顶管施工方案.doc

河南省南水北调受水区XX供水配套工程 施工20标（顶管工程） 合同编号：NSBD-XXPT/SG-2030号输水管线顶管穿越济东高速公路施工方案 批准： 审核： 编制：济南市黄河工程局南水北调新乡配套工程二十标项目部二零一三年二月二十日目录一、综合说明. .2二、顶管施案. . .5三、顶管设备选型. .5四、施工准备. .6五、施工方法.7六、钢管安装.12七、降排水措施.13 八、保通措施.14 九、临电措施.17十、穿越高速有关数据 .24十一、安全管理措施. .30 一.综合说明1编制依据1.1法律法规中华人民共和国建筑法、建设工程质量管理条例、建设工程安全生产管理条例中华人民共和国公路法、建设工程安全生产管理条例（国务院令第393号）生产安全事故应急预案管理办法、及其它相关法律法规。1.2合同名称：河南省南水北调受水区新乡供水配套工程施工20标（顶管工程），合同编号：NSBD-XXPT/SG-20 1.3本合同招标文件、招标答疑及补充资料、投标文件、施工图纸。1.4施工规范及验收标准水利水电工程施工质量检验与评定规程（SL 176-2007）水利水电工程金属结构与机电设备安装安全技术规程（SL 400-2007）水利水电工程土建施工安全技术规程（SL 399-2007）水利水电工程施工作业人员安全操作规程（SL 401-2007）水利水电工程施工通用安全技术规程（SL 398-2007）水利水电工程施工组织设计规范（SL 303-2004）水工混凝土钢筋施工规范（DL/T 5169-2002）施工现场临时用电安全技术规范（JGJ 46-2005）工程测量规范（GB50026-2007）水利水电工程施工组织设计与施工规范实用全书（1999.7）给水排水工程顶管技术规程（CECS246:2008）给 水 排 水 工 程钢筋混凝土沉井结构设计规程（CECS137:2002）1.5企业制度济南市黄河工程局施工组织设计编写作业指导书济南市黄河工程局质量管理手册济南市黄河工程局程序文件质量/职业健康/环境一体化管理适用国家和行业技术标准汇编建筑工人安全操作基本知识读本2工程概况2.1 30号输水管线顶管穿越济东高速公路工程项目概况30号输水管线顶管穿越济东高速公路工程是河南省南水北调受水区新乡工程配套支线工程，该项目的建设输送水将改善新乡市获嘉县区的用水问题。采用常温密闭顺序输送方式。本工程为30号输水线顶管穿越济东高速公路工程，分输支线起自郭屯30号分水口采用单管同沟敷设。即向供水，该项目起自辉市郭屯，向东南方向敷设，经济东高速公路至获嘉县水厂，全部位于新乡境内。该工程全线主要建设内容：1、首站：辉县郭屯分水口；2、末站：获嘉县水厂；3、线路工程，由郭屯分水口与获嘉县水厂之间修建管道长22.94km的输水管线、穿越济东高速公路，桩号17+511.76517+621.765，总长110.0m。与高速公路夹角 ，采用圆形C50钢筋混凝土套管为顶管，外径 mm、壁厚 mm、每节长度 mm。抗渗等级不低于W8；内套DN1200钢管，壁厚 mm，管材为Q235B级钢材，流量 ，设计压力 ，使用压力 。管道内采用焊接钢丝网非收缩水泥砂浆衬砌防腐，管道外采用环氧煤沥青防腐，空隙部分用C15自密实砼填实。穿越处高速公路基本情况：穿越处济东高速公路为双向4车道，设计时速120千米/小时穿越长度为99米（考虑济东高速会扩宽为八车道），穿越处路面高程为81.752米，边沟宽度为（穿越处）路北1.38m宽，高程76.893；路南1.52m宽，高程76.845；管顶高程管顶高程：75.365m，套管顶部距离高速公路路面6.387米，套管顶部距离边沟底部距离 m，套管距离高速公路两边隔离栅水平距离 m及 m，与高速公路夹角为88.9度，穿越处路基宽28米，路基高度 m，隔离栅与边沟的距离 m，护坡坡率 ，路基含边沟宽44米，操作坑位于高速公路的西边，坑边与高速公路隔离栅距离 ，与高速公路边沟边沿距离分别为28米、33米。穿越层位为粘土，套管穿越后在管道内并排铺设一根输水管道。