顶管穿越燃气管道方案修改

W4-W1顶管（DN1800）专项施工方案

1.1工程概况

郑州市双桥污水处理厂地处郑州市西北部，位于西三环北延线以东、索须河以南、京广铁路以西、规划开元路以北区域。本标段位于：

1）垂柳路（月季街～新龙路）段：管位位于规划垂柳路中东9.5米，管径DN1800、坡度2.2‰、管线长约342.9米；垂柳路与月季街交叉口接收月季街现状DN1000

污水后向南预留DN1800污水管，向东预留DN800污水管。

2）新龙路（垂柳路～郁香路）段：管位位于规划新龙路中北3米，管径DN2600，坡度0.65‰，管线长度约630米。承接上游垂柳路设计DN1800污水后，沿新龙路（垂柳路以西）作预留段：管位位于规划新龙路中北3米，管径为DN1800，坡度

为0.6‰，管线长度约280米。

3）新龙路（郁香路～西三环北延）：管位位于规划西三环北延路中西22米，管径为D2800，坡度为0.65‰，管线长度越位694米。承接上游段D2600污水后，

向南沿郁香路预留D1800污水管，接纳新龙路D1400、郁香路D1100现状污水管。

沿线共设置3座工作井，5座接收井，机械顶管管径有D1800、D2600、D2800，全长1946.2米；人工顶管管径包括：DN800、DN1000、DN1800，全长约226.6米。工程施工内容主要包括管道、顶管井以及附属工程施工，含材料、管道制作、管道运输、施工便道、顶管施工等。本工程施工与现状煤制气管道平面图详见下图：

1.2 施工内容

本段工程主要内容如下：垂柳路（月季街～新龙路）段铺设DN1800钢筋砼管道，总长度约343米机械顶管。

1.2.1 沉井工程概况

本段顶管工程涉及两座沉井，分别为W-1#接收井及W-4#工作井。

沉井结构采用沉井工艺施工，其概况及结构参数见表1.2.1-1。

1.2.2 顶管工程概况

顶管管道采用“F”型钢承口，承口钢套环和插口钢环采用Q345B级16Mn低合金结构钢制作，其性能应符合GB/T 3274-2007（Q345）的规定。接口密封胶选用抗微生物侵蚀的双组份聚硫密封胶。

楔形橡胶圈材料为三元乙丙橡胶，接口平整，不允许有裂缝。由管材生产厂家配套提供，安装时表面及承口工作面涂刷无腐蚀性的润滑剂。

本标段管材参数（钢筋混凝土的密度按2.5计算）和管道主要实物工作量见下表1.2.2-1和表1.2.2-2所示；

表1.2.2-1管材的参数

表1.2.2-2顶管隧道主要实物工作量

1.3 场地工程水文地质条件

1.3.1 工程地质条件

1.气象条件

郑州属暖温带大陆性气候,年平均气温14.3摄氏度,降雨量640毫米，四季分明,日照充分,年平均气温13.6℃,1月最冷,平均气温-1.9℃,7月气温最高,平均气温27℃。年平均降雨量614毫米左右。

2.地形、地貌

拟建沿线场地主要为树林及已拆除建筑物。

3.地下障碍物

对本工程建设影响较大的地下障碍物主要为已建的地下构筑物、现有建（构）筑物的基础、道路两侧地表下排放的各类地下管线和深埋管线等。拟建管道沿线分布有燃气、污水等地下管线，管道施工时应排除对施工有影响的障碍物，采取合适的施工方案进行施工。详细的地下障碍物分布情况应以相应的物探资料及现场查验为准。

4.土层描述及地层分布

根据河南工程水文地质勘察有限公司《郑州市双桥净水化处理厂场外配套管网工程污水进厂干管、再生水输水管道工程郑州市岩土勘察报告》报告如下：根据地质勘察及土工试验成果，在勘察深度范围内，地层岩性主要为第四系全系统人工填土（Q4ml）、粉土(Q4al)、粉质粘土（Q4al）、粉砂（Q4al）。根据地层结构特点、成因和地质时代及工程地质特征，主要分为4个主要地层和2个亚层。分别描述如下：

第①层耕土（Q4ml）：黄褐色，含有植物根须，少湿。由于工程区沿线主要为农田，该层在工程区普通分布。厚度：0.50～0.60m，平均0.51m；层底标高：104.10～94.90m，平均96.46m；层底埋深：0.50～0.60m，平均0.96m。

