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1、 河南省南水北調受水區鄭州供水配套工程施工4標段22號口門至尖崗水庫輸水線路穿南四環頂管工程專項施工方案一、工程概況河南省南水北調受水區鄭州供水配套工程施工4標段屬于22號輸水線，線路總長為3.15km，途中穿越南四環公路（見施工平面布置圖），設計穿越方式為頂管，從樁號XY1+918.300XY1+998.300，長度80m，頂管為鋼筋混凝土管，DN3000mm，壁厚為300mm。二、編制依據 按照頂管施工技術及驗收規范的要求進行編制。三、水文氣象和工程地質1.1氣象、水文氣象：本區域屬大陸性暖溫帶季風氣候，多年平均降雨量為632mm，年內降雨分配不均勻。年內大部分降雨集中在夏季，7、8、9三2、個月的雨量占全年雨量的55；年際變化幅度也較大。無霜期200余天。歷年最大凍結深度270mm。多年平均風速2.5m/s，最大風速可達24m/s。區域內多年平均氣溫為14.3，7月平均氣溫27.8，極端最高溫度達43.3；1月平均氣溫為0.3，極端最低溫度達17.9。水文：供水工程輸水管線沿途穿越交叉斷面以上流域面積20km2以上及20km2以下的河流，隨著交叉河流的河道特征、集流面積、地形、地貌的變化各有不同，河道洪水受降雨影響較大，且洪水歷時較短，在枯水期徑流較小。1.2穿繞城公路（即南四環公路）A）地質概況密垌口門尖崗水庫輸水管線穿繞城公路工程，樁號為1+918.300998.300。地貌3、屬沖洪積平原。工程區內有鄉村土路與縣道、省道相通，交通條件較便利。建筑物場區地層主要為第四系上更新統(alplQ3)黃土狀輕粉質壤土。B）工程水文地質評價場區地質結構為黃土狀土均一結構，地層空間分布較穩定。第層黃土狀低液限粉土具輕微中等濕陷性，濕陷深度一般58米。建基面位于第層上部，該層承載力基本容許值130kPa，為高壓縮性中硬土層，含少量鈣質結核。施工開挖邊坡高度58m，施工開挖臨時邊坡坡比1：1.001：1.25。該處上部有少量人工填土，邊坡開挖時嚴禁在周邊施加堆載，確保邊坡穩定。四、主要施工方法1、頂管工藝確定：1）.頂進施工方法選用：采用中短距離直線法頂管，人工挖土的施工方法。2）.4、 頂管工藝流程圖安裝管節布置頂鐵工作面挖土管內運土停頂退程加頂鐵頂進土方提升棄土加頂鐵停頂退程3）.管徑及管材：采用DN3600mm二級鋼筋砼離心式F型頂管，橡膠圈墊板石棉水泥接口。4）.管內底用C15砼填充做安管平臺。5）.最大頂力計算及設備選型：按最大單向頂進長度80m、管頂埋深7m計算（1）.頂力計算：對于頂力的計算，管徑、埋深、頂進長度、土質、是否采用減阻礙措施，挖土工藝等都對頂力具有一定的影響，頂管的總頂力主要分為兩個部分：正面阻力和四周的摩擦力，即總頂力F=F1+F2。F1工具管的正面阻力(KN)，由于該工程采用擠壓式工具管，故 F1=/4D2（1-e）R D工具管外徑（M）；1.5、5*2+0.3*2=3.6m。 e開口率e=S1/S2=2.010610.1788=0.1975。 S1工具管開口面積；(取直徑1.2m，0.78541.61.6=2.0106m2) S2工具管橫截面積（管道外徑)；0.78543.63.6=10.1788m2。