頂管施工方案(工作坑)

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一、工程概況

3

二、主要工程量

3

三、主要工程措施及控制要點

3

3.1工作坑及頂進中的測量

3

3.2工作坑、接收坑施工

4

3.3頂管方法

8

3.4頂管推力計算

8

3.5護鐵及頂鐵

8

3.6基坑基礎(chǔ)及導(dǎo)軌

8

3.7后背墻

9

3.8平臺及起重架

10

3.9頂管平臺下管

10

3.10工具管

10

3.11頂管洞門的開啟

11

3.12管道頂進施工

11

四、施工質(zhì)量保證措施

13

五、施工現(xiàn)場安全管理措施

17

六、文明施工及環(huán)保措施

18

七、應(yīng)急預(yù)案

19

八、頂管穿越××河安全措施

19

九、附圖表

19

一、工程概況：

1、

本段頂管為通信管線套管，管線穿越××河。河底管上頂覆土1.7m左右，管材選用加重混凝土管，管徑φ1750mm，頂管長度為66m。

2、

地質(zhì)情況，土質(zhì)亞粘土，為保證工作坑的穩(wěn)定性，坑壁支護采用錨噴支護。

3、

計劃工期，從進場日期起30天，施工用電，租用80KW發(fā)電機。

二、

主要工程量

管道D=1750mm

66m

錨噴工作坑：8.2m×5m×10.6m

一座

錨噴接收坑：8.5m×2.7m×9.6m

一座

外運土方：1012.2m3

三、

主要工程措施及控制要點

3.1工作坑及頂進中的測量

3.1.1施工前須將管線的中線點及水準(zhǔn)點引至工作坑附近，并作上標(biāo)記。工作坑施工完成后，將地面管道中心樁用經(jīng)緯儀（標(biāo)稱精度不低于6″）引入工作坑兩側(cè)坑壁上或支撐上，作為頂管中心的測量基線。

3.1.2將地面的臨時水準(zhǔn)點用水準(zhǔn)儀（精度指標(biāo)不低于3mm）引入工作坑的底部，每一個工作坑須設(shè)置三個水準(zhǔn)點，選擇不易碰撞及不遮擋測量的地方設(shè)置。

3.1.3工作坑的中心樁與水準(zhǔn)點設(shè)置必須牢固可靠，要經(jīng)常校對并保證準(zhǔn)確。

3.1.4對中心樁設(shè)置可靠的延長樁，延長樁設(shè)置時采用2″經(jīng)緯儀用正倒鏡實施，結(jié)果采用歸化法確定。管道中心樁位置，要考慮到后背或基礎(chǔ)變形影響。

3.1.5檢查、校對各種測量儀器及工具均經(jīng)權(quán)威堅定部門檢測，切在檢測期內(nèi)使用，凡不符和精度標(biāo)準(zhǔn)且過了檢測期的絕對不許使用。

3.1.6每鎬頂近300mm，每頂進一鎬用經(jīng)緯儀測設(shè)管中心線位置、水準(zhǔn)儀測量流水面高程一次。下完一根管后用經(jīng)緯儀及水準(zhǔn)儀核測一次中心及管高程。每天做好現(xiàn)況地面沉降施測，早晚一次做好測量記錄。

3.1.7全段頂完后，應(yīng)在每個管節(jié)接口處測量其中心位置和高程，有錯口時，應(yīng)測出錯口的高差。

3.2工作坑、接收坑施工

根據(jù)通信人孔結(jié)構(gòu)尺寸確定頂管坑尺寸：

工作坑布置在北土城西路南輔路向南2.5米改線#3處

工作坑開挖尺寸：8.2m×5m×10.6m

接收坑布置在河右堤改線#2號處

接收坑開挖尺寸：8.5m×2.7m×9.6m

工作坑施工方法

工作坑采用C20砼錨噴，井壁厚度0.25m，鎖口圈梁斷面尺寸800mm×500mm，主筋為8根ф20鋼筋，架立筋為Φ8＠250。鋼格柵主筋為4根ф20鋼筋，蛇形筋為ф14鋼筋。尺寸為25cm×20cm，

