顶管工程施工组织设计

编制日期：2004年5月10日

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目录

第一卷 顶管工程施工组织设计 2

第一章 工程概况 2

第二章 沉井施工 2

第一节 基坑测量放样 2

第二节 基坑开挖 3

第三节 刃脚垫层施工 3

第四节 立井筒内模和支架 4

第五节 钢筋绑扎 4

第六节 立外模和支架 5

第七节 浇捣混凝土 6

第八节 养护及拆模 7

第九节 封砌预留孔 7

第十节 井点安装及降水 7

第十一节 凿除垫层、挖土下沉 8

第十二节 沉降观察 9

第十三节 铺设碎石层及C15素混凝土垫层 9

第十四节 绑扎底板钢筋、浇捣底板混凝土 9

第三章 顶管施工 10

第一节 机头选型： 10

第二节 顶进设备及顶进工艺 10

第三节 管道内辅助管道的辅设 12

第四章 工程质量 13

第五章 施工技术管理 13

第一节 质量管理 13

第二节 进度管理 15

第三节 安全管理 16

第四节 文明生产管理 17

第五节 施工工期 18

第一卷 顶管工程施工组织设计

第一章 工程概况

×××路位于×××。道路红线宽度为100米，为机非分流的城市快速路。污水管位于道路中心线南侧15.5米，管径为φ1200，平均埋深为6.5～7.0米。顶管工程分二段，第一段从21#井开始，穿越×××向东，在35#井处向南折入泵站至泵站进水闸门井，长度约632米；第二段从51#井开始至52#井结束，主要是穿越×××，长度为120米。

顶管工程工作量：752米管道顶进（φ1200）、6只顶管沉井、2只顶管工作坑。

第二章 沉井施工

沉井施工程序：

基坑测量放样🡺基坑开挖🡺刃脚垫层施工🡺立井筒内模和支架🡺钢筋绑扎🡺立外模和支架🡺浇捣混凝土🡺养护及拆模🡺封砌预留孔🡺井点安装及降水🡺凿除垫层、挖土下沉🡺沉降观察🡺铺设碎石及混凝土垫层🡺绑扎底板钢筋、浇捣底板混凝土🡺混凝土养护🡺素土回填。

第一节 基坑测量放样

根据沉井设计图纸和工程地质报告所揭示的地质情况，沉井基坑开挖深度取2 米，沉井刃脚外侧面至基坑边的工作距离取2米，基坑边坡采用1:1。整平场地后，根据沉井的中心座标定出沉井中心桩、纵横轴线控制桩及基坑开挖边线。施工放样结束后，须经监理工程师复核准确无误后方可开工。

工作井、接收井基坑布置示意见附图。

第二节 基坑开挖

经监理工程师认可的基坑开挖边线确定后，即可进行挖土工序的施工。挖土采用1米3的单斗挖掘机，并与人工配合操作。基坑底面的浮泥应清除干净并保持平整和干燥，在底部四周设置排水沟与集水井相通，集水井内汇集的雨水及地下水及时用水泵抽除，防止积水而影响刃脚垫层的施工。

