顶管施工组织设计实例

驻马店市产业集聚区滨河南路道

路污水管道工程

顶

管

施

工

组

织

设

计

河南派普建设工程有限企业

滨河南路项目经理部

2013年11月2日

目录

一、工程概况.........................

二、工程的地质，水文条件.............

三、顶管掘进机的选型.................

四、管节的运送、链接与防水...........

五、中继间日勺布置.....................

六、顶力计算及后座布置...............

七、测量，纠偏措施...................

八、注浆措施.........................

九、顶管的通风，供电措施；进出洞措施.

十、施工进度计划，机械设备计划及安排计划・

十一、安全，质量；环境保护措施.......

十二、应急预案.......................

一、工程概况

1、驻马店产业集聚区滨河南路位于驻马店市日勺东南方向，本项

目道路起点（前进大道一中原大道），全长2270米，污水管道设计

位于道路轴线北侧5米处。施工起点桩号为k0+032.2,终点桩号为

K2+303。

二、工程的地质，水文条件

1）地形地貌

本项目处在平原微丘地带，路线沿地方农民耕地，地面上麦田、

附属物、构筑物较多，属于土源欠缺地段，给施工带来较大困难。

2)气象

勘察区属温带半湿润大陆季风性气候，日照充足，热量充足，

降水整年较偏多，七、八、九月份进入主汛期。整年四季分明，春

季干燥多风，夏季炎热多暴雨，秋季阴雨天气较多，冬季寒冷干

燥。区内气温以1月份最低，8月份最高。

3)水文条件

路线走廊方案影响范围内各河流均属于练江河水系。

三、顶管掘进机时选型

顶管是地下管道非开挖施工日勺一种，它日勺特点是将管道敷设改明

挖为暗挖。

1、顶管设备

顶管工作坑内配置天津威力顶管机1台3000kN(300t)顶力H勺顶

镐和一台50Mpa高压油泵，同步配置10组3200kN(320t)级专用配套

顶铁（顺铁）和护口铁。本项目共配置10台型号3000kN（300t）顶管

机。

每组配套顶铁（顺铁）的规格为；

顶铁长度（L二cm）502010

顶铁数量（块）101020

顶进设备安装调试后,经专业工程师检查合格后方可使用

2、顶管架

本工程DN1500mm钢筋混凝土管,每根管自重4.3t,采用我企业专

用顶管架,可以满足下管和出土需要。顶管架受力杆（立柱）采用

DN150（外径165）mm水煤管、壁厚4.5mm。立柱下端焊加强连接板、

板厚3:14所、长360X宽285mm。每块连接板四角位置钻。22皿］孔4

个，使用M20螺栓与地梁连接。

顶管架每根立柱必须端座在地梁上，地梁也为双40#工字钢、其

构造尺寸与主梁相似。立柱与立柱之间使用gOmm水煤管作剪刀撑

联接，注意进管、出土方向不要联接。

本支架每次安装完毕后，必须经安全技术部门检查验收后方可使

用。顶管工作坑施作完毕后，必须报请监理工程师检查同意后方可进

行下一步工序施工。

四、管节的运送、链接与防水

本工程顶管管材所有为企口钢筋混凝土管材，管材出厂前要进行

质量检查、（检查内容执行GB11836—89原则、按4.3、4.4规定进

行外观质量和尺寸偏差检查，并索取出厂合格证书）合格后方可运到

现场。

管材运送要垫稳、绑牢,不得互相撞击;管材装卸要使用兜身吊

带或专用工具起吊，防止接口部位损伤。加强现场预制管的成品保护,

管材直接放在平台专用导轨上或专用导轨延长线上（管材数量较多

时），并使用方木楔打掩稳定，以减少现场二次搬运工作量并保证施工

安全。

起重设备经检查、试吊，确认安全可靠后,再将封闭主梁洞口口勺

活动平台移开,敞露主梁洞口进行下管操作。下管时顶管工作坑内和

主梁洞口周围严禁站人。

当预制管节下管距顶管工作坑底顶进导轨不不小于50cm时,操作人

员方可进前工作。

钢筋混凝土管口处按双插口管材所配钢筋套环加正贴紧，胶圈

安装牢固、严密。

在顶管机头对接完毕后，先用4根025钢筋将两个顶管机头连

接起来，防止注浆时压力使顶管机头发生位移，两个顶管机头连接

后来，再对两侧土仓同步进行注水混浆，防止机头之外的土体渗

水，也防止由于旋喷桩地基加固效果不佳而土体渗水。

