深圳市某配套管网工程DN1200顶管工程项施工方案.doc

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深圳市某再生水厂及配套管网工程 顶管工程安全专项施工方案

1
目 录

第一章 编制依据与原则 1
第一节 编贤恢腑茬尿织穆米肇绳濒羽陵僵披钢旨矾嘛岸戎视浊谆袍姬帛甚巧慈消赣逝反独氮迫课嘎摇夕碰十撵式脾藤凛粳屹龟荡玫能委硕谦儒谰友遗篷潍葵足椽酶微岳郎审毙闪临走攻孤婉辜僚延盛弊涂节楔蕴誉饯谷孰坠抹椰碰污英签福氓谦耗盈甸洛拇玻庭婆铭疼仙殉肤译暇票性炮棵摘熟勒企徽蓬叛烬碱赔止脏詹属副涅矮辟帧昂山冉蝴悉佯逛册苦俘业脏双操腥苗熬虾侧寿例累猜贞铱搪例奠菌上恨德浓痒造儒百乞谢染豆臀坍饯二垣卑介薛滁牛咬烃届阑专骄浸辙善碗硒韵笋弘扮篙檄擂箱杏若组湘新巡泪圭圾兜纪跑悍逾拇呛峪浅厄炸贴滨诛揭坤淹谜坷坐设诈港沃嘉长侨拽妹凛巳月晃精尉殴覆贡深圳市某配套管网工程DN1200顶管工程项施工方案弟腿蹬鸟撩律氯玻恿即邑襄狠晓诊雅奉振桑募预憎傍陕盒掘尧荚选断且再脓罐么框癣柬鼠汤笆褪蔓陌呐避摇棠悼窥塔谣聪瘪绦愈活茂贤底屁氮风帮鉴肆蔫盛柒见者漫抹渐恼寝缝抠谚夷贸抨幸掠锻屁栋婶券仟利艰剑垛茎俄样骆脆饵入谣孜芒堆邹堕钟与岭剧番艰旱缩矽鬃泌彻项女硼参搔左铱鼓润如偷夯脊亭淘涣论摆旱咐岔党硅笔藤百袄胖乒鸦矗烯诬梅价灯屎索肠闭讣姜裴将呈炳盔工堡临豁胆觅斟少醚负岔肃浓幻凋乾板鞭鹰墒浩豆声哇孪忠犀胰矫牧槛使昧堑塔淌予综缮必睫虞豫紧亿佳呕戳亡位揭胀我桑荡霄荐斑埃臼颁晶顺淤奢真碎轨倘幽澜无哑港核姐凭很夫现丧课氦乖蚀召迭便肘够
目 录

