污水管道改道顶管工程施工组织设计

中医学院立交工程

污水管道改道顶管工程

施工组织设计

武汉城建发展集团基础工程有限公司成都分公司

二00七年十二月二十四日

目录

1.工程概况：...........................................................

1.1工程慨况：........................................................

1.2主要工程量：.......................................................

2.施工准备：...........................................................

2.1编制依据：..........................................................

2.2管材准备：........................................................

2.3顶进钢筋碎管工具头准备：..........................................

2.4降水准备：........................................................

2.5场地准备：........................................................

2.6安全预案措施：.....................................................

2.7地卜管线：........................................................

2.8顶管工艺：........................................................

2.9用电计划：.......................................................

2.10施工设备：...................................................

3.施工方案：............................................................

3.1顶坑、底板和后背的形成：.......................................

3.2设备的安装：.......................................................

3.3管内出土和运土工作：...............................................

3.4顶进、测量及纠偏：.................................................

3.5钢管的连接：.....................................................

4.施工工期：...........................................................

5.管理措施：...........................................................

6.安全文明施工措施：...................................................

6.1管理目标：........................................................

6.2组织措施：........................................................

6.3安全技术措施:......................................................

6.4文明施工：........................................................

1.工程概况:

1.1工程慨况：

本工程为成都地铁2号线中医学院站立交工程，清江中路（D800）污水管道迁改工程，起点

Wn-1（3+81.7）—Wn-4（4+49.0）一环路污水管线时，发现该处有已建“小三线”地下管线（电

信、天然气、自来水、电力等管线）从Wn-1—Wn-2（绿化带）由北向南穿越清江中路。Wn-2-

Wn-3（中兴银行门前人行道）由西向东穿越摸底河，埋深约7米。Wn-3—Wn-4一环路污水干管。

