污水管道顶管施工安全专项方案

1、成都北改成都北改 B B 标建设北路北延线标建设北路北延线 （蜀龙路五期）蜀龙立交工程（蜀龙路五期）蜀龙立交工程 污水管道顶管施工安全专项方案污水管道顶管施工安全专项方案 编制：编制： 审核：审核： 审批：审批： 日期日期: : 中交二航局成都北改中交二航局成都北改 B B 标段项目管理部标段项目管理部 目目 录录 第一章 编制依据.1 第二章 工程概况.2 2.1 工程简介.2 2.2 水文条件.3 2.3 气候条件.4 2.4 地质条件.4 2.5 施工场地环境条件.5 2.6 工程重难点分析.5 第三章 主要施工工艺及方法.6 3.1 总体施工思路.6 3.2 总体工艺流程.7 3.3

2、顶力估算.8 3.3.1 顶进阻力估算.8 3.3.2 管道最大允许顶力验算.9 3.3.3 后背墙土抗推力验算.10 3.4 工作井、接收井及背墙.11 3.4.1 工作井、接收井及背墙设计.11 3.4.2 工作井、接收井开挖及坑壁支护.12 3.4.3 导轨安装.12 3.4.4 背墙施工.13 3.4.5 工作坑施工允许偏差.13 3.5 顶进设备安装.13 3.5.1 主顶装置.13 3.5.2 顶铁.14 3.5.3 工作平台和防护棚架.15 3.5.4 工作坑防护.15 3.5.5 起重机械.15 3.6 顶进施工.15 3.6.1 总体施工步骤.15 3.6.2 工具管安装与始

3、发.16 3.6.2 下管就位.16 3.6.3 管前挖土与出土.16 3.6.4 管内照明与通风.17 3.6.5 顶进及顶进测量.18 3.6.6 校正纠偏.19 3.7 管道接口.19 3.8 工具管出洞.20 3.9 管外空隙注浆封闭.20 第四章 施工监测.22 4.1 监测的目的和意义.22 4.2 监测范围.22 4.3 监测点布设.22 4.4 监测内容的实施及测量方法.23 4.4.1 沉降测量.23 4.4.2 水平位移测量.23 4.4.3 变形监测控制网的布设.24 4.4.4 测量技术及要求.24 4.5 投入的仪器设备.24 4.6 监测频率.24 4.7 监测报警

4、值.25 第五章 施工质量保证措施.26 5.1 本工程的质量目标.26 5.2 工程质量保证体系.26 5.3 工程质量技术控制.26 5.4 顶管施工质量保证.26 第六章 顶管施工常见问题及应对措施.28 6.1 导轨偏移.28 6.2 后靠背严重变形、位移或损坏.28 6.3 测量仪器移动.28 6.4 管端破损.29 6.5 管接口渗漏.29 6.6 管壁裂缝与管壁渗漏.30 6.7 地面沉降.30 6.8 严重偏高.30 6.9 左右偏差较大.31 6.10 严重偏低.31 6.11 主顶推力过大.31 第七章 施工安全保证措施.33 7.1 安全控制目标.33 7.2 安全保证体

5、系.33 7.3 重大危险源识别.34 7.4 安全保证措施.34 第八章 安全应急预案.36 8.1 应急救援小组.36 8.2 应急救援领导小组.36 8.3 应急救援日常工作小组.37 8.4 事故应急处置与善后小组.37 8.5 常见事故的应急救援措施.38 8.5.1 坍塌.38 8.5.2 高处坠落.39 8.5.3 触电.39 8.5.4 中毒.39 8.6 应急物品和设备配备.39 8.6.1 应急物品.39 8.6.2 应急设备.40 8.7 应急响应.40 8.7.1 应急启动条件和分级.40 8.7.2 响应程序.41 8.7.3 应急结束.41 8.8 应急救援联络通信

