污水顶管专项方案

目录

一、编制目的 (1)

二、工程概况 (1)

三、主要工程数量表 (2)

四、主要工程措施及控制要点 (2)

五、施工质量保证措施 (12)

六、施工现场安全管理措施 (14)

七、文明施工及环保措施 (16)

八、应急预案 (17)

兰州西站城市配套二期西津西路下立交工程

管线迁改污水顶管施工专项方案

一、编制说明

1、编制目的

兰州西客站城市配套二期西津西路下立交工程是兰州市轨道交通工程的重要组成部分。西津西路下立交全长1650米，在下立交主体设计中有2处设备用房，为保证工程的顺利施工，需将现有道路中管线进行改移，其中在K1+620～K1+660段设备用房区域内，现状DN800污水管道影响主体施工，本次施工中拟将设备间区域的DN800污水管道采取顶管施工工艺局部向南进行迁改，特编制本专项方案。

2、编制依据

（1）《混凝土和钢筋混凝土排水管》（GB/T11836-1999）

（2）《市政排水管渠工程质量检验评定标准》（CJJ3-90）

（3）《顶管施工工艺标准》

（4）《顶管施工技术及验收规范》（试行）

（5）本工程设计图纸

二、工程概况

现状西津西路南侧距中15.8米有一道污水管道，管径DN500～DN800，其中K0+240～K0+640段污水管道为DN500钢筋混凝土管，流向自西向东；K0+640～K1+890段污水管道为DN800钢筋混凝土管，流向自西向东。西津西路下立交主体在K0+480～K0+580、K1+620～K1+660两个区间各有一处设备用房，墙体靠近污水管道，为保证主体施工，拟将此两段的管道向南侧进行平移改迁，其中K0+590～K0+240为DN500管道，采取开挖的形式向南侧平移8米，接入土门墩车站已迁改完成的污水管道；K1+610～K1+670采取顶管的方式向南侧平行迁移8米，平行顶进60米后，斜向与原有管道碰接，全长约85米，砌筑检查井4座。如下图2.1、图2.2：

K0+590～K0+240开挖改移示意图图2.1

K1+670～K1+610顶管改迁示意图图2.2

三、主要工程数量表

DN800钢筋混凝土顶管：85米

工作井开挖2处：6m×6m×5m×2=360m3

接收井2处：3m×3m×5m×2=90m3

内1.1m×1.1m矩形钢筋混凝土检查井4座

内1.1m×1.1m钢筋混凝土盖板4块

80重型铸铁井圈井盖4套

四、主要工程措施及控制要点

4.1 施工准备

顶管施工工艺流程

测量放线

工作坑开挖背墙加固

钢筋网加工

模板支设

砼墙体浇筑

管道就位

机具准备

轨道就位

初压顶进管道清土高程复核

持续顶进复核、纠偏

持续顶进

管道顶出检查井浇筑验收管道接入

4.1.1施工前根据工作井位置进行测量放线，确定工作井开挖范围及管道中线，并根据管线调查结果核实坑井周围对开挖中可能遇到的管线进行交底，并制订管线保护措施。

4.1.2根据工作井宽度及深度，采用挖掘机分层进行土方挖掘，坑经较深时采取分层放坡的方式进行开挖，挖出的土方全部清运出施工现场，严禁坑井周围堆土。

4.1.3 准备顶管工程所需的机械设备机具等，做好坑壁背墙加固准备工作。 4.1.4 顶管施工工艺流程：

图4.1

4.2工作坑及顶进中的测量

4.2.1 施工前须将管线的中线点及水准点引至工作坑附近，并作上标记。工作坑施工完成后，将地面管道中心桩用全站仪（标称精度不低于2″）引入工作坑两侧坑壁上或支撑上，作为顶管中心的测量基线。

4.2.2将地面的临时水准点用水准仪（精度指标不低于3mm）引入工作坑的底部，每一个工作坑须设置三个水准点，选择不易碰撞及不遮挡测量的地方设置。

4.2.3工作坑的中心桩与水准点设置必须牢固可靠，要经常校对并保证准确。

4.2.4对中心桩设置可靠的延长桩，延长桩设置时采用2″全站仪用正倒镜实施，结果采用归化法确定。管道中心桩位置，要考虑到后背或基础变形影响。

4.2.5检查、校对各种测量仪器及工具均经权威坚定部门检测，切在检测期内使用，凡不符和精度标准且过了检测期的绝对不许使用。

4.2.6每镐顶进300mm，每顶进一镐用全站仪复核管中心线位置、水准仪测量流水面高程一次。下完一根管后用全站仪及水准仪核测一次中心及管高程。每天做好现况地面沉降施测，早晚一次做好测量记录。