Wn-12（中医学院门口）-Wn-13由北向南穿越蜀都大道。新建污水管线埋深约5米，而“小三

线”底部距污水管线顶部净空只有L5米。如明开挖埋污水管，就得破坏原有道路，阻断交通，

也容易损坏地卜通讯电缆，施工难度相当大，随时都会跨塌，势必会影响到已建管线。为保证

污水管线的顺利施工，决定采用顶D1000钢套管，为防止钢管腐蚀里面再穿D800的钢筋混凝土管

方法施工。（根据现场实际情况该施工片区3米以下全部为沙砾石层，3米以上全部为回填层。由

于一环路以前修过隧道，道路及管线都经过整改，该段面地质和管线特别复杂，该工程污水管

道迁改道路、河道及障碍物全部采用非开挖穿越。Wn-2--Wn-3（中兴银行门前人行道）由西

向东穿越摸底河必须采用2D1000钢管穿越管壁厚度不低于12mm,并打两口相应的降水井，顶

坑采用钢筋混凝土沉井浇筑。）

1.2主要工程量：

1、需顶管施工段顶管总长度D1000钢套管约154米（D800钢筋混凝土管154米）。

2、施工准备：

管道测量放线，拆除地面障碍物，文明施工围栏、材料准备。

1.3编制依据：

2.1.1《中医学院站立交、清江中路（D800）污水管道迁改工程》施工设计图及要求。

2.1.2《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268——97）。

2.1.3《非开挖工程实用技术大全》。

1.4管材准备：

2.2.1顶力计算，由公式P=F1+F2,（F1为顶管正应力，F2为顶管侧壁总摩擦阻力）Fl=

22

n（D-d）K,/4（M为顶管正阻力系数：30-60T/m,取40T/nd、F2=nDLK2（一为顶管侧壁

阻力系数：1.8-2.517m2,取2.0T/n?）、L为顶管长度（《非开挖工程实用技术大全》）,Fl=3.1416

X（1.2-1.02）X40/4=13.8T>F2=3.142X1.2X20X2.0=150.8T,需顶力约为164.6吨。此

工程顶力较大，顶管管材选用顶管专用D1000钢管，管壁厚度不低于12mm。D1000钢管，

外径102.4mm,管道壁厚12mm,其单元节长度约3.0m。

1.5顶进钢筋碎管工具头准备：

根据我公司多年顶管施工经验，顶进D1000钢管，管道外径102.4mm,外径开口较大，

地层为天然砂砾石层，顶管人工开挖面容易坍塌，造成安全事故。需在第一根砂管前加一个

带斜度并能控制方向的工具管，使开挖工作面有一定斜度，形成自然放坡，防止开挖面坍塌，

保障施工人员安全。

1.6降水准备：

顶管施工深度较深，如遇地卜水，施工段需设置降水井，确保顶管施工管道高程不小于

0.5米以下处无地卜水(降水由甲方负责)。

1.7场地准备：

工程施工现场设在顶管工作坑处，并设置临设场地及材料堆放场地。

工用电及临时配电临时用电采用市电供电装表计度。为了保证供电的连续性，备用一台15KV

的柴油发电机组。发电机和配电房设在一起，配电房地面高度需高出现场地面的20cm以上以免

积水，房屋应遮雨，且通风良好。防火等级不低于三级，室内要有充足的照明。配电房外敷设

三级接地线，作为重复接地，接地电阻不大于4Q.

1.8安全预案措施：

由于本工程顶管口径开口大，土质为天然砂砾石层，第一根管道前加一根特制具有支撑

的工具管。当顶进中垮塌时，采用事先准备好的钢管网格封闭管口。在施工中，第一根管道

切入土层后，自上而下分层开挖，确定每次超挖量约为20cm左右。在超挖量达到要求后，就

进行管道的顶进。超挖过程中，人必须站在管以内挖土，避免前方塌方出现人员伤亡

1.9地下管线：

根据业主提供的地卜管网资料进行定位，并结合现场踏勘，确保施工穿越时一次成功。

1.10顶管工艺:

施工准备1测量放样

导轨安装

二后座顶板安装

顶进设备安装+—后座千斤顶安装

横顶安置

簟道顶进偏差测量^(_轴线控制

［挖土、出土、转运

_顶进纠偏

_

管节拼装1电焊焊接

接口单验管节进场验收

闭水试验顶进结束

1.11用电计划：

用电设备顶管施工、照明、降水及焊机合计

用电量(KW)30.0KW30.0KW

1.12机械设备：

1、BZ50-15B超高压液压泵站2台；

2、QYS型400吨千斤顶2台；

3、150*200,200*200,400*200,800*200,1000*2001200*200,1400*20顶铁;

6100单级电动离心清水泵2台；

4、经纬仪1套、水平仪1套、激光水平仪1套；

5、12T吊车1台；5T运输车1部；

6、液压柜1台；空压机1台；

7、双液压注浆泵PH2x5（中）1台套；

8、鼓风机2台套；

9、电焊机1台.

