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成都市新都区石板滩镇人民政府光辉变电站至农机产业园安置二期10KV电力专线建设项目人工顶管专项施工方案四川省阳光送变电工程有限公司二0一六年四月十八日人工顶管施工方案第一章编写依据本施工方案编写依据如下：1、成都市新都区石板滩镇人民政府光辉变电站至农机产业园安置二期10KV电力专线建设项目施工图2、《给排水管道施工及验收规范》GB50268-20083、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-20114、成都市建设委员会颁发的有关建筑规程，安全、质量及文明施工等文件。第二章工程概况2.1工程简介工期紧、施工场地有限、现场需穿越道路，可能遇上地下障碍物等情况，考虑影响本工程顶管正常施工的不利因素，故将本工程的顶管工程采用人工顶管。管材DN1000套管，管埋深为3.5m左右（管顶覆土2.5m）。工作井、接收井的井位和管段长度将根据现场实际情况（顶进长度、地下障碍物、交通影响等）而确定。成都市新都区石板滩镇人民政府光辉变电站至农机产业园安置二期10KV电力专线建设项目工程D1000砼套管道穿越道路非开挖工程，桩号1：0+480m――0+557m，该段顶管长度约为77米，地面高程446.39、井底高程441.23井深5.16米；桩号2：1+868m――1+899m，该段顶管长度约为31米，地面高程448.30、井底高程443.06井深5.24米；桩号3：2+617m――2+653m，该段顶管长度约为36米，地面高程443.16、井底高程438.16井深5.0米。2.2施工参照标准施工设计图、施工合同《给排水管道施工及验收规范》GB50268-2008《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2011《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005《工程测量规范》GB50026-2007《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012现场地质水文情况、地下管线的情况和周围建筑物及设施情况；第三章施工部署3.1施工组织安排工程需要采用人工顶管的管段为两阶段，工作井及接收井共计8座，计划用3套顶管设备，一台备用，第一阶段为工作井、接收井的施工，第二阶段为人工顶管的实施，其中工作井、接收井的施工可以交叉作业，速度较快，设备也能得到充分的利用。本工程实地勘察，从道路面层向下的土质分布情况为：沥青混凝土道路面层水稳层连砂石基层素土层。3.2顶管施工工艺流程工作井施工设备安装管吊装就位施工准备土方掘进测量控制及纠偏废泥外运开机顶进结束施工下一节3.2施工顺序施工顺序为：工作井施工顶进设备安装调试吊装砼管到轨道上连接好工具管装顶铁开启油泵顶进出泥管道贯通拆工具管压浆。顶管施工工艺流程图见上图所示第四章施工准备工作4.1生产准备1、进行施工测量和现场放线工作；2、确定管线范围内及施工所需场地内所有障碍物，如管线、电线杆、数目及附近房屋等的准确位置。3、按施工平面布置图修建临时设施，安装临时水、电线路，并试水、试电。4、进行顶管所用的设备的加工制作。5、根据顶进长度，准备好各类管线和所需的辅助物（固定架等）。6、根据材料计划，分期分批组织材料进场。4.2技术准备1、审查施工图纸和进行各专业图纸会审，进行施工技术交底。2、做好标高点控制，施工测量和现场放线工作。3、按照规划局提供的永久水准点，引临时水准点至井下，施工中经常进行校核。第五章主要工程项目的施工技术方案5.1人工顶管顶力的计算（一）对于顶管顶进深度范围土质好的，管前挖土能形成拱，可采用先挖后顶的方法施工。根据经验公式：P=nPO其中：P——总顶力；n——土质系数土质系数取值可根据以下两种情况选取；（1）土质为粘土、亚粘土及天然含水量较大的亚砂土，管前挖土能成拱者，取1.5~2.0,。本工程取1.5.