五羊新城污水管网改造工程人工顶管施工技术方案编制人：潘金壮陈洪新编制日期： 2003-8-17 项目负责人：陈洪新技术负责人：潘金壮审批人：罗时柳审批日期： 2003-8-20第一章工程概况一、现场概况五羊新城污水管网改造工程原设计污水管径为D600，现因五羊新城长期发展的需要，管径改为D1000。

原设计采用机械顶管施工，但是由于工期紧，施工地段场地狭窄，交通问题比较突出，交警部门不同意实行全封闭施工，受场地限制不利于机械顶管施工；且工地靠近沙河涌，部分地段地质为杂填土，顶管穿越的土层可能遇到抛石、木桩等严重影响顶管的障碍物，部分地段甚至碰到路边大厦深基坑的锚杆影响，因此采用人工顶管进行施工。

井段全长736米，管材选用“F”型钢筋混凝土管,每节管长2米，污水管平均埋深4.6米。

二、地质情况简介据勘察查明，按地层成因岩性自上而下可分为：1、填土按其组成成分不同可分为杂填土和素填土：杂填土：分布广泛，均出露于地表，呈连续层状分布。

呈杂色，局部为褐色、褐红色、褐黑色，稍湿，松散～稍密。

主要由建筑垃圾及粘性土组成。

素填土：仅出露于局部，呈透镜状分布。

呈灰黑色、红黄色、褐色，可塑。

主要由粉质粘土组成。

2、冲积层按其岩性及状态可划分为：有较多粉细砂，饱和，呈软塑状。

淤泥质粉砂、淤泥质细砂层：类似与淤泥质粉土层，主要由淤泥中夹带少量的粉砂或细砂，呈软塑状。

粉质粘土层：分布较广泛，呈连续层状或透镜状分布。

呈灰黄色、灰白色、棕红色、褐色，可塑，局部软塑。

细沙层：埋深较深，含水量比较好，呈连续层分布，呈灰黄色。

据钻探揭露，场区的地下水主要为孔隙型潜水，主要赋存于冲积砂层中。

施工段持力层含丰富的地下水；此外，人工填土层含有限的上层滞水。

地下水补给主要来自沙河涌，同时接受大气降水和地表水的渗入补给。

各井段的地质资料详见后面附表三、施工参照标准GBJ08-221-96 《市政排水构筑物工程施工和验收规程》GBJ08-220-96 《市政排水管道工程施工和验收规程》GBJ141-90 《给水排水构筑物施工和验收规程》YS1411-89 《防腐蚀工程施工规程》GB50194-93 《建筑工程施工现场供用电安全规范》GBJ208-83 《地下防水工程施工及验收规程》GB50026－93 《工程测量规范》第二章施工部署一、施工组织安排本工程计划投入四套顶管设备进行施工，分两大段顶管施工段。

第一大段顶管施工段由W18#~W11#井，有4座工作井和4座接收井。

4套顶管设备同时投入使用。

待第一大段顶管施工段完工后，再进行第二大段顶管段的施工。

第二大顶管段由W1#~W11#井，有5座工作井和5座接收井。

施工作业按两班倒，平均每天投入人力为80人，并根据需要增加或减少。

工作井及接收井的位置详见附图。

二、顶管施工工艺流程三、施工顺序施工顺序为：制作砼管→顶进设备安装调试→吊装砼管到轨道上→连接好工具管→装顶铁→开启油泵顶进→出泥→管道贯通→拆工具管→砌检查井。

