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扬中市港兴路给、排水工程穿越238省道段雨水顶管施工方案镇江市排水管理处2009年12月05日第一章工程概况一、工程简介DN1200顶管工程是扬中市港兴路给、排水工程的一部分，沿港兴路南北两侧布置，穿越238省道。DN1200顶管每段长度为100mm，共计2段，设工作井2座、接收井2座，管顶覆土深度约2.65m。该段管线管道内底标高在原设计基础上下降1.0米，以保护施工路段的路基保护层。顶管管材采用C50钢筋混凝土排水Ⅲ级管，抗渗标号S8，顶管最大抗压强度不得小于50Mpa。顶管管材满足《顶进施工法钢筋混凝土排水管》（JG/T640-1996）标准，接口采用“F”型接口，齿型橡胶止水圈。二、工程地质情况本施工场地位于长江下游冲积平原，土质为粉砂土，含水量大。三、方案编制依据1、工程招标文件和设计图纸及说明；2、《给水排水管道工程施工及验收规范实施手册》和《给水排水管道工程施工及验收规范（GB50268-97）；3、《市政公用工程质量检验评定标准》；4、《建筑工程质量通病防止手册》；5、《混凝土结构工程及验收规范》6、《市政地下工程施工及验收规范》；7、《建筑安装工人安全技术操作规程》；第二章施工总体布署和施工组织管理网络一、施工总体布署本工程计划总工期40个工作日，根据工程量及总工期、节点控制工期，根据关键设备（顶管机等）的工作效率及人员组织，本工程拟设工作井接收井工段、顶管工段2个工段，每个工段的工作内容及作业面数量如下：（一）工作井接收井施工工作内容：工作井总计2座，接收井2座，包括钢板井制作、下沉、底板施工等。工作井、接收井计划工期20个工作日。（二）顶管施工工作内容：DN1200mm顶管200m，顶管用一套设备。顶管计划工期20个工作日。二、施工组织管理（一）施工总平面布置（1）设备停置场地现场堆放设备为起重门吊、主千斤顶、主油泵、控制柜等。其他设备比如挖掘机等相关机械属于临时性设备，不放置在施工场地内。（2）材料堆放本工程钢筋、钢板等材料的堆放场地设置在工作井，所有材料管理由材料员统一管理，并分类放置，保证所用材料的数量、清洁和完整。（3）施工用电由于顶管施工采用机械化施工，现场施工用电必须满足施工的正常要求，根据顶管掘进机和现场施工设备的功率，每个工作井用电必须满足100KW的施工用电要求。（4）施工用水施工用水采用附近管网的自来水作为生产和生活用水。（5）办公室生活及办公用房拟在顶管沿线附近租用成套的现有民房，并设食堂，方便办公人员吃饭。（二）机械、测试设备、劳动力计划施工机械序号设备名称数量规格功率备注1泥水平衡顶管掘进机1台DN1200100KW2主千斤顶2只300t3主油泵1台18．5KW418t起重门吊1台18t5注浆泵2台7．5KW6注浆管150米DN407大功率污泥泵2台30KW8泥水管200米DN1509电焊机2台15KW10钢筋切断机1台5KW11钢筋弯曲机1台5KW12混凝土震捣器2套3KW13挖掘机1台0.614污水泵4台3KW测试设备序号设备名称规格数量备注1激光经纬仪J2-JDB1台2水准仪DSZ32台3全站仪OTS2341套4钢卷尺5米5把5钢卷尺30米1把6钢卷尺50米2把7花杆2m2根8锤球0.25kg2个9水平尺0.5m2根10水平尺1m2根11砼试块模具2组12砂浆试块模具2台劳动力计划序号工种（职务）职工民工总人数1项目经理112项目副经理113项目总工程师114施工员115质检员116安全员117测量员2138资料员119试验员1110电工2211钢筋工22412混凝土工4413电焊工22414顶管工6121815膨润土工22416起重工22417杂工44总人数55第三章施工方案一、工作井、接收井施工（一）工作井、接收井设计方案为节约成本和缩短工期，根据我单位长期施工的经验，工作井和接收井采用钢板井沉井法施工工艺。工作井为矩形，内尺寸为6000mm*3000mm；接收井为矩形，内尺寸为4200mm*3000mm。钢板沉井采用δ10钢板和16#槽钢制作，高度为5300m；工作井下沉到位后进行先铺设100mm厚碎石垫层；然后设置单层网格状底板钢筋，配筋为φ18@200，浇筑C25混凝土，厚度为400mm。工作井和接收井下沉到位后，为保证进出洞和道路的安全，对沉井四周的土体进行加密注浆，注浆孔径为φ400mm，注浆材料为32.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为0.5，注浆压力为0.25～0.35Mpa。注浆范围为距离井边4m，注浆深度为5.5m，注浆孔中心距为600mm，每米注浆水泥用量100Kg/m。（二）施工准备1、对施工场地、进出道路进行平整，接通施工所用的电源、水源；2、对施工中可能影响到的地下管线、建筑物进行迁移或保护；3、施工所需材料、设备、人员到位；4、根据甲方提供的测量控制点向施工范围内引测、设置临时控制点，临时控制点设置在便于观测、稳定牢固的地段，引测的临时控制点应闭和、复测，并交现场监理复核。5、设置监控观测点，在工作井、接收井、顶管等施工范围内的道路、电杆及其他建筑物位置设置监控观测点，在施工期间定时进行观测，以便及时发现情况并采取措施。（三）工作井、接收井的施工1、钢板沉井施工（1）施工程序：基坑测量放样、钢板沉井制作、挖土第一节沉井安放到预定位置、挖土下沉（沉井拼装接高）、沉井底板。