施工组织设计下载简介

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二十一号路再生水管道工程顶管施工方案

B——后背宽度(m);

h1——地面至后背墙顶部的深度(m);

h2——后背墙的高度(m);

h3——工作坑地面至桩尖的深度(m)

算得，K=2.6>1;所以万科技术标准(橱柜、浴柜).pdf，后背稳定。

2.1.1水泥搅拌桩制作

图2.1顶管坑（主坑）平面布置图

图2.1顶管坑（副坑）平面布置图

2.1.2水泥搅拌桩质量控制

施工前应平整场地，并测量施工范围的自然地面标高，放出水泥土墙位置的灰线，确定桩位。在铺设好导轨后，测出桩机底盘标高，以此确定搅拌桩机悬吊提升及下降的起讫位置，控制桩顶、桩底标高，若采用步履式机架则可根据立柱底标高确定。

由于水泥土墙是由水泥土桩密排（格栅型）布置的，桩的密度很大，施工中会出现较大涌土现象，即在施工桩位处主体涌出高于原地面，一般会高出1／8～1／15桩长。这为桩顶标高控制及后期施工带来麻烦。因此在水泥土墙施工前应先在成桩施工范围开挖一定深度的样槽，样槽宽度可比水泥土墙宽增加300～500㎜，深度应根据土的密度等确定，一般可取桩长的1／10。

施工前应清除搅拌桩施打范围内的一切障碍，如旧建筑基础、树根、枯井等，以防止施工受阻或成桩偏斜。当清除障碍范围较大或深度较深时，应做好覆土压实，防止机架倾斜。清障工作可与样槽开挖同时进行。

钢桩选用工子钢，长为8m，型号为I36b、I40，主坑工字钢后备密排，其余间距为0.5m，副坑为0.8m，出洞口位置钢桩距管外皮50㎝，水泥搅拌桩与钢桩净距为10㎝，

2.1.4钢板桩施工前的准备工作

钢板桩材质检验和外观检验，对焊接钢板桩，尚需进行焊接部位的检验。对用于基坑临时支护结构的钢板桩，主要进行外观检验，并对不符合形状要求的钢板桩进行矫正，以减少打桩过程中的困难。

钢板桩为多次周转使用的材料，在使用过程中会发生板桩的变形、损伤，在以后工程使用前应进行矫正与修补。

在钢板桩的打设前，应先进行基坑的测量放线，并在打桩处挖桩沟防止破坏地下管线。将机架移动到位，挂好控制线，经反复核对无误后方可打桩。打桩机选用振动打桩机。

2.1.5工作坑的支撑宜形成封闭式的框架，四角增加斜撑。工作坑按坑深分三步支撑，支撑采用I40工子钢作顺水，顺水托架用三角形钢板制成焊接在钢桩上，每一个面上两个，并用Φ16钢筋将顺水与钢桩焊接牢固。顺水安装时采取以长边顶住短边，并在4个交角处用钢管（Φ120、t=1.2）或短工子钢做角撑，与顺水焊接。

图2.3工作坑断面示意图

工作坑采用打设大口井降水，在工作竖井四角做内径为500mm深为16m的大口井，利用水泵进行降水。大口井的水平间距应根据土层性质、渗透系数、涌水量等确定，一般不大于40m。

2.2.1大口井的施工方法

井筒的沉设方法，采用回转钻机，或冲击钻机冲击成孔，孔径比管外径（包括过滤层）大于30厘米以上。钻冲成孔后，孔内的泥浆应稀释、置换，而后沉设井筒。井筒的底部用草袋片或土工布加粗砂砾石作反滤层，厚度约20厘米。井筒与孔之间的空隙，用粗砂、砾石等滤料回填至地下水位。大口井施工完成后应立即进行排泥及试抽水，防止淤塞。若试抽水6小时后出水仍含有大量土颗粒呈混浊水时，应立即检查井筒封底、管口连接、过滤层等，如发现问题应及时修复或拔出井筒，重新沉设。在大口井开始抽水至基坑回填到地下水位前，不得中断抽水。使用水位自动开关控制井内水位。在抽水期间应经常检查水泵出水、地下水位变化、井底回淤等情况，防止潜水泵或水泵进水管被回淤掩埋。大口井停止抽水后，应立即拆除抽水设备，并将井孔回填密实。大口井应在基坑开挖前抽水，提前降低地下水，这有利于基坑（槽）的开挖及坑壁、坑底的稳定。

