深圳福永污水处理厂配套干管顶管施工方案.doc

福永污水处理厂配套干管工程Ⅲ标段顶管施工方案福永污水处理厂配套干管工程Ⅲ标段顶 管 施 工 方 案目 录一、顶管施工方案编制依据··································（2）二、顶管施工简况·········································（2）三、顶管施工方案·········································（3）四、顶管施工机具和劳力组织································（9）五、顶管施工过程中安全措施·······························（10）六、顶管施工安全应急预案································（12）顶 管 施 工 方 案一、 顶管施工方案编制依据：1-1. 中国市政工程中南设计研究提供的《福永污水处理厂配套干管工程Ⅲ标段》全套设计施工图1-2. 深圳市大升高科技工程有取公司提供的《福永污水处理厂配套干管工程详勘地质报告》1-3. 顶管施工技术的相关资料及顶管施工在深圳地区应用情况的调查资料。

1-4. 顶管施工区域的地理环境条件调查1-5. 顶管施工材料生产厂家提供的技术数据1-6. 《管道铺设专项施工组织设计》经专家评审后的相关资料二、 顶管施工简况2-1. 工程简况：福永污水处理厂配套干管工程是深圳市政府、宝安区政府共同关注的配套城市环保建设的重点工程项目，深圳市深安企业有限公司于2007年6月承建工程施工任务2007年9月通过专家评审后，确定《管道铺设专项施工组织设计》可以指导整个工程的管道施工2-2. 工程地质简况：2-2-1、顶管施工区域地形地貌为河滩堆积层，勘探资料提供25个详勘孔，地下水位在1.7m～3.85m之间2-2-2、顶管施工场地的工程地质结构情况为：（1）地表填土层：主要成分为砂质土，并含碎石、砼块、砖块等，建筑垃圾杂填物，土层厚度为1.5m～6.2m不均匀，属于大孔隙、压缩性高的松散结构土体2）淤泥质土层：主要分布在顶管施工区域内，淤泥质土呈软塑～流塑、饱和状态，土层厚度1.0m～5.3m淤泥质土的承载力为40KPa，属于软土地基范畴3）砂性土层：主要分为中砂和砂质粘土相结合，土质结构极不均匀砂层中含有中砂、细砂成份占65％，砂质粘土为35％，含水量较高，稳定状态下不会产生液化，但受外压力后容易产生液化，形成管涌状态，土层厚度为0.4m～14.6m。

4）顶管施工深度以下10m均为岩石性土层，为强风化岩，主要成份为花岗片麻岩2-2-3、顶管施工区域水文地质条件：（1）顶管施工区域内的地下水比较丰富，主要赋存于中砂层内，该土层渗透系数为30m/d，属强透水层地下水和顶管施工区域内的已建排水明渠水系形成互状态在雨季时，受降雨影响水位降升幅度更为明显，给顶管施工会产生一定影响2）顶管施工区域的地下水对砼结构具有弱～中等腐蚀性，对钢结构不具腐蚀性，设计采用顶管材料RPMP玻璃钢夹砂管是具有抗腐作用的2-3. 顶管施工区域和工程量：本标段管道铺设施工位置主要分布在福永大道与宝安大道交叉路口号福园一路段，其中共有四段组成，全长2613.6m顶管施工d1200为492m，施工里程桩号为：KQ0+000～KQ0+492，沿坳颈围明渠段南岸桥头大道北面非机动车道以下铺设顶管施工d1400为465m，施工里程桩号为KQ0+975～KQ1+508，沿南岸桥和路南侧非机动车道以下铺设顶管施工d1500为551m，施工里程桩号为：KQ1+508～KQ2+613.8连接d1400顶管依次沿桥和路南侧非机动车道铺设顶管施工d1600为1106m，该管道位置在福园一路段，终点和主截污d2000管相接。

