淮南1000kV变电站顶管施工技术措施.doc

淮南1000kV变电站 顶管施工技术措施

顶管施工技术措施
编号：BD-HN-2011-021

版本号：1.0

状 态：执行

顶管施工技术措施

批 准： 日 期：

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编 制： 日 期：

顶管施工技术措施
编号：BD-HN-2011-021
版本号：1.0
状 态：执行

目 录

1 目的
2 适用范围
3 编制依据
4 项目概述
5 作业准备
6 作业条件
7 施工部署
8 工作井施工方法
9 顶管施工方法
10 质量记录
11 职业健康、安全管理、文明施工及环境保护

文件修改记录：

版本号
修改说明
修改人
审核人
批准人
1 目的：
指导淮南1000kV变电站新建工程站外排水顶管工程施工 。
2 适用范围
本施工技术措施适用于淮南1000kV变电站新建工程站外排水顶管工程施工。本措施与相关企业工艺标准和国家规范、规程要求合并执行。
3 编制依据
3.1 《站外排水管道纵断面图》（X633-B391S-S0108-03）
3.2 《110kV — 1000kV变电(换流)站土建工程施工质量验收及评定规程》（Q/GDW183-—2008）；
3.3 淮南1000kV变电站施工图阶段岩土地质勘测报告（X633-B391S-G20091-23）
3.4 《给水排水管道工程施工及验收规范》GB 50268-2008
3.5 顶管管材生产厂家提供的技术数据
3.6 中国非开挖技术协会行业标准（2007 年 3 月 1 日试行）
3.7 《顶管施工技术及验收规范》中华人民共和国建设部（2003 年 10 月 1 日发行）
3.8 《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46—2005）；
3.9 建筑工程安全生产技术操作规程
3.10 公司质量体系文件和施工工艺标准；
3.11 《建筑施工手册》中国建筑工业出版社 缩印本（第四版）
4 项目概述
4.1 淮南1000kV变电站排水管道工程，有起于变电站西侧围墙排水井端口止于距变电站东侧约392m的新河排水口。中途经过农田、深1米的渠道、高4.5米的新河大坝。
5 作业准备
5.1 机械准备：挖土机，运土汽车等。
5.2 降水设备准备：潜水泵、排水管等。
5.3 工具及材料准备：经纬仪、水准仪、钢尺、放线绳、石灰等。
5.4 作业设备准备：千斤顶、高压油泵、顶铁、30号工字钢梁、15×15cm方木。
5.5 水泥：强度等级32.5以上普通硅酸盐水泥。有质保证书。砂：粗、中砂，含泥量不大于5% 。
石子：粒径0.5～3.2cm，含泥量不大于2%。
6 作业条件：
6.1 技术准备，根据设计图纸，确定施工线路和施工管道的管底标高，协商作业井和检查井的数量和位置。
6.2 阅读变电站工程的相关技术资料。资料由甲方或业主对施工线路勘探后提供。熟悉顶管施工线路的地形、工程和水文地质、交通状况、地上建筑物、地下管线和有无地下障碍物等实际情况，必须确保安全，保证质量，经济适用，节约用地。
6.3 靠近河岸一侧需提前修建顶管施工用的后座墙。
6.4 打降水井。如施工范围的地下水位较高，每20米设置一降水井。待水位降至施工高程以下方可开挖施工。
6.5 由于施工现场远离公路，需提前修建施工便道以供施工机械和人员进场。
7 施工部署
7.1 为保证工程能按质量、按安全、按期完成，强化施工现场的组织管理工作。项目部组织架构如下:

项目负责
技术负责
质安员
施工员
测量员
机电员
材料员
顶管施工队

7.2 工艺流程：
施工准备
测量放样

基坑开挖

工作井施工

工作井结构

轨道安放

后座顶板安装

顶进设备安装及 调试

后座千斤顶安装

洞口止水装置安装及及

掘进机试运行
掘进机井内就位

后座千斤顶顶进

掘进机穿墙

出泥准备

轴线控制
偏差测量

管道顶进
泥水出土（人工）
管道
顶进纠偏

钢筋混凝土管拼装
砼管进场验收
接口检验

钢筋混凝土管顶进结束

8 工作坑施工方法
8.1 工作坑基坑测量放样
根据设计图纸，对工作井的中心座标定出中心桩、纵横轴线控制桩及基坑开挖边线。施工放样结束后，须经监理工程师复核准确无误后方可开工。
8.2 工作坑基础施工
8.3 由于工作坑深3米，长宽各4米的方坑，可以采用支撑式工作坑，在基础验收后铺设6~7cm厚度的粒径0.5～3.2cm 石子，并浇筑15cm厚C15混凝土作为施工工作面。
8.4 顶管工作坑基坑四壁采用立板撑，横木不小于10×10cm，撑木14号槽钢或者直径不小于15厘米钢管支撑，钢撑与要，每道横撑上下间距不大于1米，水平横撑间距不大于1.2米。支撑时要分步随挖随支撑，严禁一挖到底再支撑。撑板埋入坑底50厘米，如果八字撑影响施工，可以用锚拉支撑。
8.5 A、基坑混凝土浇筑
①、混凝土浇筑按照《混凝土结构工程施工及验收规范》的要求进行。
②、工作井采用一次浇筑。
③、工作井浇筑过程中，混凝土应保持同步均匀上升，并密切注意观察沉降，若发现不均匀下沉，应及时调整。
⑤、工作井混凝土施工时，必须严格按施工规程进行，严格控制水灰比，保持骨料清洁和良好级配、振捣密实，精心养护，以防产生早期裂缝，并做好冬季保温施工措施。
⑥、混凝土浇捣前，所有预埋件、预留钢筋等要准确就位。
B、混凝土质量保证技术措施：
①、加控制混凝土坍落度，严禁有任意加水现象产生;
②、反馈现场混凝土实际坍落度、可泵性、和易性等质量信息，以有利于控制搅拌站出料质量;
③、按照浇捣方案，组织全体操作人员进行技术交底会，使每个操作工人对技术要求、混凝土下料方法、振捣步骤做到心中有数;
④、混凝土养护：混凝土浇捣完后，需覆盖草包，定期浇水养护。
8.5 后座墙设计
后座墙是顶力的支撑结构，采用砖砌后座墙截面宽度：厚1m，长度3m，高度4 m。
后背
后背的作用是减少对后座墙的单位面积的压力。安装时要满足下列要求：
（1）墙壁应铲平，使墙壁墙面与管道顶进方向垂直。
（2）靠墙壁横排方木面积，一般土质按承载不超过15t/m2。
（3）木应卧入工作坑底以下0.5m，使千斤顶的作用力中心高度不小于方木后背高度的1/3。
（4）方木断面为150mm×150mm，，立铁用200mm×300mm的工字钢。
（5）土质松软或顶力较大时，可用方木前加垫钢板。如后背在顶力作用下，产生压缩变形应停止顶进，顶力消失，压缩变形虽之消失，这种变形现象是正常的。顶管时后背不得出现不允许的压缩变形。
根据顶进需要的总顶力，后背受力面积应A0≥A=F/P=393.6 (KN)/200= 2m2式中：A—后背所需承压面积
F—总顶力
P—土的允许承载力

　　　　　　　　　　工作坑及装配式后背墙的施工允许偏差(mm)　　　　　　　表3
项　　　　　目
允　许　偏　差
工作坑每侧
宽度
不小于施工设计规定
长度
装配式后背墙
垂直度
0.1%H
水平扭转度
0.1%L
注：1.H为装配式后背墙的高度(mm)； 2.L为装配式后背墙的长度(mm)。