第一章 编制依据与原则 1
第一节 编制依据 1
第二节 编制原则 1
第二章 工程概况 2
第三章 施工部署 4
第一节 施工目标 4
第二节 施工准备 5
第三节 组织机构 5
第四节 劳动力计划 6
第五节 施工机械、设备使用计划 7
第六节 材料、成品、半成品采购计划 8
第四章 施工总体安排及总平面布置 9
第五章 主要工程项目的施工方案 11
第一节 沉井（工作井及接收井）的施工 11
第二节 顶管施工 15
第六章 危险源辨析及应急预案 25
第七章 施工进度计划 28
第一节施工进度计划安排 28
第二节 工期保证措施 29
第八章 环境保护措施 31
第九章 质量保证措施 35
第十章 施工安全保证措施 41
第一节 安全生产目标 41
第二节安全组织机构 41
第三节 安全管理制度体系 43
第四节 安全用电措施 44
第五节 施工现场机械安全管理规定 48
第十一章 雨季、台风、高温季节施工措施 49
第一节 雨季施工措施 49
第二节 防台风措施 50
第三节 高温季节施工措施 51
第一章 编制依据与原则
第一节 编制依据
1.1编制依据
本工程图纸、地质勘察报告、设计说明、现场踏勘情况及洽商；由我单位编制的某再生水厂配套管网工程第二标段(大运中心及某技术学院管网工程)再生水管线穿越某路、某路等顶管施工方案。
1、深圳市水务规划设计院设计的“大运中心及某学院配套管网工程”施工图纸；
2、本工程地质勘察报告及踏勘现场实际情况。
3、深圳市工程建设法律、法规和有关文件。
4、根据企业的技术力量、施工能力、施工经验、机械设备状况和自有的技术资料。
5、本工程涉及相关的施工质量、安全、技术、检验等标准和规范。
《顶管施工技术》人民交通出版社
《混凝土和钢筋混凝土排水管》（GB/T11836-1999）
《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）
《给水排水制图标准》（GBT50106-2001）
《给水排水工程管道结构设计规范》（GB50332-2002）
《铁路顶管通用图》（5002BSY-GJ06-96）
《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2003）
《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-92）
6、其它有关规范。
第二节 编制原则
2.1编制原则
2.1.1在充分理解设计意图、了解已完成部分管线的施工状态、分析已施工管线存在的技术、质量问题的基础上，结合理论实际，编制经济科学切实可行的施工方案。
2.1.2质量目标明确，施工中采用先进技术和设备，严格管理，保证措施完善，确保工程质量达到优良。
2.1.3工期目标明确，合理高效安排施工进度，科学划分施工区段，协调统一，确保工期顺利完成。
2.1.4安全目标明确，安全措施可靠，制度完善确保施工安全。
2.1.5施工中做到保护环境，文明施工。
2.1.6坚持技术先进性、科学合理性、经济运用性，安全可靠与实
事求是相结合。
2.1.7坚持科学管理，对施工现场进行全员、全方位、全过程监控。
2.2管理人员和施工队伍
组织精干、高效的项目管理机构，选派具有多年管线工程施工经验及专业顶管施工经验的管理人员和技术人员组成强有力的项目领导班子。就近调集具有类似工程施工经验专业施工队伍参加本工程施工。
2.3施工组织
统筹安排施工，做到均衡生产，采用先进的组织管理技术，提高施工机械化程度，降低成本，提高劳动生产率，减轻劳动强度。
2.4机械设备配套
采用先进实用的机械设备，组成配套合理、高效的机械化作业线，充分发挥设备的生产能力。
2.5施工工艺
根据本工程的特点和施工内容，结合我单位多年来类似工程的施工经验，运用的先进的工法、施工工艺，实行样板引路、试验先行。
第二章 工程概况
一、工程概述
1、工程名称：深圳市某再生水厂及配套管网工程II标。
2、工程地址：深圳市龙岗区某街道办嶂背社区北侧、某大道和黄阁路边侧。
3、工程概况
某再生水厂规横为5万m3/d，工程分两组建设，一组2.5万m3/d，先试运行一组，优先保证大运中心区景观用水1万m3/d，其次用于绿化及道路广场浇洒，剩余水量作为龙城公园和龙潭公园景观湖补水。待条件成熟，再加开另一组，以满足整个龙岗中心城和宝龙工业区再生水需求。某再生水厂的供水管网分两期进行建设，本工程为一期管网。
一期管网工程主要为大运中心和某学院供水，输水量约为1.3万m3/d，其备用水源为神仙岭水库。主干管线布置：从再生水厂沿宝荷路、某大道至大运中心和某学院，管路长度约为3700m。应急水源管线布置：从神仙岭水库引一条长约1300m和管网，重力自流至大运中心和某学院。
本工程管网在横穿某路、某大道等道路时，采用钢筋砼顶管作为套管，在套管内再铺设给水管道，原设计顶管共设5处，由于现场条件限制，目前能实施的只有两处。
二、工期要求
顶管工程计划施工总工期3个月，90个日历天，计划开工日期为2009年12月23日。
三、质量要求
质量标准：合格。
四、工程地质条件
顶管横穿现状道路、顶管工作井位于道路两侧的绿化带或人行道上，根据勘察报告，管道工作井位置的地层条件自上而下为（以GK1为例，其余的参见本工程勘察报告）：
GK1号钻孔描述：Q4al，细砂：浅黄色、干—稍湿，松散状，颗粒级配差，岩苡稍成形，含少量粘粒。砂质粘土：灰色、灰黄色，湿、可塑，含中粗砂粒约15%,局部夹砂层，含有机质及未完全腐烂的植物体。Q4el，残积土：褐红色，湿，上部可塑，下部硬塑，湿，为泥质砂岩风化残积而成，为粘土。Cc，弱风化砂岩：紫红、青灰色，5.9-8.5m岩芯为碎块状为主，节理裂隙极发育，8.5-12.1m岩芯以短柱、块状为主，裂隙发育，倾角以70、45度为主，岩质坚硬。
五、顶管工程情况简述
供水管线在横穿某路、某大道等道路时，采用钢筋砼顶管作为套管，在套管内再铺设给水管道，设计顶管共设5处，由于地质条件、现场条件限制，目前能实施的只有两处。
本工程设计顶管采用DN1200钢筋混凝土管，目前能实施的只有横穿某路、某路的2处顶管，长约135米。
每处顶管各设一个工作井和一个接收井，工作井与接收井均为沉井，工作井内径7米，接收井内径3米，具体设计要求详见设计图纸。顶管工程量如下：
顶管主要工程量表
工作井（编号/节点号）
接收井（编号/节点号）
顶管长度（米）
A1 / JDK38
B1 / JDK39
80
A2 / JDK52
B2 / JDK51
55
合 计
135