水平格柵間距為800mm，豎向格柵間距2000mm。豎向連接筋ф20，間距1m，掛ф6鋼筋網(wǎng)150mm×150mm。在工作坑鎖口圈上口砌筑擋水墻240mm厚，高約700mm。（接收坑同頂管坑）

施工過程中應(yīng)加強對噴射混凝土的控制

（1）原材料的控制：噴射混凝土的原材料進場均應(yīng)進行質(zhì)量檢驗，進行速凝效果的試驗，確定速凝效果的試驗，確定速凝劑的品種和最佳摻量，要求初凝不超過5min，終凝不超過10min，進行配合比選擇試驗，確定水泥用量和水灰比。摻有速凝劑的混合料應(yīng)立即使用，存放時間一般不大于30min，計量誤差小于2％，攪拌均勻，無結(jié)團，攪拌采用強制式混凝土攪拌機，禁止人工攪拌。

（2）施噴前的準(zhǔn)備：噴射作業(yè)前應(yīng)檢查開挖斷面尺寸、清除松動的浮石、土塊和雜物，清除基腳下的堆積物，用高壓風(fēng)吹凈；埋設(shè)控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志；作業(yè)區(qū)有足夠的通風(fēng)、照明裝置；調(diào)整好噴射機的風(fēng)壓、水壓，做好準(zhǔn)備。

（3）噴射作業(yè)：噴射作業(yè)分段、分層進行，噴射順序由下而上；噴射混凝土?xí)r，噴頭與受噴面應(yīng)保持垂直，噴頭距受噴面距離不宜大于1m；噴射壓力控制在0.12～0.15MPa，一次噴射厚度，側(cè)壁約60～100mm，當(dāng)分層噴射時，應(yīng)在前一層噴射混凝土終凝后進行，若在終凝1小時后再進行噴射時，噴層表面應(yīng)用風(fēng)水清洗。噴嘴應(yīng)避開格柵鋼筋密集點，以免產(chǎn)生密積，對懸掛在網(wǎng)筋上的混凝土結(jié)團應(yīng)及時清除，保證噴射混凝土的密實。

噴射混凝土應(yīng)將鋼筋全部覆蓋，噴射手應(yīng)控制水灰比，在0.40～0.45，此時噴層無干斑和滑移流淌現(xiàn)象，盡量減少噴射混凝土材料的回彈損失，嚴(yán)禁使用回彈料。噴射混凝土應(yīng)加強噴水養(yǎng)護，以防風(fēng)干裂口。

開挖時密切注意土體的穩(wěn)定性，如發(fā)現(xiàn)異常，及時采取有效措施，確保施工安全。

工作坑施工中應(yīng)嚴(yán)格控制井壁厚度及垂直度，水平鋼格柵安裝完畢后，必須經(jīng)質(zhì)檢人員檢驗合格后方可進行錨噴混凝土施工。

工作坑噴射混凝土檢驗標(biāo)準(zhǔn)

序號

檢驗部位項目

允許偏差(毫米)

檢驗頻率

檢驗工具方法

范圍

點數(shù)

1

噴層厚度

不小于設(shè)計厚度

5米

4

用鋼尺量

2

砼強度

不小于設(shè)計強度

每座

1組

噴模成型標(biāo)養(yǎng)

3

井底標(biāo)高

-20,0

每座

5

用水準(zhǔn)儀、塔尺

4

井身尺寸

0,+20

5米

4

用水準(zhǔn)儀、塔尺

考慮工作坑的整體穩(wěn)定性，在鎖口圈梁下2m設(shè)第一道頂撐，頂撐采用219×6鋼管，兩邊和錨噴墻預(yù)埋鐵焊接，每隔2m設(shè)一道頂撐，共4道。

（4）格柵配筋計算

由于橫向同一水平面所受荷載相同，均按水平格柵計算。將橫向格柵簡化成兩端固結(jié)中間簡支的連續(xù)梁。

Ea=0.5γH2k0=0.5×21×112×0.267=339.3KN/m2

Ea—最深處主動土壓力

γ—土的容重

H—工作坑深度

k0—主動土壓力系數(shù)

