昆明路工作井支护专项施工方案140505.doc

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目 录
目 录 1
第一章 编制说明及依据 1
一、编制说明 1
二、编制依据 2
第二章 工程概况及地质条件 2
一、工程概况 2
二、工程地质水文条件 3
第三章 工作井及接收井支护方式的选择 4
第四章 工作井设计计算 8
第五章 工作井及接收井施工技术方案 11
一、工作井及接收井支护设计 11
二、施工工艺流程 13
三、工序施工方法 13
四、施作工作井底板 15
五、注意事项 16
第六章 顶管施工技术方案 17
一、顶力计算与后背设计 17
二、主要设备的选择 19
三、施工技术方案 20
四、沉降观测 24
五、工期 28
第七章 技术质量保证措施 28
第八章 安全施工保证措施 28
一、安全施工一般要求 29
二、特殊过程安全要求 30
三、安全应急预案 30
第一章 编制说明及依据
一、编制说明
根据《建设工程安全生产管理条例》和建设部建质【2009】87号文件《危险性较大的工程安全专项方案编制及专家论证审查办法》的要求，开挖深度超过5米（含5米）的基坑开挖、支护工程必须由施工企业组织专家组对编制的安全专项方案进行认证审查。
由我司承建的昆明路市政热力管道改造（汽改水）工程涉及的深度大于5米的工作井和接收井各有1座，分别为J7和J8井，根据我公司《专项方案编制管理规定》，本方案已由项目技术负责人组织相关技术人员编制，公司技术质量部进行审核、完善，并经公司主管工程师审批，现提请专家组对本方案进行认证审查，以便我部修订完善后实施。
二、编制依据
1、《昆明路市政热力管道改造（汽改水）工程施工图》
2、《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建制【2009】87号文）
3、《建设工程安全生产管理条例》国务院令第393号
4、本工程《施工组织设计》
5、本工程地质勘察报告及现场障碍物调查情况
6、《湿陷性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程》（JGJ167—2009）
7、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）
8、《给水排水工程顶管技术规程》（CECS 246-2008）
9、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002
10、《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）
11、《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）
12、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120—99）
13、《地下建筑工程逆作法技术规范》JGJ165-2010

第二章 工程概况及地质条件
一、工程概况
昆明路市政热力管道改造（汽改水）工程（以下简称为本工程），本工程管道敷设在昆明路路中心线以北47 米处，呈东西走向，全线地形较平坦，全长1454m。设计管径DN900，管材选用焊接钢管。沿线有一条新铺道路（J7-J8段），根据政府规定，新铺道路三年之内不能开挖，我单位拟采用d3000mmⅢ级钢筋混凝土钢承口管顶管施工作为套管，长度50m，埋深11m～11.5m。其余管段均采用开槽施工。检查井采用9600×4700mm矩形钢筋混凝土检查井，混凝土强度C30，抗渗等级S6 ，抗冻等级F150。

二、工程地质水文条件
根据西安市勘察测绘院提供的勘察报告，顶管段标高位于皂河二级阶地。
皂河二级阶地地层主要由①杂填土、②-1黄土状粉质粘土、②黄土、③古土壤、④粉质粘土等构成，各层地基土岩性如下：
①杂填土（Q4ml），灰褐色，夹少量砖块，结构松散，土质不均匀，分布不均匀。层厚0.5-6.5m。
②-1黄土状粉质粘土（Q4al+p1），褐黄色，土质均匀，孔隙发育，大孔结构明显，具有湿陷性，硬塑状态，中压缩性。层厚1.6-4.1m，层底埋深4.1-6.2m。
②-2黄土（Q32eol）：褐黄色，土质均匀，孔隙发育，大孔结构明显，具有湿陷性，湿陷性轻微，可塑状态，中压缩性。层厚3.8-9.2m，层底埋深10.0-13.7m。
③古土壤（Q3lel）：褐红色，地裂缝标志层，土质均匀，孔隙较发育。可塑状态，中压缩性。层厚1.0-3.9m，层底埋深15.2-17.8m
④粉质粘土（Q3al+p1），褐色~黄褐色，土质均匀，可塑状态，中压缩性，最大揭露厚度13.8m（28号孔，孔深30.0m）。
2 地下水
根据地勘报告，勘察期间，沿线勘察深度范围内地下水埋深为12.3～14.5m。

