1、顶管施工方案泥水平衡法旺江路道路路基工程施工第一标段顶管施工方案 湖南望城建设（集团）有限公司2011年6月20日第一章 工程概况和编制依据 2第二章 工程特点和施工前的准备工作 3第三章 工作坑与接收坑施工方案 5第一节 测量放线 5第二节 工作井及接收井施工方案 6第四章 顶进施工方案 13第五章 施工进度计划安排 25第六章 对不良地质情况的处理 27第七章 质量目标设计 28第八章 安 全 生 产 32第九章 文明施工及环境保护 35第十章 平 面 布 置 37第十一章 主要机械使用计划 38第十二章 主要材料使用计划 39第一章 工程概况和编制依据旺江路第一标段起点桩号为：K12+0
2、80，终点桩号为：K13+470，全长1390米。本工程有一道污水排水管道位于K12+080K12+665.06（We106We117）段路基右幅距中12米处，共计585米，管径为D1200，纵坡设计为由南往北2.5%，管顶覆土最小深度为5.797m，最大深度为11.259m。该段管道按明挖施工，开挖面宽约2730米，土方开挖及沟槽回填工程量大，施工难度增大，施工造价也相应增大，对本工程整体施工进度影响非常大。因此我标段拟对此段管道采用顶管施工，顶管施工开挖量小，且顶管施工过程中可同时进行上部路基施工，对施工工期影响小。顶管工作坑尺寸为8.0米5.0米，接收坑尺寸为5.3米3.9米。根据设计图
3、纸本段共设7个井，顶管工作坑3座，接收坑4座，工作坑设于We108（K12+215.06）、We112（K12+415.06）、We116（K12+615.06），接收坑设于We106（K12+115.348）、We110（K12+315.06）、We114（K12+515.06）、We117（K12+665.06）。地质情况：根据地质报告中间成果，本段管道穿越范围地质主要由粉质粘土、粉质粘土、粉质粘土构成。本工程顶管方式采用泥水平衡法。第二章 工程特点和施工前的准备工作一、工程特点1、本工程平面位置按排水工程管道走向依次布置，施工线路较长，施工放线及结构的模板、钢筋施工的方案必须周密，重点控
4、制。2、由于本工程为全现浇钢筋混凝土结构，因此混凝土质量直接关系到结构的安全和质量情况，因此必须确保混凝土的工程质量。3、本工程施工历经雨季，所以抓好雨季施工是重点。4、本工程施工场地要根据工程施工需要迁移，在每相临两座工作坑之间进行流水施工是本工程的施工特点。5、本工程顶管位于挖方区，埋置较深。二、施工前的准备工作 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，设置装、运临时用水的设施、安装临时用电线路，利用工作井内集水井进行机械排水。4、进行顶管所用设备的加工制作。5、根据顶进长度
5、，准备好各类管线和所需的辅助物（固定架等）。三、 技术准备1、进行施工技术交底工作。2、做好定位点控制，施工测量和现场放线工作。四、施工流程一）顶管施工工艺流程 1、工作井完成后用16号槽钢做顶管导轨确定主轴线。2、各设备就位开始顶进。二）、施工顺序 施工顺序为：工作井施工顶进设备安装调试吊装砼管到轨道上连接好工具管装顶铁开顶进机械出泥管道贯通拆工具管安检查井。顶管施工工艺流程图见上图所示。第三章 工作坑与接收坑施工方案第一节 测量放线一、平面测量与垂直测量方法选择本工程0.00以下平面及垂直测量采用全站仪进行施工测量。二、测量依据及操作执行标准所有测量定线依据建设单位给定的书面通知文件，以及
