1、机场大道顶管施工组织设计机场大道顶管施工组织设计浦东机场扩建场内航油工程航飞路机场大道1000顶管、沉井及定向牵引管施工组织设计编制审核中国有色金属工业第十四冶金建设公司（沪）2006-10-20第一章 工程概况及特点分析工程概况本工程位于上海浦东机场航飞路与机场大道交叉路口范围，输油管道穿越浦东大道和航飞路采用双管D1000混凝土顶管穿越，其中浦东大道顶距为双管分别长65m，航飞路顶距为双管分别长45m，顶管总长度约为220m。每个顶段分别设一个工作井及一个接收井，顶管机根据设计要求及地质情况采用外径为1200的泥水平衡顶管机，全线坡度、标高根据设计图纸要求进行控制施工。航飞路工作井尺寸为8
2、.7m6.0m8.4m (井内净空为7.5m4.7m)。采用钢筋混凝土沉井结构，沉井结构根据现场实际情况确定分段浇筑；接收井尺寸为6.0m4.7m8.4m (井内净空为4.7m3.5m)。机场大道工作井尺寸为8.7m5.9m5.4m (井内净空为7.5m4.7m)。采用钢筋混凝土沉井结构，沉井结构分两次浇筑；接收井尺寸为5.9m4.7m5.4m (井内净空为4.7m3.5m)。顶管管径为DN1000的平口式钢筋混凝土管，管道接口采用“T”型钢套环齿形橡胶圈接口，每节长度为3m。本工程中的纬五路由护航路至启航路穿过磁悬浮高架过隋塘河到东启航路拟采用非开挖定向牵引法施工，材料为D273的10厚钢管
3、。本工程在施工中，我们将以科学的管理，创优良工程为目标，确保优质地完成本工程地施工任务。工程所处地质状况：以浦东机场地区为参照。本顶管工程项目穿越土层，具体评价为：粉质粘土,有机质夹薄层状粉砂（具体以甲方提供的地质报告为准进行调整）根据各层地基土分布特点与工程特点，需注意的是:管线穿越不同地貌单位地基土会产生一定的差异沉降，对管道基础应采取相应的结构、构造措施，防止产生较大差异沉降，均是我们在顶管施工中需要密切注意的。第二章 主要的施工方法和技术措施管道顶进施工顶进工艺流程：测量放样井下机架、后靠等设备安装地面辅助设施安装顶管机出洞正常顶进顶管机进洞，详见顶管施工工艺流程图。流程测量桩位（由业
4、主提供） 建立测量控制网 由监理复核、认可 顶进轴线测量 轴线复核 进洞前定向测量（复核机头方位） 竣工测量出洞前的测量放样按甲方提供的城市坐标点，连接出洞井和进洞井之间的进、出洞门的两点坐标及高程，以坐标值的计算建立独立坐标系为顶进轴线，高程之差决定顶管顶进坡度。井上、井下建立测量控制网，并监理工程师复核、认可，同时做好测量放样、复核的内业资料。平面控制以甲方提供的平面控制点为依据，以导线形式引测至工作井的固定测台。高程控制根据甲方提供的高程控制点，测得各端头井近井点高程（埋设固定点），按国家3等水准测量规范（往返测）。地面控制和井下控制连测平面坐标的传递采用定向仪器定向，以两组方位传递至井
5、下固定起始边。高程点的传递应用经检定合格后的钢尺，挂重垂10kg，用二台水准仪同步观测，用6至8个视线高，最大高差不得大于23mm。整个区间施工中高程点的传递次数不得少于3次。井下控制网井下导线以定向结果的起始边为支导线的起始点，布设直伸导线，边长为200m左右。导线采用全测回观测，测回闭合差不得大于2”3”，导线中误差不得大于2”n1/2 (n为测站数)。井下水准首先以100120m埋设一固定水准点，水准点间距应尽可能相等。按国家三等水准测量观测，往返相同测点高差23mm，全程高差闭合差15mmS1/2（S为全程长度，单位: Km）。顶进测量测量是顶管施工的眼睛，是确保施工轴线与设计轴线一致