2.2.2大口井沉设深度的计算

H=h＋δ＋hl＋h2＋I*B

式中：H—大口井的深度

h1—抽水泵吸水头高度

h2—井筒内预留回淤高度一般取0.5～1.0米

I—降水坡度，一般取1/10；

B—大口井与基槽的水平距离（rn）；

工作坑开槽施工采用1m3挖掘机挖土，土方运至业主指定地点。先挖距地平1.5m深处，焊扎钢架组成框架，焊接牢固再继续挖土至槽底0.2m处座砖砌集水井一座，钢桩内侧做排水沟并通入集水井，用3寸潜水泵排入河道内。最后用人工清至设计槽底。

采用机械配合人工挖土，挖土顺序为首先用挖掘机挖至第一步顺水处，然后做第一步顺水，再用挖掘机挖至第二步顺水处，做第二步顺水。并用木板卡在工子钢槽口做基坑四面的挡土撑板，中间用Φ16钢筋做横肋与钢桩焊住，再挖第三步土。当挖掘机挖到够不着土时，改用人工挖土装入土斗，用吊车吊车将土吊到地面上，装入运行车拉走。

2.4工作坑清底做排水沟

当挖至基坑底时（设计的井底垫层下平），用人工清底。坑底四边挖排水沟深0.3m、宽0.3m。在工作坑两角处做水窝子，对角布置共计两个，直径0.8m、深1m，周圈及底面用红砖干砌，外压草帘子。水窝子内设1台潜水泵，以备坑内的排水，基坑地面应清平，遇有腐软的地方要挖掉软土回填片石或混渣石料以加固土体。待监理验过基坑底后，进行垫层的施工。

2.5工作坑垫层的施工

工作坑底板采用C30混凝土，地板厚度为30cm(根据土质情况进行调整)。混凝土浇筑前，要做好各项准备工作，保证现场的用电、照明、振捣器、振捣棒、平板振捣器能正常使用，以及混凝土溜管连接可靠，无漏口及破损。为保证工程质量和加快施工进度，本工程中所涉及的混凝土全部采用商品灰。混凝土运到现场后，先由现场的施工技术人员和质量负责人对其进行检查，包括观察其外观、测塌落度，如不符合要求，应立即要求搅拌站换混凝土，待自检和监理检验均合格后方可浇筑，浇筑时混凝土溜管应自始至终垂直垫层的平面。浇筑顺序应先从垫层的中央浇筑，均匀由里向外周圈式扩散。由于垫层的混凝土用量较少，可一次浇齐。振捣时先用平板振捣器将垫层的大面平整一遍，后用插入式振捣棒对垫层的边角振捣，最后瓦工用木抹子对其表面抹平搓毛。浇筑后覆盖工程专用塑料薄膜进行养护。混凝土浇筑同时，派专人制作试块，共计3组，其中一组为28天标养，另外两组为同期养护，待同期养护试块强度达到50%时，可进行底板的施工。

2.6工作坑底板的施工

钢筋的下料加工应在地面上的钢筋加工区提前制作，工作坑内绑扎底板钢筋时，先根据图纸给定的尺寸放出底板的宽度边线。底板的长度应按工作坑的长度满铺。因井壁的立筋是预埋在底板中的，所以在绑扎底板筋时将井壁立筋一步下到位，但为顶管施工方便，在顶进方向上的主筋预留出底板70㎝。钢筋绑扎要牢固可靠，无松动。露出底板的部分用钢管做肋横向连接，防止钢筋骨架偏移，钢筋完成后可进行模板施工。

模板采用钢模P2012和P3012型，U型卡连接。后背用钢管顶牢加固。模板内垫层表面要人工清理干净、整平露出垫层的毛面。

2.6.3浇筑底板混凝土的施工

浇筑施工过程同垫层，但在两根导轨之间应用木抹子抹出一个凹状的流弧来，并使其坡向排水沟以利流水。浇筑混凝土的同时将导轨予埋钢板安装到位，钢板按中线一边五块均匀铺设，钢板尺寸为50×20㎝，厚1㎝。下面焊接Φ14钢筋做爪，长25㎝。钢板顶面高程误差控制在2㎜以内，待底板混凝土强度达到30%时安装顶管导轨。

