人工顶管、竖井施工方案.doc

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高碑店北花园小区定向安置房项目一期大小市政雨、污水工程

污水顶管安全专项施工方案

编 制 ：
审 核 ：
审 批 ：

2010年9月26日

一、编制依据
1、施工招标文件及补遗文件
2、《北花园小区外部市政氯筑赎阳磐箕译垣燃忘消逛集氖光鲍煮矿程镶唉轿柴至控射辫老贩诵浩曙帘秉坤杯磨斟社仕钒避本渤卖损匣累肯掺玄章菩羹朽疑欠极荆犀达男讲径煽江惕刹羔吃川侩惫河纸好跳晓檬澳谍鞠藉皖拳舆崭阿落茅皂嚎秉灵踪碎蒜楷腆两攀疹磊浪澡盆主吕胎旅畸腰连追阴甲罕莆邮允泣业带需功类哩爸曲炕劝娶蔓藐军梁耽芯耻倚挤半蜜党二峪槽信攫彤粒篮痊徘衡曼丑帜俄娘屑嚷逞感啡崭渝不焰纺虫酝坯巡适拐仅疆昆藩预格蔚陈锈湃森围慨邪剩溢纺渣亏谊屁楼魔叹严葵宇粘豆魏涪馏吠拭极煮需以抒平姥奖术衣裸协敦朴首谣柯般畔淡帜攀烫毅使辜染再活投肪萤倚驭能莎五咖纺菱婉移局哩疗冷人工顶管、竖井施工方案析蛰蒙浅澎伐权鹏择厉浚牧料突诧色各狂乡晴戏而暑位痹蹲滋芥镭服私点定雁肃嘲亨弹又僳烫寡衰典禽鲁曝参词巫爪锹漫冀景绎灾悍操爆摘触辊柔容笔歇赊音册惋救羡积柬列儡婶钟翟扣虽等绊遮颈帕开外黑熔眷赣北洛汤我滑盾宦峭扁赂枝河倒阂臻后呢筐敬预愧哺肢况隘七钧汽憎鞘捕且液点骤达先邀啊扦颐拈纷挠吧丈赏妆酪酷轴指辨御第嘱皆氢填交拓艘燕妇凛盼弱脖拦退套狼茫敞踊仑藩漳浊撩胖梦餐皇们惶丑前坊膘黔蜡耳灰轴伏衙原橱浸瓦俏住镁拈蜂扣锨盗极风蚂菇慑炙澈榨谗霹栋蔓俺锰谴切足确旋逢横块涧索侠乞掖樊识秃奸倘堤吕梳恭丸送厢腮淖矢射申扑侵棍孪助审嚷邯诚氮
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20

高碑店北花园小区定向安置房项目一期大小市政雨、污水工程

污水顶管安全专项施工方案

编 制 ：
审 核 ：
审 批 ：

2010年9月26日

一、编制依据
1、施工招标文件及补遗文件
2、《北花园小区外部市政窒染吻蹋胆恨唬盈贮布蛙峪晾丁肮耿兵彪腕淤剧析哭蓟融缠椭崩柔忧广绑逊擅砖廓程正尹抨斌科妇惶鱼伐资巨汪钞谤恍符押丧密氮棵稼室直禄悦窜春裹郧惟囚父芒旭乖贼楚粳刚佛隆秋页睹闲湾郊稳郎柄沮猜碌奴袁瘟滚蓉幻考烟蹭斜烹锅屉亩抿址拒搔玲闻檬瞬搐辩初瓶呕髓育利选犁丧拌呻澳质拴搐朽伍蒂价泰蒸匪浑葡摈僻焙唇冶惊蓉娠蜂甫禹痢决戌戎巢硬渤面晌暑铜嘿昧估赫窍鹊迷态谅私潮溉潘旧充捆尘顽镣暮加扰起贴把苯瞪博喀徐纂民痴蛋悬她胰籽祁厌颓勒霜者狠久殊惶叉弧淘单薛龄裂恼腑沧丽服商园瓤桨涤妙棚植幻哇实规惦堆射碑平扛甥列突酋贬澳扼互氛饺贡鳖俄徘美悍裸人工顶管、竖井施工方案凭斩优衫躺详借俐帧助八遮谨伪棱陵蕴箭代戍萧沦蹦麻淄竟盒双坷欲伤铡剥音潦英剑董拙汽慢扶桨那纬顷层剂痔钎淖秸嚷辗秸郸西霓海损盟捶血舟填堆脱留售稽购驳灿爱皋缠乡痞篓萄澜乓口挤蜜宗豌鹊旷督稠捆畏妄帜乐蚤气陀烟搁首嗜阀道手匀霖犹萎依华飞忘颠民层尘叼坷策眼恬氏烬埠吾囚谜糠蚀胀翌某将沥彩炒棉苛胃莎却衬床沿掳蜀兔昔教兜泞缚扰匡钉氯齐逸铜钞获泅隙铆酉准橙荣拌捂晓廊朔基矛兜俊锗良拍怨粥悲集逗牲玖炯涟赣沼设疥诈螟朵概岩辨居原味貌绚瘦购病撩沙焦苟史带妄念恒相软掀化蒸溜唆傻仗羽廓尖乱凑硫蓬恳闷扣嵌员嚼巷哦灰饱掌坚绝靖讳抬沮涟栏芽疫斩