R擠壓阻力（KN/m2），取R=400KN/m2；故：F1=3.14(43.63.6)（1-0.1975）400=19.44（KN）。F2管道摩擦阻力（KN）：公式：F2=f2.L。 L管道總長度（80m）； f2單位長度管道摩擦阻力（KN/m）。管道的摩擦阻力是指管壁與土之間的摩擦阻力，由于該工程采用觸變泥漿減阻措施，故f2=.D.f6、； D管道外徑（m）(頂管所用管道壁厚一般為管內徑為十分之一)；f管壁與土的平均阻力（取4.5KN/m2）；故：F2=DfL =3.143.64.580 =4069.44（KN）。 總頂力F=F1+F2 =19.44+4069.44 =4088.88(KN）。（2）.頂管設備選型：從上面的計算結果可知，本工程的最大頂力為4088.88KN。為保證管道頂進時頂力有一定的富余系數，在選用頂管設備時，采用1個500T的千斤頂。五、頂管施工方案：1.工作坑施工：由于現場施工場地較狹窄，采用沉井施工方法，盡量減少工作面。2.接受坑施工：與工作坑同樣方法施工，在管道頂進到位時開始開挖，減少占用場地的時間。7、3.管道頂進：采用兩組YDT5000型主油缸配對頂進，每個油缸的工作推力為5000KN，油缸長度2200mm。土方采用人工挖掘的方法施工。4.減阻措施：a.在管外壁均勻的涂上一層白蠟，減少管壁與土層的摩擦力；b.采用觸變泥漿減阻：膨潤土運到現場后分批測得膨潤土的膠質值，按下表配制泥漿：膨潤土膠質值膨潤土水碳酸鈉60701005242370801005241.52809010061423901001006141.52 注：.泥漿要充分拌和并停滯12小時以上方可使用。 .注漿泵采用BW250/50型注漿泵，壓力為3050Kg/cm，排量為：150250升/分，在注漿時壓力控制在0.10.2Mpa左8、右。 .注漿孔位于管道兩側，每節管2個注漿孔，頂管完成后要用水泥漿孔灌漿封堵。灌漿原材料為水泥、水，水灰比為1:1；縫隙大的部位應灌注水泥砂漿，摻砂量不宜大于水泥重量的200%。5.地下水排除措施：由于本工程地下水位較高，對安全施工構成威脅，故考慮采用：a.當地下水不多時，在工作坑底板設置一集水坑，用抽水機直接排除；b.如遇地下水太大時，采用深井降水法降水。六、工作坑結構設計：（一）.尺寸計算：1.長度:按正常狀態頂進時計算: Lb1+b2+b3+L1+L2+L3+L4 其中：L工作坑的最小長度； b1后座或后背墻厚度，設后座時取b1=4060cm，設后背墻，無后座時取b1=50160cm；由9、于本工程頂力較大，故取b1=120cm； b2剛性頂鐵厚度，取b2=30cm； b3環形頂鐵厚度，取b3=15cm； L1下井管段長度，本工程管徑DN3600，取L1=200cm； L2主油缸長度：YDT5000型工作推力為5000KN，長度2200mm。 L3接管時留在坑內管道的最小長度，取L3=50cm； L4安裝富余量，由于本工程地方狹窄，故不作安裝富余量考慮，取L4=40cm。 故Lb1+b2+b3+L1+L2+L3+L4=1.2+0.3+0.15+2+2.2+0.5+0.3=6.65m 取L=6.65m 2.寬度:工作坑的寬度與管道外徑有關，另外還與坑的深度有關。擬將油泵車、變電箱、10、電焊機和頂鐵放置在工作坑之外。采用磚砌圓井即滿足施工要求，B=L=6.65m。 3.