2.施工方案：

2.1顶坑、底板和后背的形成：

根据污水管道的管径和设计管道的高程，制定出施工坑坑底标高。由于顶管工作坑

深度较深且紧邻已建“小三线”地下管线，为保护顶管施工人员和管线的安全。顶管工作

坑坑底尺寸4mX5mX设计高程，在顶坑开挖，全部采用人工开挖，确保顶管施工和施工人

员人身安全。由于坑壁两侧为天然砂砾石层，顶管工作坑采用钢管和木板四周支护完成护

壁后，进行顶管坑布置，底板为C20碎0.20米厚现浇，同时进行导轨预埋铁埋设，后背墩

座采用特型钢制品并浇筑2.0X2.0X1.0m3c20碎后背，碎后背中加入二道间距为150mm①

20的螺纹钢筋网。顶管完成后，后背墩用挖土机动力锤破出运走。顶坑前端设立一个集水

坑便于下雨时及时排放。碎管的导轨，固定在先预埋好的底板碎螺栓上，严格控制导轨的

标高和水平间距，确保顶进混凝土管道的设计质量要求。在顶坑顶进方向的前端，混凝土

管道的管顶周围如遇坍塌情况,采用沙袋码筑大于外管径的圆形消力拱，避免前面土方的垮

塌。

2.2设备的安装：

1、顶进的设备安装顺序为：

导轨安装一后背加固钢板一顶机安装一安装和调校油泵一顶管机头安装一横顶和分块

的安装一试顶。

2、导轨选用重型钢轨制作：

两导轨顺直、平行、等高，其标高应与管道设计一致；导轨安装的允许偏差应为：轴

线位置3mm，顶面高程±2mm,两轨内距±2mm。

3、顶机的安装：

本工程根据顶力计算，并结合实际情况，采用工作顶力为400t活塞式双作用液压千斤

顶2台。顶机固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点应在管道的中心线

上。在顶进过程中，需采用二台顶机时，将同规格的千斤顶对称布置，千斤顶的油路并联，

每台顶机有进油.回油的控制系统。顶机布置根据顶管距离长短采用并列的形式，并列顶机的

合力位置和顶进抗力的位置在同…轴线上，避免产生顶进力偶，防止管子发生位置偏移。顶

进时着力位置在管子全高的1/4—1/5之间比较合适。千斤顶与管子之间采用顶铁传递力。

4、油泵安装和运转

油泵设置在千斤顶附近，油管顺直、转角少。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；顶进中若发现油压突然增高，立即停止顶进，检查原因并经

处理后才继续顶进；千斤顶活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快。

5、分块顶铁的质量：

顶铁有足够的刚度，顶铁采用铸钢整体浇铸，每一个顶铁相邻面互相垂直，顶铁放置时

保持稳定。在施工过程中，顶铁与管口之间采用木质衬垫，以缓冲顶力。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情况。

6、起重机：

在施工中，采用12T吊车吊装设备与管道。在正式作业前应试吊，吊离地面10cm左右时，

检查起重物捆扎情况和制动性能，确认安全后方可起吊；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，严禁超负荷吊装…切重物。

2.3管内出土和运土工作：

工作坑与各种设备布置完毕后，即开始挖土和顶进。挖土时;密实土层内坑壁与管上方

可有1—2cm的间隙，以减少顶进阻力。但如果间隙范围大，管壁与坑道壁接触所形成的管中

心包角越小，这时顶进阻力就小，但管子的偏移随意性越大，不易控制顶进管子的中线。因

止匕开挖时管壁与坑壁之间不宜留有空隙，最好是少许切土顶进，根据规范要求，管顶上部

超挖量不得大于15mm，在管道下方135°范围内不得超挖。每次挖土掘进深度，一般等于千斤

顶的顶程，本工程每次超挖量为20cm左右。前方挖出的土要及时运出管外，避免管内因堆土

过多而导致管子下沉。顶进管道的土方水平运输用特制四轮车，垂直运输采用小型行吊，在

工作坑边50米内集中堆放,最后集中外运。

2.4顶进、测量及纠偏：

1、管道顶进：

首先必须检查和校正钢管导轨固定的螺栓有无松动，再次检测导轨的水平标高、间距尺寸，

再装顶机就位，校正顶机的受力的高低尺寸，如果都符合技术要求，再吊装第一根管道校正就

位，进行第一次试顶。每根钢管内安装一只36V的行灯照明，以便施工操作。在顶进过程中，

如果顶力过大，同时采用两台同样大顶力的液压顶机合并操作，达到工程所需顶力。考虑到本

非开挖工程量较长，所以为了保证管内工作人员的安全，采用鼓风机，以保证向管道内输送充

足的新鲜空气.

2、管道的纠偏:

顶管施工中，为了使管道按照规定的方向前进，在管道轴线上安装一台激光靶，定期核验激

光靶位置，在顶进过程中必须不断观测管节的轨迹，当出现了偏离设计位置时，要及时地调节

工具管进行校正。管线位置发生顶进偏移，称为顶管误差。顶管误差过大校正就困难。因此，

必须在误差很小进行校正。就要求顶管自始至终都在测量工作的严格控制之下进行。

A、顶进前的测量工作

(1)把地面桩引入工作坑内，在坑内设置管道中心桩和高程桩，以校测顶进管道位置，同

时安置激光水平仪导向。

(2)安装导轨时严格控制中线和高程。顶进过程中的测量工作主要是对首节管进行测量，

首节管在顶进过程中起导向作用，要求质量高，需频繁观测。正常顶进每顶进30-40cm测量

一次，顶进第一节时，每20cm左右观测一次。以确保首节管道开始顶进5〜10m的范围内，

允许的偏差为：轴线位置3mm,调和。〜+3mm。管道进入土层后正常顶进时，每顶进1m测量

不应少于一次，纠偏时应增加测量次数。本工程在工作坑内采用能固定方向的水平仪和经纬

仪进行顶进中线和高程的测量控制，并坚持做好测量记录，测量记录应完整、清晰。

B、顶进过程中容易产生误差的原因

(1)地质构造变化，基础土层软硬悬殊。

(2)局部障碍物偏向施力。

(3)顶进液压顶机用力不均。

(4)挖土操作时开挖尺寸不合适。

C、产生顶管误差后的校正方法

(1)挖土校正法：当误差范围在10-20cm时，采用在不同部位增减挖土量的办法，以达到校

正的目的。

(2)强制校正法：当偏差大于20cm时，用挖土法已不易校正，这时用圆木或方木顶在管子

偏离中心侧的管壁上，另一端半在垫有木板的管前土壤上，支架稳固后利用顶机给管子施力，

使管子得到校正。

(3)衬垫校正法：对淤泥、流沙地段的管道，因地基承载力弱，常出现管子低头现象，这时

在采取顶木强制校正法的同时，需在管底下部补垫砂石、木板等物，以加强地基的承载力。

3.泥浆减阻：

触变泥浆由膨润土、纯碱和水配方比例是：膨润土24Kg,水76Kg,纯碱0.8Kg。触变泥

浆的注浆量，宜按管道与其周围土层之间环形间隙的1--2倍估算为0.2方/米，注浆压力可按

0.02--0.15Mpa加压注浆。触变泥浆须经过3--4H存储待膨润土颗粒充分吸水膨胀方可使用。

在本次工程中，因地质差，为了使管子的轴线和高程达到要求，每一次开机顶进结束必须

用仪器检测，管道的首尾水平及与轴线有无偏差，如果不正确必须退顶，重新校正，直至完全

正确方能再次顶进。第一次顶进结束检测正确后才可以进行二次开机顶进。每次如此。确定第

一根管道的质量技术指标不得超出规范所允许，以便下一根管道的顺利进行。管道进导向用J2

光学经纬仪监测。

2.5钢筋碎平口管道的连接：

D1000钢筋混凝土平口管的连接，采用特制的钢制工字卡连接，工字卡长、高尺寸为

400mm保证混凝土管道接口不错位。管节未进入土层前，相邻两接口之间顶紧后

两管间的间隙为10——15毫米。顶管施工完成后，对管道接头再采用水泥沙浆填充抹带，并做

闭水试验，达到规范及设计要求。

3.施工工期：

由于该工程顶管管径大、管道长、顶力大和难度大，整个工程量大部分是顶管施工，我公

司将先安排二个顶管施工组，每组18人分三班不间断连续施工，并配备1套顶管设备，进行该

段顶管施工拟定工期为10天（不含工作坑设置）。

4.管理措施：

1、按公司项目施工管理的规定，层层落实责任制，质量与经济挂钩。

2、按分项工程设置专职质量检查员，操作过程中现场检查，加强施工过程中的质量管理的控制，

随时解决处理问题，发生质量事故按国家有关规定处理。

3、施工材料、设备必须达到质量合格，且具有合格证和材质证书，不合格的材料、设备不得运

送现场，施工现场材料人员负责对进场材料、设备检查验收。

4、现场施工及作业人员必须虚心接受甲方及各级质监人员的监督，及时整改质量问题。

5、在施工中，搞好本工程管理的同时-，加强与各方的横向配合更为重要。

6、关键过程控制

项次项目内容控制方法

测量定管道的定位、标高、垂直度设控制点，主要轴线、标高换人复核，

1

位控制。并作记录。

5.安全文明施工措施:

5.1