顶管专项施工方案.doc

广佛新干线段（虹蛉路至325国道）第一标段顶管施工组织设计南海新桂城水厂专用输水管道工程广佛新干线段（虹蛉路至325国道）第一标段工程 顶 管 专 项 施 工 方 案工程名称： 工程地点： 编制单位： 编 制 人： 编制日期： 年 月 日 审 批 人： 审批日期： 年 月 日 目 录第一章总体概述.5第一节编制依据.5第二节 工程概况.5第三节 工程水文地质情况介绍与分析.5一、 地质情况.5二、 地下水情况.8第二章 顶管井施工.8第三章 顶管施工.9第一节 选择适合本工程顶管机头及其配套设备，顶进设备中继间类型的选择及应急时采取的技术措施.9一、 机头选择.9二、 主顶进系统.13三、 中继环设计.13四、 注浆设备系统.15五、 泥水管路系统.16六、 顶管过程中的应急措施.17第二节 顶管施工工艺.18一、 泥水平衡顶管施工的基本原则.18二、 泥水平衡机械顶管施工工艺流程.20三、 平面布置、井内布置及管内布置.21（一）、基本要求.21（二）、工作井内布置.21（三）、工作井平面布置.22四、出土方案.23五、预案计算.23六、出洞方案.24七、测量以及设备安装.24八、泥水系统的安装.27九、顶进.29（一）、初始顶进.30（二）、顶管机刀盘转速和扭矩控制和调整.31（三）、顶进设备操作.32（四）、泥水控制.33（五）、顶进注意事项.34十、顶管动力、照明配套.35十一、管接口质量控制.36十二、液压系统.37十三、电气系统.37十四、中继接力系统.37十五、纠偏系统.37十六、纠偏操作.37十七、注浆减磨.38十八、应急措施.40十九、施工难点及对策.41第四章 材料、劳动力、机械等投入计划及保证措施.43一、 现场主要材料需要量投入计划及保证措施.43（一）、原材料、成品、半成品供方的评价.43（二）、对合格供方的控制管理.44（三）、工程材料进场计划.44二、现场主要施工机械进场计划.45三、劳动力需要量计划及控制.45第五章施工进度计划及保证措施.46一、施工进度计划.46二、施工进度保证措施.46第六章顶管施工质量保证控制措施.47一、顶管进口洞口的质量控制措施.47二、顶管轴线控制措施.48三、地下管线及地下障碍物的探测.48四、地面及建筑物沉降控制措施.49五、通过不稳定流砂及淤泥层的处理.49六、后靠背顶进时的控制.50七、顶进穿越道路、桥桩、河道的控制措施.50八、现场施工时的保护措施.51九、交叉作业时的保护措施.51十、顶管施工质量通病及防治措施.52十一、成品保护措施.53第七章 顶管施工安全生产、文明施工保证控制措施.53一、 施工用电安全保证措施.53二、 基坑作业施工安全保证措施.55三、 施工机械安全控制措施.55四、 通风措施.56五、 周边建筑物安全保护措施.56六、 防火措施.57七、 防汛、防台风、雨季施工措施.57八、 雨季施工措施.58九、 突发事件应急措施.59第八章 环境保护具体实施措施.60一、 防尘措施.60二、 防噪音措施.61三、 污水处理措施.62四、 淤泥排放及废渣处理措施.63第九章应急救援预案.63第一节 应急预案的方针与原则.63第二节 应急策划.64一、 应急预案工作流程图.64二、机构与职责.651、应急救援领导小组的组成.652、应急资源.653、教育、训练.65三、应急预案的启动时机及响应程序.661、预案的启动时机.662、应急事故发生处理流程.663、事故应急响应程序.664、紧急救援的一般原则.685、急救知识与技术.686、通讯.697、警戒与治安.698、人群疏散与安置.699、现场恢复.6910、预案管理与评审改进.70第三节 工伤事故的调查处理.70第四节 施工现场应急救援情况及救援措施.71第五节 应急领导小组名单.72第一章总体概述第一节编制依据1、国家现行的有关技术规程，施工及验收规范，质量检验评定标准；2、混凝土结构工程施工质量验收规范（gb502042002）；3、市政排水管渠工程质量检验评定标准（gb5026897）；4、岩土工程勘察报告；5、设计的工程图纸；6、其他相关的国家、省市有关规范、标准、规定等。