破岩顶管方案

包头市九原区沼南大道
顶管施工方案
编制单位；包头市润福龙工程有限公司
编制日期；2018年1月27日
顶管施工方案
一、工程概况
包头市昭南大道管廊工程位于包头市九原区，工程设计由上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司承担。

顶管位置位于
K0+050----K2+270处，属于黄河冲积平原的黄河价地。

该地区地下
水位较高，稳定水位在负2.8米—负11米之间。

土壤结构为，素填
土在负0.6-负2.6米之间，细沙在负1.2-负9.3米之间，砂砾、卵
石在负6.1-负11.7米之间，其余未探明。

根据图纸及实测顶管施工范围的在负8-10米之间之间。

施工场地在管廊沟槽和管廊施工便道
范围内，顶管穿越管廊施工便道。

本施工组织设计根据现有地勘报告编制，在实施过程中如地下情况改变（如遇岩石、树根、泥结碎石、构筑物等）另行编制措施方案。

二、施工简介
由于本施工范围在砂砾、卵石层进行故采用泥水平衡破岩顶管施工，在顶管施工中使用泥水平衡破岩顶管机对砂砾、卵石进行破碎后进入排浆管，排往地面三级沉淀池内经沉淀上清液进入泥浆输送系统，沉淀物装车送到临时存放点。

破碎机头和施工管道依靠后部工作坑内液压千斤顶产生动力，后背提供反作用力推动砼管向土体进入。

为了稳固砂砾和减少摩擦阻力，在顶管施工中边顶进边通过管道注浆孔向管道和砂砾间的空腔处注入触变泥浆。

顶管结束后用水泥砂浆置换触变泥浆。

如此循环进行完成顶管施工。

施工平面布置图
三、施工部署
我们将组织高素质精干队伍，强有力的管理机构，精良的施工机械设备迅速进场，建立健全施工所需相应职能部门，完善管理结构层，满足该工程的需要，确保完成该项目工程。

计划安排管理人员、技术人员、技术工人20人，施工进度确保每天单趟顶进50米
四、顶管施工顺序及工作主要内容
（一）施工准备—（二）场地平整——（三）测量放线—（四）施工降水—（五）工作坑、接收坑开挖设置—（六）设备安装—（七）管道顶进—（八）沉降观测—（九）安全措施—（十）文明施工（一）施工准备
1、进场后迅速进行临时设施搭设，及时解决施工用电和生活用电。

（因为现场比较狭窄我单位以最简单设置可移动临时设施，现场办公室30平方米、工人宿舍100平方米、工器具库房50平方米，控制间50平方米，在进场前还需根据甲方要求和具体位置大小进行详细规划）。

