顶管穿越施工方案

阜新市太平区供排水、供热基础设施建设工程一期工

程（基地南部、东部供水工程）施工

（基地南部供水工程南环过道顶管工程）

施工方案

阜新市水源工程公司

第一章施工方案编制依据

1.1本项目相关资料

1）本工程施工图纸；

2）本工程地质资料说明。

1.2相关标准及规范

1）《顶管施工技术及验收规范》试行

2）《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)

3）《混凝土结构设计规范》(GB50010-2012)

4）《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》(CECS137-2002) 5）《建筑基坑支护技术规范》(JGJl20-2012)

6）《给水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》(GB50204-2002)

8）《工程测量规范》(GB50026-2007)

9）《给水排水工程顶管技术规程》CECS246：2008

10）其他路政管理部门要求遵照的标准、通知及管理规定

第二章工程概况

1.3工程简介

阜新市太平区供排水、供热基础设施建设工程一期工程（基地南部、东部供水工程）施工（基地南部供水工程南环过道顶管工程）根据图纸设计，过道顶管长度为40米，顶管管材为DN1000混凝土套管。

1.4工程地质概况

1、水文气象和地下水情况

该地区气候为大陆性气候，干旱少雨、多风、多风砂。年最高气温超30℃，最低气温-29℃，平均气温7.6℃，年降水量为560mm，多集中在7、8、9月份，汛期水量较大。地下水主要类型为第四系潜水，主要含水层为中粗砂、砂砾，水量丰富，渗透性良好，渗透系数80—100m/d，影响半径60m。中粗砂和砾石自然休止角25—30度，地下水年变幅1.0—1.5m，地面在11月初上冻，次年的4月份解冻，平均冻土层深度为1.4米；7至8月份为主要降雨季节，可达年降水量的50-60%，年平均降雨量440mm，每年蒸发量约1500mm。1至4月份的风速可达20~35m／s,每年的大部分时间，风速较低缓，从3月份到9月，主导风向为西南风，其它月份主导风向为东北风。

2、工程地质及岩土分析

施工场区地质主要由杂填土、粉土、中粗砂、砂砾、强风化砂岩等组成。本区地震基本烈度6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计特征周期0.35s，设计地震分组为第一组。本场地地下水对混凝土无侵蚀性。

第四章施工流程

根据我单位长期顶管施工的经验，采用工具管进行顶管，人工挖掘出土。

注浆为触变泥浆，注入管壁达到减阻作用，触变泥浆的配合比为：水：膨润土：碱：amc=1：0.11：0.06：0.005，制作的泥浆性能为：比重为1.05 －1.08g/cm3，粘度为60－70s，泥皮厚度为3－5mm，泥浆应至少在管道顶

进前三天准备好，尽量避免随要随拌。

工作井垫层及后背都铺设浇筑好以后，开始进行导轨、顶背钢板、液压油缸等设备的安装。导轨安装时须垫实，安装牢固，以避免在顶进时因

松动而影响顶进的轴线和高程。同时，导轨在安装时，必须配全其它设备

尺寸，确定导轨安装的高程和轴线。须用仪器反复检验，保证导轨安装的

误差在允许范围内，这是管道顶时后管道的轴线及高程准确性的前提条件。

顶背钢板、油缸等设备的安装也应做到准确牢固。顶管设备在安装前必须先进行调试，以确保设备的完好性。

轨道放置好后，吊放工具管，根据工具管的实际位置放置液压油缸，尽量使液压油缸的合力作用点在顶进断面的中心点以下，管道外的40%处。同时合力作用方向与初顶进中心轴线基本平行。工具头的姿势必须进行复核。