最大彎矩Mmax=0.077ql2=0.077×339.3×22=104.5KNm

q—最大荷載

L—計算荷載長度(豎向格柵間距)

按單筋計算格柵配筋:As=α1fcbhξ÷fy

as=M÷α1fcbh2=104.5×106÷1×14.3×250×2002=0.73

ξ=1-(2×0.73-1)0.5=0.32

As=1×14.3×200×250×0.32÷200=1146mm2

選用4根ф20鋼筋截面積為314×4=1256mm2>As

5)坑壁錨噴墻面計算

錨噴護壁按照樓板模式計算,簡化成2m×0.8m四邊固定的樓板,荷載為339.3KN/m

M=339.3×0.82=27KN/m

W=M/σ=bd2/6=27/1.54=0.02m3

d=(6×0.02/2)0.5=0.24m

取錨噴護壁厚度為25cm

護壁配筋:

as=27/1×14.3×2000×8002=0.0015

ξ=1-(2×0.0015-1)0.5=0.0015

As=14.3×2000×800×0.0015÷250=137mm2

選用ф6@150,As=373>137mm2

3.3頂管方法

頂管采用人工頂管施工方法

3.4頂管推力計算

1.

設(shè)計管線管徑為D=1750m，頂進距離最長為66m。

計算總頂力：P=n×G×L=3×2.83×66=560T

P－計算總頂力

G－管子單位長度管自重（T）

L－頂進總長度

n－土質(zhì)系數(shù)，取3

由于頂距較長，為減小頂管過程中的摩擦力，宜采用管四周注入觸變泥漿可減少頂力20%~30%。

故頂力為P=560×70%=392T

所以，根據(jù)計算和管子受力均勻兩方面考慮，選用2臺QYS320型的頂鎬，其推力每臺為320T。

3.5護鐵及頂鐵

由于頂進長度較大，護口鐵根據(jù)頂進情況選擇U型或圓形護鐵，以確保管體安全，保護管子端面，使端面受力均勻。頂鐵選用矩形端面頂鐵，結(jié)構(gòu)為槽鋼和工字鋼焊接成的型鋼。根據(jù)具體情況，可選用U型，鋼制頂柱，頂柱均被可靠固定在U型頂鐵支架上，有效防止崩鐵。在頂進過程中，頂鐵與鎬的行程長度配合傳遞頂力，在頂鎬與管子之間陸續(xù)安放。

3.6、基坑基礎(chǔ)及導(dǎo)軌

基坑基礎(chǔ)采用150mm×150mm×3000mm枕木,間距600mm，坡度與設(shè)計管道坡度一致?；訉?dǎo)軌起導(dǎo)向作用，鋼軌宜采用QU80的導(dǎo)軌，其高度為130mm，上頂寬度80mm。

兩軌間距按下式計算：

A=A+a

A=2√(D-h-e)(h-e)

=2√(2.1-0.13-0.02)(0.13-0.02)

=0.93

式中A0-兩導(dǎo)軌的中距（m）

A-兩導(dǎo)軌上部的凈距（m）

a-導(dǎo)軌的上頂寬度（m）

D-管外徑（m）

h-導(dǎo)軌高度（m）

e-管外底距基礎(chǔ)面的距離（一般為0.01~0.025m）

實際操作過程中根據(jù)e值的高度變化進行調(diào)整。

3.7后背墻

后背墻為型鋼、鋼筋砼后背，鋼筋砼厚0.5米，型鋼厚度為40cm，寬度為4米，高度為2.4米地下埋深0.7米，前立兩根40cm×40cm×200cm立鐵。

后背每米寬度土壤的被動土壓力（KN）：

p=½rh²tan²(45o+φ/2)+2Chtan(45o+φ/2)

式中

r—土壤的容重（噸/立方米）；

h—天然土壁后背的高度（米）；

φ—土壤的內(nèi)摩擦角（度）；

C—土壤的粘聚力（噸/平方米）；

P=½*2*11²*tan²(45o+28°/2)+2*10*1.92

=0.5*2*121*2.77+2*11*1.66

=372噸/米.

