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合肥市铜陵路高架工程二标顶管施工方案

合肥市铜陵路高架工程二标

排水工程顶管专项施工方案

合肥市铜陵路高架工程二标项目经理部

商业及住宅项目Ⅱ区地下室土建工程 临水临电施工组织设计（25P）.doc2.3工程地质和水文地质 4

2.3.1工程地质 4

2.3.2水文地质 5

2.4.1地面交通 5

2.4.2水电条件 5

2.5周边建（构）筑物及管线 5

4总体施工组织安排 7

4.1总体施工方案 7

4.2施工组织安排 7

5顶管主要施工方法及技术措施 8

5.1顶管施工工艺流 8

5.3工作井、接收井施工 9

5.4设备进场安装 10

5.6新老管道接驳 15

6施工进度计划及资源配置 16

6.2施工进度安排 16

6.3.1劳动力配置 17

6.3.2机械设备配置表 17

7.1加强质量教育 18

7.2加强技术培训 18

7.3建立质量情报信息网络 18

7.4强化企业质量自控能力 18

7.5保证质量的控制措施 18

7.5.1工程工艺控制 18

7.5.2工程材料控制 19

7.5.3施工操作控制 19

7.5.4进度和质量关系的控制 19

7.5.5确保工程质量的主要技术措施 19

8安全环保文明施工措施 21

8.1安全保证措施 21

8.1.1建立实施安全生产责任制 21

8.1.2安全教育 21

8.1.3安全生产管理措施 21

8.1.4安全技术措施 22

8.2环境保护措施 24

8.3文明施工措施 24

9顶管施工过程中常见问题及处理办法 25

9.1管节旋转、偏移 25

9.2管节接头漏浆 25

9.3洞口止水圈撕裂或外翻 25

9.5后靠背严重支形、位移或损坏 26

9.8顶管施工中遇下列情况，采取的应急措施： 26

10顶管施工对地面构筑物的影响及防护措施 28

10.1地面沉降或隆起 28

10.2地表隆起 28

10.3地面沉降 28

11.1危险源管理 30

11.3应急组织措施 31

11.5应急救援演习 34

排水工程顶管专项施工方案

(1)铜陵路高架工程排水工程施工图设计（第二标段）；

(2)《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50268—2008)；

(3)《给水排水顶管技术规程》(CECS246:2008)；

(4)《混凝土和钢筋混凝土排水管》(GB/T11836—2009)；

(6)现场地质情况、地下管线情况和周边建筑物及设施情况；

本方案适用于合肥市铜陵路高架工程二标排水工程顶管施工。

2.3工程地质和水文地质

拟建场地现况主要为市政道路，场地地形基本平坦，沿线工程地质条件较好。拟建场地地层主要为：

②层粉质粘土（Q4al）：黄褐色，可塑状态，含铁锰结核。层厚2.10～4.50m。

⑤层粉土（Q4al）：黄褐、灰黄等色，密实；饱和状态，含粉细砂。

拟建场地地下水主要为松散岩类孔隙水及孔隙裂隙水两种类型。

孔隙水：该含水岩组主要由第四系上更新统粘土和全新统粉质粘土、粉土组成，前者水位埋深0～10m，后者水位埋深1.9～2.9m，主要接受大气降水和河流的补给，次为农业灌溉和部分地表水的补给。主要以径流方式排泄，总体径流方向指向南淝河。

孔隙裂隙水：水位埋深15～20m，含水层主要为泥质砂岩、泥岩夹泥质砂岩，主要以间接接受大气降水补给。主要以径流方式排泄，总体径流方向指向南淝河。

铜陵路是一条南北向城市主干道，地处城市中心地带，交通方便，周边建筑众多，车流量大。顶管施工主要分布在道路两侧的人行道和非机动车道下。

本工程的施工临时用水拟从市政供水网络的供水点接驳φ50供水管，引至顶管施工地点。施工临时用电已从市政供电网络的接驳点分别接驳1台500KVA、1台400KV、1台315KVA变压器，顶管施工时完全能够满足施工用电要求。

2.5周边建（构）筑物及管线

铜陵路道路两侧多有住宅小区、民宅、商铺、企事业单位，主要单位为裕园小区、元一柏庄小区、蓝鼎星河府小区、宝业城市绿苑、安徽省港航勘测设计院、安徽省纺织科学研究所、政裕大厦、中天左岸、合肥科技商业银行王大郢分理处、文一快捷酒店等。住宅小区基本为高层建筑，周边房屋基本均为多层建筑。

铜陵路沿线管线众多，管线除部分现况管线加以利用外，其余均需拆除。工程范围内的现况管线主要有雨水管涵、污水管、燃气管（中压）、给水管、热力管（热源为蒸汽）、电力架空线及排管、路灯管线、电信及其他弱电综合管线等。本标段顶管主要下穿现状雨污水、信息、给水、燃气、电排等地下管线。