第三节 刃脚垫层施工

刃脚垫层采用砂垫层和混凝土垫层共同受力。

1.3.1砂垫层厚度的确定

砂垫层厚度Ｈ可采用如下计算公式计算：

Ｎ／Ｂ＋γ_砂Ｈ≤［σ］

根据计算结果，无论是工作井还是接收井，砂垫层厚度Ｈ均为 60（厘米）。

砂垫层采用加水分层夯实的办法施工，夯实工具为平板式振捣器。

1.3.2混凝土垫层厚度的确定

混凝土垫层厚度可按下式计算公式计算：

ｈ＝（Ｇ₀／Ｒ－ｂ）／2

根据计算结果，混凝土垫层厚度ｈ为10～15厘米（工作井为15厘米，接收井为10厘米）。

混凝土垫层表面应用水平仪进行校平，使之表面保持在同一水平面上。

第四节 立井筒内模和支架

由于顶管沉井高度达8米左右，因此，井身混凝土分三节浇捣，内模同样分三节按装。井筒模板采用组合钢模与局部木模互相搭配，以保证内模的密封性。

刃脚踏脚部分的内模采用砖砌结构，宽度与刃脚同宽。井身内模支架采用空心钢管支撑。钢管支架必须架设稳固，如有必要，可采用对撑支架，增加内模的稳定性。

第五节 钢筋绑扎

钢筋的表面应洁净，使用前将表面油渍、鳞锈等清理干净；钢筋应平直，无局部弯折，成盘的钢筋均应调直；预制构件中的主钢筋均采用对焊、焊接并按照有关规定抽样送检；钢筋接头应互相错开，并严格按照国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204—92）中的有关规定执行；现场钢筋绑扎时，其交叉点应用21＃铁丝绑扎结实，必要时用电焊焊牢。

钢筋规格、尺寸应符合设计图纸要求和规定，绑扎钢筋时应采用撑件将二层钢筋位置固定，保证钢筋设计间距。为了保证保护层的厚度，应在钢筋与模板之间设置同强度标号的水泥砂浆垫块，垫块应与钢筋扎紧并互相错开。

钢筋绑扎完成后，应上报监理工程师进行隐蔽验收。隐蔽验收合格后，方可进行立外模。

第六节 立外模和支架

钢筋绑扎验收后，应进行架立外模和支架。井壁内外模用串心螺丝固定，串心螺丝采用φ16的圆钢，中间设置止水片，两端设置铁片控制井壁厚度尺寸，圆钢两端头上铰成螺纹，用定制钢螺帽固定，拆模时拆去钢螺帽，割去外露部分，再用同标号防水砂浆二度抹平，确保不渗水。外模支架必须稳、牢、强，保证在浇捣混凝土时，模板不变形，不跑模。

第七节 浇捣混凝土

模板和支架工序完成后，必须经监理工程师进行验收。验收合格后，方可进行混凝土的浇捣。为缩短施工周期和保证工程质量，采用泵送商品混凝土。泵送混凝土可将输送管的软管直接放入浇捣段，距离浇捣面1米左右，保证混凝土不离析。

混凝土浇捣前应严格检查各种预留孔、预留管和预埋件的位置和几何尺寸，严禁漏放和错放。

混凝土振捣采用插入式振捣器振捣，振捣棒插入时应离开钢筋，但应防止混凝土振捣不匀和振捣过密而产生混凝土离析现象的发生。混凝土在捣振时应注意和随时检查模板受力和钢筋受力的情况，防止模板因混凝土振捣的原因而跑模。

井身浇捣混凝土分三段施工：

工作井——总高度为8.43米，分三次浇捣完成，一次下沉。第一次浇捣刃脚部分，高度2.4米，标高－5.73～－3.33米；第二次浇捣高度3米，标高－3.33～－0.33米；第三次全部浇捣完成，浇捣高度3.03米，标高－0.33～＋2.70米。

接收井——总高度为7.85米，分三次浇捣完成，一次下沉。第一次浇捣刃脚部分，高度2.0米，标高－5.15～－3.15米；第二次浇捣高度2.9米，标高－3.15～－0.25米；第三次全部浇捣完成，浇捣高度2.95米，标高－0.25～＋2.70米。

采用分段浇捣混凝土时，严格按规范要求做好施工缝。施工缝做成凸缝，并在后浇时将连接处的混凝土凿毛，并用水清洗干净，浇捣时先用12%的UEA砂浆座浆，然后轻倒第一层混凝土并振捣密实，以免形成蜂窝，影响沉井的质量。

在混凝土浇捣过程中，还应做好混凝土的试块工作，保证质保资料的完善。

第八节 养护及拆模

混凝土浇捣完成后应及时养护，养护方法可采用自然养护和塑料膜覆盖法。在养护过程中，对混凝土表面需浇水湿润，严禁用水泵喷射而破坏混凝土。养护时应确保混凝土表面不发白，至少养护七天以上。养护期内，不得在混凝土表面加压、冲击及污染。

在拆模时，应注意时间和顺序。拆模时间控制在混凝土浇捣后的3～4天内进行，过早或过晚的拆模对混凝土的养护都是不利的；拆模顺序一般是先上后下，小心谨慎，以免对混凝土表面造成破坏。对于分段浇捣混凝土部位，应保留最后一排模板，利于向上接模。

