1、某排水顶管工程施工方案汇报某排水顶管工程施工方案目录一、工程概况 3二、编制依据 4三、主要机械设备的选择 4四、资源配备和控制 4五、主要施工方法和措施 6六、工作坑支护和稳定性校核计算 19七、外环河边坡绿化带的占用 27一、工程概况(一)、工程概述本工程为DN2600排水顶管工程，路由位置沿现状宾水西道人行道穿越外环辅道、外环线，距离附近居民楼的距离为5m，出水八字中心位置距离外环线为8m，顶进长度共301m，跨外环线长度为70m。顶管管道采用DN2600钢承口钢筋混凝土管材，单根管长为2.25米,壁厚260mm。设计管底高程为3.4m，顶管管顶覆土最大处在华苑泵站楼房附近为3.66m，
2、顶管覆土最小处为外环线边坡处为3.0m，跨外环线顶管的覆土厚度为3.4m。 (二)、地质及水文情况该段道路地表土为路基填土，全部地层属第四纪沉积，分为9层。顶管坑所在地层为：人工填土层、第陆相层、第海相层。人工填土层以杂填土为主，含灰渣砖块的建筑垃圾，深度2m左右；第陆相层以亚粘土为主，含云母铁质，深度为5m左右；第海相层以亚粘土为主，含云母有机质、层状，深度为12m左右。各层地质参数（见表1）：表1 地质参数选取表参数名称rwc参数1.9312418.81.9129.613171.9825.21518.91.9824.41422平均值1.942527.5516.519.175场地浅层地下水主
3、要为第四系潜水，主要受大气降水及周边坑塘、沟渠（外环河）补给并主要以蒸发方式和补给地表水等方式排泄。地下静止水位标高一般在-0.05m1.85m之间。（三）、地下管线情况该地区处于市区，地下管线情况比较复杂。在顶管施工区域沿宾水西道方向有：10Kv电力管线（埋深1m）、自来水管线（埋深1m，管径0.2m）；沿外环辅道方向中水（埋深1.5m,管径0.6m）、热力（埋深1.7m，管径0.3m）、四孔通讯（埋深1.6m）、雨水管线（埋深1.5m，管径0.4m）、自来水管线（埋深1.5m，管径0.2m）。经过前期刨验，与设计结合确定顶管坑位置，该位置不受地下管线影响。本工程的重点是在保证质量优良的同时
4、保证居民楼房结构安全和外环线行车安全。二、编制依据(一)、天津市市政工程设计研究院设计的外环线宾水西道立交工程排水工程施工图。（二）、给水排水管道工程施工及验收规范（GB50268-97）（三）、土压平衡顶管掘进机作业指导书（Z/GJS011-2001）三、主要机械设备的选择顶管机：根据顶进沿线的地质条件及以往同类工程的施工经验，为保证道路安全和工程进度及顶管质量，本工程选用DN2600（外径3140mm）大刀盘土压平衡顶管掘进机。土压平衡掘进机依靠机头前端的刀盘切削土体，通过螺旋输送机把土传送到管道内的小车里，随着出土，随着顶进。通过控制顶进速度和出土量来保持土体的稳定。四、资源配备和控制（
5、一）、人员配备计划：人员配备情况见表2 表2序号岗位名称数量序号岗位名称数量1项目负责人魏朝起7焊 工2人2施工员王明忠8测 工2人3质检员张建新9电 工2人4安全员孙大利10触变泥浆调配员2人5材料员魏光彩11管道工6人6机械手5人12配合民工10人关键与特殊工序的操作人员应持证上岗。（二）、主要施工机械设备配备计划： 机械设备配置计划见表3表3序号机械设备名称型号数 量1大刀盘土压平衡掘进机WF-26001台2液压千斤顶200t6只3液压站31.5MPa1台4顶铁D26001套5吊车40T1辆6挖掘机1m31台7汽车10t1辆8电焊机2台9注浆泵2台10潜水泵10台（三）、测量与监视装置配