（2）土质为中粗砂及含水量较大的粉细砂，管前挖土不易成拱者，取4~5.（3）土质为砂砾石层，管前挖土不易成拱者，取4~5。PO——为顶进管子全部自重。顶进的每节管自重约为1.056吨，最长段以38（不止28米）米计，每节管长2米，共要顶进14节管，则PO=1.056*14=14.784吨。则总的顶力为P=n*po=5*14.784=73.92吨考虑地下工程的复杂性及不可预见因素，顶管设备取1.5倍左右的储备能力，设备顶进应力为134.64吨，取总的顶力F=250吨，选用一个千斤顶作为顶进动力设备，千斤顶的顶力应为250吨。（二）对于顶管顶进深度范围土质较差的，即开挖时容易引起塌方的，可采用先顶后挖的方法施工。根据顶管工程力学参数确定，先顶后挖时，顶管的推力就是顶管过程管道所受的阻力，主要包括工具管切土正压力、管壁摩擦阻力。（1）顶管正阻力与土层密实度、土层含水量、工具管格栅形态及管内挖土状况有关。根据有关工程统计资料，软土层一般为20-30t/m2，硬土层通常在30-60t/m2.大于40t/m2时表明土质较好。本工程为砂砾石取60t/m2。F1=S1*F*K1其中：F1—顶管正阻力（t）；S1—顶管正面积（m2）；K1—顶管正阻力系数（t/m2）本工程取1.5F1=S1*F*K1=лR2*F*K1=3.14*0.36*0.36*60*1.5=36.63吨（2）管壁摩擦阻力：管壁与土间摩擦系数及土压力大小有关。根据有关工程统计资料，管壁摩擦阻力一般在0.5-1.0t/m2之间。F2=S2*K2其中：F2—顶管侧摩擦力（t）；S2—顶管侧面积（m2）；K2—顶管侧阻力系数（t/m2）本工程取1.0F2=S2*K2=лDL*K2=3.14*0.72*28*1.0=63.31吨顶管阻力为以上二种阻力之和，顶进长度管段28米计算，总顶力：F=F1+F2=36.63+63.31=99.93吨（3）顶管穿越公路防止地质松散而引起的路面塌陷影响车辆和行人的安全，故采用5cm厚的钢板（宽4米*长6米）铺设公路上顶管施工断面。考虑地下工程的复杂性及不可预见性因素，顶管设备取1.5倍左右的储备能力，设备顶进应力取180.42吨，取总的顶力F=250吨，选用一个千斤顶作为顶进动力设备，千斤顶的顶力应为250吨。DN600混凝土管道的正截面面积为0.41m2，顶进时每平米承受最大压力为140T,按照规范标准DN600Ⅲ级钢筋混凝土的混凝土强度为C40.为确保管道在顶进过程中不发生破坏，需至少分140/（140*0.41）=2.43段顶进，故设置中继间一套。5.2.1工作井施工1、本工程顶坑深度约为4米（不止一个尺寸，都要标明）。为保证施工安全，工作井井底采用砼封底，井壁采用C30混凝土浇筑连砂石回填。工作井底部尺寸净空为6*3.8（不止一个尺寸，都要标明）米。工作井采用机械开挖，机械回填人工配合，顶坑的回填材料采用素土回填，边坡系数1:1（不要）。2、基坑排水①、在基坑开挖前，应根据土质情况选择合适的排水方式，沟槽开挖后在槽底内设置100*100明沟排水，集中排入500*500的集水坑，进行集中排水，确保沟槽内不积水。②、根据现场的多方因素考虑，当管网开工后，临时排水系统建立后，沟槽的地表水位将会有所下降等因素，又因给水管管线基础施工时的对地下水位技术要求为槽底0.5m以下为宜，将降水的范围确定在绝对标高为3.8m上，即当管沟挖深超过绝对标高3.8m以下时，即需采用降水井降水的方法进行施工。采用单排井点，井点布置在路边上，距离槽（坑）壁大于1~1.5m的范围内。井点间距及井数量根据现场实际情况而定。。降水井的构造：井孔：采用钻井机钻孔，直径为Φ400mm，深度为8m，在17、19区，深度超过5米的管线附近，降水井深为8米。填砂：当滤管下入井孔内后在其两侧填入中粗砂。2寸潜水泵：在滤管内放入2寸潜水泵一台，进行降水排水。排水全部引至现场的排水沟内。3、工作井上部设置30cm*30cm泥土止水墙（砖砌）沿四周设置。4、工作井底的标高要符合设计要求，井壁为C30砼30cm厚；采用混凝土C20厚20cm封底（做法详见设计图）。