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广州市某污水管道人工顶管专项施工方案

由于本工程属旧路改造工程，现状管线复杂，埋深超过5米的污水管采用顶管施工，其余污水管段采用明挖施工，其中的WE1~WE16井段519米和WW1~WW16井段500米共1019米的污水管埋深超过5米，故采用顶管施工，管材采用d800的顶管专用III级钢筋混凝土管。

本顶管工程包含4个工作井和6个接收井，详见图1示意图。工作井、接收井井径均为6.3米。先水泥搅拌桩以间距1米的梅花型布置打桩后再挖井，井拱墙砼强度等级C30，抗渗S6，环筋及竖筋要求单面焊10d；拱墙垂直方向分成6~7节施工，C30砼封底，井壁开孔需在封底后用机械切割。

本项目将在2009年9月15日开始，由于岩层的开凿情况难以预测，故施工计划暂不编制。

成都都江堰市大观镇灾后重建安置施工组织设计3.1施工测量及地下管线摸查

进场后立刻对设计提供的测量控制点、水准点和标高进行现场复测，填妥《测量复核记录》并签字备案。

测量控制网的布设，根据甲方所提供的测量控制点及国家的有关测量规范和有关的设计、施工规范的要求进行，以测量控制网作为该工程的平面、高程控制和施工测量放样的首级控制及依据。

2、各种测量仪器、工具均应按有关的质量管理规定，在使用前送有关部门进行检测，取得有关质检部门的合格证书后才能使用。使用过程中有关人员应经常对所用的仪器、工具进行自检、自校使之保持在良好的状态中。

3、监控测量观测控制点的布设

在主要建（构）筑物四周布置沉降板观测点，定好位后，再安排工人挖坑，并在坑中插入一根1.5m长边长为5cm的木桩，在木桩上打一铁钉，以作观测点。

（1）水平位移观测方法：通过布设边桩的方法，对软土处理的地段进行水平位移观测，同时，在测量控制网点上采用全站仪－方位－距离的极坐标法或交会法等测量方法测定其有关点位的位移。确定其正确无误，符合规范要求后，报送监理部门复核签认。根据设计图纸和所提供的各种有关资料及要求，在测量控制网基础上进行测定。

（2）各种水平位移观测、沉降位移观测，均应符合有关的测量规范，最后由监理工程师复核认证。

（3）施工人员在施工过程中注意保护好各种有关的测量点，并经常进行检查，如发现测量网点及其它测量点变动或下沉，应及时进行复测、分析。

（4）应该定期进行水平位移、沉降位移的观测，并及时整理数据，报业主或监理认证。

3.1.2施工测量放样

1、根据设计交底提供的桩位和坐标，在施工范围放出轴线桩、交汇桩和转角桩。

2、根据具体桩位，进行加密保护控制。做好交桩的保护桩、引线桩，经校核正确，全部反映到控制网上。所有保护桩、引线桩，必须设置在明显、牢固的地段。若无合适位置，也可采用现浇钢筋混凝土桩来代替。

3、管道放样。根据提供的总体控制网，按坐标放出管道的线路及各个井位的具体位置。

先将建设或勘测单位提供的两个以上永久性标高点进行两次闭合核实，若无误差，认为永久性标高正确。根据永久性标高，按规范要求加密临时水准点，临时水准点也可用浇注桩代替。标高的复测必须及时进行、杜绝误差。同时，对现有地形进行标高测量，并由监理工程师进行复核确认。

5、上述所有的控制桩、标高桩和其他桩位经监理工程师复核后，在设置的桩上编号，防止和其他单位布置的桩混淆而发生差错。所有桩应予以详细纪录，并说明位置、方向、作用、标高或方位等。

3.1.3地下管线摸查

根据相关管线单位提供的图纸、资料及地面标志，对施工范围内的地下管线进行摸查，探管时使用人工挖掘，地下管线挖掘出来后立即与相关管线单位联系对管线进行保护并尽快迁移。

1、顶管工作井、接收井由于需要穿越岩层，沉井和钢板桩都不能实施，故采用逆作拱墙法施工。

工作井、接收井剖面示意图

1、工作井及接收井施工

工作井及接收井主体结构要求基坑支护采用逆作拱墙。逆作拱墙支护属于闭合拱圈围护结构。由于每层拱墙分别承受该层拱墙高度的土压力，上下互不影响。

（1）逆作拱墙施工构造

在本工程的施工设计中，逆作拱墙的平面形状为一闭合的圆形，拱墙支挡高度只在基坑以上适当的范围。拱墙的截面为Z字型，拱壁的上、下段设加劲肋梁以提高拱墙的刚度和稳定性。拱墙在垂直段采取了分段的方式，拱壁宽度为上300mm下200mm的梯形结构。拱墙水平方向分层施工，垂直方向每天长度不大于1.0m。

