顶管施工专项方案

1、顶管施工专项方案编制单位:编制人:审核人: 一、 工程概况1、工程概述昆明市五华区经济适用房配建廉租房室外工程雨污顶管工程位于昆明市华福苑旁，即自羊仙坡北路至经济适用房配建廉租房工地大门口（FK0+000至F1+100）,雨污管线沿道路布置。下段接入城市雨污管网。本工程雨污管线总长度约120m，其中DN1500钢筋混凝土管顶管约100m,交通便利。2、气候条件A、昆明市气候受印度洋季风和太平洋季风影响，属低纬度高海拔亚热带高原型湿润季风气候区。夏秋季主要受来自印度洋孟加拉湾的西南暖湿气流及北部湾的东南暖湿气流控制，水气充沛、降雨较多、形成雨季。冬春则来自干燥热带大陆季风控制，天气晴朗、日照充足

2、，湿度小、风速大，具有夏无酷暑，冬无严寒、干湿分明、四季如春的特征，气候垂直变化显著。B、根据昆明市气象资料统计，市区多年平均气温14.7。C，极端最高31.2。C（1969年年5月18日），极端最低-7.8。C（1983年12月29日），年平均日照时间2200h，无霜期227d，平均风速2.2m/s，常年风向西南风偏多，风频20%，静风频率31%，最大风速19m。多年平均降雨量1005.9mm，相对湿度73%，气压810hPa。主要灾害有干旱、局部洪涝、霜冻、低温。滇池流域多年平均降雨量931.8mm，降雨在年内分配不均，干季（11月次年4月）占全年雨量的12%左右；湿季（5月10月）占88

3、%左右，同时年际变化相对较大，如19581960、19871989年连续三年枯水年组和19651974、19942002年连续丰水年组。本流域降雨量空间分布规律是滇池东岸少雨，城区及北部高山地区多雨。3、现场通讯本工程处于昆明市城区，通讯条件良好。4、 设备、人员、材料运道施工现场的方法我施工队将选派在市政顶管方面具有丰富经验的现场管理人员，工程技术人员和施工作业队伍，调派配套的先进施工机械，合理安排，精心组织管理，确保优质，高速完成本合同段的施工任务。为此我们采取如下措施：根据现场地质条件及顶进要求，选用先进的土压顶管设备，在计划进场前，确保所有施工机械设备处于完好状态。并立即着手进行现场勘

4、察，地界放样和临时设施的修建工作。5、编制依据 施工合同工程测量规范（GB50026-93）市政排水管工程质量检验评定标准（GJJ3-90）给水排水管道工程施工验收规范（GB50268-97）钢筋焊接验收规范（GJJ18-96）混凝土和钢筋混凝土排水管（GB/T11836-1999） 二、 主要施工方案、施工方法1、技术准备1.1、 熟悉、核对设计文件、图纸及有关资料；1.2、 调查收集资料；1.2.1、 施工组织设计资料的收集；1.2.7、 供水、供电、通讯情况；2、施工现场准备 2.1、各种施工材料的调查与准备，包括建筑材料、构件、施工机械及机具设备、工具等和货源安排，进场的堆放、入库、保

5、管及安全工作。2.2、施工组织机构设置、施工队伍集结、进场及开工前的技术工作及安全技术教育。 3、 施工测量控制3.1、平面控制测量：本工程施工线路分散，施工时根据甲方提供的桩位和工程实际情况，建立独立的平面控制网。控制网沿线利用原有的坐标系统，建立附和导线接点网，复合至给定的国家二级导线点，作为首级控制网。根据现场需要另行引导线点，建立附和支导线以满足施工要求。根据现场踏勘和图纸线形情况，拟在线路附近，顶管沉降影响范围以外建立轴线控制点在选择点位时注意相邻点之间是否通视良好。 3.2、高程测量控制：本工程采用黄海高程系统，现场建立高程控制网，闭合至国家等级高程点。高程点选在平面控制点的附近不

6、易产生扰动的位置，以便于稳固保存和施工测量。在土方工程开工前，对施工区域地面标高进行复测，对图纸与现场实物有差异的局部地区进行测量，并对业主提供的水准点进行复核。 3.3、控制点的保护：控制点做好后，用混凝土护桩，并用油漆做好醒目的标志。现场定期对平面控制点及高程点进行复测。4、顶管工艺的选择顶管施工就是借助于主顶油缸及管道中继站的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直顶至接收井内。与此同时，也把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间。在顶进过程中，通过工具管或掘进机平衡正面土体的压力，同时通过管道将机头内掘进的土体运出井外。 根据图纸及地质报告，管线范围土质包括：杂填土、黄粘土、岩石

