输水管道穿越公路顶管施工方案

目录1.编制说明 .11.1.编制依据 .11.2.主要遵循的技术标准、规范 .11.3.编制范围 .12.工程概况 .22.1.工程简介 .22.2.工程地质条件 .23.施工组织安排 .33.1.施工总体目标 .33.2.施工组织机构 .33.3.施工总体部署 .53.4.分项工程施工进度计划 .64.顶管施工工艺 .64.1.工艺流程 .64.2.顶进、接受工作坑施工 .74.2.1.顶进工作坑施工 .74.2.2.接受工作坑施工 .74.2.3.基坑开挖防护措施 .84.3.泥水平衡顶管施工方法 .94.3.1.施工准备 .104.3.2.顶进工作坑地面设备安装 .114.3.3.顶进工作坑设备安装 .114.3.4.管道顶进 .134.3.5.注浆减摩 .144.3.6.通信 .154.3.7.泥浆置换 .154.3.8.雷达检测 .154.3.9.设施拆除 .155.机械设备、材料投入计划 .166.劳动力投入计划 .187.安全文明施工 .197.1.安全施工保证体系、职责、措施、教育及制度.197.1.1.安全保证体系 .197.1.2.安全岗位职责 .207.1.3.安全保证措施 .237.1.4.安全教育 .277.1.5.安全管理制度 .287.2.施工现场文明施工、环保、消防、降噪声措施.297.2.1.文明施工管理目标 .297.2.2.文明施工管理措施 .298.质量保证 .308.1.质量保证体系 .308.2.质量保证措施 .309.应急预案 .329.1.应急预案领导小组 .329.2.雨季施工沟槽坍塌事故应急预案.329.2.1.预防措施 .329.2.2.应急技术措施 .329.2.3.应急组织措施 .339.2.4.坍塌事故的善后处理 .339.3.施工中挖断水、电、通信光缆、煤气管道应急预案.349.3.1.应急准备 .349.3.2.应急响应 .35陕西华电榆横煤电有限责任公司小纪汗煤矿复用水工程管道穿越榆靖高速顶管施工方案1. 编制说明1.1. 编制依据 施工现场踏勘调查资料； 陕西华电榆横煤电有限责任公司李家梁水库至小纪汗矿井供水工程施工图设计； 陕西华电榆横煤电有限责任公司小纪汗煤矿至榆横电厂复用水输水工程施工图设计；1.2. 主要遵循的技术标准、规范给水排水管道工程施工及验收规范（GB50267-2008）； 球墨铸铁管及管件技术手册；水及燃气管道用球墨铸铁管、管件和附件（GB/T13295-2008）；工程测量规范（GB 50026-97）；混凝土结构工程施工及验收规范（GB 50204-2002）；陕西省市政工程安全操作技术规程（DBJ-056-2000）；顶管施工技术及验收规范 。1.3. 编制范围小纪汗煤矿至榆横电厂复用水输水管道K29+455.8 处与榆靖高速公路（K321+850）交叉，采用顶管穿越施工。2. 工程概况2.1. 工程简介新建小纪汗煤矿至榆横发电厂复用水输水工程（以下简称“复用水输水工程”）是为将陕西华电榆横发电厂的配套煤矿小纪汗煤矿经处理的多余矿井水输至榆横发电厂，在保证榆横发电厂生产补给水的前提下同时解决了小纪汗煤矿的排水问题，综合利用矿井水资源，实现煤电一体化项目零污染零排放的目标。管道采用DN800、DN500 K9 级球墨铸铁双管道，排水管道从工业广场水处理站引出，沿小纪汗铁路专用线左侧前行，至榆横铁路液化气厂站，于主管道K17+934 位置，接一支管DN800管道转向东行至芹河源头。