第二节工程概况南海新桂城水厂专用输水管道工程广佛新干线段（虹蛉路至325国道）第一标段，桩号为k0+000至k2+247，位于佛山市南海区，由南海发展股份有限公司投资兴建。其中有部分管道采用顶管的方式进行施工，本方案就针对顶管施工进行详细的组织设计。第三节工程水文地质情况介绍与分析一、地质情况本次勘察的管道主要沿冲积平地展布，环境与地质条件基本一致。根据钻探揭露资料显示，沿线路基的底层岩性主要有：覆盖层主要由第四系填筑土（q4ml）、冲积层（q4al）粉质粘土、淤泥、粉土、份细砂和中粗砂组成，残积层（q4el）为粉质粘土，下伏为下第三系华涌组（e2h）粉砂质泥岩。各岩土层具体的空间分布及结构特征如下所述：1、人工填土（q4ml）：（1）填筑土：管道沿线均有分布，层顶标高2.9919.86m，层厚0.506.50m，呈棕灰、棕红、灰黄色，局部地段深灰、灰黑色，主要为素填土，新近填土，结构松散，以粘性土和砂砾为主，局部夹碎石，路面上的钻孔顶部多为厚约1590cm的砼板，路肩上的钻孔顶部普遍含有植物跟。2、冲积层（q4al）：按土的性状，可细分为七个亚层，分述如下：（2-1）粉质粘土：管道沿线大部分钻孔有揭露，层状分布，状分布，层顶标高-1.6316.45m，埋深0.505.20m，层厚0.503.70m，呈灰、灰黄色，可塑，土体粘性较强，以粉钻粒为主，含较多粉细砂。（2-2）淤泥：管道沿线大部分钻孔有揭露，层状分布，楔状分布，层顶标高-5.3315.65m，埋深1.608.90m，岑后0.608.40m，呈深灰、灰黑色，流塑，土质软弱、粘腻，以粉钻粒为主，富含有机质和腐木质，局部含较多砂砾。（2-3）淤泥质粉细砂：管道沿线大部分钻孔有揭露，层状分布，状分布，局部为淤泥质土，层顶标高-8.730.63m，埋深3.5012.30m，层厚0.804.65m，呈深灰、灰黑色，饱和，松散，石英质，分选性好，级配不良，含较多粘粒和淤泥质。（2-4）粉土：管道沿线少部分钻孔有揭露，楔状分布，层顶标高9.5613.75m，埋深5.5010.30m，层厚1.201.70m，呈灰色、浅兰色，饱和，稍密，土体韧性低，岩芯手捏易晰水，以粉粒为主，局部含较多粘粒或细砂。（2-5）粉细砂：管道沿线大部分钻孔有揭露，层状分布，状分布，层顶标高-10.233.08m，埋深1.3013.80m，层厚0.907.85m，呈灰色，湿，松散稍密，石英质，分选性好，级配不良，含较多粘粒，少量淤泥质。（2-6）中砂：管道沿线大部分钻孔有揭露，层状分布，楔状分布，层顶标高-9.050.58m，埋深3.8012.70m，层厚0.708.20m，局部地段为中粗砂，呈灰、灰黄色，湿，稍中密，石英质，分选性好，级配良好，含少量粘粒。（2-7）粉质粘土：管道沿线少部分钻孔有揭露，楔状分布，层顶标高2.6417.49m，埋深2.3011.30m，层厚1.604.90m，呈棕红黄褐色，可塑，土质粗糙，土体粘性强，以粉钻粒为主，含少量砂砾；3、残积层（q4el）（3）粉质粘土：管道沿线少部分钻孔有揭露，状分布，层顶标高-2.2614.47m，埋深2.108.40m，层厚1.555.75m，呈红褐色，硬塑，土质粗糙，土体粘性较强，含较多砂砾，可见原岩残余结构，浸水易软化。4、基岩及其风化带（e2h）道路沿线的下伏基岩为下第三系华涌组（e2h）紫红色、暗红色泥质粉砂岩，根据风化程度极裂隙发育程度，在本次勘察揭露深度内，可划分为全风化、强风化、中风化和微风化岩带，描述如下：（4-1）全风岩带：仅在zk-c-07钻孔有揭露，层顶标高12.27m，埋深4.30m，揭露层厚2.90m，呈红褐色，岩石风化剧烈，原岩结构基本破坏，岩体呈坚硬土状，局部夹强风化碎块，浸水易软化。 （4-2）强风岩带：仅在zk-c-07、zk-c-08钻孔有揭露，层顶标高9.37 12.09m，埋深1.407.20m，揭露层厚4.805.10m，呈红褐色，岩石风化强烈，原岩结构大部分破坏，岩体破碎，岩芯多呈半土半岩、土夹碎块状，岩芯浸水易软化。（4-3）中风岩带：仅在zk-c-08钻孔有揭露，层顶标高6.99m，埋深6.50m，揭露层厚2.40m，呈红褐色，层状构造，泥铁质胶结，原岩结构部分破坏，岩质软，岩体裂隙较发育，岩芯多呈块状。（4-4）微风岩带：仅在zk-c-08钻孔有揭露，层顶标高4.59m，埋深8.90m，揭露层厚2.10m，呈红褐色，块状构造，泥铁质胶结，原岩构造清晰，岩质较软，岩体完整，裂隙局部稍发育，岩芯多呈柱状、短柱状。二、地下水情况按岩土工程地质条件，水文地质条件和地貌的不同特点，管道沿线地下水以第四系孔隙水、基岩裂隙水为主。其中第四系孔隙水主要贮存于第四系砂土层中，其中（2-2）层淤泥的贮水性好，（2-5）层粉细砂、（2-6）层中砂具较强强的透水性，为本场地的强透水层。基岩裂隙水主要贮存基岩风化裂隙及节理裂隙中，无明确界限，埋深和厚度很不稳定，其透水性主要取决于裂隙的发育程度和性质（包括裂隙的闭合程度、形式、规模、充填物质，以及裂隙的组合形式、密度等），在天然状态，基岩裂隙水具一定的承压性。沿线的地下水主要受大气降水的渗透补给，由于勘察期间为雨季，故其地下水也普遍埋深较浅，实测地下水位埋深为0.752.30m（标高1.7417.99m）。第二章顶管井施工顶管工作井、接受井施工详见专项方案。第三章 顶管施工第一节选择适合本工程顶管机头及其配套设备，顶进设备中继间类型的选择及应急时采取的技术措施一、 机头选型选择好顶管掘进机对顶管施工是至关重要的。根据地质资料，本工程顶管穿越土层基本上都在灰色淤泥质粉质粘土、灰色粉质粘土，该土层土体软弱，含水量大，为确保工程质量万无一失，确保绝对工程安全，我公司根据以往施工经验，决定采用npd-b1200型具有破碎功能的泥水平衡顶管掘进机。泥水平衡顶管掘进机具有沉降控制精度高，顶进速度快，便于操作和维修，施工可靠性好等特点。在长期顶管施工中证实是完全适合本工程地质条件的。泥水平衡顶管掘进机的主要技术参数如下： 结构形式：二段一铰，外形尺寸：总长4.50m，前壳体长2.6m，后壳体长1.9m。灵敏度：d/l=1.0其基本原理是主轴偏心回转运动而破碎的泥水平衡顶管机，其刀盘的正面开口比较大，便于大块的卵石等能进入顶管机内，刀盘正面上下两个泥土和石块的进口，其开口的面积约占顶管机全断面的15%20%。刀盘由设在主轴左右两侧的电动机驱动。电动机是通过行星减速器带动小齿轮，然后再带动设在中心的大齿轮。大齿轮与主轴及轧辊联接成一体。主轴的左端安装有刀盘。这样，只要刀盘驱动电机转动，刀盘也就转动，同时轧辊也转动。在掘进机工作时，刀盘在一边旋转切削土砂的同时还一边作偏心运动把石块轧碎。被轧碎的石块只有比泥土仓内与泥水仓联接的间隙小才能进入掘进机的泥水仓，然后从排泥管中被排出。另外，由于刀盘运动过程中，泥土仓和泥水仓中的间隙也不断地由最小变到最大这样循环变化着，因此，它除了有轧碎小块石头的功能以外还始终能保证水泵的泥水能通过此间隙到达泥土仓中，从而保证了掘进机不仅在砂土中，即使在粘土中也能正常工作。一般情况下，刀盘每分钟旋转45转，每当刀盘旋转一圈时，偏心的轧碎动作达2023次。由于本机有以上这些特殊的构造，因此它的破碎能力是所有具有破碎功能的掘进机中最大的，破碎的最大粒径可达掘进机口径的40%45%之间，破碎的卵石强度可达200mpa。本掘进机的优点是：a、顶管机、主千斤顶。泥水循环系统和泥水分离装置（desandman）成套化。b、带锥形破碎机的条幅刀盘，能破碎小于外径30%，一轴强度196mpa（2000kg/cm2）的砾石。c、该机能适用各种土壤条件，如粘质土、砂土、砂砾混合卵石土和软岩土。d使用安装在轨道上的主顶油缸。