7、层等。工程纠偏及线形控制比较复杂，为施工控制的重点DN1500管道主要穿越地质为杂填土、粘土、黄粘土、岩石层。气压法顶管对土质的适应范围较小，对施工环境影响较大；泥水平衡法顶管适用土质范围较广，泥水分离及弃运成本高，对环境影响较大；土压平衡法顶管适用土质范围广，施工占用场地面积较小，泥土处理排放简单，施工地面噪声较小。根据以上比较，本工程宜采用土压顶管机。土压平衡法施工工艺流程见附图。地面操作者应密切注意压力变化，控制取土速度与千斤顶的顶进速度，避免土体超挖和顶管机的过量挤进，前方取土与后方顶进密切配合，以保持开挖面的稳定，使顶管机承受的正面压力与计算土压力保持平衡。顶管机内设置纠偏油缸可控制

8、顶进方向。正常顶管进行中，顶管机及管道内的操作均由地面操作者完成，所有的操作元件均由电缆、油管集中至地面操作室进行控制，所有运行数据由电缆传输信号至地面操作室以便操作者监控并发出操作指令。顶管机能持续自动地记录其各种状态及管道线路的位置等数据。自动记录系统包括泥土和地下水压力，机头倾斜、旋转，纠偏状态，前进速度，顶进长度，顶进负荷等。此系统在自动系统出现故障时应能手动监测，以保证管道在自动系统的修复过程中能继续前进。每段顶进开始后则应连续工作，当进行设备保养维修而暂停顶管施工时，必须采取措施确保开挖面的稳定。顶进时管道内采用低压照明和管道风机通风，并保持管道内的清洁。5、顶管设备选型选型原则：

9、3.1 设备质量优良可靠，操作方便，工作效率高。3.2 设备的能力要留有充分富余，即使用时的保险系数要大。3.3 主顶站与中继间的顶力要留有充分的富余系数，本工程主顶站顶力按工作井允许顶进压力控制。土压平衡法施工工艺图Y顶管施工工艺流程图地面设备安装注浆材料准备注 浆接收井制作测量放样放样复核工作井制作工作井设备安装出洞准备顶 进出土、运土测量、纠偏卸管、接口安装进 洞取工具管全线测量竣工验收泥浆制备注浆加固土体三、 顶管测量控制1 、测量控制网及井下测量平台的建立根据业主提供的测量控制点布置整个工程的控制网，在井周围布设一个高精度的控制网，用以测放、检查和修正工作井井区和井下的测量点，如轴线

10、点、井下的测量起始点和后视点等。测量平台置于井下顶管轴线上，靠近后靠背处，通过控制网将顶管测量起始点测放其上，并在井中布设23个稳固的后视点，以便互相校核。起始点对顶管测量精度至关重要，故井下测量平台要单独设置，不与管道、设备、后靠背接触，不受顶管操作影响，以保持其稳定性。2 、顶管轴线与标高控制本工程顶管测量距离均在16m以内，顶管方向与高程控制可直接用置于井下测量平台起始点上的激光经纬仪对顶管机上方的光靶即可。激光经纬仪发射的激光束偏离光靶中心的距离，即顶管的偏差值，但方向相反。为消除顶管机旋转而偏差值的显示误差，光靶设计为可调式，使其始终在顶管机的垂直中心线上，如图所示。 图6-10 顶

11、管机可调式光靶结构示意图随着顶管进尺的增加，激光发射距离的增长，激光会发生散射，即打在光靶上的激光点会扩大，影响目视精度。此时顶管轴线采用支导线法控制，标高采用支水准线路控制。3 、顶管测量注意事项：由于顶管的部分操作在工作井内进行，顶管过程中起始点和后视点发生位移是完全可能的，故每周均需对其进行检查校核，发现偏移过大需查明原因并及时修正。地面测量控制网上的部分点在顶管轴线上或工作井附近，可能因地面沉降等原因而移动，故也需不定期进行校核检查。每段顶完后，应重新进行一次管道的中心和高程的测量，每个接口一点，错口处测两点。四、顶进施工本工程地质条件较复杂，黄粘土层厚，对此采取相应措施减小顶进阻力。