主管线长 40km，接芹河支线长19.816km。输水管线与榆靖高速交叉处采用顶管穿越方式通过公路，顶管采用DN1500 钢承口形式的钢筋混凝三级顶管，主管道穿越公路采用 DN800、DN500内外涂塑钢管，其间距为 5m，交叉具体位置见下表：输水管线与公路交叉统计表序穿越公路顶管长顶管深套管管径路面宽交叉桩号名称度（ m） 度（ m）（mm）路面结构号度（ m）1K29+456榆靖高速公路704150035沥青路面2.2. 工程地质条件复用水输水工程项目所在地地处毛乌素沙漠与陕北黄土高原接壤地带，为沙漠滩地区，本段工程根据地质勘探资料，顶管施工处地层为沙性土层，地下水位线较高，原地面以下0.7m，施工需要降水。3. 施工组织安排3.1. 施工总体目标 质量目标：单位工程一次验收合格， 分部分项工程一次验合格率100%。 进度目标：满足输水管道工程总体工期要求，该处顶管工程工期一个半月。 安全目标：杜绝重大事故，一般事故频率小于1.5 。3.2. 施工组织机构根据投标文件相关承诺，我单位选派有多年同类工程施工技术经验的人员组建项目经理部，项目经理部按六部一室（工程部、安质部、物资部、计划部、财务部、综合部、试验室）机构组建，项目组织机构图如下： 项目经理项目经理受企业法人委托，代表企业全面负责履行总承包合同，负责施工所需人、财、物的组织管理与控制。负责施工现场的施工组织和协调管理，对工期、质量、安全、文明施工及成本目标进行控制。项目经理部项目副经理技术负责人工安计物综中程全划财资合心技质经务设保试术量营部备障验部部部部部部工顶接管收道作进井安井作开装开业挖班挖班班组班组组组项目经理部组织机构图 项目副经理协助项目经理进行项目全面管理，分管工程部、安质部、物资部、计划部、试验室，并协调现场文明施工、安全生产和总平面管理，负责总进度计划、季、月、周计划的编制和落实。 技术负责人分管安质部和工程部，负责组织有关人员学习施工图纸和组织图纸会审，组织施工组织设计和施工方案的编制和交底，负责技术管理、质量管理、微机管理和档案管理。 工程部负责工程技术管理，主要包括组织图纸学习和会审，施工方案编制，技术交底，新技术应用和培训、测量、计量和试验检验、微机管理、工程的技术复核，施工技术档案等工作。 安质部负责质量、安全、文明施工管理工作，组织进场人员进行安全教育，并进行安全技术交底，编制质量创优规划，组织质量预控、组织隐藏工程验收，过程中质量检验与评定工作，落实安全措施，确保安全生产。 物资设备部根据工程部门提出的要求，负责材料设备和工具的计划、采购、供应、机械管理和后勤保障工作。 计划部负责合同管理、计量支付、总进度计划、季、月、周计划的编制和落实，负责编制材料和机具设备使用计划。3.3. 施工总体部署根据输水管道工程的施工进度计划安排穿越公路顶管工程施工。3.4.分项工程施工进度计划各分项工程施工进度计划表序号项目工期（天）开工完工第 1个第 2个第 3个第4个第 5个时间时间10天10天10天10天10天1施工准备52顶进工作坑303设备安装64管道顶进45泥浆置换16接收坑施工57拆除设备54. 顶管施工工艺4.1. 工艺流程图 4-1机械顶管工艺流程图测量定位设施安装测量复核机头入洞止后道开入水背洞土圈铁轨泥浆置换机头出坑机头出洞正常顶进开顶输下顶完 成洞出泥管进本工程施工主要分为顶进、接受工作坑；机械顶管；制作沉降井三个部分。4.2. 顶进、接受工作坑施工顶进工作坑施工顶管工作坑的深度主要由设计管底高程决定，管外底高程加上机坑轨道及底板厚度，就是需开挖的坑底标高。