顶管安全专项施工方案

深圳市城市轨道交通6号线支线顶管专项施工方案

中交第二公路工程局有限公司深圳市城市轨道交通6号线支线工程

施工总承包土建二工区项目经理部

2018年4月

目录

第一章编制依据 (1)

1.1 编制依据 (1)

1.2 编制原则 (1)

1.3 适用范围 (2)

第二章工程概况 (2)

2.1 工程简介 (2)

2.2 工程地质及水文条件 (3)

2.3 现场施工环境及周边现状 (4)

2.4 设计概况 (5)

第三章施工计划 (7)

3.1 工期进度计划 (7)

3.2 施工准备 (8)

3.3 主要工程量 (10)

第四章污水管道顶管施工 (11)

4.1 施工顺序 (11)

4.2 护壁井施工方案 (11)

4.3 顶管施工方案 (29)

4.4 工作井内检查井施工 (42)

4.5 常见问题及处理办法 (42)

第五章基坑及周边监测 (45)

5.1 监测概述 (45)

5.2监测项目内容 (45)

5.3 测点布设、观测方法 (46)

5.4 监测工作布置 (48)

5.5 监测频率与资料整理提交 (50)

第六章工程质量保证措施 (51)

6.1 质量管理机构和保证体系 (51)

6.2 工程质量保证措施 (57)

第七章安全生产保证措施 (64)

7.1 安全生产管理目标 (64)

7.2 安全生产管理机构 (65)

7.3 施工安全管理措施 (65)

7.4 施工安全保证措施 (66)

第八章文明施工及环境保护措施 (74)

8.1 文明施工管理组织机构 (74)

8.2 文明施工保证措施 (74)

8.3 施工环境保护措施 (75)

第九章应急救援预案 (76)

9.1 应急救援组织机构 (76)

9.2 职责及分工 (78)

9.3 应急响应 (79)

9.4 危险源辨识 (80)

9.5 应急处置措施 (82)

9.6 事故处理 (83)

9.7 应急物资 (84)

9.8 各类事故的预防及其应急预案 (85)

第一章编制依据

1.1 编制依据

（1）招投标文件和施工总承包合同文件及其相关资料；

（2）中铁二院工程集团有限责任公司提供的《深圳市城市轨道交通6号线支线工程地质勘察报告》；

（3）深圳市城市规划设计研究院有限公司提供《中山大学站-管线改迁给排水工程（第一阶段）施工图》；

（4）《深圳市深基坑支护技术规范》（SJG05-2011）；

（5）《给水排水构筑物工程施工及验收规范》（GB50141-2008）；

（6）《给排水管道工程施工及验收规范》（GB50268—2008）；

（7）《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）；

（8）《混凝土强度检验评定标准》（GB50107-2010）；

（9）《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499.2—2007）；

（10）《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）；

（11）中国非开挖技术协会行业标准（2007年3月1日试行）《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）；

（12）中山大学站地下管线探测技术报告；

（13）中山大学站周边环境、地下管线、构筑物调查报告；

（14）深圳市建设委员会颁发的有关建筑规程，安全、质量及文明施工等文件；

（15）《深圳经济特区环境保护条例》。

1.2 编制原则

本施工方案的编制遵循以下原则：

（1）安全保证原则

各项作业内容严格遵守“安全第一、以人为本”的原则，对施工过程中危险源进行辨识，并针对重大危险源的特点制定详细的安全保证措施，在施工现场配备足够的安全消防设施和器材，确保施工安全。