第三章 工作井及接收井支护方式的选择
目前在湿陷性黄土地质条件下，广泛采用的工作井支护方式主要有钢筋混凝土逆作法支护、沉井支护、板撑支护等。为贯彻技术先进、安全适用、经济合理、确保质量的国家技术经济政策，结合施工图要求、本工程施工特点及结构计算，制定了三套施工方案。具体如下：
方案一：采用板撑密支撑支护。
方案二：采用圆形钢筋混凝土沉井支护
方案三：采用矩形钢筋混凝土护壁，逆作法施工。

方案比选：
一、顶管工作井板撑支护结构计算书
1、撑木计算
根据地勘报告，本项目地下主要为黄土层和粉质粘土层。
R=18.9KN/m3 ρ=22。
支撑结构：垂直挡土板（密板撑）-水平撑土板-圆撑木（上下间距1.5米，水平间距2.5米）
（1） 水平挡土板抗弯强度计算
基坑在h=8米处对水平板的主动土压力Pa
Pa=r×h×tg2(45-μ/2)=18.9×8×0.45=68KN/m2
水平板规格b×d=30×10cm 红松TC130型板材
在8米处作用水平板荷载为q1=Pa×b
q1=68×0.3=20.4KN/m
水平板承受的最大弯矩按两距连续梁计算 跨距2.5m
Mmax=0.07×q1×L12=0.07×20.4×2.52=8.925KN·M
水平板截面抵抗矩 W=1/6×b×d2=1/6×0.3×0.12=5×10-4 m3
水平板抗弯强度 f= Mmax/W=8.925×103/5×10-4 =17.85 MPa
水平板抗变强度设计值fm=13MPa （建筑施工模板安全技术规范JGJ-2008）
∴ f＞fm 不满足
（2） 垂直挡板抗弯强度计算
水平板规格b×d=30×10cm 红松TC130型板材 垂直间距1.5m
主动土压力 Pa’=r×h×tg2(45-μ/2)=18.9×8×0.45=68KN/m2
垂直板上荷载 q2=68×0.3=20.4KN/m
垂直板最大弯矩按简支梁考虑
Mmax=1/8×q2×L12=0.07×20.4×1.52=5.74KN·M
垂直板截面抵抗矩 W=1/6×b×d2=1/6×0.3×0.12=5×10-4 m3
垂直板抗弯强度 f= Mmax/W=5.74×103/5×10-4 =11.5 MPa
垂直板抗变强度设计值fm=13MPa
∴ f＜fm 满足
2、撑木强度计算
（1）支点反力计算
撑木规格 L0=4m d=0.2m的原木 材质为TC13B型木料
水平板在8m处主动土压力Pa=68KN/m2撑木上下垂直间距为1.5m
水平板荷载为q2=Pa×1.5=102 KN/m
Ra=1/2×q2×L1=1/2×102×2.5=127.5 KN
（2）撑木长细比及轴心受压稳定系数计算
λ= L0/i （λ-长细比 L0-撑木长度 i-撑木截面回转半径 i=d/4=0.05）
λ=4/0.05=80＜91
故φ=1/［1+（λ/65）2］=1/［1+（80/65）2］=0.398
（3）撑木轴心压力计算
轴心压力N=φ×A0×fm
N-轴心压力
A0-撑木面积
fm-顺纹抗压强度设计值fm =10 MPa
φ-撑木轴心受压稳定系数
N=0.398×π/4×0.2×10=125 KN＜127.5 KN
∴ 不满足
结论：板撑支护存在安全隐患，适用于深度较浅的基坑支护。
二、沉井施工的优、缺点
沉井基础是以沉井法施工的地下结构物和深基础的一种型式。是先在地表制作成一个井筒状的结构物（沉井），然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土，使沉井在自重作用下逐渐下沉，达到预定设计标高后，再进行封底，构筑内部结构。
(1)优点
①埋置深度可以很大，整体性强、稳定性好，有较大的承载面积，能承受较大的垂直荷载和水平荷载；
②沉井既是基础，又是施工时的挡土和挡水结构物，下沉过程中无需设置坑壁支撑或板桩围壁，简化了施工；
③沉井施工时对邻近建筑物影响较小。
(2)缺点
①施工期较长；
②施工技术要求高；
③施工中易发生流砂造成沉井倾斜或下沉困难等。

比选结果：
通过板撑支护结构计算书计算结果可知，撑板支护存在不安全稳定性，沉井施工对施工技术要求高，工期较长。钢筋混凝土护壁逆作法支护形式施工工艺成熟，较沉井施工更简单，易操作。其基本施工原理是：利用土体自身结构强度和稳定性，自上而下分层开挖土体，在井内分层浇筑钢筋混凝土，并在一定高度设置水平横撑完成工作井支护。因此，我司建议采用方案三，矩形钢筋混凝土护壁，逆作法施工。在顶管和热力管道施工完毕后，将工作井改造为热力检查井。