全部设备安装好以后开始顶进，采用人工挖掘出土。人工在工作面进行挖土，挖出土装到土斗车里，再拉出管道，然后吊至地面装车运走。在

顶进至导流沟时，应采取特殊的措施，以确保工程的安全和顺利实施。在

管道顶进的过程中，每顶完一根需进行砼管的管口钢管焊接。顶管所用的

砼管承口处钢管口已进行了外腐和坡口处理。进行焊接时焊条选用422#，

接口焊缝处均应先除锈后再进行电焊，具体要求按下表规定执行：序号检

查项目规定要求1、管内清扫无任何杂物；2、管口清理、修口管口完好无损，无锈、油污；3、两管口直缝间距≥100mm4错口和错口校正要求错口

小于或等于1.6cm，沿周长用锤击校正。

注浆根据顶管时的实际情况，在顶进阻力太大时考虑注浆，以减小阻力。注浆为触变泥浆，注入管壁达到减阻作用，触变泥浆的配合比为：水：膨润土：碱：amc=1：0.11：0.06：0.005，制作的泥浆性能为：比重为1.05

－1.08g/cm 3

，粘度为60－70s，泥皮厚度为3－5mm。

测量系统的布设

1、将建设方提供的标准点的坐标及高进行复核，记录下该点的坐标和高程。

2、根据已定的穿墙管中心的实际轴线，将此轴线引入到工作井，并将高程控制点引入到工作井，以便随时进行观测。

3、管道顶进的过程中应对控制点进行定期复测，发现问题及时校核。在顶进过程中随时将复核结果通知技术部门及纠偏操作人员，以便及时纠偏。

纠偏工具管

在顶进过程中由于受不均匀外力的作用，头部会偏离设计轴线及标高，因此需要不断地对工具管进行纠偏操作，纠偏角度一般不宜大于0.5度。

纠偏要勤测勤纠，每顶进1m左右测量一次偏差，分析管道运动轨迹，并快

定纠偏大小。

小角度纠偏，每次纠偏角度应控制在10ˊ－20ˊ，最大不得大于10. 纠偏操作不能大起大落，如出现较大的偏差，应小角度连续纠偏，保持适

当的曲率半径返回到轴线上来。避免管道顶进时产生过大的侧应力。对于

短距离纠偏作业，可采用后座液压油缸进行纠偏，根据偏差情况，快定后

座油泵的开启和关闭。

第五章施工技术措施

1.5施工准备

1)施工前熟悉施工图纸，了解高速穿越点的地质情况和地形地貌，掌握穿越层的地质结构、深度要求，进行技术交底。

2)检查施工顶管设备、配套设备及各种施工机具和所用材料是否齐全完好。

3)按照施工计划及时向业主、监理工程师递交施工方案，向高速公路主管部门办理高速公路穿越施工许可。

4)查明穿越段地下是否有管道、电缆、光缆等障碍物，如有障碍物要确定其详细位置、标高等，若与施工冲突无法克服要及时与有关部门联系，制定方案。

5)安排施工队伍、机具、材料及安装安全警示和安全防护设施。

6)平整场地、修筑施工便道。

1.6套管质量的控制

混凝土管采用的是“C”接口。它一端由一个凹形接口、钢环套、木质垫

圈组成，另一端为一个凸接口、橡胶圈组成。管道的外表面必须光滑，以

利于降低穿越地层的摩擦阻力，而夹垫圈缓冲两管端之间的负荷，以降低

局部挤压所形成的压力差。因此，管道出厂检验必须严格把关，强度达到

设计强度才能出厂，要求如下：

1）外观：外光内实，外弧面平整齐直，注浆孔圆滑，无缺角掉边、蜂窝麻面，表面无贯穿裂缝。钢套环接口无疵点，焊接接缝平整，肋部与钢板

平面垂直。

2）强度：C40。

3）管道型号和生产日期的标志醒目、无误。

4）要有专业部门的验算报告，要有具有资质单位的检测报告。

5）橡胶圈按GB／T528—1999标准生产，结构致密，且均匀，无缝隙、孔隙或凹痕等缺陷。

6）施工期间的复验：施工前再次检查管子接头的槽口尺寸，橡胶圈和衬垫板的外观和质地。确认合格后在接口处均匀涂抹薄层硅油等对橡胶无侵