（2）质量保证原则

建立完整的工程质量管理体系和控制程序，明确工程质量目标，结合本工程特点与实

际情况制定切实可行、有效的工程质量保证措施，施工过程严格进行质量管理与控制，确保工程质量合格。

（3）工期保障原则

合理施工安排，适时配备施工所需材料、劳动力、机具设施，连续均衡生产，做好工序衔接、紧张有序，加强施工管理，确保工程质量，为主体工程施工创造有利条件。

（4）技术可靠性原则

结合本工程特点，采用国内类似工程施工技术、管理方法，编制可靠性高、操作性强的施工技术方案，确保工程安全、优质、快速地建成。

（5）经济合理性原则

针对工程的实际情况，本着可靠、经济、合理的原则，并合理配备资源，施工过程实施动态管理，使工程施工达到既经济又优质的目标。

（6）环保原则

充分调查了解工程周边环境情况，施工紧密结合环境保护进行。合理布置施工场地，加强施工过程环境控制，制定适当措施减少空气、噪音污染，坚决杜绝排放污水、丢弃垃圾等行为，创造“绿色施工”环境。

1.3 适用范围

本方案适用于深圳市轨道交通6号线支线工程中山大学站污水管线顶管工程。

第二章工程概况

2.1 工程简介

中山大学站位于公常路和碧福路交叉口，沿公常路东西向跨路口布置，车站总长467.6m，宽度19.9m。公常路红线宽度为70m，碧福路红线宽度为30m，均已建成。站点北侧和东南侧现状主要为空地，西南侧为安防制造（中国）有限公司。车站北侧地块规划为中山大学（深圳校区），沿公常路规划有地下双向6车道公路隧道，均将于近期建设。

本分项工程污水顶管位于拟建中山大学站公常路北侧。顶管为DN800污水管节点W1～W10，顶管采用预应为F型专用钢筋混凝土管，顶管工作井￠7100=5座，顶管接收井￠5000=5座，顶管总长662米。

图2-1中山大学站污水改迁平面图

2.2 工程地质及水文条件

2.2.1 工程地质

污水顶管施工与中山大学站主体距离较近，大约有25～58米左右。所以根据中山大学地质情况进行施工，施工过程中根据实际情况具体分析施工。

根据中铁二院工程集团有限责任公司提供的《深圳市城市轨道交通6号线支线工程地质勘察报告》,其中中山大学站岩土工程勘察报告可见，自上至下为：杂填土，冲洪积层中砂、呈薄层透镜状分布的软土，岩上部残积层覆盖，下伏基岩为混合花岗岩。覆盖层厚约10～20m，中等风化基岩埋深约25～>50m。

人工填土层自稳定性差，土层抗剪强度低，土质松散，基坑开挖时易塌方，为基坑支护不利土层；冲洪积砂层渗透性、富水性好，水量丰富，易产生涌砂等现象；混合花岗岩残积层及全、强风化层具有遇水软化、崩解，强度急剧降低的特点，施工开挖过程中易产生涌泥、涌砂、基坑侧壁失稳、底板隆起变形等危害；YAK3+470断层带中的断层角砾夹断层泥，软硬不均；中等风化花岗岩岩体破碎，但岩块极限抗压强度很大，开挖较困难。

根据已有附近地区的水文地质资料，该施工区域历史最高水位接近地表，近3～5年最高地下水位埋深约为0.0～６m。

2.2.2 地质分段特征

表2-1车站地质条件表

工点名称覆盖层厚度及

中等风化埋深

地层岩性

不良地质及特殊

岩土

水文地质

中山大学

覆盖层厚约

10～20m，中等

自上至下为：杂填土，冲

洪积层中砂、呈薄层透镜

站内未见不良地

质；特殊岩土为

区间地下水为孔隙潜水、基岩裂

隙水，A类条件地下水对混凝土

顶管线路

污水现状线路

2.2.3 气候条件

深圳市地处北回归线以南，珠江三角洲南端、西临南海，属亚热带海洋性季风气候，多年平均气温为22.5℃，最高气温为38.7℃（1980年7月），最低气温为0.2℃（1957年7月），气候温和，雨量丰沛，日照时间长。常年盛行风向为东南偏东风和东北偏北风，频率分别为17%和14%，年平均风速为2.6米/秒。

深圳市濒临南海，受海洋气候影响明显，台风频繁，平均每年受热带气旋（台风）影响4～5次。台风影响时间为5～12月，以6～10月较多，尤以7～9月为高峰期。暴雨、雷暴、台风是4～9月常见的灾害天气。