所以，此后背墻均滿足使用要求。

3.8平臺及起重架

出土及下管采用卷揚機，設(shè)5t卷揚機1臺，2t卷揚機1臺。安裝平臺作業(yè)時按照安全交底的要求選用材料。工作平臺主梁采用40號工字鋼，次梁采用30號工字鋼，平臺口尺寸為3.5m×2.0m，其余位置滿鋪方木及大板，主梁兩端與工作井側(cè)墻接地長度不少于2m。平臺設(shè)不低于1米的防護欄，作業(yè)人員出入口設(shè)不低于1.2米的護身欄。起重采用4根φ159mm鋼管組成，鋼管壁厚12mm，長度7米，頂部穿杠采用70mm圓鋼連接，圓鋼兩端，連接必須鎖緊。支架做四道橫拉桿。起重架底部焊接在平臺橫向放置的30號槽鋼上，起重架底部支腳加肋焊接。

3.9頂管平臺下管

管材在頂坑的一側(cè)排放在兩根平行立放的30#工字鋼上，底部橫鋪150×150mm方木，間距500mm，方木用土填平實。下管時，工作平臺上也平行立方兩根30#工字鋼，高度、寬度與排放管的工字鋼相同并與其用鋼夾板、螺栓相連一起，這樣就可以人工向前滾動管材直至下管口，與起重架的大鉤垂直起吊。起吊后將工字鋼拆開向兩邊移動，讓出下管口，就可以下管了。平臺上的工字鋼必須與主梁工字鋼搭接，嚴(yán)禁懸空或探頭，兩側(cè)要用鋼管或方木卡固，并在上面焊鋼擋板。

3.10工具管

工具管用12mm鋼板制成圓弧形，長度1m，套在首節(jié)管前上方與管節(jié)固定在一起，工具管外焊Φ25mm鋼筋，前端制成尖形，間距5cm，出工具管長30cm。工具管內(nèi)用12mm鋼板焊肋，間距20cm,長度和工具管相等。

3.11頂管洞門的開啟

根據(jù)管道中心、和高程，確定洞口的位置，先進行對管頂上方180°范圍內(nèi)的土壤加固（超前小導(dǎo)管），防止在開啟洞門時管上頂塌方。洞口開啟完成后，工具管頂入洞口。

3.12管道頂進施工

(1)、頂管施工工藝流程

測量控制

工作井施工

頂管設(shè)備安裝

始頂

管道頂進

頂至終點處

回填加注水泥漿

設(shè)備拆除

a．檢查起重設(shè)備：起重設(shè)備經(jīng)常檢查、試吊，確認安全、可靠方可下管。下管時工作坑內(nèi)嚴(yán)禁站人。當(dāng)距導(dǎo)軌小于50厘米時，操作人員方可進前操作。

b．下管就位：第一節(jié)管子下到導(dǎo)軌上，測量管子中心及前端與后端的管底高程，確認安裝合格后方可頂進施工。第一節(jié)管有工具管的作用，頂進方向與高程的準(zhǔn)確，是保證整段頂管質(zhì)量的關(guān)鍵。

(2)、管前挖土與頂進：管前挖土是控制管節(jié)頂進方向和高程、減少偏差的重要作業(yè)，是保證頂管質(zhì)量及管上構(gòu)筑物安全的關(guān)鍵。因此，管前挖土與頂進須嚴(yán)格按照以下規(guī)程操作：

a．

管前挖土的長度：在一般頂管地段，土質(zhì)良好，可超過管端30~50厘米，并隨挖隨頂。

b．

頂進施工：頂進開始時，應(yīng)緩慢進行，待各接觸部位密合后，再按正常施工速度頂進。頂進中發(fā)現(xiàn)油路壓力突然增高，應(yīng)停止頂進，檢查原因并經(jīng)處理后方可繼續(xù)頂進，回鎬時，油路壓力不得過大，速度不得過快。挖出的土要及時外運，及時頂進，使頂力限制在較小的范圍內(nèi)。

