非开挖小型顶管施工方案

非开挖小型顶管专项施工方案一、工程概况1.1项目背景本工程为市政排水管道改造项目，位于城市建成区主干道下方，需铺设DN800mm钢筋混凝土管120m，管道埋深5.2m，沿线穿越既有道路、绿化带及地下管线密集区。因周边建筑物密集、交通流量大，采用明挖施工易引发交通拥堵及管线迁改风险，故选用土压平衡式小型顶管工艺，通过工作井与接收井的设置实现全程非开挖作业。1.2地质条件根据勘察报告，施工区域土层分布自上而下为：①素填土层：厚0.5-1.2m，松散状态，含建筑垃圾及生活垃圾；②黏土层：厚2.3-3.8m，硬塑状态，渗透系数0.8×10⁻⁶cm/s，承载力特征值180kPa；③粉质黏土层：厚3.5-5.0m，可塑状态，含少量钙质结核，渗透系数1.2×10⁻⁵cm/s，为主要顶进土层；④石灰岩：中风化，埋深8.5m以下，岩质较硬，对顶管施工无直接影响。1.3主要工程量项目名称规格型号单位数量备注钢筋混凝土管DN800mm，F型接口m120Ⅲ级管，C50混凝土工作井6m×4m×6.5m座1沉井法施工，钢筋混凝土结构接收井4m×3m×5.8m座1沉井法施工，钢筋混凝土结构顶管机顶进φ800mmm120土压平衡式顶管机后背墙加固C30钢筋混凝土m³25含钢板及型钢支撑二、施工准备2.1技术准备图纸会审：组织技术人员核对设计图纸，重点确认管道轴线、井位坐标、地下管线分布及顶进参数，形成图纸会审记录并交底至施工班组。测量放线：采用全站仪放出工作井、接收井中心桩及管道轴线控制桩，设置轴线控制龙门架，偏差控制在±5mm内；用水准仪测定井位高程，建立临时水准点，闭合差≤12√Lmm（L为水准路线长度，km）。施工方案编制：针对顶管机选型、顶力计算、后背墙设计、纠偏措施等关键环节进行专项论证，明确施工参数（顶进速度5-8cm/min，土压力0.12-0.15MPa）。2.2现场准备场地平整：清除施工区域障碍物，平整场地并碾压密实，铺设200mm厚级配砂石垫层，作为材料堆放及机械设备停放区。临时设施：搭建办公区（集装箱式活动房）、材料仓库（防雨棚）及混凝土搅拌区，设置排水沟及集水井，配备4台Φ100mm污水泵（扬程15m，流量50m³/h）排除积水。地下管线探测：采用地质雷达及人工探坑相结合的方式，探明施工范围内给水管（DN300mm，埋深1.8m）、燃气管（DN200mm，埋深2.2m）及通信光缆（埋深1.2m）的具体位置，设置警示标志并制定保护方案（如管廊加固或临时改迁）。2.3设备及材料准备主要施工设备：土压平衡顶管机（Φ800mm，功率37kW）1台，配套螺旋输送机、注浆系统及操作台；液压顶进系统（200t千斤顶4台，行程1.5m）1套，配备高压油泵（额定压力31.5MPa）；全站仪（精度1mm+1ppm）、水准仪（DSZ2）各1台，顶管激光导向仪（偏差≤3mm/100m）1套。材料进场检验：钢筋混凝土管进场时需提供出厂合格证，外观检查无裂缝、露筋，接口尺寸偏差≤3mm，每批次随机抽取3根进行抗渗试验（试验压力0.1MPa，恒压30min无渗漏）；膨润土（造浆用）需检测黏度（≥30s）、含砂量（≤3%），符合《顶管工程技术规程》（JGJ/T195-2018）要求。三、主要施工工艺3.1工作井及接收井施工3.1.1沉井制作刃脚支设：采用砂垫层+木模支护，砂垫层厚500mm，分层铺设并洒水夯实，刃脚模板采用18mm厚多层板，背楞为50×100mm方木，间距300mm。钢筋绑扎：井壁钢筋采用双面搭接焊，搭接长度50d（d为钢筋直径），保护层厚度50mm，绑扎完成后报监理验收。