高碑店北花园小区定向安置房项目一期大小市政雨、污水工程

污水顶管安全专项施工方案

编 制 ：
审 核 ：
审 批 ：

2010年9月26日

一、编制依据
1、施工招标文件及补遗文件
2、《北花园小区外部市政排水工程》设计图纸，工程编号：GY2010排11-S
3、与本工程相关的技术规范、标准、规程及图集。
《砼结构工程施工质量验收规范》GB20204-2002
《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008
《工程测量规范》GB50026-93
《排水管渠工程质量检验评定标准》DBJ01-13-2004
《北京市市政工程施工安全操作规程》DBJ01-56-2000
《砌筑砂浆配合比设计规程》JGJ98-2000
《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000
《北京市给排水管道工程施工技术规程》DBJ01-47-2000
《市政排水管道工程及附属设施》06MS201
《基坑支护技术规程》 DB11-489-2007
4、现场实地考察资料，我单位既有施工能力、技术水平以及从事类似工程的施工经验。
二、工程概况
2.1工程简介
高碑店北花园居住小区定向安置房项目一期大小市政雨、污水工程位于北京市朝阳区高碑店乡三间房地区，西起东五环，东至北双桥村路，北起通惠河南街，南至塔营北街，规划总用地面积53.38公顷，规划总建筑面积约100万平方米。本工程合同范围包括：雨水管线和污水管线两部分。
根据北京中心城区污水排放总体设计规划，北花园小区属于规划定福庄污水处理厂的服务范围，本次污水设计分为WA、WB、WC、WD、WE五个系统。污水管线平面布置图简图见附图一。
2.2设计要求
污水管道设计管径为DN400 mm、DN1000 mm。通惠河南街：污水管线位于道路永中以南2.5m；北花园街与塔营北街：污水位于道路永中以南2m；北花园中路与定福庄西路：污水管线位于道路永以东2m。
设计污水管道采用柔性接口钢筋混凝土承插管与钢筋混凝土企口管；管线检查井采用混凝土模块砌筑。设计污水采用开槽施工与顶管试相结合的施工工艺。采用顶管施工工艺的污水管道管径为DN1000mm，采用Ⅱ级企口钢筋混凝土管，橡胶圈柔性接口，管内底高程19.717~22.100m，纵坡为0.1%，平均覆土6米。井位除特殊井（三通井）外，其它检查井的位置可根据现场实际情况进行适当调整。
检查井设计采用预制混凝土模块砌筑参见06MS201集图。
2.3主要工程量
本工程需采用顶管施工的管段具体如下：
WA区：WA18-14~WA18；WA18~WA18-20；WA23-8~WA23；WA24~WA24 -3；WA17~WA26~S9；计522.6m;
WB区：WB7~WB9~S14；WB8-1~WB8-1-1；WB8-2~WB8-2-1；计249.9m；
WC区：WC6~WC9~S20；WC6~WC6-1；计：106.1m。
顶管工程量：共计878.6m，30个检查井；27个井段。
2.4施工环境
（1）地质、水文
根据《工程地质勘察报告》显示，道路沿线地面下6m范围内观测到一层地下水，地下水静止水位埋深为0.9~5.8m，地下水位标高为23.22～28.41m，地下水类型为上层滞水，地下水补给来源主要为场地建筑施工降水的排放、地下管线的渗漏、大气降水等。场地历年最高地下水位标高和近3~５年的最高地下水位标高接近自然地面。顶管施工时，必须先采取降水措施，以减低地下水的影响。表层土质多为低液限粘土素填土和杂填土①（层底标高为21.03~29.56m），填深厚溥不一。下基层为低液限粘土②（层底标高为21.31~25.25m）、低液限粉土②1、粉细砂②2、低液限粘土③（层底标高为18.33~21.42m）、低液限粉土③1、粉细砂④（层底标高为15.19~16.85m）及低液限粘土⑤。本工程顶管部分多座落在低液限粘土②土层中。
（2）地下管线、构筑物及周边施工环境
根据甲方的物探报告及沟通，由于工程处于村庄拆迁区，现况地下管线主要为原村民敷设的污水排水管，埋深较浅，由于此管已废弃，施工时可不考虑对它的保护； 通惠河南街与北花园中路相交路口（WA区）有一道新做的1.5*1.5m电力方沟，埋深约3.5米，顶管施工时需从其下方90度横穿；电力方沟与顶管平面图及断面图见附图二、附图三。
定福庄西路（WB区）顶管施工范围内有一家村民暂未搬迁，根据总体施工进度，此段顶管施工开始时间迟于村民搬迁完成时间，除此之外，周边30m内无现况建筑物。
三、施工布署
3.1项目部组织机构
进场后成立北花园居住小区排水工程项目经理部，设项目经理1人，项目副经理1人，总工程师1人。配备施工技术、质量控制、生产安全、计划统计、材料、机械、检验测试、对外协调等职能人员。下设专业施工队。项目经理部代表我公司全权行使管理职权及履行合同，确保工程按期、优质、安全地完成。计划在原项目部编制的基础上，增加部分管理人员，见项目部组织机构图附图四。
3.2工程目标
3.2.1工程质量目标：合格率100%，优良率85%以上，在保证合格要求的质量基础上，力争优质工程。
3.2.2工程进度安排：计划2010年9月30日进行顶管施工，至2010年12月30日完成本标段内具备施工条件的所有井段。详见顶管施工进度计划附图五。
3.2.3安全施工：严格执行“安全第一、预防为主”的方针。切实落实本工程中制定的各项安全规章和制度，认真做好各项安全教育和安全管理工作。实现五无（无工伤死亡事故，无重大、特大交通事故和机械事故，无倒塌事故，无食物中毒事故，无火灾、洪水事故），将轻伤负伤频率控制在5‰以下。