本顶段的管底距地面深度为 6.5米，底板厚度为 30cm，顶管工作坑开挖深度为 7.0米。综合顶管机具的尺寸及作业要求，顶进坑净空尺寸定为 6米（长） 4.5米（宽） 7.0米（深）。（ 1）机械顶管顶进坑采用上口混凝土地圈梁、墙壁锚喷支护。（ 2）机械顶管顶进坑土方的开挖：上层采用机械与人工配合，下层土方在锚喷施作的同时人工挖土，用吊车和土斗出土、运输外弃。（ 3）地圈梁的施工：地圈梁尺寸为宽 高 100cm50cm，其顶面标高为从自然地面下反 1.0m。地圈梁内侧采用钢模，混凝土标号为 C25。（ 4）墙壁锚喷：用钢筋与地圈梁下部的骨架连接，并在圈梁底部安放焊接第一层钢格栅，焊接长度 10d。作业时须分部位间隔挖土、安装钢格栅、钢筋网片，并锚喷混凝土，依次向下逐层施工。（ 5）顶进坑底板： 顶进坑底标高与设计管内底高、 管壁厚、导轨高有关，需在施工现场确定。 在挖深达到工作坑底标高后施作底板， 现浇 30cm厚的 C25混凝土。同时安装用于固定导轨的预埋铁，使其并与底板钢筋焊接。接受工作坑施工（ 1）接收坑的净空尺寸为 6米（长） 4.5米（宽） 7.0米（深）。（ 2）支护措施为锚喷护壁。（ 3）土方的开挖、地圈梁、墙壁锚喷：同顶进坑。基坑开挖防护措施 基坑开挖周围设置钢管栏杆防护，栏杆高度1.3 米，栏杆立杆间距小基坑周围栏杆及排水沟设置图于 1.8 米，围杆设两道横杆，横杆间距0.5 米，栏杆外侧开挖地表排水沟。栏杆及排水沟设置见图。回填之前，派驻现场防护人员24 小时值班防护。基坑四周 2 米禁止堆放材料和停放设备；开挖出来的土不允许堆在作业坑四周以免加大支壁的侧压。基沟槽内设置合适的上下通道或爬梯，供作业人员上下使用。4.3. 泥水平衡顶管施工方法泥水平衡顶管施工示意图泥水平衡机械顶管施工的基本原理：顶管机在顶进过程中与它所处土层的地下水压力和土压力处于一种平衡状态；顶管机的排土量与推进所占去的土的体积也处于一种平衡状态。顶管机土仓的压力 P如果小于顶管机所处土层的主动土压力 Pa时，地面就会产生沉降。反之，如果顶管机在掘进过程中其土仓的压力大于所处土层的被动土压力Pp时，地面就会隆起。如果把顶管机土仓压力值控制在 PaPPp这样一个范围内，就能达到土压平衡。一般常把控制土压里 P设置在静止吐压力 P0 20KPa范围之内。顶管机与周围土体的平衡是动态的，顶管机具有动态控制这种平衡的能力。如果土仓压力过大，顶管机可以增加排土量，将多于的碎土排出，减小土仓压力，使土仓压力与土体压力仍然平衡；如果土仓压力过低，顶管机后部的顶进油缸向前推进，给土仓增加一个持续的压力，仍能保持这种平衡。顶管机在这种动态的平衡中前进，达到敷设管道的目的。正是这种平衡的存在，使得开挖面能够保持稳定，防止地层的沉降与隆起。施工准备（1） 顶管掘进机的选择：根据地质情况在原地面3 米以下为性土，所以选用多刀盘土压平衡顶管掘进机。（ 2） 测量放样： a、地面测量采用 2级全站仪直接布置地面控制桩。 b、工作坑内测量，由于工作坑比较浅，所以用全站仪直接把顶进轴线投影到工作坑内，并且在工作坑内壁及工作坑口分别设置测量仪器的复测校核点与线，以便在管道顶进轴线测量过程中对仪器自身位置的位移进行监察；仪器位置的复核每隔 4 小时一次。 c、管道顶进轴线测量：在工作坑坑内设置固定的测站，根据设计纵坡，激光经纬仪调好垂直角度，在机头处设置控制管道轴线和标高的光靶。