主要参数见下表：高速交叉断面路面中心高程m81.752交叉断面路面宽度m28交叉断面路基宽度（栅栏边距）m44交叉角度。88.9穿越工程结构型式mC50钢筋砼套管管道流量m/s 1m/s钢管内径/壁厚mm1200/120钢筋混凝土内径/壁厚mm1800/180总长m 99顶管长度m 2穿越处断面示意图显示与高速公路路面、边沟、隔离栅、作业坑的关系2.2选址及周边环境：描述穿越处具体地理位置：乡、村，周边500米范围的情况，穿越处施工涉及范围内的主要设施具体见周边环境示意图。穿越处断面图如图所示：30号输水管道，年分配水量1890万立方米，口门设计流量调整为1.5立方米/秒，输水管道设计流量1.0立方米/秒，采用常温密闭顺序输送方式（极端最低温度为-20，最高温度为40）。该工程同沟敷设一条管道，输水管线管道长22.94公里。管道沿线穿越等级道路2 条，穿越铁路1处，各种地下管线12处。2.2 32号输水管线顶管穿越S229（新辉大道）公路工程项目概况32号输水管线顶管穿越S229（新辉大道）公路工程是河南省南水北调受水区新乡工程配套支线工程，32号输水管线向新乡市、新乡县和凤泉区供水。32号输水线管道，年分配水量17600万立方米，主管道口门设计流量为12立方米/秒，采用常温密闭顺序输送方式（极端最低温度为-20，最高温度为40）。该工程同沟敷设一条主管道、四条支管道向五座水厂供水，凤泉区支线设计流量为1.3立方米/秒，西区水厂支线流量2.5立方米/秒，新区水厂支线设计流量3.1立方米/秒，孟营水厂支线设计流量为1.7立方米/秒，七里营水厂支线设计流量2.3立方米/秒，两个预留口设计流量为0.5立方米/秒，输水线路总长48.49公里，其中主管道38.1公里，支管长10.39公里。32号输水管线顶管穿越新辉大道工程，桩号5+178.1785+250.178，总长72.0m，中心桩号为5+210。穿越长度72米，套管长度 m，穿越处路面标高76.3m米，管道中心高程67.462米，套管管顶标高68.662米，距离新辉大道路面7.638米，穿越角度为80.74，顶管选用DN2000钢筋砼套管管，套管规格内径DN(mm)=2000；壁厚t(mm)=200；穿越处路面宽24米，占地界40m，操作坑位于公路的两边，作业坑边距离公路28.9m ，接收坑边距离公路19.1m ，作业坑深度5.9米，长度6.5米，宽度5.5米。30号输水线管道走径2.3地质概况30号供水管线主线穿越济东高速公路，中心桩号为17+570。地貌属冲洪积平原，地形平坦。根据地层时代、岩性及空间分布特征，将建筑物场区地层划分为5个工程地质单元，分别为：人工筑填土(Qme)、第四系全新统上段低液限粘土(alplQ2 4)、第四系全新统下段低液限粘土、低液限粘土(alplQ1 4) 、第四系上更新统低液限粘土(alplQ3)。拟穿越场地内未见泥石流、滑坡、岩溶、新构造运动等不良地质现象，场地稳定。2.4水文气象勘察期间地下水埋深为北起点K17+511.765；地下水位标高为Z1=75.012m；路南终点K17+621.765；地下水位标高为Zz=75.011m；其主要补给方式为地表径流，主要排泄方式为地表径流、蒸发、人工开采和地下径流等。穿越管顶标高66.5米，边沟高程76.893米，作业坑深度5.9米，管底高程73.205m；所以地下水高于穿越管底及作业坑。场地地层较简单，适合工程建设。管底主要位于第低液限粘土中，低液限粘土为中等高压缩性中硬土，细砂为稍密状。承载力容许值分别为110kPa。本工程场区地震动峰值加速度为0.15g，相应于地震基本烈度VII度。场地土的类型属软弱土，建筑场地类别属。场地水文地质与工程地质条件对抗震属有利地段。地下水位于管线附近，必要时要加强降排水措施，建议采用轻型井点法降水；地下水对混凝土无腐蚀性。施工开挖边坡坡比建议为1:1.251:1.55。气候条件新乡地处北纬3518，东经11354属暖温带大陆性季风气候，四季分明，冬寒夏热，秋凉春早，年平均气温14；7月最热，平均27.3C ；1月最冷，平均0.2C ；最高气温42.7（1951年6月20日），最低气温-21.3（1951年1月13日）。