1、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1.5m6.2m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1.0m5.3m。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0.4m14.6m。（4）顶管施工深度以下10m均为岩石性土层
2、，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
3、号为：KQ0+000KQ0+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+975KQ1+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+508KQ2+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
4、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
5、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50.0mm。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
6、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6570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（2.083.04）*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）
7、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。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
8、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1.7km。（3）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
9、分析，福永污水处理厂配套干管工程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
10、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
11、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
12、，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
13、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2mm4mm。管道安装同时要与千斤顶安装点置中轴线位置，误差值2mm4mm。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
14、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上报。有害气体的检测要用毒气检测仪器实地检测，当气体含量符合安全指标时，方可进行人工挖掘作业。有害气体含量超标时不能进行管内作业，要进行处理，排除和稀释气体有害含量，用通风机抽吸管外气体排入管内，达到混和调换的效果。3-2-6、作业人员在确认安全的条件下进入工具管中进行挖掘取土作业，挖掘顺序应从管顶方向逐次向管底方向，不允许先下后上开挖。挖掘管口断面土层达到斗车容量时要及时运出，严禁超挖和长距离挖
15、掘同步作业法，有宜于保证施工人员的作业安全。进洞挖掘作业人员要有和管外人员及时沟通的语音信号或连络方式，保证施工置地有声，安全操作。3-2-7、顶管在顶进时要争先校油压表指数，在保证无误的前提下，才能进行顶管作业。 油压千斤顶在工作时要双顶同步，伸缩自如。顶铁制作材料要保证刚度，正常和超载顶进时不允许发生变形，而影响顶推质量。3-2-8、当顶管完成从工作井顶推至终点接收井时，应根据顶管跟踪测量坐标点提前在接收井位开凿接收井壁钢筋砼结构，使顶管可轻松进入接收井，然后用吊车取出顶管工具间。3-2-9、接收井取出顶管工具间后，应按照设计要求继续顶管，当顶管长度满足检查井相连尺寸后，两井段的顶管施工任