顶管掘进机内水平面设置坡度板，测量掘进机的倾斜和旋转。在顶进过程中经常对轴线进行测量，每顶进0.3 米测量一次，并记录3 次/节管。d、设置对工作坑位移与倾斜的监察点，实行不定时监察，随着顶力的增加而增加对工作坑位移与倾斜监测频率。（3） 土压力值 P0 的设置：土仓压力控制值Pmin、Pmax主 动 土 压 力 值 ： Pa= htg2 （ 45 - /2 ） -2ctg （ 45 - /2 ） =21*5*0.33-2*8*0.5774=25.41kpa 。被动土压力值：Pp rhtg2(45o+ /2)+2ctg（45+/2） =21*5*3+=342.71 kpa 。设定土仓压力P0 为 240kpa，即 PpP0Pa ，土仓压力控制值：Pmin= P020=220kpaPmax= P020=260kpa顶进工作坑地面设备安装（1）工作坑壁加高：由于工作坑壁顶面比现况地面低1 米，所以在坑壁上口加砌宽50mm 的砖墙，直至高出地面200mm。（ 2）起吊社设施：每节管道重 13.15 吨，所以选用 50 吨履带起重机吊运管材。另用 5 吨吊车吊运弃土。（ 3）供电设施：施工现场已经具备 250kw 发电机设施。（ 4）供水设施：采用打井接地下水到触变泥浆制备池边。（ 5）注浆设施：储物棚、拌浆桶、盛浆桶、注浆泵等布置在工作坑附近。顶进工作坑设备安装（1）导轨安装导轨安装是顶管施工中一项重要的工作，安装的准确与否直接影响管道的顶进质量，其安装要求如下：A、 两导轨要平行、等高，或略高于该处管道设计高程，其坡度与管道一致；B、 安装后导轨要牢固，不得在使用中产生位移，且需设专人进行检查；C、将机械顶管导轨安放在工作坑底板上并通过地板预埋铁焊接牢固。（2）机械顶管后背设计后背每米宽度上土壤的总被动土压力为（ 12rh2tg2(45o+ /2)+2chtg(45o+kN/m2）：/2) 土壤的总被动土压力：r 土壤容重（ KNm3）取粉质粘土为 21 土壤的内摩擦角度取粉质粘土为30c 土壤的粘聚力（ KNm2）取粉质粘土为8h 天然土壁后背高度7.3m = 1/2 721.32tg2(45o+30o/2)287.3 tg(45o+30o/2) = 1880.94（KN ）后背宽度核算：后背宽度： B FB 受力所需的后背宽度：B =3828.92/1880.94=2.04（米）施工时后背实际宽度大于 2米，满足施工需要。施工时后背宽度设定须大于 2米。后备设计如下：A、机械顶管后背结构设计为：锚喷墙+混凝土 +后背铁。B、在锚喷墙壁前布置后背铁，后背铁与锚喷墙面之间的空隙以C25素混凝土浇灌填充。C、顶进坑后背要有足够的强度，在顶进过程中能承受千斤顶的最大作用力。D、后背墙表面要平顺， 并且垂直于顶进管道的轴线， 避免产生偏心受压。（3）顶镐的选用及安装：根据总顶力可计算出所用的顶镐设备，通常最大顶力为顶镐设备的70%：则：3828.92KN70% =5469.89KN，即 558吨。施工时选用 4台200吨顶镐，共计 800吨顶推力，水平顶进完全可以胜任。4只主顶油缸的合力中心比管道中心下移8mm；油缸轴线与管道轴线平行。油缸支架下部要实，左右、后端要撑紧。（4）搭设操作平台：操作平台上放置主顶油缸用的液压动力站、储油箱、配电箱、操作设施等，同时操作平台也是施工人员上下工作坑的中转平台。（5）顶管机就位顶管机的就位： 用50吨吊车吊装机头 ,机头前端距井壁约 300毫米。