5顶管主要施工方法及技术措施

工程开工前对施工现场进行详细的勘察和探测，确保施工范围内无其它管线或地下建筑物，如有可以及时联系业主及设计进行调整。根据业主提供的平面控制导线网和高程控制导线网进行引测。按照设计要求及设计图纸规定的管线、道路工程坐标点，进行测量放样工作。

5.3工作井、接收井施工

按照测量放线所确定的工作井位置，采用人工辅助机械开挖，挖机直接将土提升至地面汽车上，当挖机无法直接挖土时采用人工开挖+电动卷扬机进行垂直提升，运至一定位置集中堆放，再用汽车转运弃土场。为减少施工占地，工作井，接收井开挖时采用垂直开挖，砖砌+混凝土圈梁护壁，坑深根据排水管道埋深而定，一般比管道下底面低约30cm。坑底周边设置0.5*0.6m排水沟，在坑底的一侧设置集水坑随时抽水，保证坑内干燥无水。工作井和接收井利用倒挂井壁砌筑施工。

工作井坑壁支护采用倒挂井壁方式施工，砖砌井壁厚度370mm，砂浆为M10。井深3m处设置一道钢筋混凝土圈梁，圈梁为370*400mm，3m以下每三米设置一道圈梁以加强井壁支护。井底垫层采用碎石垫层和混凝土垫层共同受力，其中碎石垫层厚度为30cm，加砂分层夯实，C20混凝土垫层厚度为20cm厚。井口上方设置200mm高挡水墙，防止雨水倒灌。井内做护壁时，预留顶管出洞、进洞位置，防止护壁阻挡顶管进、出洞。

井壁支护计算（以R=5000mm，墙厚为370mm为例）：

①由于坑为圆形，且四周土质均匀，因而四周各点的受力相同。

②力系为径向对称，根据力学原理：各点受力转化为沿圆形井壁方向F1，

F1=P0*△S=P0*2R*△h/2=P0*R*△h

③墙体厚b=0.37m

P=F/S=F/b*△h=P0*R*△h/b*△h=P0*R*/b=P0*2.5/0.37

又因为P0=ρ*g*h=1.65*103*9.8*10=0.16MPa

则：P=0.16*2.5/0.37=1.08MPa

④因为P安=P0*γ=1.08*2.5=2.7MPa

又因为墙体强度P允许≥7.5MPa，

⑤所以：此工作坑支护方案是安全的。

P0：土体最大受压强（坑底）

P1：墙体最大受压强（理论）

ρ：土容重取1.65T/m3

基坑施工完毕后紧接着进行顶进设备安装，顶进设备主要由后背墙、导轨、油缸支架、千斤顶、工具管、泥浆搅拌及压注系统、垂直提升工具组成。

后背墙位于工作坑的后部，虽属临时性结构，但必须安全可靠，对后靠背有如下要求：

①具有一定的强度和稳定性，不致因顶力大而坍塌。

②具有一定的刚度，压偏变形尽可能小。

③后背要求壁面，垂直于中轴线，以便安装。

④后背土壤一致，压缩均匀，以免顶力使后背倾斜，本工程采用现浇砼后背。

本工程采用相背顶进的施工方法，当一个方向的管道顶进结束后，再利用已顶进的管道作为后靠墙，完成另一方向的管道顶进工作，利用已顶进完毕的管道作为后靠背时，应符合下列规定：

①待顶管道的顶力应小于已顶管道的顶力。

②后背钢板与管道之间应衬垫缓冲材料。

③采取措施保护已顶入管道的接口不受损伤。

其中F2—顶管侧摩擦力（t）S2—顶管侧面积（m2）K2—顶管侧阻力系数（t/m2）

F2=S2×K2=πDL×K2=3.14*2.0*68*0.8=341.6吨

顶管阻力为以上二种阻力之和，顶进长度按管径2m，管长68m计算，

总顶力：F=F1+F2=17.898+341.6=360吨

因此，选用两个200吨的千斤顶作为顶进动力设备。

根据同样原则可选择管径为ф800~ф1500的顶进设备为两台（或四台）100吨的千斤顶作为顶进动力设备。管径为ф1800~ф2000的顶进设备为两台(或四台)200吨千斤顶作为顶进设备。

根据顶力大小，选择合适的后背墙宽度和高度。暂取后靠背高度为2.5m，宽度为2m。

假定主顶千斤顶施加的顶进力是通过后座墙均匀地作用在工作坑后的土体上，为确保后座在顶进过程中的安全，后座的反力或土抗力
应为总顶进力F的1.2~1.6倍，反力
可采用如下公式计算：