深度：自地面至基坑（井）底板面的深度稱為工作坑（井）的深度，可按下式計算：H=H1+D+h 式中：H1管頂覆土厚度(m)； D管道外徑（m）； h操作空間高度（m）取h=0.8m，故工作坑的深度為 H=H1+D+h=7.6+3.6+0.8=12m；（二）.坑壁及坑底結構設計：（三）.頂進后背墻設計：1.選用尺寸：6000mm5000mm1000mm；2.做法：正面（與千斤頂接觸面）及側面用20mm厚鋼板焊接成型，與剪力墻預埋件焊接，中間填充C25砼。七、頂管工藝流程的質量控制： 頂管工作能否順利，導軌的安裝非常11、關鍵，本工程導軌采用軌道鋼，在安裝時應順直、平行、等高，縱坡與管道設計縱坡一致，安裝誤差為： 軸線：3 mm； 頂面高程：0+3mm； 兩軌內距：2mm； 安裝軌道時應與底板預埋鐵牢固焊接，不能在使用中跑位。 在頂管開始入土前，再仔細檢查一遍油泵，千斤頂的安裝及運作狀態，注意設備的狀態，后背及軌道的安裝精度，準確無誤后，方可放下工具管開始頂進工作。 手工掘進頂管法前10m非常關鍵，允許偏差必須控制在以下范圍內，軸線3mm，高程0+3mm，超過此范圍應及時糾正。 在挖土時，要嚴格按下列要求挖掘，先中間，后四周，不超挖，勤收邊，四周的超挖量不大于1.5cm。 在頂進過程中要時刻觀察，并做好以下記錄12、： 油泵油壓表讀數； 注漿泵壓力讀數，過行管頭高程、軸線偏差； 導軌及后背鐵的穩定程度； 土質變化。 如以上內容正常，則繼續頂進；如發現異常，要仔細分析原因，并采取相應措施。八、頂管施工測量：先準確定出工作坑及接收坑的位置，坑底及走軌的標高；施工過程中重點控制軸線位置及高程；一般每頂進0.5米應對高程及軸線復核一次。九、頂管糾偏： 糾偏是指工具管偏離設計軸線后，利用工具管的糾偏機構或其它措施，改變管端的方向，減少軸線偏差的方法。 當測量結果超出允許偏差范圍外，就要進行糾偏，糾偏主要靠工具管進行。糾偏時應做到以下幾點： 1.糾偏應在頂進過程中糾偏，邊頂進邊糾偏； 2.糾偏應用小角度來逐漸進行，不13、能急拐或突升突降； 3.糾偏時應注意軸線校正后頂管頭的復位；4.每次糾偏均要仔細記錄其過程及糾偏值。十、質量檢驗標準一般情況的頂管施工的最大允許偏差（mm）項目允許偏差軸線位置D1500100D1500200管道內底高程D1500+30-40D1500+40-50相鄰管間錯口鋼管道2鋼筋混凝凝土管道15%壁厚且不大于20對頂時兩端錯口50注：D為管道內徑（mm）。對于管道直徑大于2400mm的長距離頂管施工或特殊困難地質條件下的頂管，允許偏差可以在滿足管道設計的水力功能要求、使用要求和不損壞接頭結構及防水性能要求等的條件下進行適當調整，但應經業主、設計單位等的確認和批準。十一、頂管常見通病的分14、析與防治： (一).管道軸線偏差過大： 1.現象： 管道軸線與設計軸線偏差過大，使管道發生彎曲，甚至造成管節損壞，接口滲漏。 2.原因分析： (1).地層正面阻力不均勻，使工具管受力不均勻，形成導向偏差，造成管道軸線偏差。 (2).頂管后背發生位移或不平整，使頂力合力線偏移，造成管道軸線偏差。 (3).千斤頂不同步，或千斤頂間頂力相差較大，或安裝精度不夠，造成頂力合力線偏差，使管道軸線發生偏差。 3.預防措施： (1).頂管施工前應對管道通過地帶的地質情況認真調查，設置測力裝置，指導糾偏。糾偏應按照勤測量、勤糾偏、小量糾的操作方法進行。 (2).