第九节 封砌预留孔

严格按照设计图纸的要求，设置和封砌各种预留孔，并保证在沉井下沉过程中，预留孔内不渗水。

第十节 井点安装及降水

为确保沉井平稳下沉，采用排水下沉法施工。用井点抽除地下水，降低地下水位，井点在基坑外周布置，并至少预抽七天后，方可开始挖土。

第十一节 凿除垫层、挖土下沉

沉井下沉需待混凝土强度达到设计要求后，方可开始挖土下沉。下沉时，应先凿除刃脚下的混凝土垫层及砖砌内模。

挖土工具采用蟹斗挖机挖土吊出井外。沉井挖土顺序应中间稍低于四周，沉井内的挖土高差控制在1米以内，禁止深锅底挖土，防止沉井突沉造成沉井倾斜的危险。

另外，井壁外的灌砂必须均匀充实，使沉井下沉时四周摩阻力相近，均匀下沉。沉井下沉时，应防止倾斜，发现问题及时纠偏，若沉井下沉有困难时应另外想办法，不准大量挖深，造成突沉。

沉井挖土三班制连续作业，中途不停顿，确保沉井连续、安全地下沉就位。

当刃脚距离设计标高在1.5米时，沉井下沉速度应逐渐放缓，挖土高差控制在50cm内，当沉井接近标高时，应预先做好止沉措施。止沉措施可采用在刃脚四周间隔挖出设计标高的槽，填入方木，并应注意抛高系数，禁止超沉和超挖。

第十二节 沉降观察

沉井在下沉过程中，必须随时测定沉井标高，确保均匀下沉，并做好沉井下沉记录。

沉井下沉至设计标高（包括抛高）后，应先清除表面浮泥等杂物，超挖的土方必须用碎石夹砂填实，不得用土填，井内不得有积水，并确保井点的正常工作，不允许发生停泵，同时加强对水位的观测，保证降水要求，地下水位必须距离垫层50cm以下。

底板与刃脚的接触面，必须将表面混凝土全部凿毛并露出石子，便于新老混凝土的结合。

当沉井在8小时内的累计下沉量不大于10mm时，方可浇捣底板碎石垫层。

第十三节 铺设碎石层及C15素混凝土垫层

在铺筑碎石层时，应确保井底内无积水、无流砂、无翻浆等现象。20cm的碎石层应做到平整，无坑塘，必须时应用水平仪抄平，保证碎石层的水平。

碎石层铺筑完成后，即可在其上浇捣素混凝土垫层。在铺筑素混凝土垫层后，应保证表面平整，无地下水上冒现象。

第十四节 绑扎底板钢筋、浇捣底板混凝土

在素混凝土垫层完成后，就可在其上绑扎底板钢筋。钢筋在绑扎时，应保证刃脚钢筋与底板钢筋的连接、上下两层钢筋的间距，并将刃脚混凝土的表面凿毛露出石子，便于刃脚混凝土与底板混凝土的结合。

底板混凝土浇捣完成后应及时养护，确保其表面不露白，并应防止阳光及温差的剧烈变化，以免底板出现收缩裂缝，影响沉井的施工质量和使用功能。

第三章 顶管施工

第一节 机头选型：

根据地质报告，并结合本公司的施工经验，顶管机头决定采用气压平衡网格（水冲）式机头进行施工。该机头在顶进过程中，通过气压平衡正面土压稳定机头，减少外部土体对周围地面的影响。

第二节 顶进设备及顶进工艺

2.1 主顶：

采用4台200吨／台千斤顶作为主顶，千斤顶行程为1.4米。千斤顶动力由油泵提供。千斤顶后端用道木和分压环将反力均匀作用于工作井，前端顶进分压环，顶铁将顶力传至管节。分压环制作具有足够的刚性，与管端面接触相对平整，无变形。

2.2 中继间：

在长距离顶进过程中，当顶进阻力超过容许总顶力时，无法一次达到顶进距离时，须设置中继间分段接力顶进。本顶管工程在顶进长度超过100米时，考虑在机头后设置一只中继间，并采用触变泥浆注浆工艺。