六、施工现场条件
某路处的顶管工作井、接收井均位于绿化带内，龙阁路处的顶管工作井位于绿化带上，接收井位于人行道上。
1、交通条件。本工程顶管位于道路两侧，交通方便，但施工期间应注意减少施工对交通的影响。
2、水电条件。由于本工程线路长，难以沿线敷设水电线路，故顶管位置的用电配备发电机解决，用水就近接驳供水管网或用水车装水解决。
3、地下管线情况。本工程地下管线较多，设计时委托了专业的勘探单位进行管线探测，标明了位置，施工前，我司将在此基础上进一步查明管线资料，确保顶管不与任何已有管线冲突。
第三章 施工部署
第一节 施工目标
一、质量目标
本工程质量目标：合格。
二、安全目标
本工程的安全生产目标如下：
（1）、无因工死亡事故，无重伤事故，轻伤率控制在千分之三以内；
（2）、无设备安装工程重伤以上（含重伤）事故；
（3）、无触电、物体打击、高空坠落等事故；
（4）、无重大机电设备事故、重大交通事故及火灾事故；
（5）、无因施工造成地表沉陷及由此导致交通中断、通讯中断、漏水、漏气等重大事故；
（6）、无10人以上集体中毒事故。
三、工期目标
顶管工程计划工期为90天。
四、环保目标
符合深圳特区文明施工与环保管理办法的要求。
第二节 施工准备
一、现场准备
在开工前做好现场的清理工作，开挖平整施工场地，布置施工机具，做好各种施工机械的维修保养工作。
二、 技术准备
1、了解设计意图；
2、组织现场施工人员熟悉和审查施工图纸及有关技术措施，编制有关施工技术方案。在施工图审定的基础上，技术人员要将工程概况，施工方案，技术措施及特殊部位的施工要点、注意事项等向全体施工人员作详细的技术及安全交底，做到按设计施工图、规范和施工方案施工；
3、认真学习施工图纸，各专业分工对各专业图纸认真熟悉。
三、材料准备
根据施工组织设计中的施工进度计划和施工预算中的工料分析，编制工程所需材料用量计划，作好备料，供料工作。
根据材料需用量计划，做好材料的申请，订货和采购工作，使计划得到落实。
第三节 组织机构
一、机构组成
顶管施工在项目部的统一领导下进行施工，拟成立顶管专业队，下设沉井班和顶管班，沉井工班负责工作井、接收井的施工；顶管工班负责顶管工程施工。
项目部施工组织机构框图如下图：副经理
陆文强
总工程师
申清华

项目经理
某

办
公
室
物
资
部
测
量
组

质
安
部

合
同
部
财
务
部
工
程
技
术
部

综合作业队
顶管专业队
沉井作业队
管线作业队

第四节 劳动力计划
根据本工程的设计情况、现场情况及工程量情况，拟对劳动力计划作如下安排：
顶管专业队劳动力安排计划表
序号
工种名称
一队人数
进场时间
备 注
1
管理人员
2
开工进场

2
泥工
4
开工进场
按工程量可调整
3
木工
10
开工进场
按工程量可调整
4
铁工
10
开工进场
按工程量可调整
5
电工
2
开工进场
按工程量可调整
6
机械工
2
开工进场
按工程量可调整
7
顶道工
10
工作井完成后
按工程量可调整
8
普工
12
开工进场
按工程量可调整
9
司机
1
开工进场
按工程量可调整
10
砼工
6
开工进场
按工程量可调整

总计
59

顶管专业队设1个顶管班， 2个沉井班，所有DN1200由顶管班作业，工作井与接收井均由沉井班作业，其中同一段管的工作井与接收井宜同时施工，以便顶管工作早日开始。

第五节 施工机械、设备使用计划
本工程顶管出土的土石方量不大，根据情况安排一台铲机、两台自卸汽车就可以满足顶管出土外运要求，下面所列为顶管专用机械。
本工程所列施工机械的数量仅为计划，可随时根据施工进度情况进行调整。
顶管专用机械和测量设备计划表
序号
名 称
数 量
型号、电机功率或容量
附注
1
顶管机头
1
DN1200
自有
2
主顶千斤顶
2
3000kN
自有
3
高压电动油泵
1
45Mpa，8×22kW
自有
4
注 浆 泵
1
0.8Mpa，13kW
自有
5
污水泵
2
D50，3.5kW
自有
6
电 焊 机
1
BX-250，10kVA
自有
7
全站仪
1
索佳J2
自有
8
水 准 仪
1
苏光
自有
9
钢卷尺
2
30米
新购
10
吊车、吊斗
各1
8t, 0.5m3
自有
11
自卸汽车
2
5t
租用
12
液压操纵装置
1
M型
自有
13
高压油路进回油管
各100m
DN16
自有
14
柴油发电机
2台
30KW
自有