采用同種規格的千斤頂，使其頂力、行程、頂速相一致15、，保持頂力合力線與管道中心線相重合。 (3).加強頂管后背施工質量的控制，確保后背不發生位移，并應使后背平整，以保證頂進設備的安裝精度。 (4).頂進過程中應隨時繪制頂進曲線，以利指導頂進糾偏工作。 4.治理方法： (1).重新調整千斤頂行程、頂力、頂速，或重新調千斤頂的安裝精度。 (2).對頂管后背進行加固，防止位移繼續發展，并確保后背平整。 (3).糾偏前應認真分析頂進曲線的發展趨勢，采取適當的糾偏量，循序漸進，切不可操之過急，適得其反。 (二).地面沉降與隆起： 1.現象： 頂管施工過程中或施工后，在管道軸線兩側一定范圍內發生地面沉降或隆起，使管道周圍建筑物和道路交通及管道等公用設施受到16、影響，甚至危及到正常使用和安全。 2.原因分析： (1).開挖端面的取土量過多或過少，使工具管推進壓力與開挖土體壓力不平衡，造成地面沉降或隆起。 (2).管道軸線偏差，或糾偏不當造成的土層土體損失。 (3).管道外圍環形空隙（工具管外徑與管外徑之差）引起的土層土體損失，或頂管完成后未置換泥漿造成的土體損失。 (4).管道接口不嚴密造成的水土流失。 3.防治措施： (1).施工前應對工程地質條件和環境情況進行周密細致的調查，制定切實可行的施工方案，正確選用工具管，并對距離管道近的建筑物和其它設施采取相應的加固保護措施。 (2).設置測力裝置，以便掌握頂進壓力，保持頂進壓力與前端土體壓力的平衡。 17、(3).嚴密控制頂管軸線偏差，執行勤測量、勤糾偏、小量糾的操作方法。 (4).在頂進過程中應及時足量地注入符合技術標準的潤滑支承介質填充管道外圍環形空隙。施工結束及時用水泥或粉煤灰等置換潤滑泥漿。 (5).嚴格控制管道接口的密封質量，防止滲漏。(三).頂力突然增大： 1.現象： 在頂進過程中頂進壓力突然增大。 2.原因分析： (1).土層塌方，或工具管前端遇障礙物，使摩阻力增大。 (2).管道軸線偏差形成彎曲，使摩阻力增大。 (3).減阻介質，膨潤泥漿配比不當或注入不及時，或注入量不足，減阻效果降低，使摩阻力增大。 (4).頂進設備油泵、油缸、油路發生故障。 (5).頂進施工中，因故停頂時間過18、久，潤滑泥漿失水后，使減阻效果降低。 3.防治措施： (1).頂進過程中應嚴格執行勤測量、勤糾偏、小量糾的操作要求，使管道軸線被控制在允許偏差范圍以內。 (2).按不同地質條件配制適宜的泥漿，并采取同步注漿的方法，及時足量地注入泥漿。 (3).頂進施工前應對頂進設備進行認真的檢修保養。 (4).停頂時間不能過久，發生故障應及時加以排除。 4.治理方法： 發生頂力過大的情況時，應立即停止頂進，查找原因，判明情況后采取相應措施進行處理。(四).鋼筋砼管道接口滲漏： 1.現象： 管道接口滲水、漏水。 2.原因分析： (1).管節和密封材料質量不符合技術標準或在運輸、裝卸、安裝過程中管節被損壞。 (219、).管道軸線偏差過大，造成接口錯位，間隙不均勻，填充材料不密實。 (3).接口或止水裝置選型不當。 3.預防措施： (1).嚴格執行管節和接口密封材料的驗收制度。 (2).嚴格控制管道軸線，按技術標準和操作規程進行施工。 (3).在管節的運輸、裝卸、停放、安裝過程中，應做到吊（支）點正確，輕裝輕卸，保護措施得當。 (4).認真進行接口和止水裝置的選型。 4.治理方法： 可采用環氧水泥砂漿或化學注漿的方法進行處理。