蚀性的润滑材料以减少摩阻力。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。

1.7最大顶力的计算

本工程总顶力计算，采用《给水排水工程顶管技术规程》（CECS246：2008）中顶力估算公式，按最大顶距按套管总长度86m计算：

FDLfN

01kf

式中F0——总顶力标准值（KN）；

D——管道的外径（m）；本工程1 D=1.98m 1

L——管道设计顶进长度（m）；本工程L=86m

f——管道外壁与土的平均摩阻力（kN/m

k

2）；由于本工程采用触变泥2浆减阻，管壁与土的平均摩阻力按下表取值，本工程取最不利值16kN/m

土的种类软黏土粉质粘土粉细土中粗砂

触变泥浆混凝土管3.0~5.05.0~8.08.0~11.011.0~16.0 钢管3.0~4.04.0~7.07.0~10.010.0~13.0

N——顶管机的迎面阻力（KN）。

F

顶管机迎面阻力（N F）的计算式：

2

NDH

Fgss

4

其中：

D——顶管外径（m）；

g

s——土的重度（kN/m

3），取19kN/m3

H——覆盖层厚度（m），本工程取最深处（高速路面下）7.61m

s

经计算：

21.82196.2299.6

NDH=444.98KNKN

Fgss

44

F0D1Lf k N f=6312.78KN11611299.67511.5KN

工作坑内配备4台300T的液压千斤顶，完全满足本工程6327KN最大

顶力的要求(本计算均采用最不利值)。

1.8测量放线

1）根据设计，使用全站仪定位穿越段管道中心轴线，确定顶管穿越的

7

进、出口坐标和高程，并设置控制桩，确定施工作业边界线，撒上白灰。

2）使用挖掘机将作业带内影响施工机具通行的石块、杂草清理干净，沟、坎、坑予以平整，有积水和低洼地段排水填平，然后用山皮石将作业

带及部分场地垫0.2米厚压实，以方便车辆通行和施工。

1.9工作坑与接收坑施工

1）根据穿越位置和现场情况，在公路两侧设置顶管穿越作业坑；其中一侧开挖发送坑，另一侧开挖接收坑。施工中若遇地下水,应采取排水措施。

2）本项目穿越顶进距离较短，根据《给水排水工程顶管技术规程》及实际经验，顶管工作坑及接收坑采用钢板桩支护施工。工作井内水平支撑

形成封闭式框架，同时在矩形工作井水水平支撑的四角设置斜撑。

3）操作坑开挖完成后，为防止施工机具下沉，首先在操作坑底部铺垫100mm厚砂石垫层，垫层上面现场浇注200mm厚钢筋混凝土底板，混凝土

底板用C25商品混凝土浇注，并埋设8块预埋件以便安装道轨时使用，接

收坑坑底不做底板。

4）承受顶进反力的后背墙是顶进套管设备的支撑面，后背墙必须稳定，要有一定的强度、钢度和垂直度。

(1)要有充分的强度：在顶管施工中能承受主顶工作站千斤顶的最大反作用力而不至破坏。

(2)要有足够的刚度：当受到主顶工作站的反作用力时，要保证后座墙不变形，或只有少量残余变形，卸荷后能恢复原状，如此往复。因此后座

墙必须具有足够的刚度，才能保障顶进时受力要求。

(3)后座墙表面要平直：后座墙表面应平直，并垂直于顶进管道的轴线，以免产生偏心受压，使顶力损失或发生质量、安全事故。

泥浆处理

1）使用泥浆回收系统减少环境污染

开挖泥浆池（长15m×宽8m×深2米），在泥浆池四周及其底部使用防

渗布进行铺垫。将泥浆回收设备稳固在开挖的泥浆池上，使用泥浆回收系

统对产生的废弃泥浆进行重复利用，可以有效的减少对环境的污染，节约

