一级建造师《市政工程》顶管施工的专项方案

　　一、施工组织设计及施工方案的基本概念

　　1、施工组织总设计(general construction organization plan )

　　以若干单位工程组成的群体工程或特大型项目为主要对象编制的施工组织设计，对整个项目的施工过程起统筹规划、重点控制的作用。

　　2、单位工程施工组织设计(construction organization plan for unit project)

　　以单位(子单位)工程为主要对象编制的施工组织设计，对单位(子单位)工程的施工过程起指导和制约作用。

　　对于已经编制了施工组织总设计的项目，单位工程施工组织设计应是施工组织总设计的进一步具体化，直接指导单位工程的施工管理和技术经济活动。

　　3、施工方案(construction scheme)

　　以分部(分项)工程或专项工程为主要对象编制的施工技术与组织方案，用以具体指导其施工过程。

　　施工方案在某些时候也被称为分部(分项〕工程或专项工程施工组织设计，但考虑到通常情况下施工方案是施工组织设计的进一步细化，是施工组织设计的补充，施工组织设计的某些内容在施工方案中不需赘述，因而将其定义为施工方案

　　二、施工组织设计及施工方案的联系与区别

　　施工组织设计是施工企业指导一个拟建工程进行的准备组织实施的基本的技术经济文件，是对拟建工程(单项或单位工程)的施工准备工作和整个施工过程，在人、财、物、时间、空间、技术和组织方面做出的一个全面的计划安排

　　施工方案是对单位工程或分部(分项)工程中某一施工工艺和施工方法的分析，是对施工实施过程中所耗用的劳动力、材料、机械费用以及工期等在合理组织的条件下通过技术经济分析，从中选择切实可行、最优的施工工艺和方法。

　　对于某些施工难点和关键分部、分项工程，常常也要编制专门的施工方案。

　　1、施工组织设计与施工方案之间的联系

　　(1)整体与局部的关系

　　施工组织设计是整体，施工方案是局部;施工方案是工程项目施工组织设计的必不可少的一部分，脱离了施工组织设计的施工方案是没有任何指导意义的，是无法指导施工的。

　　(2)指导与被指导的关系

　　施工方案的编制必须在施工组织设计的总体规划和全局部署下进行;施工方案始终是在施工组织设计的指导下进行编制和实施的。

　　2、施工组织设计与施工方案的区别

　　(1)编制目的不同：施工组织设计是对施工中的人力、物力的选用方法，时间与空间布置等各方面进行周密安排，根据各方面的要求来明确施工方案;施工方案是编制某一部分的具体施工工艺和方法，以保证质量要求和安全文明施工要求。

　　(2)编制的内容不同：施工组织设计编制的对象是工程整体。它涉及工程施工各个方面的内容，包括项目机构的划分、施工方案的选择、施工顺序、优化配置和节约所使用的各生产要素等等;施工方案编制的对象通常是分部、分项工程。编制内容包括工程概念、施工中的难点重点、施工方法的选择和具体的施工方法等等。

　　(3)侧重点不同：施工组织设计侧重计划，施工方案侧重实施。

　　(4)出发点不同：施工组织设计是从项目决策管理层的角度出发，施工方案是从项目实施层的角度出发。

　　三、顶管专项方案编制

　　一、格式要求

　　市政集团《施工组织设计(专项施工方案)编制说明 》

　　二、内容

　　1、根据《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》顶管工程属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程 。

　　第七条 专项方案编制应当包括以下内容：

　　(一)工程概况：危险性较大的分部分项工程概况、施工平面布置、施工要求和技术保证条件。

　　(二)编制依据：相关法律、法规、规范性文件、标准、规范及图纸(国标图集)、施工组织设计等。

　　(三)施工计划：包括施工进度计划、材料与设备计划。

　　(四)施工工艺技术：技术参数、工艺流程、施工方法、检查验收等。

　　(五)施工安全保证措施：组织保障、技术措施、应急预案、监测监控等。

　　(六)劳动力计划：专职安全生产管理人员、特种作业人员等。

　　(七)计算书及相关图纸。

　　2、根据关于《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》的实施细则——粤建质〔2011〕13号，其在管理办法的基础上进一步明确及增加了以下内容：