6、录.41 8.9 医院及联系电话.42 第九章 环境保护、文明施工及各方协调.44 9.1 环境保护.44 9.2 文明施工.44 9.3 各方协调.44 9.3.1 协调工作涉及到的单位或人员.44 9.3.2 协调措施.45 第十章 施工进度安排及资源配置计划.46 10.1 施工进度安排.46 10.2 人员配置计划.46 10.3 机械设备配备计划.47 10.4 材料计划.47 第一章第一章 编制依据编制依据 关于印发危险性较大的分部分项工程安全管理办法的通知（建质200987 号）； 地下工程防水技术规范（GB50108-2002）； 建筑地基基础设计规范（GB50007-2002

7、）； 混凝土结构设计规范（GB50010-20010）； 地基与基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）； 建筑工程施工质量验收（GB50300-2001）； 市政地下工程施工及验收规程（DGJ08-236-1999）； 建筑工程施工质量验收统一标准（GB50300-2001）； 室外给水管道工程施工质量验收标准（DG/TJ08-310-2005）； 给排水管道工程施工及验收规范（GB50268-2008）； 给水排水工程顶管技术规程（CECS246：2008）； 顶管工程施工规程（DG/TJ08-2049-2008）； 顶管施工技术及验收规范（试行）； 成都地区基坑施工安全技术规

8、范（DB/TJ08-2049-2008）； 施工现场临时用电安全技术规范 （JGJ46-2005） ； 建筑基坑工程技术规范 （YB 9258-97） ； 建设北路北延线（蜀龙五期）立交桥工程岩土工程勘察报告； 建设北路北延线（蜀龙五期）工程设计一标段 K3+500K4+500 地面道路排水工程 施工图； 市政管道工程施工手册。 第二章第二章 工程概况工程概况 2.12.1 工程简介工程简介 建设北路北延线（蜀龙路五期）连接建设北路与蜀龙路四期工程，起于二仙桥北路， 穿越成绵乐引入成都枢纽联络线、既有成渝线、成遂线、既有动车所动走线、成都东至 成都北联络线等铁路工程，终于三环路， 路线全长约

9、4.4 公里，为城市主干道。 项目总体平面布置示意见图见图 2.1-12.1-1。 图图 2.1-12.1-1 建设路北延线（蜀龙路五期）总体平面布置示意图建设路北延线（蜀龙路五期）总体平面布置示意图 目前蜀龙路四期已修至东北三环路外侧，与辅道形成丁字路口,蜀龙立交于东北三环 处接蜀龙路四期。 蜀龙立交平面见图图 2.1-32.1-3。 图图 2.1-22.1-2 蜀龙立交总体平面布置示意图蜀龙立交总体平面布置示意图 蜀龙立交采用顶管工艺迁改施工的排污管道共计 4 条，三环路南北侧各 2 条，其布 置位置见图见图 2.1-32.1-3。 W W W W W W W W W W W W W W

10、W W 图图 2.1-32.1-3 蜀龙立交排污管道平面位置布置图蜀龙立交排污管道平面位置布置图 改迁后的 4 条排污管道总长 487m,排污管最小埋深约 5.6 米，最大埋深约 8 米，采用 内径 100010mm 的三级 C50 钢筋混凝土管材，共设计 21 个检查井。 管道其主要参数见表见表 2.1-12.1-1。 表表 2.1-12.1-1 蜀龙立交改迁排污管主要参数表蜀龙立交改迁排污管主要参数表 序号排污管位置 管内径 (mm) 管道长度 (m) 管道直线长 度（m） 最小埋深 (m) 最大埋深 (m) 穿越土层 1 三环内西侧 10001281145.6026.091 素填土层 2

11、 三环内东侧1000 1231106.2707.967 粘土层 3 三环外西侧1000 1271065.9066.700 粘土层 4 三环外东侧1000 1091005.9207.505 粘土层 管道采用顶管工艺施工，在每条管道角点设置方形工作井（始发井），其平面净空 尺寸 5m4m，壁厚 40cm，在新旧管交界处设置圆形接收井，其内空尺寸 2.5m，壁厚 30cm，此外，为减小顶进长度，在每条长管线中部也设置 1 个砼接收井。 工作井及接收井均采用钢筋混凝土结构，顶管施工完毕后，其作为检查井使用。 2.22.2 水文条件水文条件 成都平原阶地（台地）地下水一种为赋村与人工填土，粘性土中的上层