机头就位后先检查顶管机的轴线是否与机坑轴线、导轨轴线以及主顶油缸的轴线保持一致，发现偏差立即调整。无误后再进行顶管机电路、油路、注浆系统的安装调试。（6）安装测量仪器必须在工作坑内的所有设施安装完毕后才能安装测量仪器，以保证测量的精确性，仪器架下部用混凝土固定在工作坑底板上。管道顶进测定实际土层中的压力值：顶管机徐徐推出洞口0.8m1.0m 的土层后停止顶进，静等20 小时后，观察顶管机土层压力表值，若此值与计算值不符时，以实际测定值为准，对原来计算的推进压力控制值及总推力值进行相应的调整。出洞时管道顶进方向控制：机头后的两到三节混凝土管与顶管机采用刚性连接，以提高顶进时的直线度。顶进控制参数A 、出土控制：顶进时出土率控制值95%98%，根据实际情况及时调整，用顶进油缸的伸出长度计量出土，即油缸伸出75mm，出土约 0.4m3。B、轴线控制：管道每顶进300mm 时测一次中心线，若发现偏移趋势及时纠偏。当偏移量大于等于20mm 时，立即停止顶进，查明原因，采取相应措施后再顶进，确保顶管轴线的正确，勤测勤纠。C、土压力值控制：为实测土压力值的20kpa。D、沉降控制：根据地面沉降监察反馈信息及时调整土压力控制值、出土量与顶进速度，若出现沉降值超标，立即停止顶进，查明原因，采取相应措施后才能重新顶进，确保地下管线与地面建筑物的安全。顶进过程中的监测顶管施工对地面建筑物的安全不构成威胁，但是，实际操作极为复杂，施工中会遇到各种问题，为了防止意外发生，必须随时掌握施工中的每个细节，在施工中做到实时监控。监测内容有：顶进坑及接收坑的护壁变化；坑口周围土体的变化；顶进后背是否有变形、开裂、移位；洞口是否有开裂、漏水、漏浆等情况，沿顶进轴线方向上的土体隆起、沉降等变化；明城墙的沉降观测等。每天两次观测，做好记录，发现变化及时报告。注浆减摩为了减少顶进过程中的阻力，在管子外壁周围注入润滑浆，注浆施工示意图如下：通信根据本段工程的特点，采用对讲机配合哨音通信。泥浆置换顶进完成后对管道进行泥浆置换，把原顶管过程中注入管道外壁的膨润土浆置换掉。使用的泥浆置换材料为水泥加粉煤灰浆。泥浆置换完成后，拆除泥浆管，就地清洗，以免浆液凝固堵塞。雷达检测泥浆置换完成后，立即进行雷达检测，对雷达检测出的有空洞地方，及时使用水泥浆充填。设施拆除顶进、换浆、检测全部完成后，拆除顶镐设备、后背铁等设备。5. 机械设备、材料投入计划顶管施工主要机械设备表序号机械设备名称规 格单位数量备注1顶管机2200套12顶管机1800套13发电机250KW套14电焊机22KW台15注浆泵台16灰浆搅拌机台17主顶泵站台18主顶油缸200t个69经纬仪台110水准仪台111吊车25T（ 50T）台212运土车辆113空压机台114水泵台1备用机械顶管施工主要物资材料计划表序号品名规 格单位数量备注1顶铁1.5 米块12顶铁0.6 米块13后背铁23.5 0.4 米块14护口铁2150200套15机头道轨62米套16机头道轨22米套17洞口止水圈压圈2510240块18洞口止水圈底圈2390套19橡胶止水圈2390199020套110止水圈螺栓M1650套2011油缸支架2000套112经纬仪支架2000套113搅浆罐12001500套114储浆池600900115注浆泵台116注浆钢管DN326000根2017高压橡胶管DN3220000根218塑料管DN25米2019三通DN25个2020弯头DN25个2021球阀DN25个2022外丝接头DN25个2023涨栓M1680根2024空油桶（浆）个225低