6、的保证。顶管每一节顶进结束，立即对隧道轴线进行测量，为顶管下一节的顶进提供依据。具体测量方法如下：测顶管外壳，求出顶管机轴线和纵坡，在顶管铰接前段安装前后测量标志（保证整个施工期间不被破坏），安装后应自检测量结果并留有记录。按独立坐标系放样后靠观测台（后台）使它精确地移动至顶管轴线上，用它正确指挥顶管的正确施工，以后按施工的情况，决定定期复测后台的平面和高程位置。在后台架设激光经纬仪一台以出洞口红三角为后视（红三角位于顶进轴线上）测顶管机的前标及后标的水平角和竖直角，顶进时激光仪对准机头靶子，来正确指挥顶管的施工。在正常段顶进过程中，工程技术员应根据每节管节的轴线报表绘制出管道的高程、平面曲线
7、图，以掌握机头动态，保证今后的顶管轴线。当顶管机头逐渐靠近接受井时，应适当加强测量的频率和精度，减小轴线偏差，以确保顶管能正确进洞。轴线复测在顶管顶进一段里程后，管道在周边土压力、浮力等各种外在条件的影响下，管道轴线将出现比报表值上浮、下沉等现象，严重的将会影响管道的竣工验收。为避免此类质量为题的发生，在顶管顶进一定里程后，专门对已成管道的实际轴线作全线复测，并绘制出管道的实际平面、高程曲线图与报表的曲线作比较，掌握已成管道的实际轴线，了解管道的隆沉情况，以便指导以后段顶管轴线的控制值，保证管道的竣工质量。进洞前的定向测量顶管贯通前的定向测量是复核顶管所处的方位、确认顶管状态、评估顶管进洞时的
8、姿态和拟定顶管进洞的施工轴线及施工方案等的重要依据，使顶管机在此阶段的施工中始终按预定的方案实施，以良好的姿态进洞，正确无误地座落到接受井的基座上。顶管机选型本次顶进主要在粉质粘土层中，根据该土层的特性及以往的施工经验，并结合本公司的设备状况，决定在本工程中投入一台1220泥水机械平衡顶管机。基本原理是借助于压力平衡以达到出泥平衡，从而减少地面沉降。即维持正面压力介于土体的主动土压力与被动土压力之间，使之在设定范围内浮动，当压力过小时，切土口开口量减小，大刀盘外浮，使正面压力升高，反之亦然，这一平衡过程是由一套液压伺服系统来进行控制的。除了这种机械平衡以外，还采用泥水平衡，顶进时，循环的高压水
9、将切削下的土体搅拌成泥浆，同时平衡地下水位，使开挖面的水压与地下静水压力相近，减少地表沉降。该顶管机具有遥控操作系统，开挖、出土、纠偏、测量均可在管道外进行遥控，对于小口径管道施工较为有利。由于采用泥水机械双重平衡，能有效支护开挖面土体，控制地表沉降。主顶装置主顶装置由底架、油缸组、顶进块、钢后靠及液压动力站等组成，是顶管施工的重要组成部分。底架主要承载顶管机、中继顶、管节之用，底架为拼装式钢结构件，可根据不同系列顶管工程组装而成。底架前端和两侧设置水平支撑，能将底架与井壁撑实，防止底架移位。油缸组油缸分两组，按设计顶力配置2只油缸，并用可分式结构的支座固定，可用连接梁连成一体。油缸组可以根据
10、不同系列的顶管工程任意组合，与拼装式底架组合使用。顶进块顶进时顶进块伸入管节尾部，起对中及导向作用，并传递油缸的顶力，使管节均布受力。后靠主要承受油缸顶进时的反力，并将其均匀地传递到工作井后靠。主顶装置液压系统根据要求1000mm钢筋混凝土管节轴向顶力为3000KN，本机装备顶力为6000KN。选用双作用双冲程等推力油缸2只，每只油缸最大推力为3000KN，施工时主顶额定顶力不大于4000KN。并确保工作井安全。油缸行程S3500mm，钢管节长度为3000mm，施工中顶进需安装垫块。主顶装置技术参数油缸尺寸：DdL油缸数量：2只油缸行程：S3500mm装备顶力：Fmax6000KN（Pmax3
