人工顶管专项综合标准施工专业方案.doc

人工顶管专题施工方案
一、施工准备
（一）技术准备
1、组织现场施工人员学习，审查施工图纸和进行各专业图纸会审，进行设计要求和施工技术交底。
2、编制好顶管施工工艺卡，做好顶管施工人员再培训工作。
3、绘制临时工程及施工非标准设备工具图纸。
（二）工作坑位置选定
顶管工作坑是顶管施工时在现场设置临时性设施，选择工作坑位置还应考虑以下标准：
1、有可利用坑壁原状土作后背；
2、工作坑处应便于排水、出土和运输，并含有有堆放少许管材及暂存土场地；
3、工作坑尽可能远离建筑物；
（三）工作坑设计：
工作坑尺寸应依据施工方法和设备尺寸，按实际部署情况确定，同时要考虑工作坑设置使用功效（单向顶、多向顶等）原因。
通常开挖工作坑，其底部平面尺寸应依据管径大小、管节长度、操作设备、出土方法及后背长度等不情况而定。
1、工作坑尺寸计算：
矩形工作坑底部尺寸通常可按下式计算其宽度（B）和长（L）：
B=D1+2b+2C
式中 B —— 工作坑底部开挖宽度（m）；
D1—— 管外径（m）；
b —— 管两侧操作空间（m），通常为每侧0.8～1.6m；
C —— 撑板厚度（m），通常采取0.2m。
B=1.8+2×0.9+2×0.2=4.0m
L=L1+L2+L3+L4+L5
式中 L —— 工作坑底部开挖长度（m）
L1 —— 管节长度（m）；
L2 —— 顶镐机长度（m）；
L3 —— 出土工作间长度（m）；
L4 —— 后背墙厚度（m）；
L5 —— 稳管时，已顶进管节留在导轨上最小长度（m），通常为0.3m～0.6m。
L=2.5+1.2+1.4+0.6+0.3=6.0m
经计算芙蓉西路南段顶管工作坑w1开挖尺寸为：6×6m；工作坑w3、w5、w7、w9开挖尺寸为：4×6m；接收井w2、w4、w6、w8开挖尺寸为：4×4m。
2、工作坑基础
采取混凝土基础，基础厚度为30厘米，强度等级为C20。浇筑宽度较枕木长50 cm。并在混凝土内部埋设15 cm×15 cm方木作轨枕（方木埋入混凝土面包油毡）。这种基础不扰动地基土，能承受较大荷载。
二、工作坑开挖支护方案
依据地质勘探汇报本段修建场地内无不良地质，土质为自重II级湿陷性黄土，土体本身稳定性很好且无地下水。结合现场实际情况及设计图纸，本工程污水管顶管工作坑采取木板支撑。
木板支撑通常是应用在地质情况好，土体自稳性高，无地下水情况下。其支护工艺步骤是：工作坑定位→工作坑尺寸放样→工作坑开挖→工作坑支撑→封底混凝土浇筑。
一）施工准备
1、确定工作坑中心位置及开挖尺寸；
2、调查工作坑开挖范围内地上地下障碍物；
3、开挖机械配置和支撑材料准备。
二）工作坑开挖、支护
工作坑开挖尺寸经计算确定后进行开挖，3米以内采取机械挖土，人工修整；依据土质情况立即进行加固。为了确保施工安全，开挖时依据土质情况进行合适放坡。当工作坑开挖至-3m时进行第一层支护，支护至工作坑-0.5m处。工作坑四面用木板拼接成整体紧贴土体；采取直径15cm圆木呈“井”字支撑形状上下两层支撑。离井底2m范围内为了确保顶管空间，不设置中间横撑。
三、顶管施工工艺
依据本段地质情况及施工任务实际情况，我单位拟对污水干管工程采取人工顶管。人工顶管工艺步骤：工作井施工→顶进设备安装调试→吊装混凝土管到轨道上→装顶铁→顶进→出土→管道贯通→检验井施工。
一）、平台搭建、四面护栏及挡水墙
（1）平台搭建
工作平台主梁采取40号工字钢，次梁采取30号工字钢，平台口尺寸为3.5m×2.0m，其它位置满铺方木及大板，主梁两端和工作井侧墙接地长度不少于2m。
（2）防护栏
工作井口设不低于1米防护栏，护栏上挂密目网。工作井口外1.0～1.5m处设置高1.8m彩钢板围挡，作业人员出入口设不低于1.2米护身栏。
（3）挡水墙
工作坑开挖边线外1.0～1.5米处砌筑30厘米高砖墙，并用M10水泥砂浆抹面，以预防雨水流入工作坑内，影响施工。