6、设计施工图纸。测量操作执行国家规范工程测量规范。三、建立测量放线小组序号职务人数1测量工程师1人2专职测量员1人3测量放线员2人四、本工程测量仪器、量具精度序号仪器、量具名称职务型号及精度数量备注1全站仪KTS-442R1台鉴定2水准仪DSC322台鉴定3塔尺5m1条鉴定4钢卷尺50m1条鉴定五、测量控制目标1、测量放线合格率100%，确保达到施工精度和进度要求。2、平面的控制线测量精度不低于1/10000，其测角精度不低于20。3、标高控制：每连续墙施工段层间测量偏差3mm，全高10mm。六、测量放线方法1.定位及轴线尺寸控制保证本工程的测量精度，在工作坑中心线的延长线上设引桩控制网，控制网
7、的各中心线桩应控制在距坑边15米以上。工作坑开挖后用它做为各施工层恢复中线的依据。外控制桩采用15015020mm钢板，底部焊接四只500mm20钢筋作为地脚埋置于混凝土中保护，保护深度为500mm。 2、高程测量：基坑土方开挖时，以0.00标高控制点测出各负数整米数的水平点，并在基坑壁上标记，最后将水平仪移至基坑底，校测基底标高。3.标高控制现场建立统一的水准网点，水准网点应根据建设单位（业主）提供的水准点进行引测。工作坑施工时，根据所建立的水准网点，在坑边上测出-1.500m标高线，作为工作坑施工的依据。高程传递水准仪配合钢卷尺,钢卷尺起始端悬挂15kg线坠,如下图所示：第二节 工作井及接
8、收井施工方案根据图纸及现场踏勘，本段所有工作坑及接收坑均为深基坑，最小深度为5.797m，最大深度为11.259m。所以应特别注意质量与安全，本项目采用从上自下分层开挖，分层浇筑的方法进行施工。1、施工放样：确定开挖位置及基坑长度与宽度。2、根据放样及平面布置图安设围挡、确保安全。3、挖土前做好临时排水系统，在基坑外侧10m处设置排水沟，接入周边排水系统，以利雨水和基坑内排出的水能及时排走，以防基坑塌方。4、根据土质，确定每次开挖深度，一般为每次开挖100cm左右，即进行护模，如果遇有流砂等适当减少开挖深度，一般不超过30cm及进行护模。5、工作坑接收坑严格按图纸规范要求进行施工，工作坑平面尺
9、寸为8.0m5.0m，其连续墙厚0-4m为0.6m厚，4-8m为0.7m厚，8-12m为0.85m厚；接收坑平面尺寸为5.3 m3.9m，其连续墙厚0-4m为0.4m厚，4-8m为0.5m厚，8-12m为0.65m厚，全部采用C30混凝土进行现浇，钢筋为双向双层16钢筋网。6、工作坑、接收坑井口应高出原地面30cm。工作井工程施工顺序：场地平整及放线降水施工人工挖第一模土方第一模连续墙钢筋网片绑扎满堂脚手支撑搭设及模板安装第一模连续墙混凝土浇注模板拆除基坑顶部搭设电葫芦提升架人工挖第二模内土方并进行修整第二模连续墙钢筋网片绑扎满堂脚手支撑搭设及模板支护第二模连续墙混凝土浇注模板拆除依次完成各段
10、连续墙施工人工挖最后一模内土方及边坡修整底板及连续墙钢筋网片绑扎满堂脚手支撑搭设及模板支护（底部带马凳）先底板再连续墙混凝土浇注模板拆除后座墙钢筋网片绑扎满堂脚手支撑搭设及模板支护后座墙混凝土浇注模板拆除。接收井无后座墙，其余施工工序与工作井相同。工作井一端顶管完成后，拆除原有后座墙，在另一端浇筑后座墙进行另一端管道的顶进工作。一、土方开挖1、全部采用人工开挖，垂直运输采用门式吊车运送；2、所有土方暂堆放于围挡外侧或围挡内侧，采用挖机及时装车外运至弃土场；3、工作坑内四周设置排水沟0.30.3m，两角设积水井0.60.60.8 m，并用潜水泵将集水井内水随时抽出，经临时排水沟排入周围排水系统；