12、具体措施为在管壁与坑壁间注入触变泥浆，形成泥浆套，减小阻力。1、顶管出洞、进洞技术顶管出洞顶管出洞是指顶管机和第一节管子从工作井中破出洞口封门进入土中，开始正常顶管前的过程，是顶管的关键工序，也是容易发生事故的工序。本工程顶管出洞前必须采取措施防止地下水渗入井内。为此，顶管机出洞前，先在洞口外围土体进行防渗注浆施工，注浆范围长5m、宽7m、高12m。同时，在洞口内壁安装出口器，出口器由内径略小于管节外径的橡胶密封圈和内径略大于管节外径的钢法兰组成。结构如图所示。必要时，还可在洞口外侧50cm 范围内打入一排钢板桩，以支护土体。顶管机头在井内管床就位，调试完毕，作好出洞的一切准备后，便可用气割割

13、除洞口内的钢封门，将机头穿进橡胶密封圈顶入土中，同时在机头与洞口的缝隙中注满膨润土泥浆，以润滑管道，支护土体。如果洞口外侧有钢板桩，则应在顶管机进入出口器后方可拔出。工作井施工时，在顶进的井壁上设有出洞的预留洞口，顶进时为防止井外水土从预留洞口与机头外壁之间流入工作井内，预留洞口与管道间设有密封。由于本项目顶进距离较长，为保证安全洞口止水圈子采用两道。前面一道采用充气式，通常与管道不直接接触。后面一道采用普通止水圈子。当后面一道止水圈子损坏时，前面一道止水圈子充气止水，更换后一 道止水圈子，以防止洞口上部地表塌陷。沉井洞口止水圈构造图见附图。出洞施工工艺如下： 制作橡胶密封圈顶头安装推顶头进密

14、封圈机头筹备关闭机头仓门穿越封墙土转至仓门内推进机头出洞入土层仓内出土留30cm机头在轨上 顶管施工中的出洞是一项重要的工作，如果出洞安全、可靠又顺利，可以说顶管施工是成功了一半。因此，每出洞50cm，必须复测一次，确保顶进轴线的正确。顶管出洞对操作者要求也很高，这是因为出洞时顶管机未被土体包裹，处自由状态，而使顶头出洞的主千斤顶顶力是巨大的，因此，控制操作哪怕出现少量不均匀或土质不均匀，使各千斤顶的行程不等，也足以使顶头和第一节管子偏离设计轴线。此时的土体难以对机头产生较大反力，难以对机头起到导向约束作用，故此时产生的偏差很难纠正，甚至是纠不过来的。因此，出洞顶进时一定要十分小心，用激光经纬

15、仪随时测量监控，保证顶头和第一节管子位置正确。采用上述洞口结构和周密的操作技巧，可避免出洞这一关键工序中可能出现的诸多问题，确保顶管出洞万无一失。顶管机下方两侧设有止退插销，在顶管机出洞时，当千斤顶松开时应插入止退插销，防止顶管机被土压力向后推回。顶管进洞顶管进洞，是指一段管道顶完，顶管机破进洞口封门进入接收井，并作好顶管机后一节管与进洞口的密封联接的过程。顶管机进洞前也应对洞口外土体进行防渗注浆，并留有足够的固化时间。顶管机进入加固土体并到达洞口外侧时，割除钢封门，将顶管机顶入接收井。五、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

16、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， 有专门的技术操作规程（企业标准），可在本工程中应用。注浆孔应合理分布，机头及其后面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（机头外径比管节外径大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。注浆管节分布如图所示。顶力在控制值之内十分重要。若顶力过大，会带来一系列问题，各方面的控制都会困难，故膨润土泥浆压浆绝不可轻视。每段顶完后，用掺入适量粉煤灰

17、的水泥砂浆置换触变泥浆，置换后管道上的注浆孔封闭严密，并将全部设备清洗干净。注浆泵选用国产的BW-250/50型泥浆泵。六、掘进及出土顶进面前方的土体由顶管机前端切削，然后切削下来的土体送入土斗内，经沿管道送至地面，并卸入自卸汽车中，运至指定弃土场排放。运土车运土时避免泄漏和遗撒。必要时土壤中可加入适量的水，以方便切削。泵管接头处要注意防止压力过大造成泄漏。七、顶管设备现场安装工作井的地面布置一系列与顶管施工有关的设备，如通风设备，液压设备，泥浆泵，起重设备等。1.1 通风设备为避免长距离顶管出现缺氧或气体中毒现象，必须通风与换气。采用专用抽风机，通风管道一直通到掘进机内，把混浊的空气抽离工作