拆好设备后，对顶管机头内壳进行单面焊接。基对接时产生了

一定日勺偏差，则根据现场实际状况，采用10mm厚改］钢板进行等分现

场加工，分块焊接。

五、中继间的布置

中继间是长距离顶管中不可缺乏口勺设备。中继间安装在顶进管

线日勺某些部位，把这段顶进管道若提成若干个推进区间。它重要由

多种顶推油缸、特殊的钢制外壳、前后两个特殊KJ顶进管节和均压

环、密封件等构成。顶推汕缸均匀地分布于保护外壳内，当所需的

顶进力超过主顶工作站日勺顶推能力、管材或者后座装置所容许承受

的最大顶力时.，需要在施工日勺管道中安装一种或多种中继间进行接

力顶进施工。

为保证顶管质量和施工安全，管前安装钢刃角。管后端管口加整

圈钢护铁,为保证其受力均匀，护铁与管口间垫麻辫（接口外环垫麻辫,

内环间隙打口用）。

首节管（工具管）顶进方向肢I精确是保证整段顶管质量的关键。

首节管下到导轨上,必须复核其中心线、管前端、管后端高程，确认

合格后方可拆除顶管工作坑龙门口挡板,立即进行首节管切土顶管施

工。顶管工作坑龙门口管顶以上部位的土体稳定是非常重要H勺,而该

部位的土体由于顶管工作坑开挖制作等原因是非常轻易扰动坍塌的，

因此当龙门口挡板拆除后，立即先将管前钢刃角插入土壁15c叫然后

再挖土是可以防止土体坍塌日勺。同步首节管（最初3m）切土顶进可以

形成较完整日勺封闭隧道,有助于触变泥浆的压注封闭。

（1）下管与稳管：下管前对管材做全面的质量检查，对下管设

备做安全检查。工作台下面不许站人，注意企口管端的方向。安装

顶铁时，必须顺直，顶铁无歪斜扭曲。顶铁的长度越长越好，一直

保持顶铁数为至少，不能以多块小顶铁连接。

(2)顶管施工中路面不容许有任何沉降，管子周围一律不许超

挖。顶进开始时，缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进

速度进行。顶进时，随挖随顶，随时注意顶铁不无异常。如发现异

常，如扭曲、偏离等立即停镐，急速处理。

发现下列状况，必须停镐处理后再进行顶进：

挖土工作面塌方或碰到障碍物。后背变形形成倾斜。管位偏差超

限未能纠正过来。顶力忽然增大。

(3)测量与校正

入土时，测量间隔30cm正常顶进不超过100cm。采用经纬仪进

行中心测量，水准仪进行高程测量。工作坑内设置水准点两个，测

量后与工作坑内另一种水准点闭合。顶管误差校正逐渐进行。

(4)触变泥浆减阻

为了减少顶进阻力，采用在管壁与土壁日勺缝隙间注入触变泥浆，形

成泥浆套，减少管壁与土壁之间的摩擦阻力，泥浆在输送和灌注过

程中具有流动性、可泵性。顶进10米后开始注浆，以保证泥浆套环

的持续性，到达减阻的目H勺。

为保证顶管时触变泥浆日勺减阻效果，在施工中采用如下技术措施。

为保证泥浆质量，严格控制配比。注浆孔没置对的。注浆压力合

适，顶进与压浆同步，以保证注浆饱满。

(5)水泥管的接口

钢筋混凝土管口处按双插口管材所配钢筋套环加正贴紧，胶圈安装

牢固、严密。

(6)硅化浆H勺填充

由于顶进中需要管外壁必要超挖，为防止路面沉降，顶进结束后24

小时内开始进行水泥浆压力充填，注浆时充填饱满。进行钻孔水泥

浆充填，最大程度地消除因顶管施工导致的地面沉降，水泥浆充填

可以有效地赔偿顶管管外侧空隙部分，从而到达管体外侧土体密

实。注浆采用三次注浆新技术，保证注浆充填的工作质量。

六、顶力计算及后座布置

1、顶力计算

顶管施工中日勺顶进力是指在施工中推进整个管道系统和有关机

械设备向前运动的力，需要克服顶进中H勺多种阻力和多种外界原因

影响。

顶力计算公式此界上都称之为估算公式。由于顶进穿过日勺土层

不停变化，土日勺力学指标、地下水位、覆土层厚度日勺差异，顶管机

型号不一样，减阻泥浆种类和配比日勺不一样样等都影响计算日勺精

度，因此顶力计算都只能是估算。

顶力计算的理论公式：

《给水排水工程顶管技术规程》(CECS246：2023)和《顶管工程施

工规程》(DG/TJ08-2049-2023)采用的公式：

P二IIDLfs+Pp+86KN(钢筋混凝土管自重)

=3.14*1.8*30*4+0.65+86

=764.89KN

式中P—计算的总顶力(KN)

»一管道外径(m)

L一管道的顶进长度(m)

fs一管道外壁与土H勺平均摩阻力(KN/n?)

P「一顶管机的迎面阻力(KN)