混凝土浇筑：分两次浇筑，第一次浇筑至刃脚以上1.5m，第二次浇筑至井顶，采用泵送混凝土（坍落度180±20mm），振捣密实，养护期≥14d，强度达到设计值80%后方可下沉。3.1.2沉井下沉排水下沉：采用抓斗挖掘机配合人工清土，分层开挖刃脚处土方，每层厚度≤500mm，保持刃脚均匀出土，下沉速度控制在0.5-1m/d，防止倾斜。纠偏措施：通过调整开挖顺序（高侧多挖、低侧少挖）或设置配重（在井顶单侧堆放沙袋）进行纠偏，倾斜率≤1%，轴线偏差≤50mm。封底施工：沉井下沉至设计标高后，采用C30混凝土封底（厚1.2m），设置集水井排水，待混凝土强度达70%后浇筑200mm厚钢筋混凝土底板。3.2顶管机顶进施工3.2.1后背墙及导轨安装后背墙施工：浇筑C30钢筋混凝土后背墙（6m×3m×1m），内置Φ20mm钢筋网（间距200mm×200mm），墙面安装20mm厚钢板（尺寸与后背墙一致）；钢板与后背墙之间填充环氧树脂砂浆，确保接触面平整，顶力传递均匀。导轨安装：采用24kg/m钢轨作为导轨，安装在混凝土基础上（基础厚300mm，配Φ12mm钢筋），轨距1.2m，高程偏差≤2mm，轴线偏差≤3mm；导轨两端设置限位装置，防止顶管机移位。3.2.2顶管机调试与始发设备安装：将顶管机吊入工作井，放置于导轨上，连接液压、电气及注浆管路，调试激光导向仪，使激光束与管道轴线重合。土体加固：在工作井洞口处采用Φ50mm水泥-水玻璃双液注浆（水灰比1:1，注浆压力0.3-0.5MPa），加固范围2m×2m×1.5m，28d强度≥1.5MPa。始发顶进：启动顶管机，缓慢顶进至刀盘完全进入加固区，初始顶力控制在设计顶力的60%（约800kN）；实时监测土压力、顶进速度及轴线偏差，每50cm记录一次数据，确保初始段（前10m）轴线偏差≤10mm。3.2.3正常顶进土压平衡控制：根据地质条件调整土仓压力（黏土层0.12-0.15MPa），通过螺旋输送机出土量与顶进速度匹配（出土量=πr²×顶进长度×1.05，r为管道半径），防止地面沉降或隆起。管节顶进：每节管长2.5m，采用F型接口，安装时在接口处粘贴30mm厚遇水膨胀橡胶止水带，外侧包裹帆布帘，防止浆液渗漏；顶进前在管外壁涂抹专用润滑浆（膨润土:水=1:8），减少顶进阻力，润滑浆用量0.8m³/m。测量与纠偏：每顶进1m采用激光导向仪测量一次轴线偏差，当偏差超过15mm时启动纠偏系统；纠偏采用“勤纠、小纠”原则，每次纠偏角度≤0.5°，通过调整顶管机上下、左右油缸伸缩量实现偏差校正。3.2.4接收与贯通接收井准备：在接收井洞口安装密封钢环（宽300mm，厚10mm），内侧设置橡胶止水帘布，防止顶管机进入时泥水涌入。贯通控制：当顶管机距离接收井3m时，降低顶进速度（2-3cm/min），加密测量频次（每30cm一次），确保机头准确进入接收井洞口，贯通偏差控制在轴线±30mm、高程±20mm内。管节拆除：顶管机完全进入接收井后，拆除机头与管节连接螺栓，吊出顶管机，清理管内杂物。四、质量控制4.1关键质量控制点控制项目允许偏差检查方法检查频率工作井、接收井轴线±50mm全站仪测量下沉过程中每日1次顶管轴线偏差轴线≤30mm/100m激光导向仪+测斜仪每顶进1m检查1次管内底高程+30mm，-40mm水准仪测量每顶进1m检查1次钢筋混凝土管接口间隙≤3mm塞尺检查每节管安装后检查顶进土压力±0.02MPa土压力传感器连续监测4.2质量保证措施材料控制：钢筋、水泥、管材等主要材料需提供出厂合格证及复试报告，不合格材料严禁使用；混凝土浇筑前进行配合比设计，施工中按规定留置试块（每50m³留置1组标养试块），强度达标后方可进行后续工序。