　　(五)→(六)项目安全管理组织架构(包括相关人员姓名、职务、工作职责及联系电话)、施工安全技术措施、应急救援预案、监测监控措施等。

　　增加→ (七)方案编制、审核人员名单及学历、专业、职称、职务等情况。

　　(六) → (八)工程项目部相关的专职安全生产管理人员、特种作业人员名单及其安全生产考核合格证书、特种作业资格证书。

　　三、编制依据

　　编制依据：

　　1、与工程建设有关的法律、法规和文件;

　　2、国家现行有关标准和技术经济指标;

　　3、工程所在地区行政主管部门的批准文件，建设单位对施工的要求;

　　4、工程施工合同或招标投标文件;

　　5、工程设计文件;

　　6、工程施工范围内的现场条件，工程地质及水文地质、气象等自然条件;

　　7、与工程有关的资源供应情况;

　　8、施工企业的生产能力、机具设备状况、技术水平等。

　　编制要点及注意事项：

　　施工组织设计也是依据之一l应列明相关的法律、法规及文件l注意标准规范的准确性、适用性及时效性l技术性规范可多个，验评规范应只列一个适用的。

　　四、工程概况

　　工程概况应包括：项目整体简介、危险性较大的分部分项工程概况、施工平面图布置、施工要求和技术保证条件

　　编制要点及注意事项：

　　1、项目整体概况要简

　　2、本方案所述分部分项的工程概况要全面应包括：该分部分项的工程主要情况、设计简介以及施工条件。

　　3、施工平面图布置有别于施组的总平布置应切合该分部分项的特点与实际，有助于反映施工部署、计划

　　4、施工要求即质量、工期、安全文明施工等各项目标及验评标准

　　编制要点及注意事项：

　　分部分项的工程主要情况、设计简介宜采用图表形式

　　施工平面图布置应切合该分部分项的特点与实际，有助于反映施工部署、计划

　　五、施工计划

　　编制要点及注意事项：

　　1、施工计划包括：施工安排、施工准备、进度计划及资源配置计划

　　2、施工安排：明确组织架构及职责划分，明确施工方案选择、施工顺序及施工流水段

　　3、施工准备包括：技术准备、现场准备

　　4、施工进度计划应按施工安排结合施组的总进度计划编制

　　5、资源配置计划应包括：劳动力、材料、设备、周转材及施工机具等配置计划

　　六、施工工艺

　　《建筑施工组织设计规范》对施工方法及工艺的要求

　　明确施工工艺要求

　　对易发生质量通病、易出现安全问题、施工难度大、技术含量高的分项工程(工序)等应作出重点说明

　　对开发和使用的新技术、新工艺以及采用的新材料、新设备应通过必要的试验和论证并制定计划

　　对季节性施工应提出具体要求

　　顶管的施工工艺通常有以下内容：

　　工作井(接收井)施工工艺(含止水支护)

　　顶管顶进施工工艺

　　萝岗新城外环路A线道路及市政工程 顶管专项方案为例，简要介绍不排水下沉沉井施工工艺以及泥水平衡顶管施工工艺

　　顶管工作井及接收井为临时结构，分两节制作及两节下沉，采用不排水法下沉施工，结构安全等级为三级，重要性系数为0.9，混凝土强度等级C25。沉井基础处理采用D500水泥搅拌桩。洞口加固采用D500单管旋喷桩

