顶管施工技术方案.docx

1、编制依据： （一）、中国市政工程西北设计研究院有限公司昌吉州东三县天然气输气管道工程阜康至吉木萨尔段高压管线工程施工图设计；（二）、业主、路政管理部门及我施工方对施工现场的实际勘察；（三）、技术标准及规范： 公路工程技术标准（JTG BO1-2003） 公路桥涵施工技术规范（JTG /T F50-2011） 顶管工程施工规程（DG /TJ08-2049-2008） 给水排水工程顶管技术规程（CECS246：2008） 顶管施工技术及验收规范(试行)中国非开挖技术协会行业标准 顶进施工法用钢筋混凝土排水管（JC /T640-2010)2.1概要: 依据中国市政工程西北设计研究院有限公司昌吉州东三县天然气输气管道工程阜康至吉木萨尔段高压管线工程施工图设计,该项目为昌吉州彩乌线3号阀井至东三县燃气高压输气管道，主管道长度约220KM，支线长度约10KM，管道采用L415级钢，主线管径定高DN300，支线管径定为DN200，压力为6.3MPa。 依设计显示，新建DN300主管线在G216线K522+900处与公路交越，设计采用顶管穿越方式从公路下方穿越。套管选用D800802000钢筋混凝土顶进式排水管。穿越长度为32米。 项目区域内标准冻土深度1.6m，结构物埋设应大于标准冻土深度。 施工点位于戈壁腹地，夏季气温较高，施工机械使用、施工物资、生活物资补给等相对成本较高。 施工点距乌鲁木齐约150公里，施工所需钢筋混凝土顶进式排水管需自乌鲁木齐市汽车运输至施工现场。3、施工总体部署3.1质量及安全目标： 确保单位工程一次合格率100%，施工安全零伤亡、零事故，认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，全面落实安全生产管理制度，实现安全生产无重大事故。3.2 工期及施工进度安排： 1、工期：自开工之日起12日内 2、施工进度安排：详见施工进度计划表3.3 总体部署3.4 组织及分工 成立顶管穿越施工小组，负责本次穿越施工组织工作。项目负责人：陈新蕲安全员：王明亮质检员：高宁宇班组长：陈先银施工人员：6人（3人一组，共同2组）4、施工技术方案：4.1顶管穿越施工原理：顶管采用液压千斤顶进混凝土套管进行。在对顶管穿越的路由测量后，在公路两侧放出管道中心线，确定顶管穿越的进、出口位置，在一端挖操作坑，放入要穿越的套管及顶管设备。由人工先在套管前端掏土，待套管前端形成略大于套管外径的圆形空间后，再顶入套管。待套管顶进后再继续人工在顶管前端掏土，如此循环渐进，直到穿越公路到达接收坑。施工中的清土采用轨道小滑车（必要时配以小型卷扬机）经顶管、操作坑排出。业主及主管部门验收检查测量停顶、加接管挖管内土再顶管接管顶管清除管内泥土管道就位注浆施工设施拆除及现场清理4.2顶管施工工艺流程图挖操作坑和接收坑制作顶管靠背安装导向轨和设备测量放线 边顶管边清土检查纠偏4.3本次顶管穿越示意图：详见设计图4.4顶管穿越顶进阻力计算： 顶力计算： 顶进套管D800 (外径960)本次顶管穿越套管上方覆土厚度预计为3.24-4.80米，其顶进阻力一般可以按下列公式计算： 顶力计算： 顶进套管D800 (外径960) 本次顶管穿越套管上方覆土厚度预计为3.24-4.80米，其顶进阻力一般可以按下列公式计算：W1=fk1(Pv+Pn)DL+Po 式中：W1为管壁与土层的摩阻力（以吨计）f 为管壁与土层摩阻系数：湿性黏土层f 为0.25k1顶力折减系数：L=3060，k1=0.9Pv顶管上垂直土压力（t/）Pv=rh r为管顶上土容量(t/)黏土层为1.5；h为管顶上方土厚度（3.1-5.02m）（包括路面厚度）；h取平均厚度4.5mPn=管壁上土的水平压力（t/）Pn=Pvtg(45-/2) 为土壤内摩擦角,湿性黏土为18D为管外径(m)L为顶进总长度(m)Po为顶进全部管道自重(t)，D800混凝土套管每根(节长为2米)自重为1.25吨以本工程32米计算:2076.29t完成本工程顶管穿越理论计算需76.29t吨的最大顶力，此次工程我公司将配备1支QYS320型顶镐，推力为320吨，可以满足施工顶力要求。 