每年4～9月为雨季，雨量充足，多年平均降水量为1966.3毫米，秋冬季雨水稀少，从11月至次年1月是一年中雨量最少的季节。12月和1月多年平均雨量只有23.5mm和27.2mm。

2.3 现场施工环境及周边现状

2.3.1 施工现场条件

公常路及各叉交路口现状客、货运交通量比较大、交通供需矛盾突出、现场外部干扰因素多、交叉施工专业多。结合现场实际情况，工程施工期间需保持现状道路及相交各个路口现状交通车车道数量，确保交通畅通。

公常公路沿线比较复杂；两侧存在密集的电力、通信、雨水、给水、污水、燃气、等地下管线管道，地下管线管道的走向基本与道路平行，局部斜交。

2.3.2 道路现场情况

中山大学站周围主要有两条线路，一条是公常路，主线双向八车道，为沥青混凝土路面，主线设计车速60km/h，辅道设计车速30km/h，是连接深圳和东莞的主干道，与光桥路，碧福路等交接。另一条为碧福路，双向四车道，为水泥路面，设计车速30km/h。其中碧福路挂牌为光侨中路，有专人值守。

图2-2中山大学站附近道路现状图

2.4 设计概况

结合交通疏解，将南侧d800污水管迁出围挡北侧,新建污水管位于公常路北侧现状机动车道边及人行道上与人行道外侧,具体部位如下表：

表2-2顶管工作井列表

桩号长度工作井接受井起桩终桩m 个数井深(m) 个数井深(m)

W-1 63 1 7.51 1 8.1 W-2

W-3 80

W-3 W-4 82 1 6.8 1 5.62

W-4 76 1 6.16

W-5

W-6 88 1 5.21

W-6 77 1 5.08

W-7

W-8 68 1 5.13

W-8 74 1 7.43

W-9

W-10 54 1 8.05

小计662 5 5

图2-3污水管道顶管施工平面图（一）

图2-4污水管道顶管施工平面图（二）

图2-5污水管道顶管施工平面图（三）

第三章施工计划

3.1 工期进度计划

计划开竣工时间：2018年6月15日～2018年10月25日。

本工程考虑满足交通需要，工作面必须保证现有道路的畅通，因此采取分段分道施工作业，各施工段计划开工、完工情况如下表。

表3-1进度计划详表

序号分项工程工期开工工期完工工期

1 W-5～W-10护壁井施工40 2018.6.15 2018.7.24

2 W-5～W-10 DN800顶管施工30 2018.7.25 2018.8.23

3 W-1～W-4护壁井施工40 2018.7.28 2018.9.5

4 W-1～W-4 DN800顶管施工40 2018.9.6 2018.10.15

5 d800顶管碰口及旧管废除10 2018.10.1

6 2018.10.25

注:本工程施工进度计划工期在配合主体工程施工前提下，具备开工条件，按常规地质土质考虑，如施工期中碰到地质变化（如流砂、强风化、中风化、微风化岩），按实际调整工期。

3.2 施工准备

3.2.1 人员准备

根据按施工总体要求，集结施工力量，有计划地组织劳动力进场。并对各施工队班组、工人进行安全、防火、文明施工、施工管理制度的教育，并安排好职工的生活。

施工现场配置现场负责人1名，现场技术员2名，专职安全员1名，其他施工人员见劳动力安排计划表。

表3-2劳动力安排计划表

3.2.2 机械准备

主要的施工机具及设备有：汽车吊、运输车辆、发电机、照明设备、试验检验设备、顶管设备。施工前要组织专业技术人员及操作人员进行安装、设置调试、维修，使之处于良好的状态，保证施工的顺利进行。具体施工机具配备及进场计划见表。

表3-3主要施工机具、设备配备及进场计划表

3.2.3 材料准备

对于顶管施工工程使用的材料提前准备，材料的质量必须得到保证，钢筋进场必须有出厂检验合格证书、检验批次。污水顶管必须满足抗压、抗渗等质量要求。对砂、石等施工用材的选用要符合和满足设计和施工要求。