成本。

2）使用专用车辆对产生的废弃泥浆进行及时外运，工程结束后，使用

专用车辆将剩余泥浆清理干净，然后用土对泥浆池进行回填平整。

附件安装、套管封堵

套管内积水杂物等清除干净后再进行两端封堵，套管封堵采用沥青麻辫

水泥砂浆砖砌施工，外表面采用环氧煤沥青涂刷。

恢复地貌

施工结束后，回填操作坑、泥浆池，彻底清除施工及生活垃圾，恢复原状地貌，最后通过地方有关主管部门的验收检查认可。

第六章有限空间安全作业措施及施工用电方案

1.10工作坑

1）每个工作坑在明显位置均设有安全标志牌，有限空间作业安全告知牌，提醒井上、井下人员注意事项。

工作坑四周安装防护网，高度1.2米，除进出口外全部封闭，确保工作井周边和井下工作人员的施工安全。

2）工作坑爬梯加装防护罩，扶手牢靠可靠。

3）安全员加强安全巡视，对地表有明显变化征兆，尽快通知施工人员撤离作业区域，保证作业人员人身安全。

1.11施工人员和设备方面

1）专职安全员佩戴安全袖标，有限空间作业持证人员24小时常驻现场，也要佩戴安全袖标。

2）井内作业人员通过现场教育，安全培训，对有毒气体检测仪现场演示和防毒面具佩戴，进入施工现场必须配戴安全帽，特种作业人员必须持证上岗等等，强化施工人员的保护意识。

3）每个坑配备1台四合一气体检测仪，施工人员每30分钟进行一次有毒气体检测，发现有毒气体检测仪报警，井内施工人员必须立即撤离施工现场，封闭工作井，及时通知有关各方，等待查明原因，邀请专业人员或采取有效措施处理合格，气体检测符合要求后。重新进行审批，方可继续施工。

4）施工人员配备防毒面具，适用于在环境温度中有毒气体浓度不高于0.1%，控制中氧气浓度不低于08%，环境温度在-30℃至+40℃中使用，厂家：江苏兴化市戴南大明劳保福利厂，要求进入管内作业人员每人必须佩戴一个。

5）每个工作坑均设有通风设备，型号为ZB-0.11/8，额定容量为110L/min，厂家是上海宝欧机电有限公司，要求施工人员进入井内作业前必须先进行强制通风30分钟，确保管内通风良好。

1.12管内施工

1）管内施工时，管外必须有施工人员监护，管内与管外及工作坑上安装对讲电话，如遇危险情况，管内人员及时向管外及坑上人员求救。管内施工人员携带气体检测仪，及时向管内通风并时时检测工作面气体浓度是否符合规定。如气体浓度不符合规定，工作人员立即撤离现场，加强通风直至气体浓度符合规定后，方可继续工。

2）管内用电电压不高于36V，电缆采用橡套电缆，

3）气体浓度安全标准

氧气(O2)不小于19.5%硫化氢(H2S)10ppm

一氧化碳(CO)35ppm可燃性气体(HCN)10%LEL

4）有限空间作业器材

四合一气体检测仪救援三脚架正压式空气呼吸器速差防坠

器五点式安全带电动送风式长管呼吸器手提防暴轴流通风机

1.13负荷计算

本工程顶管用电量如下：

1.14供电方案

2台50KW，1台200KW柴油发电机组。

1.15安全技术措施和要求

1）认真做到“预防为主，安全第一”的方针，认真贯彻国家有关施工现场临时用电的安全规范及操作规程。

2）本工程在施工中采用TN-S接地线系统，要求电源线用五芯线，并

且分配电源采用三级配电二级保护，末级电箱必须有漏电保护开关。

3）电气工作人员必须持证上岗，严禁无证人员进行电气设备安装维修。

4）电气工作人员必须做到“装得正确、拆得彻底、修得及时、用得安全”，每天都要检查现场的电气设备：接地是否良好、漏电保护器是否正常工作、易损的电气元件是否完好等，不符合要求的要及时整改，检查和巡