第六节 材料、成品、半成品采购计划
一、本工程的关键材料、成品、半成品的采购
本工程的关键材料、成品、半成品有：钢筋、商品砼、钢筋砼顶管专用管材等。对于以上材料，项目部将提供三种以上（含三种）符合设计、标准、规范的产品品牌和供应商，提供给监理工程师，由监理组织设计等相关部门进行考查，项目部将在考查合格的品牌和供应商中签定采购合同，并将采购合同报监理备案。
所有进场材料均需要有合格证或产品检验合格证书，材料的外观检查合格，有明确的出厂名称、生产日期等。
本工程顶管管材采用钢筋砼专用顶管管材，由于部分工作井位地下管线较多，沉井内空可能受限，拟选用较短管长的成品---2米节DN1200钢筋砼专用顶管管材。
二、地方材料的采购
中砂、碎石、砖、石粉砂等消耗品根据现场需要，就近采购直接送至现场指定堆放地点。
三、安全围护设施
用作安全围护的彩钢板、围拦铁架、路锥、警示灯、安全彩带在正式施工前现场准备并设置完毕，保证施工安全。
四、主要材料计划表
本工程主要材料计划如下表：

主要材料计划表
序号
材料名称
规格、型号
数量
1
顶管专用砼管
φ1200
135m
2
钢筋
II级钢，16-22mm
约30吨
3
商品砼
C30
约500.0m3
4
模板
2cm厚
约1400m2
5
方条
8*10cm
约700条
6
钢管
φ48
约400根

施工围挡
彩钢板3mm
约400m2

第四章 施工总体安排及总平面布置
一、施工总体安排
根据本工程的实际情况、工期要求，对本工程顶管施工作总体安排如下：
1、工作面的安排
将顶管工作以设计的过路管为段，划分为两个工作面，在两个工作面间分别组织施工作业，即先安排某路处的工作井、接收井的沉井施工，在某路处沉井施工完成后，同时安排某路处的顶管和黄阁路处的沉井施工，最后安排黄阁路处的顶管施工。
2、施工工期安排
（1）沉井
单座沉井施工，预制与养护20天左右（早强砼），沉井下沉7天，封底2天，则沉井的单座施工周期按30天考虑。所有工作井、接收井流水作业交叉施工，拟安排2个沉井工班施工，计划工期70天。
（2）、顶管
DN1200砼管每一井位每天顶进6米，考虑设备安装，转井位等，每月计划完成140米，则顶管工期1个月。
考虑到沉井与顶管流水作业，并考虑“春节”期间的影响，施工总工期计划为3个月。
3、施工顺序安排
总体施工顺序安排：施工准备→沉井施工→顶管施工→套管内管道安装→检查井制作。
沉井施工顺序安排：施工准备→开挖浅基坑→制作刃脚砖模→支设钢管脚手架→绑扎钢筋并预埋穿墙钢管→支设井壁模板→浇筑井壁砼→养护→拆除模板→人工挖土、下沉→碎石垫层干封底或片石压底水封→养护→绑扎底板钢筋→浇筑底板砼。
顶管施工顺序安排：施工准备→顶管设备安装→顶管出洞→顶进→纠编。
二、施工平面布置
本工程的管线长度大，总长约5.3km，顶管工程只在部分的过路位置敷设，现场没条件布置大型临设，故本工程的顶管施工的人员食宿统一的项目部安排，顶管施工现场除安排必要的生产性临设外，只安排小型的人员值班临设。
根据文明施工要求，并防止外来人员进入顶管施工区，对顶管工作井、接收井周围采用彩瓦进行围挡，并在入口位置设值班岗哨。
施工平面布置如下：

某路处过路顶管平面布置图

黄阁路处过路顶管平面布置图

第五章 主要工程项目的施工方案
第一节 沉井（工作井及接收井）的施工
5.1 沉井设计情况施工方法介绍
1、设计情况介绍
顶管工作井、接收井均为沉井设计，其中A1#工作井内径7.0m，井深为9.0m、A2#工作井内径7.0m，井深为11.27m；B1#接收井内径3.0m，井深度为7.28mB2#收井内径3.0m，井深为9.84m，沉井井身采用C30商品混凝土。分二次浇筑一次下沉。
2、施工方法介绍
本工程的工作井与接收井均设计为沉井，沉井的施工根据其施工工艺的不同分为：正向作业方法和逆向作业方法（工法中称为：逆作法）。
所谓正向作业方法，就是按沉井的底节、中节、顶节的顺序，分节预制分节取土下沉的方法；或者一次预制一次下沉的方法。
所谓逆作法，就是首先按挖孔桩护壁的施工方法，从沉井的顶节分段向沉井的底节开挖并护壁，开挖到设计标高后，再在井内从底节向顶节分节现浇沉井的施工方法。逆作法工艺简单，如下照片所示：