6、备计划：测量仪器配置情况见表4 表4序号测量与监视装置名称型号1水准仪DZS3-12塔 尺5m3激光经纬仪DJJ2-24皮尺50m上述测量与监视装置由项目部质量负责人负责建立技术状态记录，使其处于完好工作状态，并建立测量与监视装置的发放及返还记录。由测量员负责检验试验设备仪器的使用和维护执行测量与监视装置的控制程序。（四）、物资采购及控制：本工程所需管材采用唐山市龙禹水泥制品有限公司生产的钢承口钢筋混凝土管，胶圈采用天津市宝坻区天翔橡胶制品有限公司生产的2600mm胶圈。管材及胶圈复试合格。五、主要施工方法和措施（一）、工艺流程施工准备（施工人员进场测量放线、引测施工控制点施工设备进场）打桩工
7、作坑开挖及支撑施工降水工作坑底板浇筑洞口制作及顶进设备安装、调试顶管机出洞吊放第一节管顶进（注浆减阻）依次循环顶管机进洞、顶管结束拆卸设备检查井施工回填。（二）、顶进顺序Ye2Ye3出水八字（外环河）（三）、主要施工方法 1、施工准备（1）根据施工图设计测量放线完毕。（2）顶管坑位置为刨验后与设计协商确定，该区域不受地下管线影响。（3）施工所需的材料设备已进场，各种材料已复试合格，进场设备检查后运转正常。（4）编制了沉降观测方案，并布设了基准点和沉降观测点。2、工作坑本工程共包括三个工作坑，其中主坑2个Ye2、Ye3（既为工作坑也为接收坑），副坑为出水八字。（1）、Ye2、Ye3主坑做法（见附
8、图1、附图2）机头长5米 出土量长1.5米环铁长0.3米 顶镐长2.5米 后背厚0.7米工作量0.5米累计长度+=9米主坑尺寸为： 长10.5米，宽7米，深7.5米(含基础) 根据顶管坑地质情况考虑到附近居民楼与顶管坑距离，为了保证居民楼的结构安全，工作坑采用双排水泥搅拌桩内打工字钢的施工的方法。主坑采用双排水泥搅拌桩进行闭水，水泥搅拌桩采用700，桩长12米，咬合200mm，水泥掺量16%。紧贴水泥搅拌桩打工字钢，顶管机后背处采用12米长36c工字钢竖排密打，工作坑其它侧采用36c工字钢一竖两横插打。工作坑采用人机配合开挖，坑内用36c工字钢焊接两道矩形支撑框架，两道框架均为双拼36c工字钢
9、。每道框架四角加焊斜撑，斜撑成45度布置，第一道框架斜撑长1m，第二道框架斜撑长2m。挖至地下1.5米开始做第一道支撑框架，挖至地下3.1米开始做第二道支撑框架。基坑内采用排水沟加水窝子的明排水方法，在工作坑四周设0.30.3排水沟，在对角位置设置两口集水井，设泵抽水将水位降至槽底0.5米左右进行顶管设备基础的施工。顶进过程中设泵昼夜抽水以降低地下水位，避免带水施工。降水排水就近排入道路雨水系统。在道路雨水口处设置沉淀池和格栅，降水排水通过沉淀池和格栅过滤后排入雨水系统。基础做法：采用寸石垫层100mm厚，其上做C30混凝土底板，厚500mm。并按设计要求进行底板制作。基础内预埋尺寸为300m
10、m150mm铁板，对称分布在管道中心线的两侧，间距为1米，每隔1米铺设两块。其上焊接两条导轨，安装完成后应对其质量进行检查，每条导轨测其4点高程，高程必须一致。（2）接收坑（副坑）接收坑为出水八字，尺寸为8m7m7.5m。出水八字距离外环线较近，为了保证外环线的行车安全，接收坑采用水泥搅拌桩内打工字钢的施工的方法。副坑采用双排水泥搅拌桩进行闭水，水泥搅拌桩采用700，桩长12米，咬合200mm，水泥参量16%。紧贴水泥搅拌桩打工字钢，四周采用12米长36c，一竖两横插打。工作坑采用人机配合开挖，坑内用36c工字钢焊接两道矩形支撑框架，两道框架均为双拼36c工字钢。每道框架四角加焊斜撑，斜撑成4