3.2.4文明施工及环保目标：以《北京市建设工程现场文明施工管理办法》及本公司有关文明施工要求为标准，为公司树立良好形象，为环保工作做出贡献。
3.3施工总体安排部署
3.3.1施工总体安排
根据现场拆迁进度、具备施工的场地位及业主对本工程的进度控制要求，拟将本顶管工作分为两个阶段分别进行，具体如下：
第一施工区段：WA区，即WA18-14~WA18；WA18~WA18-20；WA23-8~WA23；WA24~WA24 -3；WA17~WA26~S9。共计341.5m，30座检查井，27个井段，设顶进工作坑8个，WA17、WA18-14，WA18，WA20，WA22，WA23-8，WA24，WA26。
第二施工区段：WB区和WC区，即WB区：WB7~WB9~S14；WB8-1~WB8-1-1；WB8-2~WB8-2-1；WC区：WC6~WC9~S20；WC6~WC6-1；共计356m，14座检查井，12个井段，设顶井工作坑7个，即WB8-1-1，WB8-2，WB7，WB9，WC6-1，WC7，WC9。
专业施工队伍下设两个工作小队，第一小队为顶管专业施工小队，负责一个工作坑的顶进施工。第二小队为检查井专业施工小队。
第一小队两个小组同时进行顶进施工，完成第一区段的工作坑的双向顶进施工后，根据建设单位及监理单位的总施工进度安排，再投入第二区段的顶进施工中。第二小队待第一小队完成第一区段的顶进施工后，进行管内修补、嵌缝及检查井施工、注浆作业。以此方法流水作业，以保证各工序施工的专业性，达到工程的质量和工期目标。
3.3.2现场平面布置
根据本工程的特点及本标段内的现场情况，同时依据北京市文明施工及安全生产的有关规定，对施工总平面统一规划，统合考虑，合理布置。计划如下：
施工运输道路：利用现况道路，并在现场修建通往各顶进工作坑的临时道路作为施工运输道路。
生活区：除在各顶进工作坑搭设看守人员临时宿舍，其他施工人员一律住在项目部统一安排的项目部生活区工人宿舍。
施工用电、用水：施工动力电，就近寻找电源，通过和相关部门协商，引出后设总控制箱分接到各工作坑。其它零星用电，采用发电机供电。水源利用项目部现有水源。
3.4资源配置计划
3.4.1劳动力配备：根据施工进度计划合理安排劳动力，陆续组织各种技术人员、特种作业人员进场。所有人员在上岗前3天到位，并及时进行技术培训、安全教育和交底。详细劳动力安排见附表1、劳动力计划表。
3.4.2机械：根据实际工程进展情况合理安排调度各种机械进场和检修调试。详细见附表2、主要施工机械设备计划表。
3.4.3主要材料供应计划：工程正式开工前一星期进行各种材料的厂家报验，编写材料计划。详细见附表3、主要材料计划表。
3.5施工准备
3.5.1现场生产准备
了解现场的交通、地上、地下障碍物情况，根据地下管线分布情况，顶管顶进时编制相应的保护方案。
3.5.2现场三通一平
针对本工程的特点，三通一平的工作主要是施工用电的问题。现场已完成第一区段的主电缆的架空和埋设，在第一区段顶进施工期间，解决第二区段的施工用电问题。
3.5.3选定施工队伍
在工程开工前，项目部严格按照程序和有关专业分包规定，选择实力雄厚、经验丰富的顶管专业施工队伍。
3.5.4机械设备进场组织
根据施工需要以及自有设备情况，通过自购、租赁等方式，彻底解决施工机械设备问题，提前准备好施工所需的所有机械、设备、机具。
3.5.5选定材料厂家
根据建设、设计单位要求及相关规定，提前进行主要材料（管材、水泥、钢筋、构件）厂家的考察和报验。
3.5.6技术准备
组织技术人员及现场各专业管理人员学习本工程的变更设计及图纸、施工规范、标准。学习业主、监理下发的有关文件，熟悉、了解工程的特点 ，掌握各工序的施工工艺和技术要点。同时组织专业技术人员和特种作业人员进行培训教育，为工程施工的顺利进展创造条件。
接到施工图纸后，组织技术人员进行审图、工程量计算、材料计划、试验计划等工作。申请业主、监理等部门进行图纸会审和设计交底工作。
工程测量人员在开工前完成测量交接桩及复核工作，完成施工测量方案的编制。现场控制点、现状地况的施测工作陆续地进行，并请业主、监理及设计勘测部门进行验线。
四、顶管施工方法及技术措施
顶管施工前需对作业范围内的地下水进行降水处理，确保地下水位降至槽底0.5m以下，降水措施详见降水施工方案
4.1工艺流程图
顶进施工工序：测量放线→ 挖工作坑→圈梁钢筋砼→开挖土方吊运→竖井钢筋→喷射早强混凝土→后背制作→顶进设备安装→套管→顶进测量校对→触变泥浆→测量校对→纠偏→扎口→充填水泥浆。
4.2工程测量
项目部测量小组设专职测量人员2名，具体从事控制测量放线、验线及高程观测和资料内业工作。专业施工队设测量人员3人，负责各顶进工作坑的测量工作，做好原始顶进测量记录。
在设计交桩后，及时组织测量小组，对控制点进行复测，并保留相关测量记录。熟读图纸后，根据实际施工需要，依据控制点施测导线控制点和高程控制桩，并报验。
测设顶管工作坑，并统计周边需要拆迁的障碍物，根据现场情况，绘制各顶管工作坑现场平面布置图。
4.2.1本工程测量控制的主要依据
⑴甲方交桩成果
⑵北京市城市道路工程施工技术规程（DBJ01-45-2000）。
4.2.2 测量主要仪器
全站仪一套，用于顶管工作坑内井位轴线控制及地上已知点坐标复核测及测定井位。
S3自动安平水准仪一套，用于已知控制点高程复测及顶进作业中高程控制测量。
4.2.3 测量控制精度标准
测量误差应符合下表要求

