顶管涉铁施工专项方案

1 编制依据及原则

1.1编制依据

1、合肥市上海路下穿沪蓉、合福铁路工程地质勘察资料和现场环境条件

2、《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB 50268-2008）

3、《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质[2009]87号）

4、《顶管施工技术及验收规范》（试行）

5、《沉井施工规程》

6、《合肥市上海路下穿沪蓉、合福铁路工程施工图》

7、《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-2005)

8、《上海铁路局邻近营业线施工安全管理实施细则》(上铁运发[2012]586号)

9、《铁路建设项目邻近邻近营业线基坑开挖实行施工许可证制度》(上铁建函〔2014〕2235号)

10、《安徽地铁公司邻近营业线(涉铁工程)施工安全管理系统使用管理办法》(经皖地铁安发〔2016〕7号)

1.2编制原则

1、确保工程质量，本工程需下穿沪蓉、合福铁路，施工条件较差，工期短，从组织机构、施工方案、机械设备、物资供应等方面确保工程质量。

2、合理组织交通，采取有效安全措施，确保交通畅通和施工人员人身安全。

3、确保各施工工序方法合理，保证施工安全。

4、确保各施工顺序安排合理，进度满足要求。

5、文明施工和环境保护，执行国家和合肥市各项环保法规，确保文明施工和环境保护满足要求。

1.3编制目的

为了指导合肥市上海路下穿沪蓉、合福铁路工程雨水顶管工程的顺利

推进。

1.4编制范围

本方案适用于合肥市上海路下穿沪蓉、合福铁路工程雨水顶管工程施工。

2 工程概况

2.1工程概况

1、工程名称：合肥市上海路下穿沪蓉、合福铁路工程

2、建设单位：安徽上铁地方铁路开发有限公司

3、施工单位：中铁十局集团有限公司

4、勘测单位：中铁四局集团有限公司设计研究院

5、工程位置：本工程位于现状北京路和南淝河路之间，道路由北向南依次下穿沪蓉、合福铁路，起讫点里程为K4+780—K5+000）,道路全长220m，两端与总体院设计道路相衔接。

高铁桥下雨水顶管长度72m，管径2*D2400mm ，最大埋深7.92m，工作井1座，接收井1座，此沉井位于线路右侧，从沪蓉高铁线280#墩与281#墩之间以及合福高铁线34#墩与35#墩之间横穿，周围有1处居民建筑物。

2.2工程地质及水系特征

2.2.1工程地质

根据设计地勘资料，顶管段井身与顶管所处地下土(岩)层自上而下分布为：

①层厚1m～6.1m，杂填土：杂色，松散，不均匀，稍湿，表层以建筑垃圾和生活垃圾为主，含植物根茎。

②层厚0.3m～2.2m，淤泥：灰、黑灰色，软塑~流塑，饱和，含粘性土成分，含腐殖质，有腥臭味，承载力基本容许值[f a0]=40KPa，侧壁摩阻力标准值[qk]=8KPa。

③层厚23.6～29.7m，黏土：灰黄色，硬塑，含铁锰质矿物结核氧，分部不均匀，局部富集，见灰色，灰白色条带，干强度高，韧性高，承载

力基本容许值[f a0]=280KPa，侧壁摩阻力标准值[qk]=80KPa。

④层粉砂：浅红色、褐黄色夹少量灰白色，饱和，磨圆度好，级配差，均匀，密实，低压缩性，夹少量粉土，承载力基本容许值[f a0]=200KPa，侧壁摩阻力标准值[qk]=70KPa。

2.2.2水文特征

勘探期间未测得稳定地下水位。由于场地内有水塘，勘探期间上层滞水的标高为15.44米。各土层参透系数（K）经验值如下表：

附表2-1

2.3主要工程数量

附表2-2 主要工程数量表

2.4工期目标

2016年9月20日开始进行施工，计划于2016年10月14日完成，总工期25个日历天。

2.5质量目标

工程一次验收分项合格率须达到100%，实施精品战略，确保省优质工程。

3 施工总体部署

针对工程规模及工程特点，基坑开挖、吊装、顶进在邻近营业线30米范围内施工，施工等级归为C级。本着有利于施工组织管理的原则，项目部设项目经理1人，副经理1人，总工程师1人，安全总监1人。下设工程部、安全质量部、物机部、工经部、财务部、试验室、综合办公室五部两室，设置计划采用2个班组进行施工，分别负责顶管施工以及顶管的土方开挖、回填。