9 顶管施工方法
9.1 设备选择
9.2 根据淮南1000kV变电站岩土工程勘察报告，本工程顶管施工选用挤压式顶进施工法。
9.3 顶管工程力学参数确定顶管道受的阻力，包括工具管切土正压力和管壁摩擦阻力。根据设计图纸得知，在考虑了安全系数的前提下最大控制顶力为300吨。考虑到地下工程的复杂性及不可预见因素，顶管设备取２倍能力储备，设备顶进能力应达到600吨，采用2个300吨的千斤顶可满足要求。
9.4 顶进设备的选用顶进设备
9.5 主要包括千斤顶、高压油泵、顶铁、工具管及运出土设备等。千斤顶是掘进顶管的主要设备，考虑到为避免千斤顶故障而影响工程进度，故采用两套设备。千斤顶在工作坑内的布置采用两台并列式，顶力合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，顶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。高压油泵由电动机带动油泵工作，选用额定压力为62Mpa的ZB-500塞泵，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。顶铁是传递和分散顶力的设备。要求它能承受顶压力而变形，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。本工程采用U形顶铁形式。工作坑上设活动式工作平台，平台用30号工字钢梁。工作坑井口处安装滑动平台，作为下管及出土使用。在工作平台上设直重架，上装电动行车，其起重量应大于管子重量。

9.6 进出洞口措施
顶管顺利进出洞是顶管成功的基础，我们考虑到土质条件，提出以下进出洞口措施：
1）沉井时如造成洞口周围地基塌陷，应进行回填粘土压密加固，必要时加以井点降水疏干土体水分。
2）为使出洞口在施工中不发生泥水流失，洞口止水装置必须良好，必须做到：止水胶圈安装平整牢固，水密性良好;止水胶圈安装位置必须与管道在同一轴线。
3）为了确保工具管安全进出洞，尽量避免泥水流失，造成地面塌陷，在必要时，我们可以对洞口外的土体采取压密注浆进行加固。
9.7 管道外围压注触变泥浆减摩
为了减小管道外壁的摩阻力，必须在管道外围压注触变泥浆。触变泥浆压注力和耗量：触变泥浆的压注力应与注入土层的土体压基本相当或略大，而触变泥浆的耗量亦应略大于或等于地层土体的损失量。
触变泥浆的配比及拌制：
1）根据以往施工经验及多次试验，采取成品膨润土的配合比如下：
膨润土:水:碱=100:614:2.0(重量比)
2）泥浆的拌制要均匀。首先将定量的水放入拌和桶内，开动拌和机徐徐投入膨润土，拌和2-3分钟，继续搅拌7-8分钟，即成泥浆。制成的泥浆排放入贮浆池内贮存12小时，使膨润土、水、碱发生置换作用，形成稳定性良好，且有一定粘度的泥浆，使用时用泵压至管道外围。
为了防止贮浆池内泥浆离析，应间歇地对贮浆池内泥浆进行搅拌。
3）触变泥浆的压注方法：
采用在顶管工具管压浆、中继环补浆的方法，对工具管压浆要与顶进同步，以迅速在管道外围空隙形成粘度高、稳定性好的膨润土泥浆层。
中继站补浆是在已有泥浆层的基础上改善泥浆层，补充其损失量。工具管尾部第一压浆孔后的10m处设置第一道补浆孔，此后每隔6m通过管节上的补浆孔补浆，以保证管道处围空隙充满触变泥浆，补浆始终要坚持从后向前补压和及时补浆的原则。对于各层土质，特别在夹砂土层施工时根据其渗透系数充分考虑泥浆的损失，调整注浆压力和注浆量。
4) 泥浆的置换：
每段管道顶进完成后，立即用2:1水泥浆将泥浆置换出来，以确保管道外围土体有足够的支撑和减少渗漏水。
4、顶管推进
1）最大允许推顶力
顶管中推顶力不仅受设备的制约，而且受工作井后靠土体稳定的允许反力和管材轴向承压力的限制，因此在顶管施工中允许推顶力应受诸多因素中的最小允许承载力来决定。
5、管材和接口
管材采购专业厂家生产的管材，进场时按规范进行验收，不合格品予以清除。按管前再次检查管子接口的槽口尺寸，橡胶圈和衬板的外观和质地。确认合格后方可使用。接管时可在接口外均匀涂上抹薄层硅油等橡胶无腐蚀性的润滑材料以减小摩阻力，承插接管时加力要均匀，应保证橡胶圈不移位，不反转，不露出管外，顶管结束后要按设计要求对管接口进行处理。
6、顶管工施工
顶管施工质量的好坏与设备安装的精确度有直接的关系。安装前，应根据已知的控制点、标高，准确无误地测放出进出洞口的标高和顶管的轴线，并依此测放设备和安装位置。导轨、千斤顶支架、靠背等设备必须安放准确牢固，以保证顶管的顺利进行。
顶进：
A、工具管进洞：开始顶进前，必须对所有设备进行全面检查，并经过试运转无故障后，方可开门进洞。
开始顶进前，先在洞口安装好止水装置，然后拆除砖封门，随即推进工具管入洞。工具管进洞时，严格控制顶进偏差，10m以内中心偏差不得大于0.3cm，高低偏差宜抛高0-0.3cm。若达到上述要求，应拉出工具管，作第二次进洞。
B、顶进：顶进操作工艺流程：