二）、顶管采取人工顶管施工方案
（1）顶管推力计算：
设计管线管径为D=1500m，顶进距离最长为100m。
计算总顶力：P=n×G×L=3×4.8×100=1440T
P－计算总顶力
G－管子单位长度管自重（T）
L－顶进总长度
n－土质系数，取3
因为顶距较长，为减小顶管过程中摩擦力，宜采取管四面注入触变泥浆可降低顶力20%～30%。
故顶力为P=1440×70%=1008T
所以，依据计算和管子受力均匀两方面考虑，选择4台QYS320型千斤顶，其顶推力每台为320T。
（2）护铁及顶铁
因为顶进长度较大，护口铁依据顶进情况选择U型或圆形护铁，以确保管体安全，保护管子端面，使端面受力均匀。顶铁选择矩形端面顶铁，结构为槽钢和工字钢焊接成型钢。依据具体情况，可选钢制顶柱，顶柱均被可靠固定在U型顶铁支架上，有效预防崩铁。在顶进过程中，顶铁和千斤顶行程长度配合传输顶力，在顶镐和管子之间陆续安放。
（3）基坑基础及导轨
基坑基础为30cm厚混凝土基础， 坡度和设计管道坡度一致。基坑导轨起导向作用，导轨宜采取QU80导轨，其高度为130mm，上顶宽度80mm。
导轨安装是顶管施工中一项关键工作，安装正确是否直接影响管子顶进质量，应确保两轨平行、四角高程并含有足够刚度。导轨设计采取重型钢导轨，其安装要求以下：安装后导轨应该牢靠，不得在使用中产生位移，而且要求两导轨应顺直，平行，等高或略高于该处管道设计高程，其纵坡应和管道设计坡度相一致。安装导轨时，应首先利用垂球和直尺确定导轨间距和平面位置，然后测出导轨各点实际高程，并和设计高程相比较，确定导轨高程调整后进行安装。将钢轨安装在枕木上，用钉固定在枕木上。导轨安装精度必需满足施工要求。其许可偏差为：轴线3mm，顶面高程为±3mm，两轨间距为±2mm。
（4）后背墙
后背墙为型钢、钢筋混凝土后背，钢筋混凝土后背梁利用工作井钢筋混凝土护臂作为后背墙。型钢厚度为4cm，宽度为4m，高度为2.4m地下埋深0.5m，前立两根40cm×40cm×200cm立铁。
（5）出土及下管
出土采取人工挖土卷扬机出土，采取50T吊车一辆，人工配合下管。
（6）顶管平台下管
管材在顶坑一侧排放在两根平行立放I30工字钢上，底部横铺150×150mm方木，间距500mm，方木用土填平实。下管时，工作平台上也平行立方两根I30工字钢，高度、宽度和排放管工字钢相同并和其用钢夹板、螺栓相连一起，这么就能够人工向前滚动管材直至下管口，和汽车吊大钩垂直起吊。起吊后将工字钢拆开向两边移动，让出下管口，将管子放入井底导轨。
三）、顶进施工
（1）当工作井内设备安装调试完成后，含有顶进条件后，即可进行顶进。严格控制前方开挖距离，杜绝超挖、扩挖现象。顶进中出现以下情况时应立即停止顶进，立即分析原因并采取方法，待处理完善后再进行顶进。
①、顶进顶力骤升或顶力达最大值时；
②、后背发生位移或后背开裂时；
③、千斤顶油管不通或油泵工作不正常时；
④、操作按钮不正常时；
⑤、砼管出现裂缝或破损时；
⑥、电路发生故障时。
（2）管道顶进和监测
首先在管道口安装好弧形顶铁保护管口，然后安装其它顶铁。待管前挖土满足要求后，开启油泵，操纵控制阀，使千斤顶进油，活塞伸出一个行程，将管子顶进一段距离；操纵控制阀，使千斤顶反向进油，活塞回缩，安装顶铁，反复上述操作，直到管端和千斤顶之间能够放下一节管子为止，卸下顶铁，下管并安装好胶圈和多层胶合板衬垫，管接口采取钢外套承插橡胶圈接口。重新安装好U型顶铁或弧形顶铁反复上述操作进行下节管顶进。管道顶进过程中，顶铁上方及侧面均不得站人，并随时注意观察顶铁有没有扭曲迹象，立即采取方法，预防崩离。管内挖土采取人工挖土方法，管内土方水平运输采取人工推土斗，铺轻型导轨水平运输。垂直运输采取电葫芦吊土，直接将土运至工作坑外，翻斗车转运。顶进时应遵照“先挖后顶，随挖随顶；顶前测量，顶后复测标准。管道顶进和管道监测应同时进行，第一节管子下到导轨上，应测量管子中线及前端和后端管底高程，确定合格后，方可顶进。第一节管子顶进方向正确，是确保该段顶管质量关键，对顶进方位应勤测量，勤检验，并细致操作，预防出现偏差。