3.1 施工准备

根据《上海铁路局邻近营业线施工安全管理实施细则》及铁路现行施工安全管理规定，邻近邻近营业线施工前须满足以下条件：

（1）施工方案按程序审批通过、并办理邻近营业线施工安全审批、纳入施工计划；

（2）与铁路设备管理单位签订施工安全协议；

（3）施工单位负责人到现场履行职责，安全员、技术员、防护人员

配备到位；

（4）涉及施工人员、机具、设备和材料可能侵限的施工，铁路两侧提前按方案设置有效物理隔离措施；邻近邻近营业线大型机械、起重设备吊臂旋转采取可控防倾倒、旋转、断裂等措施；按规定设置防护设施；

（5）相关施工作业人员经铁路邻近营业线施工安全培训，新进场的施工队、施工机械操作人员经培训和安全教育、并经考试合格；

（6）路局有关部门、设备管理单位、监理单位检查发现存在危及邻近营业线安全的问题责令停工的，施工单位整改并经检查单位确认；

（7）施工单位将作业计划提前告知监理、设备管理单位，监理、设备管理单位安全监督员到场后施工。

3.2施工组织机构

根据本工程特点，结合本公司的施工能力、技术装备水平，本着精干、高效、专业化施工的原则，派遣具有丰富的类似工程施工经验、肯吃苦、业务精的管理人员和技术人员，组成施工队伍。施工队伍由项目部直接进行管理。

附图3-1 施工组织机构图

3.3施工总体安排

提前将人力、物资、机械进入到施工现场，为有序、安全、快速施工储备资源。

⑴动工前的培训和准备工作

将本工程的详细情况，对全体参建人员进行交底和动员，以明确质量目标，明确安全目标，明确工期目标，明确工序控制，明确工程监控。

⑵进行全员岗前安全培训，时刻牢记“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针。工作中严格执行“不伤害自己、不伤害他人、不被他人伤害”的劳动安全原则。

⑶做好技术交底工作，技术交底要交全，交透交细，达到管理者明白管什么、如何管、管到位。操作者明白怎么做、如何做、做到位。

⑷提前做好测量放样和桩位保护。

⑸提前加工各种材料、零配件的准备工作。

3.4劳力组织

顶管工程拟安排施工作业队2个，劳力数量安排如下：

附表3-1 劳动力计划表

3.5机械设备

附表3-2 机械设备配备表

3.6材料准备

附表3-3 主要材料计划表

3.7物质条件准备

⑴材料的准备：根据施工进度计划编制工程所需材料计划，做好材料的申请、订货和采购工作，及时组织材料按计划进场，并做好保管工作。

⑵构配件及设备加工订货准备：提前制定需求量计划。根据需求量计划，向有关厂家提出加工订货计划，并签订订货合同。组织构配件和设备按计划时间进场，按施工平面布置图做好存放及保管工作。

⑶施工机具的准备：编制施工机具需求量计划。对大型施工机械（如挖土机、吊机、顶管设备等）的需求量和时间，落实后签订合同，并做好现场准备工作。

4 施工方案

根据设计要求采用泥水平衡机械顶管的施工方法进行施工。工作井（见工作井剖面图）及接收井（见接收井剖面图）均采用沉井施工，沉井分两次浇筑，分两次排水下沉，首节沉井高度为6m，第二节高度根据沉井深度确定。顶管施工横断面图详见附图一

附表3-3 沉井、顶管参数表

附图3-2 工作井剖面图

附图3-3 工作井平面图

附图3-4 接收井剖面图

附图3-5 接收井平面图

4.1 钢筋砼沉井施工

沉井施工工艺流程：基坑测量放样→场地平整、基坑开挖→沉井测量放样→基础处理→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→降、排水→凿除垫层、挖土下沉→沉降观察→浇筑混凝土垫层→绑扎底板钢筋、浇捣底板混凝土→混凝土养护→井周回填。

4.1.1基坑测量放样

根据设计图纸，定出井位中心点，放出基坑开挖范围，并在四周设置护桩。

4.1.2场地平整、基坑开挖

为了防止沉井井位下方遇到不明管线、构筑物，沉井制作前必须先进行基坑开挖。卸土或开挖基坑前必须先人工挖出探坑和探槽，弄清楚管道的具体位置和标高后，采取必要的保护措施后再开挖基坑。采用机械开挖，

