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某外排污干管采用顶管法施工施工组织设计.doc

城市污水处理工程Ⅱ标段

提交单位： 程（集团）有限公司

我公司在熟悉设计文件和现场踏测的基础上，根据国家现行的给排水规范及铁路桥涵施工规范要求，以科学的态度编写本施工组织设计。

GB／T 38744-2020标准下载本设计依据信阳市污水处理工程平桥电厂专用线1—φ2.2m管涵施工设计图。

城市污水处理工程主干管道岩土工程勘察报告

国家现行适用于本工程施工的政策、标准、施工规范及工程质量验收实施细则，本工程拟用的实施性规范：

1、《给水排水管道工程施工及验收规范（GB50268—97）》

2、铁道部颁《铁路桥涵施工规范》

污水处理工程平桥电厂专用线1—φ2.2m管涵

设 计 编写: 祥

审 核: 辰

设工程（集团）有限公司

二○○一年十月二十五日

水处理工程平桥电厂专用线1—φ2.2m管涵

污水处理工程厂外排污干管需下穿平桥电厂专用线铁路，管涵与铁路线交角63°。采用顶管法施工。

管涵为信阳市城市污水处理厂外排污输水干管，管径φ2.2m，长度20m，埋深4.12米。

工期为日历天数20天。

1.2水文地质及工程地质条件

地下水类型主要为粘性土中的上层滞水，砂砾石层中的孔隙微承压水和孔隙潜水，地下水位标高为67.8—70.5m，地下水对混凝土不具腐蚀性。

管线所穿地层，多为粉质粘土，呈黄褐色或灰褐色，垂直方向上软下硬，很湿、可塑，局部地层为硬塑或软塑状透镜体。

根据本工程特点，拟采用一台套顶管设备由平电铁路线东侧向西一次顶入，设专职项目经理一人，施工技术员一人，顶管机机长一人，副机长一人，顶管工27人，机构设置的原则是：“精干、高效、统一”。

计划施工日历天数20天，自2002年5月5日至2002年5月25日完成。

拟投入的主要技术力量及劳动力下表：

3.0 主要施工方案及技术措施

3.1 施工顺序及施工流程

测量放线 工作坑开挖及支护 垫层施工

设备安装 顶进就位 竣工验收

3.2 主要施工方案及设备选型

3.2.1 本次拟投入的主要设备

本工程拟采用带有纠偏装置的半机械式顶管机具，所投入的主要施工设备见下表：

3.3 关键部位的施工方法及质量控制

在现场交桩的基础上进行施工放线，布设临时水准点和管道轴线控制桩。

（1）在两个施工单位施工的工程衔接处，所设置的临时水准点应相互测校调整，以防差错。

（3）测量时，应对仪器进行检查调整，对原始记录作详细校对。

矩形工作坑的底部宜符合下列公式要求：

B=D1+S

L=L1+L2+L3+L4+L5

式中：B—矩形工作坑的底部宽度（5m）；

D1—管道外径（2.64m）；

S—操作宽度（2.36m）；

L—矩形工作坑的底部长度；

L1—工具管长度（2.2m）。当采用管道第一节作为工具管时，钢筋混凝土管不宜小于0.3m；

L2—管节长度（2.00m）；

L3—运土工作间长度（2.40m）；

L4—千斤顶长度（1.50m）；

L5—后背墙的厚度（0.60m）。

矩形工作坑底部尺寸定为7.5×6m

工作坑与接收坑的深度应符合下列公式要求：

H1=h1+h2+h3

H2=h1+h3

式中：H1—顶部坑地面至坑底的深度（m）；

H2—接受坑地面至坑底的深度（m）；

h1—地面至管道底部外缘的深度（m）；

h2—管道外缘底部至导轨底面的高度（m）；

h3—基础及其垫层的厚度。但不应小于该处井室的基础及垫层厚度（m）。

3.3.2.1洞口的封门设计

工作井洞口处应进行土体加固处理,但不可避免还会受到地下水压力的影响,为了防止顶管机头进出洞口流入泥水,并确保在顶进过程中压注的触变泥浆不致流失,必须事先安装好前墙止水圈。