11、4、在工作坑两侧顺管线方向的设置管线基桩和临时水准点，以便随时进行中线和标高复测。二、钢筋工程钢筋加工在现场进行，施工方法简要说明如下：（一）钢筋进场检验钢筋进场后根据出厂质量证明书进行核验，并检查其外观，表面不得有裂纹、折痕和锈蚀现象。原材复试：按现行国家标准的规定抽取试样作力学性能的试验，复试合格后方可使用。不符合要求的钢筋立即清退。（二）钢筋制作、加工1、根据结构设计说明和相应的施工、验收规范要求，结合实际情况进行下料，连续墙钢筋竖直钢筋应埋入土中60cm以上，以利下一模钢筋绑扎连接。（三）钢筋保护层：靠土壁、基底及井内侧钢筋保护层厚度为50mm。（四）钢筋绑扎墙筋应逐点绑扎，其搭接长度
12、及位置要符合设计和规定要求，搭接处应在中心和两端处用铁丝绑牢。双排钢筋之间绑扎10500的间距支撑钢筋（间距支撑钢筋长度至立筋外侧），以保证钢筋的位置。墙筋保护层：垫块应绑在立筋外皮上，间距一般在1m左右。以保证主筋保护层厚度的正确。底板钢筋绑扎一般用顺扣或八字扣，底板相交点须全部绑扎，两层筋之间绑扎16500的钢筋马凳，以确保上部钢筋的位置。三、模板工程（一）模板体系本工程主体构件模板均采用=18mm厚竹胶板施工。龙骨用6080 mm方木，间距不大于250mm，支撑系统采用483.5 mm钢管满堂架方式搭设。内配顶托，以利调整钢管长度，确保模板稳定。（二）模板支设模板工程应根据工程进度，施工
13、前应班组提供施工图，做到预先熟悉。现场综合工长和质安员等应向操作班组作技术交底，其主要交底内容是：轴线标高关系，支撑系统布置，节点处理，模板拼装的几何尺寸，施工方法及拼装顺序，预留插筋及予埋件安装处理方法，模板安装质量标准和安全措施。（三）模板拆除模板拆除后应及时进行维修、清理、堆码整齐，以利下一模施工用模板的拆除应使混凝土有足够的强度方能拆除。（四）质量要求模板及其支撑系统必须符合下列规定：保证工程结构和构件各部分几何尺寸和相互位置的正确。具有足够的承载力、刚度和稳定性，能可靠地承受新浇混凝土的自重和侧压力，以及在施工过程中所产生的施工荷载。构造简单、装拆方便。模板接缝不应漏浆。模板与混凝土
14、的接触面应涂刷隔离剂。四、混凝土浇捣本工程结构混凝土采用商品混凝土溜槽施工。浇筑结构混凝土时，不得在同一处连续布料，应按一定方向顺序布料，每层下料高度按500700mm控制，第二层下料和第一层下料之间间隔时间不得超过初凝时间.混凝土振捣采用插入式振捣棒振捣，棒径50mm棒为主，30mm棒为辅，要求快插慢拔，插点均匀逐点移动，移动间距不大于50cm，不得漏振，振捣时间以混凝土表面出现浮浆，混凝土不下沉为宜，振捣上层混凝土时，振捣棒要插入下层5cm，振捣时，棒不能碰撞各种预埋件和钢筋。振动棒插入的间距一般为400mm左右，振捣时间一般为1530s，并且在2030min后对其进行二次复振。洞口处浇筑
15、混凝土时，洞口两侧同时下料，高度一致，振捣时振捣棒离洞口边30cm以上，两侧同时振捣，以防洞模变形。混凝土表面收浆后，用木抹子槎压平整，要求槎压不少于3遍，必要时加塑料薄膜覆盖、养护，防止表面出现裂缝。护壁施工完成后，即进行底板施工。首先将井内积水抽排干，再将井底清除至设计底板以下10cm。先浇筑10cm厚素砼垫层，再按设计图纸进行钢筋投案，经验收合格后进行砼浇筑。养护715天后方可使用。混凝土试块留置：因每段连续墙混凝土浇注工作量均未超过100立方，因此每次取样留置一组标准试件，每组三个试件应在同盘混凝土中取样制作。五、顶管工作井内设备安装（一）导轨安装:本工程导轨使用高度为140mm的钢轨