开挖时根据现场地质情况，放坡系数不小于1:1，基坑四周尺寸比沉井尺

寸略宽，利用刃脚垫层形成排水沟，在沉井边设集水井。基坑周围采用刚性隔离，确保人员安全。

附图4-1 沉井开挖断面图

4.1.3沉井测量放样

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。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。

4.1.4基础处理

沉井下设置10cm厚C15混凝土垫层，宽度为1m，从而将沉井的重量扩散到更大的面积上，避免制作中发生不均匀沉降，同时易于找平，刚性扩散角为37.6°，刃脚底宽50cm，有效接触面宽度为50cm。

4.1.5立井筒内模和支架

基础处理验收后，应进行架立内模和支架。支架为双排Φ48*2.8mm的钢管，纵横间距1m，井顶部分沿井壁内外搭设浇筑砼用的操作平台，操作平台宽0.8米，以利于砼浇筑施工。模板采用2440x1220x15mm规格竹胶板，模板支撑：横、竖撑采用两根Φ48*2.8mm钢管，间距500mm；对拉螺栓间距500x500mm，

4.1.6钢筋绑扎

钢筋进场要进行验收，按规格、种类分批挂牌堆放在由衬垫的钢筋堆场上，防止底层钢筋锈蚀。对进场钢筋应按批按规格抽样试验，严格遵守“先试验，后使用”的原则。

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。

4.1.7立外模和支架

钢筋绑扎验收后，应进行架立外模和支架。支架搭设同内模支架，井壁内外模用ф14的对拉螺栓固定，对拉螺栓采用ф14的螺纹钢，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。如下图：

附图4-2 支立模板图

4.1.8浇筑混凝土

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。泵送混凝土将输送管的软管直接放入浇捣段，距离浇捣面1米左右，分层对称浇筑，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。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。

两节混凝土的接缝处设做水平施工凹缝，上节混凝土须待下节混凝土强度达到70%后浇筑，接缝处经凿毛及冲洗处理。

4.1.9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2～3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。

4.1.10沉井下沉

（1）下沉前应进行井壁外观检查，检查混凝土强度及抗渗等级，并根据勘测报告计算极限承载力，计算沉井下沉的分段摩阻力及分段的下沉系数，作为判断每个阶段可否下沉，是否会出现突沉以及确定下沉方法及采取措施的依据。井外壁做下沉高程控制点，并标注高程，作为下沉过程高程控制。在沉井内壁上弹出垂直轴墨线。预留洞采用砌砖进行封堵。

（2）条形基础及加固层的破除应在刃脚砼和第一节井筒砼达到设计强度的100%，第二节井筒砼达到设计强度的75%后进行。条形基础拆除工作应设专人统一协调指挥，对称同步进行，拆除时要加强观测，防止沉井倾斜。拆除时采用人工挖出条形基础及刃脚下部砂石垫层。分段对称、同步拆除完后，方可进行下道工序。

（3）沉井下沉采用排水下沉法。采用从中间开始向四周逐渐开挖，

并始终均衡对称地进行，每层挖土厚度约为 0.3m。按顺序分层逐渐往刃脚方向削薄土层，每次削20cm左右，当土垅挡不住刃脚的挤压而破裂时，沉井便在自重作用下破土下沉，削土时应沿刃脚方向全面、均匀、对称地进行，使均匀平衡下沉。挖土采用挖机配合吊车进行挖土。

（4）在挖土下沉过程中，工长、测量人员、应密切配合，加强观测，及时纠偏。

（5）沉井下沉多采用排水挖土下沉方法，常用方法是：设明沟、集水井排水，在沉井内离刃脚2～3m挖一圈排水明沟，设3～4个集水井，深度比开挖面底部低1．0～1．5m，沟和井底深度随沉井挖土而不断加深。在井壁上设离心式水泵或井内设潜水泵，将地下水排出井外。当地质条件较差，有流砂发生的情况，可在沉井外部周围设置轻型井点、喷射井点或深井井点以降低地下水位，或采用井点与明沟排水相结合的方法进行降水。

（6）沉井下沉观测方法为在沉井外壁周围弹水平线，井筒内按4等分或8等分标出垂直轴线，各吊线坠一个，对准下部标板来控制。观测时间，每班三次，接近设计标高时两小时一次。随时掌握分析观测数值，当线坠偏离垂线达50mm或标高差在100mm，应立即纠正。挖土过程中可通过调整挖土标高或劳动力进行纠偏。