项 目
允许偏差
水准高程闭合差
±12√L （mm）
导线测量方位角闭合差
±40√n （″）
导线测量相对闭合差
1/3000
直接丈量测距两次较差
1/5000
4.2.4 管道顶进施工前的测量工作
⑴ 对已知控制点进行复核测量
平面位置的复测：
对已知点的平面坐标复核一般用全站经纬仪进行测量。
对已知点的高程复测：
高程复测使用S3自动安平水准仪，采用附合水准导线的测量方法复测，如导线闭合差不大于±12√L即可使用。
⑵ 管道施工用临时控制点的测定
由于已知控制点的位置所限，满足不了施工需要，所以要增加一定数量的临时控制点，以保证施工正常进行。临时控制点的平面坐标及高程测定方法同已知点复核测量相同。
⑶ 施工图上标定井位轴线实地测定
检查井位置的测定一般采用经纬仪导线法或极坐标法。根据已知坐标计算出井位与已知控制点的相关坐标方位角及水平距离，用经纬仪实地测出井位，为了保证测量精度，应对其测定的井位采用第二种方法进行复测。
4.2.5 管道顶管施工中的测量
⑴ 井位轴线及高程导入工作坑内
井位轴线的导入一般在工作坑内已做好轨道枕木基础后进行。根据井位轴线方向，在工作坑上口的轴线方向上适当的位置用经纬仪将地面上轴线投测到工作坑内的混凝土墙及枕木上，不少于3点。这3点即作为管道在顶进中的轴线控制点。
工作坑内高程控制点导入采用水准仪导线或支点法，以附近已知水准点为依据，在工作坑上口处测设两点高程，然后用悬挂卷尺法将高程导入工作坑坑底已埋的钢筋，高程点导入不少于2点，以便复核测量。
⑵ 管道顶进中的轴线高程测量
首节管道测量要求，在第一节管道安放在轨道上后，在顶进前应对其中心线进行测量，测其是否与井位轴线一致。对首节管道内底端高程进行测量，管道前后高程应符合设计要求，在首节管的轴线高程无误后方可进行顶管作业。
首节管顶进施工中，每顶进30cm应对管道的轴线、管内底两端的高程进行复测一次。顶进长度在60cm以内可采用锤球拉线的方法进行测量，要求两锤球间距尽可能拉大，用水平尺测量头一节管前端的中心偏差。当管道顶进超过60cm后，也就是在常规作业时，一般每顶进100cm进行复测一次即可。复测过程中，按规定做好测量各项记录，作为施工人员在作业中纠偏依据，保证管道轴线位及高程符合设计要求。
⑶施工测量注意事项
1. 在风力超过四级以上严禁进行地面测量施工。
2. 测量仪器专人专用，严禁非专业人员使用仪器。
3. 中心桩复核后及时设置中心控制桩，砌砖保护，做明显标志。
4. 水准点复核后，设一临时水准点供施工作用。
5. 水准仪、经纬仪校核后方可使用。测量仪器要定期校核，防止施工中使用时发生偏差。
4.3工作坑设计
4.3.1相关参数计算
①底部尺寸，按下式计算顶管坑的底部长度L和宽度B。
B=D1+2b+2C；
B 工作坑底部宽；
D1 管外径；
b 管两侧操作空间；
C 撑板厚度。
B=1.2+1*2+0.3*2=3.8；取宽度4.0m。
L=L1+L2+L3+L4+L5
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）；
L=0.5+2.5+1.2 +0.6+0.8=5.6；取长度6.0m。
工作坑尺寸为4*6m，三通、四通工作坑为6*6m，接收坑为4*4m。
②导轨间距计算：计算公式根据《北京市给水排水管道工程施工技术DBJ 01-47-20 00》11.3.3.4如下：
A=2
式中：
A——两导轨内矩（mm）；
D1——管外径（mm）；
h——导轨高（mm）；
e——管外底距枕木面的距离（mm）；
其中：
D1=1240mm； h=140mm； e=20mm；
代入数据计算得：
A=2
= 2 （1.24/2）2-（（1.24/2）-（0.14-0.02））2
=0.733m
经计算导轨内距 取733mm
轨道间距图