现场施工场地受限及逆作拱墙的施工特点，在基坑施工中需配置1台吊机来配合土方开挖后的清运工作。并且在基坑施工完毕后作为主体结构施工的垂直运输工具。

先放线定出基坑边线，拱曲线沿曲率半径方向的误差不得超过+40mm。开挖基槽制作墙身应与基坑挖土同步交叉进行。

拱墙每道高度在设计图上有严格规定，必须按照设计图纸施工。必须在第1层拱墙合拢后再往下挖土施工第2层。按照设计图纸要求，整个基坑拱墙围护每1.0m一层施工。

拱墙轴线沿曲率半径方向的误差不超过±40mm，平整度不大于50mm。拱墙施工采用连续施工，每层拱墙施工时间要在24~36小时内完成。

每一段施工完毕后，待混凝土强度达到80%时再开挖邻近的一段拱墙基槽，同时不得拆除先施工的拱墙内壁支撑，必须要在整个拱圈合拢后方拆除全部支撑。

制作拱墙壁，第1层采用内外两面支撑，在施工完第1层拱墙后，将拆除外模后对拱墙与坑壁之间的空隙用土回填并夯实，使拱墙对坑壁发挥支撑作用，然后再制作坑口肋梁。

从第2层拱墙开始，如此反复不断地向下施工从而完成整个顶管井的结构施工。

拱墙施工的内模将采用木模板，以保证墙身的曲率和施工质量满足设计及规范要求。

放出墙身基础线位，浇筑素砼垫层并按工序进行基础的立模、钢筋绑扎、预留墙身钢筋绑扎等工作。预留墙身钢筋采用Φ48钢管对夹稳固定位，以防止发生偏移。分段制作的拱墙的水平环向主筋应按规定连接。

进行墙身钢筋模板的制安，侧墙模板安装采用10#槽钢作竖压及横压，Φ48钢管支顶，以确保模板的整体稳固性。上下两层拱墙的施工缝应错开，错开距离应大于2m。拱墙施工应连续作业，每层拱墙施工时间应在24~36小时内完成。

1、顶进设备设置及安装

顶进设备的配置原则：因钢筋混凝土管为预制构件，当顶管机就位以后即可开始顶进，顶进设备根据现场实际条件、以往的施工经验，决定采用液压千斤顶作为该工程顶伸施工的主要动力系统，因为液压千斤顶工作平稳、均匀、传力均衡，有利于顶进管道的施工。

顶进设备支架和轨道的安装与铺设：导轨是顶进中的导向设备、安装得好坏对顶进质量影响很大，根据实际情况采用钢导轨作为该工程顶进施工的施工导轨，同时在钢导轨下安装设备支架，用于支撑顶进设备、安装顶进的施工管道和控制、纠正顶管施工过程中管的轴线和标高。

顶进设备液压千斤顶系统的安装：当支架和导轨轨道安装完成后，按照施工设备安装的顺序要求是安装顶管的液压千斤顶系统，依据顶管顶力的分析计算、综合考虑，同时结合该工程本标段的地质基础条件，决定采用两台液压千斤顶进行顶推施工，在工作井开挖的同时密切注意土质，如发现土质与设计有比较大的区别，则相应进行调整。同时考虑压千斤顶一次顶伸时的移动距离，在液压千斤顶安装的同时将顶铁安装上，并且它是顶管施工的传力设备之一。

顶管施工所需其他辅助设备的安装：在上述顶管机械设备安装完成后，将其他的辅助设备进行安装，污水泵、排泥泵、空气压缩机、送风管、全站仪测量仪器和卷扬机等其他机械设备的安装。当顶管施工的主要设备和辅助设备安装完成后，即进入顶管施工的其他辅助设施的安装，主要是安装顶管施工时所需要的临时供电箱、基坑临时排水泵和临时照明电路，主要是管内低压照明电路布设等。

顶管设备安装完成后的调试工作：在所有顶进施工机械设备安装完成，在顶进施工前应进行压设备的调试工作，并检测各种设备的各项技术参数是否符合设计和施工要求。检测顶管所用的液压主千斤顶、工具管、污水泵、其他各项机械的受力性能和在顶进施工过程的技术要求和相应的技术参数指标。

2、电力设备设置及安装

顶管机械供电电压采用三相四线400/230(V)，动力机械的电压标准为380V，井内外照明采用24V，工作地段照明和手持电动工具，按规定选用安全电压供电。

施工作业管道内段照明，使用安全变压器配电，其容量：输入电压为220V，输出电压为36V、32V、24V、12V四个等级，根据作业工作面安全要求选用电压，手提作业灯使用12V。

3、通风及检测设备设置及安装

顶管期间的工作：在顶进过程中，最为重要的是经常做管内的气体检测、监测，做好通风措施。洞内的有害气体主要是指一氧化碳，二氧化碳，二氧化氮，甲烷等，为预防有害气体对施工人员身体健康的危害，保证施工正常进行及安全生产，首先要求管道施工通风能满足洞内各项作用所需要的通风量，供应洞内每人每分钟的新鲜空气不宜小于3m3。风速在全断面开挖时不小于0.15m/s。风量计算
，因此按3m3配置。