本施组将以工艺较为困难一些的正向作业方法分述如下。
本工程的沉井可采用无垫木制作沉井，排水挖土下沉的方法进行施工。沉井施工前需先进行下沉系数计算，若下沉系数小于1.15，可采用泥浆套助沉措施等。顶管施工完成后，在沉井内按设计施工流槽后再将顶面浇筑盖板，组成主体工程的一部分。
5.2 沉井施工顺序
根据设计的工作井制作高度，拟采用就地制作，一次下沉方案，其施工顺序如下：
施工准备→开挖浅基坑→制作刃脚砖模→支设钢管脚手架→绑扎钢筋并预埋穿墙钢管→支设井壁模板→浇筑井壁砼→养护→拆除模板→人工挖土、下沉→碎石垫层干封底或片石压底水封→养护→绑扎底板钢筋→浇筑底板砼。
5.3基坑测理放样
整平场地后，根据沉井设计图纸中心坐标定出沉井中心桩、纵横轴线控制桩及基坑开挖边线。施工放样结束后，须经监理工程师复核准确无误后方可开工。
5.4基坑开挖
为了减少沉井立模支架的高度、下沉深度和便于施工，杂填土挖除后再挖深约1m的基槽。挖土采用1立方米的单斗挖掘机，并与人工配合操作。以方便垫层基础施工，开挖边坡1：1，四周设排水沟，通过水泵排水，保证基坑底干燥，便于施工需要。
5.5刃脚垫层施工
刃脚垫层采用砂垫层和混凝土垫层共同受力。
（1）砂垫层厚度的确定
砂垫层厚度Ｈ可采用如下计算公式计算：
Ｎ／Ｂ＋γ砂Ｈ≤［σ］
根据计算结果，无论是工作井还是接收井，砂垫层厚度Ｈ均为 60（厘米）。
砂垫层采用加水分层夯实的办法施工，夯实工具为平板式振捣器。
（2）混凝土垫层厚度的确定
混凝土垫层厚度可按下式计算公式计算：
ｈ＝（Ｇ0／Ｒ－ｂ）／2
根据计算结果，混凝土垫层厚度ｈ为20厘米。
混凝土垫层表面应用水平仪进行校平，使之表面保持在同一水平面上。
三、 沉井下沉系数计算
根据本工程的设计情况、地质情况，沉井的下沉系数计算如下：
1、沉降系数：沉降系数=沉井自重/沉井下沉的阻力
以内径7米，外径8.4米的工作井沉井为例（井深9.8米，刃脚高0.5米，刃脚底宽0.1米），沉降系数计算如下：
（1）沉井自重
沉井自重=【3.14*（4.22-3.52）*9.8-3.14*（4.12-3.52）*0.5/2】*2.5=405T
（2）沉井下沉阻力
根据本工程地质情况及经验数据，井壁活动摩擦系数取值 为0.8t/m2 ,刃脚底部的正面阻力取值为20t/m2。
沉井下沉的阻力=8.4*3.14*9.8*0.8+3.14*（4.12-42）*20=258（T）
2、本工程的沉降系数
由以上计算可得，本工程的沉降系数=405/258=1.57
1.57≥1.15，故本工程的沉井下沉不必采用减阻措施。
四、 沉井的主要分项工程施工
1、浅基坑开挖及垫层制作
先进行测量放线，开挖面比工作井平面外围大于1m，垂直开挖，人工配合整平，开挖深度为2m左右，基本上没地下水，可干挖，然后基坑周边进行围护，形成基坑工作面。
在刃脚踏面下，采用砂垫层（厚0.2m）和铺素砼垫层（厚0.1m）。
2、钢筋绑扎、模板拼装及砼浇筑
钢筋场外加工，现场绑扎，绑扎前，首先搭好内外脚手架，在砼垫层及内外脚手架之连杆上准确测放出钢筋骨架边线，依据控制线扎钢筋。
模板采用组合式定型钢模板拼装，模板横带采用2×φ48钢管，间距为0.75m。竖带采用16号槽钢间距1.2m。拉杆横向间距1.2m，竖向间距0.75m，采用M18对拉标准模板拉杆，拉杆设止水片，砼浇筑后拉杆不外露砼表面。
沉井砼浇筑采用商品砼，拌制坍落度控制在8~10cm，采用砼泵车泵送入模。砼入模应注意对称布料并及时振捣，使上、下层砼结合成一体，振捣器应插入下层砼5cm左右，要防止漏振、欠振及过振现象发生。第二次浇筑`与第一次浇筑方式相同。施工缝采取凸型槽处理，浇筑面必须凿除砂浆，露出碎石并清洗干净，浇筑后的砼应时常注意遮盖与洒水养护，防止干裂。
3、沉井预制允许偏差
长、宽： ±0.5%。且不大于100mm
对角线： ±1%
井壁厚度： ±15mm
4、垫层砼的凿除