管材受力计算 钢筋混凝土套管管内径d=800mm，管壁厚度t=80mm，外径D=960mm，每节管长度2000mm，混凝土强度C40，“F”型接口钢筋混凝土管，管的端头采用12mm的多层胶合板作衬垫。端面受力面积s=p(0.482-0.42) =0.221m2可承受的最大顶力为(安全系数为5)：F=s4000T/m2/5=176.84T 76.29t；满足要求。4.5 施工准备:A、穿越方案编制、报审，材料进场报验，穿越手续办理；B、施工人员、设备、工程材料进场就位；C、组织施工技术人员熟悉施工图，进行施工技术交底；D、向国道公路、通信等有关部门了解清楚穿越部位地段内地下是否有通信线缆，管道等设施，请相关主管部门给予确认，作业场地平整完成。E、测量放线，根据设计给定的桩位用经纬仪放出穿越轴线，在公路两侧打控制桩点，控制桩点是穿越精确对接的关键，因此，一定要精确且牢固，控制桩点要用混凝土对桩点底部浇筑，确保桩点在施工过程中不移位。F、顶管设备、配套设备及其它各种机具准备齐全。G、在穿越点两侧分设施工警示标志、减速标志、安全通过标志和夜间照明标志。4.6 作业坑挖：A、放线：依图纸在公路两侧放出操作基坑的灰线；B、沿所放操作基坑灰线四周人工开挖探坑，探明地下缆线或管线分布；C、在公路两侧利用水准仪测出高差，在两侧设置基准点；D、在确认无地下设施的情况下机械开挖公路两侧的操作基坑，开挖操作坑时要以两侧的高程基准点为依据，控制开挖深度，确保套管穿越的轴线沿水平顶进，操作基坑开挖尺寸（底长底宽深）为5.0m3.0m4.0m，操作坑四壁采用C30钢筋混凝土浇筑方式，竖井壁厚30cm。操作坑采用人工开挖方式，四壁支模进行钢筋混凝土浇筑，拆模后继续人工下挖，混凝土四壁浇筑，直至达到下挖高程要求，钢筋采用双层12钢筋网片，钢筋采用圆钢或螺纹钢。作业坑底部制作20cm厚混凝土垫层，在垫层制作时需考虑导向轨安装，在浇筑时安装预埋件。坑底标高比顶管底标高低0.2m。操作坑上口边沿设挡土堰，以防地表水汇入坑内。操作基坑一侧开挖人员逃生通道。作业区域设置安全防护，操作坑作业带宽度和防护要达到15m15m。E、 在开挖操作基坑时，后背墙的原土层不得破坏，机械开挖完成后由人工开挖保证与顶管穿越方向垂直，要与钢质后背墙紧密结合。F、操作基坑机械开挖完成后，利用水准仪对坑底进行测量，由人员抄平确保高程达到设计要求及套管穿越的轴线要求。4.7顶管设备安装就位：A、设备下坑前，要对已挖好的操作基坑进行重复测量，符合设计要求；B、预先制做后靠背墙(钢制后靠背墙)，吊装钢质后靠背墙，要确保与套管穿越轴线方向相垂直，后靠背必须牢固、稳定、坚实。C、导向轨的安装：导向轨选用钢制材料制作，两导轨应顺直、平行、等高。导向轨安装的允许偏差应为：轴线位置3mm、顶面高程0+3mm、两轨内距2mm。安装后的导向轨应牢固，不得在使用中产生移位，并应经常检查校核。D、架设激光指向仪：激光指向仪是本次穿越成功对接的关键控制设施，其架设的精度及稳定性是本次工程质量的关键，因此，激光指向仪的固定架必须选用钢质材料焊接安装，底部用混凝土浇筑固定。利用经纬仪和水准仪反复测量以减小人为测量误差。E、并根据现场情况在操作坑四壁利用架子管和钢模设置全方位的档土墙，安装吊装设备，本工程出土采用小型龙门架吊装，设备安装和加接套管采用吊车吊装。