第四章 工作井设计计算
（一）设计条件
1、钢筋混凝土工作坑净尺寸6.0×5.0m（长×宽）；
2、混凝土强度等级：C30；
3、钢筋采用HRB335（Ф）级热轧钢筋；
4、钢筋保护层厚度：壁板35mm,底板上层35mm，底板下层40mm，顶板30mm；
5、回填土重度：18KN∕m3 ；
6、由于各管线存在交叉施工现象，故选用汽-20荷载等级（20N∕m2）
7、地基承载力fa=200KPa，内摩檫角=ф30.
（二）壁板计算
井护壁厚度计算如下，支护混凝土等级选定为C30。
1、土压力计算：
查公路《施工手册-桥涵》，土压力按库仑公式计算,
Ea=rhtg2(450- /2)
式中：Ea=主动土压力（kPa）
r=18（KN/m3）土天然重度
=坑壁土平均内摩擦角（200）
h=基坑深度（m）
=18*13.72* tg2(450-20/2)
=121.347（kPa）
2、护壁厚度计算：
d= kEaD/2fc
式中：k=1.65安全系数（查建筑工地施工计算手册）
D=基坑井壁直径（m） Ea=主动土压力（kPa）
fc=混凝土早期抗压强度（kPa）,查施工手册第四版得弹性模量E（3*104N/mm）
=1.65*121.347*10780/2*3*104
=32.67（cm）
结论：经计算工作井、接收井护壁厚度取值350mm即可满足安全要求，根据《建筑基坑支护技术规程》规定，工作井壁厚不得小于400mm，本工程壁厚（护壁+内衬墙）取值为：原地面以下H/3范围内取400mm，中部范围取450mm，基底以上1H/3范围内取,500mm。
（三）、配筋计算
（1）、设计要求:
　　　　结构安全等级: 一级
　　　　混凝土强度等级: C30
　　　　钢筋等级: HRB335
　　　　弯矩设计值 M＝50.000000（kN-m）
　　　　轴心力设计值 N＝224.000（kN）
　　　　矩形截面宽度 b＝5500.0（mm）
　　　　矩形截面高度 h＝1000.0（mm）
　　　　钢筋合力点至截面近边的距离 a'＝a＝35.0（mm）
（2）、计算参数:
　　　　根据设计要求查规范得:
　　　◇重要性系数 γ0＝1.0
　　　◇混凝土C30的参数为:
　　　　系数 α1＝1.00
　　　　系数 β1＝0.80
　　　　混凝土轴心抗压强度设计值 fc＝14.3（N/mm2）
　　　　混凝土轴心抗拉强度设计值 ft＝1.43（N/mm2）
　　　　正截面混凝土极限压应变 εcu＝0.00330
　　　◇钢筋HRB335的参数为:
　　　　钢筋抗拉强度设计值 fy＝300（N/mm2）
　　　　钢筋弹性模量 Es＝2.0（×100000N/mm2）
（3）、计算过程:
　　　◇截面有效高度:
　　　　h0＝h－a＝965.0（mm）
　　　◇偏心距:
　　　　e0＝M／N＝223.2（mm）
　　　◇判别结构破坏类型:
　　　　h／2－a＝965.0（mm）
　　　　因为e0＞h／2，属于大偏心受拉
　　　◇钢筋面积计算:
　　　　e'＝e0＋h／2－a'＝688.2（mm）
　　　　As'＝As＝γ0×N×e'／fy／（h0－a'）＝1299.0（mm2）
　　　◇配筋率验算:
　　　　规范要求最小配筋率ρmin＝取大者（0.2％，45×ft／fy％）＝0.21（%）
　　　　ρmin×b×h＝11550（mm2）
　　　　As'≥ρmin×b×h＝11550（mm2）
　　　　As≥ρmin×b×h＝11550（mm2）
（4）选用钢筋计算
已知：钢筋面积As＝11550（mm2）
选用钢筋：根数＝36（根），直径φ＝20.0（mm），总面积＝11307.6（mm2），单根钢筋理论重量＝2.47（kg/m）。
已知井宽5000，钢筋36根，计算钢筋间距为：5000/36=152.77mm
取150mm。具体配筋如钢筋图所示：