顶管施工工艺流程图见上图所示。

第三章施工准备工作一、生产准备1、进行施工测量和现场放线工作。

2、确定管线范围内及施工需用场地内所有障碍物，如管线、电线杆、树木及附近房屋等的准确位置。

3、按施工平面布置图修建临时设施，安装临时水、电线路，并试水、试电，利用工作井内集水井进行排水。

4、进行顶管所用设备的加工制作。

5、根据顶进长度，准备好各类管线和所需的辅助物（固定架等）。

6、根据材料计划，分期分批组织材料进场。

二、技术准备1、审查施工图纸和进行各专业图纸会审，进行施工技术交底工作。

2、做好定位点控制，施工测量和现场放线工作。

3、按照设计单位提供的永久水准点，引临时水准点至井下，施工中经常进行校核。

第四章主要工程项目的施工技术方案一、人工顶管顶力的计算：（一）对于顶管顶进深度范围土质好的，管前挖土能形成拱，可采用先挖后顶的方法施工。

根据经验公式：P=n P0其中：P——总顶力n——土质系数。

土质系数取值可根据以下两种情况选取：（1）土质为粘土、亚粘土及天然含水量较大的亚砂土，管前挖土能成拱者，取1.5～2.0。

（2）土质为中粗砂及含水量较大的粉细砂，管前挖土不易成拱者，取3～4。

取n为3.0。

P0——为顶进管子全部自重。

顶进的每节管自重约为2吨，最长段为48米，每节管长2米，共要顶进24节管，则P0＝2*24＝48吨。

则总的顶力为：P=n P0＝3.0*48＝144吨考虑地下工程的复杂性及不可预见因素，顶管设备取1.5倍左右的储备能力，设备顶进应力为216吨, 取总的顶力F＝220吨，选用两个千斤顶作为顶进动力设备，每个千斤顶的顶力应不少于110吨。

（二）对于顶管顶进深度范围土质较差的，即开挖时容易引起塌方的，可采用先顶后挖的方法施工。

根据顶管工程力学参数确定，先顶后挖时，顶管的推力就是顶管过程管道所受的阻力，主要包括工具管切土正压力、管壁摩擦阻力。

⑴工具管正压力：与土层密实度、土层含水量、工具管格栅形态及管内挖土状况有关。

根据有关工程统计资料，软土层一般为20-30t/m2,硬土层通常在30-60t/m2。

大于40t/m2 时表明土质较好。

F1=S1×K1其中F1--顶管正阻力(t)S1--顶管正面积(m2)K1--顶管正阻力系数(t/m2)F1=S1×K1=πr2×K1＝3.14*0.6*0.6*35＝40吨⑵管壁摩擦阻力：管壁与土间摩擦系数及土压力大小有关。

根据有关工程统计资料，管壁摩擦阻力一般在0.1-0.5t/m2之间。

F2=S2×K2其中F2—顶管侧摩擦力（t）S2—顶管侧面积（m2）K2—顶管侧阻力系数（t/m2）F2=S2×K2=πDL×K2=3.14*1.2*48*0.5=90.5吨顶管阻力为以上二种阻力之和，顶进长度按最长管段48米计算，总顶力：F=F1+F2≈40+90.5＝130.5吨因此，取总的顶力F＝150吨，考虑地下工程的复杂性及不可预见因素，顶管设备取1.5倍左右储备能力，设备顶进应力为225t,选用两个150吨的千斤顶作为顶进动力设备。