4.2.7全段顶完后，应在每个管节接口处测量其中心位置和高程，有错口时，应测出错口的高差。

4.3 工作坑及接收坑施工

4.3.1 工作坑开挖

工作坑开挖应采取人机配合的方式进行，根据顶管位置确定工作坑的尺寸，先对表面道路结构层等进行拆除，明确下部管线情况，采取有效的管线保护措施，人机配合进行坑井开挖。机械在开挖中先对表面土层进行挖运，开挖深度达到2.5～3米后，挖机无法进行下层土体开挖，采取人工配合的方式进行剩余土方的挖掘，采用吊篮等方式将土方清运出地表。

4.3.2 工作坑尺寸

工作坑应有足够的空间和工作面，保证下管、安装顶进设备的操作间距。坑底长、宽尺寸可按如下

公式：

底宽W=D+（2.4~3.2）

式中：W——工作坑宽度（m）

D——被顶进管子外径（m）

底长L——L1+L2+L3+L4+L5

式中L——工作坑底长（m）

L1——管子顶进后，尾端压在导轨上的最小长度，混凝土管一般留0.3m L2——每节管子长度（m）

L3——出土工作间隙，根据出土工具确定，一般为1.0～1.5m

L4——千斤顶长度（m）

L5——后背所占工作坑厚度（m）

考虑到本工程中，工作坑中将分别进行纵向顶进及斜向顶进，工作坑内径尺寸设置为6米×6米，检查井内径为1.5米。

4.3.3 工作坑导轨设置及基础加固

4.3.3.1导轨

作用是引导管子按设计的中心线和坡度顶进，保证管子在顶入土之前位置正确。导轨安装牢固与准确与否对管子的顶进质量影响较大，因此，安装导轨必须符合管子中心、高程和坡度的要求。本工程采用20号槽钢或工字钢做导轨。

4.3.3.2 工作坑的基础

根据现场施工的实际情况需要，工作坑完成施工后再进行检查井的施工砌砖。故此选用砼基础形式按检查井施工图要求进行，砼的强度为C25，厚度为20cm。如有配筋，并按检查井基础要求配置钢筋。

4.3.3.3 两导轨的间距计算：

B=(D02-D2)1/2

式中：B——基坑导轨两轨之间的宽度，m；

D0——顶进管道外径，m；

D ——顶进管道内径，m。

B=0.53m

4.3.4 顶管工程学参数确定

顶管的推力就是顶管过程管道受的阻力，主要包括工具管切土正压力、管壁摩擦阻力。

4.3.4.1 工具管切土正压力：与土层密实度、土层含水量、工具管格栅形

态及管内挖土状况有关。根据有关工程统计资料。软土层一般为20-30t/m2，硬土层通常在30-60t/m2。大于40t/m2时表明土质较好。在计算顶力时，要考虑适当的安全系数。

4.3.4.2 计算总顶力的理论公式和验算公式：

P=K[f（2Pv+2PH+Po）+RA]

Pv=r×h×D×e

PH=r(h+D/2)DLtg2(45o-δ/2)

P=n×G×L

式中：P=计算总顶力（T）

K=安全系数取1.5

Pv=管顶上方的土压力

F=管壁与土层的摩擦系数取0.25

PH=管侧的土压力

R=管前阻力（因工作面稳定，取50t/m2）

A=基础面积

r=土动密度1.85

h=顶管上方土的高度（m）

D=顶管外径（m）

L=顶管长度（m）

δ=内摩擦角

G=Po

n=土质系数取3.5

通常减少管壁摩擦阻力的措施有：管壁与泥土之间加泥浆套减阻、管外壁形态规则和表面光洁等。顶管阻力为以上二种不可预见因素，顶管设备取 1.5倍左右储备能力，设备顶进能力应为600t。

4.3.4.2 后背墙

本工程由于管道管径较大，坑井较深，且该区域地质土层为湿陷性黄土地层，管道顶进过程中，对墙体局部侧压力较大，为保证墙体稳定及施工作业人员人身安全，拟浇筑钢筋混凝土背墙，墙体厚度400mm，墙体中加设3层16@200钢筋网片，采用C25混凝土浇筑成型。

4.3.5 顶进设备

顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、工具管及运出土设备等。

4.3.