滑车套管道木、钢板液压顶管机接收坑顶管施工示意图（插入图号CN-S15112-58-2II-II断面图，标明护壁的规格）5、工作井钢筋混凝土护壁做法①、在顶管坑护壁后面加水泥砂粒凝结后，对工作坑已完成的1、2、3层钢筋混凝土护壁用木质材料进行“井”字型支撑支护，防止钢筋混凝土护壁向内发生倾覆，以保证坑底施工人员的安全（见图2）。②、工作坑的钢筋混凝土护壁圈梁（无圈梁）支护在工作坑现状第三3块混凝土护壁底部四周浇筑一截面积为600mm×350mm的钢筋混凝土整体圈梁，该梁的混凝土强度为C25，加入早强济；主筋为￠16mm的Ⅱ级钢筋；箍筋为￠8mm的I级钢筋，间隔距200mm。为了与下面一层搭接，圈梁的内壁增加一道￠16mm的Ⅱ级竖向钢筋，间隔距200mm。圈梁配筋见（图3）。浇筑该梁时外模板借助原质土，内模板采用钢模板支护，内部采用满堂红架支护，浇筑完成后，拆模时间间隔不少于2天，所有钢筋均采用焊接连接。③、后续护壁的浇筑待降水达到要求时开始实施挖土（砂石）工序，挖掘的顺序为：先挖四角，范围为各个角周围1米范围内，深度自圈梁（上板混凝土护壁）底边向下不得大于60cm，再绑扎四角柱钢筋，支模板、浇筑，混凝土强度达到要求后拆模，然后挖护壁下方的土（深度同上），绑扎钢筋、支模、浇筑等。在所浇筑混凝土中均加入早强剂，每板钢筋混凝土浇筑高度不大于0.6米，拆模时间不小于2天，随后的挖掘土（砂）的过程采用先中间后周围的施工顺序。循环以上工作顺序直至距离设计坑底以上60cm。④、工作坑底特殊部位加固方法坑底板钢筋混凝土浇筑时须与倒数第一板护壁连接为一整体（见图1）本工程工作坑经过上述方案处理之后，经过现场监测坑护壁与坑周围沉降量，沉降量很小，并且周围土体裂纹变化很小。使本工作坑能够正常进行顶管施工，产生了比较好的社会效益。5.3顶管工作井内设备安装（一）导轨安装。严格控制导轨的中心位置和高程，确保顶入管节中心及高程能符合要求。1、由于工作井地板浇筑了20cm的砼，地基稳定，导轨直接放置在工作井的地板上。2、严格控制轨道顶面的高程，其纵坡与管道纵坡一致。3、导轨采用浇筑砼予以固定，导轨长度采用2~3m，间距设置为60cm，材料采用160型H钢。4、导轨必须直顺。严格控制导轨的高程和中心。（二）下管、顶进、出土和挖土设备：采用12T吊车下管，用千斤顶、高压油泵作为顶进设备，用斗车、垂直牵引的卷扬机作为出土设备，用空气压缩机带风镐机作为挖土设备。（三）照明设备：井内使用电压不大于12V的低压照明。（四）通风设备：人工挖土前和挖土过程中，采用轴流鼓风机通过通风管进行送风。风量的计算：1、按洞内同时工作的最多人数计算：Q=k*m*q式中：Q—所需风量，m3/min；K—风量备用常用系数，常取k=1.1~1.2M—洞内同时工作的最多人数Q—洞内每人每分钟需要新鲜空气量，通常按3m3/min计算。现管内有两人工作，一人开挖，一人负责运淤泥，取k=1.1,m=2，则有Q=k*m*q=1.1*2*3=6.6m³/min2、漏风计算Q供=P*Q式中：Q—计算风量；—漏风系数采用φ200PVC管，每百米漏风率一般可控制在2%以下，取p=1.02，则Q供=P*Q=6.6*1.02=6.73m³/min取风量大于7000L/min离心鼓风机（或高压空气压缩机）作为通风设备则可以满足要求。（五）工作棚架：作为防雨及安装吊运设备。工作坑上设活动式工作平台，平台用直径48钢管搭设。在工作平台上设起重架，旁边装置小型电动卷扬机。工作平台搭设要求：1、材料要求：进场钢管必须检验合格，钢管采用外径φ48mm，壁厚3.5mm的焊接钢管，材质为A3钢，钢管不许使用气焊电焊切割不许打孔，节点连接使用直角扣件，扣件不应有裂纹气孔。脚手板：采用木板或刚脚手板，木质脚手板厚度为50mm，宽度200mm左右，材质坚硬不腐烂，横向裂缝不大于1/4板宽。2、工作平台几何尺寸：4m*3m，高度同顶坑深度。3、脚手架立杆纵横向间距1m*1m，水平杆竖向间距小于1.0m。搭设前先将地面平整夯实，然后在地面上铺设通长50mm厚木板（或脚手板）脚手架立杆