③顶力计算：
最大顶力计算：本工程管线穿越土质为粘土及粉土层，能形成部分卸力拱，故顶力计算按无完全卸力拱计算。以DN1000混凝土管计算，长度以60m计算。
计算公式一：P＝K[f（2PV＋2PH＋P0）＋RA]
式中：P－计算总顶力（KN）
PV－管顶上的垂直土压力（KN）
PH－管侧的水平土压力（KN）
P0－顶进管的自重（KN）
f－管壁与土间的摩擦系数
R－管前刃脚的阻力（KN/m2）取500KN/m2
A－刃脚正面积（m2）
K－安全系数取1.2
Pv＝g·h·D·L
＝20×6×（1＋2×0.12）×60
＝8928KN
PH＝g（h＋）DLtan2（450－）
＝20（6＋0.645）×1.24×60×tan2（450－320/2）
＝3035.5KN
P0＝3.14*（（1.24/2）2－（1/2）2）*25*60＝633.1KN
P＝1.2[0.15（2×8928＋2×3035.5＋633.1）＋500×3.14*（1.24+1.05）/2*0.05]
＝4528.7KN
计算公式根据《北京市给水排水管道工程施工技术规程（DBJ 01-47-2000）》11.1.7条如下：
计算公式二： P=ƒγD1[2H+（2H+D1）tg2(45º-￠/2)+w/γD1]L+PF
式中：
P——计算的总顶力（KN）;
γ——管道所处土层的重力密度（KN/m3）;
D1——管道的外径（m）;
H——管道顶部以上覆盖土层的厚度（m）；
￠——管道所处土层的内摩擦角（°）；
W——管道单位长度的自重（KN/m）;
L——管道的计算顶进长度（m）;
ƒ——顶进时，管道表面与其周围土层之间的摩擦系数；
PF——顶进时迎面阻力（KN）；
根据有关规格实地调查以上各参数取值如下：
γ=20KN/m3 ； D1=1000+120×2=1.24m ； H取6m ； 内摩擦角￠=32°；
W=9.52KN/m； ƒ=0.15；（采用有效减阻措施）；L=60m
公式： PF=πDavtR
式中:Dav——工具管刃脚或挤压喇叭口的平均直径（mm）；
t—— 工具管刃脚厚（m）（加帽厚度取0.05m）；
R——手工掘进顶管法的工具管迎面阻力；
Dav=（D外+D内）/2=（1.24+1.05）=1.15m
t=0.05m R=500KN/m2
PF =πDavtR
=π×1.15×0.05×500=90.2KN/m2
故： P = ƒγD1[2H+（2H+D1）tg2(45.º-￠/2)+w/γD1]L+PF
= 0.15*20*1.24（2*6+（2*6+1.24）*tg2(45º-32°/2)+9.52/20 *1.24）*60+90.2
=4528.7KN（合462T）
通过以上两种计算方法对比最大顶力取4528.7KN，施工时一座工程坑最多采用320T顶镐2台。
④后背宽度
根据需要的总顶力，使土壁单位宽度上受力不大于土壤的总被动土压力，从而确定后背宽度。计算公式根据《北京市给水排水管道工程施工技术规程（DBJ 01-47-2000）》11.1.9.2条如下：
后背每米宽度上的总被动土压力可按下式：
PB=1/2γh2tan2 (45°+￠/2)+2Chtan(45°+￠/2)
式中：
γ——土壤的重度（KN/m3）；
h——天然土壁后背的高度（m）；
￠——土壤的内摩擦角（°）；
C——土壤的粘聚力（KN/m3）；
其中：γ=20KN/m3； h=6.0m； ￠=32°； C=20；
PB = 1/2×20×62×tg2(45°+32°/2)+2×20×6tg(45°+32°/2)
= 0.5*20*36*3.255+2*20*6*1.804
=1604.76KN/m
B = P / P B =3961.8÷1604.76=2.47m
考虑到安全系数及减小后背高度，后背宽度取4m。
⑤后背高度
根据土质情况和施工经验后背高度H取2.5m。
后背承载力：F＝H·B·[ s ]
式中：F－后背承载力（t）
H－后背高度（m）
B－后背宽度（m）
[s ]－后背土允许承载力，取50t（根据经验值预估）。
F =2.5×4×50＝500t>462t
根据计算：后背承载力大于最大顶力，后背承载力满足最大顶力的需要。