（7）筒壁下沉时，外侧土会随之出现下陷，与筒壁间形成空隙，一般干筒壁外侧填砂，保持不少于30cm高，随下沉灌入空隙中，以减小下沉的摩阻力，并减少了以后的清淤工作。雨季应在填砂外侧作挡水堤，以阻止雨水进入空隙，防止出现筒壁外的摩阻力接近于零，而导致沉井突沉或倾斜的现象。

（8）沉井下沉接近设计标高时，应加强观测，防止超沉。可在四角或筒壁与底梁交接处砌砖墩或垫枕木垛，使沉井压在砖墩或枕木垛上，使沉井稳定。

（9）沉井下沉出现倾斜，如调整挖土仍不能纠正时，可加荷调整，但若一侧已到设计标高，则直采用旋转喷射高压水的方法，协助下沉进行

纠偏。

（10）沉井挖出之土方用吊斗吊出，运往弃土场，不得堆在沉井附近。

（11）沉井下沉需待混凝土强度达到设计强度的75%要求后，方可开始挖土下沉。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。

（12）当下沉距离距设计标高1.5米时，沉井下沉速度应逐渐放缓，挖土高差控制在30cm内，严禁超沉和超挖。

（13）在素混凝土垫层完成后，就可在其上绑扎底板钢筋浇捣底板混凝土。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。施工程序均按照要求施工。

4.1.11沉降观测

沉井制作过程中，在沉井制作场地外3m设置4个沉井观测点，场地混凝土垫层浇筑后测原始标高。混凝土浇筑前后测量各观测点标高，混凝土浇筑完成后每隔2小时观测1次标高，出现异常情况时加大观测频次。基坑正常稳定后每天观测2次。

当沉井下沉过程中，经常可能发生沉井倾斜，偏离中心位置、不沉、下沉过快或突沉的现象。发生这些情况后必须及时采取措施加以纠正。

⑴下沉观测：井筒下沉过程中可能出现倾斜、位移等现象，为了及时发现问题，并随时加以纠正，必须在下沉过程中严密地进行观测检查，以防偏斜过大而造成纠偏困难。对沉井观测可分井内观测和井外观测两种。

⑵井外观测：可以从设置在井壁四周的水平标尺测定，为使水平标尺读数不受到井筒下沉引起的沉井四周土壤不均匀沉降的影响，应将水平标尺设置于距井3～3.5米的位置，各水平标尺尺寸上线标高值均应相同，

并在水平标尺相对应的的井筒外壁上划定统一的竖直标尺数字，这样根据各处水平标尺指的竖直标尺读数就可得出沉井轴线的倾斜角度，也可按两次的读数差，得知沉井下沉距离，水平标尺应用水平仪测放并经常进行复核，井外观测可每隔2小时进行一次并做好读数记录。

⑶井内观测法可采用垂球观测法，就是在井筒内壁四个对称点上在沉井下沉前先划好四条垂直线，下沉时在垂直线位置上悬挂垂球，在下沉正常情况下垂球线应于井壁上所划垂直线重合，当沉井发生倾斜时，此二线便成一个角度，此法较简便、方便，可随时发现井筒倾斜的方向。

⑷防偏与纠偏，当沉井出现倾斜偏差时，应及时进行校正，为有效地防偏与纠偏，应注意分析偏斜产生的主要原因，沉井发生偏斜的原因很多，主要有以下几个原因：

①刃脚下的土质分布不均匀，或地下水水流方向及地面水流大小对基坑四周影响的因素不一样，故井壁四周土壤的摩擦力不均匀。②井壁四周的土压力不均匀。③刃脚挖土深度不均匀或刃脚下遇有障碍物。④开始下沉时拆除砖内模和砼垫层不当，使沉井一开始下沉就出现偏差，当沉井发生偏斜后，应及时进行校正，因为沉井偏斜越大，纠偏就越困难，下沉深度越大，纠偏效果就越小，尤其是在接近设计高程时，纠偏就越困难。