12、滞水，靠 大气降水及地表水下渗补给，仅局部分部，无统一的稳定水面，水量较小，但疏干困难， 对基础施工有一定的影响；另一种地下水主要赋存于下伏基岩裂缝隙中，属基岩列缝隙 水，微具承压性，其富水性、透水性差，水量小、渗透系数一般在 0.05-1.00/d。泥岩为 相对的隔水层，故疏干较缓慢。场地地下水无色、无味、透明，水质较好。不考虑对混 凝土、钢筋的腐蚀性。PH 值：7.617.64 之间。 2.32.3 气候条件气候条件 工程区属亚热带湿润气候区，四季分明，气候温和，雨量充沛，夏无酷暑，冬无严 寒。多年平均气温 16.1，极端最高气温 39.43，极端最低气温-4.6；多年平均降 雨量 894

13、.4mm，年降雨日 104 天，最大日降雨量 167.0mm，降雨主要集中在 6、7、8 三个 月，降雨量约占全年总量的 6080%；多年平均蒸发量 871.7mm，多年平均相对湿度 83%；多年平均日照时间 942.1h，多年平均风速 1.35m/s，最大风速 14.8m/s,极大风速 27.4m/s,主导风向为 NNE 向。 2.42.4 地质条件地质条件 场地各钻孔深度范围内所揭露地层自上而下依次为第四系全新统人工填土层 （Q4ml）、第四系中下更新统冰水堆积层（Q1+2 fgl）及白垩纪泥岩层（K2g）组成。根 据各地层的分布，由上至下描述如下： （1）第四系全新统人工填土层（Q4ml

14、） 杂填土：杂色；主要为原先修建道路时回填土层，由混凝路面，砖瓦块、卵石混少 量粘性土等建筑垃圾组成，松散。 素填土：灰色，主要由粉质粘土组成，混少量其它杂质，均一性差，为老填土。 人工填土层分布连续厚度为 0.56.0m。 （2）第四系中下更新统冰水堆积层（Q1+2 fgl） 粘土：褐黄色。硬塑，含铁锰质氧化物，间有黄、灰白色粘土，含白色高岭土，摇 震反应无，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，具胀缩性。 含粘土卵石：褐黄色。稍密，卵石成分多为花岗岩及石英岩，亚圆状，卵石粒径 3050mm，夹有 4045%的粘土。 （3）白垩系灌口组泥岩（K2g） 泥岩：紫红色。厚层状，泥质结构，以粘土矿物组成

15、为主，根据风化程度，划分为 两个亚层。 强风化泥岩：具层厚状构造，泥质结构，风化裂隙发育，岩质较软，结构面不清晰， 岩芯破碎，局部夹中等风化的泥质粉砂岩块，直径 1.02.2m，强风化泥岩属软岩，岩体 较破碎，岩体基本质量等级为级。 中等风化泥岩：薄至中厚层构造，块状结构，风化裂隙较发育，结构面较清晰，岩 芯较完整，呈短柱状，偶见少量的竖向构造节理，中风化泥岩属软岩，岩体较破碎，岩 体基本质量等级为级。 四条管道中，除内三环内西侧管道穿越素填土层外，其余 3 条管道均穿越粘土层， 其穿越土层示意见图图 2.4-1、图、图 2.4-2。 图图 2.4-1 三环内西侧管道穿越地层示意图三环内西侧管

16、道穿越地层示意图 图图 2.4-2 三环内东侧及三环外管道穿越地层示意图三环内东侧及三环外管道穿越地层示意图 2.52.5 施工场地环境条件施工场地环境条件 （1）4 条改迁后污水管道均位于三环路既有辅道边。 （2）改迁后污水管与原有管道连接均在既有辅道上。 （3）三环外侧蜀龙路四期与三环路形成丁字路口。 （4）施工现场较为空旷，临近无高大建筑物。 （5）施工区域无统一地下水位，管道穿越的地层主要为粘土，透水性不强。 （6）施工区域内位于三环路上，设计单位已给出部分管线位置，可能存在部分未探 明的地下管线。 2.62.6 工程重难点分析工程重难点分析 （1）由于三环内西侧管道位于素填土层，夏秋