视施工现场的线路，严禁乱拖乱拉。

5）施工中严禁带电作业，施工现场所有电气设备必须有防雨雪措施，同时必须加强电气防火工作，配备专用灭火器。

第七章文明、安全、环保施工措施

1.16创建安全文明工地目标

整个施工过程中，严格以当地市文明安全工地标准管理现场。施工区和非施工区域明确分开，临时水、临时电施工到位，做到生活区域干净整洁。各种箱体、标牌、五板一图制作要统一规范、标准；所有进场设备应

按平面图所示位置分区码放整齐，并做到标志准确。在整个施工中做到：1）无因工死亡、重伤和重大机械设备事故,轻伤事故频率低于9‰；

2）无火灾事故；

3）无重大违法犯罪案件；

4）无严重污染、扰民；

5）施工料具无浪费现象；

6）无食物中毒、传染病。

1.17创建安全文明工地目标

本工程不仅质量要高标准严要求，从其它如文明、安全、环保等三个方面也要保证。

在施工过程中实行项目经理为第一负责人的安全、文明、环保保证体系。

项目部文明安全环保保障体系见附表3。

1.18安全、文明生产措施

7.3.1编制依据

1）《施工现场临时用电安全技术规范》GBJ46-88

2）《建设工程施工现场供用电安全规范》GB50194-93

7.3.2安全生产措施

1）安全防护

⑴各种施工、操作人员须经安全培训，不得无证上岗，各种作业人员应配带相应的安全防护用具和劳保用品。严禁操作人员违章作业，管理人员违章指挥。

⑵现场照明设施齐全，配置合理，经常检修。

⑶加强施工的监控测量，确保施工安全及结构物安全。

⑷施工场地要设置交通红灯、交通指示牌及专职疏导人员，以便疏导行人及车辆（含自行车）。

⑸施工现场设置专职安全员，对施工人员经常进行安全教育，提高安

全意识，每周开一次安全例会。

⑹施工道口设置明显标语牌，并设专人看守，疏导交通。

⑺工地内设置安全标语牌。

⑻施工人员配戴安全标志帽。

⑼施工现场在施工区域范围内进行围挡，要求围挡直顺、整齐，外观

符合要求。在临时进出门处设置专职人员进行看护，与施工无关人员禁止

入内。

（10）顶管坑周围设护栏，高度不低于1.2m，吊管、下管及出土时坑内

严禁站人。

2）临时用电

（1）所用施工人员应掌握安全用电的基本知识和所用设备性能，用电人员各自保护好设备的负荷线，地线和开关，发现问题及时找电工解决，

严禁非专业电气操作人员乱动电器设备。

（2）配电系统分级配电，配电箱、开关箱外观完整、牢固、防雨防尘、外涂安全色、统一编号。其安装形式必须符合有关规定，箱内电器可靠、

完好，选型、定值符合规定，并标明用途。

（3）现场内支搭架空线路的线杆底部要实，不得倾斜下沉，与坑槽边

及临近建筑应有一定安全距离，且必须采用绝缘导线，不得成束架空敷设，

达不到要求必须采取有效保护措施。

（4）所有电器设备及其金属外壳或构架均应按规定设置可靠的接零及接地保护。顶管坑管内的照明电压不能高于36伏，潮湿时应用24伏。

（5）施工现场所有用电设备，必须按规定设置漏电保护装置，要定期

检查，发现问题及时处理解决。

（6）现场内各用电设备，尤其是电焊、电热设备、电动工具，其装设使用应符合规范要求，维修保管专人负责。

1.19机械安全

1）各种机械要有专人负责维修、保养，并经常对机械的关键部位进行检查，预防机械故障及机械伤害的发生。