第①—1层杂填土：土质以粉土为主，有建筑垃圾，富含碎砖块、沥青等建筑垃圾，该层主要在工程区南部关庄村有揭穿。。厚度：0.50~1.20m，平均0.96m；层底标高：100.60~101.26m，平均100.80m；层底埋深：0.50~1.20m，平均0.96m。

第②层粉土(Q4al)：黄褐色，稍密-中密，稍湿，干度低，韧性差，摇震反应轻微。该层在工程区普遍分布。厚度：3.50-8.40m，平均6.78m；层底标高：86.90～97.60m，平均89.86m了；层底埋深：4.50～9.00m，平均7.34m。

第②-1层粉质粘土(Q4al)：黄褐色或者灰褐色，可塑～硬塑，切面粗糙。干强度中，韧性中，摇震反应无，偶见钙质结核。该层呈透镜体状分布。厚度：0.50～

4.00m，平均2.15m；层底标高：91.00～93.30m，平均92.33m；层底埋深：2.50～

5.30m，平均3.75m。

第③层粉土(Q4al)：褐黄色，湿，中密-密实，干强度低，韧性差，粘粒含量较高，手搓能成条，近于粉质粘土，局部为粉质粘土。场区普遍分布。厚度：3.5～8.60m，平均5.26m；层底标高：80.40～90.60m，平均84.71m；层底埋深：10.50～17.00m，平均12.62m。

第④层粉土(Q4al)：黄褐色，密实，干强度低，韧性差，摇震反应中，有砂感，局部相变为粉砂。该层在工程区普遍分布，在20m勘探深度内未揭穿。

第④-1层粉砂（Q4al）：灰黄色，密实，主要矿物为长石、石英。该层在工程区普遍分布。厚度：0.90～4.70m，平均1.4m；层底标高：75.90～80.30m，平均77.55m；层底埋深：17.70～20.00m，平均19.2m。

1.3.2 水文地质条件

工程区地下水属孔隙潜水，勘察期间地下水位高程105～109m。地下水受地表水补给，年变化幅度2.0～3.0m。地下水对混凝土结构具有微腐蚀性，在干湿交替条件下对钢筋混凝土中的钢筋具有弱腐蚀性，在长期侵水条件下对钢筋混凝土中的钢筋具微腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。

1.4 周边环境及地下管线情况

经过现场的勘踏，本段顶管施工环境总体较为良好。在W-4#井南侧约15米有1条现状燃气管线（东西方向），本次顶管施工需要从下方穿越。

现状燃气管道技术参数为：管道直径为426mm，壁厚6mm，SM400C管材，

管道燃气压力2.2Mpa，埋深为1.0M。

W-4#与现状燃气管线平面及剖面位置关系如下图：

1.5 顶管穿越管线保护措施及监测方案

1.5.1 顶管穿越地下管线保护措施

1.5.1.1 地下管线的影响程度预测

对于本工程顶管穿越的地下管线，需确定各管线的允许沉降控制指标，并报业主、监理及相关主管部门认可。

管线沉降控制指标的计算公式见下表。

允许曲率半径计算公式

表中符号：——测量沉降影响管道长度；

L——非焊接的管段长度；

1

?——最大沉降量；

θ——沉降造成的管段转角。

1.5.1.2 穿越管线的顶管施工控制措施

施工前，对于施工范围内管线的管龄、口径、埋深、走向等情况进一步的调查和确认，将调查结果报业主、设计、监理和相关部门确认备案。由于地下工程施工的不确定性和不可预见性，在顶管掘进时应该采取下列技术措施，确保管线的安全：

1、施工过程中采用信息化施工，严格监控既有管道的沉降是否达到或超过安全保护标准：

（1）顶管掘进时按地层损失率≤1％控制地面沉降；

（2）管道附加沉降或隆起量≤10mm，警戒值为5mm。

2、隧道轴线加密设置地表监测点，并在顶管前方布置深层沉降监测点，加强施工监测频率，每天不少于2次，利用反馈得到的监测结果指导施工，优化施工参数；

3、根据监测数据合理设置顶进面压力值，防止超挖和欠挖；

4、设置可靠的组合洞口止水装置，确保洞口不漏泥浆；

5、在顶管穿越期间，加强对管外壁触变泥浆参数和工艺的管理。使管外壁形成完整的泥浆润滑套，减少顶进过程中管外壁与土体之间的扰动，从而减少地表沉降。重点强调注浆三条线：一是洞口的注浆，防止管道入土以后被包裹的现象。二是机头尾部的同步注浆，应使得泥浆套随顶进过程不断向前延伸。三是沿线的补浆，应定时对管道沿线按照顺序补浆，避免管外壁出现背土现象；