经使用上述计算公式，得出总顶力为764.89KN,我部顶管机

顶型号为3000kN(300t)顶力H勺顶镐，不小于计算总顶力，满足污水

顶管施工需要。

2、后座布置

后背墙位于顶管工作井顶进方向的对面，是顶进管节时为顶管

工作并提供反作用力的一种构造。后背墙在顶管施工中必须保持稳

定，具有足够的强度和钢度。它的构造因工作井的构筑方式不一样

而不一样。在沉井工作井中，后背墙一般就是工作井的后方井壁。

在钢板桩工作井中，必须在工作井内日勺后方与钢板之间浇筑一座与

工作井宽度相等的厚度为0.5-lm日勺钢筋混凝土墙。由于主顶油缸直

较细，若把主顶油缸直接抵在后背墙上，后背墙受力太集中很轻易

损坏。为了防止此类事情发生，在后背墙与主顶油缸之间，需垫上

一块厚度为200-300mm的钢构件，即为靠背。在后靠背与钢筋混凝

土墙之间设置本垫，通过它把油缸日勺反力均匀地传递到后背墙上，

这样后背墙就不轻易损坏。

七、测量，纠偏措施

1、测量设备

入土时，测量间隔30cm正常顶进不超过100cm。采用经纬仪进

行中心测量，水准仪进行高程测量。工作坑内设置水准点两个，测

量后与工作坑内另一种水准点闭合。顶管误差校正逐渐进行。

2、纠偏装置

纠偏装置是纠正顶进姿态偏差的设备，重要包括纠偏油缸、纠

偏液压动力机组和控制台。对曲线顶管，可以设置多组纠偏装置，

来满足曲线顶进H勺轨迹控制规定。

八、注浆措施

为保证泥浆质量，严格捽制配比C注浆孔设置对口勺C注浆压力

合适，顶进与压浆同步，以保证注浆饱满。

由于顶进中需要管外壁必要超挖，为防止路面沉降，顶进结束

后24小时内开始进行泥浆压力充填，注浆时充填饱满。进行钻孔泥

浆充填，最大程度地消除因顶管施工导致的地面沉降，泥浆充填可

以有效地赔偿顶管管外侧空隙部分，从而到达管体外侧土体密实。

注浆采用三次注浆新技术，保证注浆充填的J工作质量。

九、顶管的通风，供电措施；进出洞措施

1、通风换气

通风换气是长距离顶管中不可缺乏日勺一环，否则也许发生缺氧

或气体中毒的现象。顶管中口勺通风应采用专用的空气压缩机或者鼓

风机。通过通风管道将新鲜口勺空气送到顶管机内，把混浊的空气排

出管道。除此以外，还应对管道内日勺有毒有害气体进行定期日勺检

测。

2、供电措施

顶管施工中常用的供电方式有低压供电与高压供电。（1）低压

供电：根据顶管机的功率、管内设备日勺用电量和顶进长度，设计动

力电缆的截面大小和数量。这是目前应用罗普遍日勺供电方式。对大

口径长距离顶管，一般采用多线供电方案。（2）高压供电：在口径

比较大并且顶进距离又比较长的状况下，需采用高压供电方案。先

把高压电输送到顶管机后日勺管子中，然后由管子中的变压器进行降

压，再把降压后的电送到顶管机的电源箱中。高压供电的好处是途

中损耗少并且所用电缆可细些，但高压供也，要做好用电安全工作

和采用多种有效口勺防触电、漏电措施。照明一般采用低压供电，应

选用12-24V低压电源，同步采用安全用电措施加以保护。

3、进出洞措施