式中：
——总推力之反力，kN；取值为5760

——系数，取
=1.5~2.5；取值为2.0

——后座墙的宽度，m；取值为2.5

——土的容重，kN/m3；取值为16.5

——后座墙的高度，m；取值为2.5

——被动土压系数(见表5.1)；取值为2.46

——土的内聚力，kPa；取值为60.3

——地面到后座墙顶部土体的高度，6m。

在计算后座的受力时，应该注意的是：①油缸总推力的作用点低于后座被动土压力的合力点时，后座所能承受的推力为最大；②油缸总推力的作用点与后座被动土压力的合力点相同时，后座所承受的推力略大些；③当油缸总推力的作用点高于后座被动土压力的合力点时，后座的承载能力最小。因此，为了使后座承受较大的推力，工作坑应尽可能深一些，后座墙也尽可能埋入土中多一些。

表5.01土的主动和被动土压系数值

根据设计顶力可计算出后靠背设计受力为5760KN，将以上所选数据代入公式后后靠背实际能承受的额顶力为6037KN。可见后靠背为2.5m*2.5m大小的受力面积能够承受顶力反力作用。根据以往合肥市顶管经验，后靠背采用钢筋砼靠背，厚度为0.3m，靠背与墙体之间直接接触，并且采用土钉与土体紧密连接在一起。为考虑安全，靠背钢筋采用ф12钢筋，间距为10cm，砼强度为C40，横竖双层布置，层间距为20cm。同时根据工作井的作用，是否采用双面顶，采取双面顶时，可采用已顶进的管道作为靠背，管口采用保护措施防破坏，并在管口垫上一层厚不小于40mm的钢板，作为顶进时千斤顶的直接受力点。

导轨用型钢和P38以上钢轨制作，钢轨焊于型钢上，型钢用螺栓紧固于钢横梁上，以便装拆。钢横梁置于工作井底板上，并与底板上的预埋钢板焊接，使整个导轨系统成为在使用中不会产生位移的、牢固的整体。

导轨安装在顶管中至关重要，其安装精度甚至决定管道是否能够顶好，故须达到如下要求：两导轨应该顺直、平行、等高、其纵坡应与管道是否设计坡度一致。

导轨轴线偏差小于3mm；顶面高差0～+3mm；两轨间距±2mm。

油缸支架是用来支撑并固定主顶油缸的构件，用16＃槽钢加工而成。

主顶站千斤顶选用2台，固定在型钢制作的千斤顶支架上，支架焊在井底的横梁上，千斤顶着力点应在与水平直径的顶管周围上，即与管道中心的垂线对称，其合力的作用点在管道圆心上。每个千斤顶的纵线坡度一致。千斤顶的顶力为管道顶进过程中所克服的各种阻力之和，根据地质条件，本工程所有顶管均处于粘土层和粉质粘土层中，稳定性较好，可在管前开挖30~40cm。

垂直运输采用简易龙门和卷扬机，用以提升土方、下管、起吊顶管设备等。

泥浆搅拌及压注系统是将膨润土搅拌成泥浆并充分膨化后输送到管壁与土壤之间的设施的总称，该系统安放在基坑旁边，可不必放置在基坑下面以节约空间。

采用卷扬机下管。卷扬机将管吊起，通过桁架横向移动，使砼管到达预定部位。下每节管子要检查管节的标高和导向，看其是否符合设计要求。检查管节是否完全贴卧于导轨上，接口时弧形铁和沥青麻丝将下入管节和前接管连接在一起，成为刚性连接高程、方向的正确性。

采用人工挖土，挖土时使用短把小平镐，短把小铁锹等小型工具。由于管道处于两层粉土之间，上面、下面开挖可能遇到不能形成土拱的情况。开挖时不能扰动地基，因为粉土凝聚力差，在含水量饱和时极易液化，导致管下沉，校正相当困难，为了安全，管前超挖不能过大，不超过2cm，随挖随顶。管内采用36V低压照明。