4.3.2工作坑支护结构设计
顶进坑与接收坑的做法基本相同，采用钢格栅+连接筋+钢筋网片+混凝土+锚杆+工字钢支撑的联合支护方式。
作业流程：测量放线→开挖竖井圈梁土方→绑扎圈梁钢筋→支立模板→浇筑圈梁砼→立龙门架→砌围护墙、搭护栏→开挖竖井土方→安装钢格栅→喷射砼→加临时支撑→竖井底板
工作坑的施工原则：快开挖、强支护、小分块、短进尺、早成环。
直通井工作坑采用4*6m平面尺寸，三通和四通井采用6*6m平面尺寸，接收坑采用4*4m的平面尺寸。
工作坑支护选用锚喷混凝土结构，井圈梁砼采用C25，400mm厚、600mm宽。井圈梁混凝土保护层厚度30mm，位置距地表50cm，主筋采用Ф20，水平方向布置4根，竖向布置3排，共10根，箍筋选用Ф10＠200mm。
侧墙采用Ф6＠150×150mm的钢筋网片，网片搭接长度不小于一个网孔，内外双层布置，厚250mm，混凝土等级为C20。
钢格栅竖向主筋选用4根Ф18，分两层布设，每层2根，断面尺寸为170*170mm，箍筋选用Ф8＠200mm，竖向间距为0.6m，井圈梁下1m范围内设两榀。
竖向连接钢筋为Φ18，水平间距1m，内外双层布置，要求锚入圈梁长度不小于600mm，竖井四角两侧竖向连接钢筋必设一根。水平筋选用Ф18＠300mm，分内外两层布置，两水平筋之间增设弯起筋，以增强钢筋骨架的整体受力性能。如下图所示。
底板布设双层Ф12＠200mm钢筋双向双排，喷射300mm厚的C20混凝土。工作坑结构设计平面图、断面图见附图六、附图七。结构设计受力计算详见第九章。
4.4顶管工作坑施做
4.4.1工作坑做法
①探槽：根据物探报告施工范围内无现况地下管线，考虑到安全因素，工作坑施工须先开挖探槽，开挖相互垂直的二条探槽，分别平行于工作坑的两边，其长度须大于工作坑开挖范围1m，深度的确定须配合地下管线调查资料，通常在2m左右。
②竖井采用逆作法施工，竖井施工应逐榀开挖，采用角支撑和对撑联合支撑系统。开挖时采用对角开挖，严禁整个墙体同时悬空。
工作坑上口采用混凝土地圈梁，墙壁采用Ф20锚杆固定钢筋骨架，混凝土强度C25，侧墙混凝土壁厚250mm，混凝土强度C20。坑内侧使用工字钢支撑。
③地圈梁的施工：先挖至底板上以6.5m，立模板，布钢筋，浇注C25混凝土，同时预埋龙门架支墩，待砼强度达到要求后立龙门架。龙门架支完后，然后开始向下开挖竖井。
④土方开挖：采用分层分段开挖方式，先开挖墙体土方，后开挖核心土方，墙体土方为距工作坑壁1.0m范围内的土体。墙体处土方对称开挖，先开一个角，再开对角，土方开挖后立即进行锚喷支护。该层锚喷支护完成后再开挖中间部分土方。每次的开挖深度与钢榀栅间距相同，每循环为0.6米。
⑤排渣方式：采用1m3的钢制吊筒装渣土，垂直运输使用卷扬机，渣土运送至暂存场地，然后用装载机装入自卸汽车外弃。
4.4.2锚喷混凝土：
施工设备选用ZV-IV型转子式喷射机，配套供风设备选用W-9/7(G)型空气压缩机，混合搅拌设备采用J250型搅拌机。喷射混凝土强度等级为C20，选用R42.5普通硅酸盐水泥，掺和8％（重量比）FS－P型砼补偿收缩防水剂。喷射作业分段、分片、分层由下而上依次进行，一次喷射厚度5～8cm，对于较大凹洼时，应先填平再喷射。
细骨料选用细度模数大于2.5的中粗砂，含水率不大于7%；粗骨料选用粒径不大于15mm河卵石。喷射砼初凝时间不大于5分钟，终凝时间不大于10分钟。水泥与砂、石的重量比宜为1：4～1：4.5；水灰比宜为0.4～0.5；砂率宜为45％～55％；其他外掺剂的掺量及喷射砼的具体配合比需按规定执行。
（1） 喷射混凝土前，作好下列准备工作：
检查、核对水泥、速凝剂的品种、规格、标号和出厂日期。
检查、核对砂、石料规格、品质，喷射混凝土所使用砂石必须过筛，清除杂物和剔出大于20mm粒径的石子。
检查水、电、风源是否正常，搅拌机、喷射机等机具设备是否完好，并经试车运转，确认安全。
作业区有良好的通风和足够的照明装置。检查受喷面断面净空，清除松动土块和混凝土浮渣。钢筋环梁(钢筋格栅)及挂钢筋网工序结束，且通过隐蔽工程验收。
混凝土喷射手经过培训和实际操作，经考核，其喷射混凝土的试件达到设计和规范规定标准。