安装管节
布置顶铁
工作面挖土
土方运出
压浆
土方装车
弃土
加顶铁
停顶回程
弃　土
顶进停顶回程加顶铁

C、安装管节：管节安装前认真检查，确认质量合格后方可使用。管道接口为“F-C”形接口。安装管节前，应先安装止水胶圈，在管节端面粘贴好松木衬垫，再将管节吊放在轨道上稳好，使管节插口端对正前管的承口中心，缓缓顶入，直至两个管节端面密贴衬垫，并检查接口密封胶圈及衬垫是否良好，如发现损坏，应重新安装，确认完好后方可布置顶铁
D、工作面工艺：顶进管节的方向和标高控制，主要取决于挖土操作，顶管工作面上的挖土质量不仅影响顶进效率，更重要的是影响质量控制。因此，熟练的操作工是重要的技术力量。
E、顶进：顶进施工，应严格控制前5m管道的顶进偏差，其左右及高程偏差均不能超过0.3cm，在顶进过程中若产生偏差，应及时纠正。要把较大的偏差作为主要突破点予以纠正。纠偏不得急于求成，应逐步进行，必须坚持“勤测、勤纠”的原则。
顶进应与管外围注浆同步进行，其原则是先注浆，后顶进，随时顶进，随时注浆，以保证管外围充满泥浆套，充分发挥减阻和支撑作用。顶进速度一般为3-4cm/min，最大不超过5cm/min。管道顶进到离工作井井壁50cm时，应下管焊接，回程加顶铁，然后继续顶进。
9.7 在顶进时应注意以下几点
1)、随时注意主泵压力的变化，当发现压力突然上升时，应立即停止顶进，查明原因，以防发生意外。
2)、千斤顶的伸长值，不得超过临界冲程。
3)、应连续顶进，不得长时间停歇。
4)、根据土质进行挖土控制，随挖随顶，顶进时及时补浆，并注意注浆压力及注浆量的控制。
5)、加强对顶进速度的控制，加强监测，及时控制，纠正偏差。
6)、停止顶进时，一定要使挖掘面保持一定的压力，防止土体塌方，尤其是出洞时，更应注意这个问题。
7)、在掘进过程中，应注意地下水压力的变化，及时采取相应的对策，务必使挖掘面保持稳定，同时还要注意挖掘面稳定与否。为防止突然出现较大地下水造成管内施工人员的生命安全，每个工作井内顶管施工时必须布置2台6寸清水泵备用。
在管道顶进过程中，如果出现管段覆土较浅时，在这些管道施工前，要根据具体覆土厚度，计算工具管前的土压力，并在顶过过程中做相应的调整。
8)、管内通风:顶进距离较长时可能管内会有缺氧现象，当顶距超过100m时，需利用离心式送风机向管内送风，以确保管内施工人员的人身安全。
8、顶进监控
①、前期测量：
顶管前，应在工作井处设置管道轴线控制桩和临时水准点、工作井护桩，以便复核顶管轴线和工作井位置是否移动。开始顶进前，准确测量掘进机中心的轴线和标高偏差，并作好原始记录。
②、顶进测量：
测量仪器固定安放在工作井的后部千斤顶架子中心，并在工作井内建立临时测量系统。管道顶进过程中必须按要求测量和控制管道标高及中心偏差，并作好记录。每顶进50cm必须测量一次，每节管道顶进结束后时测量管道中心的轴线和标高偏差，记录交工程师审核确认，测量仪器随时校正，每一次交接班时必须校正仪器一次。
③、竣工测量：
一段管顶完后，应立即在每节管道上选点，测量其中心位置和管底标高。根据测量结果，绘制竣工曲线，以便进行管道质量评定。测量地段的沉降。并作好记录以确定顶管施工对周围环境的影响情况。
9、施工围挡及下井通道
工作井、接收井施工前全部采用彩钢板围挡（高度不低于1.6m）围出工作面，原则上工作井6m*30m，接收井5m*15m。
工作井沉井周边设置临边防护，临边防护采用建筑钢管搭设，高度不小于1.1m。
工作井施工人员下井通道采用钢制爬梯外围防护网及钢制爬梯方式。井深小于6m采用钢制竖式爬梯，井深大于6m则采用钢制回转式爬梯，爬梯宽度不小于80cm，并两侧设置扶手，扶手高度不小于90cm。