4.8顶管施工措施：1、 顶管选用钢承插口钢筋混凝土管，内径为800mm、壁厚80mm，执行标准混凝土和钢筋混凝土排水管（GBT11836-1999）的规定。2、 顶管作业时，首先把顶管在导向轨上稳定好，测量顶管中线与前后两端的高程(高差为25mm)，校核顶管轴线与测量中心线之间的偏差，要达到设计要求，每顶进一节管必须对套管高程进行认真复测核对，达到轴线及高程要求后方可加接管。3、 对套管的前进方向的控制要有效的利用激光指向仪，因为这是全天候24小时发挥作用，掏土过程中要以激光靶做为依据，保持激光靶始终为于洞的中心点，每日对激光靶进行校核，确保激光靶准确无误。但对套管前进方向的控制和检查激光指向仪仅是保证措施之一，还必须定期利用水准仪和经纬仪测量方可做到准确无误。4、 为使后背受力均匀，顶管设备与后背接触面加=30mm的钢板和钢制后靠背；为使顶管受力均匀，在顶管设备与顶管间加=30mm的承力盘；为保证顶管前进的方向，千斤应按顶管中轴线对称布置。5、 顶管前进时，顶程在不停的发生变化，因此要配备不同尺寸的顶入传力设备:顶柱。顶柱可用多根型钢加横梁焊接而成,或用铸铁铸造而成。顶柱尺寸要求能够满足最小和最大顶程的需要，从短到长每根相差500mm。6、 为防止操作坑塌方造成路基失稳及施工人员和设备损伤，操作坑四壁采用钢筋混凝土浇筑，操作坑外四周临边围挡，工作坑需设置人员逃生梯等安全设施。7、 顶管顶进过程中，人工在顶管前端掏土，整个顶进过程为边掏土边顶进，为保证顶进过程中的施工安全和道路安全，须严格控制掘进长度，采用“小进尺，多频次”的方式，在土质条件较好的情况下，每次掘这长度控制在3050cm，若土质条件较差，应将每次掘进长度控制在1020 cm之内。套管与周围土层之间的超大型挖量不得大于1.5cm。8、 在顶管过程中，每次掘进完成后应及时顶进，若因故出现施工中断，需对掘进断面支护回填处理，采用砂袋等对断面进行堆筑支护，避免塌方对道路产生不利影响。9、 顶管过程中，架设水准仪控制中心线，每顶进3050cm左右就要对顶管中心线、高程等进行观测，以施工放线时布置的中心桩为准进行监测，发现位移，要采取适当措施予以调整，每次纠偏角度不宜过大，可根据管径、顶进长度和土质情况来确定，一般可在520之间选择。纠偏可采用调整顶力作用点、在顶进管前端挖土或在顶管前端加木楔子纠偏等措施处理.10、 顶管每前进2000mm接管一次，每节顶管采用吊车安装，在导向轨上安稳后一定要进行重复测量，保证顶管前进方向和接管质量。钢筋混凝土管接口处垫上油毛毡、麻辫圈等，起缓冲作用及密封防水处理。11、 顶管作业开始后，应24小时连续作业，无不可抗力因素不能中途停止作业。12、 顶管穿越示意图如下：4.9 泥浆配置及注浆：顶管穿越成功后,混凝土套与周围土质间总会存在间隙，若不做处理时间长会造成路面下陷等隐患，因此，注浆是顶管施工不可省缺的工序。1、注浆所用的压浆泵采用螺旋泵。管路接头选用拆卸方便、密封可靠的活接头。2、在顶管施工过程中就因考虑到后期注浆作业，一般应将注浆孔向上，注浆孔一般为顶管材料上自带，为保证后续注浆效果在主材供应时就应要求厂家将注浆孔套丝。3、注浆前应对套管入口和出口处与周围土层之间隙进行填充密封，以防注浆时泥浆泄压和泄漏。4、泥浆的配合比应按管道周围土层的类别、注浆材料的性质以及泥浆的技术指标确定，确定配合比后，在现场监理工程师的见证下进行配合比试验，实验合格后方可注浆。5、注浆材料可采用粉煤灰、水泥和膨润土的混合泥浆，其比例为5：2：1。项目单位参数出浆量L/H15002500电机功率KW4砂粒粒mm3W/C0.3灌（注）浆压力Mpa2.54.0（可调）输送距离水平m180垂直40（水泥砂浆）/60（水泥浆）粒斗容积L130整机重量kg230外形尺寸mm1360580800 主要技术参数 6、泥浆的注浆量按管道与其周围地层之间环形间隙的12倍估算。