17、季雨水较大，在雨期管前开挖素填土 容易坍塌，因此，管前开挖安全防护是重点，也是难点。 （2）素填土层雨期管前开挖可能造成管内积水，将影响工人在管内施工。 （3）每段长管线两端设置工作井（始发井），中部设置有一个接收井，因此，长管 道从两端向中部顶进，必然会造成某段管线从高处向低处顶进，这样容易造成管内积水， 因此，做好管内的排水是关键，是重点。 （4）地下可能存在未探明的某些管线，因此顶进施工时不能采取机械出土工艺，只 能采取人工管前掘土，管内新鲜空气的循环及有毒气体的排出是施工时的重点。 （5）管内照明时安全用电也是施工时考虑的重点。 （6）管道位置纠偏控制是工作重点，也是难点。 （7）工作

18、井及接收井作为检查井是永久结构，其井壁接缝防水是重点。 第三章第三章 主要施工工艺及方法主要施工工艺及方法 3.13.1 总体施工思路总体施工思路 （1）本改迁管道位于三环路辅道上，为减小施工对现场交通的影响，采用顶管工艺 施工。 （2）改迁管道不顺直，呈折线形，因此，折线拐角点均需挖井，两条折线的交叉点 处的井坑作为涵管顶进时的工作井，见图图 3.1-1。 W W W W W W W W W W W W W W W W 图图 3.1-1 井坑设置示意井坑设置示意 （3）由于直线管道长度在 100114m，其长度较大，为减小管道顶进阻力、降低顶 进设备的要求，并利于工人管内出土，考虑在直线管道

19、线路中部设置 1 个接收井，见图图 3.1-1，扣除工作井及接收井的尺寸后，这样一次最大顶进距离实际不超过 55m，管道内也 无需设置中继间（为控制工作井内千斤顶最大顶力而设置在管道中间的依赖后续管道管 壁摩阻力使前节管道向前推进的续顶机构）。 （4）工作井及接收井均采用人工挖孔工艺成孔，钢筋砼护壁，井坑底板浇筑砼封闭， 为防止雨天孔内积水，在坑底设置集水井。 （5）由于改迁管道位于三环路辅道上，该区域地下管线较多，无法排除存在的未探 明的其它管线，因此，拟用人工手掘方式顶进施工工艺，见图图 3.1-2，即采用人工在管内 超前掏空前端刃角，待管内出土后，采用液压千斤顶空顶（非吃土顶进）的方式顶

20、进涵 管。管涵顶进过程中，当遇见孤石等障碍物时，可人工破碎凿除后继续顶进，当遇见其 它管道且不容许破坏时，需设置中继井（作为本段管道的接收井及下段管道的始发井）， 并适当调整后续管道方向。 （6）为防止人工管前掘土时扰动管顶土层造成坍塌，管前拟用工具管进行挤压切土， 见图图 3.1-2，一次切土约 2030cm，切除的土由人工在管前掘出。 图图 3.1-2 手掘式（带工具管）顶管工艺示意图手掘式（带工具管）顶管工艺示意图 （7）由于采用人工掘土，为防止泥浆流入管内影响工人施工，涵管外壁与土层间不 使用泥浆套减阻工艺。 （8）管前开挖时，管内需持续送入减压后的新鲜空气至管前端进行空气循环，由于

21、管道较短，可使用鼓风机而非空压机送风。 （9）为保证用电安全，管内照明采用 12V 的低压防爆灯，管内工人使用头戴式矿灯。 （10）由于采用人工掘土顶进，管顶与土层间存在一定空隙，因此，管道贯通后， 需注浆填充管顶空隙以保证管顶土层的稳定。 3.23.2 总体工艺流程总体工艺流程 总体工艺流程见图图 3.2-13.2-1。 测量定位 井坑开挖、支护 工作井、接收井底板砼，井壁砼浇筑 导轨基础砼浇筑 顶进机具及设备安装 工具管安装 试顶、工具管吃土顶进 管内泥土人工掘出 管道接长 管内人工掘土掏空前端刃角 管道顶进 管道贯通 出土 新旧排污管接头处理 检查验收 循环 循环 首管安装、吃土顶进及管