18、井，然后让新鲜空气自自然地补充。1.2 注浆设备顶管施工离不开润滑浆,也离不开注浆设备。注浆设备选用往复式或活塞式注浆泵，注浆池采用钢板现场制作。在井外用膨润土配置泥浆，通过对顶进管道周边与土之间进行注浆,形成泥浆套，减少土体与管外壁的摩擦阻力，起到较好的润滑和降低顶力的作用。1.3 起重设备考虑现场实际用地情况，管节入井及挖出的土提升到井外用的起重设备，我专业队选用16T汽车吊或行车吊作为起重设备。行车吊方便灵活，占地面积不大。14、井内顶推设备安装工作井施工完毕后，安装好安全护拦和爬梯。利用行车进行井内设备安装，工作井内设备安装见附图所示。设备安装顺序为：导轨后靠背主顶管油缸顶管机头纠偏千

19、斤顶环行垫U型垫铁。15、导轨安装导轨及千斤顶支架系统结构简图导轨用型钢和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，并与底板上的预埋铁板焊接，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。如上图所示。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可顶好，故须达到如下要求：a)两导轨应顺直、平行、等高，其纵坡应与管道设计坡度一致b)导轨轴线偏差3mm；顶面高差03mm；两轨间距2mm。16、 千斤顶安装主顶站千斤顶选用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成45的顶管园周上，即与管道

20、中心的垂线对称，其合力的作用点在管道园心上，如图所示。每个千斤顶的纵线坡度应与管道设计坡度一致。17 后背墙安装因工作井均为双向工作井，故选用周转使用的装配式后背墙，如图所示。后背墙用20号工字钢焊成一堵墙，为顶管的反力提供一个垂直的受力面，正面焊一块4cm厚钢板，使各工字钢受力更均匀。工字钢墙的空隙中灌满自密砼，形成一道由厚钢板、工字钢和砼组成的、牢固的、刚度很大的复合后背墙，承受千斤顶传来的顶进反力。后背墙安装无误后，在后背墙与圆弧形井壁间浇筑砼，并垫一层8cm厚的木板，以使井壁受力均匀。 装配式后背墙结构简图18、 顶管机下井井下设备安装完后，用16t汽车将重约8t的经保养、检查、调试好

21、的顶管机吊下工作井，置于涂满润滑黄油的导轨上。因导轨安装精度是严格控制的，故顶管机座上导轨就已准确定位。井下设备和顶管机安装完毕后，启动油泵，伸缩千斤顶，检查千斤顶与后背墙的配合，顶管机与出口器及分压环的间隙等。准确无误后即可开始出洞顶进。八 、施工注意事项1、管节接头漏浆管节接头渗漏很少出现，出现位置多在膨润土压浆孔处（因膨润土泥浆压浆压力过大挤入管内），施工中应予避免。万一出现，可用专用止水钢环止水（见图）。 管缝止水钢环结构图专用止水环用三片120园弧钢环组成，外贴止水橡胶片，之间用螺杆连接。拧紧螺母，圆环直径会增大，使止水钢环外橡胶片紧贴管缝，制止泥浆渗入，顶管结束时再作永久性止水处理

22、。2、地面沉降或隆起、穿越地面障碍物顶管线路需穿越道路等地面构筑物，施工中如果不注意对地面构筑的保护，不但耽误施工进度，甚至于使顶管机无法正常工作，从而造成更为严重的后果。可控制在不影响地面、地下结构的水平。控制沉降与隆起的主要技术措施有：2.1精心操作，控制挖土与顶进的量与速度，避免土体超挖和顶管机的过量挤进，使挖土与顶进始终处在动态平衡状态。2.2 量测每顶进1m所挖出的土的方量，DN1500管道每顶进1m挖土量应进尺与挖土量相当，沉降隆起就可控制。2.3顶管穿建筑物前，必须使顶头调至正位，并保养好机头。穿建筑物顶管时，加密测量密度，控制好方向，避免在建筑物下作过大的纠偏操作（过大纠偏是地

23、面沉降原因之一），并且连续作业、一气可成，机头不得在建筑物下停滞，保养等。同时还要加强现场值班，现场资料分析与决策等管理工作，并加强对建筑物的沉降观测，确保建筑物安全。2.4加强膨润土泥浆压浆。泥浆在顶管中起润滑与支护双重作用，在管外壁与土间始终充满膨润土泥浆，支护着管周土体不挤向管外壁，是减小沉降的措施之一。3、管道顶进及纠偏管内的测量仪器采用激光经纬仪进，施顶过程中，应勤测，每天68次，检查管道的偏差。管道的偏差是通过布置在机头的四组纠偏千斤顶来进行调整，若机头偏左，则千斤顶采用左伸右缩的调整方法，反之亦然。施工时应严格控制管头走向，随时纠偏，控制好管道的线型，另外，在顶管中还可采用挖土校