11、0Mpa）额定顶力：F额3200KN（P额22.5Mpa）顶进速度：V050mm/min顶力计算(以顶进65m为例)本工程每一顶程为50m，且在全断面粉质粘土中顶进，管中心埋深h=7m，如果设定土体湿重度=1.7t/m3，则正面静止土压力E0=K0hA，K0静止土压力系数取0.7，A管道断面积，E0=K0hR2=0.71.770.49=12.816t顶进时正面阻力假定为1.2倍的静止土压力，则顶进正面阻力为15.4t。管壁摩阻力F=f,其中D管道外径为1.4m，L顶进长度按最长65m进行计算f摩阻系数(即每平方米管外壁的摩擦力)，取0.5t/m2， 则F=f=1.4650.5=142.12tF
12、max15.4142167.4t可见，总顶进阻力约为167.4t，小于管节许用顶力和工作井允许顶力。工作坑后靠土体的稳定验算当顶力作用点与后靠反力的合力作用点相一致，后靠的土体所允许抗力为：PB(rh1Kp)(2h2h1)(2K2)式中： P计算最大顶力（KN） B承压壁宽度（m） h1承压壁高度（m） h2承压壁高度 r土的天然重度（KN/m3） Kp被动土压力系数 K2工作坑土体的稳定系数，宜取1.001.2B(rh1Kp)(2h2h1h3)(2K2)3172tg0(45/2)(277)4819.5KN481.95t由于P=167.12 t481.95t,因此工作坑安全可靠.顶进设备安装工
13、作井施工完成后，进行沉井作业，井壁接高至地面上20cm，顶进施工时可以作为井圈挡水。把地面上建立的测量控制网络引放至工作井内，并建立相应的地面控制点，便于顶进施工时进行复测。工作井内测量放样，精确测放出顶进轴线。安装顶进后靠。顶进后靠的平面应垂直于顶进轴线，后靠与井壁结构之间的空隙要用砂浆或是砼填塞密实。安装主顶装置和导轨。先将它们大致固定，然后在测量的监测下，精确调整它们的位置，直至满足要求为止，随即将它们固定牢靠。工作井内的平面布置。搭建井内工作平台、安装配电箱、主顶动力箱，控制台等，敷设各种电缆、管线、油路等。井内平面布置要求布局合理，保证安全，方便施工。地面辅助设备的安装及平面布置。辅
14、助设备主要有拌浆系统、供电系统等的安装及调试，此外还有轨道拼接、管节堆场、临时弃土场地的安排以及吊车泊位、安全护栏等的布置。地面辅助工作及井内安装结束后，吊放顶管机，接通电气，液压等系统，进行出洞前的总调试。后靠加固本工程由于工期紧、工序紧凑，工作井结束后，打算在后靠处堆土加载，提高后靠稳定性。顶管机出洞在预留洞内接长顶进导轨。拔除导墙前拉森板桩。凿除内封门内土体。将顶管机顶入橡胶止水带内，至顶管机头部离外封门约10cm时停止顶进。顶管机继续顶进，至主顶油缸行程伸足。在顶管机尾部烧焊限位块，防止主顶油缸缩回时顶管机在正面土体作用下退回。缩回主顶油缸，吊放钢管节。割除限位块，继续顶进。出洞后，顶
15、管机和其后的第一节管节用拉杆连在一起，形成一个整体。顶管机和管节连在一起后增加了稳定性，对出洞后的一个阶段的顶进施工十分有利，同时也便于在以后的顶进施工中对顶进轴线进行控制。顶进施工主顶进主顶进位置按设计轴线进行准确放样，安装时按照测量放样的基线，吊入井下就位。基座上的轨道按照实测洞门中心居中放置，并设置支撑加固。顶进速度控制主顶启动时，必需检查千斤顶是否靠足，开始顶进和结束顶进之前速度不宜过快，每节每节顶进开始时，应逐步提高顶进速度，防止启动速度过大。油压控制油压设定时，溢流阀应由低逐步向高调节，严禁油压超过额定油压。总顶力控制实际施工过程中，根据具体情况优化组合不同的千斤顶，如果组合千斤顶