2、了解顶进管道的实际长度，埋深，管道的设计要求和结构要求，掌握穿越段地质情况，管廊施工和顶管的交叉施工情况。

确定工期、材料进场时间、种类，安排机械进场。

与相关部门取得联系，办理有关手续，了解穿越段地下管线，障碍物实际情况，确保施工正常顺利
进行。

配备相关的设备、材料及各种辅助设施。

做好围护搭设，设置明显施工标志和安全警示标志，提醒过往车辆和行人注意安全。

做好现场环境保洁措施，防止扬尘污染。

（二）场地平整及设置安全警示围挡
1、场地平整应在具备施工条件时进行，面积大小按照作业坑、临时工棚、堆土区域，材料放置等使用范围确定。

同时应考虑到施工机械的摆放位置、占地面积大小、进出场道是否满足需要。

2、在工作坑处进行全封闭围栏挡护，并设置明显标识、标牌，穿越处设置安全警示标志，提醒过往行人和车辆注意安全。

3、夜间在每个警示点和隔离带处设置照明灯和信号灯，并使用26伏的安全电压。

（三）,测量放线
1、按甲方、设计院提供的井位轴线控制桩定位。

测量设备采用尼康全站仪测量。

2、根据图纸数据确定工作坑、接收坑位置。

工作坑、接收坑施工结束后，按始发工作坑顶进孔实际坐标与设计终点的坐标测量放线，定出管道顶进轴线并将轴线投放到始发工作坑测量平台上和井壁上。

在始发工作坑四周建立测量控制网，并定期进行复核各控制点。

始发工作坑上下点的投放采用苏光 DZS2 水准仪。

投放顶管测量始测点和1个后视点，始测点设在顶管后座专用测量平台上，后视点设于顶进孔上部的井壁上，定期互相校核。

3、管道轴向测量
施工管道轴向测量采用高精度激光经纬仪进行测量，测量主要用导线测量法，测量平台设在顶管后座处。

测量光靶安装在第一节管道内部，测量时激光经纬仪直接测量第一节管道内部测量光靶的位置，并根据计算结果计算第一节管道的实际状态进行正常与否判断。

4、顶管水准测量
高程测量，在地面上把永久性水准点引测至井边，通过垂直吊钢尺引测至井下，设临时水准点，再在工作井架设水准仪测后视工作井标靶，前视第一节管道标靶即可知道管道高程是否正常。

闭合差按二级水准控制。

（四）施工降水
1、由于本工程土质情况差，水位高，顶管施工中容易发生塌陷、管道下沉等事故，所以应在顶管沿线单侧3米处（可根据套管位置调整）进行钻井降水处理。

井位纵向间距8米，钻井深度18米，井内放置污水泵（井点间距根据实际情况确定），并至少预抽七天后，方可开始顶管施工。

钻井采用回转钻机，成孔为500mm，清水钻进，成孔后下入内径为300mm波纹管，填入厚度为100mm滤料，滤料为粒径3-5mm 砾石，洗井采用1台空压机（6m³）进行，洗至水较清时为止。

2、钻井内污水泵抽出的污水应用罐车拉运外弃，外弃运距预计15-20Km。

（五）、工作坑、接收坑开挖设置
1、按照测量放线所确定的工作坑、接收坑位置设置工作坑、接收坑，工作坑长8米x宽5米x高9米，工作坑顶管受力面钢筋混凝
土墙体厚度0.8米其余钢筋混凝土墙体厚度0.5米工作坑底部钢筋混凝土厚度0.3米。

接收坑长5米x宽5米x高9米，钢筋混凝土墙体厚度0.3米接收坑底钢筋混凝土厚度0.3米。

2、工作坑、接收坑采用沉井法进行施工。

根据工程地质报告所揭示的地质情况,为增强沉井第一节稳定性，防止下沉中发生倾斜在
沉井位置先向下开挖2米基坑,整平场地后从此基础上开始浇注沉井，沉井达到设计强度后拆模并在沉井外部和基坑空隙处充填砂砾，开始第一节沉井施工，保证沉井刃脚外侧面至基坑边的工作距离2米以上。

由于工作井高度约9米，井身混凝土计划分三节浇注下沉，第一节浇注高度3米，第二节浇注高度3米，最后一节浇注高度3米；采用分段浇捣混凝土时，严格按规范、设计要求做好施工缝，并设置止水钢板或止水带防止构筑物渗水；下沉的主要施工方法为排水下沉法。

下沉挖掘的方法采用人工配合机械挖掘，机械吊斗提升的方法施工。

井身模板采用组合钢模与局部木模互相搭配，刃脚踏脚部分的内模采用砖砌结构，宽度与刃脚同宽，井身内模支架采用钢管支撑，钢管支架架设稳固，待工作坑混凝土强度达到设计要求方可拆模安装顶管设备/3、工作坑、接收坑完成后，立即进行围护，设置醒目警示标志，确保人员、车辆安全，并保证工作井内干燥无水。

（六）、设备安装
1、由于施工范围地质为砂砾、卵石故现场安装钢板三级沉淀池，沉淀池应尽量靠近工作井边，可以减少排泥管路过长而且产生的管路摩阻力，沉石箱的配置可沉淀块状物，防止较大块状物直接进入排泥泵
引起排泥泵堵塞和损坏。