10 质量记录
10.1 施工技术记录；
10.2 质量检验评定记录；
10.3 设计变更、设计修改记录；
10.4 工程照片、工程录象记录；
10.5 工程资料收集（重要文件、工程联系单、制造厂的产品质保文件、到货检验文件等）。
10.6 采用的新技术、新材料、新工艺：本工程未采用新技术、新材料、新工艺
11 职业健康、安全管理、文明施工及环境保护
11.1 各种管材装卸，必须有专人指挥，机动车辆运输，必须用木楔打掩，并用紧线器绑牢，卸车前必须认真检查打掩的牢固情况，如有松动或管材移位，必须先采取可靠的防止管材坍滚的措施。管材码放场地应平整坚实，码放高度不得超过2米，并用木楔打掩牢固。
11.2 在沟槽一侧排管材时，应距槽边1米以外并应打掩牢固，金属管在沟槽上架空排管，所用横担木，或横担钢管的承重，间距，要作计算，木材不糟朽、开裂、无死节，禁止使用桦木，横担两端在沟槽边沿外与地面垫实，长度（搭边）不得小于1米，管子移动专人指挥，有防滚动伤人措施。
11.3 人工推运管，应设专人指挥，推滚时不得超过人行的速度，上下坡应用大绳控制速度，管前不得站人，并避让行人车辆。机械下管，按起重吊车规定执行。人工压绳法下管，马道坡度不应陡于1：1，马道宽度应大于管长50厘米，并埋设牢固地锚，下管绳索，工具要安全可靠。用三角架下管，操作人员不得站在管上操作吊链，吊链受力重心保持在三角架中心，不许斜拉管材。下管时，管下槽内严禁站人，全过程要设专人指挥。
11.4 顶管工作坑采用立板撑（浅）或钢桩加撑板（深），横别木及撑木不小于10×10厘米，撑木用园木直径不小于15厘米，钢撑与钢桩焊牢，四角设不影响施工的八字撑，每道横撑上下间距不大于1.5米，水平横撑间距不大于2米。（下管口可适当加大）
11.5 支撑时要分步随挖随支撑，严禁一挖到底再支撑。撑板埋入坑底50厘米。
11.6 顶管平台承重梁每端应超出坑沿1.5米，并用15×15厘米的方木铺严钉牢，下料口及爬梯口应设不低于1.2米的围栏，爬梯设扶手并固定。
11.7 吊装下管架子，孙四脚必须放置在主梁两侧的负梁上，架子的横拉杆不得少于四道，且必须与架配套，支拆顶管架子必须专人指挥，自上而下拆除。
11.8 向平台上推运管子时，管前必要时用三角木打掩，下管吊索具的安全系数不得小于6倍，下管时，管子下方严禁站人。
11.9 顶管挖土人员，应在管内操作，土质良好超挖不得超过30厘米，土质松软超挖深度不得超过20—30厘米，砂石及散砂杂土时不得超挖。顶管所用机具应专人经常检查，维修。工作坑和管内照明电压应使用低压36伏，特别潮湿的地段采用12伏。
11.10 下管用电葫芦行走轨道要平直牢固，行走两端及起吊顶端要安装可靠的限位器。
11.11 在施工地点前后各100米和200米处设四个警示牌。
11.12 挖出的土及时清运出场，堆土至少在基坑3米外，每天做到工完料尽场地清。
11.13 施工前进行安全技术交底，坚决树立“安全第一、预防为主”的思想意识。在顶进过程中，应勤挖勤顶，尽量减少每次开挖量，每次开挖量不大于30cm。
11.14 并保证在晚上有足够的红灯警示照明。晚上不得施工，白天严禁施工人员在行使通道处逗留。开好每天的站班会，做到“三查三交”，责任落实到人。与当地村民多沟通，避免发生正面冲突。
11.15 重要危害、重要环境因素及其控制措施
重要环境因素清单
序号
重要环境因素名称
控制措施
1
车辆排放的尾气
经常通风换气
3
现场施工用水消耗
严禁供水任意流、无人问津现象
4
车辆换油废弃油
集中回收集中处理
5
建筑施工产生的建筑垃圾
集中堆放在垃圾区内
6
物体打击
做好防护措施
6
风镐打毛噪声
尽可能的降低噪声或戴耳塞
7
施工现场车辆行驶、散装材料搬运、搅拌产生粉尘
《施工现场废气管理制度》
9
使用电源线破损的便携式卷线盘
每天检查电源线，定期效验漏电保安器，检查配电盘、柜和带电设备的安全性