16、的合力高于工具管的中心轴线，工具管在出洞时极易产生磕头现象；反之，则会造成上抛现象，考虑到工具管的自重，尤其工作井洞口外侧土层较软，多台千斤顶的合力应略低于工具管的中心轴线。总顶力应控制在千斤顶最大允许顶力的80（不超过设计最大允许顶力）。顶进施工期间，管道内的动力、照明、控制电缆等接头要安全可靠。管道内的各种管线应分门别类地布置，并固定好，防止松动滑落。在顶管机操作面应放置应急照明灯具，保证断电或停电时管道内的工作人员能顺利撤出。顶进施工时，顶管机所需电力由操纵平台上的电箱通过电缆直接输送到工作面，电缆采用三相五芯制，井口采用航空接头，便于拆卸，管道内用接头箱进行电缆连接，确保使用安全。照明
17、采用36V安全电压，由管道内电箱中的1KVA变压器提供36V电源，每只变压器连接910只行灯进行照明，根据顶进长度来决定使用变压器的数量。润滑泥浆压注工艺（根据现场顶力大小确定）为减少土体与管壁间的摩阻力，控制地面沉降值，提高工程质量和施工进度，在顶管顶进的同时，向管道外壁压注一定量的润滑泥浆，变固固摩擦为固液摩擦，以达到减小总顶力的效果。工艺流程：地面拌浆 启动压浆泵 总管阀门打开 送浆（顶进开始） 管节阀门关闭（顶进停止） 总管阀门关闭 井内快速接头拆开 下管节 接2寸总管 循环复始。原材料的验收原材料进场时，材料员应对材料的外观、合格证、质保书、数量等进行验收，以保证原材料的验收。浆液质
18、量控制浆液配比 膨润土 水 纯碱 CMS 稠度400 850 6 2.5 1214注：次配比为重量之比浆液质量指标在施工中，对拌好的浆液按一定的频率进行抽检，以严格控制浆液质量。浆液质量指标：a. 稠度 1214cmb. PH 910c. 析水率 2%压浆工艺加强润滑泥浆的压注管理，一方面要保证一定的压注量、压浆压力，另一方面还应制订合理的压浆规程。以保证压浆效果。压浆量机头和管节间出现的建筑孔隙为润滑泥浆的理论压注量，考虑到在顶进过程中将出现浆液的流失和渗透，根据实际施工经验，浆液的实际注入量一般为理论孔隙量的250。注浆压力注浆压力应略大于隧道拱底土压力。在浅覆土段，为防止浆液冒顶而导致工
19、程难点的发生，应严格控制注浆压力，并时刻对地面情况进行了解。压浆规程制订合理的压浆规程，并严格按压浆规程进行施工。为使顶进时形成的建筑间隙及时用润滑泥浆所填补，形成泥浆套，达到减少摩阻力及地面沉降。要加强注浆的同步性，在建筑空隙出现后及时用浆液填补，减少土层损失。压浆时必须坚持“随顶随压、逐孔压浆、全线补浆、浆量均匀”的原则。出洞时的技术措施出洞前，先在洞口处安装橡胶止水带，其作用是防止顶管机出洞时正面的水土涌入工作井内，其另一个作用是防止顶进施工时压入的减阻泥浆从此处流失，保证能够形成完整有效的泥浆套。由于我们采用了以上措施，因此出洞时拟不再采用井点降水与土体加固的措施来进行洞口处理。(将根
20、据现场沉井下沉基坑具体情况进行处理)进洞的技术措施为保证顶管机能顺利进入接收井预留洞，在离接收井15m左右时要加强对顶进轴线的观测，及时纠正顶进轴线的偏差，保证顶管机能顺利地按设计轴线进入预留洞。为防止预留洞封门打开后洞外的水土涌入接收井内，在顶管机到达接收井前，在接收井内预留洞处安置一道橡胶止水带，以防止顶管机进洞时水土涌入井内。顶管施工常见问题预防及处理措施沉降观测点的布置和观测顶进施工的每个顶程都要布置地面沉降观测点。出洞后每隔5m布置一个沉降观测点，在顶进施工影响范围内的地面建筑物及地下管线处适当增加沉降观测点布置。在每一个顶程中还要布置两道断面沉降观测点。沉降观测点布置必须做到安全、