16、，安装道轨用木枕，经计算D=1200mm混凝土管导轨宽度为800mm，轨底并和型钢焊接成一体。安装时和工作井底板预埋钢板焊牢，并用型钢支撑或混凝土固定。导轨安装前要先复核管道中心位置，确保导轨的高程、轴线位置准确。导轨定位必须稳固、正确，在顶进中承受各种负荷时不位移、不变形、不沉降。导轨安装符合下列规定：1、两导轨应顺直、平行、等高，其坡度应与管道设计坡度一致。当管道坡度1%时，导轨可按平坡铺设。2、导轨安装的允许偏差应为：轴线位置：3mm顶面高程：0+3mm两轨内距：2mm3、安装后的导轨必须稳固，不得在使用中产生位移，并应在施工中经常检查校核。两轨道之间的宽度B可以根据公式求得：B=(D0
17、2-D2)式中：B-基坑导轨两轨之间的宽度，m； D0-顶进管道外径，m； D-顶进管道内径，m。B=1.442-1.22B=0.8m（二）下管、顶进、出土和挖土设备：采用门式吊车下管，用千斤顶、高压油泵作为顶进设备，用泥浆泵作抽排泥浆设备，用运土车、水平牵引和垂直牵引的卷扬机作为出土设备，用泥水平衡顶管掘进机作为挖土设备。（三）照明设备：井内使用电压不大于36V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。（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，本工程垂直运输采用电葫芦提升。在第一道
18、钢筋砼连续墙浇注完成后，安装一台电葫芦，解决该工程全部工作坑和接收坑剩余土方和所有材料的垂直运输。后背墙设置，如图所示：在一侧顶完后将全部设备吊出工作坑，将原有的混凝土后背墙凿除（风镐）外运，在已顶完的管道一侧用模板封堵住已顶管道端部，然后浇筑后背墙混凝土（C30），内配置25150双向双层钢筋网，后背墙混凝土达到强度后，在混凝土与千斤顶之间设置垫铁1.5m1m3cm，以确保混凝土管顶进时，后背墙不被破坏。后座反力计算方法：为确保后座在顶进过程中的安全，后座的反力或土抗力R应为的总顶进P的1.2-1.6倍，反力R可采用下式计算：R=aB【rH2（KP2）+2cHKp+rhHKp】式中：R-总推
19、力之反力，KN； a-系数，取a=1.5-2.5； B-后座墙的宽度，m； r-土的重度，KN/m3； H-后座墙的高度，m； Kp -被动土压系数；c-土的内聚力，KPa；h-地面到后座墙顶部土体的高度，m。R=1.51.5（2.731.52（0.22）+2591.50.2+2.7310.51.50.2）=330.64KNP=1.5127.15=190.73 KN，符合要求！第四章 顶进施工方案本段落顶管采用两端顶进的方式进行顶管施工，除We116We117顶进距离为50米外，其余均为100米。顶管工作坑施工完成并达到管道顶进要求后即开始顶管施工。一）引入测量轴线及水准点1、将地面的管道中心
20、桩引入工作井的侧壁上（两个点），作为顶管中心的测量基线。2、将地面上的临时水准点引入工作井底不易碰撞的地方，作为顶管高程测量的临时水准点。二）下管1、下管前，要严格检查管材，不合格的不能使用。2、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。3、要安装户口铁或弧形顶铁保护管口。4、现场主要采用16t汽吊，设备进场安装时采用20t汽车吊车。三）机头选择本工程由于本工程工期紧，为确保工程质量万无一失，确保绝对工程安全，决定采用扬州广鑫机械有限公司生产的具有破碎功能的泥水平衡顶管掘进机。其基本原理是主轴偏心回转运动而破碎的泥水平衡顶管机，其刀盘的正面，开口比较大，便于