　　顶管施工采用泥水平衡顶管机施工，排水管道采用Ⅲ级钢筋混凝土F型管;过河管管材采用焊接钢管(Q235-B)焊接连接方式。

　　七、沉井施工

　　不排水开挖下沉

　　1.基本要求

　　(1)井内挖土深度，一般根据土质而定，最深不应低于刃脚2m(此数与沉井平面尺寸的大小有关)。若土质特别松软时，不应直接在刃脚下除土。

　　(2)尽量加大刃脚对土的压力。(2)尽量加大刃脚对土的压力。(2)尽量加大刃脚对土的压力。

　　(3)通过粉砂、细砂等松软地层时，不宜以降低井内水位而减少浮力的办法，促使沉井下沉，应保持井内水位高出井外1～2m。

　　(4)除为了纠正沉井倾斜外，井内的土一般应由各井孔均匀清除，各井孔土面高差不得超过500mm。

　　(5)沉井入土较深，一般采取抓土、吸泥、射水交替或联合作业;

　　2.抓斗挖土下沉

　　在砂或砾石类土中，一般当锅底比刃脚低1～1.5m时，沉井即可靠自重下沉。

　　在黏质土或紧密土中刃脚下的土不易向中央坍塌，则应配以射水管松土。

　　多井孔的沉井。如用一台抓斗时，应对称逐孔轮流进行使其均匀下沉，各井孔内土面高差不大于0.5m。

　　3.水枪冲土下沉

　　水枪冲土吸泥机排渣下沉是沉井的主要方法，适用于粉质黏土、黏质粉土、粉细砂土中。必要时应向沉井内注水，以加高井内水位。在淤泥或浮土中使用水力吸泥时，应保持沉井内水位高出井外水位1～2m。

　　水枪冲土系统包括：高压水泵、供水管路、水枪等。

　　取土顺序为先中央后四周，并沿刃脚留出土台，最后对称分层冲挖，不得冲空刃脚踏面下的土层。

　　沉井常见通病防治：

　　一、砂垫层密实度不均匀或不密实

　　(1)现象：沉井制作时沉降过大或明显倾斜。

　　(2)原因分析：基坑砂垫层承载力很差或明显不均匀，砂垫层施工末按分层摊铺振实的技术要求施。

　　(3)预防措施：砂垫层施工必需按技术要求分层摊铺(每层松砂厚20~25cm)，分层振实。

　　(4)治理方法：沉井倾斜较大的可在井身高位处挖除局部砂垫层加以纠偏。

　　二、沉降或倾斜过大

　　(l)现象：沉井制作浇筑混凝土过程中或刚浇筑完不久，沉井产生过大的沉降或倾斜。

　　(2)原因分析：沉井制作时基坑底下土层或其下卧土层支承强度不够，或地基软硬不均匀，如有暗涌、大型障碍物等;砂垫层厚度不够或施工质量差(不密实、不均匀、被地下水浸泡等)，致使其支撑强度达不到要求;多次下沉的沉井接高时刃脚入土深度少，或井内水浮力不够，或井底及其下卧土层支撑强度不够;沉井制作高度偏大，井身较小，重心过高;刃脚下承垫枕木末对称均匀地抽出，或末及时填塞好枕木抽出后的空隙。

　　(3)预防措施：事先查清沉井基坑地层及其下卧层情况，并采取相应技术措施;加强砂垫层的施工设计及施工质量控制。砂垫层应有足够厚度，砂垫层质量要达到规定要求;多次下沉的沉井接高施工时，应事先核算其下沉稳定系数，并采取稳定沉井的技术措施(刃脚处多留土、井内灌水、填土或砂等);适当控制小面积沉井下沉前的制作高度，井高不宜大于沉井短边或直径，超过l2m时要采取保证沉井稳定的措施;抽除刃脚承垫枕木时要按技术要求进行施工，或改用素混凝土底模垫层施工法。

