人工顶管综合标准施工专业方案改.doc

XXX工程

顶管专题施工方案

编制人：

审核人：

XXXX工程
二〇一四年

一、顶管施工方法
依据现场部署，先施工顶管工作井。顶管采取二十四小时不间断施工，以缩短工期。
1、 顶管施工步骤图：
工作井施工

浇筑砼

钢筋制安

工作井后背施工

顶管设备安装

检验顶管设备备备

开机顶进

管内挖泥

下一节管吊装

接管

正常顶进

回收掘进

管道贯通

回填

泥土外运

测量控制及纠编

注浆减阻

完工验收

测量定位

砌筑井体

2、顶进设备
　　顶进设备关键包含千斤顶、高压油泵、顶铁、工具管及运出土设备等。
　（1）千斤顶
　　千斤顶是掘进顶管关键设备，本工程采取液压千斤顶。
　　千斤顶在工作坑内部署应和管体中心线一致，顶力协力作用点和管壁反作用力作用点应在同一轴线，预防产生顶时折力偶，造成顶进偏差。依据施工经验，采取人工挖运土方时，管上半部管壁和土壁有间隙时，千斤顶着力点作用在管子垂直直径1/4～1/5处为宜。
（2）高压油泵
　　由电动机带动油泵工作，选择额定压力为62MPaZB－500注塞泵，经分配器，控制阀进入千斤顶。
　　（3）顶铁
顶铁是传输和分散顶力设备。要求它能承受顶压力而不变形，而且便于搬动。
依据顶铁位置不一样，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，作为吊土使用。工作平台上设起重架，上装电动卷扬机。
工作棚用彩瓦遮盖，以防雨水及阳光，便于人员在不一样气候下正常操作。
3、工作井
（1）工作坑部署
工作坑是顶管施工工作场所。其位置可依据以下条件确定:
①单向顶进时，应选在管道下游端，以利排水
②考虑地形和土质情况,有没有可利用原样土做后背；
③工作坑和可能穿越管线，建筑物要有一定安全距离；
④距水、电源较近地方；
⑤工作井不影响地面交通等。
（2）工作坑尺寸
　　工作坑应有足够空间和工作面，确保下管、安装顶进设备和操作间距，坑底长、宽尺寸可按以下公式：
底宽W＝D＋(2.4～3.2)
式中　W──工作坑底宽度(m)；　
　　　D──被顶进管外径(m)；
底长 L＝L1＋L2＋L3＋L4＋L5　　
式中　L──工作坑底长(m)；
　　　L1──管子顶进后，尾端压在导轨上最小长度，通常留0.2米；　　
　　　L2──每节管子长度(m)；
　 　L3──出土工作间隙，依据出土工具确定,通常为1.0～1.5m；
　　　L4──千斤顶长度(m)
　　　L5──后背所占工作坑厚度(m)。
考虑到坑内后背采取钢板，本工程工作井为内径4.5m×4.5m工作井，
（3）工作井施工
顶管工作井场地地质条件通常，所以工作井开挖过程中必需有可靠挡土方法。本工程工作井采取拉森钢板桩施工，当土层条件很好时，可从上到下分层开挖，并在一定高度做围檩支护。
（4）工作坑基础加固
工作坑底依据土质、管重量及地下水情况, 做好基础，以预防工作坑底下沉，造成管子顶进位置偏差。采取级配碎石基础，当工作坑底土质松软，有地下水时 应采取强度为C25混凝土封底,厚度为20cm，混凝土底板漏水处应采取灌注水泥浆。井内设一个集水坑，平面尺寸为50cm×50cm，深50cm，用砖砌筑，水泥砂浆抹面，方便搜集地下水和雨水，用潜水泵将水排出地面。
（5）工作坑导轨设置
　导轨：作用是引导管按设计中心线和坡度顶进，确保管在顶入土之前位置正确。导轨安装牢靠和正确是否对管子顶进质量影响较大。所以，安装导轨必需符合管中心、高程和坡度要求。
（6）接收井施工
方法同工作井（略）
二、管节安装
1、接口质量确保方法
（1）施工员必需督促确保施工人员在驳接管材时安装橡胶止水带，且位置、方向正确。