21、大块的卵石等能进入顶管机内，刀盘正面上下两个泥土和石块的进口，其开口的面积约占顶管机全断面的15%20%。刀盘由设在主轴左右两侧的电动机驱动。电动机是通过行星减速器带动小齿轮，然后再带动设在中心的大齿轮。大齿轮与主轴及轧辊联接成一体。主轴的左端安装有刀盘。这样只要刀盘驱动电机转动，刀盘也就转动，同时轧辊也转动。在掘进机工作时，刀盘在一边旋转切削土砂的同时还一边作偏心运动把石块轧碎。被轧碎的石块只有比泥土仓内与泥水仓联接的间隙小才能进入掘进机的泥水仓，然后从排泥管中被排出。另外，由于刀盘运动过程中，泥土仓和泥水仓中的间隙也不断地由最小变到最大这样循环变化着，因此，它除了有轧碎小块石头的功能以外还
22、始终能保证进水泵的泥水能通过此间隙到达泥土仓中，从而保证了掘进机不仅在砂土中，即使在粘土中也能正常工作。一般情况下，刀盘每分钟旋转45转，每当刀盘旋转一圈时，偏心的轧碎动作达2023次。由于本机有以上这些特殊的构造，因此它的破碎能力是所有具有破碎功能的掘进机中最大的，破碎的最大粒径可达掘进机口径的40%45%之间，破碎的卵石强度可达200Mpa。本掘进机的优点是： 特点：A、顶管机、主千斤顶、泥水循环系统和泥水分离装置（DESANDMAN）成套化。B、带锥形破碎机的条幅刀盘，能破碎小于外径30%，一轴强度196Mpa（2000 kg/cm2）的砾石。C、该机能适用各种土壤条件，如粘质土、砂土、
23、砂砾混合卵石土和软岩上。D、使用安装在轨道上的主顶油缸，一次顶进长度为100m。E、该机由一人在地面遥控操纵即可。F、可在控制台上进行电视监测及方向控制，精度高。带有ISEKI专利的RSG双光靶方向控制系统，有经验的操作人员可以将方向误差控制在10mm之内！G、使用主千斤顶不间断便可单独顶进一节管子。H、泥水分离装置DESANDMAN是一种密封性好，操作灵活的分离系统，且能节省安装空间。此机型在现今使用较广，技术成熟、可靠，对土层扰动少的特点，特别适应本工地基顶管的施工。四）平面布置、井内布置及管内布置1、在工作井范围内实行全封闭隔离施工并布置以下必要的设施，地面指挥监测中心、办公室、仓库、配
24、电间、冷作间等。布局要合理，环境整洁、卫生，并有专职人员进行管理。 2、现场布置采用16t汽吊，设备进场时，采用20t汽车吊车。3、管道顶进时，起吊设备采用跨距为14m的龙门行车（起重能力为30t），行车导轨与顶管中心线应平行铺设，并与管中心左右对称。4、井内布置工作井井内布置主要是后靠背、导轨、主顶油缸、油泵动力站、钢制扶梯等。五）出土方案泥水平衡式顶管的出土采用全自动的泥水输送方式，被挖掘的土通过在机舱内的搅拌和泥水形成泥浆，然后由泥浆泵抽出，高速排土。在工作井上部砌两个沉淀池（长宽深=10m6m2.5m）。沉淀的余土外运需按文明施工要求和渣土处理办法，运到永久堆土点，不得污染沿途道路环境
25、。六）顶力计算 l 、推力的理论计算：（以1200mm计算） F=F1十f2其中F总推力 Fl一迎面阻力 F2顶进阻力 F1/4*D2*P (D管外径1.44m P控制土压力) PKo*Ho式中 Ko静止土压力系数，一般取0.55 Ho地面至掘进机中心的厚度，取最大值10m 土的湿重量，取2.73t/m3 P0.55*2.73*1015.02t/m2 F1=3.14/4*1.442*15.0224.45t F2D*f*L式中f一管外表面平均（根据顶进距离平均沙砾土）综合摩阻力，取0.6t/m2。其取值可按表6.4.8-1所列数据选用； D管外径1.44m L顶距 顶进管道与其周围土层的摩擦系数