大管径可采用手推车推运，管径较小时，采用双筒卷扬机牵引小车出土。土运至管外，土运至管外后再用卷扬机吊至工作坑之外清走。

安装→开油泵→顶前伸→关油泵→开截油门加油→加顶铁→拧紧阀门→开油泵。

⑸顶进工作中要注意以下事项：

a、及时注意油泵压力表变化；

b、要连续顶进，不能长时间停顿；

c、千斤顶要着力均匀；

d、控制顶进速度，以防顶进中发生偏差；

e、顶进一般为3cm/min，最大不超过5cm/min。

⑹测量：顶进测量与纠偏同时进行，顶进测量是整个顶管工程质量控制的关键环节，不同与其他工序施工，因此我们制定详细的技术操作方法：

b、测量仪器置于坑的后部，对管线的轴线和高程实时控制；

c、水准点和中线控制桩点应设立稳固，设置位置要便于观测，又不妨碍其他工作，操作不受碰撞、振动，影响其他工序操作；

d、内水准点要设置在坑下角，不宜设得过高或过低，并在使用过程中经常检查，校核，否则不能使用。

e、顶管测量人员必须熟悉仪器的使用方法，做到正确使用、观测、记录、计算。所有仪器每班必须有专人使用、保管、经常保持仪器工具的清洁完好，发现误差及时进行校正。其他非测量人员不得使用；

f、测量人员在整个顶进过程中，应根据测量记录的要求内容，逐项详细记录，依据实测偏差值，及时绘制管道进行曲线图以指导纠偏；

g、每次交接班时，测量人员要认真详细交底，交清本班作业顶进情况，误差纠正效果、措施及发展趋势等。测量原始记录，由专人保管，记录要清洁完整，不得涂改，撕页，作为竣工、评定质量的主要依据。

⑺校正，如果高程发生偏差时，一般可以用以下办法校正：

①逐步超挖法：顶进时利用原土使管子校正，复位以后再正常开挖。②留土坎法：顶进时利用留土坎使管子复位。③留缝法：在管子的下部，180°范围内超挖1~5cm的缝隙，利用自重使其复位。

偏差大于2cm，在超挖纠偏不起作用的情况下，可用圆木或方木的一端顶在管子偏向的另一侧内管壁上，另一端斜撑在垫有钢板或木板的管前土壤上，支顶牢固后，即可顶进，在顶进中配合超挖纠偏法，边顶边支。利用顶进时斜支撑分力产生的阻力，使顶管向阻力小的一侧校正。

方法基本同顶木纠偏法，只是要顶木上用小千斤顶强行将管慢慢移位校正。

a、管内挖土，管前严禁超挖过大，以免造成人身安全及质量事故；

b、高压顶进时，油泵操作工作注意油压变化，发现异常，应停泵检查；

c、高压顶进时，纵铁两侧不准站人；

d、管内照明用36V低压照明；

e、管内保持足够的空气，采用鼓风机向管内鼓风的办法，以防挖土人员缺氧；

f、垂直吊装砼管和废土时，应有专人负责照应，发现问题及时示警。

⑼膨润土泥浆减阻及置换

优质膨润土泥浆具有良好的触变性与润滑性，将其压到管外壁，包裹住管子，可大大减小管外壁与土壤间的摩阻力。若压浆技术得当，压浆管分布合理，膨润土质量好，摩阻力可大为降低。关于膨润土泥浆拌制与压浆，可进行现场试验后再确定。注浆孔应合理分布，工具管后面10节管每节都设有注浆孔，使泥浆及时填充管壁与土间的全部空隙（工具管外径比管节外径大20mm，故有空隙），其后逐步过渡到每3节管加设一节带有注浆孔的管节，及时补浆，使全线管壁都包裹在泥浆套中。注浆管节分为四孔出浆的A型管和三孔出浆的B型管两种，间隔布置。

为确保工作质量，砼管穿越完毕后，应对所顶管道，进行闭水试验，待管道装水完成24小时以后测试降水高度，闭水试验应达到设计规定的渗水量要求。

检查井砌筑完成，对工作井和接收坑进行回填，采用砂砾石分层进行回填，分层厚度不超过30cm，采用蛙式打夯机进行夯实，夯实过程中同时对其压实度进行检测，保证压实度达到90%以上，合格后再进行下一层的回填，地面以下2m以内钢筋混凝土必须破除后再进行回填。

本标段涉及到新老管道临时接驳等问题，必须临时停水方可接驳。经询问合肥市相关污水管理处工作人员，本标段管道污水流量比较大，由于接驳点较多，停水次数过多会影响正常的居民生活，因此我部将与污水管理处的人员进行协商，进行集中停水一次，将所有接驳和交叉点一次处理完毕。在处理之前所有与既有污水井相近的管道2m范围内不得开挖顶进施工，防止污水倒灌，引发安全隐患。

SL 506-2011 水文设施工程初步设计报告编制规程(完整正版、清晰无水印).pdf6施工进度计划及资源配置

DN800管8m/天，DN1000管8m/天，DN1200管8m/天，DN1400管6m/天，DN1500管6m/天，DN1800管4m/天，DN2000管4m/天，共投入10套顶进设备。

施工进度安排见表6.01

表6.01施工进度计划

10.10~10.25

11.14~11.22

10.10~10.25

10.10~10.25

GB∕T 51384-2019标准下载10.26~10.30