11、5度布置，第一道框架斜撑长1m，第二道框架斜撑长2m。挖至地下1.5米开始做第一道支撑框架，挖至地下3.1米开始做第二道支撑框架。（见附图3）接收坑采用排水沟加水窝子的明排水方法，在坑四周设0.30.3排水沟，在对角位置设置两口集水井，设泵抽水将水位降至槽底0.5米。顶进过程中设泵昼夜抽水以降低地下水位，避免带水施工。降水排水就近排入外环河内。基础做法：基础采用寸石垫层100mm厚，其上做C30混凝土底板，厚500mm。并按设计要求进行底板制作。注：两道斜撑均用双拼36c工字钢 第一道斜撑长1m， 第二道斜撑长2m附图1 Ye2工作坑示意图注：两道斜撑均用双拼36c工字钢 第一道斜撑长1m，
12、第二道斜撑长2m附图2 Ye3工作坑示意图注：两道斜撑均用双拼36c工字钢 第一道斜撑长1m， 第二道斜撑长2m附图3 副坑工作示意图3.沉降观测为保证外环线行车安全，在顶管过程中进行沉降测量。根据以往施工经验，在施工过程中外环线的高程变化控制在5mm之内。建立外环辅道及外环线、居民住宅楼两个控制网，选择七个已知基准点。使用BM2（位于宾水西道南侧的路灯杆基础）、BM3（位于宾水西道南侧的路灯杆基础）、BM4（位于外环线西南角的闸箱基础）、S1（位于排水十所的红旗杆基础）、S2（位于安华里小区的道路缘石）、S3（位于安华里小区的道路缘石）、S4（位于安华里小区的道路缘石）水准点为基准进行观测。
13、沉降观测点的布置原则：（1）在顶管中心线上每5m布设一个沉降观测点，在外环线上设置70m的加密段，加密段每3m布设一个沉降观测点。（2）排水十所及安华里小区共五栋楼房，各楼房四周均布设沉降观测点观测采用二等水准测量，路线采用闭合水准路线。（见附图4） 附图4 沉降观测点布置图首次观测在基坑开挖降水前完成，以获取监测对象高程的原始数据。在每次观测前，都要首先确定基准点的高差，以判断他们之间是否相对稳定。正常施工过程中每天两次进行观测，观测时间为早上9：00开始，下午3：00开始，尽量躲开光照强烈的时间段。外环线的沉降观测从顶管开始前一直持续到顶管结束一个月后。在观测过程中如发现高程变化超过5mm
14、，及时调整顶进压力和出土量，将变化控制在允许范围以内。4顶管施工（1）、顶进设备安装（各部位安装偏差见表5）1）、把地面上建立的测量控制网引至工作井内，并建立相应的地面控制点，便于顶进施工时复测。2)、工作坑内精确测放轴线。3)、稳置轨道轨道采用钢制轨道，轨道采用36c工字钢钢轨，两轨道间距为1.2m，表面平直光滑无毛刺，轨道高36cm。管道外底与检查井基础的间距为24cm。根据设计管道的标高、坡度进行轨道安装，轨道中心线与管道中心线在同一垂直平面内，轨道与底板基础连接牢固。4)、主顶油缸架稳置依照轨道和管道中心线、高程为参考，进行稳置主顶油缸底架，油缸底架中心线与所顶管道中心线在同一垂直平面