5.1 千斤顶

千斤顶是掘进顶管的主要设备，本工程拟采用2台300t液压千斤顶。千斤顶在工作坑内的布置采用并列式，顶力合力与管壁反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。采用机械挖运土方，管上半部管壁有间隙时，千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4-1/5处为宜。

4.3.

5.2 高压油泵

由电动机带动油泵工作。选用额定压力为52Mpa的ZB-500注塞泵，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一致。

4.3.

5.3 顶铁

顶铁是传递和分散顶力的设备。要求它能承受顶压力而不变形，并且便于搬运。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。

4.3.

5.4 其他设备

工作坑上设活动式工作平台，平台用20号工字钢梁，上铺钢筋网片。工作坑井口处安装一个滑动平台，作为下管及出土使用。在平台上设起重架，上装电动卷扬机，其起重量应大于管子重量。工作棚用彩瓦遮盖，以防雨水及阳光，便于人员在不同气候下的正常操作。

4.3.6 挖土与顶进

顶管施工工艺流程

测量控制工作井施工顶管设备安装始顶管道顶进顶至终点处回填加注水泥浆设备拆除

4.3.7 顶进施工

顶进施工主要利用工具头在管前端取土，千斤顶出镐在后背不动的情况下将污水管向前顶进，起操作过程如下：

4.3.7.1 安装好顶铁挤牢，管前端以一定长度后，启动油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作行程，将管子推向一定距离。

4.3.7.2 停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞回缩。

4.3.7.3 添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管子为止。

4.3.7.4 卸下顶铁，下管，用钢套环连接混凝土上管，在混凝土管借口处放一圈止水胶圈，以保证接口缝隙和受力均匀或采用其他防渗漏措施，保证管与管之间的连接安全。

顶管管节接头形式及防水措施

由于本管道为污水管道，为防止污水渗漏和地下水涌入，管节间必须有可靠的防水措施。

本工程砼管采用“F”形接头形式，接头内用止水胶圈止水。

4.3.8 顶管工作面排水

顶管工作应尽量从下游向上游方向进行，地下水由工作面流向工作井集水坑，再用泵提出地面。

4.3.9 管道渗漏的治理

对管道渗水和漏水点，先凿V形槽，埋入导水水管，用双快水泥封闭管周，待水泥有一定强度后，用手动泵压入水泥水玻璃浆液封堵。

4.3.10 顶管坑内检查井的砌筑

管道完成后，按设计图在坑内用砖砌筑检查井，井内外抹防水砂浆。待砂浆达到一定强度后，回填石屑至管顶面，用水冲实，其上用土回填，分层夯实。

4.3.11 测量与纠编

4.3.11.1顶管测量：采用经纬仪和激光水准仪。

①测量次数：开始顶第一节管子时，每顶进20-50cm/次，正常顶进时，

每顶进80cm/次。校正时，每顶进一镐即测量一次。

②中心线测量：首先在地面用经纬仪确定顶管方向桩，然后在工作坑边的两方向桩上挂小线，其上吊2个垂球到工作坑底部，在工作坑中用激光水准仪照准两垂球，读管道前端的中心刻度，若与中心刻度相重合，说明其方向准确，否则其差值即为偏差值。

③高程测量：在工作坑内设置水准点，停止顶进，将激光水准仪支在顶面铁架上，测量管底前端的高程。

4.3.11.2 顶进偏差的校正

顶进中发现管位偏差15mm左右，即应进行校正。纠偏校正应缓缓进行，使管子逐渐复位，不得猛纠硬调。

4.4 钢筋砼检查井施工

4.4.1 测量放线

根据设计中线及给定的坐标、相对位置和高程准确地测定检查井的中线、标高，经核对无误后方可进行施工。

4.4.2 井地基处理

当井底板直接坐于卵石层上，不做地基处理，找平后直接做井垫层砼，当井底板直接坐于黄土状粉土层上时，自上而下做原土翻夯300mm，上铺300厚3：7灰土，压实系数不小于0.96，底板外边缘每边扩出500mm。

4.4.3 钢筋笼制作

钢筋笼制作时，纵向钢筋预先绑扎、点焊好，形成有一定刚度的钢筋笼，即在内侧配设钢筋内环，并与纵向钢筋点焊。