3.2.4 技术准备

根据现场监理工程师和设计代表提供的工程定线资料和现场测量标志资料，认真搞好交接桩工作，组织测量人员对合同段内线路中线及高程进行贯通和闭合测量，并向相邻合同段延伸复测，资料整理后报请监理工程师确认，同时放出用地界限，并对主要构造物具体位置进行放桩，设置控制桩点及临时水准点。

技术准备工作主要是熟悉施工图纸，并完成图纸会审工作；做好实施性施工方案及技术措施的编制工作进行逐级审批；提交材料及设备用量计划；管道、钢筋等下料的准备；建立工地各项管理制度；分级做好技术交底。

3.2.5 临时设施

1、供电

现场在临近工厂引入电源，且现场备用50千瓦的柴油发电机组一台，保证现场施工用电。

2、通信设备

根据施工情况需配备4部对讲机进行联络。

3、排污及垃圾处理

为达到保护环境、防止污染的目的，施工现场设置临时排污沟渠，设置泥浆池，对施工中产生的污水作集中处理，并对生活及生产垃圾集中堆放，外运处理，最大限度地保证施工区域自然环境不被破坏。

4、临时用地

施工临时用地尽量利用公路征地界内土地。并与地方政府做详细的协商后，在少占地、少破坏、尽量保护当地自然环境和生态平衡的原则下选定具体地点作为弃土场地；其它施工场地、办公及生活用地、仓库与料场、用地等就地租用。

3.3 主要工程量

表3-4主要工程量

第四章污水管道顶管施工

本工程污水顶管位于拟建中山大学站公常路北侧。顶管为d800污水管节点W1～W10，顶管采用F型专用钢筋混凝土管，总长662米；顶管工作井采用护壁井￠7100构筑，顶管接收井采用护壁井￠5000构筑。

4.1 施工顺序

顶管施工顺序：旧路破除→顶管工作井、接收井施工→顶管施工→污水检查井施工→回填石粉渣→路面按原样修复。

4.2 护壁井施工方案

根据设计图纸的要求，顶管部分工作井、接收井（W1-W5）和采用逆作法护壁井构筑施工，护壁井外侧采用两排?600高压旋喷桩截水帷幕截水加固土体。

1、施工前的准备

（1）探明地层

采用中山大学站地质勘探情况，污水顶管施工距中山大学站主体距离较近，大约有25～58米左右，所以根据中山大学地质情况进行施工，旋喷桩施工过程中根据实际情况具体分析施工，同时应记录地层情况。

（2）场地清理及平整

护壁井施工前要清除井位及附近场地的孤石、倒木、树根、淤泥及其它杂物。对于软硬不均的地表应进行换土或作加固处理。

（3）设备及辅助设施

在场地布置时，对场内外运输道路、电力、水的供应线路，起重设备等，均匀统一安排。护壁井施工选用16t汽车吊和简易提升机配合作业。

2、测量放线

根据测量基准点，按设计图纸要求进行工作井及接收井的放样工作，并放出顶管起点及终点的位置及顶进的高程，在工作井正前方墙体顶部及底部、工作井后靠背中部顶部、接收井地面用钢筋及油漆作好测量控制点的标志。测量放样需复核后方可进入下一工序的施工。

3、护壁井施工流程

施工测量放线→旋喷桩施工→顶管工作坑土方开挖→护壁钢筋绑扎→护壁模板安装

→护壁砼浇筑→垫层、底板浇筑→井室二衬墙钢筋绑扎→二衬墙模板安装→二衬墙砼浇筑→混凝土养护→石粉渣回填。

4.2.1 高压旋喷桩施工

W1-W5护壁井外侧采用两排?600高压旋喷桩截水帷幕截水加固土体。间距和排距距均取450mm，旋喷桩与护壁井结构外边缘净距取100mm。

护壁井外侧两排高压旋喷桩，桩长分别为9m和11m且穿透砂层不小于1m，插入不透水层不小于1.5m。

1、旋喷桩施工技术要求

（1）旋喷桩有效直径600mm，水泥用量200kg/m，抗压强度不小于2MPa；采用强度等级为P.O.42.5R普通硅酸盐水泥浆，水灰比宜为1.0；喷浆压力不得小于25MPa。