15、内，油缸底架及主顶油缸稳置要牢固并在允许偏差范围内。5)、后背铁稳置后背铁采用5m3.5m后背铁，厚度40厘米，并以钢板为模板打C20砼300mm厚，后背铁受力面平直，具有足够的刚度和强度。后背铁安装要紧靠工作井后背工字钢，与工作井底板充分接触并与管道中心线垂直，安装偏差要在允许范围内。6)、设备联接主顶油缸的油路应并联连接，每台油缸应有独立的进油、回油的控制系统。其它各设备之间按规范进行连接安装，安装完毕后进行调试。7)止水圈安装顶管过程中，无论是管材从工作坑出坑还是在接收坑入坑，管材与洞口之间总会留有空隙。如果此处封得不严，地下水和流沙就会从此流出，影响工作坑作业，严重的会造成洞口上部地表
16、塌陷。为防止这种情况发生，必须安置止水圈，止水圈由预埋螺栓、橡胶止水圈、刚压板组成。8)测量仪器的安装为保证在顶管过程中顶进方位的准确，采用激光经纬仪对顶进方位进行测量。在工作坑底板预埋好钢板（位置为管线中心后背前方），待坑内其他设备安装完毕后，再进行激光经纬仪安装。9)、供电系统的设置供电系统由变压器、总控箱、分配箱、开关箱和用电设备及输电线路组成，总控箱、分配箱、开关箱及升压装置的布置应符合相关规范要求，并采取防雨、防晒措施；输电线路采用线板架设并标识，线路架设应横平竖直、符合相关要求，管内线路架设采用在钢套管上焊接一块扁铁作为支架。10)、设备调试A、所有的电控系统安装完毕后对电控系统的
17、连接及控制开关进行调试，检验线路连接是否正确、开关是否灵敏。B、对主顶油缸及油泵站进行调试，检查油管是否连接正确、油泵站运转是否正常、油路控制闸阀是否完好、顶镐出镐缩镐是否正常，对油管进行排气处理。C、对测量系统进行校验，检验支架的稳定性和安全性，对仪器进行摆放调试。D、对机头的各项开关进行调试，检验电压表、电流表；检验刀盘转向是否与控制相符；检验纠偏系统是否运转正常；检验土压表是否灵敏；检查齿轮油箱是否满足设备要求；检验螺旋出土机转向是否与控制开关一致，运转是否正常。11)、主工作坑附近放置泥浆罐，位置放于方便注浆管连接处。表5 偏差控制表过程名称质量控制点检测手段轨道安装允许偏差：轴线3m
18、m水准仪、塔尺经纬仪 盒尺顶面高程0+3mm两轨内距2 mm后背安装允许偏差：垂直度1经纬仪扭转度1线坠油缸架允许偏差：整体轴线3mm水准仪、塔尺经纬仪安装左右高差03mm洞口止水圈安装允许偏差：轴线20mm水准仪、塔尺经纬仪高程20mm顶进安装允许偏差：激光经纬仪、水准仪、塔尺钢卷尺1.过程：中心线偏差：100mm高程偏差：+60mm，-80mm2.出洞：中心线偏差：50mm高程偏差： +40mm，-50mm（2）洞口钢板桩的处理主坑具备顶进条件以后，采用50吨吊车将洞口处钢板桩缓缓拔出。用3.5m X0.2mX0.05m木板密排稳定洞口管顶以上的土体，在第一、二道框架之间横向焊接一根长4米
19、的36c工字钢，木板与此工字钢用铅丝绑牢。管道将要顶到接收坑位置时，采用50吨吊车将洞口处钢板桩缓缓拔出，出洞口以上的土体采用上述相同方式处理。（3）、顶进：(工艺流程图见图5)本工程采用土压平衡顶管掘进机，顶进分为初始顶进和正常顶进两个阶段，掘进机从顶进开始到第一节管子接上并与掘进机连接好之前的顶进称为初始顶进，在此以后的顶进称为正常顶进。在这两个阶段 “报警系统”必须开启，予以监视。顶进时采用二班作业不间断，认真填写施工记录并向下班交清施工情况。A、初始顶进初始顶进阶段缓慢进行不可以进行纠偏，要始终注意观察掘进机与基坑导轨的接触情况是否正常，如果不正常或有大的变化，必须停止顶进，经原因分析