7、泥浆的灌注应符合下列规范：a) 搅拌均匀的泥浆应静置0.5小时后方可灌注；b) 注浆前应通过注水检查注浆设备，确认设备正常后方可灌注；c) 注浆压力按不大于0.1Mpa开始加压，在注浆过程中的注浆量、压力等施工参数，应按减阻及控制地面变形的量测资料调整。d) 每个注浆孔安装阀门，注浆遇有机械故障、管路堵塞、接头渗漏等情况时，经处理后方可继续面进。4.10 套管接缝处理：为防止因渗漏、套管跑水等对道路产生破坏，在套管顶进就位后，必须对其接缝进行防渗处理，对套管接缝处理分两步进行：1、在顶进施工加接套管时：在加接套管时，在管接缝内需填充浸泡热沥青的油麻，一来起缓冲作用，二来起密封作用；2、套管顶进就位后：用防水材料及水泥砂浆等材料进行沟缝；4.11 顶管施工检查及验收: 顶管验收执行GB 50268-2008给水排水管道工程施工及验收规范中顶管部分标准； 顶管作业完成后，顶进管道应满足如下要求：a) 顶进管道不偏移，轴向、径向最大偏差不得超过10cm，累计偏差最大不得超过20 cm，管道不得出现“人”字或“U”字坡，否则会出现套管两端或中部集水现象；b) 套管不得出现偏移、开裂、错口等缺陷；c) 套管接口套环应对正管缝与管端外周，管与管接缝防水密封良好，沟缝无裂痕，管端垫板粘接牢固、不脱落；d) 套管出入口处与周围土层之间隙处混凝土或砂浆封堵严密，无裂纹；e) 顶管结束后，管节接口的内侧间隙应按设计规定处理；设计无规定时，可采用石棉水泥、弹性密封膏或水泥砂浆密封主，填塞物应抹平，不得突入管内。f) 管道内部不得有泥土、建筑垃圾等杂物。5、公路安全保证技术措施：1、 顶管前由技术人员对全体施工人员进行安全质量教育和安全技术交底，按要求穿戴劳保用品，严格遵守操作规程。2、 为了确保顶管工作的准确性和安全性，严格控制超挖量，管前挖土长度应根据土质条件，最大不得大于50cm，若土质胶结状况差应进一步减小每次掘进量，管周围上方的超挖量不大于1.5 cm，若出现因土质松散原因造成的塌孔等，必须停止掘进，采用超前注浆或超前支护等措施，正常情况下每次掏土、顶进应控制在200mm500mm以内，保证掏土作业人员始终在顶管内作业。3、 进行顶管施工前，应确定所顶管处是否有油、气、水管线，是否有电、光缆，如有油、气、水管线或电、光缆应及时与有关部门取得联系，征得同意后方可施工。4、 顶管作业前应在要穿越的公路上做好公路沉降高程控制点：在穿越轴线正上方公路路面上每间隔2米设置一排高程控制点（用红色或黄色油漆进行精确标记），在该控制点两侧间距各1.5米距离再设置两排沉降高程控制点。在顶进施工作业前需对高程控制点的高程数据做详细记录，并在施工期间每天测量高程点与施工前数值进行对比，若沉降超过2cm应立即停止顶进作业，采取注浆等措施控制沉降，找到原因后方可继续顶进，若观测沉降大于3cm，应立即停止顶进，找出原因，及时采取相应措施或进入应急处置程序。5、 顶管作业前应进行安全防护，对操作坑、接收坑和顶管穿越地带进行全封闭。顶管穿越地带若有车辆经过，应在车辆行驶的右侧栽设交通安全警示牌（所有警示牌必须是反光膜材料），G216线顶管时应在施工段前后1000米范围内进行临时标志警示，在施工前段1000米、600米、300米、100米分别设置“前方施工”、“限速60km/h”、“限速40km/h”、“慢“等临时安全标志牌，必要时设专人持旗在道口处对车辆进行指挥，夜间尤为重要，以防车辆冲入作业坑内。工点前后交通组织可参照施工保障措施中施工作业控制区交通管理设施设置示意图。