16、务已完成，可以进行下一道工序施工。3-2-10、顶管工作井、接收井在完成顶管施工后，应按设计要求在井内构筑成检查井。3-3. 手掘式顶管施工相关计算：3-3-1：手掘式顶管施工顶力可用下式计算（GB-50268-97）:=0.22*17.6*1.632*2*6.2+（2*6.2+1.632）*tg（45-2/2）+1.7/17.6*1.632*80+102.992 =6.32*（12.4+14+0.059）*80+102.99 =13377.67+102.99 =13480.66KN式中：计算总顶力（80m长）KN 管道所处土层重力密度 取17.6KN/m管道外径 取D=1.632m管道顶部以
17、上的覆土层厚度（m）取H6.2m管道所处土层的内摩擦角 取淤泥2管道单位长度自重 取1.70KN/m管道计算的顶进长度（m）取L80m管道顶进时管壁与土体摩擦数 取f0.22顶进时工具管迎面阻力（KN）用下式计算 =3.14*1.64*0.04*500 =102.992KN式中:工具管刃脚切入土体直径（m）工具管刃脚喇叭宽度（m）手掘式顶管迎面阻力选用值500KN/m圆周率取3.143-3-2、手掘式顶管施工实际顶力计算： 采用规范标准计算80m顶管长度的最大顶力为：13480.66KN，根据顶管工程实践，经过多次计算分析比较，“规范”计算值必须根据不同工程地质条件系数修正，给油压千斤顶的设置
18、以及工作井室构造提供依据，实际使用顶力可按下列经验公式计算：=（0.50.6） =0.5*13480.66 =6740.33KN实际顶管时油压千斤顶顶力配置（KN）理论计算顶管最大顶力（KN） （0.50.6）根据不同土层顶管时系数，软土取小值，硬土取大值 在本标段淤泥质土层一次顶进80m，油压千斤顶应配置2*3200KN两台，可以满足施工要求。3-4. 手掘式顶管施工中的减摩情况应根据工程地质条件确定，顶管过程中是否增减管道与土体之间润滑减摩剂，在本标段中顶管穿过土层均为淤泥质土，摩阻力很少，按地勘报告提供淤泥质土与管道侧壁摩阻数为0.22。管道材料为玻璃钢夹砂管外壁光滑，因此，在本标段顶管
19、施工中可以不采取减摩措施。四、 顶管施工机具和劳力组织4-1：手掘式顶管施工机具配置一览表：序 号机 具 名 称规 格 型 号数 量油 压 千 斤 顶（300*1200）320*2根据工程进度配置液 压 操 作 台EY-40-2起 重 机钢管架50KN每个工作井安放一台电 焊 机BX-350顶 铁1200*40根据管径配置顶 撑400*400*2000每个工作井配2套运 土 小 车0.16m/车每井配2台排 水 泵QL-3型每个井配1台通 风 机T8-7.5配 电 柜按标准每个井一台4-2：手掘式顶管施工作业人员配置一览表：序号工 作 内 容数量职责作 业 班 长2两班作业负责顶管施工指挥作
20、业 人 员8负责挖掘土体和运送起 吊 工负责提升卷扬机操作电 工负责电器维修和用电接线电 焊 工1负责焊接工作注:（1）根据顶管施工不同管径和工程量合理配置施工人员（2）每个工作井内需配置15人，普工可经现场进行调配。五、 顶管施工过程中的安全措施5-1. 手掘式顶管施工为机械和人力同步操作，处于地下隐蔽作业状态，施工安全管理和安全措施是重要工作，为保证顶管施工安全，本方案对相关措施提出以下要求：5-1-1、施工安全管理要求：（1）手掘式顶管施工主要是对操作工人和机具设备进行严格管理，公司主管生产领导、项目经理和项目技术负责人要高度重视顶管施工安全问题。（2）顶管施工前要进行施工技术交底和安全
21、教育，特殊工种和操作人员要经过公司培训和专业培训获取上岗证后，方可从事顶管施工作业。（3）施工现场派专职安全员驻守工地，时刻检查安全问题，出现存有安全隐患及时整改，做到“小事不放过，安全保生产”。5-1-2、施工现场安全管理措施：（1）顶管工作井边要设刚性围护栏，并挂出警告警示牌，非施工人员不得进入现场观摩了望。（2）配电箱和用电统要设安全保护装置，电器设备要设防雨防潮保护，线路架设要执行用电安全规程标准。（3）操作人员往复井下作业，要经过安全稳定的钢结构扶梯，严禁使用起吊设备卷扬机吊载作业人员上下工作井。（4）按“三宝四口”安全管理要素，对作业人员严格检查，经常督促，做好作业人员安全保护的教
22、育工作。（5）手掘式顶管施工在强降雨、台风季节和高温季节，要暂停施工，一是保证管内施工安全，二是让作业工人有良好精神状态，高温季节要提供清凉解暑饮料，给施工作业人员创造健康的环境和文明施工的氛围。5-1-3、施工机械设备安全管理措施：（1）起吊顶管和出土的卷扬机要保证机械完好率，不允许机械超载起吊和违章作业。（2）起吊卷扬机要设置刹车系统，确保起吊安全。经常检查保养机械，以现问题立即处理。对机械易损件，损坏件要及时更换，保证机棋安全可靠状态下进行工作。（3）起吊钢丝绳是起重机关键部件，长期使用磨损会发生断损，现场必备用钢丝绳，发现钢丝绳出现毛利或断头旺要及时更换。（4）起吊挂钩要设置保险装置，