20、后，再决定是否继续顶进。启动刀盘、顶镐徐徐顶进，速度小于30mm/min ，有异常立即停进。当任一土压表指示超过所处土层的压力上限时，打开出土机排土。土车盛满后立即关掉土机，出土时切削刀盘不停转。B、正常顶进土压平衡顶管施工在正常顶进中，开顶前先打开螺旋输送机排土，运行30秒后再开启切土刀盘，在仪表盘上观察刀盘的扭矩和正面土压力值，两数值都在设定的范围内时才能顶进。停止顶进时，先关闭顶进系统，然后关闭刀盘驱动系统，再关停出土系统。顶进过程中，土压控制在47Mpa至87Mpa。在较硬的土层顶进时，降低顶进速度，在较软的土层顶进时，不可盲目加速，操作者应始终注意观察各电流表及电压表是否在正常范围内
21、，在顶进过程应通过改变推进速度、出土速度使土体压力始终控制在上下限之内。Ye3至出水八字段由于要穿越外环线对路面沉降和隆起控制要求较高。所以要控制机头土压平衡，使螺旋机出土量与顶进量一致。C、管节止转的方法和措施顶管时，机头在刀盘及出土机的作用下会发生旋转，对机头的旋转主要采用加压重块的方法，先在机头两侧做好放压重块的架子，并均衡放置重块，当机头右转时，将右侧压重块搬向左边，反之将左侧压重块搬至右侧。压重块应采用铅块，因其体积小、比重大，便于搬运。（4）、测量、纠偏方法：土压平衡顶管掘进机先进有效的纠偏系统是由四组纠偏油缸构成的，纠偏的控制是根据管道激光测量定位系统来决定的。在顶进过程中，激光
22、经纬仪从始至终进行跟踪测量，激光纠偏系统随时根据激光点的左右上下进行纠偏。顶进第一节管时，每顶进0.20.3m即对中心线和高程测量一次，顶进正常时，每顶进0.51.0m测量一次，发现偏差及时调整纠偏，加以修正控制。做到勤测勤纠，先纠高程偏差后纠左右偏差，并做好纠偏记录。（5）、泥浆减阻的方法和技术措施采用触变泥浆减阻护壁的施工措施，即在管壁与土壁之间注入触变泥浆。本工程专用的顶管机外径尺寸为3140mm，比管节外径3120mm大20mm，故顶管机在土层中顶进时使管节外围形成20mm的空隙，能及时有效向该空隙注入触变泥浆填充在管节外围，形成一个较完整的泥浆套，顶进时既可有效减阻又能起到支撑土层的
23、作用，加快顶进速度。、触变泥浆的配比触变泥浆配制：选用较好的钠基膨润土，膨润土：水=1：8（重量比），采用机械定量搅拌桶把水与膨润土搅拌均匀然后打入几个注浆罐，静置12小时，使其充分吸水，膨润成胶体，利用比重计测其比重，掌握在1.15g/cm3为宜。、注浆孔布置顶管机机尾部均匀设置三只压浆孔，顶进时，及时跟踪注浆，确保在顶管机后面及时形成完整的泥浆套。为保证触变泥浆减阻达到预定效果，每根注浆管上的注浆孔前都设置闸阀。并在第一节注浆管的注浆孔前安置注浆压力表。每两节管安排一节有浆孔的混凝土管，管内三只压浆孔135后对中，即在管节顶部设一只压浆孔，另两只压浆孔斜向下夹角为135。通过1寸高压注浆软
24、管接通三个压浆孔与输浆总管，每个注浆孔均安装闸门进行独立控制。、同步跟踪注浆制作触变泥浆采用机械定量搅拌罐把水与膨润土搅拌均匀，静置12小时，使其充分吸水、膨润成胶体。将地面配制好的触变泥浆经注浆泵增压后进入输浆管，通过环形管注入顶管机及管节的压浆孔，形成泥浆套。当管节顶进时，利用顶管机尾部环向均匀布置的三个压浆孔，与顶进同步跟踪注浆，以确保当掘进机向前时在其后形成的环向空隙立即被泥浆充填，从而形成完整的泥浆套。、补压浆管节在顶进过程中，由于部分浆液流失到土层中，因此必须间隔一段时间后进行补浆。、压浆量与注浆压力压浆量原则上控制在同步跟踪注浆量为管节外理论空隙体积的4倍左右，注浆压力值不宜过高