第五章 工作井及接收井施工技术方案
一、工作井及接收井支护设计
1、工作井尺寸确定：矩形工作井底部尺寸应符合以下要求
底宽=D1+S
底长=L1+L2+L3+L4+L5
式中：S——操作宽度（m）,取2.4-3.2m
D1——管外径（m）
L1——管子顶进后，尾部压在导轨上的最小长度（m）
L2——管节长度（m）
L3——出土工作间长度，根据出土工具而定，宜为1.0-1.8m
L4——液压油缸长度（m）
L5——后背所占工作坑长度，包括横木、立铁、横铁（m）
根据以上要求本工程工作井底部净尺寸为： 5米（宽）×6米（长）。
2、工作井采用钢筋混凝土逆作法支护，混凝土强度等级C30，各层支护厚度及配筋详见下图：

护壁形式结构示意图
3、工作井每层开挖深度不大于3米，井壁混凝土浇筑采用扣件式钢管满堂支撑，模板采用2400×1200×18木模板，模板支撑架根据所承受的荷载选择立杆的间距和步距，根据本工程工作井结构和空间特点立杆平面布置为700mm×700mm，水平杆步距为1000mm，底层纵横向水平杆作为扫地杆，距地面高度不大于300mm，模板支撑架四周从底到顶连续设置竖向剪刀撑，顶端和底部设置水平剪刀撑。
二、施工工艺流程
逆作法钢筋混凝土支护施工工艺流程为：土方开挖→钢筋制作→模板制作→第一段井体浇筑→第二段井体浇筑→第三段井体浇筑→第四段井体浇筑→地基处理→砼底板浇筑。
三、工序施工方法
1、土方开挖
工作井土方开挖遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则进行开挖和支撑。土方开挖3米以内采用机械开挖，人工修整，并根据土质情况，及时进行钢筋混凝土护壁的支护，从坑壁开挖至浇筑完混凝土所用时间不超过4天。3米以下采用人工开挖，机械出土，下层挖土时严禁出现大的扰动现象，以避免上层钢筋混凝土护壁后发生坍塌现象。必要时采用单侧开挖支护，即先开挖一侧，然后进行支护，待混凝土强度达到设计强度的80%后再进行另一侧的开挖、支护。
2、模板工程
模板选用优质竹胶板制作，模板尺寸为2.4×1.2m。模板支撑采用扣件式钢管满堂支撑，根据本工程工作井结构和空间特点立杆平面布置为700mm×700mm，水平杆步距为1000mm，底层纵横向水平杆作为扫地杆，距地面高度不大于300mm，模板支撑架四周从底到顶连续设置竖向剪刀撑，顶端和底部设置水平剪刀撑。
3、钢筋工程
主筋钢筋的表面应洁净，使用前将表面油渍、鳞锈等清理干净；钢筋应平直，无局部弯折，成盘的钢筋均应调直；预制构件中的主筋均采用对焊、焊接并按照有关规定抽样送检；钢筋接头应互相错开，并严格按照国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204—92）中的有关规定执行；现场钢筋绑扎时，其交叉点应用扎丝绑扎结实，必要时用电焊焊牢。钢筋规格、尺寸应符合设计图纸要求和规定，绑扎钢筋时应采用撑件将二层钢筋位置固定，保证钢筋设计间距。为了保证保护层的厚度，应在钢筋与模板之间设置同强度标号的水泥砂浆垫块，垫块应与钢筋扎紧并互相错开。钢筋绑扎完成后，应上报监理工程师进行隐蔽验收。隐蔽验收合格后，方可进行立内模。
绑扎钢筋时严格按照管道位置的要求，设置各种预留孔，预留孔的位置必须准确，预留孔周围设置加强箍筋进行补强。
4、混凝土工程
模板和支架工序完成后，必须经监理工程师进行验收。验收合格后，方可进行混凝土的浇筑。为缩短施工周期和保证工程质量，采用泵送商品混凝土。泵送混凝土可将输送管的软管直接放入浇筑段，距离浇筑面1米左右，保证混凝土不离析。
混凝土振捣采用插入式振捣棒振捣，振捣棒插入时应离开钢筋，但应防止混凝土振捣不匀和振捣过密而产生混凝土离析现象的发生。混凝土在捣振时应注意和随时检查模板受力和钢筋受力的情况，防止模板因混凝土振捣的原因而跑模。
采用分段浇筑混凝土时，严格按规范要求做好施工缝。施工缝做成凸缝，并在后浇时将连接处的混凝土凿毛，并用水清洗干净，浇筑时先用水泥砂浆坐浆，然后轻倒第一层混凝土并振捣密实，以免形成蜂窝，影响内衬墙的质量。在混凝土浇捣过程中，还应做好混凝土的试块工作，保证质保资料的完善。
混凝土浇捣完成后应及时养护，养护方法可采用自然养护和塑料膜覆盖法。在养护过程中，对混凝土表面需浇水湿润，严禁用水泵喷射而破坏混凝土。养护时应确保混凝土表面不发白，至少养护七天以上。养护期内，不得在混凝土表面加压、冲击及污染。
在拆模时，应注意时间和顺序。拆模时间控制在混凝土浇筑后的3～4天内进行，过早或过晚的拆模对混凝土的养护都是不利的；拆模顺序一般是先上后下，小心谨慎，以免对混凝土表面造成破坏。对于分段浇捣混凝土部位，应保留最后一排模板，利于向上接模。

