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郑州市管城回族区实验中学宿舍楼过路顶管专项施工方案编制：审核：审批：河南华瑞园林绿化工程有限公司二0一八年五月第一章编写依据本施工方案编写依据如下：1、郑州市管城回族区实验中学宿舍楼过路顶管项目施工图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、郑州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DN2000套管，管埋深为5.15m左右（管顶覆土2.75m）。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。2.2周边环境简介工作井东侧、北侧为学校消防同道，南侧为6F教学楼，西侧为2F彩板房。据我方在工作井位置所挖探沟探明，工作井南侧有给水主管、消防水主管，西侧有一道给水支管，且管道均位于图纸设计的工作井内。中间有一条校内光纤斜向对角穿过工作井。且工作井位于学校教学楼先期施工的基坑内，有大量的杂填土。2.3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机械顶管的管段为两阶段，一阶段为工作井至配电房，另一段为工作井至教学楼配电室。工作井及接收井共计2座，计划用1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：混凝土道路面层水稳层连砂石基层杂填土。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。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米计，每节管长2米，共要顶进19节管，则PO=1.056*19=20.064吨。则总的顶力为P=n*po=5*20.064=100.32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150.48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。本工程为粉质砂土取40t/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*0.44*0.44*40*1.5=36.474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*37.5*1.0=84.78吨顶管阻力为以上二种阻力之和，顶进长度管段37.5米计算，总顶力：F=F1+F2=36.474+84.78=121.254吨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181.881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。DN2000混凝土管道的正截面面积为0.44m2，顶进时每平米承受最大压力为140T,按照规范标准DN2000Ⅲ级钢筋混凝土的混凝土强度为C50.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、结合现场实际情况，工作井位置南部有给水主管和消防主管，西部小给水支管，均位于图纸设计工作井中。综合考虑，避免管道迁移增加造价，且不影响工期，决定将工作井向东北方向迁移，避开给水管道。2、本工程顶坑深度约为5.2米。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。工作井底部尺寸净空为6.6*4.2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3:7灰土回填，边坡系数1:1。3、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寸潜水泵：在滤管内放入2寸潜水泵一台，进行排水。排水全部引至现场的排水沟内。4、工作井上部设置30cm*30cm砖砌止水墙沿四周设置。5、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）。顶管施工示意图6、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。滑车套管道木、钢板液压顶管机接收坑（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）脚手架立杆为单立柱，立柱下装有底座。4、工作平台四周搭设防护栏杆，上杆距地面1.2m，下杆距地面0.6m，立杆间距1.5m，采用钢管扣件连接。防护栏杆并刷红、白相间的安全色。（六）本工程施工期间，为保证顶管施工能连续进行，现场采用两台30KW发动机。（七）管道顶进出料方法：1、管道内出料：作业人员在管端工具头的保护下进行土方开挖，采用钢锹将开挖装入自制轮式小车内（小车尺寸：0.3m宽*0.6m长），顶坑内运土人员利用绳索将运土小车拉出管道倒于顶坑内。2、顶坑内垂直出土：利用工作平台上设起重架将坑内土方运至坑外指定对场。（八）、顶管靠背安设：2、顶机顶力为250T。3、靠背的受力面积暂取3*3=9M2（不对），3*3*32T=288T，288T250T满足要求。4、靠背采用C30混凝土浇筑，为避免滑移、倾覆，将靠背嵌入顶坑底标高下0.5m。5、为保证顶进过程中应力的均匀传递，在顶进设备与靠背中间设置2*2*0.03的钢板传递应力。5.4引入测量轴线及水准点（一）将地面的管道中心桩引入工作井的侧壁上（两个点），作为顶管中心的测量基线。（二）将地面上的临时水准点引入工作井底不予碰撞的地方，作为顶管高程测量的临时水准点。5.5下管（一）下管前，要严格检查管材，不合格的严禁使用。（二）第一节管下到导轨上时，应测量管的中线及前后端管底高程，以校正导轨安装的准确性。（三）要安装护口铁或弧形顶铁保护管口。5.6千斤顶和顶铁的安装千斤顶室掘进顶管的主要设备，有前面顶力计算可知，本工程最长管段的顶力为188吨。拟采用1台250T液压千斤顶。（一）千斤顶的高程及平面位置：千斤顶的工作坑内的布置采用并列式，顶力合力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线，防止产生顶时力偶，造成顶进偏差。根据施工经验，管上部管壁与土壁有间隙时，千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4~1/5处为宜。（二）安装顶铁应无歪斜、扭曲现场，必须安装直顺。（三）每次退千斤顶加放顶铁时，应安放最长的顶铁，保持顶铁数目最少。（四）顶进中，顶铁上面和侧面不能站人，随时观察有无扭曲现象，防止顶铁崩离。5.7顶进施工工作坑内设备安装完毕，经检查各部分处于良好状态。即可进行试顶。首先校测设备的水平及垂直标高是否符合设计要求，合格后即可顶进工具头，然后安放给水工作管，再次测量标高，确定无误后进行试顶，待调整各项参数后即可正常顶进施工。在施工过程中，做到勤挖勤顶勤测，加强监控。顶进施工时，主要利用风镐在前取土，千斤顶出镐在后背不动的情况下将给水工作管向前顶进，其操作过程如下：（1）安装好顶铁挤牢，工具管前端破取一定长度后，启动油泵，千斤顶进油，河塞伸出一个工作行程，将管子推向一定距离。（2）停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞回缩。（3