(3)、測量與校正

a．在頂?shù)谝还?jié)管時，以及在校正偏差過程中，測量間隔不能超過30厘米，保證管道入土的位置正確；管道進入土層后的正常頂進，測量間隔不能超過100厘米。

b．高程測量：用水準(zhǔn)儀及小塔尺，根據(jù)工作坑內(nèi)設(shè)置的水準(zhǔn)點標(biāo)高，測頭一節(jié)管前端與后端管內(nèi)底高程，以掌握頭一節(jié)管子的走向趨勢，測量后與工作坑內(nèi)另一水準(zhǔn)點閉合。

c．全段頂完后，在每個管節(jié)接口處測量其中心位置和高程，有錯口時，測出錯口高差，做好記錄。

d．頂管誤差校正是逐步進行的，形成誤差后不可立即將已頂好的管子校正到位，應(yīng)緩緩進行，使管子逐漸復(fù)位，不能猛糾硬調(diào)，以防產(chǎn)生相反的結(jié)果。

(4)、觸變泥漿減阻施工

穿越××河頂管長度66m，為了減少頂進中的阻力，防止塌方，采用在管壁與土壁之間注入觸變泥漿，形成泥漿套，減少管壁與土壁之間的摩擦阻力。觸變泥漿除起潤滑作用外，靜置一定的時間泥漿固結(jié)，產(chǎn)生強度。

泥漿配比及注漿操作。同常規(guī)方法。按市政操作規(guī)程要求進行。為使泥漿能夠達到較好的充滿度，每2節(jié)管設(shè)一處注漿孔。每處在管頂部及水平直徑兩側(cè)管壁開3個注漿孔(注漿孔的設(shè)置與管材生產(chǎn)廠家聯(lián)系.在生產(chǎn)管材時將注漿孔預(yù)留好,孔徑規(guī)格為φ50mm,從管體頂進10m至15m后開始注觸變泥漿。隨頂隨注，注漿壓力應(yīng)達到0.2Mpa,以保證注漿飽滿，確實起到潤滑減阻作用。)

調(diào)漿設(shè)備：攪漿機及儲罐

灌漿設(shè)備：注漿泵、輸漿管

觸變泥漿材料主要成分：膨潤土、堿（碳酸鈉）和水

觸變泥漿的拌和和程序：

①將定量的水放入攪拌罐內(nèi)，并取其中一部分水溶化堿；

②在攪拌過程中，將定量的膨潤土徐徐加入攪拌罐內(nèi)，攪拌均勻；

③將溶化的堿水倒入攪拌罐內(nèi)（堿水必須在膨潤土上攪拌均勻后加入再攪拌均勻，放置12h后即可使用。

觸變泥漿使用時應(yīng)注意事項：攪拌均勻的泥漿應(yīng)靜置后方可灌注，注漿孔在未下管之前用沖擊鉆成孔，每節(jié)管中間設(shè)一孔，環(huán)氧樹脂埋固鋼管。下管時將注漿孔放置斜上方，且前后兩節(jié)的孔應(yīng)錯開布置。灌漿前，應(yīng)注水檢查灌漿設(shè)備，確認設(shè)備正常后方可灌注。灌漿壓力可按0.1Mpa開始加壓，在灌漿過程中再按實際情況調(diào)整。每次頂進同時灌漿，按灌漿孔斷面位置的前后順序進行依次進行，灌漿遇有機械故障、管路堵塞、接頭滲漏等情況時，經(jīng)處理后方可繼續(xù)頂進。

四、施工質(zhì)量保證措施

1、竣工測量測出各管口高程及水平位置的數(shù)據(jù)，入竣工資料。頂管施工外觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢查項目規(guī)定如下：

（1）、目測直順、無反坡、清潔、不積水、管節(jié)無裂縫。

（2）、頂管施工如遇塌方或超挖，土壁與管壁之間的空隙必須進行壓漿、補實處理。

2、建立健全由項目經(jīng)理統(tǒng)一管理的技術(shù)、質(zhì)量、安全管理體系；

3、落實崗位責(zé)任制，在施工過程中做到各負其責(zé)，達到以工作質(zhì)量保證工程質(zhì)量的目的；

4、嚴(yán)格控制材料進貨渠道，進場材料都必須有合格證，重要材料進場時施工、技術(shù)、質(zhì)量負責(zé)人必須全部親自到場檢驗，確定合格才可入場使用；