沉淀池安装前需平整场地并压实，保证沉淀池和输浆管道安装稳固。

2、顶背安装用截面积0.3x0.3方木码剁，前部用工字钢支撑。

3、导轨设置是顶管工程的关键，要求牢固可靠，轨距，高程，必须准确。

首先将钢筋混凝土工作坑底清理，用预留地锚螺栓紧扣导轨，导轨安装完毕之间用DN80钢管连接，导轨方向应绝对和管轴线方向平行，且导轨中心间距轴线和所要顶进管道轴线的垂直投影线完全重合一致，导轨安装的允许偏差为：轴线位置：3mm；顶面高程：0～+3mm；两轨内距：±2mm。

安装应符合规范要求。

4、主顶站千斤顶油缸固定在型钢制作的千斤顶支架上，支架焊在井底横梁上，千斤顶着力点应与管道中心的垂线对称，其合力的作用点应在管道中心的垂直线上。

千斤顶最大顶力不大于8000KN。

油泵宜设置在千斤顶附近，油管应顺直、转角少。

油泵应与千斤顶相匹配，并应有备用油泵；油泵安装完毕，应进行试运转。

顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进。

顶进中若发现油压突然增高，应立即停止顶进，检查原因并经处理后方可继续顶进。

4、顶铁应有足够的刚度。

顶铁宜采用铸钢整体浇铸或采用型钢焊接成型；当采用型钢焊接成型时，焊缝不得高于表面，且不得脱焊。

顶铁的相邻面应互相垂直。

同种规格的顶铁尺寸应相同。

顶铁上应有锁定装置。

顶铁单块放置时应能保持稳定。

5、顶进阻力计算
Fp；πD0Lfk+NF (1)
式中：Fp－顶进阻力（KN）
D0－管道外径（m）为1.2m、1.44m、1.68m、2.16m、2.4m
L－管道设计顶进长度（m）为45m；
fk－管道外壁与土的单位面积平均摩阻力（KN/m2），取5.0KN/m2；NF－管道迎面阻力（KN）
NF=π/4Dg2P (2)
式中：Dg—顶管机外径，为1.22m、1.46m、1.7m、2.18m、2.42m P—土仓压力。

P=K0γH0 (3)
K0—静止土压系数，K0在0.33～0.7的范围内变化，一般取0.55 γ—土的容重(KN/m3)，②层土壤容重为2.15g/cm3，折合21.5KN/m3 ；H0—地面至管道中心的深度(m)，施工中取最深位置H0＝8.7m。

经计算：
※P=189.2KPa ※NF=334.18KN ※Fp= 4403.61KN
主站最大顶力，按工作系数 K＝0.9 计算，P†＝8000³0.9＝7200KN，大于全程最大阻力。

（七）管道顶进
1、管材采用钢承口带止水圈2米长DN1000、DN1200、DN1400、DN1800和2.5米长DN2000的预应力钢筋混凝土III级管。

（止水圈作用防止管道完工后地下水进入管道内、方案后附照片）和螺纹焊接钢管。

施工24小时不间断作业，中间停顿时间不得大于6小时，施
工前应保证掘进机头、注排浆系统、触变泥浆系统等设备正常完好，如因设备发生问题，即时更换备用设备。

为保证高程和轴线的准确，地面轴线引入作业坑内，并不少于2次的复测，测量记录每次开镐前进行,每镐完成后进行复测，但每节顶进测量不得少于一次。

高程和轴线的正负偏差不得大于50毫米。

顶管协会试行规范允许误差见下表(mm)
2、如果顶进中发生偏差，应在10毫米以内进行纠偏。

顶管偏差校正要以预防为主，不能等产生明显超差时再进行校正。

必须逐步由误差调整到正确，预防误差积累，纠偏应在顶进中采用小角度逐渐进行校正，其校正方法有：
1）、强制校正法：偏差范围大于20mm 时，采取纠偏千斤顶纠偏法。

2）、衬垫校正法:当局部地基软弱、地基承载力不足而使管头低沉，这时应结合顶木校正法同时在管底下衬垫，换填砂石加木板等以增加
地基强度测量人员读仪器必须准确不得误读和误判。