序号
重要环境因素名称
控制措施
11
使用电源线破损的便携式卷线盘
每天检查电源线，定期效验漏电保安器，检查配电盘、柜和带电设备的安全性
12
电动工具未经漏电保护装置或漏电保护装置失灵
13
钢丝绳与物体的棱角接触处未加包垫保护
.严格遵守《起重运输作业安全管理规定》、《大型起重机机械安全管理制度》
14
链条葫芦刹车片沾染油污
及时检查维修、清洗
15
钢丝绳与物体的棱角接触处未加包垫保护
.严格遵守《起重运输作业安全管理规定》、《大型起重机机械安全管理制度》
16
链条葫芦刹车片沾染油污
及时检查维修、清洗
17
机械、工器具转动部位防护罩不完善
在机械、工器具转动部位设置防护罩
18
起吊物未绑牢，偏拉斜吊，吊物未固定时松钩。
严格遵守《起重运输作业安全管理规定》、《大型起重机机械安全管理制度》
19
高处落物
规范脚手架的搭设，脚手板满铺并绑扎牢固，执行JGJ59-99标准验收，合格后挂牌使用；工器具加装保险绳，作业面设废弃物存放箱；高处作业人员正确系挂安全带,临边加防护栏杆；严禁在脚手架上酗酒、打闹，要穿软底防滑鞋，衣着灵便。
20
脚手架搭设、拆除、使用不符合规范
21
高处作业人员未正确系挂安全带,临边无防护
22
在道路、广场或施工区域挖掘沟道或坑井无围栏和警告标志
持证上岗，加强教育和安规考核，设立防护栏杆
23
车辆伤害、交通事故
持证上岗，加强教育和安规考核，设立防护栏杆，减速带，施工时派专人观察来往车辆，及时报警。
24
顶管部位道路断裂塌方
顶进过程中，应勤挖勤顶，尽量减少每次开挖量，每次开挖量不大于30cm。顶管处路面垂直管道8m范围内铺设12mm厚钢板。

10.6 环境因素分析表

序号
环境因素
环境影响
类别
标识
采取措施
1.
噪音
噪声
三级三、四类
▲
采用低噪音机械，调整作业时间。
2.
尾气排放
大气污染
三级三、四类
▲
采用符合尾气排放标准的施工机械以及符合环保要求的燃料。
3.
废水废油排放
污染水体土壤
二级三类
○
将废水废油进行处理后达标排放。
4.
固体垃圾
污染环境
三级三类
▲
同工程所在地有关部门协商后弃置
5.
机械噪音
污染环境
三级三类
▲
调整作业时间，作隔音措施
注：根据工程的具体情况，实际施工时做更具体的识别并采取相应的措施。
16