年均湿度68%，最大冻土深度280mm。降水量：年平均降雨656.3mm，最大降雨量1168.4mm(1963年），最小降雨量241.8mm(1997年），最大积雪厚度395mm(2009年），年蒸发量1748.4mm。69月份降水量最多，为409.7mm，占全年降水的72%，且多暴雨。风速及风向：全年最多风向为东北东风，频率为17.49%，次多风向为东北风，频率为12.3%。年平均风速为2.45m/s。无霜期220天，全年日照时间约2400小时。新乡地处黄河、海河两大流域，平原占地总面积78%，土地肥沃、光热充沛。2.5土岩体物理力学性指标建议值土岩体的物理力学性指标建议值表见下表。2.6物资供应（1）水泥选用旋窑年产量超过100万吨的大型水泥厂生产的低碱水泥。（2）钢材选用大型钢铁厂的名优产品。（3）除管材、管件、阀件、金属结构、机电设备等由业主直供外，其它材料及砂石料自行询价采购。以上建筑材料，均可在新乡市区采购。2.7施工用水、电、气的供应分别描述水电气的来源，用量。用电设备、用电负荷，线路型号、铺设方式、配电方式，顶管过程中基坑内及管道内使用的电源情况，是否使用柴油发电机作为备用电源。压缩空气的供应方式，压缩机型号，向管道内通风的管道，与管道内人员的联络方式等2.8施工用主要工器具序号名称规格型号数量用途备注（注明特种设备）2.9计划工期：计划于2013年5月20日开工，2013年 月 日完工，工期为 天。前期施工准备：临电安装3天，营地建设3天，机械进场一天，工作井基坑开挖3天，基坑支护3天，共15天。顶管施工每天平均5米，共20天。钢管安装，平均每天施工15米，共7天。C25混凝土灌浆，平均每天施工30米，共4天。计划施工共用时45天。3施工控制目标3.1质量控制目标施工质量控制目标为：确保土建工程质量全部合格，单元工程优良率达到 85%以上；金属结构及机电安装工程质量全部合格，单元工程优良率达到90%以上。3.2施工安全控制目标本标段工程施工安全控制目标：（1）确保无责任死亡事故发生，杜绝重大机械设备事故、重大火灾事故、特大交通事故、重大垮(塌）事故。（2）保证周围居民、设施的安全，杜绝因工程管理不善引发的各类事故的发生。（3）有效预防、控制职业病危害、防治职业病、保护劳动者健康及其相关权益。3.3文明施工控制目标本标段工程文明施工控制目标：严格按国家有关规定及河南省南水北调办公室制定的“文明工地标准”文明施工，创建文明建设工地。3.4环境保护控制目标本标段工程环境保护施工控制目标：创建环境保护优良施工工地。3.5水土保持控制目标本标段工程水土保持施工控制目标：创建水土保持优良施工工地。二. 顶管施工方案 30号输水管线主线穿越济东高速公路公路顶管工程，桩号17+511.765主17+621.765,总长110m，采用两端顶进，两端设置工作井。三.顶管设备选型（1）顶管机选用DK1800单刀盘土压平衡顶管机。顶管机外径1800mm，刀盘电机功率218.5KW，螺旋输送机功率11kw。DK1800单刀盘土压平衡顶管机在软土、硬土中都可采用，是全土质的顶管掘进机。复土深度要求不高，最小为1.5倍管径。通过合理的注浆方式，可改良土体，保持控制面稳定及地面沉降。变形极小，弃土的运输和处理方便、简单，作业环境好，操作安全、方便，适合大口径、长距离顶管。技术特点：（1）适用土质范围广：不仅适用于各种土质，而且适用于中粗砂，强风化、中风化砂岩。（2）采用低速大扭矩传动方式，刀盘切削力较高，过载系数能达到3以上。（3）有独立、完善的土体注水、注浆系统，可对挖掘面土体进行改良，从而扩大适用范围。（4）施工地面沉降小，覆土层最小仅为管径的1.5倍.（5）采用中心支承式刀盘，结构紧凑，重量轻，寿命长，维修保养方便。（6）采用螺旋输送机出土，出土高度高，粒径大。（7）纠偏角度2.5。机头的仰俯和偏转均采用先进的控制系统，可数字显示，操作方便，动作灵敏，直观可靠。（8）全端面切削，开口率达100%，土压力更切合实际。（2）注浆系统本工程管内共设置两根总管，三套管路系统。