中继间由前壳体、千斤顶及后壳体组成。前壳体与前接管连接，后壳体与后接管连接，前后壳体间为承插式连接，两者间依靠橡胶止水带密封，防止管道外水土和浆液倒流入管道内。

每只中继间安装10个、每个顶力为30吨的千斤顶，千斤顶沿圆周均匀布置。千斤顶的行程为28厘米，用扁铁制成的紧固件将其固定在前壳体上。钢壳体结构进行精加工，保证其在使用过程中不发生变形。中继间壳体外径与管节外径相同，可减少土体扰动、地面沉降和顶进阻力。

当管道顶通以后，拆除千斤顶及各种辅件，外壳与管节内壁之间的间隙用细石混凝土填充。

2.3 接口：

管节接口主要由外套环（钢套环）橡胶止水带和软土衬垫组成。钢套环在加工处至现场运输吊装过程中不能变形，接口不损坏，以确保管节在对接过程中，橡胶带不移位、不翻转，确保管节的密封性。同时，钢环套在进场前还必须做好防腐处理。

橡胶止水带应保持清洁、无油污，并存放在阴暗处，防止老化。施工中，将橡胶止水带用强力胶水粘贴于混凝土管口凹槽处，并粘贴牢固，在管节对接前涂无腐蚀性润滑油以减少摩阻，防止止水带翻转、移位和断裂。

软木衬垫采用多层胶合板（厚度1cm左右），将其夹于前后管节钢套环间，以均匀管节间的相互作用力，减少接口损坏。管道顶通后，管道须作内接口处理，将管节间的胶合板凿至同样深度（深度2～3cm即可），并用沥青弹性嵌缝膏或水泥砂浆抹平。

2.4 注浆工艺：

在长距离（大于100米）管道顶进过程中，必须采用注浆工艺，利用触变泥浆套减少顶进过程中管壁与土体之间的磨擦力，并填充流失的土体，减少土体变形、沉降和隔水。

触变泥浆由膨润土和水搅拌而成，配合比为1：8。触变泥浆经搅拌后存入储浆箱，通过注浆机经管道输送至混凝土管注浆孔，注入土体形成泥浆套。

第三节 管道内辅助管道的辅设

混凝土管内的辅助管道设置于管道内壁，用钢架将其有序地固定在混凝土管壁上。

3.1 通风设施：

由于管道顶进距离长，埋置深度深，管道内的空气不新鲜，加上土体中会产生有害气体，因此，必须设置供气系统。通风设施用一台9米3的柴油空压机将压缩空气输入空气滤清器，再进入储气桶，经过气压调节阀，将压缩空气传输至管道最前端，并将管道最前端的空气排出，以此进行空气循环。

3.2 电源布置：

在顶管过程中，主要的电源为动力用电和照明用电。

3.2.1 动力用电

由于管道内的电机采用380V动力电，因此，进入管道的动力电必须做到二级保护和接地保护措施，动力电源线设置在操作人员不易接触处，并在电源线外增设护套，保证用电安全。

3.2.2 照明用电

由于管道内的空气湿度较大，因此，采用36V低压照明电，低压电须通过变压器降压。灯具采用防水防爆灯具，

3.2.3 施工用电：150KW／h。

第四章 工程质量

第五章 施工技术管理

第一节 质量管理

1.1 建立质量管理体系

公司质量主管

工地质量主管

顶管质量监督

沉井质量监督

1.2 完善质检制度，严把质检关

在施工过程中实行三级检验和交接班质量签证制度。由各班组的质量员对上一班的工程质量进行逐步验收，合乎要求后，签字接收。

二个不同工种之间的交接亦需要各工种质量员进行检验，如浇捣混凝土时，应对钢筋和模板进行检验，签字予以认可后，方可进行浇捣混凝土工作。

各工种质量员需对本工种的每道工序检查签证，并上报项目经理，经复验合格后，报监理工程师检查。

公司的质量主管部门对工程质量进行不定期的抽查，并实现质量奖罚制度。

1.3 切实做好施工交底工作

整个工程的施工过程，每个工序的施工方法、要求和注意事项，都使每个职工心中有数，并积极动员和发挥全体职工的经验，定期召开小组会互相交流，对施工过程中的操作方法，就有关质量、安全、工程进度等方面提出合理的建议。