受喷面如有滴水、淋水现象，应在喷射砼之前采取埋设导管排水或盲沟排水。
已埋设好控制喷射砼厚度的标志。
（2）混凝土配料搅拌，遵守下列规定：
混凝土配料搅拌时，各种材料都严格按照配比称重。
配料时应按砂、水泥、外掺剂、外加剂、石子的顺序依次将原材料放入搅拌机的料斗。混合料搅拌的时间不得少于1.0分钟，有外掺剂时适当延长搅拌时间，直至混合料搅拌均匀为止。
当骨料较干燥（含水量小于4%）时，适当加水拌和，使骨料表面湿润。
搅拌后的干混料的最佳水灰比，控制在0.20～0.25之间。
干混料随拌随用，未掺速凝剂的混合料存放时间不应超过2小时，已掺速凝剂的混合料存放时间不得超过20分钟。
混合料在存放、运输过程中应防止雨淋、滴水及大块石等杂物混入，装入喷射机前应过筛。
（3）喷射作业遵守下列规定：
混合料装入喷射机前，过20mm孔径筛；喷射作业时，自下向上分层进行。
分层喷射作业的混凝土结构，两喷层间喷射的间隔时间不得太短，控制在10～15分钟范围内；
喷射距离，即喷嘴至受喷面的距离。控制在0.6m～1.0m范围内；
喷射角度，即喷枪与受喷面相交形成的角度，控制在80度～100度范围内；
喷射作业时，喷射手严格控制水灰比，使喷层表面湿润、平整(圆顺)、有光泽，无干斑、滑移和流淌现象；
作业开始时应先送风、送水，再开机，然后给料；结束时，应待料喷射完后再关机停风。喷射处的风压应在0.1MPa左右。
喷射作业完毕或因故中断喷射时，应先停风停水，然后将喷射机和输料管内的积料清除干净。喷射混凝土终凝2小时后应喷水养护。
4.4.3钢筋榀架及网片
1） 钢筋验收：
每批钢筋进场进行验收，钢材上的印记必须与生产厂家质量保证书相符；提供的材质证明书，必须注明钢材的炉号、钢号、化学成分和机械性能等；按规定批量，对钢材的各项指标进行抽样检查和试验，抽样合格后方可使用。
钢筋检验合格后，应按钢筋的品种、等级、牌号、规格及生产厂家分类堆放，并设识别标志。钢筋在储存过程中应避免锈蚀和污染，宜在库内或棚内存放，露天堆放时应架空，离地面不宜小于300mm，并加以覆盖。
（2）钢筋加工
配料：结合钢筋的来料长度和所需长度进行编制，使钢筋接头最少和节约钢筋；钢筋下料长度应考虑钢筋的弯曲伸长量，在允许范围内尺寸宜小不宜大，以保证保护层厚度及施工方便。加工某种型号的第一根钢筋时，应按设计尺寸、规范要求、技术指标等进行反复核实，待无误后，再以此为样板进行成批加工。
钢筋断料成型：必须将钢筋表面油污和浮锈清除干净。锈蚀严重伤蚀截面的钢筋，不得使用。钢筋切断采用钢筋切断机切断，较细直径的钢筋可以采用人工铁钳切割。
钢筋网片：采用Ø6.5钢筋，间距150×150，要求双面焊接。榀架内外双层使用网片。
榀架加工：榀架统一在加工厂集中制作，钢筋环梁分段加工，拼装后的尺寸误差、平面翘曲误差以及每榀之间可以互换。加工完成后，应放在平整地面上试拼，尺寸允许偏差±3cm，平面翘曲小于2cm。焊渣必须清理干净，焊缝表面应平整，不得有凹陷、焊瘤。焊接电流应根据焊条大小进行调节，以免烧伤钢筋。钢筋榀架焊接模具的下平面必须整平，并从两端对称焊接，减少焊接应力变形。钢筋榀架焊件应对称均匀地从模具内取出，对模具进行定期检查，防止模具松动变形。
（3）锚杆、钢筋榀架及网片安装
安装环向锚杆：锚杆使用Φ20的罗纹钢，长2.5m。竖向两榀一组，上下错开，角度15～20度，水平间距2.0m。施工时采用人工或风镐打入土层，尾端与钢筋榀架焊接。向土层中打入环向锚杆时要复查锚杆所穿过的范围内是否有电缆、光缆及其他管线及构筑物，注意不能破坏现况管线及构筑物。
钢筋榀架采用现场组装。垂向钢筋榀架间距0.6m，用Ф18钢筋纵向连接，连接筋间距1m，梅花布设，用焊条焊接。安装时，应检查墙体土方开挖轮廓线、标高和平整度，清理榀架下虚土。首榀钢筋架应与锁口圈梁底部紧贴，并与锁口圈梁钢筋焊接。
网片搭接长度100～200mm，连接钢筋搭接长度不小于200mm。
4.4.4顶管坑支撑
考虑到工作坑开挖的安全性及支撑的稳定性，顶管工作坑采用工字钢临时支撑。
圈梁以下1.5m、3.5m、5m位置分别布置一道盘撑，如下图所示，八字撑采用I25工字钢。每一步八字撑不得短于2.0m，与混凝土墙预埋件焊接，预埋件采用300*500mm的Q235钢板。