4、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，采用先挖后顶的方法施工。

根据经验公式：P=nP0

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。

（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3～4。

P0——为顶进管子全部自重。顶进的每节管自重约为1吨，最长段以147米计，每节管长2米，共要顶进74节管，则P0＝1*74＝74吨。则总的顶力为：P=nP0＝2.0*74＝148吨考虑地下工程的复杂性及不可预见因素，顶管设备取1.3倍左右的储备能力，设备顶进应力为195吨,取总的顶力F＝300吨，选用两个千斤顶作为顶进动力设备，每个千斤顶的顶力应为150吨。

主千斤顶顶推时，以工具管开路，推着管段穿过工作井的穿墙洞把管道压入士中。

采用人工持铁锹、风镐等土方开挖工具对前方土体进行开凿，进入工具管的泥土经人工和皮带机装车，用小车拖出管道，最后用卷扬机吊运出井外。

当千斤顶达到最大行程后，全部缩回，放入顶铁，千斤顶继续顶进。

在增加的第一节顶铁后，千斤顶达到最大位置后，将其全部缩回，在其后加一节钢筋混凝土管。

如此反复不断加入钢筋混凝土管，管段不断向土中延伸。当工具管和第一节钢筋混凝土管段几乎全部顶出土后，吊去工具管和顶铁，再将钢筋混凝土管段吊入，装上橡胶止水，顶接在前一节管段的后面，用来继续顶进，如此循环施工，直至全部将钢筋混凝土管顶入土中为止。依照先压后顶，边顶边压的原则。

工具头与以后几节管道刚性联接以防在顶进施工过程中出现管头坠落。

6、顶管质量通病的防治

⑴、顶管坑壁坍塌或严重变形

工作坑坑壁发生坍塌，支撑或钢板桩发生变形，破损而使土体坍落。

地面排水措施失当，使地面水浸入坑壁，改变坑壁土的状态而发生坑壁土体的滑坍。

顶管工作井上面设置工作棚，并在坑周围垒土埂，其外围开挖排水沟，防止雨水、地面水流入浸蚀坑壁。

顶进中挖土，无论在管的前方，还是管周围，都超出规定的长度及范围，形成掏土超挖现象。

管节顶进阻力是工作面前壁阻力和管外壁摩阻力所组成。人工掏土为了减少此阻力，当不适当的多掏挖，造成超挖过量，虽然阻力减少，但却引起管道中心或高程的较大偏差。

大多发生在粉细砂土中。由于震动会使粉细砂土很快液化，从而降低了它的承载力，就会使产生往下沉的趋势。或者是遇到了上下两层不同性质的土，由于下面一层土较软，而使顶管机头往下偏。

首先仔细阅读土质资料，如果在粉细砂土层中顶进偏低，减小顶进速度。

如果是遇到两层软硬程度不一样的土时，应注意让顶管的头部略微往上翘一些。

⑶、顶进初期，产生中心及标高偏差超标

开始顶进的四至六节管，产生中心偏差、标高的正负偏差均超过规定允许偏差值。

工作坑后背壁面不垂直，管道中心轴线，或者后背土质密实度不均匀，使顶力偏移造成管节前进方向或高程出现误差。

导轨中心线偏差大于3mm，或两导轨间距不等宽，易造成中心偏移。

顶镐未安平，或两顶镐顶进速度不同步，行程不一致，使管节前进放向或高程偏移。

顶管工作坑后背，必须安设计的最大顶力进行强度和稳定性验算，保证整个后背具有一定的刚度和足够的强度。

导轨安装时反复检测，使导轨中线、高程、轨距、坡度符合设计要求。

在管道顶进中GDGC-2021-01标准下载，中心偏差和高程偏差超过允许偏差值时，未及时查找原因立即纠正偏差，越顶偏差值越大，以致严重超标，达无法纠正的地步。

在顶进中遇软土，首节管下扎，使高程负值偏差加大。

不能坚持每顶一镐（初期）或每顶几镐（后期）进行中心和高程的校测，使顶进误差加大。

工作坑内后视方向有误差没有及时发现，或坑内引入水准标高未经复测存在误差，均能造成顶进偏差过大。

必须在顶进中，建立和执行严格的校测制度和交接制度，严格控制顶进中心和高程，及时校测、纠偏。

对坑内引入的水准点及后视点方向桩广东云天--深基坑支护降水和土方开挖安全专项施工方案.docx，要经常复测，发现问题，及时纠正。

⑴、衬垫法：在首节管的外侧局部管口位置，垫上钢板或木板，用加工成短节的刃板也可，造成强制性的局部阻力后，迫使管子转向。误差消除后，撤出垫板。短节刃板可取出重复使用。

⑵、支顶法：采用支柱或5～10t的千斤顶在管前设支撑，斜支于管内顶端。为扩大承压面积，在支柱下垫上木托板，随着顶进，随着就将管节支顶起来。当管节接近设计高程时，可拆除支撑使管节缓慢地正常顶进。但注意不要使管节调整过快，否则支撑受力过大，管壁受到局部压力过大，容易引起管体破坏。