6、采用全机械化顶管掘进机施工。在开挖面用膨润土泥浆形成泥膜，稳定正面土体，并加强对开挖面的泥浆参数的管理；

7、顶管穿越时，降低推进速度，严格控制顶管掘进机方向，减少纠偏，特别是大量值纠偏；

8、连续推进，减少掘进停顿次数；

9、顶管施工完成后，立即利用原注浆孔向管外壁压注水泥浆，以固化原来的膨润土泥浆，固化浆的容积为原建筑空隙的2-3倍，固化体的强度为0.2MPa；

10、在下穿管线时，制定专项施工组织方案，并得到有关主管部门的批准，制定有针对性的工程风险预案；

11、管道接缝的渗漏对后期沉降更为重要。为此，顶进结束后应逐一检查管接缝渗漏情况。对薄弱环节，应立即从木衬垫处钻孔至根部，对根部环形空隙处压注聚胺脂浆，大量施工经验表明这是一种最有效的堵漏措施。

1.5.2 顶管施工监测方案

1.5.

2.1 监测方案的设计原则及依据

1、监测设计原则

施工监测的成败与监测方法的选取及测点布置情况直接相关，以下归纳5条原则：

（1）可靠性原则：可靠性原则是监测系统设计中所考虑的最重要的原则。

为了确保其可靠性，必须做到：第一，系统采用可靠的仪器。第二，应在监

测期间保护好测点。

（2）多层次监测原则：多层次监测原则的具体含义有四点，

A、在监测对象上以位移为主，兼顾其它监测项目。

B、在监测方法上以仪器监测为主，并辅以现场巡视的方法。

C、考虑分别在地表、及临近建筑物与地下管线上布点以形成具有一定测点覆盖率的监测网。

D、为确保提供可靠、连续的监测资料，各监测项目之间应相互印证、补充、校验，以利于数值计算、故障分析和状态研究。

（3）重点监测关键区的原则：在具有不同地质条件和水文地质条件、周围建筑物及地下管线段，其稳定的程度是不同的。稳定性差的地段应重点进行监测，以保证建筑物及地下管线的安全。

（4）方便实用原则：为减少监测与施工之间的干扰，监测系统的安装和测量应尽量做到方便实用。

（5）经济合理原则：系统设计时考虑实用的仪器，以降低监测费用。

2、监测方案编制依据

（1）《国家一、二等水准测量规范》（GB/T 12897-2006）

（2）《工程测量规范》（GB50026-2007）

（3）《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）

（4）《地下铁道、轨道交通工程测量规范》（GB 50308-1999）

（5）《建筑基坑工程监测技术规范》（GB 50497-2009）

（6）《基坑工程施工监测规程》(DG/TJ08-2001-2006)

（7）本工程相关勘察、设计文件和资料

3、施工监测目的

顶管掘进施工过程中，必须保证顶管上方土层的稳定，以确保顶管掘进施工的安全，从而不危及顶管上方的道路、管线和既有建、构筑物。为此施工过程中必须采取相应的监控保护措施，并通过监测数据的反馈，及时对顶管掘进施工参数进行调整，使施工工艺最优化，将顶管施工过程中及顶管完成后的地表最大变形量控制在允许的范围内。

A、监测和判断各种施工因素对地表变形的影响，提供改进施工，减少沉降的依据；

B、通过监测数据的反馈，及时对顶管掘进的施工参数进行调整，使施工工艺最优化，将施工后地表的最大变形量控制在最小的范围内。

C、根据前阶段施工的观测结果，预测下阶段施工施工对地表沉降和建筑物及其他设施的影响；

D、检验施工结果是否达到控制地面沉降的要求；

E、积累资料，为类似工程提供参考。

4、监测内容

A、顶管始发井垂直沉降监测；

B、顶管轴线上方地表沉降监测；

C、顶管轴线上方两侧15m范围内地下管线沉降监测；

D、顶管轴线上方两侧15m范围内建/构筑物沉降监测。

1.5.