压变压器台126铝塑线米10027电闸箱套228机头闸箱个129低压铝线10mm2米10030低压灯泡36v,60w个5031碘钨灯1000W个632电缆线70mm2米8033电缆线16mm2米8034电缆线4mm2米8035架子管6000根1036架子管2000根2037架子管1000根1038铅丝8#KG239挂勾个240钢丝绳164000根441集箱箱房套442帐篷套443监视器套444视频线米10045方木根2046工字钢30#米40消耗（井坑）47掘井机刀头套1消耗48机头管2200节2消耗49混凝土管止水环个31消耗50管间橡胶垫个31消耗51钢板20mm块252膨润土吨4消耗53碱KG50消耗54液压油桶4消耗55风镐个256钢筋混凝顶管 1500节1066. 劳动力投入计划通过对本处穿越施工现场的调查，按项目部的总体部署，安排专业顶管队负责施工，管道安装班组参加本工程管道安装施工。顶管施工队人员配置序 号工种人数备注1施工队长1/2技术、统计1/3Q/HSE管理员1/4操作手2/5司机2/6起重工2/7普工12/8电工1/9测量工2/7. 安全文明施工7.1. 安全施工保证体系、职责、措施、教育及制度安全保证体系组织保证项目部安全生产领导小组安全质量部安全检查工程师队安全生产小组队安全检查员安全保证体系管理保证技术保证制定各项安全生产制度安全技术措施特安机各殊安安分安全械安工全项全施安 全安 设各全种检工教工全 技全 备项生持查程育防 术评 安安产证 方和工培 上 案护 交比 全全责奖艺训岗 审制 底制 管预任罚保制作 批度 制度 理案制制证度业制度制度制度度措度施实现安全生产目标经济保证奖罚制度经济兑现安全岗位职责为确保现场文明安全工作目标明确、职责明确，从项目经理到施工员、作业队层层落实岗位安全责任制。项目经理安全职责1）认真执行国家、陕西省、本公司安全生产、劳动保护的法规及规章制度。对本单位在生产经营活动中的安全健康负全面领导责任。2）建立、健全安全生产保证体系，领导组织实施本单位安全生产工作目标，督促、检查各职能部门人员执行安全生产责任制。3）落实施工组织设计、施工方案中各项安全技术要求，严格执行安全技术措施审批制度及设备、设施交验、验收、使用制度，保证安全技措及劳动保护用品经费的落实。4）随时掌握安全生产动态，监督并保证安全生产保障体系的正常运转，认真执行 ISO9001“ 安全生产管理程序 ”，开展定期和不定期地组织安全生产检查，及时消除事故隐患与不安全因素，制止违章指挥和违章作业。严禁职工在工作中间休息或就餐时饮酒。5）严格遵守特殊工种的安全管理规定，组织职工的各项安全生产教育。6）发生因工伤亡及重大未遂事故，要做好抢救伤员、保护现场、及时上报的工作，并协助事故调查组参加事故的调查处理，制定、落实各项防范措施，认真吸取教训，对事故责任者提出处理意见，报上级审批。项目总工安全职责1）组织有关人员认真学习和贯彻执行安全生产和安全技术管理规定，对顶管项目工程生产经营中的技术工作负安全责任。2）主持制定、审批、上报安全技术措施，并监督落实。及时解决施工生产中的安全生产技术问题。对执行中发现的问题及时予以纠正。3）在组织编制和报批施工组织设计、施工方案或专业工程项目施工方案以及大型临时设施、特殊施工设施、自制生产机具的施工或设计方案时，要把安全措施渗透到各个环节中去，使方案、措施成为科学地全面地指导施工的依据，确定后的方案如有变更，要及时修订、上报。4）负责领导安全技术方面的宣传、教