四、施作工作井底板
根据详细调查情况，地下水位埋深12.3～14.5m米。因我部工作井开挖深度为11.3～11.7m范围内，故不考虑降水，只采用基底集水井明排的方式进行排水，排水采用扬程20m的污水泵进行，排水后确保基坑底无积水，无流砂，无翻浆。
1、基底换填
基底应采用透水性好的材料进行换填，我部选用砂砾石。在第四层护壁做完后，拟将工作井基坑下挖1m，同时在基坑两侧做集水井，视集水情况用污水泵进行抽水。然后进行50cm厚的砂砾石垫层施工，砂砾石垫层施工时必须用水准仪抄平，保证基底的平整度。
2、浇筑C15砼垫层
砂砾石垫层施式完毕，有砂砾石垫层上部施工 10cm厚C15砼垫层。垫层施工完毕后，需保证无地下水上冒现象。
3、绑扎底板钢筋
底板纵向钢筋采用Φ20筋，水平筋采用Φ18钢筋，分上下两层布置。底板钢筋需伸入井壁且与护壁钢筋连为一个整体，同时在底板与井壁连接的地方布置Φ18的倒角筋，钢筋绑扎注意事项同井壁一致。
4、底板砼浇筑
钢筋绑扎完毕，报监理工程师验收合格后即可进行井底砼浇筑，底板混凝土采用导管法施工。导管为钢制法兰短管连接而成，法兰短管每节长1.0m，直径为300mm。在浇筑混凝土前，将混凝土导管按预先设定的位置准确地放入工作井内。
混凝土采取商品混凝土，根据砼浇筑进度安排提前与商品混凝土搅拌站进行预约，确保施工过程中混凝土供应量，混凝土运到现场后直接卸在导管漏斗内，通过导管浇筑。导管底距砼面不得超过1m，以防砼离析。因底板砼厚度为50cm，因此现场分两层浇筑，且需保证在下层砼初凝前进行上层砼的浇筑。砼浇筑注意事项同井壁砼一致。
五、注意事项
1、基坑开挖应注意以下事项：
a、施工期间应密切留意天气预报，如果报告有台风暴雨应暂停施工。如施工期间遇一般小雨，已开挖的井壁位置应用防雨布遮盖，并开泵抽水，避免雨水长时间浸泡沟槽。若发现变形较大应用碎石回填拱脚已开挖部分。
b、设置好的监测点，作好井的水平位移监测、邻近建筑物构筑物的变形监测、地下水位监测、土体竖向变形监测等。
c、如果施工时发现地质情况与勘察资料相差较大，应立即会同业主、监理、设计等单位共同协商解决。
2、工作井防护
工作井周围必须安装护栏，护栏高度1.2米，封闭围挡。护栏采用（钢管Φ48mm）钢管搭设，钢丝网封闭，钢管打入地面50～70cm深。钢管离基坑边口的距离，取80cm。工作井上下应配有梯子，梯子必须有扶手，其踏步尺寸不大于30cm，作业人员应从规定的通道上下，不得从非通道进行攀登，也不得任意利用吊车臂架等施工设备进行攀登。

第六章 顶管施工技术方案
一、顶力计算与后背设计
本工程是将壁板加厚作为千斤顶的后背墙。 
1、后背墙 
后背作为千斤顶的支撑结构，要有足够的强度和刚度，且压缩变形要均匀。 所以，应进行强度和稳定性计算。本工程采用钢筋混凝土后背，厚度1米，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。 
2、顶力计算 
   推力的理论计算：
F=F1十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3.6m  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7m 
        γ—土的湿重量，取1.9t/m3 
    P＝0.55×1.9×7＝7.31t/m2 
    F1=3.14/4×3.62×7.31＝74.37t 
  F2＝πD×f×L
    式中f一管外表面平均综合摩阻力，取0.85t/m2 
    D—管外径3.6m 
    L—顶距，取最大值85m
    F2＝3.14×3.6×0.85×85＝816.71t。
因此，总推力F=74.37+816.71＝891.08t。