工作井内需设置扶梯，以以便工作人员上下，防止地下水和泥

砂流入工作井。

十、施工进度计划，机械设备计划及安排计划

工程质量：本工程质量等级为合格。

本工程计划工期为100日历天，以监理工程师签发动工令日期。

机械设备计划一览表

型号国别制造额定功率生产用于施备

序号设备名称数量

规格产地年份（KW）能力工部位注

1挖掘机CAT220C1德国2023年107KW1.5M3良污水管道

2装载机ZL50C2郑州2023年154.4KW3M3良污水管道

3汽车吊TG300-E1上海2023年147KW18T良污水管道

4管道试压设备CB151四川成都2023年良污水管道

5发电机1河南郑州2023年良污水管道

6潜水泵40-15-304河南新乡2023年2.2KW良污水管道

7蛙式打夯机2河南新乡2023年良污水管道

拟用施工队十个班组，每班组4-5人。

十一、安全，质量；环境保护措施

1、注浆操作

（1）穿孔机具应具有专人操作，采用高压风吹孔时，应佩戴防

护面具和眼镜等防护用品。

（2）注浆人员须穿戴防护用品。

（3）在注浆作业开始前、结束后，应清洗机械管路及接头，经

试运转检查后方可正式使用，防止机具破损和管路阻塞现象。

（4）注浆孔口压力不得超过0.4MPa。

（5）当发生注浆堵塞或接头时，应消除压力后方可进行拆卸和

维修。

2.顶管施工

（1）严格执行现场安全管理规章制度，建立安全生产组织系

统，常常性开展安全性检查活动。

（2）贯彻安全生产责任制，坚持安全第一、防止为主日勺方针，

把生产的安全问题置于头等地位优先考虑。

（3）开挖基坑及时支护，预留出车辆与槽边的安全距离，雨后

要认真检查，防止发生土方坍塌事故。

（4）基坑边要设防护栏杆，上下坑走安全梯。坑作业人员必须

戴安全帽。

（5）吊装作业必须设哨工专门指挥，操作人员严格执行规程作

业。

（6）施工现场用电要符合有关规定，配置漏电开关，闸箱上

锁。

（7）机械设备设专人负责检查维修，不得带病运转，不准超负

荷作业，不准违规操作。

（8）保证路口要有安全标志，保证过往行人和车辆口勺安全。

3、施工机械设备使用规定

（1）机械设备要定期保养，使用前检查设备，填写运转记录。

（2）料斗提高所有钩具和连接装置应牢固，以免断裂和自动脱

落，操作人员随时查看。

（3）提高钢丝绳和多种吊具，安装后要进行试载，试运转，合

格后方可使用，使用中要定期检查、保养维修或更换。

（4）多种机器设备操作人员和电工、电器焊工应持证上岗，无

证不得上岗；各工种人员严格按照本工种操作规程进行作业。

（5）电焊工应设置二次线漏电保护器，多种电焊线应绝缘良

好。

（6）对起重设备、电葫芦等设备限位器等保护装置。

（7）多种电气设备、新设备维修必须先停机断电，电闸箱断电

后要上锁挂牌或专人看护。

4、电器线路及设备规定

（1）供电线路必须采用“三相五线制”、“三级漏电保护”、

电线必须架空。

（2）电焊机外壳必须接地良好，使用多台电焊机时要一闸一