　　(4)治理方法：一次下沉的沉井可在井位高处挖除部分刃脚处砂垫层进行纠偏;多次下沉的沉井接高时的倾斜，则按沉井纠偏方法施工。

　　三、沉井模板及支架损坏

　　(1)现象：沉井制作浇筑混凝土时模板构件或支架变形、损坏。

　　(2)原因分析：沉井在第二节开始制作时沉降较大，产生模板及支架变形、损坏的情况;由于脚手架及支架与模板固定连接，并且脚手架及支架刚度相对较大，当两者沉降差较大时，模板易被拉坏。

　　(3)预防措施：外脚手架可与模板基本脱开，只在极少几处用拉结件联系，当沉井高度不很大时，可只在井顶以上与内模支架拉结;在沉井第二节的内模支架不采用落地式，而应采用支撑式，即支架支撑在沉井底梁或临时性钢梁上，便其与沉井同步下沉;第一节沉井制作高度不宜过大，否则要适当加厚砂垫层并保证质量，以减少沉井沉降量，保证模板安全。

　　(4)治理方法：当发现模板开始被脚手架或支架拉坏时，则暂停浇筑混凝土，适当加固模板构件，并尽可能将脚手架及支架与模板间改用活络套等方式联系，以减少其相互影响。

　　四、邻近地面变形过大

　　(l)现象：沉井在排水下沉施工时，井周土体产生严重塑流或流砂现象，地面出现大幅度沉降。

　　(2)原因分析：井底土层很软弱，沉井埋深又较大;井内外水土压差较大。

　　(3)预防措施：当沉井附近有重要环保要求(建筑物或地下管线等)时，则可将井周或井底土层进行加固处理(如井点降水、注浆加固、搅拌桩等);在外井壁制作时预留泥浆槽，采用触变泥浆护壁措施等。

　　(4)治理方法：按现场施工及环保要求，及时将井周地面回填，并修复施工便道，必要时采取土层加固措施。

　　五、下沉极慢或停沉

　　(1)现象：沉井排水下沉时，下沉速度极其缓慢，甚至不下沉。

　　(2)原因分析：沉井井壁薄，自重相对较轻;井底碰到硬土层;沉井倾斜较大，为了纠偏，井底相当部分土体没有开挖，因而井底土体阻力大;井底碰到大型硬质障碍物，井身被搁住。

　　(3)预防措施：施工设计时验算的沉井下沉系数不能过小，必要时要加厚井壁;事先查清井底土层情况，对硬土层要准备好破土技术措施(包括施工设备);沉井下沉时要控制好井位高差，不让井身倾斜过大。

　　八、顶管施工

　　顶进方向测量与控制

　　1、有严格的放样复核制度，并做好原始记录。顶进前必须遵守严格的放样复测制度，坚持三级复测：施工组测量员→项目管理部→监理工程师，确保测量万无一失。

　　2、布设在工作井后方的仪座必须避免顶进时移位和变形，必须定时复测并及时调整。

　　3、顶进纠偏必须勤测量、多微调，纠偏角度应保持在10’～20’不得大于0.5°。并设置偏差警戒线。

　　4、初始推进阶段，方向主要是主顶油缸控制，因此，一方面要减慢主顶推进速度，另一方面要不断调整油缸编组和机头纠偏。

　　5、开始顶进前必须制定坡度计划，对每一米、每节管的位置、标高需事先计算，确保顶进时正确，以最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。

　　6、采用趋势图法判断偏差发展阶段、趋势，禁止全凭感觉、经验判断。

　　每顶进50cm则根据测量数据及光靶成像、倾斜仪读数绘制一次趋势曲 线，据此进行偏差判断。

　　顶进纠偏——趋势图法

　　顶进过程中每顶500mm绘制一次曲线(如右图所示)，然后根据曲线的斜率分析机头偏差发展趋势，图上所标的A点便是偏差的峰值，当曲线到达峰值之后，我们可以判断顶管机已经是开始往回走，甚至可以判断机头的最前部已经开始向中心靠拢。这样我们就应该把纠偏角度逐渐的减小，然后在适当的时间把机头摆正(前后段没有角度)，假如机头往回的趋势很大，我们甚至要反向纠偏。至于什么时机开始把机头摆正、什么时机应该反纠没有一个固定的模式可以遵循的。这个纠偏过程应根据总的趋势以及以及土质条件作出相应的动作，一般来说，N>10的硬土反纠偏可以相对迟缓，而N<10的软土反纠时尽量提前一点，在曲线达到峰谷A时，既可开始逐渐反纠。