根据设计施工图，本标段顶管施工共有四种管径，施工种类多，工程地质条件复杂，这对顶管机具，施工方法和施工技术的选择和确定是一项重要工作本方案编制是顶管施工专项方案，是指导顶管施工的技术性文件和施工依据方案提请相关专家进行评审三、 顶管施工方案3-3. 管施工方法的选择：顶管是一种非开挖性的地下管道施工，在国内城市建设不断发展条件下，市政管道建设标准已趋向于环境保护法制化，过去采用的管道铺设方法在城市建设规划中受到很大制约，顶管施工则是近几年应用市政管道施工的新技术和新方法 前在地下顶管施工中通常采用机械式和手掘式两种方法机械顶管技术是引进和吸收国外一些设备制造工艺，因为设备制作材料和工艺缺陷，国产的小型顶管机械远不能满足不同工程地质施工条件，具有很大的局限性，在深圳地区地下顶管工作中，一般均采用手掘式施工技术3-1-1、机械式顶管施工机理分析：本标段原设计采用机械式顶管施工，经过现场实践证明，机械顶管对软弱淤泥质土层和含卵砾石的土层施工非常因难机械顶进的进程中，经常出现排浆管堵塞无进尺和机械头卡死在土层中，故障率频频发生，直接影响工程进度并酿造成管道事故机械顶管应用于软弱淤泥质土层影响施工的原因的机理分析：（1）国产顶管机在顶管施工中，是借以筒式结构的前端设置动力旋转钻进切削土体的力排架，并在切削架底部设进浆和出浆口，排浆口的直径为Φ50.0mm。

当顶管机械头工作时，将切削土体通过排浆口排出孔外，形成土体置挖后，利用千斤顶同步顶进，完成循序渐进的顶管过程 这种钻顶作业方式在一般性粘土和砂土层（粉细砂）施工时非常适合，因为粘土和水搅拌后易成泥浆，很容易以排浆口不断排出，机械阻力很小，饱和状的粉细砂的颗粒比重较小，也容易被抽排出孔外，从而达到钻削顶进的效果在福永地段的地勘报告已明确告知，该地段的土质结构为海相沉积淤泥，处于顶管通过的中心端面约65％～70％均在淤泥土层中，工程实践表明，淤泥质土的渗透系数平均值为（2.08～3.04）*10-4，钻头在切削时，淤泥质土不易溶解成浆液，连续不断的切削作用，将大部淤泥分为块状附在切削头上另一部分拥堵在排浆口周围，导改积淤成阻，影响切削进度列举一工程实例：2007年12月，深圳宝安西乡街道排污系统DN2000地下管道施工，用机械顶管在软弱淤泥质土中施工以失败而改用成手掘式施工，目前已完成地下顶管施工2）国产机械顶管设备在设计和制造中，对顶管动力切削部位缺少高压水射入和强力抽浆装置，同时钻削动力部件没有击石破碎功能，从而在含颗粒较大原砂卵石土中施工非常困难，经常发生机头卡死在孔中，造成事故。

而国外的顶管机具备钻、搅、吸、排功能，在机头切削部具有破碎挤压功能，很容易穿越较为坚硬的土层国产顶管机在结构设计，钻头材料选用上还需改进后才能运用于更多的土质结构条件施工列举一工程实例：本公司承建的深圳市坪山上洋污水处理厂配套干管工程施工中，原设计采用DN1200机械顶管在沙卵石层中，首先选用国产顶管机施工，在顶进30m时机头卡死在沙卵石层中，后换用日本产顶管机施工，在顶进90m后，机械头磨损严重，因频繁更损零件延误工期，机械顶管施工设备全部退出施工现场后采用手掘式施工后，2个月时间内完成顶管施工1.7km3）机械顶管机设备长度为4.0m，总重量约2400kg，自重压力为6KN/m（线荷载）在淤泥质土层顶井时，随顶井长度增加，管道重量不断增大，管底部淤泥承载力仅为40KPa，在满足不了管道自重承载条件下，管道出现局部下沉，产生机械顶进偏位机械顶管自身无纠偏能力，只能借助后部油压千斤顶进行水平向调整而垂直高差无法控制在淤泥质土层中时常发生机头扎下和向上冒顶现象，给工程质量留下严重隐患机械顶管在淤泥质土层中要求设备重量轻并设有调向纠偏装置才能满足工程要求，但国内顶管机械目前尚不具备这种功能。