26、表6.4.8-1土类湿干粘土、亚粘土0.20.30.40.5砂土、亚砂土0.30.40.50.6F23.14*1.44*0.6*100271.3t。因此，总推力F=24.45+271.3295.75t。根据总推力、工作井所能承受的最大顶力及管材轴向允许推力比较后，取最小值作为油缸的总推力。工作井（1200mm顶管）设计允许承受的最大顶力为400t，管材轴向允许推力300t，主顶油缸选用2台200t(2000KN)级油缸。每只油缸顶力控制在180t以下，这可以通过油泵压力来控制，千斤顶总推力360t。因此我们无需增加额外的顶进系统即可满足要求。七、出洞方案 为防止出洞口及顶进过程中泥水压力过大涌
27、入工作井内，在洞口内预先安装一个单法兰穿墙钢套管，用于安装橡胶止水圈及止水封板。由于顶进距离长，造成管材表面及F型钢套环、砂等对橡胶止水圈不可避免的磨损，需经常更换橡胶止水圈。因此，我们在洞口里侧增加一道橡胶止水圈，当需更换外部橡胶止水法兰时，洞口内部的橡胶止水圈可防止地下水进入井内。八、测量以及设备安装l、测量的方法(1)、通视条件下的测量使用交汇法引工作井及接收井预留洞口中心至各自的井壁。置全站仪至A点，后视B点，作BA直线的延长线，并在工作井后部定出一点C。保证C、A、B在一条轴线上，置全站仪在C点上，后视A点，在工作井井壁上定出一点A，置全站仪基座于井下D点，并抄平固定全站仪架，置经纬
28、仪于A点，后视B点，在全站仪器架上定出D点，D点同A，B点在竖直方向上成一直线，安装全站仪于仪器架上，对中D点，后视A，点，依设计轴线打好角度，既可定出轴线。（2）、不通视条件下的测量2.1引出A、B两点后可根据导线法以及平移法定出C、D、A，其余步骤同通视条件下测量定位。（4）顶管允许偏差项目允许偏差（mm）检验频率检验方法范围点数中线位移50每节管1测量并查阅记录管内底高程DN1500+30，40每节管1用水准仪测量DN1500+40，50每节管相邻管间错口15%管壁厚且20每个接口用尺量对顶时管间错口50对顶接口用尺量2.2后靠背导轨及后顶的安装轴线确定后先安放后靠背，后靠背后部距离井壁
29、100200mm，调整后靠背前后以及左右方向，应尽量保证后靠背的中心于轴线相重合，调整方法见图：在轴线定好后既可安装导轨以及后顶，先根据导轨本身的尺寸计算出导轨顶面至轴线的高差h，至水平仪于井下，在井四周作出46个临水点，保证轴线标高-临水点高程= h，安放导轨时可用线绳在相对的两个临水点拉出一条直线，使导轨顶轻触于线绳既可，然后根据轴线调整导轨轴线在竖直方向上于已知轴线的竖直投影线重合，导轨轴线方向调整好后再精调导轨的高程，最后支撑导轨至井壁上。引轴线至井底前后两侧A、B两点，分中后靠背，在后靠背上作一分中点C，开始放置后靠背时尽量使C点在AB的延长线上，此值可肉眼鉴定，误差不应大于10cm
30、，在后靠背边缘定出任意等高两点D、D0，测量AD和AD0的距离，只需保证AD的距离约等于AD0的距离既可，误差不应大于3cm，导轨左右方向确定后既固定下面两侧各一点，后使用线坠调整前后方向既可，最后根据实际情况填塞C30的混凝土至井壁到后靠背的间隙，后方顶的安装在后靠背的安装完毕后进行，抄平后顶后只要保证所以千斤顶后平面贴实后靠背既可固定。导轨安装完毕后需在预留洞口内安装副导轨，副导轨的轴线以及高程均要与主导轨保持一至，此副导轨用于防止机头进洞后低头，见下图：增高装置可根据机头重量以及增高量选择枕木，钢支架或砼垫层。洞口止水装置的安装，应保证除止水圈外最小直径大于进洞物最大直径的8cm，防止受到进洞物的剪切而失去止水效果，位置确定后可用水泥砂浆封堵与井壁形成的间隙，防止从间隙处漏水、漏浆。9泥水系统的安装