21、可靠。对测量所用的仪器要经常校核，确保测量数据的准确性。顶进施工时，对沉降观测点每天进行两次观测，对要保护的地面建筑物及地下管线处的观测点适当增加观测的次数。并及时把测量数据反馈到施工人员手中，便于指导顶进施工。穿越道路与地下管线穿越顶进施工时主要加强测量观测。在管线上方与附近设立沉降观测点，在道路上也设置一定的沉降观测点，每天三次进行观测，数据及时反映给顶进施工人员。顶进时，严格控制正面压力，将正面压力波动控制在较小范围内，同时对轴线也要加强观测，使轴线具备良好的走势，尽量少做纠偏动作，即使纠偏，也切忌动作过大，以免对土体产生较大扰动。顶管机通过后，在510天内会有一定的后期沉降，因此要及时
22、进行补压浆，支护土体，减少后期沉降量。顶进结束后，立即压注水泥浆置换膨润土泥浆，固结土体，减小路面的最终沉降。后期处理费用另行报价。纠偏措施顶管误差校正是逐步进行的，形成误差后不可立即将已顶好的管子校正到位，应缓缓进行，使管子逐渐复位，不能猛纠硬调，以防止产生相反的结果。由于本工程使用的是机械泥水平衡顶管机，所以利用机内上下、左右的千斤顶进行纠偏。地面隆起与沉降较大原因不论是地面隆起还是地面下陷，都是由于没有控制好泥仓的压力的结果。如果当泥仓内的压力大于顶管机开挖面静止压力较多时，地面就会隆起。隆起的部位是位于顶管机机头的前上方。这种隆起有两个特征：第一、反应相当迅速；第二、隆起的中心有好几条
23、放射状的裂缝向四周伸展开去。如果当泥仓的控制压力小于顶管机开挖面静止压力时，地面就会下陷。下陷最深的地面位于顶管轴线上方的地面上。下陷反应没有隆起反应那么快，而是有一个过程的。另外，地面下陷以后，在地面沉降槽的边缘会有两平行的裂缝。预防措施严格控制好泥仓内的压力，不使它超出允许范围以外，一般泥仓压力宜为正面土体静止压力的11.1倍。如果在覆土比较浅或过河等条件比较差的情况下，要在开始顶进段，对地面沉降和地层移动进行监测，根据量测反馈资料，调整和选定泥仓内的压力值。根据跟踪监测反馈资料，一旦发现有隆起，应立即把控制泥仓压力调低些。反之，一旦发现有较大的下陷，则应把控制泥仓压力调高一些。做到及时合
24、理调整。顶管接口渗漏预防措施严禁用钢丝绳直接套入管口吊运，以防损坏管口变形，应采用专用吊具。主要的工程用料本工程材料供应由甲方统一负责。材料供应将采取统一采购、统一调运的原则进行，所有材料的供应单位均应符合业主提出的材料供应单位，并取得监理工程师的同意。材料质量是工程质量的生命，为此必须严格控制材料进货渠道，把好材料质量关，即使是业主指定或提供的材料，同样要进行质量自检。第三章 主要施工机械及使用计划拟投入本工程施工的机具设备见下表，各道主要工序的施工机具保证在各道工序开工前全部进场。施工机械主要器具设备一览表序号 名称 数量 单位 备 注1 套丝机 2 台2 潜水泵 3 台3 污泥泵 3 台
25、4 直流电焊机 2 台5 25T履带吊 1 台6 1000泥水平衡顶管机 1 台7 拌浆桶 1 只 0.3m38 注浆泵 2 台9 主顶装置 1 套10 全站仪 1 台11 激光经纬仪 1 台12 经纬仪 1 台13 水准仪 2 台第四章 劳动力安排施工人员在开工日全部进场投入施工，在每星期召开例会上发现有进度落后的工序，立即采取措施，增加人力和机械设备，把进度落后的工序抓上去。通常施工时，安排二班制作业，工期紧张或脱节时，安排三班制作业，以保证工程按进度计划安全优质地完成。劳动力安排序 号人 员人 数1吊车司机22指挥23起重工24砼工55钢筋工66木工57电工38机焊工49测量310挖机司