过程控制：成立质量管理小组，每日召开质量例会，分析顶进数据，对偏差超标的环节制定整改措施；顶进过程中保留完整的施工记录（顶力、土压力、轴线偏差等），形成质量追溯文件。验收标准：严格执行《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008），分部分项工程验收合格率达到100%，单位工程优良率≥90%。五、安全措施5.1施工安全管理安全教育培训：对所有施工人员进行三级安全教育（公司级、项目级、班组级），特种作业人员（起重工、电工、焊工）必须持证上岗，培训考核合格后方可上岗。安全技术交底：针对顶管施工、沉井下沉、起重吊装等危险作业，编制专项安全技术交底书，交底内容需包含操作要点、风险辨识及应急措施，双方签字确认。5.2专项安全防护基坑安全：工作井、接收井周边设置1.2m高防护栏杆（刷红白警示漆），栏杆底部设200mm高挡脚板，井口采用Φ16mm钢筋网覆盖（网格间距100mm×100mm）；基坑周边5m范围内严禁堆载，设置排水沟及集水井，防止雨水浸泡基坑。机械设备安全：顶管机、起重机等设备安装后需进行试运行，检查制动系统、限位装置及液压管路，确认正常后方可使用；电气设备设置接地保护（接地电阻≤4Ω），配电箱安装漏电保护器（动作电流≤30mA，动作时间≤0.1s）。地下管线保护：施工前与管线权属单位签订保护协议，对既有管线采用“一管一策”保护措施（如给水管采用钢板桩支护，燃气管设置监测点）；顶进过程中实时监测管线沉降（允许沉降≤10mm），当沉降超限时立即停止顶进，采取注浆加固措施。六、应急预案6.1常见风险及应对措施顶管机卡壳：原因：遇地下障碍物（如石块、钢筋）或土体塌方；措施：立即停止顶进，通过顶管机自带摄像头查明障碍物位置，采用人工掏挖或液压破碎锤清除，必要时从地面钻孔清除。地面沉降超标：原因：土压力控制不当或润滑浆注入不足；措施：调整土仓压力至设计值，增加润滑浆用量（1.0m³/m），同时在地面采用Φ50mm注浆管（间距1.5m）注入水泥-水玻璃浆液（配比1:0.5），加固地层。触电事故：应急响应：立即切断电源，将触电人员转移至安全区域，检查呼吸心跳，必要时进行心肺复苏，同时拨打120急救电话；预防措施：定期检查电气设备绝缘性能，潮湿环境作业时使用防水电缆及防爆灯具。6.2应急资源配置物资准备：配备应急注浆泵2台、柴油发电机（150kW）1台、急救箱（含绷带、止血药等）2个、应急照明设备（手电筒、应急灯）10套；人员准备：成立应急小组（组长1人，组员10人），定期组织应急演练（每月1次），熟悉应急流程及设备操作。七、施工进度计划7.1关键节点控制施工阶段计划工期（天）开始时间结束时间关键控制事项施工准备15第1天第15天图纸会审、测量放线、设备进场工作井及接收井施工30第16天第45天沉井制作、下沉及封底顶管机顶进20第46天第65天顶进速度、轴线偏差控制竣工清理5第66天第70天场地恢复、资料归档7.2进度保障措施资源调配：投入2套顶进设备（备用1套），确保设备故障时可快速替换；材料储备量满足10天施工需求，避免停工待料。工序衔接：采用平行作业法，工作井施工的同时进行顶管机调试，顶进过程中同步开展管内清理及接口处理，缩短工序间隔时间。夜间施工：办理夜间施工许可证，配备足够照明设备（照度≥50lux），合理安排施工工序（如顶进作业夜间进行，测量及设备维护白天进行）。八、环境保护措施噪声控制：选用低噪声设备（如液压顶管机噪声≤75dB），设置隔声屏障（高度3m，隔声量≥25dB），夜间施工噪声控制在55dB以下（居民区）。扬尘治理：施工现场出入口设置洗车平台（含高压水枪及三级沉淀池），材料堆放区覆盖防尘网（2000目），土方运输车辆密闭运输，出场前冲