25、和过小，依据采用浆液的粘度和管路长度，压浆站的压力初步控制在2050KPa。5.水泥砂浆补浆管道顶进施工完成后，使用高压注浆泵向管外注入水泥砂浆填灌顶管超挖空隙，选用配比为1：3的水泥砂浆，最大限度减少地面沉降。补浆时由后向前交错压入水泥砂浆。注浆压力一般控制在0.1Mpa。6.检查井管道顶完后，进行检查井的砌筑。7.回填基坑回填四周同时进行；在回填中拆除支撑时采取先下后上的办法拆除。待填土达到设计要求的密实度之后，方可拔除支撑。拔出钢板桩时为避免对宾水西道和附近的楼房造成影响，保证居民住宅楼的结构安全以及宾水西道的行车安全，在拔除钢板桩的同时在桩孔注入配比为1：3水泥砂浆。拔工字钢时派专人指
26、挥，谨慎操作，确保安全。六、工作坑支护和稳定性校核计算(一)、顶管顶力计算根据地质报告，参考给水排水管道工程施工及验收规范实施手册中经验公式进行顶力计算：式中采用注浆工艺时，管壁与土层的摩阻力，取4kN/m2； D 管道的外径，D2600取D=2.6+20.26=3.12（m）；L 管道的计算顶进长度（m）；取176m。P 计算顶力，kN。则顶力P1 =43.143.12176=6896kN。（二）、土压力的计算静止土压力：P0=K0rh=0.5*19.4*6.9=66.93kpa平衡土压力:P=P0+20(46.9386.93)kpa主动土压力PA=rhtg2(45-/2)-2c*tg(45
27、-/2) =19.4*6.9*0.505-2*17*0.7109 =43.43kpa被动土压力Pp= rhtg2(45+/2)+2c*tg(45+/2) =19.4*6.9*1.978+2*17*1.406 =312.6kpa式中K0静止土压系数，在亚粘土中取K0=0.5r管道所处地层的重力密度（KN/m3）h地面到掘进机中心的深度（m）c土壤粘聚力，c=17kpa管道所处土层的内摩擦角（度）土压平衡下限46.93kpa大于主动土压力，上限86.93kpa小于被动土压力，说明仓内压力控制在安全范围之内。（三）、顶管工作坑稳定性计算（见附6）本次顶管工作施工周期短，施工难度大，对工作坑支护的稳定
28、性提出了严格要求，因此，我部决定在刨验施工沿线各种地下管线的前提下，根据现场具体情况，确定顶管工作坑，主坑净尺寸为95.5m，副坑76m。钢板桩支撑稳定性计算参考给水排水管道工程施工及验收规范实施手册1、框架支撑验算附图6 根据岩土勘察报告，得到=19.4kN/m3，=19.180，c=16kPa土体天然重力密度，kN/m3；土体内摩擦角，度；c 土体粘聚力，kPa采用36c型工字钢桩 Wx=962cm3, Wy=87.4cm3, =240Mpa，工作坑钢板桩的布置采用一竖两横插打，将其看作一个整体，所以采用加权平均的方法求的工字钢的截面模量W=（14*962+72*87.4）/79=250 cm3按等弯矩布置确定各层支撑的间距，见图6，则竖向工字钢板桩顶部悬臂端的最大允许跨度，由下列公式可得： =154cm=1.54m所以现场选择h=1.50m1.54m 满足要求=1.11=1.111.5=1.665m而实际布设第二层圈梁在管顶上0.3m，L5=3.8m则=1.6mMax= 0.5h2KaL2100(16W)-1 w - 容许弯曲应力 w 24KN/cm2Max - 最大弯曲应力 - 土的容重 取19.4KN/m3h - 地面至框架的高度 1.5m Ka - 主动土压力系数 为0.51L - 研究对象长度 为9mW - 截面抵抗矩 为962 C