26、机211顶管操作工4第五章 文明施工管理与安全生产的技术措施文明施工措施随着土木工程施工技术的不断发展以及施工管理水平的日益提高，对土木工程施工的现场环境提出了更高的要求。在某种程度上说，保持施工现场整洁、卫生、畅通，施工场地平面布置有序、合理、科学，即保持文明的施工状态，反映了一个施工企业的管理水平；同时文明施工又是进行“两个文明”建设的重要内容，是提高工程经济效益和社会效益的重要保证。安全生产措施安全技术施工作为土木工程施工技术一个不可缺少的部分，已得到有关方面的认同，“安全第一，预防为主”的方针已深入人心。安全生产是关系到社会稳定和每个职工的生命及国家财产的大事，是关系到现代化建设和改革
27、开放的大事，亦是经济部门和生产部门的大事。 第六章 工程质量保质措施为了加强本工程建设的质量管理，明确施工单位对工程质量的责任，保证工程按计划优质快速、顺利建成，特制定本质量保证措施。施工单位在本工程建设中将遵照本质量保证措施，开展工程质量管理活动，承担质量责任。质量检验标准执行市政工程质量检验评定标准以及国家和地方有关施工及验收规范标准。达到工程设计图纸、技术文件和建设、 监理单位作出的要求和质量标准。顶管法施工质量标准顶管法施工质量标准主要有以下几条：顶进不偏移，管节不错口，管底坡度不得有倒落水。顶管接口套环应对正管缝与管端外周，保证密贴。顶管允许偏差表序 号 项 目 允许偏差/mm 检验
28、频率 检验方法距离100m距离100m范围点数1 中 线 位 移 50-100 每段1点 经纬仪测量2 管内底高程1500mm +30 -40+60 -80 每段1点 水准仪测量管内底高程1500mm +40 -50+80 -100 每段1点 水准仪测量3 相邻管节错口 15 每段1点 钢 尺 量工程质量保证措施承接工程后，详细阅读建设单位提供的工程地质勘察报告、工程设计图纸和地下管线、邻近结构物等图纸资料、技术文件、监理单位提供的工程监理大纲及有关文件，透彻了解建设、设计和监理单位对本工程施工质量的原则要求和特殊要求，并在工程实施前召开由设计、建设、监理和施工四个单位有关人员参加的技术、质量
29、交底会，进一步明确设计意图、技术要求和质量检验标准。在编制施工组织设计时，把保证工程施工质量列为主要内容之一，对保证质量的重点、难点和特殊点采取必要的施工技术措施，并列出专门章节阐明技术措施内容和实施细则。工程实施前，对参与本工程施工的现场施工技术负责人、工地主管、班组长直至每一位操作工人作层层技术交底和质量交底，并组织起由专职质量员、施工队质量负责人和各班组兼职质量员参加的施工质量管理网，明确各级质量员的责任，协力抓好本工程的施工质量。各种技术工种和专职技术人员必须持证上岗，并经常进行技术教育和质量意识教育，不断提高技术水平和质量意识，为保证工程质量多作贡献。严格执行质量检验制度，每节顶程施
30、工完毕，及时测量记录，报送甲方。纬三路非开挖定向牵引施工方案1. 工程概况及特点分析纬三路横穿管道将穿过经八路、经九路、经十路、经十一路、启航路、高架桥、随塘河到东启航路，全长约1公里；管道设计压力 MPa，设计温度 ，管径DN273，管材 ； 管道穿越敷设其弹性敷设曲率半径R1200D。穿越段钢管外防护采用双层环氧粉末加强级防护，补口采用内涂环氧树脂底漆的定向钻专用热收缩带DIRAX系列。根据工程设计图纸和现场实际踏勘分析，本次定向穿越工程有如下特点：（1） 施工难度较大：管道一次穿越多条道路，同时将分别穿越一条河流及高架桥。（2） 穿越长度长：穿越长度达1000m；（3） 入土点施工场地狭小:入土点在绿化内,从现场踏勘情况看其场地十分狭小；（4） 其他管线保护要求高：特别是机场大道管线较多总计有15条已埋管线；2. 现场踏勘及测量放线2.1. 现场踏堪根据现场实际情况，需要引起高度重视的是随塘河、高架桥、启航路至东启航路这一范围；该段须了解河底标高、高架下的管线埋深与走向；以确定穿越时的导向曲线和管道埋深。第二，
