一队一科两基地污水管网工程(II标段)顶管施工方案

重庆市沙坪坝区三所一队一科两基地污水管网工程（II标段）顶管专项方案编制单位：重庆市武隆县第二建筑有限责任公司编制人：审核人：编制日期：目录一、编制依据..............................................................................................................................-1-二、工程概况..............................................................................................................................-1-三、管道施工..............................................................................................................................-2-3.1、管线设计....................................................................................................................-2-3.2、顶管方案的选择........................................................................................................-2-3.3、顶管计算....................................................................................................................-4-3.4、顶管设备安装............................................................................................................-5-3.5、工具管........................................................................................................................-9-3.6、顶管测量控制...............................................................................................................183.7、顶管常见问题...............................................................................................................213.8、顶管施工对地面构筑物的影响及防护措施................................................................26四、人员、机械和材料计划.........................................................................................................284.1、项目经理部人员...........................................................................................................284.2、顶管施工人员...............................................................................................................284.3、主要设备计划...............................................................................................................294.4、主要材料计划...............................................................................................................31五、顶铁、分压环、机头构造图.................................................................................................32-1-顶管专项方案一、编制依据1.1、中煤科工集团重庆设计研究院2013年3月《重庆市沙坪坝区三所一队一科两基地污水管网工程》施工设计图。1.2、与市政管道施工相关法律法规。1.3、与市政管道施工相关检验及评定标准。1.4、本工程施工组织设计结合现场实际环境及有关施工条件。二、工程概况2.1、地质概况地层结构主要上部填土厚度约2.1～6,5m，中部为第四系粉质粘土厚约1.3m，下伏基岩围岩等级为强风化泥岩、局部砂岩为V级，填土为VI级；各段顶管埋深分别为W-86（5.94m）、W-87（6.92m）、W-88（6.59m）、W-89（6.49m）及W-91（5.34m）；结合地勘资料显示，管道顶进，主要穿越下伏强风化岩体内，局部穿越填土层，整体地质条件较差。