（3）顶管方法和要求
1、测量次数：在顶进第一节管子时，和在校正偏差过程中，每顶进20-30cm,即对中心线及高程测量一次；在正常顶进中，应每顶进50-100cm测量一次；
2、中线测量，通常依据工作坑内设置管位中心桩挂设中心线，利用特制中心尺和经纬仪，测量头一节管前端中心偏差；
3、高程测量，通常使用水准仪和特制高程尺进行，除测头一节管前端管底高程，以检验和设计高程偏差外，还应测量头一节管后端管底高程，以掌握头一节管子走向（即坡度）；工作坑内设置稳固水准点2个，方便测量高程时相互闭合。
四）顶进通常应昼夜三班不停施工，充足发挥机械效能，同时预防因为中途停置，摩擦力增加，造成顶进困难。但在顶进过程中碰到下列情况之一时，即应停止顶进，快速采取方法，处理完善后，再继续顶进。
1、顶管前发生塌方或碰到障碍；
2、后背倾斜或严重变形；
3、顶铁发觉扭曲迹象；
4、管位偏差过大，而且校正无效；
5、顶力较估计增大，超出管口许可承受顶力。
顶进每班均应填写施工统计。施工统计应包含顶进长度、顶力数值（或油泵压力表数值）、管位偏差及其校正情况、机械运转情况、土质改变和出现问题和应注意事项。交接班时应将施工统计向下一班交接清楚。
人工挖土顶进时，管前挖土通常应在管内操作，以确保安全。土质轻易塌方者，应加管帽。所顶混凝土管内径较小，在管内操作不便时，可在管前安装用钢板制作工具管。千斤顶及出土电葫芦操作，均应听从挖土人员指挥。
五）管前挖土是确保顶管质量及管上构筑物安全关键。挖土应遵守下列要求：
1、管前挖土长度；
⑴、在通常顶管地段，如土质良好，可超越管端30-50cm。
⑵、在土质不良地段顶管不得超越管端以外10cm，并随挖随顶。
2、管子周围超挖
⑴、在不许可土壤下沉顶管地段（如上面相关键构筑物或其它管道），管子周围一律不得超挖；
⑵、在通常顶管地段，上面许可超挖1.5cm，但下面135°范围内不得超挖。
测量发觉管位偏差达1cm，通常应考虑校正，但对高程偏差校正，应依据管道设计坡度和头一节管子走向，来确定校正方法。当依据头一节管子定向估计可能自行恢复到设计位置时，无须校正。纠偏校正应缓缓进行，使管子逐步复位，不得猛纠硬调，以防产生相反结果。人工挖土顶进校正方法关键有以下多个：
3、挖土校正法：
偏差为1-2cm时，可采取此法。此法是在管子偏向设计中心一侧面合适超挖，而在相正确一侧不超挖或留坎，使管子在继续顶进中，逐步回到设计位置。
4、顶木校正法：
偏差大于2cm时，或采取挖土法校正无效时，可用10cm圆木或方木一根，一端顶在管子偏向设计中心一侧内管壁上，另一端安在垫有钢板或木板管前土壤上，支架牢靠后，开动千斤顶，利用顶进时顶木斜支管子所产生分力，使管子得到校正。
5、千斤顶校正法：
方法基础上同顶木校正法，即用小千斤顶接一短顶木，利用小千斤顶顶力使管位得到校正。
六）顶管注浆
顶力控制关键是最大程度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效方法是进行注浆。注浆使管周外壁形成泥浆润滑套，从而降低了顶进时摩阻力，我们在注浆时做到以下几点：
1、选择优质触变泥浆材料，对膨润土取样测试。关键指标为造浆率、失水量和动塑比。
2、在管子上预埋压浆孔，压浆孔设置要有利于浆套形成。
3、膨润土贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间，听取供给商提议，但全部必需根据规范进行。
4、压浆方法要以同时注浆为主，补浆为辅。在顶进过程中，要常常检验各推进段浆液形成情况。
5、注浆设备和管路要可靠，含有足够耐压和良好密封性能。在注浆孔中设置一个单向阀，使浆液管外土不能倒灌而堵塞注浆孔，从而影响注浆效果。