22、内出土 测量定位 井坑开挖、支护 工作井、接收井底板砼，井壁砼浇筑 导轨基础砼浇筑 顶进机具及设备安装 工具管安装 试顶、工具管吃土顶进 管内泥土人工掘出 管道接长 管内人工掘土掏空前端刃角 管道顶进 管道贯通 出土 新旧排污管接头处理 检查验收 循环 循环 首管安装、吃土顶进及管内出土 图图 3.1-13.1-1 人工手掘式顶管施工工艺流程图人工手掘式顶管施工工艺流程图 3.33.3 顶力顶力估算估算及背墙抗推能力验算及背墙抗推能力验算 3.3.13.3.1 顶进阻力估算顶进阻力估算 污水管采用内径 1000mm、壁厚 100mm 的 C50 钢筋砼管。 管道直线段最长为 114m，在其中部

23、设置一个接收井，则最大顶进距离不超过 55m， 在此，顶进距离按 55m 考虑。 管道顶力主要由两部分构成，一是前端刃角处的正面阻力，二是管壁外侧与土壤间 的摩阻力。 由于前端刃角处已超前掏空，前端正面阻力实际上较小，甚至忽略不计，为保证顶 进过程中顶力足够，在此，不考虑超前开挖导致的正面阻力减小。 由于超前开挖导致管顶与管壁间出现一定空隙（扩孔） ，因此，管壁阻力不采用与土 层厚度有关的计算公式（采用与土层厚度有关的计算公式将导致估算阻力过度偏大） 。 根据给排水管道工程施工及验收规范 （GB50268-2008）6.3.4 条及给水排水工 程顶管技术规程 （CECS246：2008）12.

24、4.1 条，顶管顶进阻力估算公式如下： 01KF =FD LfN F=g NDt tR() 其中，为管壁外侧摩阻力，为前端刃角正面阻力。 1K D Lf F N 式中，顶管总阻力标准值，t； 0 F 顶管外径，取 1.2m； 1 D 管道设计顶进长度，取 55m；L 工具管外径，取 1.2m； g D 工具管切土刃口壁厚，取 0.1m；t 管道外壁与土的单位面积摩阻力，t/。与管道的埋设深度、土质、地 K f 下水位等因素有关，估算本工程的综合摩擦力系数 2 K 1.1t / mf 顶管刃角正面最大压强，t/。与土层密实度、土层含水量、地下水位R 状况有关。本工程管道处地质主要为粘土层，估算顶

25、管前端正面压强约为 3050t/ （即 0.30.5MPa） ，这里按取值。 2 =50t / mR 因此，求得顶管总阻力为： 01KF =3.14 1.2 55 1.1+3.141.2-0.10.1 50=248.7+17.3=245tFD LfN（） 考虑到多台千斤顶顶进时同步较为困难，因此，选用 2 台不小于 250t 的液压千斤顶， 对称同步顶进。 3.3.23.3.2 管道最大允许顶力验算管道最大允许顶力验算 污水管内径 1000mm，管壁厚度 100mm，外径 1200mm，每节管长为 2m，顶管混凝 土强度 C50，根据混凝土结构设计规范（GB50010-20010），C50 砼的抗压强度设计 值。 c=23.1MPa f 根据给水排水工程顶管技术规程（CECS246：2008）8.1.1 条，钢筋砼管容许最 大顶力按下式计算： 1 23 dccp Qd5 0.5 Ff A 式中，砼管允许顶力设计值，N； dc F 砼材料受压强度折减系数，取 0.90； 1 偏心受压强度提高系数，取 1.05； 2 材料脆性系数，取 0.85； 3 砼强度标准调整系数，取 0.79； 5 砼强度设计值，C50 砼取 23.1MPa； c f 管道最小有效传力面积，； p A 2 mm 顶力分项系数，取 1.3。