该工程采用的止水装置为二道橡胶法兰组成的止水装置。第一道密封橡胶板法兰装置为平时正常施工时用,第二道为充气橡胶囊组成的既止水又起保护维修第一道橡胶密封作用的装置。

3.3.2.2工作坑的顶部及周围

顶部采用半封闭式，仅留下管和出土口，以确保工作坑内施工安全。周围用砖筑防水墙，以防外来水流入坑内，同时要有一米高的钢管护拦，非施工人员不得入内。

3.3.2.3工作坑的底部

铺设厚35cm的C15垫层，四周砌30cm×30cm×30cm排水槽，在基坑一侧中间砌筑一个50×50cm，深80cm的积水坑，用潜水泵随时将工作坑内的积水排出。

3.3.3 降、排水及支护

3.3.3.1降、排水

据信阳市污水处理主干管道岩土工程勘察报告资料及现场踏勘，本施工蹼顶管过程中需要进行降、排水，以确保正常施工。

由于本施工点基坑自上而下为杂填土、粉质粘土、粘土，其渗透系数：粉质粘土K=0.019m/d，粘土K=0.0013m/d，渗透性极差，基坑涌水量不大，且土质较好，所以降排水选用基坑底集水坑排水，即在基坑底部两侧各挖宽30cm、深30cm的排水沟，于坑一侧挖一50×50×80cm的集水坑，利用潜水泵进行排水。

3.3.3.2基坑支护

由于本标段基坑开挖深度平均7.4m，自上而下为杂填土、粉质粘土、粘土，考虑到施工场地条件所限，施工过程中不允许放坡，在降水过程中，由于减少了孔隙水压力作用，容易造成土体垮塌，经论证，采用塑作法钢筋混凝土连续墙支护。支护结构图见下图：

3.3.4.1顶管施工顶力的计算

顶管的顶力按下式计算:

F=F0+απBCτAL+Wμ′L

F0—初始推力（KN）

α—管与土的摩擦系数，取0.5

BC—管外径,取2.64m

τA—管与土之间的剪切应力，取33Kpa

L—推进长度，取20米

W—每米管子的重力，39.4KN

μ′=tgφ/2=0.166

F0=13.2πBCN

=13.2×3.14×2.64×5.5

=601.82KN

F=F0+απBCτAL+Wμ′L

=601.82+0.5×3.14×2.64×33×120+39.4×0.166×20　

为满足顶力,本工程拟采用2台320T的千斤顶,合顶力6372KN。

3.3.4.2顶进施工一般技术要求

1、开始顶进前应检查下列内容，确认条件具备时方可开始顶进。

（1）全部设备经过检查并经过试运转；

（2）工具管在导轨上的中心线、坡度和高程应符合规范规定。

（3）防止流动性土或地下水由洞口进入工作坑的措施；

（4）在不稳定土层中顶管时，封门拆除后应将工具管立即顶入土层。

2、工具管开始顶进5～10m的范围内，允许偏差应为：轴线位置3mm，高程0～+3mm。当超过允许偏差时，应采取措施纠正。

3、顶管时，符合下列规定：

（1）工具管接触或切入土层后，自上而下分层开挖；工具管断面的超挖量应根据土质条件确定；

（2）在允许超挖的稳定土层中正常顶进时，管下部135º范围内不得超挖；管顶以上超挖量不得大于1.5cm；管前超挖根据具体情况确定，并制定安全保护措施。

4、采用橡胶圈密封的防水接口，符合下列规定：

（1）粘结木衬垫时凹凸应对中，环向间隙应均匀；

（2）插入前，滑动面可涂润滑剂；插入时，外力应均匀；

（3）安装后，发现橡胶圈出现位移、扭转或露出管外，须拨出重插。

5、顶管结束后，管节接口的内侧间隙按设计规定处理；采用石棉水泥，弹性密封膏或水泥砂浆密封。填塞物应抹平，不得凹入管内。

6、工具管进入土层后的管端处理应符合下列规定：

（1）进入接收坑的工具管和管端下部应设枕垫；

（2）管道两端露在工作坑中的长度不得小于0.5m，且不得有接口；

（3）钢筋混凝土管道端部应及时浇注混凝土基础。

7、在管道顶进的全部过程中，须控制工具管前进的方向，并应根据测量结果分析偏差产生的原因和发展趋势，确定纠偏的措施。

8、管道顶进过程中，工具管的中心和高程测量应符合下列规定：

（1）工具管进入土层过程中，每顶进30cm，测量不应少于一次，管道进入土层后正常顶进时，每顶进100cm，测量不少于一次，纠偏时增加测量次数；

（2）顶完后，应在每个管节接口处测量其轴线位置和高程，有错口时，应测出相对高差；

（3）测量记录应完整、清晰。

3.3.4.3顶进设备的安装

a、装配式后背墙采用方木、型钢和钢板等组装，组装后的后背墙应有足够的强度和钢度；

b、后背土体壁面应平整，并与管道顶进方向垂直；

c、装配式后背墙的底端在工作坑底以下1.5m。

d、后背土体壁面应与后背墙紧贴，有孔隙时应采用砂石料填塞密实；

e、组装后背墙的构件在同层内的规格一致，各层间的接触紧帖，并层层固定。

②顶管工作坑及装配式后背墙的墙面与管道轴线垂直，其施工允许偏差须符合下表的规定。

注：（1）H为装配式后背墙的高度（mm）

（2）L为装配式后背墙的长度（mm）

装配式后背墙受力分析：

R=αB（γH2KP/2+2CH√KP+γhHKP）

α—系数，取2.0

γ—土的容重，取19.3KN

KP—被动土压力系数KP=tg2(45°+φ/2)=1.4

R=αB（γH2KP/2+2CH√KP+γhHKP）

=2.5×5(19.3×36×0.7+2×59×6×1.18+19.3×2.5×6×1.4)

=21588.75KN

③利用已顶进完毕的管道作后背时，应符合下列规定：

a、待顶管道的顶力小于已顶管道的顶力；

b、后背钢板与管口之间应衬垫缓冲材料；

c、采取措施保护已顶入管道的接口不受损伤。

该工程导轨采用38kg/m钢轨，轨底并和型钢焊接成一体。安装时和工作井底板予埋钢板焊牢，并用型钢支撑或用砼围牢。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，其纵坡应与管道设计坡度一致；

②导轨安装的允许偏差应为：

③安装后的导轨牢固，不得在使用中产生位移，并经常检查校核。

主顶设备是安装有靠背，使前方的顶管掘进机头和砼管向管道轴线方向推进的加力组合装置。该工程主顶系统采用2台320T双冲程等推力油缸。油缸行程1100mm，总推力为640T。2只油缸固定在拼装式油缸架上，下井时整体吊装。安装在油缸架上的油缸中心误差控制在3mm以内。主顶油缸架安装也要定位准确，保证油缸受力点的位置正确，其高程和平面安装误差应控制在3mm以内。