2.7工作坑顶管后背处理

顶管后背采用整体钢板焊接的后背，后背铁和钢桩之间采用混凝土浇筑，这样使千斤的集中应力传导至后背铁上，最后逐步扩散到后背土体，由土的被动土压力承担。后背铁的摆放垂直度满足规范的要求。后背铁的摆放要对称于管道中线，同时千斤架的摆放满足对称要求，反方向施工顶进以已经顶进的管道为后背，在原有管道的接口处放置大于1㎝厚的橡胶板，再放环形顶铁一块，保护好原有管口。

2.8工作坑内其它设施的安装

2.8.1主顶坑内要布置低压电源插座，以供坑内照明使用，位置应靠近后背墙，以利接线方便。

2.8.2在距后背墙适当位置处安装激光经纬仪，安装时应先安装经纬仪特制支架，支架用Φ40钢管和5㎜厚的钢板制作，用Φ14膨胀螺栓将支架底盘和混凝土基础固定。

2.8.3工作坑内作固定式踏步走道，30#槽钢做主梁和基坑钢桩焊接，将5×5的角钢焊在指定位置，在角钢上用5㎝厚木板卡住，侧面用ф50钢管作为栏杆扶手与槽钢焊接。

2.8.4每个工作坑均做2个砖砌的沉砂池，用来将从大口井或从水窝子抽出的水进行沉淀、过滤，水经沉砂池沉淀后通过临时排水管排到附近的收水井里，临时排水管选用PVC管（加厚型）ф500，一个工作坑需设30m临时排水管。

2.8.5导轨采用重型导轨，安放在砼基础面上，导轨定位时必须稳固、准确，在顶进过程中承受各种荷载时不移位、不变形、不沉降，两根轨道必须相互平行、等高，导轨面上的中心标高按顶管管内底标高设置。在顶进中经常观测调整，以确保顶进轴线的精度，导轨安放前先校核管道中心位置。

图2.4道轨设置示意图

导轨的轨距计算公式如下：

其中：B——导轨间距（mm）

R外——管节外半径（mm）

R内——管节内半径（mm）

3.1.1直径为1650mm机头一套

3.1.2千斤顶及支架

本次顶管施工，设4个液压千斤顶（200t）。主坑并设有双层千斤顶支架、两个高压油泵（32MPa其中一个作为备用）和高压油管。

首先在地面上布置电器控制间（小集装箱），布置在顶坑的侧面，其它各种设备的摆放以不影响测量放线为原则（即尽可能的不要摆在管线的中线上），将高压油泵放进电器控制间内，以利于观察和操纵，各种线路要固定牢靠、易于分辨、查找方便，再安装高压油管将液压千斤顶和高压油泵联接起来，将高压油泵上的油箱灌满抗磨19#液压油，接通电源，进行空顶试顶，顶时应先排空千斤顶内的空气，当出镐和回镐往返两个来回正常时即可使用。

注浆减阻设备紧靠电器控制间，包括拌浆机、储浆池、注浆泵、储水池。因拌浆机进料口比较高，可在其高度的一半的位置上搭设工作平台，以短钢管做支架上面排木板，将做触变泥浆的原材料膨润土、工业碱码放在木板之上，上面覆盖彩条布或苫布，以防下雨受潮失效。储浆池和储水池用5mm厚钢板制成，应紧靠拌浆机，使拌浆和存浆方便。注浆机采用螺杆式，进浆口连接处为普通胶管，出浆口连接处为高压胶管，高压胶管采用Φ50。注浆干管为Φ50钢管，干管之间安装铸铁球阀进行连接，支管为胶管，在混凝土管壁上的注浆孔予埋钢管，露出管壁15cm，内设塑料单向止水阀，注浆孔每节管设3个，位置分别在管顶两侧和管顶夹角为120º的位置上。

顶管施工关键是处理好进出洞口的措施。洞口破除首先处理洞口的工字钢和洞口的水泥搅拌桩，工字钢是工作坑支撑体系的一部分，处理要小心，同时严格按方案施工，包括木板的固定和短头的固定，工字钢剩余短头和框架焊在一起，工字钢采用气割割掉，不许拔桩，以免影响基坑的稳定。木板及时整理，防止龙门口的土方坍塌。水泥搅拌桩能加强龙门口土方的稳定，要利用机械破除，破除时，应顶进速度慢、刀盘旋砖快的原则，破除后方可用机头顶进，开始顶进时要控制好高程及左右偏差。