机，并且保证每台电焊都要有电焊机专用闸箱，分别接地，严禁串

联。电焊机日勺一次线长度不超过5米，二次线不超过30米并保持完

好，电焊机与闸箱距离也保持在5米范围内。电焊机两端子必须接

牢，并装备保护网，防止触电。多种电器装置要做到防雨防潮，防

止漏电事故发生。

（3）多种机械、电闸箱、电缆电线旁须挂上标牌，设置标志，

严禁非工作人员靠近。

（4）施工中定期检查电源线路和设备日勺用电部件，保证漏电保

护装置敏捷有效，洞内照明必须使用24V直流低压灯，潮湿状态下

使用12V直流低压灯，保证用电安全。

十二、应急预案

（一）本照“安全第一，防止为主，综合治理”的方针，保证

各项生产施工任务的顺利进行，保障生产施工人员的人身财产口勺安

全，在生产施工过程中切实安全防护措施，早防止早排除，最大程

度减少人员伤亡和财产损失，维护正常事故行政责任追究的有关规

定等法律法规，结合本工程实际，制定市政公用工程施工安全事故

处理应急预案（如下简称《预案》）。

本《预案》本项目工程施工，管道施工、坑基塌方、机械伤

害、临时用电、火灾等引起口勺重大伤亡事故等。

如事故发生后，迅速报警并发出警报信号：积极采用有效措

施，全力协助开展事故应急处理工作。第一时间汇报应急救援领导

小组及指挥部（业主），提供事故现场状况。

（二）触电事故应急预案

1、事故防止措施

1）坚持防止为主，强化全员安全意识，加强工程的科学管理。

2）所有施工人员应严格执行《现场临时用电原则（JGJ）46-

88》，做好个体防备、互联保工作。

3）坚决杜绝“三违”现象，严格执行用电管理制度。

4）加强电气设备W、J管理维护，定期对电气设备及电缆进行检查和测

试，性能指标不达规定的，应立即更换。

5）工地临时用电要编制施工现场临时用电方案，严禁电线拖地，与

金属物接触，保证架设在脚手架上等。

6）电箱闸刀处加“严禁合闸”安全标牌，严禁随意合闸。

7）电箱要装门锁，电箱门出线要规范，严禁随意加大保险丝（或用

铜丝）。

8）临时用电应详细列入施工组织设计。

9）应一机一闸一漏保一箱，严禁一闸控制多机。

10）严禁随意拉电线、接电气用品（电炉）、电线挂衣物。

11）电箱安装位置要确当，应有防雨装置，箱内无杂物。

12）室外灯具距地不低于3M,室内灯具距地不低于1.8M

13）焊机一次电源线长不不小于5M,未来次电缆线长度不不小于

30Mo

14）使用震捣器应穿胶鞋，严禁湿手去接触开关。

15）严禁相线直接进入灯具、电器.

16）触电事故后应及时切断电源，严禁去碰被触电人。

17）行灯电压不超36V,潮湿处，金属窗口内行灯电压不超过阶级

12VO

18）潜水电泵应有防触电措施，应用防水橡皮护套电缆。

19）手持电动工具一律遥类工具，一类电动工具按规定接地接零。

20）工地上高下压设备及线路按电气安装技术规范和施工组织设计架

设安装。

21）非专职电气人员不得私自操作、检修电气设备。

22）特殊岗位操作人员必须通过技术培训，严格执行三级配电二级保

护制度。

23）操作高压电气设