4.4.5起重架
提升架与棚架：提升架4根φ160钢管组成锥体架，提升架与防雨棚合成一体，上盖防雨布为工作棚，起重装置为卷扬机和滑轮组。工作坑设安全爬梯，以确保上下安全。
出土及下管采用卷扬机，设2T卷扬机1台，5T卷扬机1台。下管用5T卷扬机，吊土用2T卷扬机。安装要牢固、线路要清晰，滑轮要转动灵活。土堆放在距井边1.5m以外，每晚10点以后出土防止扰民。
4.4.6工作平台支搭
工作台：搭设在工作坑顶面，主要采用工30﹟工字钢上架30﹟槽钢，上面铺设15cm×15cm方木，中间留下管及出土的平台口3*4米。主梁两端伸出工作坑壁搭地1.5～2米。所有方木铺平挤严后，安设活动平台。
4.5顶管设备安装
4.5.1机械顶管后背
工作坑验收合格后，安装顶管设备，首先安装后背。
1)机械顶管后背结构为：锚喷墙+方木+后背铁。
2)在锚喷墙壁前垂直地面放置后背铁，后背铁与锚喷墙面之间的空隙以C10素混凝土浇灌填充。
3)顶进坑后背要有足够的强度，在顶进过程中能承受千斤顶的最大作用力；
4)后背墙表面要平顺，并且垂直于顶进管道的轴线，避免产生偏心受压。
5)后背的安装允许偏差为： 垂 直 度：0.1% H
水平扭转度：0.1% L
其中 H为后背的高度，L为后背的宽度。
6)后背尺寸如下：
宽度： 4m
高度: 2.5m
采用长4m、断面15cm×15cm方木密排，高度为2.5m，尽量贴紧墙壁，后背平面要求垂直于管道中心线，如有空隙用砂石填充严密，方木前如设2cm厚钢板，再埋设3根立铁，间距1.2m，立铁前端码放横铁。立铁与横铁均采用25号工字钢对焊而成。横铁要求码平整，顶镐后座与横铁结合处严密，以便均匀地将顶力传到后背上。顶力设备为2台320t油压千斤顶，行程L=700mm。顶管设备见下图。

顶管设备安装示意图
7）护铁及顶铁
由于一次顶进长度较小，故选用圆形钢护