6、 公路上严禁临时停车及吊装作业，特殊情况下须经路政部门批准，并需做好安全警示，及公路车辆通行指挥，夜间严禁一切路面作业。7、 顶管穿越作业时，每班必须有一名安全员，保证现场安全作业，如有意外发生，应及时报告项目部，同时采取急救措施。8、 对施工人员进场进行必要的爱护公路及其附属设施的教育，对公路安全运行进行必要的培训。9、 在施工过程中，若有对公路及其附属设施造成损坏，必须按路政部门确定的标准赔偿。1、 确保工程施工有序、高效地进行。2、 针对施工进度及质量对施工人员制订严格的考核制度，奖罚分明，充分调动施工人员的积极性及创造性。同时做好施工人员的后勤保障工作。3、 布置施工现场的防洪、防汛措施。全面掌握施工动态和施工进度，密切关注天气预报，及时了解一周内的天气变化情况及当天的天气情况，并扩时通知施工前线人员。4、 协同技术、质量部门检查安全生产施工情况，发现问题及时向领导汇报，调整作业。6、协调工序衔接，维护正常施工秩序，迅速准确传达业主、工程项目部对现场施工作业的各项决定，并及时执行。7、HSE现场控制与质量保证措施：1、 HSE现场控制措施：1) 现场设备较多，并且顶管穿越时需连续昼夜作业，机械手会出现精神高度紧张或疲劳，因此需要工作人员相互关照，协同作业，时刻注意安全。2) 注意现场安全用电。必须由专业电工进行电工作业，要时刻注意线路是否漏电。3) 穿越施工要由专业起重工指挥吊装，要采用通俗、易懂的手势、旗语等，要严格按操作规程作业。4) 各项工作有完善的安全管理组织，要有齐备的安全管理资料。2、 质量保证措施：1) 认真做好施工技术交底,专设质量员对施工过程质量指标进行检查。2) 接受现场监理的监督检查，发现问题及时解决。3) 每日对激光指向仪进行校核，做好校核记录。4) 认真贯彻三检制度，实行班组自检、互检、专检制度，并做好务项检查记录。5) 认真做好交班工作，交班必检，做到相互监督，做好交班记录。8、本次工程所需配备的工机具：施工机具及检测仪表配置表序号设备名称规格单位数量备注1液压顶管机BZ50-24（320T）套12顶镐320T台13导向轨2700600副14顶铁1000400300块25顶铁500400300块26挡块1500250250个17钢制靠背墙20001800150个28电动吊葫芦3T台19反铲挖掘机210型台110指挥车本田CRV辆1118吨吊车8吨辆112柴油发电机30台113汽油发电机2500W台114电焊机ZX7400台115氧割设备套116经纬仪FDTL2CL套1 17水准仪DSZ3套118架子管米100019建筑模板平方30020运输车辆2吨辆121护口铁圈DN800个1注：表中所列机具及检测仪表均经年检，性能良好满足生产要求。9、安全管理和文明施工9.1 开工前的培训9.1.1 甲方工程项目部技术负责人向施工单位进行现场技术交底，并下达项目工程HSE技术措施交底卡。9.1.2 施工单位向班组进行现场技术交底培训，并下达班组岗位HSE技术措施交底卡。9.1.3 施工单位培训要求：向作业班组下达HSE技术措施交底卡，要求有针对性。对特殊工种进行取证培训。9.2 施工现场管理技术措施9.2.1 进入施工工地的所有操作人员必须按有关规定着装，方可上岗，施工现场应设HSE警示（宣传牌）。9.2.2 教育职工加强自我保护和公共安全设施保护以及安全标志的保护，禁止一切违章作业。9.2.3 施工现场临时设施、施工用料、施工机具严格按施工平面布置图布设。9.2.4 施工用电和生活用电，符合施工现场临时用电安全技术规范JGJ462005标准规范，在安装时要按照规范要求进行，绝对禁止电源线乱拉乱放以及开关盒不遮风雨和使用大容量保险丝，要求值班电工按照巡回检查制度，每天开工前对所有线路、开关盒进行检查，无隐患时方可使用，9.2.5 设备吊装、管材装卸，起重工必须持证上岗按规范进行操作。