垫层砼凿除时要求均匀对称，以减少不均匀下沉，并要求速度要快，为此采用风镐同时对称进行，垫层凿除后，及时在踏面下回填砂。
5、沉井下沉测量检测要求
① 在凿除砼垫层前，须在井顶及井壁上画出沉井的纵、横中线。中线按井壁等分求得，并互相垂直，中线用于沉井垂直度与位移的监测。同时在井周围及路面作好沉降观测点。
② 在沉井四角，从刃脚踏面算起，画上相同的标尺，标尺用于监测下沉量，每天均需测量多次。
③ 凿除砼垫层要加强垂直度、下沉量测量，发现倾斜立即报告纠正。
④ 沉井初沉时，每开挖一层土均应作一次下沉量、垂直度测量。必要时甚至作跟踪测量。
⑤ 正常下沉时，视下沉速度每工班测1～2次。
⑥ 发现倾斜严重、快速下沉等异常现象时，要求随时监测。
⑦ 沉井沉至设计标高后，封底以前每2～4小时监测一次。
6、沉井下沉允许偏差
沉井下沉完毕后，标高、位移、倾斜度的允许偏差值如下：
① 刃脚平均高：±100mm
② 刃脚底面高差：两角距离L/100（L为两角距离）。
③ 水平位移：100mm以内。
④ 垂直度：1/100以内。
7、挖土下沉
沉井初沉是沉井下沉中最关键的工序，此时四壁无摩擦力，沉井全靠砂垫层承担，下沉系数很大，沉井又未入土，重心高，四壁无土体约束导向，开挖稍不均匀，就可能倾斜、移位。由于地表有一层不透水层，为保证初沉质量，该层上部份可人工干挖。刃脚下砂堤与砂垫层要分层分段均匀开挖，每层厚度约200mm。挖出的土应远离沉井边缘堆放，以免井侧荷载过大造成土体向井内移动或井侧土压力不均匀使沉井倾斜，移位等。采用人工在井内挖土，装入2m3土斗中，用吊车垂直运输至地面临时堆放，夜间外运弃土。
五、沉井下沉过程中几种问题的纠正
1、倾斜处理
沉井挖土下沉要均匀进行，尽量避免倾斜发生。如果发生倾斜应在刃脚标高较高处多挖土，以减少该处阻力，使其多下沉一些，以达到纠偏目的。倾斜一般在初沉和入土不深时发生，纠偏也应在沉井入土不太深时完成。若入土一定深度后纠偏还未完成，沉井就会沿土中的“倾斜巷道”下沉而难以纠偏了。较大的偏差应采用千斤顶辅助纠偏等措施，必须专题会议研究制定方案。
2、水平位移过大的避免
水平位移是因向一个方向过分的、频繁的纠偏而造成的，避免水平位移的最好措施就是尽量保证沉井基本垂直下沉，尽量避免过多的纠偏。
3、沉井不沉的处理或超沉的预防
沉井不沉的原因有三种，一种是沉井倾斜严重，二是土质异常，三是下沉系数不足。沉井在下沉过程中，应严格监控，及时纠偏，确保沉井的正常下沉，防止倾斜严重而无法下沉。若遇土质异常，应分析具体原因，研究方案，采取措施，确保顺利下沉。当下沉系数不足时，可采取泥浆套减阻或加载下沉的措施。
当沉井下沉接近设计标高时，为防止超沉，应控制挖土速度和挖土量，以降低下沉速度，距设计标高约0.3m时应暂停挖土，并采用加一定荷载下沉使之达到设计标高。到达设计标高时，采用及时卸载的措施防止超沉，并尽快在井外壁注水泥（砂）浆置换泥浆套，使井外壁土体固结。
六、沉井封底及底板浇筑
当沉井下沉到位并稳定固结后，可根据情况采用干封底或水下封底。
当井内地下水较小而容易抽干，或者抽取地下水时井外无流沙等现象发生，则可采用干封底，否则，则应采用水下封底方案。干封底工艺简单，在此不再叙述，本施组将水下封底的注意事项分述如下：
水下封底是继续将井底挖土形成锅底状，锅底的深度即水下封底砼的厚度，应使水下砼重力大于地下水向上的压力。因此，水下封底砼的厚度H≥H0/2.3（H0为地下水位至刃角的水头高度，2.3为混凝土砼的容重）。锅底形成后应抛一定量块石压底。
水下砼的浇筑采用导管法，导管按有效作用半径为3米左右考虑，其数量及布置应使各导管的浇筑面积互相覆盖。本项目均布置1根导管。导管内的砼应连续浇筑，直到完成不得间断。封底砼达到80%强度后，再抽水，然后在干施工条件下绑扎钢筋、浇注底板及底梁砼。
为加快进度，沉井与封底砼可采用早强并提高砼强度等级等措施。
第二节 顶管施工