综上分析，福永污水处理厂配套干管工程Ⅲ标地下顶管采取机械顶管施工方案是不宜的3-1-2、手掘式顶管施工机理分析：手掘式顶管施工又称为人工顶管，是目前应用顶管工程较为普遍的施工方法，特别是在深圳地区基本上顶管施工均采用此方法手掘式顶管施工是采用人工挖掘机械顶进的方法，通过人力机械组合来完成顶管施工过程，手掘式施工特点是适应工程地质条件较为广泛，在不同地质结构条件下，利用人力挖掘条件可以消除地下隐蔽物影响顶管施工因素，直观的了解土层结构和及时处理顶管施工偏位问题，同时具有工艺简单，机械故障少特点，对控制施工进度和施工质量是极为有效的手掘式施工也有对工程地质条件的特殊要求，如液化砂性土和流塑状淤泥质土层因地质条件因素引发施工作业安全问题，在开挖过程中，可能出现有害气体对人体伤害等，这是人工顶管施工中不可勿视的问题只要在施工前和施工中采取有效防范措施，就可以进行人工顶管的正常施工相关问题在本方案第五节“顶管施工过程中的安全措施”中详述3-1-3、通过对上述机械顶管和人工顶管施工机理的分析，结合本工程实际情况，借鉴以往工程实践经验，对顶管施工方法采取手掘式进行施工是可行的方法，手掘式施工应在安全措施工完备的条件下才能实施。

3-2. 手掘式顶管施工程序和工艺：手掘式顶管施工程序为：管道轴线测量定位→顶管工作井施工→顶管设备安装和调试→顶管安装→顶进前安全测试→人员进洞挖掘→顶进→接收井取出工具间→继续顶进至顶管接收井位指定位置→顶管工作井、接收井改成检查井3-2-1、顶管施工管道轴线测量定位，根据设计施工图要求的管道线路设置，用全站仪进行测量定位，测量控制点应根据国土局提供的平面坐标点引入施工区域，确定管道施工坐标进行本桩定位经过现场监理工程师进行复测确认后方可进行工作井施工测量数据要精确，提交测量成果报告交监理工程师审批复核后方可进行施工，测量数据要按市政工程测量表格填写测量布控点要进行固定和保护，管道竣工验收后方可拆除3-2-2、顶管工作井施工按设计施工图进行，因本标段工程地质条件复杂，在已经过专家评审的《管道铺设施工组织设计》中，对工作井的施工方法已作结论，在工程地质条件复杂地段，顶管工作井采用沉井施工困难时，可采用逆作法护壁制作工作井逆作法”工作井施工因在井底到井壁高度4.0m，增设顶管工作井内井圈，井圈结构为钢筋混凝土，井厚度≥200mm，砼标C30顶管工作井施工完成28天砼强度后，方可进行顶管施工。

本方案对顶管工作井施工相关技术要求施工之类不作详述，具体详见《管道铺设施工组织设计》3-2-3、手掘式顶管施工设备安装和调试，主要是顶管主顶的油压泵、管路、仪表和油压千斤顶安装顶管工作井起吊运输机械设备安装和调试顶管施工中的起吊设备宜采用门式起重机，在受施工条件限制时也可采用钢管架卷扬机进行吊运工作但钢管架起吊设备必须按“钢管架起吊施工方案”要求进行现场制作和安装，经过现场监理工程师确认后，方可进行施工，钢管架起吊设备要编制方案和相关计算，提供监理工程师和安检部行检查3-2-4、顶管安装是指工作井完成顶管设备安装结束后和调试后，把玻璃钢夹砂管安放在进洞口中进行顶管施工 顶管安放要水平平稳，管中要与顶管中心线重合，同轴度误差要≤2mm～4mm管道安装同时要与千斤顶安装点置中轴线位置，误差值≤2mm～4mm管基底要设置导向槽，确保顶管顶进时不会产生偏位3-2-5、顶进前安全测试主要工作为：顶管顶压测试检测、进洞挖掘前的有害气体测试、初顶时要把顶压调整到最大负载值，控制值为≤34MPa，测试顶管受力时变形情况根据工具间进入土层位置要判定管道顶进断面土层情况与工程地勘报告提供的土层结构是否相同，发现有误时应立即向监理工程师和设计院报告，在确定处理方案后方可进行施工。

顶进前的安全测试工作，应请监理工程师在场旁站，对进行检测的各顶技术参数要进行记录和归档。