2.2 监测方法技术

1、监测控制网的布设

水准控制网：用于垂直位移监测项目的高程控制基准，本次监测工作的高程系统采用黄海高程系统（绝对高程系统）。

在沉井及顶管沿线上以80m点距布设基本水准点，基本水准点在距离沉井或顶管50m以外、较安全的地方布设，埋设按浅埋点要求进行设置。

为检测基本水准点的稳定性，因定期对水准控制网进行联测，建网初期联测频率为1次/月、3个月后联测频率为1次/季度，联测时以每个车站范围内的已有的深层基本水准点作为起测点按照国家二等水准测量规范的技术要求执行。为确保观测精度，观测措施制定如下。

（1）作业前编制作业计划，以确保外业观测有序开展。

（2）观测前对水准仪及配套因瓦尺进行全面检验。

（3）观测方法：往测奇数站“后—前—前—后”，偶数站“前—后—后—前”；返测奇数站“前—后—后—前”，偶数站“后—前—前—后”。往测转为返测时，两根标尺互换。

（4）测站视线长、视距差、视线高要求见下表。

二等水准观测技术参数表

等级仪器

等级

视距

长度

前后

视距差

前后视距累

计差

基、辅分划

读数较差

基、辅分划所

测高差较差

二等DS1 ≤50m≤1.0m≤3.0m0.5mm 0.7m

（5）每次联测工作完成后，利用经闭合平差后的当次基本水准点高程调整前次的基本水准点高程。

2、监测点位布置

顶管掘进过程监测点（孔）布置情况

监测项目布置情况

始发井垂直沉降在每个始发井上各布设8个沉降监测点，布设位置在沉井的四角及每侧中间

地表沉降出洞50m范围内：在顶管推进方向上，沿轴线每3m布置一个沉降监测点；在距洞口8、20、35、50m处各布置一沉降监测剖面，每一剖面以顶管轴线为中心，向两侧3、10m处各设置一个沉降监测点。

进洞30m范围内：在顶管推进方向上，沿轴线每3m布置一个沉降监测点；在距洞口9、18、30m处各布置一沉降监测剖面，每一剖面以顶管轴线为中心，向两侧3、10m处各设置一个沉降监测点。

出洞50m/或进洞30m范围外：在顶管推进方向上，沿轴线每5m布置一个沉降监测点；每40m布置一沉降监测剖面，每一剖面以顶管轴线为中心，向两侧3、10m处各设置一个沉降监测点。

地下管线沉降在顶管轴线上方两侧15m范围内、平行或垂直掘进方向的地下管线上设置监测点。其中平行掘进方向上以10m的间距设置监测点，垂直掘进方向上以5m间距设置监测点。

建/构筑物沉降在顶管轴线上方两侧15m范围内的所有建/构筑物的墙角、立柱或外墙中间合适位置设置监测点。

3、监测点的埋设及施工监测方法

（1）地下管线沉降监测

埋设：地下管线监测点的埋设除能利用原有管线

设备点外采用模拟点法或间接点法。模拟点法即在地

下管线相应上方开挖约40cm深样洞，将顶面刻划“＋”

的钢筋埋入其中，并用混凝土将其固定；间接点法即

在地下管线相应上方将顶面刻划“＋”的道钉打入道

路接缝处。

测量仪器：沉降监测采用光学水准仪进行观测。

测量方法：沉降观测采用独立高程系统，每次水准观测形成闭合观测路线，以二等水准作为垂直变形观测的高程等级控制。观测时以基本水准点为起测点，在各监测点线路上布设一条二等水准闭合路线，以各线路水准点为依据直接进行各监测点的水准测量。单个监测点相邻两次的高程变化为本次垂直变化量，与初

测高程的变化为累计垂直变化量。平面位移观测采用视准线法或小角度法。

（2）地表沉降监测

埋设：地表结构为白色路面/或黑色路面的：先在设计位置处的地表上用钻机开孔，钻去道路表层直至原状土，将顶面为半圆形的专用沉降标（0.5m）打入钻孔中，并用黄砂对钻孔孔隙进行填充至密实，监测点顶部用套筒保护。

地表为原状土的：直接将1.0m的木桩打入设计位置，并在木桩表面钉入顶面为半圆形的专用道钉。

测量仪器：沉降监测采用光学水准仪进行观测。

测量方法：沉降观测采用独立高程系统，每次水准观测形成闭合观测路线，以二等水准作为垂直变形观测的高程等级控制。观测时以基本水准点为起测点，在各监测点线路上布设一条二等水准闭合路线，以各线路水准点为依据直接进行各监测点的水准测量。单个监测点相邻两次的高程变化为本次垂直变化量，与初测高程的变化为累计垂直变化量。

4、监测频率

根据有关规程、规范中对施工监测频率的要求，本监测工程的监测频率设置如下。

顶管施工期间监测频率安排表

5、监测精度及技术要求

在监测工作中，监测精度应满足以下要求：沉降位移监测误差≤0.5 mm；

6、报警值的确定

参照《基坑工程施工监测规程》(DG/TJ08-2001-2006)中提出的一级基坑要求下的控制指标，结合本项目招标文件、煤气监护单位提出以下警戒建议值(需经有关方面确认)：