（2）在驳接顶进时，要边顶边观察止水带位置，发觉偏差要立即纠正。
（3）严格按图纸及施工规范要求操作；
2、管体材料
每节长度为2500mm，壁厚度150mm，内径1400 mm，Ⅲ级钢筋混凝土管。
出土和顶进
　　 工作坑内设备安装完成，经检验各部处于良好状态，即可进行出土和顶进。
　　首先将管子下到导轨上，就位以后，装好顶铁，校测管中心和管底标高及接口处是否符合设计要求，合格后即可进行管前端取土，凿开护壁进行进洞施工；当管体进洞后，不要急于顶进，首先要封堵好洞口处管体外壁和土体之间缝隙，确保管体外壁泥水不会渗漏入工作坑，以免因出洞引发护壁外土体塌方。
3、顶进施工
　　顶进利用千斤顶出，靠在后背不动情况下将被顶进管子推向前进，其操作过程以下:
　　⑴安装好顶铁挤牢，管前端已掏挖一定长度后（视土质情况而定最长不得大于30㎝），开启油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作行程，将管推向一定距离。
　　⑵停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞回缩。
　　⑶掏挖取土，添加顶铁，反复上述操作，直至需要安装下一节管子为止。
⑷卸下顶铁，下管，接下一节管。
⑸反复上一工艺步骤，直至全段贯通。
4、顶管工作面排水
地下水由工作面流向工作井集水坑，再用泵排出地面。
5、管内作业面安全方法
管内关键采取人工来掘进、纠偏、排土及顶进，考虑管内工作环境要求，必需采取以下方法：
⑴管内施工属于潮湿环境，管内照明必需采取安全低压照明，管内沿线间距10m，在管体右角上安装一盏12V、60W灯泡。
⑵在顶管中，通风是一个不容忽略问题。因为在顶进过程中时间比较长，人员在管子内要消耗大量氧气，时间长了，管内就会出现缺氧，不仅影响作业人员健康,而且影响测量。所以需处理好通风问题。
因为本工程施工管道长度不大，采取鼓风式通风，选择小型风扇。在施工人员下井前必需先通风，并利用鸟类和有害气体检测设备对井内气体进行检测，确定安全后方可下井操作。
6、纠偏顶进方法
⑴顶管测量：采取经纬仪和光学水准仪。
　　①测量次数：开始顶第一节管子时，每顶进20—50cm/次，正常顶进时，每顶进1m/次。校正时，每顶进50cm即测量一次。
②中心线测量：首先在地面用经纬仪确定顶管方向桩，然后在工作坑边两方向桩上挂小线，其上吊2个垂球到工作坑底部，在工作坑中用激光水准仪照准两垂球，读管前端中心尺刻度，若和中心尺中心刻度相重合，说明其方向正确，不然其差值即为偏差值。
　 ③高程测量：在工作坑内引设水准点，停止顶进，将激光水准仪支设工作坑同内，测量前端管底高程。
　　⑵顶进偏差校正
顶进中发觉管位偏差10mm左右，即应进行校正。纠偏校正应缓缓进行，使管子逐步复位，不得猛纠硬调。
7、减阻润滑
触变泥浆经过制造、储存、压浆系统，从第一节管注浆孔处压入触变泥浆，形成一定厚度（15mm左右）泥浆套，间距6～8m设一道补浆孔，使顶管在泥浆套中向前滑行，降低摩阻力，依据压力表和流量表，计量桶控制注浆量，压力应控制在地下水位1.1—1.2倍。
材料： 膨润土：烧碱：水=1：0.05：4.5配比，经试验，确保泥浆性能良好，必需时加其它外加剂。
为使泥浆能立即将管壁空隙灌满，灌浆速度要和顶进速度相适应，注意观察，预防跑冒，并确保泥浆达成量。
造浆后应静置二十四小时后方可使用。
8、排土和泥土外运
顶管土体在管内用人力手推车运输到工作坑，由提升设备将泥土运至地面堆土区，然后用环境保护运输车运至弃土场。
9、正常顶进施工
顶进速度应依据出土情况确定，要即挖即顶，预防塌方。顶进过程中，若摩擦力过大时，采取边压触变泥浆边顶进，以降低管体阻力。