6、注浆工艺由专员负责，质量员定时检验。
七）施工期间复检
施工前对管子接头槽口尺寸进行检验，橡胶圈和衬垫板外观和质地。确定合格再在接口处均匀涂抹薄层硅油等对橡胶无侵蚀性润滑材料以降低摩阻力。承插接管时加力要均匀，应确保橡胶圈不移位，不反转，不露出管外。
顶进过程中加强管道中线、高程测量复核，立即纠正管道高程、中线，以降低后方顶力。
四、安全方法
1）在基坑四面用Φ48钢管搭设一排1.2米高防护栏杆，打入土中60cm，横杆两道，并挂好安全网和安全标志。
2）夜间施工依据需要设置照明设施及设置显著警戒标志，井内照明用电，应使用低于36V低压照明。
3）人工挖土施工人员要按要求戴好安全帽，不准穿拖鞋和无跟鞋上工地。
4）在施工过程中作业人员上下基坑应设置安全爬梯通道。
5）全部工人必需经过三级安全教育及安全技术交底，方可许可参与施工。
6）基坑在支护和开挖阶段中应注意保护周围道路、建筑物和地下管线安全。
7）基坑支护完成后应注意地下水位、周围道路、相邻建筑物改变。
五、应注意多个问题
1、多种原材料应满足设计和规范要求。材料进场要有产品合格证和性能检测汇报，需要复检复检合格后才能可使用。
2、全部施工用具要符合安全要求，作业时要配置安全用具。
3、基坑支护过程中,随时观察土质改变情况,要有专员负责检测，具体内容以下：
1）、支护位移测量；
2）、表面开裂状态（位移、裂宽）观察；
3）、周围建筑物和关键设施变形测量和裂缝观察；
4）、渗、漏水情况观察。
如出现异常现象应立即向上级汇报，再由项目部和监理沟通，采取方法加固地基。
六、应急预案内容 ：
1、事故汇报考试
当险情或事故发生后，应立即向监理、甲方及企业相关部门、领导，汇报事故发生时间、地点、事故类别、人员伤亡情况。
2、事故应急处理
项目部应遵照“统一指挥、快速反应、各司其责、协同配合”标准，共同做好建设工程重大质量安全险情或重大事故应急处理和抢险救援工作。在第一时间将伤员送到医院救治，同时项目部相关人员做好事故现场秩序维护工作，等候司法及公安部门 现场确定。为便于抢救工作，我项目部在工地设置专职医生、抢救药箱。
3、事故处理标准起源：
项目部在处理施工过程中发生事故时，应本着“以人为本”标准，主动、主动面对所发生事故。严禁隐瞒不报违者一查到底，追究到底。
七、文明施工及环境保护方法：
(1)严格实施施工现场文明施工和环卫保护管理制度。
(2)施工范围要严格控制，不在范围以外，搭设、临设、停放机具、材料等。
(3)施工范围内土方要苫盖，施工作业面用硬式围挡搭建，围挡上策安装红色警示灯。
(4)现场施工人员一律佩戴安全帽，非施工人员一律不得进入施工现场。
(5)严格严禁生产、生活污水乱到乱放，预防污染施工环境和周围居民、单位环境。
(6)预防粉尘
①施工现场道路实施洒水防尘方法，以确保道路不扬尘。
②粉尘材料采取封闭方法，运输时预防遗撒，飞扬。
③运输车辆不能装载过满，车帮顶部拍实，并覆盖苫布，以免沿路遗撒，进出场地设专员清洁车轮。
(7)预防噪音
采取降噪方法：空压机等采取防护棚隔离；夜间严格控制强噪音施工。
(8)交通安全
①施工现场设围栏，做到施工现场和社会严格区分，确保施工和社会安全。施工时，做好道路交通疏导。
②施工道路沿线各出入口通畅，并设显著标志，预防发生任何交通事故。
八、附表，附图：
1）施工机具设备配置表
2）木板支护简图
3）施工现场平面部署图
机械设备配置表
序号
机械设备名称
型号
数 量
2
液压千斤顶
320t
4套
3
顶铁
D2600
1套
4
吊车
16T、50T
各1辆
5
挖掘机
220
1台
7
电焊机

2台
8
注浆泵

2台

测量仪器配置表
序号
测量和监视装置名称
型号
数量
1
水准仪
C32
2台
2
全站仪
拓普康332
2台
3
塔 尺
5m
2个
4
激光经纬仪
DJJ2-2
1台
5
钢尺
100m
2把