千斤顶的安装应符合下列规定：

①千斤顶固定在支架上，并与管道中心的轴线对称，其合力的中心点在管道设计轴线上；

②千斤顶的油路应并联，每台千斤顶应有进油、退油的控制系统。

4、油泵安装和运转符合下列规定：

①油泵设置在千斤顶附近，油管宜顺直、转角少；

②油泵应与千斤顶相匹配，并有备用油泵；油泵安装完毕，进行试运转；

③顶进开始时缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进；

④顶进中若发现油压突然增高，立即停止顶进，检查原因并经处理后方可继续顶进；

⑤千斤顶活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快。

5、顶铁的安装和使用符合下列规定：

①顶铁应有足够的刚度；

②顶铁宜采用铸钢整体浇铸或采用型钢焊接成型；当采用焊接成型时，焊缝不得高出表面，且不得脱焊；

③顶铁的相邻面互相垂直；

④同种规格的顶铁尺寸相同；

⑥顶铁放置时应能保持稳定。

⑦安装后的顶铁轴线与管道轴线平行、对称，顶铁与导轨之间的接触面不得有泥土、油污；

⑧更换顶铁时，先使用长度大的顶铁；顶铁拼装后应锁定；

⑨顶铁的允许连接长度，根据顶铁的截面尺寸确定。当采用截面为20cm×30cm顶铁时，单行顺向使用的长度不得大于1.5m；双行使用的长度不得大于2.5m，且在中间加横向顶铁相联；

⑩顶铁与管口之间应采用缓冲材料衬垫，当顶力接近管节材料的允许抗压强度时，管端应增加环形顶铁；

⑾顶进时，工作人员不得在顶铁上方及侧面停留，并随时观察顶铁有无异常迹象。

5、采用起重设备下管时符合下列规定：

①正式作业前应试吊，吊离地面10cm左右时，检查重物捆扎情况和制动性能，确认安全后方可起吊；

②下管时工作坑内严禁站人，当管节距导轨小于50cm时，操作人员方可近前工作；

6、钢筋混凝土管材、橡胶圈等主材的选用

1、钢筋混凝土管段的长度与壁厚及顶力为：

本次采用企口钢筋混凝土管管段的长度本次采用2.0m。钢筋混凝土管的壁厚，为1/10即22cm。

钢筋混凝土管允许顶力按国标执行。

4.4.4.4 企口管接头

管段间采用企口连接，其间设有一道密封圈，这种形式的接头，将管壁在接头处分成内外两部分，插口插入后由一半接头传递顶力，采用橡胶圈密封。

本工程橡胶圈采用断面为Φ20的 “O”形圈.

4.4.4.5测量、纠偏的方法

施工前经导线测量在坑内设桩，将经纬仪设置在预制的铁架上，在待测管前端固定一十字架，经纬仪十字丝对准十字架，若十字架在管道前端的相对位置不变，其经纬仪高程和轴线必然固定不变，十字架高程尺标有刻度，只要测出十字架交点的偏离和垂直距离，即可读出顶管顶进中的轴线、高程偏差。

顶管作业中偏差的校正是保证顶进质量的有力措施，因此，在顶进过程中发现偏差要及时纠正，做到“勤顶、勤挖、勤测、勤纠”。

3、顶管允许偏差见下表

3.3.4.6垂直运输和水平运输布置；下管、挖土、运土、和泥水排除的方法

基坑上下吊装采用门式吊车，门吊的起吊能力以满足吊运件为主，根据施工需要拼装成不同高度和不同跨度，以适应施工的流动性和不同跨度要求。门吊的技术性能如下：

主钩起重量 10T

主钩起升速度 1.6m/min

副钩起重量 50KN

副钩起升速度 8m/min

小车行走速度 24.4m/min

大车行走速度 12.5m/min

GB／T 2423.18-2012标准下载起吊高度 18m

出土方式：在工具管挖出的土由架子车运至工作坑中，航吊吊至坑口，再由装载车运至业主指定的堆土场。

3．3.4.7顶进减阻措施

顶进减摩采用管身涂润滑剂减摩。

4.0 工程施工质量控制措施及实施办法

4.1工程施工质量控制措施

实行项目三级技术交底制度，即技术人员向施工班进行交底，同时严格履行签字手续，层层落实责任，共同严把质量关。

JGJ332-2014标准下载5.0 确保工程安全施工的组织措施

管道施工受自然、地理、气候的影响，可预见和不可预见的因素很多，所以，每一名参加施工的人员必须牢记安全。除对可控因素加强预防外，还要加强对不可预见的因素进行分析，预测并加以防止直至杜绝。在安全生产方面，必须遵守“安全第一，预防为主”的方针，认真组织生产施工，并严格按照国家现行的安全生产管理规定、规程。