（2）灌浆管提升速度按0.1～0.15m/min控制。

（3）桩位定位偏差不超过50mm，垂直度偏差不大于1%。桩径、桩长不得小于设计值。

（4）旋喷桩注浆施工分两道工序，第一道工序先用钻机成孔，同时应记录地层情况，校核设计要求；第二道工序为喷射注浆，把注浆管插入孔中，使喷嘴达到设计标高，在喷射注浆参数达到规定值后，按旋喷工艺要求，提升注浆管，由下而上喷射注浆，注浆管分段提升的搭接长度不得小于100mm。

（5）旋喷桩截水帷幕的渗透系数应小于10-6cm/s。

（6）旋喷桩正式施工前应进行试桩，开挖查看成桩质量和尺寸，调整施工参数使成桩直径达到设计要求。

（7）必要时可采取复喷、驻喷（旋转而不提升）来提高成桩质量。

（8）旋喷桩施工完成至验收合格的期间内不应在旋喷桩施工区域进行抽水作业。

（9）旋喷桩应先施工远离井壁的一排桩，然后逐排向井壁推进。

2、旋喷桩施工工艺

（1）施工流程

图4-1高压旋喷桩施工流程图

图4-2高压旋喷桩施工示意图（2）高压旋喷桩施工技术参数表。

（3）施工技术措施

①测量定位

先破除路面砼，再依据控制桩和设计图，准确放出旋喷桩孔位。

②钻机就位、钻孔

先施工外排桩，钻孔（旋喷）必须隔桩（跳桩）进行。

根据现场放线使钻杆头对准孔位中心，钻机就位后必须作水平校正，使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置，保证钻孔的垂直度偏差不超过1％。在校直纠偏检查中，利用垂球（高度不得低于2米）从垂直两个方向进行检查。钻进成孔，孔径为φ90～150mm，严格按已定桩位进行成孔，平面位置偏差不得大于50mm。

③试喷

首先进行低压（0.5MPa）射水试验，用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常。

注浆材料：普通硅酸盐水泥P.O 42.5，水泥浆（单液）水灰比按设计要求，设计无要求时水灰比为0.8～1.0。首先将水加入桶中，再将水泥和外掺剂倒入，开动搅拌机搅拌10～20分钟，而后拧开搅拌桶底部阀门，放入第一道筛网（孔径为0.8mm），过滤后流入浆液池，然后通过泥浆泵抽进第二道过滤网（孔径为0.8mm），第二次过滤后流入浆液桶中，待压浆时备用。

④高压旋喷注浆、提升

喷浆管下沉到达设计深度后，停止钻进，旋转不停，高压泥浆泵压力增加到25～30MPa，

底座喷浆30s后，边喷浆边旋转，同时严格按照设计和试桩确定的提升速度提升钻杆。

A、施工前预先准备排浆沟及泥浆池，施工工程中应将废弃的冒浆液导入或排入泥浆池，沉淀凝结后集中运至场外存放或弃置。

B、旋喷前检查高压设备和管路系统，其压力和流量必须满足设计要求。注浆管及喷嘴内不得有任何杂物。注浆管接头的密封圈必须良好。

C、做好每个孔位的记录，记录实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、注浆量等资料。

D、当注浆管贯入土中，喷嘴达到设计标高时，即可按确定的施工参数喷射注浆。喷射时应先达到预定的喷射压力，量正常后再逐渐提升注浆管，由下而上旋喷注浆。

E、每次旋喷时，均应先喷浆后旋转和提升，以防止浆管扭断。

F、配制水泥浆时，水灰比按设计进行，严格控制，不得随意改变。在喷浆过程中应防止水泥浆沉淀，使浓度降低。每次投料后拌合时间不得少于3min，待压浆前将浆液倒入集料斗中。水泥浆应随拌随用。