2）机械安装时基础必须稳固，吊装机械臂下不得站人，操作时，机械臂距架空线要符合安全规定。

3）各种机械设备视其工作性质、性能的不同搭设防尘、防雨、防砸、防噪音工棚等装置，机械设备附近设标志牌、规则牌。

4）运输车辆服从指挥，信号要齐全，不得超速，过岔口、遇障碍物时减速鸣笛，制动器齐全，功能良好。

7.3.3顶管安全措施

1）在分项工程施工前必需由专职安全员及现场工长对作业人员进行安全技术交底。

2）杜绝特种工种无证上岗，作业人员上岗前要进行安全教育。

3）顶管竖井工作区域须留有足够的操作空间，并设立安全、整齐、清洁的标准硬质围档，围挡上安置警示红灯及警示标志，红灯夜间要明亮，

围挡内要干净整洁，物品分类，整齐码放。

4）顶管竖井操作平台支搭要牢固稳定，上铺板材，并密实牢固不得有探头板，以防坠物坠落，一定要有出土活动平台，严禁无平台操作。

5）上下井必须安置有扶手梯，扶手梯要牢固、防滑。

6）吊装任何物品时坑内作业人员必须处在安全位置听统一指挥。

7）顶管竖井四周必须有安全的防雨雪措施，防止积雪和积水。

8）顶管竖井后背根据顶力进行合理计算，采取稳妥措施防止后背变行，并且坑内要有排水设施。

9）顶管顶进及工作坑开挖禁止违章操作，应按顺续进行施做。

10）顶进平台要有标准的防护护栏，栏杆要牢固。

11）顶管竖井要配制标准的安全操作规程及各种警示标牌。如坠落、

吸烟、坠物、触电、安全帽等警示标牌以及安全负责人。

12）顶管管材严禁叠放，管前应备有防动措施。

13）锚喷工作坑壁所使用搅拌设备要配有安全防护罩方可使用。

14）在顶管距离过长时，及时向管内送风确保管内作业人员的空气流通。

15）各工作坑在开挖顶进施工时，必须配备医用氧气瓶、安全绳、安

全带作为遇到特殊情况时，进行紧急处理使用。

16）当施工人员遇到呼吸异常、有异味或发生流沙、渗水时，立即停

止作业撤离到安全地带。

17）当顶进长度超过30米时，应采取强制通风设施。（采用通风及向管内送风，及管内空气转换成新鲜空气）

1.20文明生产措施

1）严格执行国家有关部委、当地市建委关于“文明施工”的有关条例。

2）建立健全文明施工组织及责任制,对施工的全过程、全方位实行项目经理负责制，管理人员责任制，强化文明施工管理。

3）施工现场达到整洁卫生,合理组织材料进场并按平面布置图分别标识、整齐码放。

4）为保证施工现场安全用电，对临时用电设备采用安全防护网进行围挡、标识、专职人员负责等措施。

5）设置专用消防设施并设置专职消防人员。

6）加强安全生产教育,提高全员安全生产意识。

7）使用的民工进行入场教育时,要加强安全生产教育。

1.21保卫及消防措施

1）施工现场按照“谁主管，谁负责”的原则，确定项目经理负责消防保卫工作。建立完善的消防、保卫体制体系，并由项目经理指定专人负责。

2）成立专门的消防队，设专职保卫人员。专职保卫人员经必要的业务培训合格后方可上岗。

3）制定消防保卫措施条例，定期组织保卫、防火工作检查；建立保卫、防火工作档案，发现隐患及时纠正，发现违反条例者予以处罚。

4）施工现场建立门卫和巡逻护场制度，护场守卫人员佩戴值勤标志，实行凭证出入制度。

5）做好成品保护工作，严防被盗、破坏和自然灾害事故的发生。

6）非施工人员不得住在现场，特殊情况要经保卫工作负责人批准。

7）施工临时设施区及施工现场应有良好的防火通道，并设置防火栓，