(五).鋼筋混凝土管節裂縫： 1.現象： 管節縱向和環向有明顯裂縫，造成管道滲水、漏水。 2.原因分析： (1).管道質量不合格。 (2).頂進過程中頂力超過管節的承壓強度使管節損壞。20、或軸線偏差過大，致使管節應力集中而損壞。 (3).運輸、裝卸、停放、安裝方法不當，造成管節損壞。 3.預防措施： (1).嚴格執行各管節質量驗收標準。 (2).頂進時應嚴格控制管道軸線偏差，控制頂力在管節允許的承壓范圍以內。 (3).在管節運輸過程中應采取管墊等保護措施，并應做到吊支點正確，輕裝輕卸。 4.治理方法： 應認真分析裂縫產生的原因和性質，根據不同受力情況，分別采取不同的治理方法，處理后應能保證結構原有的承載能力及整體性。(六).頂管前端正面土體坍塌： 1.現象： 頂管施工中實際出土量遠遠大于理論出土量，且地面有明顯塌陷。 2.原因分析： (1).前端土層性質發生變化，頂進量過小，沒21、有起到防護和平衡的作用。 (2).敞開式頂進時挖土量過大，或封閉式頂進力小于土體壓力。 (3).遇有流砂情況。 3.預防措施： (1).頂進施工中應采取短開挖、勤頂進的方法，嚴禁超挖，并隨時注意到土質的變化情況，以便采取相應措施防止坍塌。 (2).認真做好土體的降水工作。十二、行車道地段頂管保證措施： 本頂管工程位置基本在快車道下，道路交通繁忙，頂管時不能阻斷交通，施工時應注意以下幾點： 1.頂管挖土時一定不能超挖，要按要求挖土30cm即將管道頂進，避免挖土太深而造成塌方事故。 2.頂進要持續進行，不能停留，盡快穿過。3.頂管完成后及時注漿置換觸變泥漿，并將管道周邊空隙用水泥砂漿填充密實。4.22、管道在頂進過程中，在對應路面放置移動臨時圍擋（6m6m），圍擋隨頂管進程移動。在距圍擋50m處路邊設置安全警示標志。十三、管道接口施工過程及完成后處理： 管道接口是在頂管施工中一個很重要的組成部分，如果處理不好，就存在滲漏現象，直接影響管線質量，在施工中要做好以下幾點： 1.吊管時要利用吊裝孔吊管，不能從管中穿吊，以免損壞管道承插口，更不能碰撞操作。 2.下管前將承插口處的泥土及雜物清理干凈，在插口上仔細套好膠圈，并安好木墊板。 3.下管時要小心輕放，落拉后慢速頂進，使承插口對接后再加力頂進。4.施工完成后，清理好每個接口的泥土及雜物，并用3：7石棉泥打口，并批抹光滑。十四、施工進度計劃1.關23、鍵工程項目要求完工日期表序號項 目工期（天）備注1施工準備10開工時間按監理批準時間為準。2工作井施工203設備安裝及調試74管道頂進505工作井拆除36其他工程15合 計1052.工期保證措施為保證施工進度，擬采取以下措施：2.1.組織落實為確保本段工程高速、優質施工，公司選派業務能力強、技術素質好、施工經驗豐富的管理人員組成項目經理部，精選專業施工隊伍進場施工，對工程的施工技術、質量、安全等進行科學管理，確保本工程保質交付。2.2.機械設備落實根據本工程的實際情況，合理配備各種施工機械設備，充分滿足施工的需要。進入施工現場的主要施工機械設備有整機備用或備足易損、易耗部件，并設專人負責各種機24、械設備的日常維修、保養工作，出現故障及時搶修，使其保持良好的工作狀態，保證主要施工機械設備正常運行，提高施工速度，保證施工有序進行。項目經理部配備機械管理員，負責檢查、監督機械設備安全工作情況，發現問題，及時糾正、處理，確保裝卸設備安全、高效、低耗的運行。