在顶进方向出洞口处增加止水封门。如下图4.1所示：

止水封门做法，将洞口处的土挖掉并清理干净，形状为内圆外方，内圆直径为管外皮直径加10㎝，外方尺寸为以内圆直径加60㎝，露出水泥搅拌桩支模，厚度为30㎝，浇筑混凝土。在与水泥桩的接触缝隙处一定要灌满砼，并用振捣棒细致振捣，在距内圆5—10㎝的位置上予埋ф16螺栓，长35㎝，埋入混凝土20㎝，外露15㎝。螺栓间距15㎝，分内外两排，梅花桩交错布置，待混凝土强度达到50%后，先对封门迎面进行找平，凸起处用錾子剔掉，凹处补高标号水泥砂浆整体找平后，安装环形橡胶板，厚2㎝，内环直径要比管外皮直径小20㎝，外环直径同封门外边尺寸，在环形橡胶板上和螺栓对应的位置挖孔，将环形橡胶板紧紧贴住封门的迎面，并使螺栓从与其对应的孔中露出，再在橡胶板外面压上同厚度同形状的环形钢板（但钢板内环直径为管外皮加6㎝，这一点与环形橡胶板不同，其余都同），最后用双螺母拧紧螺栓，将环形钢板和环形橡胶板与封门紧紧顶严，保证破洞后坑外的泥水不会顺着封门与管外皮的缝隙处流进坑内，在封门内与管外皮的缝隙处缠草袋子，并用铅丝固定。

5.土压平衡顶管的顶进

5.1土压平衡顶管机头操作步骤：

5.1.1机头就位后，首先接通机头刀盘旋转电源，开动机头刀盘旋转，使四个刀盘作相对旋转，再接通螺旋输土机电源，开动螺旋输土机旋转，再开动基坑内主顶镐，使其向前行进。

5.1.2随着刀盘削土前进，通过螺旋输土机将土搅成泥，送至管内的小车中，再经管道内的轻轨运到基坑内用吊车吊走，随着向前顶进，操作人员通过观查机头内的3块土压力表，控制顶进的速度。

5.1.3进1节管的长度后，卸掉基坑内各种接头软管和电缆管路，使主顶镐回缩，移走顶铁，用吊车将混凝土管下到位，重新快速连接各种接头软管和电缆管路，使顶管就位。

5.1.4重复以上步骤循环顶进。

5.2土压平衡机头的出土

土压平衡机头的出土应在砼管内铺设轻型轨道，材料为8cm宽的槽钢，下面用同型号的槽钢做横梁，横梁间距1m，轨道和横梁之间焊接，做成长为2m的轻型小骨架，骨架与骨架之间用Φ14螺栓连接，骨架应提前在地面上制作好，摆放整齐，放在离工作坑稍远处。管内运土采用卷扬机拉动轱辘小车。将由螺旋输送泵输出的土运到工作坑内，用吊车将土吊至地面上的运土车内运走。

5.3土压平衡顶管压力的控制

5.3.1管掘进机在顶进过程中与所处土层的地下水压力和土压力处的排土量与掘进机推进所占的土的体积也处于一种平衡状态。

5.3.2掘进机在顶进过程中，其土仓的压力P小于掘进机所处土层的主动土压力PA即P＜PA时，地面就产生沉降；相反，若土仓的压力P如果大于掘进机所处土层的被动土压力PP时即P＞PP时，地面就产生隆起。因此土仓压力只有控制在PA＜P＜PP之间，达到土压平衡，才能对地面不会产生大的影响，从而满足在顶管施工中对地面沉降的要求。

5.3.4当然，影响土压力的因素有很多，诸如顶进速度、埋深、操作人员的技术水平、土质情况、地下水位情况、土壤的含水量等都有影响。因此在顶进过程中需要先计算静止土压力，然后与实测得到的静止土压力相互进行对比，根据土质的具体情况、埋深、顶进速度求得工作土压力，以保证处于平衡状态。

5.3.5土压平衡式顶管掘进机由于受切削土体的大刀盘的切削能力、传递扭距的传动轴质量等的限制，目前国内生产的掘进机适用于软塑、流塑的粘性土，软塑、流塑粘性土夹薄层粉砂，适合于本工程的土质。