一套采用液压注浆泵把储浆箱内的浆液压人顶管机尾部的同步注浆，另一套采用液压注浆泵进行补浆及输送顶管机尾部浆液。地面设置一套管路系统，用于补浆、输送浆液及对出洞口补浆。（3）泥水系统泥水系统由机内旁路阀、截止阀、机坑旁路装置、泵及连接管路等组成。本系统进水相对密度控制在1.11.16。泥整个系统由流量调节阀来控制流量。四.施工准备4.1顶管现场布置施工前先修建设备和材料进场的临时通道；架设临时用电及临时用水管线；选好泥浆处理场地、弃土暂荐场地及施工配套设施安装场地。顶管现场布置，见图4-1所示。图4-1 顶管现场布置示意图4.2泥浆沉淀池在顶进坑附近的地面，需布置一个泥浆沉淀池，其长宽深为6m4m2m，采用5mm钢板加槽钢支撑焊接而成。 4.3顶管供水在顶管施工现场，布置一个5m3铁制水罐，采用使用降水井抽出的水入罐，供顶管用水，也可以用洒水车拉水供应。4.4工作坑的尺寸确定工作坑应有足够的空间和工作面，不仅要考虑管道的下放、各种设备的进出、施工人员的上下以及坑内操作等必要的空间，还要考虑弃排土的位置等，因此，其平面形状一般采用矩形。4.4.1工作坑的宽度计算公式： B=D+2b+2c=2.16+2*1.3+0.37*2=5.5m式中：B-工作坑宽度；D-顶进管节的外径尺寸；b-工作坑内安好管节后两侧的工作空间，本工程采用1.3；c-护壁厚度，本工程采用0.36m。所以工作坑的宽度为5.5m。4.4.2工作坑的长度计算公式：L=L1+L2+L3+L4+L5=2+2+1.5+0.5+0.3=6.3m式中：L-工作坑底部开挖长度L1-管节长度取2m；L2-顶镐机长度取2m；L3-出土工作长度，取1.5m；L4-后背墙的厚度，取0.5m；L5-已顶进的管节留在导轨上的最小长度，取0.3m；所以，工作坑的长度为6.3m根据计算得出：工作坑的长宽分别为：6.3m5.5m，实际挖坑尺寸为6.5m5.5m。4.4.3工作坑的深度H=Hs+D+h=2.16+2.16*1.5+0.5=5.9m式中：H-工作井底板面最小深度（m）；Hs-管顶覆土层厚度（m）；h-管底操作空间（m）；钢管可取h=0.700.80m；玻璃纤维增强塑料夹砂管和钢筋混凝土管等可取H=0.40.5m。工作井尺寸：长L=6.5m 宽B=5.5m 深H=5.9m。4.4.4顶力计算推力的理论计算：F=F1+F2=2563.747+5968.512=8532.259(KN)其中F-总推力；F1-迎面阻力；F2-管道四周和土摩擦阻力；F1=AF=3.14*(2.16/2) *700=2563.747(KN)A-管前端顶土面积（m）；f-平衡法挤压取值300700；F2=3.14DfL=3.14*2.16*110*8=5968.512(KN)其中D-管外径L-顶距；f-单位面积的摩阻力（用触变泥浆减阻为812）；F控=220kn/m*110=24200（KN）结论：采用触变泥浆减阻的方式来减低顶力。减阻系数为0.6减阻后总顶力为F减=F*0.6=5119.35560W，严禁用大功率，灯具安装距离与物体60cm，严禁使用电炉。（7）电器机具及灯具线路如出现发火现象，严禁使用水或泡沫灭火机等水性材料灭火，应在工地设专用砂箱或干粉灭机进行灭火，并及时切断电源。（8）工地电房，应配有干粉严灭火机和消防砂箱、消防桶，泡沫灭火机具有导电性，不宜用于带电灭火，发生火灾拉闸时要用绝缘工具操作切断电源，选择适当的灭火器材。9-10、临时用电管理制度（1） 安装临时用电线路的作业人员，必须具有电工操作证方可施工。严禁擅自接用电源，对擅自接用的按严重违章和窃电处理。电气故障应由电工排除。（2）临时用电设备和线路必须按供电电压等级正确选用，所用的电气元件必须符合国家规范标准要求，临时用电电源施工、安装必须严格执行电气施工、安装规范。（3）临时用电线路架空时，不能采用裸线，架空高度在装置内不得低于2.5米，穿越道路不得低于5米；横穿道路时要有可靠的保护措施，严禁在树上或脚手架上架设临时用电线路。（4）采用暗管理埋设及地下电缆线路必须设有“走向标志”及安全标志。电缆埋深不得小于0.7米，