下表:膨润土纯碱掺加药剂漏斗粘度视粘度CP失水量ml终应力比重稳定性8 %4 %oCmc、l' 19 ”2112.6801.04800.00PHP214、压浆方式要以同步注浆为主

21、，补浆为辅。在顶进过程中，要经常 检查各推进段的桨液形成情况。5、注浆设备和管路要可靠，具有足够的耐压和良好的密封性能。在 注浆孔中设置一个单向阀，使浆液管外的土不能倒灌而堵塞注浆孔，从而 影响这浆效果。6、注浆工艺由专人负责，质量员定期检查。7、注浆泵选择脉动小的螺杆泵，流量与顶进速度相应配。五、质量保证措施要把好“六大关”1、把好人员管理关：建立人员管理网络，配备有理论基础、实践经 验并善于管理的人员进行工程质量跟踪和监督，发现有达不到优良级的结 构物和产品，坚决返工重来。推行 TQC管理体系，层层交底，层层把关， 加强职工的技术培训，树立全员质量意识，加强工程质量法律、法规意识 教育，提

22、高责任感。2、把好图纸关：图纸是施工的重要依据，每个单位工程、分项分部工程开工前都认真阅读和审核图纸， 发现问题及时向建设方和设计方反映。 对图纸中的几何尺寸、工程量及材料规格和技术要求都 “吃透再干”。对设 计变更单设专人管理，及时下达到施工班组，避免人为因素造成工程质量 问题。3、把好测量关：测量、放样工作是将图纸变为工程实体的关键环节， 本次施工拟采用全站仪按座标定轴线，用高精度经纬仪和水准仪测细部。 测量工作中要严格真实地填写实测数据，及时请复测人员和监理人员进行 复核，降低测量误差。4、把好材料关：严格按图纸要求采购砂石料、水泥等原材料以及成 品和半成品。按材料质量检验要求定期定量取

23、样送质检站测试有关指标。 不合格的材料不得进场，一经发现坚决退回。重要材料要核查质保单。5、把好机械设备关：进场的设备一定配备适时的机械检测证书，操 作人员配有上岗证，对机械设备定时保养维修，大型机械由专人指挥，不 违章操作。6、把好施工技术和操作关：施工技术和操作是影响工程质量的主观 因素。施工中一定严格履行“三级交底”制度，对违反技术操作规程的人 员采取思想教育和经济制裁相结合的措施。六、文明施工措施1、本工程施工，按工程进度进行分段设置围栏，施工区域与非施工 区域严格分隔。施工区域或危险区域设置醒目的警示标志，并采取安全保 护措施。2、建筑材料在固定场地整齐堆放，施工现场道路畅通，场地平

24、整， 无大面积积水。3、确保防汛设施和地下管线的畅通、安全，降低施工过程中产生的 噪声，防止施工中产生的废弃物、杂物飘散，减少施工对市容、绿化和环 境的不良影响。4、施工人员按照工地文明施工的要求进行作业。施工中产生的泥浆 和浑浊废物未经沉淀不得排放；施工中产生的各类垃圾应堆置在规定的地 点，不得倒入河道和居民生活垃圾容器，施工中不得随意抛掷建筑材料、残土、旧料和其它杂物。5、运输建筑材料、垃圾和工程渣土的车辆，采取有效措施，防止建 筑材料、垃圾和工程渣土飞扬、洒落或流溢，保证行驶途中不污染道路和 环境。6、工程的主要出入口设置工程概况牌及工地总平面图。7、采取有效措施，确保沿线单位、居民的出

25、入口道路畅通，并召开 交通配合会议，落实好施工期间的交通配合措施。8、工地内设置醒目的环境、卫生宣传标牌和责任区包干图。按照卫 生标准和环境卫生作业要求设置相应的厕所和生活垃圾容器，并落实专人 管理，按规定时间清除。按照卫生、通风和照明要求，设置茶亭、更衣室 和其他必须的职工生活设施，并建立定期清扫制度，食堂应符合上海市职 工食堂管理的有关规定，落实各项除四害措施，控制四害孳生。七、安全保证措施（一）、承诺 :1、整个施工期间不发生人员伤亡事故2、争创市文明建设工地（二）、保证措施：1、安全生产措施：（1）、牢固树立“安全为生产，生产必须安全”的思想，落实各级安 全责任制，充分发挥专职安全员与

26、班组安全员的作用，建立一个有层次的 负责的安全管理监督网。（ 2 ）、建立健全工地安全生产管理制度。每天上岗前进行安全交底， 每星期进行一次安全活动， 每月进行一次安全大检查， 发现问题及时整改。 经常进行安全生产教育，做到工人入场必须进行入场教育和岗位教育。特 殊工种必须进行相应的安全教育和技术训练，经考核合格后，方可上岗操 作。分部分项工程施工前要结合具体工程特点，有针对性地进行技术安全 交底和安全操作规程的教育。（3）、施工人员必须按安全生产操作规程进行作业，严禁违章指挥， 违章作业；树立安全第一思想，坚持班前安全交底，发现事故隐患及时整 改。（4）、进入施工现场必须穿戴好规定使用的劳防用品，不准赤膊、赤 脚、穿拖鞋、裙子等；上班前及上班中不准喝酒，严禁带小孩进入施工现 场。（5）、不准驾驶或玩弄与本人工作无关的车辆、机械及其它设备。（6）、施工现场有危及行人及施工人员安全的洞、坑、槽要及时填平 或设置安全隔离措施，挂好安全警告牌，夜间须点红灯，不得随便拆除各 种安全标志及安全装置。（7）、生活区、木工间、食堂、油库等应设置消防器材，消防器材附 近不准堆放障碍物，不准随意玩弄消防器材。（8）、所有的电动设备，必须设有各自的控制开关，开关的容量规格 与设备的容量相适应。 必须有行之有效的安全接地、 接零，有良好的绝缘。