顶进一节后，回缩千斤顶，拆开通风、照明等管线，吊入下一管段，校直对中，接好接头，安装回各顶铁，接通各管线，开动油泵顶进一千斤顶行程，回缩千斤顶，测量、加顶铁，反复顶进至一节管体后，又反复上述步骤。
10、关键技术方法
为了控制好路地面沉降，使其确保在规范要求以内，关键采取了以下方法：
（1）等体积置换：即在管内挖掘土方体积Q土完全等于顶入管子体积Q管（Q土=Q管），所以每次顶进全部经过一定计算，尽可能相等。若Q土＞Q管时，地面易于沉降；Q土扰动：顶管是静荷载作用于土体，然而，顶管在采取纠偏方法时，即使仍属静力范围，但对土体却有周期性扰动。因为纠偏时对土体一侧加荷同时，另侧又强迫卸荷，促进土体内发生应力改变，造成扰动和变形，而且，这么改变是周期性，即扰动还没有恢复第二次扰动又发生，如此反复动作，使土体疲惫，以致变形加剧，并扩散至地表。为了降低这种对土体扰动，故尽可能；
①降低纠偏次数：
压注泥浆不使管壁和土体之间形成空隙：顶管设计时，为了降低摩擦阻力，降低主千斤顶顶力，工具头外径常常比顶入管材外径大10mm~20mm，所以，顶管时在顶入管和土体之间就存在一定空隙，造成土体可能沉落，为此，必需立即压注泥浆于空隙中，而且边顶进，边压注，更需要在中间补浆，使在顶管中形成完整泥浆套，既消除了空隙，又能平衡其上土体之自重，预防沉落。
②使土体中不产生附加应力：土变形，归跟到底是主体有了附加应力，顶管时，这类附加应力源于以下多个外力：
A、泥浆压力影响。为此，在压浆时要控制好压力。恰好能平衡“泥浆套”以上主体压力，小说先要依据估量上压力确定泥浆压力，并非泥浆压力越大越好。
B、道路汽车行驶时荷载，包含重载汽车急驶中轮压力，主体疲惫反应，和紧急制动压力等。
C、邻进施工影响及堆载影响等等。
（3）顶进中导向要好，除了管端正面挖掘要均衡、对称外，还要：
①常常检验工作井内导轨，穿墙门洞和顶管间空隙等有没有异常；
②千斤顶中心应和正面阻力及摩阻力协力重合，尽可能降低偏心，这一点在开始安装时必需考虑，若在开始顶进以后调正，就困难了；
③常常注意后座刚度是否足够，其变形大小和均匀度，和弹、塑性变形值百分比等，随时设法消除多种影响异向精度原因；
④顶进不宜求快，在穿越道路顶进中，更需要慢，通常每次顶20~30cm。在过道路时，改为10~15cm。每次顶进少部分，异向就相对易于掌握。
三、其它相关问题处理
1、后座土体支持力不足时：
①在座土体表面堆放压重决，使主体封板桩墙或其它型式后座墙增加被动上压力，提升土体支持力。但这种方法只适适用于墙后正常土质条件下土体，如砂性土或粘土；绝对不能用于淤泥质土和其它稳定性差土层。
采取这类方法时，假如挡土深度较大，插入深度较小，可能造成滑波或向坑内涌土。所以一定要经过土力学计算决定。
②在后座土体中灌注水泥砂浆，填充土体空隙，增加上体抗剪强度，填补土体支持力不足。这种方法只适适用于砂性土层，如属粘土层，灌浆可能失效。
2、碰到流沙、流泥软土层超前注浆处理方法
（－）、超前注浆关键是在顶管施工过程中针对流沙、流泥等不利地质一个施工方法；本顶管工程地理位置处于新地涌边，地质条件差，管体关键穿越于淤泥层，场地不宜采取搅拌桩进行淤泥层处理，所以采取本方法是对流沙、软泥层一个行之有效施工方法。
（二）、超前注浆是将管体需要穿越路径周围土体，在管体未顶进之前，用高压注浆泵将水泥浆注入土体，使土体在水泥浆作用下凝结硬化，使之在将要顶进管体路径周围形成一周环形水泥混合层，工人在挖掘施工中不会产生流沙流泥，便于顶管工作能够顺利穿过不利土层，以达成完成施工任务目标。
施工方法