23、防止起吊构件时发生钢丝绳脱钩西酿成事故。（5）采用钢管架起吊设备和物件，必须对钢管架起吊设备进行结构强度验算。（6）钢管架起吊物体设备使用前，要对钢管架在工作井周边安装定位进行检查，并组织相关监理工程师、安检部门等专业技术人员进行现场评定，确认安全无误时方可进行使用。（7）顶管使用的油压千斤顶，液压输送泵、输压管等要在施工前对设备部件进行维护保养，油压表要经过较正和率定后才能使用。 5-1-4、顶管施工过程中安全措施： （1）采用手掘式顶管施工，出现安全事故的主要因素是工程地质条件。在软弱淤泥质土层和饱和砂层进行顶管施工中，因地下水和承压水的互补作用，宜发生涌泥和涌砂，给施工作业和人身安全带来
24、影响，为确保安全施工，必须对软弱地基和弱透水层地基采取加固和止水措施。（2）淤泥质土层因承载小，压缩性高，当管道使用时，管道自身重量和管内排水量会使管道出现下沉。根据工勘报告提供，淤泥的承载力仅为40KPa，为保证管道置于软弱淤泥的地段应采取预先地基加固，可选用深层搅拌桩进行施工，可有效遏制管道施工涌泥和管道使用时发生变形沉降。（3）饱和砂层的顶管施工地段，要采用止水措施，沿管侧与河道或排水渠相邻的水系，连接面施打旋喷桩进行止水，可有效的控制压力水浸入顶管开挖断面引发涌砂现象。根据工程实例证明，在松散饱和砂层中进行顶管施工，止水是涉及施工安全的重要工作。（4）顶管施工的区域内工程地质条件已在方
25、案中进行描述，根据设计施工图标注，顶管埋深在地表以下6m7.6m。管道所处位置圴在淤泥质土层中。海相沉积淤泥宜产生有害气体，在顶管施工时，必须用测毒仪器，对作业区间进行测定，在确认有害气体对人体伤害程度符合安全标准时，方可进行施工，常用方法是采用通风机连续通风换排方式，消除有害气体对施工作业人员的伤害。（5）本标段顶管施工中要注意防范，井室上高空坠落物体，起吊设备的使用情况，管道开挖时涌泥、涌砂及管道内有害气体等对施工作业人员进行正常工作时发生的安全事故。六、 顶管施工安全应急预案6-1. 编制目的为对工程施工中可能发生的开挖边坡滑动、坍塌、明挖管道铺设、顶管工作井机械吊装等施工安全事故及时作
26、出应急准备和响应，使事态发展能得到有效控制，最大限度地降低或减少人员伤害、财产损失和对企业造成的负面影响，根据公司应急准备和响应控制程序和重大安全生产事故和突发事件应急管理办法的要求，结合项目实际情况，特制定预案。6-2. 适用范围 本预案适用于本项目明挖铺设管道基坑失稳、顶管工作井吊装施工中可能或突然发生边破滑动、高空作业,坠落,有害气体等安全事故的应急准备和应急响应。6-3. 应急救援组织机构及职责 6-3-1、组织机构项目部成立现场应急救援领导小组，由项目经理任现场总指挥，技术负责人任副总指挥，项目部工程总施工、施工员、安全主任、安全员、技术员、机械员、材料员、出纳员和各班组长任组员。现
27、场应急救援领导小组办公室设在项目部质量安全室，由项目安全主任担任现场办公室主任。（附：项目部现场应急救援领导小组名单）6-3-2、相关职责1、现场应急救援领导小组职责：（1）负责针对本项目工程特点确认高度危险源和重要环境因素，组织编制相应应急救援预案。（2）负责组建应急救援队伍，并组织应急培训和演练。（3）负责组织项目部有关部门或人员做好重大安全事故或突发性事件的预防和应急救援的各项准备工作。（4）发生事故时，由现场总指挥发布和解除应急救援命令、信号；并负责组织、指挥救援队伍实施救援行动；及时向公司应急指挥中心报告事故情况，必要时向当地政府发出救援请求。（5）参与及配合事故调查，总结应急救援工
28、作及经验教训。2、现场应急救援小组成员职责：现场总指挥：负责组织、指挥本项目部的应急救援工作；根据现场情况确定危险目标，对已发生和潜在的危险或危害性作出评估和判断，确定启动应急响应等级。现场副总指挥：协助现场总指挥工作，负责现场应急救援的有关指挥工作。工程总施工：负责救援、警戒、治安保卫、疏散和道路管制工作和工程机械抢险、抢修工作的现场指挥。作业班组长：负责救援、警戒、治安保卫、疏散和道路管制工作。安全主任：负责信息收集以及内外部（外部：当地政府、消防、医疗救护部门）的紧急联系电话，负责内外部联络传达工作；负责急救工作中车辆、物料、人员等的调遣工作。安全员：协助现场总指挥做好事故报警，负责事故现场危险、危害监测工作，情况通报及事故处置工作。技术员：协助现场副总指挥做好应急救援，负责提供事故现场地质、脚手架等与事故处理相关的技术资料。机械员：协助现场总指挥做好应急救援，负责工程机械抢险、抢修工作的现场指挥。材料员：负责抢险救援物资的供应和运输工作。出