　　顶管质量通病防治

　　1、泥水冒出地面

　　(1)现象：在顶进时，地面有泥水冒出，在泥水平衡顶管中称之谓冒顶。

　　(2)原因： 因覆土层太浅，泥水平衡顶管的复土深度必须大于1.5倍管外径，否则易发生冒顶。

　　(3)防治措施：

　　a.控制泥水密封舱的泥水压力，保持在1-1.1倍正面土体静止土压力为宜。

　　b.土层渗透系数很大，或覆土深度小于1.5时，应加深覆土。

　　c.增加进水中粘土的比例，适当提高进水比重，使泥水不易渗透。

　　2、叩头

　　(1)现象：顶管机在推进过程中一直往下走，即使纠偏使用也不明显。

　　(2)原因：

　　a.大多发生在粉细砂土中。由于泥水平衡顶管机比较重，而且机器转动起会相起震动，这种震动会使粉细砂土很快液化，从而降低了它的承载力，就会使顶管机产生往下沉的趋势。

　　b.或者是遇到了上下两层不同性质的土，由于下面一层土较软，而使顶管机往下偏。

　　c.泥水压力控制不好。

　　(3)防治措施：

　　a.首先仔细阅读土质资料，如果在粉细砂土层中顶进偏低，可调低进泥的泥浆浓度，减小顶进速度。

　　b.如果是遇到两层软硬程度不一样的土时，应注意让顶管机的头部略微往上翘一些，同时把前三至四节管与顶管机后壳体联成一体。

　　3、泥水管内产生沉淀、堵塞现象

　　(1)现象：泥水管内泥水流动不畅通，顶管机推进因此也不顺利。

　　(2)原因：

　　a.在泥水管内生沉淀这种现象大多发生在砂土层中。一是由于排泥泵效率低下流量不足，在泥水管内的流速小于临界流速使泥砂产生了沉淀。二是在顶管机停止推进以前对管内冲洗力度不足致使泥砂产生沉淀。如果是粉细砂，一旦沉淀在泥水管内，时间一长板结起来就比较难冲洗干净。

　　b.在含水量少的粘土层中，粘土会变成如同鸡蛋一样的泥团，如果泥团过大，它在管道的弯头和蝶阀处会把管道堵塞。无论是哪一种管道堵塞，都会影响顶管机的正常推进，时间一长，顶管机会往下沉，从而影响到顶管的质量。

　　(3)防治措施：

　　a.如果排泥泵达不到所需的流量要求时，就应该更换。

　　b.停止推进前必须对排泥管道进行较为彻底的清洗。

　　c.如果是在含水量小的粘土中推进，应减小刀盘每转一圈时所切削泥土的厚度，同时适当加大送水量。另外在排泥管道与基坑旁能之间加一只沉淀箱，可让土块或卵石在该箱里沉淀下来，过一段时间只需打开箱底排出。

　　九、安全管理体系及保证措施

　　编制要点：

　　1、确定安全管理目标

　　2、建立项目安全管理组织机构并明确职责

　　3、针对该分部分项的重要危险源，制定相应的安全技术措施

　　4、季节性安全施工技术措施

　　5、针对性的应急预案

　　6、施工安全的监测监控

　　顶管施工的主要危险因素：

　　1、吊运、吊装

　　2、有限空间作业(人工顶管、机械顶管的接头维修、拆装中继间等)

　　3、高处作业

　　4、临边洞口

　　5、临时用电