二、工作井和接收井的施工工作井和接收井的施工方法采用人工挖孔护壁法施工。

工作井和接收井的结构设计见附图。

一、工作井施工工作井采用人工挖孔护壁支护结构。

工作井净空尺寸为4.5*2.5米，工作井开挖深度为4～5.5米左右，壁厚30cm，横筋采用φ16@200，竖筋采用φ14@200，混凝土采用Ｃ30砼。

底板先铺设15cm碎石垫层,采用φ14双向钢筋，浇注20cm厚C20混凝土。

（一）、施工工艺采用分层开挖，分层浇注井壁的方法施工，每节开挖护壁的高度最多不超过100cm。

（二）、施工流程（三）、施工技术要求1、每层开挖深度不大于1.0米。

2、钢筋搭接长度不小于35d。

3、模板拼装要平整，牢固。

4、层与层之间搭接部分的泥土要清洗干净，并凿毛。

5、护壁的下一节和上一节的搭接长度不小于10cm。

6、钢筋的配置必须按照有关标准和规范进行，浇注的砼必须使用振笔进行振捣，要设置足够的支撑，防止“跑模”现象的发生。

7、井内的积水要及时排走。

抽水时要注意用电安全。

8、严格控制后靠背、洞口墙的水平度和垂直度。

洞心的标高和洞口的直径要符合设计要求。

9、浇注完24小时后，混凝土已终凝并有了一定的强度，才能拆模并开挖下一层，进行下一节护壁的施工。

10、第一层护壁必须勾挂在周边。

详见工作井和接收井的施工图。

11、确保工作井的净空尺寸满足设备要求。

12、底板的标高要符合设计要求。

二、接收井施工1、接收井的施工方法基本上跟工作井的一样。

不再详述。

二、顶管工作井内设备安装（一）导轨安装。

严格控制导轨的中心位置和高程，确保顶入管节中心及高程能符合设计要求。

1、由于工作井底板设置了单层双向钢筋网，并浇注了20cm的砼，地基稳定，导轨直接放置在工作井的底板上。

2、严格控制导轨顶面的高程，其纵坡与管道纵坡一致。

3、导轨采用浇注砼予以固定，导轨长度采用2～3m，间距设置为60cm。

4、导轨必须直顺。

严格控制导轨的高程和中心。

（二）下管、顶进、出土和挖土设备：采用电动卷扬机下管，用千斤顶、高压油泵作为顶进设备，用斗车、垂直牵引的卷扬机作为出土设备，用空气压缩机带风镐机作为挖土设备。

（三）照明设备：井内使用电压不大于12V的低压照明。

（四）通风设备：人工挖土前和挖土过程中，采用轴流鼓风机通过通风管进行送风。

风量的计算：1、按洞内同时工作的最多人数计算：Q=k*m*q式中：Q－所需风量，m3/min;k－风量备用常用系数，常取k=1.1～1.2m－洞内同时工作的最多人数q－洞内每人每分钟需要新鲜空气量，通常按3m3/min计算。

现洞内最多有两人工作，一人开挖，一人负责运余泥，取k=1.1,m=2, 则有Q= k*m*q=1.1*2*3=6.6 m3/min2、漏风计算Q供＝P*Q式中：Q－计算风量P－漏风系数采用Ф200PVC管，每百米漏风率一般可控制在2％以下。

取P＝1.02，则Q供＝P*Q＝6.6*1.02＝6.73 m3/min取风量大于7000L/min离心高压鼓风机（或高压空气压缩机）作为通风设备则可以满足要求。

（五）工作棚架：作为防雨及安装吊运设备。

工作坑上设活动式工作平台，平台用20#工字钢梁。

在工作平台上设起重架，上装电动卷扬机。

三、引入测量轴线及水准点（一）将地面的管道中心桩引入工作井的侧壁上（两个点），作为顶管中心的测量基线。

（二）将地面上的临时水准点引入工作井底不易碰撞的地方，作为顶管高程测量的临时水准点。

四、下管（一）下管前，要严格检查管材，不合格的不能使用。

（二）第一节管下到导轨上时，应测量管的中线及前后端管底高程，以校核导轨安装的准确性。

（三）要安装户口铁或弧形顶铁保护管口。

五、千斤顶和顶铁的安装千斤顶是掘进顶管的主要设备，由前面顶力计算可知,本工程最长管段的顶力为225吨.拟采用2台150吨液压千斤顶,共采用8台千斤顶。

（一）千斤顶的高程及平面位置：千斤顶的工作坑内的布置采用并列式，顶力合力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线，防止产生顶时力偶，造成顶进偏差。

根据施工经验，采用机械挖运土方，管上部管壁与土壁有间隙时，千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4~1/5处为宜。

（二）安装顶铁应无歪斜、扭曲现象，必须安装直顺。

（三）每次退千斤顶加放顶铁时，应安放最长的顶铁，保持顶铁数目最少。

（四）顶进中，顶铁上面和侧面不能站人，随时观察有无扭曲现象，防止顶铁崩离。

六、顶进施工工作坑内设备安装完毕，经检查各部分处于良好状态。

即可进行试顶。

首先将工具头下到导轨上，就位以后，装好顶铁，连接好各系统并检查正常后，校测工具水平及垂直标高是否符合设计要求，合格后即可顶进工具头，然后安放混凝土管节，再次测量标高，核定无误后进行试顶，待调整各项参数后即可正常顶进施工。