（一）、顶管施工过程中，如遇流沙流泥时，立即停止顶进，在管内前端工作面上用锤击法，将预先加工好专用注浆钢管打入工作面前端土体中，打入注浆管时要成放射状沿管子四面向外围打入。打入深度通常为2～4米为宜（以土质情况而定）。
（二）、用高压注浆软管将打入土体注浆钢管接口和工作井上注浆泵连接好，连接处必需牢靠，不渗漏浆液。
（三）、用拌合机调制好水灰比为1：0.5水泥浆，储存于储浆箱，将注浆泵进料吸管头放入储浆箱浆液内，然后开启注浆泵将浆液经过注浆管压入流沙或流泥层中。
（四）、注浆完成后4h即可恢复正常顶进，待顶完注浆段后，又可反复上叙注浆操作，如此循环直至穿过不利土层为止。
注浆注意事项
（一）、统计好注浆量，通常每米注浆用水泥量约为90～100kg为宜，若注入过多会造成无须要浪费，注入太少又形成不了足够厚度保护层。
（二）、调制水泥浆要控制好水灰比（1：0.45～0.5），水灰比太小难以注入，轻易堵塞注浆管，影响水泥浆渗透；水灰比太大又起不到凝结硬化土体作用。
（三）、注浆压力通常可控制在0.8～2.5Mpa左右，对于管顶覆土较浅地段，注浆压力不可过大以免引发地表面膨胀隆起，或影响周围原有地下构筑物和管道使用，所以，通常每1m覆土厚度注浆压力可按0.44Mpa考虑。
（四）、注浆时要注意观察管内工作面浆液流动情况，以工作面有少许浆液渗出为宜，即可停止注浆。
四、其它构筑物施工
1、在顶管施工完成后，砖砌井筒壁，砂浆批荡，井筒壁和工作井之间回填砂土。
2、水泥砂浆砌砖施工完成后，进行批内壁施工。施工前，应将砌体表面粘接杂物清理洁净，并洒水湿润。水泥砂浆抹面宜分两道抹成，第一道抹成后应刮平，并使表面造成粗糙纹，第二道砂浆抹平后，应分两次压实抹光。施工缝留成阶梯形，接搓时，应先将留搓均匀涂刷水泥砂浆一道，并依次抹压，使接搓严密。阴阳角均应抹成圆角。抹面砂浆终凝后，应立即保持湿润养护。
3、砂浆和基层及各层间应粘结紧密牢靠，不得有空鼓及裂纹相象。抹面平整度不宜大于5mm。
4、回填
待砂浆达成一定强度即可回填石屑，分层扎实至检验井顶面。
关键施工机具设备
机具名称
单位
数量
用 途
翻斗汽车
台
1
运土
注浆泵
台
1
灌注水泥砂浆
灰浆搅拌机
台
1
搅拌砂浆
水泵
台
20
基坑排水
电焊机
台
2
维修焊接
油压千斤顶
台
8
顶管
高压油泵
台
4
顶管
顶压装置
套
4
顶管
冲击打夯机
台
1
回填土实
全站仪
台
1
测量
水准仪
台
4
测量
发电机组
台
1
供电
五、质量控制和管理
使工程符合设计施工技术标准和施工规范要求。具体做法是：建立质量管理。从工作质量抓起，做到认真细致，严格标准和计量，确保各工序质量，控制好各施工阶段质量，以提升总体工程质量。施工前将建设单位下发技术规范、地下管线施工规范、验收规范、质量控制点部位和验收标准内容下发到各施工班组，施工中对照检验落实，针对轻易影响工程质量一些工序，一些结构部位，制订质量控制点，确定控制点应达成质量目标，在施工中 检测控制点现实状况和制订质量目标对比，如不能满足验收要求，分析产生原因，采取技术方法和管理方法，消除质量影响原因，不停提升工程质量，达成质量目标为准。同时主动配合业主监理工程师共同完成质量监控。工作中具体任务、责任、权力及处罚，做到事事有些人管，办事有标准，工作有检验。
编制质量方针目标和实现方针目标标准。
五、顶管施工质量控制
项目
许可偏差
管线轴线+偏差
L≤100m
50mm
标高偏差
L≤100m
+30~-40
相邻管节接口符合：
①《给排水管道工程施工及验收规范》
②《给排水管道工程施工及验收规范》要求

六、顶进过程中地面沉降控制范围
项目
许可改变范围（mm）
地面隆起最大极限
+10
地面沉降最大极限
-10
顶管在纠偏过程中，应勤测量，多微调，每项纠偏角度应保持10-20＂不得大于1°。