G、高压喷射注浆过程中出现骤然下降、上升或大量冒浆等异常情况时，应查明产生的原因并及时采取措施。

H、出现中断供浆、供气，立即将喷管下沉至停供点以下0.3m,待复供后再提升。

I、当提升至设计桩顶下1.0m深度时,放慢提升速度至设计高程。

J、喷射作业结束后，用冒出浆液回灌到孔内，直至不下沉为止。

⑥废弃浆液处理

喷射注浆施工中，将产生不少废弃浆液。为确保场地整洁和顺利施工，在施工前在场地内设置泥浆池，泥浆在施工中抽排汇入泥浆池中，待泥浆固结后再外运处理。

⑦冲洗机具

当高压喷射注浆完毕，应迅速拔出注浆管彻底清洗浆管和注浆泵，防止被浆液凝固堵塞（因故停工3h时,妥善清洗泵体和喷浆管道）。

⑧移动旋喷机具至下一孔位。

3、质量控制

（1）旋喷桩施工质量标准

（2）旋喷桩施工质量控制措施

①正式开工前应作试桩，确定合理的旋喷参数和浆液配比，旋喷深度、直径符合设计要求。

②为使浆液因延时而不致沉淀和离析，及早提高复合固结体的强度，可以掺入3%的陶土和适量的早强剂。

③旋喷过程中，冒浆量小于注浆量的20%为正常现象，若超过20%或完全不冒浆时，应查明原因，调整旋喷参数或改变喷嘴直径。

④钻杆旋转和提升必须连续不中断，拆卸接长钻杆或继续旋喷时要保持钻杆有10～20cm的搭接长度，以免出现断桩。

⑤在旋喷过程中，如因机械故障中断旋喷时，应重新钻至桩底设计标高并重新旋喷。

⑥制作浆液时，水灰比要按设计进行，严格控制，不得随意改变。在旋喷过程中，应防止泥浆沉淀、浓度降低。不得使用受潮或过期水泥。浆液搅拌完毕后送至吸浆桶时，应有滤网进行过滤，过滤筛孔以小于喷嘴直径1/2为宜。

⑦在旋喷过程中，若遇到孤石或大的漂石，桩位可适当调整（根据受力情况，必要时加桩），避免畸形桩和断桩。

⑧旋喷施工按规定作好记录。

⑨按规定作好质量检验，采取钻孔取芯或标准贯入、静载试验等方法进行，检查点的数量按照相关规范。

（3）旋喷桩施工应急措施

①不冒浆或冒浆量少

通常原因是加固土层粒径过大，孔隙较多，可采取以下措施：

A、加大浆液浓度，可以从1.1加大到1.3左右继续喷射。

B、灌注粘土浆或加细砂、中砂，待孔隙填满后再继续正常喷射。

C、在浆液中掺加骨料。

D、加泥球封闭后继续正常喷射。

E、灌注水泥砂浆后，再将孔内水泥浆置换成粘土浆，待孔隙填满后继续正常喷射。

②冒浆量过大

通常是有效喷射范围与喷浆量不适应有关，可采取以下措施：

A、提高喷射压力。

B、适当缩小喷嘴直径。

C、适当加快提升速度。由于冒浆量中含有地层颗粒和浆液的混合体，目前对冒浆中的水泥的分离回收尚无适宜方法，在施工中多采用过滤、沉淀、回收调整浓度后再利用。

③凹穴处理

A、在喷射灌浆完毕时，即连续或间断地向喷射孔内静压灌注浆液，直至孔内混合液凝固不在下沉。

B、在喷射灌浆完成后，向凝固体与其上部结构之间的空隙进行第二次静压灌浆，浆液的配比应为不收缩且具有膨胀性的材料，如采用水泥∶水∶铝粉的配比为9.8∶6.9∶0.3的浆液。

4.2.2 护壁井施工

4.2.2.1护壁井施工流程