3、钢筋砼管顶管传力面允许的最大顶力按下式计算： 

式中  Fds — 管道允许顶力设计值（KN）       
φ1— 管材受压强度折减系数，可取1.00 
φ3— 管材脆性系数，可取1.00 
φ4— 管材顶管稳定系数，可取0.36
γQd— 顶力分项系数，可取1.3 
Ap— 管道的最小有效传力面积（mm2） 
fs— 管材受压强度设计值（N/mm2）235 N/mm2
由上式可得砼管顶管传力面允许的最大顶力约700t ，经计算得知总推力F=891.08t，大于砼管顶管传力面允许的最大顶力，顶管时只能用其80%，700×80%=560t。主顶使用两台350t级油缸，在推进时，每台油缸的最大顶力不得超过560/2=280t。剩余顶力需要中继间来解决。根据规范规定，当估算总顶力大于管节允许顶力设计值或工作井允许顶力设计值时，应设置中继间。因此，本次顶管段需在中间部位增设一个中继间，并根据现场实际情况进行注浆减阻措施。
二、主要设备的选择
顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、顶铁、工具管及运出土设备等。 
(1)千斤顶 
千斤顶是掘进顶管的主要设备，本工程工作井拟配置2台350t液压千斤顶。
千斤顶在工作坑内的布置采用两台组合式，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36.5Mpa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)垂直运输工具 
作坑的垂直运输地面与工作坑的土方，管道与顶管设备的垂直运输采用简易龙门和卷扬机（电动葫芦），并搭设工字钢梁作为地面工作平台。下管采用汽车式起重机吊装。 
(5)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。

三、施工技术方案
3.1、管前挖土与顶进 
3.1.1、管前挖土 
管前挖土是控制管节顶方向和高程、减少偏差和重要作业，是保证顶质量及管上构筑物安装的关键。 
3.1.2、下管 
挖土之前应先下管，并做好以下几项工作： 
a、检查管子 
下管前应先对管子进行外观检查，主要检查管子有无破损及纵向裂缝；端面要平直；管壁无坑陷或鼓泡，管壁应光洁。检查合格后的管子方可用起重设备吊到工作坑的导轨上就位。 
b、检查起重设备 
起重设备以检查、试吊，确认安全可靠方可下管。下管时工作坑内严禁站人。当距导轨小于50㎝时，操作人员方可进前工作。 
c、管子就位 
第一节管放到导轨上，测量管子中心及前端和后端的管底高程，确认安装合格后方可顶进。第一节管作为工具管，顶进方向与高程的准确，是保证整段顶管质量的关键。因此，必须认真对待此项工作。 
3.2、管前挖土的长度控制 
一般是安排一个人挖土。为加快工程进度，每班两个人，轮流开挖。 
土方在管内可采用电瓶车进行，也可采用人力斗车进行运输。 
土方在工作坑采用电动葫芦进行垂直运输。 
在一般地段，土质良好，挖土时可超挖30～50㎝。在铁路道轨下不得超越管端经外10㎝，在道轨以外最大不得超过30㎝，同时应遵守管理单位的规定。 
3.2.1、管子周围超挖的控制 
在不允许土下沉的顶地段（如上面有重要建筑物或其它管道），管子周围一律不得超挖。 在一般顶管地段，上面允许超挖1.5㎝，但在下面135°范围内不得超挖，一定要要保持管壁与土基表面吻合。 
3.3、顶进 
采用2台350t/台的液压千斤顶作为主顶。顶进开始时，就缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常速度顶进。 
顶进若发现有油路压力突然增高，应停止顶进，检查原因经过处理后方可继续顶进，回镐时，油路压力不得过大，速度不得过快。 
挖出的土方要及时外运，及时顶进，使顶力限制在较小范围内。 
3.4安装工具胀圈 
为了有利于导向，顶进的前数节管中，在接口处应安装内胀圈，通过背楔或调整螺栓，使用胀圈与管壁紧成为一个刚体。胀圈一定要对正接口缝隙。安装牢固，并在顶进中随时检查调整。 
3.5测量与校正 
a、测量 
在顶第一节管（工具管）时，以及在校正偏差过程中，测量间隔不应超过300㎜，保证管道入土的位置正确；管道进入土书面通知后的正常顶进，测量间隔不宜超过1000㎜。 
中心测量：顶进长度在600㎜范围内，可采用垂球拉线的方法进行测量。要求两垂球的间距尽可能的拉大，用水平尺测量头一节管前端的中心偏差。一次顶进超过600㎜采用经纬仪测量。 
高程测量：用水准仪及特制高程尺，根据工作坑内设置的水准点，标高（设两个），测头一节管前端管内底高程，以掌握头一节管子的走向趁势。测量后应与工作坑内另一水准点闭合。 
激光测量：用激光经纬仪安装在工作坑内，并按照管线设计的坡度和方向调整好，同时在管内装上标示牌，当顶进的管道与设计位置一致时，激光点即射到标示牌中心，说明顶进质量无偏差，否则应根据偏差量进行校正。 
全段顶进完后，应在每个管节接口处测量其中心位置和高程，有错口时，应测出错口的高差。 
b、校正（纠偏） 
顶管误差校正是逐步进行的，形成误差后不可立即将已顶好的管子校正到位，应缓缓进行，使管子逐渐得位，不能猛纠硬调，以防产生相反的结果。常用的方法有以下2种： 
超挖纠偏方法：偏差为10～20㎜时，可采用此方法，即在管子偏向的反侧适当超挖，而在偏向侧不超挖甚至留坎，形成阻力，使管子在顶进中向阻力小的超挖侧偏向，逐渐回到设计位置。 
千斤顶纠偏法：方法基本与顶木纠偏法相同，只是在顶木上用小千斤顶强行将管慢慢移位校正。 