2.2、结构概况本工程采用顶管施工的污水管段，主要由沿碚青路西侧设计W-86号接收井至W-87号双向顶管工作井至W-88号双向接收井段，W-88号双向接收井至W-89号双向顶管工作井穿越碚青路和W-89号双向顶管工作井沿青东路W-90号中间钢砼检查井及W-91号接收井-2-共同组成，总长364m，共计两座顶管工作井，两座单向接收井，一座双向接收井，一座钢筋混凝土检查井。其中本次青东路顶管线一段为起点W-87，终点为W-86长度90m，二段起点W-87，终点为W-88长度74.02m；跨越碚青路由起点W-89，终点为W-88长度60m；沿青东路段由起点W-89，终点为W-91长度140m，中间加设W-90号检查井。三、管道施工3.1、管线设计由于本工程的地下管线有沿碚青路纵向供水、弱电及燃气管道和沿青东路电力、给水、弱电、燃气及已建排污管线。管线根据具体位置、走向、坡度、埋深等以设计图纸作为依据，结合探沟、探坑等物探资料和现场实际情况，对管线的平面位置进行合理化调整。调整后的管线图经报请业主、监理及设计单位审查批准后实施。该段顶管作业计划采用的管道为DN900mm,壁厚δ=90mm,单根管段长度L-2m，管节端口采用双插口F型连接。3.2、顶管方案的选择本工程共设置2座工作井（W-87号及W-89号双向顶管工作井），采用2个工作井同时单向顶进的施工方案（W-87顶向W-86，W-89顶向W-88，该部分顶管施工完成后，调向从W-87顶向W-88及从W-89顶向W-91），顶管完成后进行检查井施作。顶管顶进断面多为强风化原状页岩或泥岩，埋深5.345～6.915m之间，土石结构短时间内较-3-稳定，拟采用敞开、手掘式开挖配合液压千斤顶机械顶管。对机头前岩石拟采用风镐破碎（局部采用水钻），辅以人工凿石的方法施工，然后人工装土石到小车上，安装运渣轨道，用双筒慢速卷扬机牵引至井内，再用门吊吊出装车外运。具体施工顶进顺序如下图3-1所示。3-1顶管顶进施工顺序图施工操作者须密切注意土层变化，取土速度与千斤顶的顶进速度相匹配，避免土体超挖太多，造成地面沉降太大。前方取土与后方顶进密切配合，以保持开挖面的稳定。顶管机内设置纠偏油缸控制顶进方向，前三节管设置千斤顶孔用于曲线开缝用。前几节管根据需要用拉杆连接起来。每段顶进开始后则顶进施工做到连续工作，当进行设备保养维W-86接收井W-87工作井W-88接收井W-91接收井W-89工作井11222W-90检查井-4-修而暂停顶管施工时，必须采取措施确保开挖面的稳定，停顶时要求机头土体自然平衡。顶进时管道内采用低压（≤36V）照明和管道风机通风，配备沼气监测仪对管道内空气进行检查，并保持管道内的清洁。3.3、顶管计算推力的理论计算：（以Φ900mm计算）F=F1十f2其中F—总推力Fl一机头阻力F2—顶进周边阻力3.3.1、机头正面阻力F1=πD外/4×P式中：D—管外径0.99,取1.0mP—控制土压力P=K0γH0式中：K0——静止土压力系数，一般取0.55γ——土的湿容重，取1.9t/m3H0——地面至管中心距离（取大值），6.365m，按7m计算。P=0.55×1.9×7=7.31t/m2，按8t/m2计算。F1=3.14/4×1×8=6.28t3.3.2、顶管管道周边阻力F2F2=πD外Lf式中：L——取W-87～W-86段长度为90m-5-f——管外表面平均（根据顶进距离平均淤泥土）综合摩阻力，取0.8t/m2。F2=3.14×1×90×0.8=226.1tF=F1+F2=6.28+226.1=232.4t3.3.3、顶管施工段均需采用中继站L=（F-F1）/πD外f=（357.48-6.28）/3.14×1×0.8=57.6m根据上示计算公式及施工经验常数计算，结合实际情况，本案将第一个中继站，一般布置在距工具管40m左右处。施工中，为合理分配和均匀分压，主顶千斤顶及中继间千斤顶，均采用4套顶进千斤顶施加推力。每套主顶千斤顶额定顶推力选用200t，中继间千斤顶额定顶推力选用75t。3.4、顶管设备安装顶管设备主要由后靠背、油缸支架、主顶油缸、主顶泵站、导轨、穿墙止水法兰、泥浆搅拌及压注系统组成3.4.1、导轨安装导轨用型钢和P38钢轨制作，钢轨焊于型钢上，型钢用螺栓紧固于钢横梁上，便于装拆。钢横梁置于工作井底板上，并与底板上的预埋铁板焊接，使整个导轨系统牢固。如下图3-2所示。-6-3-2导轨及千斤顶支架系统结构简图导轨安装至关重要，其安装精度甚至决定管道顶进质量，故导轨安装必须达到如下要求：a、两导轨顺直、平行、等高，其纵坡与管道设计坡度一致。b、导轨轴线偏差≤3mm；顶面高差0～+3mm；两轨间距±2mm。3.4.2、油缸支架油缸支架是用来支撑并固定主顶油缸的构件，用[14槽钢加工而成。3.4.3、千斤顶安装主顶站选用4台200t千斤顶，油缸行程0.5m，固定在型钢制作的千斤顶支架上，支架焊在井底的横梁上，千斤顶着力点在与水平直径成45°角顶管圆周上，且与管道中心的垂线对称，如图3-2所示。每个千斤顶的纵线坡度与管道设计坡度一致。3.4.4、主顶泵站-7-主顶泵站是给主顶油缸供油以及主顶油缸回油的设备，该泵站安装在工作井旁，可远程控制。3.4.5、后背墙安装本工程工作井W-87，W-89均为双向顶进。施工时，从W-87工作井顶向W-86接收井，W-89工作井顶向W-88工作井时，按工作井设计图示制安后背墙，外附着4cm钢板，顶进时，便于墙面整体受力。在W-87工作井顶向W-86接收井及W-89工作井顶向W-88接收井顶管完成后，调整方向，由W-87工作井顶向W-88井，由W-89工作井顶向W-91终端接收井时，选用周转使用的装配式后靠背。后靠背用I20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。后靠背的孔隙中灌满自密砼，形成一道由钢板、工字钢和砼组成的复合后靠背，承受千斤顶传来的顶进反力。后靠背安装无误后，在后靠背与井壁间浇筑砼，并在