每镐完成后及时填写当班记录表。

（八）、沉降观测
顶管施工会造成对土层的扰动，使地面可能发生微量的下沉，采取监测保护措施。

1、对有可能造成破坏的路面进行监测，其方法是在顶管穿越路面上布设沉降观测点，定期进行水准测量观测，随时注意道路的变化，是否发生沉降。

2、在顶管施工中，采取措施控制沉降量，其措施方法主要有：
通过调整触变泥浆压力对空腔进行顶托；
控制（调整）顶管偏差；
控制顶进速度，以减少顶管对土层的扰动；
（九）、施工安全措施
1、顶管工程安全施工要求
1.1、工作坑、接收坑开挖后注意地面排水，防止地面水及雨水流入坑内，如流入应及时排出。

1.2、工作坑、接收坑设置扶梯，并栓牢，防止扶梯倾倒伤人。

1.3、工作坑、接收坑周围设护栏，防止人员围观，以免发生意外。

1.4、在工作坑、接收坑沉井起吊出土时，首先检查机具，钢绳，吊斗是否正常，方可开机进行施工操作。

1.5、起吊过程中，坑下人员必须远离吊斗下方，以免发生吊落伤人。

1.6、凡进入工作区域工作人员必须戴好安全帽，不得穿拖鞋和赤臂
工作。

1.7、土方运至地面外，必须运至指定地点，远离工作坑3米以外，以免造成侧压塌方，坑口处严禁有任何土石、杂物，防止掉落伤人。

2、顶管顶进操作安全规程
2.1、顶管机专人操作，每次开工均要先作运行，符合安全要求后方准正式操作。

2.2、坑内，管内照明设备，必须使用不能超过36伏的低电压源。

2.3、管内操作人员随时注意空气质量，如管内空气恶劣，应及时通风。

2.4、下管时应有专人指挥，坑下操作人员要处在安全角落，不得处在起吊的管下方，采用溜绳缓慢下管。

管子吊起时，应拉住溜绳，待管子晃动停止后，再徐徐下到坑内。

2.5、顶铁与管子必须保持轴线、重心一致，发现左右或向上有凸起现象，立即停镐，及时调整。

2.6、搬运顶铁及胀圈要稳拿轻放，不准抛扔。

2.7、机械顶管时，动力设备与电器线路必须绝缘良好，其他传动部分必须加防护罩，检修时必须先拉闸，机械开动必须先用试电笔测量是否漏电。

2.8、严禁非指定人员，乱动机械开关。

用电必须严格按规范操作，以免危及人身安全。

（十）、文明施工措施
1、严格遵守国家有关文明施工的规定，把文明施工作为重点工作来抓，推行现场标准化作业，达到文明标准工地。

2、施工地段经常洒水，防止尘土飞扬，各工点严格执行工完场清制度。

3、机械停放井然有序，原材料堆放整齐。

在工地现场和生活区设置足够临时卫生设施，每天清扫处理，保护清洁。

4、施工地段采用封闭的彩色钢板进行围护，工作出入口设置交通指示牌和警示灯，保证车辆和行人安全。

合理安排时间，尽可能使低噪音设备，减少对环境的影响。

5、开展文明施工活动，规范现场管理。

6、做好通信、信号，各种管道保护工作，力争达到各方均满意。

7、加强施工现场的检查与监督，从严要求，持之以恒，是现场文明施工管理真正抓出成效，对不足之处及时整改，切实搞好文明施工作。

（十一）顶管主要设备清单
顶管钢筋混凝土防水企口管照片。