3.6管道内辅助管道的辅设 
管内的辅助管道设置于管道内壁，用钢架将其有序地固定在管壁上。 
a、通风设施： 
由于管道顶进距离长，埋置深度深，管道内的空气不新鲜，加上土体中会产生有害气体，因此，必须设置供气系统。通风设施用一台柴油空压机将压缩空气输入空气滤清器，再进入储气桶，经过气压调节阀，将压缩空气传输至管道最前端，并将管道最前端的空气排出，以此进行空气循环。 
b、电源布置： 
在顶管过程中，主要的电源为动力用电和照明用电。 
●动力用电 
由于顶管机械设备采用380V 动力电，因此，动力电必须做到二级保护和接地保护措施，动力电源线设置在操作人员不易接触处，并在电源线外增设护套，保证用电安全。 
●照明用电
3.7注意事项
本次顶管有一处穿越现状铁路和一根DN1200污水管，在从铁路下方穿越前，应提前跟铁路相关部门沟通，办理相关手续。在此施工期间，火车通过此处时应适当放慢车速，管道顶进时应减少每次顶进距离，严禁超挖。顶进后应及时对管道四周进行注浆加固措施。穿越污水管道时应采用同样方法。在穿越这两处施工中和施工完毕后对其进行沉降观测，及时获取信息，并采取相关措施。
四、沉降观测
由于此次顶管有一处穿越铁路和一道DN1200污水管，因此，在施工过程中拟对这两处位置设置沉降观测点，严格按照规范要求进行观测，一旦发现超过沉降报警值，应立即停止施工并及时采取相关措施。
1、沉降变形测量点的布置
6.1沉降变形测量点分为基准点、工作基点和沉降变形观测点三类，其布设按下列要求：
6.1.1 基准点。基准点使用全线的基岩点、深埋水准点、CPI、CPII和二等水准点。
6.12 沉降变形点。直接埋设在要测定的沉降变形体上。点位应设立在能反映沉降变形体沉降变形的特征部位，不但要设置牢固，便于观测，还要形式美观，结构合理，且不破坏沉降变形体的外观和使用。
2、主要观测元件埋设说明
沉降观测桩：选择Φ20mm钢筋，顶部磨圆并刻画十字线，底部焊接弯钩，待基床表层级配碎石施工完成后，在观测断面通过测量埋置在设计位置，埋置深度不小于0.3m，桩周0.15m用C15混凝土浇筑固定，完成埋设后测量桩顶标高作为初始读数。