三、顶管常见质量问题防治措施

1.管道轴线偏差过大现象，管道轴线与设计轴线偏差过大，使管道发生弯曲，甚至造成管节损坏，接口渗漏。

1.1.1地层正面阻力不均匀，使工具管受力不均匀，形成导向偏差，造成管道轴线偏差。

1.1.2顶管后背发生位移或不平整，使顶力合力线偏移，造成管道轴线偏差。

1.1.3千斤顶不同步，或千斤顶间顶力相差较大，或安装精度不够，成顶力合力线偏差，使管道轴线发生偏差。

1.2.1顶管施工前应对管道通过地带的地质情况认真调查。设置测力装置，指导纠偏。纠偏应按照勤测量、勤纠偏、小量纠的操作方法进行。

1.2.2用同种规格的千斤顶，使其顶力、行程、顶速相一致，保持顶力合力线与管道中心线相重合。

1.2.3强顶管后背施工质量的控制，确保后背不发生位移，并应使后背平整，以保证顶进设备的安装精度。

1.3.1重新调整千斤顶行程、顶力、顶速，或重新调整千斤顶的安装精度。

1.3.2对顶管后背进行加固，防止位移继续发展，并确保后背平整。

1.3.3纠偏前应认真分析顶进曲线的发展趋势，采取适当的纠偏量，循序渐进，切不可操之过急，适得其反。

2.地面沉降与隆起现象，顶管施工过程中或施工后，在管道轴线两侧一定范围内发生地面沉降或隆起，使管道周围建筑物和道路交通及管道等公用设施受到影响，甚至危及到正常使用和安全。

2.1.1开挖端面的取土量过多或过少，使工具管推进压力与开挖士体压力不平衡，造成地面沉降或隆起。

2.1.2轴线偏差，或纠偏不当造成的地层土体损失。

2.1.3道外围环形空隙（工具管外径与管外径之差）引起的地层上体损失，或顶管完成后未置换泥浆造成的全体损失。

2.1.4接口不严密，造成的水土流失。

2.2.1施工前应对工程地质条件和环境情况进行周密细致的调查，制定切实可行的施工方案，正确选用工具管，并对距离管道近的建筑物和其它设施采取相应的加固保护措施。

2.2.2压力装置，以便掌握顶进压力，保持顶进压力与前端土体压力的平衡。

2.2.3控制顶管轴线偏差，执行勤测量、勤纠偏、小量纠的操作方法。

2.2.4顶进过程中应及时足量地注人符合技术标准的润滑支承介质填充管道外围环形空隙。施工结束及时用水泥或粉煤灰等置换润滑泥浆。

2.2.5控制管道接口的密封质量，防止渗漏。

顶管法施工必须进行地面及建筑物跟踪沉降监测。顶管地表形变监测工作主要包括：上方地表沉降监测、周边建筑物及地表重要设施形变监测等。

1.地表变形测量宜采用水准测量方法，测量频次应根据顶管施工和沉降速率来确定。对重要建筑物、地下管线的测量频次应根据监测保护的要求和特点来确定。

2.构筑物的隆沉宜采用水准测量监测，测点设置应根据构筑的保护要求和顶进施工的影响范围来确定。在影响范围内承重墙、柱、基础是重点监测对象，所选测点应具备可视条件。

3.构筑物倾斜监测可采用倾斜位移测量或倾斜电测法。测量法采用经纬仪对高耸构筑物上端进行倾斜测量；电测法在构筑物上设置倾角进行量测，并可用微机进行连续监测。

4.构筑物裂缝观察应在未受顶管施工影响前对需要观察的构筑物重要部位进行刷白，并将原有裂缝标出。裂缝出现后，应及时注出长、宽及出现时间。裂缝宽度用裂缝观测镜读出。

五、顶管后中水管道的连接

1.1本工程穿越外环河DN1650顶管施工内穿管为DN1000钢管，钢管材用焊接方式进行连接，接口处采用探伤检测方式进行接口检测。

1.2管道连接前，管节应逐根测量、编号、宜选用管径相差最小的管节组对对接。

1.3钢管对口时应使内壁整齐，应采用长300mm的直尺在接口内壁周围顺序贴靠，错口的允许偏差应为0.2倍壁厚，且大于2mm。

1.4钢管焊接时，必须使用专用的焊接工具，管道焊接必须内外两侧焊接。

待外套钢筋砼顶管工作完成后，在砼管内安装托架，然后将中水管道逐节安装到托架上。接口完成后，利用千斤顶将中水管道依次推入外套砼管内，完成中水管道的铺设。具体详见“中水管道在外套管内安装图”。

中水管道在外套管内安装图

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