24、正法、强制校正来对特殊情况进行纠偏处理。4、管道顶进注意事项4.1螺栓联结橡胶止水环及安放轨道，一定要确保安放精度，保证轴线和标高的误差在+5mm以内；4.2管道作业井内严禁使用明火和抽烟，以防止可能产生的沼气等可燃性气体被引燃爆炸；4.3保证顶管的质量，要做到勤顶、勤测量、勤出土、勤纠偏，切忌闷顶；5、监测为防止管道顶进对上述构筑物产生影响，施工中须对上述经过沿线的建筑物进行监测。以便及时采取有效措施。正在顶进之前，在顶进轴线上每隔10m设置一个沉降观测点，另外在可能会造成破坏的建筑物墙角下也设置沉降观测点，定期进行水准测量，一般每天测量两次，特殊情况下应增加测量次数。九、工期保证措施 考虑

25、我专业队从事管道工程以及市政建设的经验和实力，尤其顶管方面的施工。 我们在规定工期完成施工任务是有能力实现并有保障的。 工程动工前，绝大部份机械设备、材料物资、人员将从昆明市在建项目调遣，进驻现场时间短。经过现场调查后，为保证工期，特采取了如下几个措施： 1、交通组织工程将按施工的有关规定，高标准、严要求、精心组织、科学管理，把工程施工的安全、文明措施落实到实处，积极主动配合交通管理部门组织、疏导交通，保证在合同工期内完成工程任务，把顶管工程对交通的影响降至最小。2、顶管作业拟开设二个工作面。3、根据本项目顶管一次顶进距离，时间等特点，我顶管专业队将投入土压平衡式机。4、管道闭水试验段管道两端

26、不用砖砌堵头封闭，直接用气囊，加快了回填进程。5、工程采用“项目施工法”组织施工组建顶管专业队。所有的分段工程均应统一甲方领导、安排、协调和检查。6、对本工程组建一个现场领导小组，小组将定期开会以解决施工中所有可能的问题。选派有丰富经验的管理人员和熟练的工人。项目将优先满足流动资金与机械设备，以保证及时进驻现场并以较好的姿态满足施工要求。7、组织编写详细的施工组织设计。施工遵循设计图纸、施工规范和技术要求。为保证质量，工程应一次通过，不允许返工。8、为了整个工程目标准时或提前完成，我们将对施工进行跟踪并动态管理，按现场实际需要调整资源，灵活分配劳动力和设备，在任何时候应确保主要施工线和关键工序

27、。9、我们将与甲方代表和当地政府的有关部门保持接触，协调之间关系并获得他们的支持和帮助。10、为了调动员工的热情，引进经济竞争机制以保质量和工期。十、 工程质量保证措施1、施工组织体系本项目施工保证质量，做好服务是取信于用户的基础。本施工队一贯坚持“质量第一，信誉为本，用户至上”的宗旨，确保所承担的每一项工程达到合同要求。保证顾客满意，是本企业的每一个职工的首要和基本职责。 项目施工的质量目标和指标：工程施工质量满足顾客的要求，合同履约率100%；工程合格率100%；工序一次验收合格率90%。1.1 施工管理措施为了达到目标和便于管理，将根据施工特点实行专门分工和进行区段管理。这样管理体系的分

28、布将十分有效。1.2施工安排我们将在人力、材料、设备和工程进度等方面做好周密安排。2、技术保证措施2.1 组建由施工队长领导的工程技术管理体系。技术人员负责项目的技术工作。2.2 将制定符合施工特点的技术管理措施，并且还将制定由技术员、工长和工人负责的技术责任制度。由符合由国家颁布的相关标准和技术规范。2.3 技术措施应满足技术文件、设计意图。并保证工程严格按施工图和规范执行。施工人员对施工质量负责。3、安全管理人员配置项目部成立安全监督部，设1名专职安全员负责日常安全管理工作，每班组设兼职安全员1名，兼职安全员一般由班组负责人担任。4、安全保障措施为搞好本合同段施工过程中的安全生产，依据本工程的特点，施工环境情况、机械设备等，按照国家、地方有关安全生产法令、法规、规章制度的要求、编制本工程的安全保证措施。 车辆如挖掘机、自卸车、载重汽车、起重机等的噪音应在排气管安装消声器降低至最低限度。至于固定的设备如空压机、通过隔离振动部份予以降低。本工程的现场应合理预控，尽量避免一个地方太多的动力设备同时作业。特