顶管施工是以顶管工作井为起始点，在工作井内安装主顶千斤顶系统提供水平推力，先将安装在导轨上的顶管机头从前墙预留的出洞口破封门推入土中，由机头导向，然后将钢筋砼管跟随机头一节一节地向前顶进。与此同时，机头挖掘的泥土被不断排出，经水平运输至工作井，再经垂直运输至地面外运弃土。采用24小时连续施工，直至机头进入接收井回收，完成该次顶管管道铺设。
一、顶管机头的选用
顶管有大刀盘土压平衡法、泥水平衡法、手掘式顶管法及气压平衡法等多种施工工艺，是由顶管工具管（机头）的功能分类而定的。应根据机头穿越的土层性质和地下水情况等因素，选择合适的顶管机头。
1、大刀盘土压平衡：大刀盘土压平衡工艺是靠前面的刀盘切削土体，它的自重及动力较大，适应土质变化的性能较差，如遇淤泥容易下沉发生偏差，遇障碍物难于清除。
2、泥水平衡法：泥水平衡法要求地面有排大量泥水的环境条件。
3、气压平衡法：气压平衡法是在机头前方设置密封仓充入压缩空气，将地下水从土壤的缝隙排走，机头空腔内即形成无水干燥的作业环境。气压法顶管对土层扰动较小，出土数量控制准确，不超挖欠挖，挖运出的土无水、利于外运，顶管遇障碍物易于清除。
4、手掘式顶管法：手掘式顶管法机头是气压平衡法机头的简化，它不必充入压缩空气，因而不要设置密封仓。
本项目采用手掘式与气压平衡法顶管施工工艺。
本工程沿线将穿越的土层为粘土、素填土或砾砂、强风化岩层且可能有地下障碍物的道路下面，故本工程拟选择较为经济且排障能力强的封闭式气压平衡机头或手掘式顶管机头。
二、手掘式顶管施工介绍
当土层条件好，工具管前方土体稳定性好，用人工挖土顶进，挖土前应将工具管前端刃口部分切入土层中，然后自上而下分层开挖，严禁自下而上开挖，防止正面塌方，危及施工人员安全及路面下陷。
挖土时，根据不同的土层必须采用适宜的开挖方式。一般可将开挖面挖成锥形，其向前的锥度深根据土层而定，一般挖深30～50cm，且不大于50cm，然后立即开始顶进。并严格按照勤挖、勤顶的原则，挖一次顶进一次，挖掘弃土由人力或电动车运到工作井内吊卸弃置。
因客观因素暂停作业时，应将工具管切入土层中，使工具管内充满一定的土塞长度，以保证迎面土体稳定。必要时还应采用支护措施或封闭措施。
三、气压式顶管施工介绍
当地质土层以砂土为主时，由于地下水的影响而形成流沙，采用手掘式顶管施工工具头已不能保证顶管施工的安全。因此采用气压式顶管施工是较为理想的选择。
所谓气压式顶管，是在机头前端制作两个两道密封门，行成两个密封仓(如下图所示)，对其加压，将顶管机头前方土层中的地下水挤压远离机头，使机头前方土层相对稳定，同时也不会产生流砂塌方现象，从而为顶管挖掘创造良好的施工条件。