监测项目报警建议值

7、监测仪器设备

监测仪器设备标

1.6 应急预案

1.6.1概述

本工程属重大工程，顶管施工时，周边有现状煤气管线管线，而且工期非常紧张。在对各种可能风险进行分析后，对其可能发生概率和发生后的后果严重程度给予风险评分，以风险优先指数定量评价，然后根据各风险因素的风险优先指数，决定是否应采用降低风险措施或消除和转移风险。

同时为保护国家和人民生命财产的安全，维护业主的利益，保证工程的顺利进行，特制定本风险预案，以在紧急时采取必要的措施，保证现场施工人员及周围行人及居民的安全和健康，保护好国家和人民生命财产的安全。同时根据工程的进展及业主的要求，及时对本预案进行修改。

1.6.2应急措施

（1）穿越时的应急措施

1）差异沉降的控制是重中之重，差异沉降较大时会同重要建（构）筑物运营管理部门有针对性地进行加固处理；

2）在顶管穿越现状煤制气管道过程中出现沉降超标现象及时会同其运营管理部门做好预防措施；

3）当检测沉降接近警戒值时增加监测频率以指导顶管顶进施工；

4）由于穿越施工存在着一定的施工风险，对于有可能发生的一些突发性事件，采取以下几点对策措施：

①提前对施工人员进行交底，做到精心施工。

②配备足够的机动设备，一旦发生意外情况，在第一时间投入工作。

③组织专门人员进行24小时现场监控。

④配备足够的值班维修人员，及时处理顶管设备的故障，确保顶管推进顺利进行。

（2）穿越后的应急措施

待顶管穿越后，必须对现状煤制气管道继续进行跟踪监测直至其变形趋于稳定。同时根据监测数据在管道内对该区域进行管道内注浆，如若发现后期沉降通过管道内注浆不能得到很好的控制可以考虑采取进行地面加固措施，如分层注浆等。

1.6.3风险管理组织管理机构

项目部成立以项目经理为组长，生产副经理、项目工程师、安全负责人为副组长的风险管理领导小组。

1.6.4信息报告和通讯联络

结合工地施工实际情况，完善施工风险情报信息网络，健全信息报告制度，保持信息渠道的畅通。重要情况的报告要及时、准确，不漏报、误报或隐瞒不报。有些情况一时间不清楚的，应先作最初报告，尽快核实清楚后再详细上报，注意做好续报。

在工地办公室的显著位置张贴项目部管理人员以及各相关政府管理部门人员的联络方式。

工地现场重要场所配备有内线电话以及主要管理人员配备对讲机。

1.6.5 应急情况处理流程

1、处置方案和处理程序

1）处置方案

针对事故中可能出现的紧急情况，分别制定相应的应急预案。事故发生后根据相应的事故处理方案进行处理。

2）处理程序

（1）首先在保证人员安全的情况下抢救受伤人员及财产，防止事故进一步扩大，保护好现场，等待救援队伍到来，直到险情得到控制。

（2）根据国家、地方、行业与上级规定确定事故分类及相应的报告程序，按照程序迅速、及时、准确地向上级有关部门报告，经有关人员来现场验证，发出指令后才可清理现场，恢复施工。

（3）根据国家、地方、行业和上级规定确定事故处理程序，组织专人调查事故产生的原因，记录调查结果，经过分析找出主要原因，提出针对性的防止同类事故再发生的纠正措施。

（4）组织实施纠正措施并监督验证其有效性。

2、紧急安全疏散

当事故发生后，事故情形可能对周边建筑物、社会行人、施工人员以及施工区域建筑物有直接伤害时，必须对行人进行疏散，对施工区域内非事故处理人员同时进行疏散，并在事故区域外设置警戒线，并派相关人员帮助警戒和维持现场秩序，必要时请求上级部门批准启动紧急预案，同时报警，实施社会人员疏散。

3、工程抢险抢修

工程抢险抢修必须在确保社会人员和施工人员人身安全的前提下，对出现的工程险情实施抢险抢修，必要时可报上级部门，请求支援。

4、现场医疗救护

当事故现场出现伤员需救护时，首先预备的担架将伤者抬离危险区域，查清受伤情况，并打120救护。同时对受伤者采取行之有效的临时救治。

5、危急时的社会援助

当事故发生后，可能危及到施工人员生命和社会人员的生命时，可立即采用危急时社会救助，拨打援助电话。

火警：119 急救：120 报警：110