纠偏的主要方法：①由于挖土速度不均匀，引起井筒轴线倾斜的多采用挖土法纠偏。即下沉多的地点少挖土，下沉少的地点多挖土。对纠偏效果最有效。②用高压水冲射下沉慢的一侧井筒的外侧土壤，使这部分土壤松动变为泥浆，同时泥浆又起了润滑的作用，也可同时在其相应刃脚下进行挖土，使该侧井筒与土壤间的摩擦力减小，这样就加快了沉降速度，当纠偏到接近正常位置时，即应停止冲射，使井筒自沉到正常位置。③增加外部荷载法：在井筒较高一边，即下沉慢的一侧，增加荷载，同时在其刃脚下挖空，以利于克服摩擦力，另外也可在沉慢的一边安装振动器振动，促使其加快下沉速度。

⑸下沉困难，沉井在下沉的后阶段，可能会出现下沉困难的现象，产生这样的现象的原因有两种：①井筒外壁与土壤之间的摩擦力过大，超

过了井筒自重，或是刃脚下土壤的承载力大，因而造成下沉困难。②刃脚下方遇到障碍物，如块石、树根等，若遇到第一种情况，可采用在沉井上增加荷载、射水法，或触壁泥浆等方法解决下沉困难。若遇到第二种情况，则应采取措施，将障碍物进行清理，然后再继续下沉。

⑹下沉过快，由于沉井井壁与土壤间摩擦力过小，而刃脚下的土壤承载力又过低，以至于沉井下沉速度过快，甚至发生不挖土也自行下沉的现象，为此必须采取措施，增加摩擦力以降低下沉速度，一般常在井壁外四周填土夯实，增加井壁与土壤的摩擦力，但应注意沉井有被自重拉断的可能。特别是沉井下沉到接近设计标高前仍发现有继续下沉的趋势，可沿刃脚底部分段均匀地放置预制砼块，作支墩，支墩标高应略高于刃脚踏面的设计标高10～15厘米，使支墩在受井筒荷载后，有一定的沉降余地，而不使沉井低于设计标高。

⑺突沉，在沉井下沉到最后阶段应采取措施阻止沉井的自沉，在沉井的四壁采用灌砂夯实，增加井壁与土壤的摩阻力，并向沉井内注水，使井内自重增大，减缓其下沉的速度。

⑻沉井裂缝，沉井在下沉过程中，由于偏差过大，两侧的侧压力不一，可能产生环向裂缝和纵向裂缝，其主要原因是由于井筒在下沉过程中，上层土壤的摩擦力过大，而下层土的摩擦力又很小，下端因自重下沉，而使沉井井壁发生环向裂缝。纵向裂缝主要是由于在下沉过程中，刃脚下遇到块石或其他障碍物，使沉井仅支承于少数点上，而产生裂缝。防止的方法是保证井筒的设计强度，下沉时一定要使沉井的砼达到必要的强度，施工要防止井筒上端的摩擦力过大，遇到障碍物要及时清除，如已经发生裂缝，应尽量清除产生裂缝的外因，防止裂缝继续发生，并在下沉完毕后对发生裂缝的井壁进行加强及防渗措施。

4.1.12沉井封底、浇筑底板

（1）沉井下沉至设计标高，再经2～3d下沉稳定，或经观测在8h内累计下沉量不大于10mm，即可进行封底。

（2）封底前应先将刃脚处新旧混凝土接触面冲洗干净或打毛，对井

底进行修整使之成锅底形，由刃脚向中心挖放射形排水沟，填以卵石作成滤水盲沟，在中部设2～3个集水井与盲沟连通，使井底地下水汇集于集水井中用潜水电泵排出，保持水位低于基底面0．5m以下。

（3）封底采用C20素砼浇筑，在刃脚下切实填严，振捣密实，以保证沉井的最后稳定，浇筑底板混凝土。

（4）混凝土浇筑应在整个沉井面积上分层、不间断地进行，由四周向中央推进，并用振动器捣实。

（5）混凝土养护期间应继续抽水，待底板混凝土强度达到70％后，对集水井逐个停止抽水，逐个封堵。

4.1.13井周土方回填

回填土采用机械配合人工回填，底板到管顶上500mm处采用水坠砂回填，每铺400mm做灌沙试验，压实度不小于90%，检验合格后再进行上一层施工。管顶以上采用素土回填。

4.1.14沉井下沉施工常遇问题和预防处理方法

沉井下沉时可能遇到各种问题。将其原因及处理方法简列如下，施工时可针对性解决。如下，附表4-1