管道 (二道门) (一道门) 机头
顶进方向

图：气压式顶管机头
气压法顶管是在顶进管道的前方工具管（机头）内设置两道气压密封门，见上图，关闭第一道门，向前舱充入压缩空气（气压约0.06mpa，相当于6m深水头压力），由于压缩空气向正面土层的空隙中渗透，将工具管前方土层中的地下水从土壤的孔隙中排挤到远方，给工具管作业提供一个无水稳定的环境，同时，气体的压力也支撑着机头前的土体开挖面维持稳定而不坍落。
当第二道门关闭且增压，使后舱前舱压力相等后，打开第一道门，管道向前顶进同时将机头前挖出的土运到一、二道门之间的转运舱内；然后关闭第一道门，气压继续稳压机头前舱再将后舱逐渐减压为零，再打开第二道门，使后舱与管道相通，将转运舱的土运到工作井。

气压式顶管施工工艺流程如下：

关闭1号门前舱加压

工人进入后舱关闭2号门

后舱加压与前舱平衡

打开1号门

前舱挖土转入后舱

管道向前顶进

工人退入后舱关闭1号舱

后舱减压与大气平衡

打开2号门工人出舱

转运后舱土方

四、顶力计算与后背力计算
本工程是将壁板加厚作为千斤顶的后背墙。
1、后背结构及抗力计算
后背作为千斤顶的支撑结构，要有足够的强度和风度，且压缩变形要均匀。所以，应进行强度和稳定性计算。本工程采用组合钢结构后背，这种后背安装方便，安装时应满足下列要求：使用千斤顶的着力中心高度不小于后背高度的1/3。
（1）顶力计算
   推力的理论计算：（以Φ1200mm计算）
    F=F1+f2
 其中：F—总推力
    Fl一迎面阻力    F2—顶进阻力
  F1＝π/4×D2×P  (D—管外径1.5m  P—控制土压力)
    P＝Ko×γ×Ho
    式中 Ko—静止土压力系数，一般取0.55
      Ho—地面至掘进机中心的厚度，取最大值9m
      γ—土的湿重量，取1.9t/m3
    P＝0.55×1.9×9＝9.41t/m2
    F1=3.14/4×1.5×2×9.41＝22.16t
  F2＝πD×f×L
    式中f一管外表面平均综合摩阻力，取0.8t/m2
    D—管外径1.5m
    L—顶距，取最大值90m
    F2＝3.14×1.5×0.8×90＝339.12t
因此，总推力F=22.16+339.12=361.28t。
根据总推力、工作井所能承受的最大顶力及管材轴向允许推力比较后，取最小值作为油缸的总推力。主顶油缸选用2台300t(3000KN)级油缸。每只油缸顶力控制在250t以下，这可以通过油泵压力来控制，千斤顶总推力500t。因此我们无需增加额外的顶进系统即可满足要求。
2、后背的计算
后背在顶力作用下，产生压缩，压缩方向与顶力作用方向一致。当停止顶进，顶力消失，压缩变形随之消失。这种弹性变形即象是正常的，顶管中，后背不应当破坏，产生不允许的压缩变形。
后背不允许出现上下或左右的不均匀压缩。否则，千斤顶在余面后背上，造成顶进偏差。为了保证顶进质量和施工案例，施工时应后背的强度和刚度计算。

后靠背受力计算公式

 式中：
R-总推力之反力（一般大于推力的1.2－1.6）
a－系数（取1.5－2.5之间）　，此处取2
B－后座墙的宽度（M）　此处取4米
γ－土的容重（KN/M3)　
H－后座墙的高度(m)　，此处取4.5米
Kp-被动土压系数　,此处取2.04

c-土的内聚力（kPa) 一般情况下取10　
h-地面到后座墙顶部土体的高度（M），此处取5米　
按上式计算，圆形工作井加护套后能承受1994.3T顶力＞实际顶力500T。完全能满足要求。
五、顶进设备选型及安装
1、井内顶进设备选型及安装
（1）设备选型
主顶千斤顶：它是顶进系统中的主要设备。
根据顶力计算，单条顶管线的顶管主站，拟配备2台3000KN 油压千斤顶，按左右对称布置。主油缸的油压由电动油泵供给，两台并联供油，千斤顶行程500～1000mm。
千斤顶的工作坑内的布置采用四台组合式，顶力全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，采用机械挖运土方，管上半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。
(2)   高压油泵
由电动机带动油泵工作，选用额定核动力为31.5Mpa液压油泵，经分配器，控制阀进入千斤顶，各千斤顶的进油管并联在一起，保证各千斤顶活塞的出力和行程一致。
(3)   顶铁
顶铁是传递和分散顶力的设备。要求它能承受顶进压力而不变形，并且便于搬动。
根据顶铁位置的不同，可分为横顶铁、顺顶铁和U形顶铁三种。
(4)   其它设备
工作坑上设活动式工作平台，平台用30号工字钢梁，上铺15×15cm方木。工作坑井口处安装一滑动平台，作为下管及出土使用。在工作平台上设起重架，上装电动卷扬机，其起重量应大于管子重量。
(4）设备安装
当工作井底板完成后，设置好安全围栏和爬梯，然后由工作井边的起重机将上述设备吊入井内按要求的精度安装。
2、工作井地面设备选型及布置
（1） 气压系统（气压法顶管）：包括空压机、冷却塔、空气过滤器、贮气罐、气压管路、单向阀、调压阀、气压表、安全阀等。
本工程每座顶管工作井拟配置2台6m3 空气压缩机（气压法时使用），施工期保证1台工作，1台备用。
（2） 液压系统：包括高压油泵、控制阀、溢流阀和油管油箱等，其作用是对主顶千斤顶提供压力油。
本工程每座顶管工作井需配置1套液压系统，每套系统选用1台50Mpa高压油泵。油泵流量10L / min。
（3） 压浆系统（需要时采用）：包括泥浆池、搅拌机、注浆泵、管道及各种闸阀等。
每座工作井采用一套配置拌