5、頂進施工時，頂進記錄必須真實、清晰、完整。建立健全交接班制度。當(dāng)交接班時，當(dāng)班負責(zé)人必須向接班負責(zé)人交清記錄，并說明在頂進操作中所出現(xiàn)、發(fā)現(xiàn)的問題及處理情況。

6、提高施工及操作人員的素質(zhì)，加強在頂管施工中的動態(tài)管理。頂進施工必須認真執(zhí)行施工方案及有關(guān)規(guī)定。

7、嚴(yán)格按設(shè)計要求與施工規(guī)范施工，及時收集施工資料。施工資料要做到真實、準(zhǔn)確、及時。

附表一

頂管允許偏差

序號

項

目

允許偏差（mm）

檢驗頻率

檢驗方法

范圍

點數(shù)

1

中線

D＜1500

≤30

每節(jié)管

1

測量并檢查記錄

2

位移

D≥1500

≤50

3

管內(nèi)底高程

D＜1500

+10-20

每節(jié)管

1

水準(zhǔn)儀測量

4

D≥1500

+20-40

5

相鄰管間錯口

D＜1500

≤10

每個接口

1

用尺量

6

D≥1500

≤20

7

對頂時管節(jié)錯口

≤30

對頂接口

1

用尺量

附表二

頂管工作坑允許偏差

序號

項

目

名

稱

允許偏差

檢驗頻率

檢驗方法

范圍

點數(shù)

1

工作坑每側(cè)寬度、長度

不小于設(shè)計規(guī)定

每座

2

掛中線用尺量

2

后背

垂直度

0.1%H

1

用垂線與角尺

水平線與中心線的偏差

0.1%L

1

3

導(dǎo)軌

高程

+3，0

1

用水平儀測

中線位移

左3，右3

1

用經(jīng)緯儀測

8.質(zhì)量目標(biāo)

工程質(zhì)量保證達到設(shè)計要求，達到合格標(biāo)準(zhǔn)。

9.工作坑拆除

9.1拆除工作坑時按安全技術(shù)交底要求進行。拆除工作坑支撐時設(shè)專人指揮，自下而上逐層進行，并按安全技術(shù)交底要求及時回填。在下層完成填土前嚴(yán)禁拆除上一層支撐。

9.2拆除工作坑支撐作業(yè)中，無關(guān)人員不得在坑內(nèi)。

五、施工現(xiàn)場安全管理措施

1、安全生產(chǎn)目標(biāo)：不發(fā)生重大事故，不倒塌、不中毒，認真貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的原則，堅持管生產(chǎn)必須管安全的原則。

2、安全保證體系：施工現(xiàn)場的項目經(jīng)理為安全生產(chǎn)的責(zé)任人，建立以項目經(jīng)理為主，包括施工人員、安全員、技術(shù)員、班組長參加的現(xiàn)場安全管理小組，檢查施工現(xiàn)場及班組安全制度的貫徹執(zhí)行，并對違反人員進行處罰。

3、進場后，對工人進行安全教育，特殊工種和安全員須持證上崗。

4、施工現(xiàn)場的安全設(shè)施，必須齊全有效，不得隨意拆除和改動。

5、施工區(qū)、生活區(qū)建立消防責(zé)任制度，要備足消防器具。

6、嚴(yán)格用民管理，電工持證上崗，現(xiàn)場采用三相五線制，供電系統(tǒng)，嚴(yán)格執(zhí)行一機一閘一保護，各類電器必須安裝漏電保護裝置。

7、上下工作坑必須走安全梯，安全梯固定在支撐上，并設(shè)置扶手或護圈。嚴(yán)禁運輸料斗乘人。

8、頂管作業(yè)必須執(zhí)行交接班制度。

9、非機電人員不得從事機械、電氣作業(yè)。

10、作業(yè)中必須明確聯(lián)絡(luò)信號及報警方法。

11、作業(yè)中傳遞工具、材料必須輕拿輕放，穩(wěn)妥傳遞，嚴(yán)禁從坑上向下或者從坑下向下拋扔。

12、在頂管作業(yè)過程中必