9.2.6 车辆交通安全措施：a、施工设备的拉运、搬迁，需采用设备专用拖架。b、容器拉运，超出车辆限定可拉运长度、高度，需办理“三超证”。容器拉运过程中超高超宽要安装醒目标识。c、编制容器拉运方案，经安全部门审核后执行。9.3 环境保护措施9.3.1 植被保护作业前设置边界标志且尽可能小于设计规范规定。合理设置施工便道，尽量减少施工便道的长度和宽度。严格按作业面规划施工并实施现场监督。根据工程情况，绘制施工区域植被保护草图，不定期进行检测与测量。9.3.2 防止火灾（潜在）爆炸作业队根据公司编制的施工动火方案及应急预案和技术交底等要求，在现场对操作者进行安全教育和详细交底，并接受有关部门的检查。公司及作业队的库房、营地、油箱及其要害部位要有严格的安全管理制度和响应的灭火器具，有专人负责管理。公司及作业队每月组织一次防火安全检查，班组每日巡回检查。施工现场临时用电必须符合施工现场临时用电安全技术规范JGK462005标准规范。机械设备有严格的防护措施和操作要求并严格执行。灭火器等消防用具的控制、使用、处置等见公司消防用具管理办法。9.3.3 废弃物处置建筑安装垃圾：作业队在工程开工后，按公司指定的地点设置垃圾堆放场所（垃圾坑），各施工作业队及班组在每天下班前进行场地清理，将建筑安装垃圾集中堆放或置于坑中，待完工后做集中掩埋处理。生活垃圾（塑料水瓶、一次性饭盒）：作业队在每天下班前，对生活垃圾进行回收，集中后交给废品收购部门回收处理。可回收类物资的处置：可回收类物资的处置，如边脚金属废料、废电线、废电缆、包装废物的处置应按局废旧物资回收、管理规定做回收处理。9.3.4 设备尾气施工中应避免电焊机等设备长时间空载，以减少设备产生的尾气流入空气中，同时降纸能耗。购进节能型、低污染设备代替旧设备。9.3.5 施工土方施工中产生的大量余土需集中堆放，必须经过业主同意，按照规定的指定地点堆土，余土堆放需整齐。9.3.6 施工用水施工用水前按照供水部门规定办理临时用水手续，经批准后方可连接用水管线并装有计量水表，专人负责、合理用水，不得浪费水源。9.4 应急措施9.4.1 应急情况发生时，由现场负责人负责应急指挥，施工单位HSE第一责任人为本单位应急第一负责人。9.4.2 如发生意外事故，用移动电话向负责人报告。负责人接到报告后，除采取抢修、救护等工作外还应及时向总公司工程部、安全环保部及甲方单位通报事故情况。9.4.3 发生火灾事故，应立即使用现场配备的消防器具组织灭火，并通知生产方切换工艺流程，降低生产损失。受伤人员用值班车就近送医院救治。9.4.4管线试压时，如果气体意外泄漏伤人，应立即通知生产方切换流程。受伤人员送医院救治。9.4.5 发生土方坍塌事故，应立即采用能够保证预先人员不受害的救险措施，紧急救助遇险人员。9.4.6 发生高处坠落事故，除立即对受伤人员采取措施外，还应对造成坠落事故的场所、设施以及工具进行整改，以保证不重复发生事故。9.4.7 无论在什么时候或什么地方发现危害重病人或意外事故，都可拨打急救电话同电话要讲清伤员的姓名、年龄、状况；若神志不清、昏迷、大出血、呼吸困难，要讲清其出现的时间、过程、过去病史；讲清楚电话号码、详细地址以及等待救护车的确切地点。意外灾害事故还要讲清灾害性质受到行人数，伤害原因等情况。中国化学工程第六建设有限公司 2013年6月23日施工计划（日程表）工作内容123456789101112人员设备进场/临设搭建材料进场测量放线作业带安全防护操作坑及接收坑开挖安装顶管靠背墙及导向轨等设施清土、顶管施工注浆设备拆除清理现场人员设备离场中国化学工程第六建设有限公司 2013年6月23日