开展劳动竞赛活动，比质量、比技术、比文明施工、比安全，并由公司实现奖励。

1.4 认真做好测试工作

原材料的测试结果必须符合设计要求。对钢材、管材、水泥、砂石等材料进行必要测试。凡尺寸不符、质量不符、型号不符及测试结果不合格者，严禁进场和使用。

对在施工中的加工质量，如钢筋对焊、调直及弯曲、混凝土及砂浆试块等也进行及时测试，其结果必须符合设计要求。

对在施工过程中的工后效果也应进行测试，如沉井的工后沉降、顶管管道的沉降、管道轴线的位移等进行测试，其结果应满足验收要求。

在测试工作中发现问题应及时追究原因，进行改进，不能让不合格的材料用于工程建设。

1.5 各类专职人员持证上岗

各类专职及特殊工种人员必须持证上岗，并经常进行技术教育和专业知识再教育，使职工从实践中提高业务水平，为在施工中保证安全、保证质量、保证工程进度作出贡献。

第二节 进度管理

本工程的工程量较大，6个沉井（3个工作井，3个接收井），2个工作坑，752米的管道顶进（φ1200）。而业主的指定工期仅为4个月，因此，公司就本工程制定如下措施，以保证工期的顺利完成。

2.1 做好充分的准备工作

充分了解施工现场的道路、施工便道、河道、拆迁等情况，主动和有关部门及业主联系，预先办好各种施工手续，力争早日开工。

对必需的工程材料、成品及半成品早日定货并检验合格，保证及时供货，杜绝停工待料现象。

对各种机械和设备经常保养，确保进场施工后发挥最大工效。

对设计或监理工程师交付的各类中心控制桩、座标、水准点按实际需要做好攀线桩，并反复检查至正确为止。

对在工程中所必需的混凝土及砂浆配合比，应予先做好试验，待开工后即可申报监理工程师批准使用。

2.2 安排足够的劳动力投入施工，并还应保证突击施工的人员抽调。

2.3 精心施工，严格检验，杜绝返工，使工程顺利进行。

2.4 做到工毕场清，减少最后的清理时间。

2.5 各类内外业资料与工程基本同步，不准弄虚作假，不准发生资料后补的现象。

2.6 合理安排机械设备和劳动力，发挥最大的施工工效。

2.7 对各种机械设备做到勤保养、勤修理，防止在使用过程中发生损坏，影响工程的顺利开展。

2.8 在施工例会上，应将本周所完成的工作量和下周的施工安排上报监理工程师，并使之满意。

第三节 安全管理

3.1 建立专职的安全管理体系，健全严格的安全管理制度

工地安全主管：

沉井队安全员：

顶管队安全员：

3.2 严格按操作规程施工，并订立安全协议。认真执行定期和不定期检查制度和例会制度，对不安全的苗子应及时纠正，确保安全生产。

3.3 电器设备及施工机械必须加强检查，非专职人员不得上岗使用和管理。

3.4 工地现场实行三班制安全巡查，对各种电器设备及施工机械进行随时检查，保证安全。

3.5 使用符合安全规范的各类电器及施工机械，用科学的头脑管理施工。

3.6 加强对职工的安全生产教育，使每个员自觉遵守安全制度，确保施工安全。

第四节 文明生产管理

4.1 工地文明施工管理员：

顶管队文明施工管理员：

沉井队文明施工管理员：

4.1 挂牌施工，接受群众监督。

4.2 建立建全文明管理制度，并定期召开文明施工大会，对成绩突出者予以奖励，对屡教不改者予以重罚。

4.3 工地材料及机械应堆放整齐，既有利于施工取用，又可保证周边环境卫生的清洁。

4.4 遵守法律，服从政府的一切法令及法规，及时与当地政府有关部门订立治安协议，在政府部门的指导和支持下，共同搞好治安保卫工作。

第五节 施工工期

×年×月×日～×年×月×日。