嚴禁違章指揮、違章操作等無知蠻干行為。2.3人員落實 選用技術好、資歷深的工人，配備素質好的管理人員和最有實力的領導班子。以公司基本力量為主，公司范圍內統一調配，在專業工種和勞動力需要量等方面充分滿足現場施工的要求。2.4材料落實按照施工進度計劃提前與管材生產廠家溝通，提前預制鋼筋混凝土管材，保證按時供貨。根據管材進場計劃的要求按時組織進場，25、杜絕因物資供應不及時而影響施工進度的現象發生。2.5措施落實在保證質量、安全的前提下，認真落實加快工程進度的具體措施，堅持連續作戰的精神。與施工隊簽訂施工合同，以合同為依據，以獎勤罰懶的經濟管理手段，使施工隊明確自己承擔的任務及應負的責任，以此促進管理規范化。十五、安全文明施工及環保措施1、施工安全措施1.1沿工作井四周設置1.2 米高的固定護欄，護欄上掛安全網，工作井四周要掛相應的警示標語。 1.2挖土施工時工作井必須設置爬梯，供人員上下井用。使用的卷揚機等應安全可靠并配有自動卡緊保險裝置。 1.3挖出的土石方應及時運離工作井，不得堆放在工作井四周1 米范圍內。 1.4頂管作業人員必須戴安全26、帽。 1.5嚴格遵循土方開挖程序，控制均勻挖土，防止發生偏位，嚴重傾斜或管涌等現象，做好作業前和施工中的通風換氣工作，每次進入管道時，保證管內通風，以免導致人身事故。 1.6吊車、起重設備由專人操作和專人指揮，統一信號，預防發生碰撞。吊車靠近工作井邊坡行駛時， 加強對地基穩定性檢查， 防止發生傾翻事故。吊管下工作井時，注意安全。 1.7加強機械設備維護、檢查、保養。機電設備由專人操作，認真遵守用電安全操作規程，防止超負荷作業。1.8開挖前詳細了解沿線管線資料，做好沿線管線保護措施。 1.9作業人員輪換制。每個作業人員在管內作業時間不得超過1 小時，避免勞動強度過大引起危險。 1.10頂進過程中27、，施工人員必須使用安全帶，洞口必須有施工人員照應，洞內用不大于36伏照明燈照明，每班作業時必須有合格的電工當班。 1.11利用抽水泵在工作井設置的集水井內進行抽水， 保持井內無積水，抽水時，施工作業人員不得站立在積水范圍內。 1.12采用卷揚機垂直牽引出土時， 井下不能站人， 工作井上平臺的作業人員出土時必須使用安全帶。 1.13管外配備專職監護人員， 密切注意入管作業人員狀態， 每一分鐘對管內人員進行呼喊， 或用一條繩子每隔一定時間拉一下作業人員， 在得不到安全的反饋情況下立刻采取相應應急措施。 1.14井上配備相應藥品。作業前要對施工人員進行緊急救援的培訓， 懂得救人步驟， 并進行實地現場28、考核合格后才施工。 1.15電動卷揚機必須設置防沖頂裝置。 1.16施工過程中使用的有關機械設備必須嚴格按照各機械的安全操作規程進行操作，全部用電設施必須符合施工現場臨時用電安全技術規范。2、環保與文明施工2.1控制噪聲，頂管設備施工作業、施工運輸車輛特別是夜間施工所造成的對附近居民的影響， 由于頂管進行連續頂進施工， 采取必要的減噪措施。 2.2加強環境保護，控制空氣污染，對施工作業機械，運輸車輛作業時所產生粉塵進行控制，同時做好對城市綠化、地下管線、地下文物的保護。 2.3保持每天24 小時對工地范圍內的交通通道進行維護、清掃。工地范圍與各主要通道加強照明設施， 保證車輛司機、行人能充分看清路況、警示標志以及施工圍欄。- 15 -