（2）沉井制作沉井井壁根据钢板规格分为2节制作、拼装。钢板的拼装采用双面焊接，焊缝要饱满，不得有气孔焊渣。钢板工作井设4道平面支撑，支撑采用16＃槽钢制作而成。竖向支撑同样采用16＃槽钢制作而成，每座工作井设置6道竖向支撑。（3）钢板沉井下沉①钢板沉井下沉挖土方法及设备配置沉井采用排水下沉，用吊车配1.5m3泥斗在井内采用人工挖土下沉。挖土的同时不断进行测量，保证沉井不发生倾斜，同时观察有无流砂或地下水渗入，以防造成井周地面沉降。取出的土直接上车，用运土车运至指定场地。②沉井下沉沉井下沉前，先在互相垂直的两个方向上放出井的竖直中心线，以控制井的垂直度；以沉井底面标高为±0，在中心线旁画出标高刻度，以随时显示沉井下沉深度。初沉时，井的垂直度应跟踪测量，随时报告沉井倾斜数据，以指导挖土与沉井纠偏。当井下沉一定深度，嵌入土中开始正常下沉后，垂直度与下沉量监测每班应进行两次，并作好原始记录和及时通报给现场。沉井下沉误差要控制在垂直度1/100以内，刃脚标高差10cm以内，井身旋转及位移在10㎝以内。沉井下沉时的关键措施及注意事项：倾斜，这是沉井下沉中出现频率最高的问题，相应措施为对称、均匀开挖。不沉，沉井内泥土已挖到刃脚以下而沉井不沉，则可能是地质情况的变化或刃脚遇到了障碍，应采取井顶压载增加下沉重量，井外壁注入膨润土泥浆或压缩空气减小下沉摩阻力等措施。突沉，突沉是指沉井在瞬间突然下沉，如在几秒或几十秒内下沉数十公分或更多。本工程采用钢板沉井不会发生突沉现象。③沉井底板施工沉井下沉到位并稳定后，经验收合格后，进行混凝土底板的施工。首先将底部积水排除，先铺设一层碎石垫层厚度100mm；绑扎底板钢筋，浇筑C25混凝土,厚度400mm。混凝土采用振动振捣，面板用插入式振动器振捣后，再用平板式振动器振动找平。底板砼表面平整度控制：测出顶面标高，误差控制在±5mm以内，确保表面平整度。（四）注浆加固沉井到位底板混凝土浇筑完整后，进行四周土体的注浆加固。首先使用钻机按照设计的间距要求钻孔，间距和深度要达到设计要求；然后按照水灰比使用拌浆桶拌和注浆液，用注浆泵进行加密注浆；注浆程序先外围后内侧。二、顶管施工（一）DN1200顶管工艺的选择DN1200管道主要穿越土层为粉砂土，含水量较大，根据我单位长期施工的经验和各种顶管机头的优劣来分析，本工程DN1200顶管宜采用泥水平衡顶管工艺。正常顶管时，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，泥水压力、刀盘扭矩，顶进负荷，及中继间运作等。此系统在自动系统出现故障时能手动监测，以保证管道在自动系统的修复过程中能继续前进。技术特点:1、适用土质范围广，软土、粘土、砂土、砂砾土、硬土均可适用。2、破碎能力强，破碎粒径大，个数多。3、具有独立注水、注浆系统、刀盘清洗装置。尤其适合N值较大的硬土。4、顶进速度快，最快顶进速度每分钟120mm。5、施工精度高，上、下、左、右可纠偏，最大纠偏角度达2.5°。6、采用地面操作系统，安全、直观、方便。7、结构紧凑，使用、维修、保养简单，在工作坑、接收坑中便于拆除。（二）顶管设备的选型选型原则：1、设备质量优良可靠，操作方便，工作效率高。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、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。机头刀盘功率：15kw扭矩：46kN.m(50Hz)额定油压：40Mpa最大转数：3.2rpm纠偏油缸纠偏顶力：420KN行程：100mm数量：4台主顶站油缸额定油压:31.5Mpa行程：2000mm额定顶力：300t数量：1台/套主顶站液压泵站功率：2×15kw额定压力：35Mpa（三）DN1200顶管主要的施工方法1、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，在工作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2-3个稳固的后视点，以便校核。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为100m，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。（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。2、顶管出洞、进洞技术（1）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。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8m、高8m。同时在洞口内壁安装止水环，止水环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。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，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。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。（2）顶管进洞顶管进洞，是指一段管道顶完，顶管机破进洞口