路基沉降观测桩埋设布置图
3、沉降观测具体要求
3.1水准网的观测按照国家二等水准施测，对线下工程变形点的观测应采用闭合或附合水准路线，水准路线经过的工作基点或基准点数量不得少于两个。
3.2水准仪使用天宝DiNi03电子水准仪，仪器及配套水准尺均应在有效合格检定期内。水准仪与水准尺在使用前及使用过程中，经常规检校合格，水准仪视准轴与水准管轴的夹角均不超过15″。仪器各种设置正确，其中有限差要求的项目按规范要求在仪器中进行设置，并在数据采集时自动控制，不满足要求的在现场进行提示并进行重测。
3.3外业测量一条路线的往返测使用同一类型仪器和转点尺垫，沿同一路线进行。观测成果的重测和取舍按《国家一、二等水准测量规范》（GB/T 12897-2006）二等水准有关要求执行。观测时，视线长度≤50m，前后视距差≤1.5 m，前后视距累积差≤6.0 m，视线高度≥0.5m；对个别观测标设置高度比较高，造成仪器视线高度超过0.5m的限差规定情况，视线高度限差可调整为不大于0.3m。测站限差：两次读数差≤0.4mm，两次所测高差之差≤0.6 mm，检测间歇点高差之差≤1.0 mm，观测读数和记录的数字取位：使用数字水准仪读记至0.01mm。
3.4观测时，一般按后-前-前-后的顺序进行，对于有变换奇偶站功能的电子水准仪，按以下顺序进行：
⑴往测：奇数站为后—前—前—后
偶数站为前—后—后—前
⑵返测：奇数站为前—后—后—前
偶数站为后—前—前—后
3.5每一测段均为偶数测站。晴天观测时给仪器打伞，避免阳光直射；扶尺时借助尺撑，使标尺上的气泡居中，标尺垂直。
3.6观测前30分钟，将仪器置于露天阴影处，使仪器与外界气温趋于一致；对于电子水准仪，进行不少于20次单次测量，达到仪器预热的目的。测量中避免望远镜直接对着太阳；避免视线被遮挡，遮挡不超过标尺在望远镜中截长的20%。观测时用测伞遮蔽阳光，对于电子水准仪，施测时均装遮光罩。
3.7自动安平水准仪的圆水准器，严格置平。在连续各测站上安置水准仪时，使其中两脚螺旋与水准路线方向平行，第三脚螺旋轮换置于路线方向的左侧与右侧。除路线拐弯处外，每一测站上仪器与前后视标尺的三个位置，一般为接近一条直线。
3.8观测过程中为保证水准尺的稳定性，选用2.5kg以上的尺垫，水准观测路线必须路面硬实，观测过程中尺垫踩实以避免尺垫下沉。同时观测过程中避免仪器安置在容易震动的地方，如果临时有震动，确认震动源造成的震动消失后，再激发测量键。水准尺均借助尺撑整平扶直，确保水准尺垂直。
3.9当相邻观测周期的沉降量超过限差或出现反弹时，应重测并分析工作基点的稳定性，必要时联测基准点进行检测。
3.10数据处理时，闭合差、中误差等均满足要求后进行平差计算，水准路线要进行严密平差，选用经鉴定合格的软件进行。
3.11元器件保护要求：
3.11.1 各项目部成立专门小组，进行观测器件的埋设、测量和保护工作，小组人员分工明确，责任到人。
3.11.2 凡沉降板附近一米范围内土方应采用人工摊平及小型机具碾压，不得采用大型机械推土及碾压，并配备专人负责指导，以确保观测器件不受损坏。
3.11.3制定稳妥的保护措施并认真执行，确保观测器件不因人为、自然等因素而破坏，观测器件埋设后，制作相应的标识旗或保护架插在上方。路堤填筑过程中，派专人负责监督观测断面的填筑。
4、沉降量允许值与报警值
4.1轨面沉降值不得超过12mm，报警值为8mm；
4.2管道沉降值不得超过20mm，报警值为15mm。
五、工期
本次顶管施工计划工期90日历天。（详见施工进度横道图）

第七章 技术质量保证措施
1、测量定位所有的全站仪、水准仪等测量仪器必须经过鉴定合格，在使用周期内的计量器具按计量标准进行计量检测控制。
2、轴线定位、控制点要严格保护、避免毁坏，在施工期间定期复查。
3、总标高控制点的引测，采用闭合测量方法，确保引测结果精度。
4、混凝土振捣密实，控制好振捣棒布点、插入深度及振捣时间、次数。
5、在结构施工过程中，保证钢筋、模板工程的实体质量，严格按照规范要求施工，保证工程质量。

第八章 安全施工保证措施
为加强现场安全施工管理工作，在施工前对全体参与施工人员进行全面的安全生产教育，全面进行