一次顶进长度超过100m，e、该机由人在地面遥控操作即可。f、可在控剖台上进行电视监测及方向控制，精度高。带有iseki专利的rsg双光靶方向控制系统，有经验的操作人员可以将方向误差控制在10mm之内！g、使用主千斤顶不间断便可单独顶进一节管子。h、泥水分离装置（dfsandman）是一种密封性好，操作灵活的分离系统，且能节省安装空间。此机型在现今使用较广，我们有着成功施工经验、技术成熟、可靠，对土层扰动少的特点。偏心破碎泥水平衡顶管掘进机是根据含水量较高的砂砾土而专门设计的。因此特别使用本工地基顶管的施工。二、主顶进系统主顶进系统共有4只2000kn单冲程等推力油缸，行程1500mm，总推力8000kn（实际控制顶力为7000kn），4只主顶油缸组装在油缸架内，安装后的4只油缸中心位置必须与设计图一致，以使顶进受力点和后座力都保持；良好状态。安装后的油缸中心误差应小于10mm。主顶液压动力机组合有二台大流量斜轴式轴向柱塞泵供油，采用大通径的电磁阀和系统管路，减小系统阻尼，油缸可以单动，亦可联动。主顶系统由plc可编程序计算器控制，并采用变频调速器实现流量的无级调速。主顶系统操作台设在地面控制室内。三、中继环设计本工程d1200顶管需设中继间，为提高工程的可靠性，每套中继环安装8只800kn双作用油缸，总推力6400kn（实际控制顶力为4000kn），油缸行程为500mm，由于中继环的实际总推力是顶进阻力引起的，所以在正常顶进条件下，中继环液压系统工作压力较低，设备故障率小，可靠性高。中继环的结构形式是经过立车切削加工的，尺寸精度高。在每套中继环处设一台液压动力机组，中继环和主顶进装置由plc可编程序计算器实现预定的联动，只需一名操作人员就可控制。在每套中继环处还安置了行程仪传感器，在操纵台上显示出行程读数，以便操作人员控制。由于中继间启动伸缩次数很多。密封圈极易磨损失效而发生漏水、漏泥砂、漏浆等现象，给工程带来严重后果，甚至发生工程事故。为此本工程中继间结构采用径向可调密封形式，并设二道密封圈。在二道密封圈之间设置4只可以压注润滑油脂的油嘴，以减轻顶进时密封圈的磨损。还设置有4只注浆孔，顶进时可进行同步注浆，以减小顶进阻力。中继间主要技术参数：中继间外形尺寸：ddl=216012001950mm（1200）油缸数量：8只油缸尺寸：ddl=2361801000mm油缸行程：s=500m限定油压：p额=17mpa限定推力：f额=8000kn最高油压：pmax=31.5mpa最大推力：fmax=6400kn顶进速度：v=0-50mm/min油泵型号：zb520-高压油泵pmax=31.5mpaq=18l/min电机型号：y160m4n=15kwn=1450r/min四、注浆设备系统对长距离顶管能否及时地有效地向管节外围压注触变泥浆，已形成和维护好泥浆套，起到高效的减磨作用，往往是顶管成败的关键。为确保本工程的顶管外壁能形成良好的泥浆润滑套，共设置二根总管，二套管路系统。一根专门用于掘进机尾部的同步注浆，另一根用于补浆。本顶管施工用的膨润土触变泥浆，是在地面压浆站配置后，通过二台液压注浆泵压入二根输浆总管，一根总管压注到机头后的储浆箱内，再由螺杆泵把储浆箱内的浆液压入掘进机尾部的同步注浆口。另一根总管压注到管节上设置的环形分管的各个浆孔，不断补充管外壁渗透到土层中的泥浆，以便形成管节外围完整泥浆套。地面储浆箱外形尺寸lbh=21.51m=3m3,机内储浆箱外形尺寸lbh=20.81m=1.6m3。膨润土泥浆搅拌时间必须大于30分钟，经过充分搅拌的泥浆抽入储浆箱进行发酵，发酵时间大于6小时，再通过液压注浆泵压入管内，在膨润土泥浆压入以前，对储浆箱内径发酵的泥浆再一次搅拌，以减少压浆管道的阻尼。注浆泵站由syb50/50ii型单缸液压注浆泵和液压动力张组成，注浆量q=80l/min，注浆压力p=0.080.1mpa，输浆总管由镀锌钢管和球阀、水暖管件组成，与管节上各压浆孔接通的环形管，采用高压软管。注浆设备主要技术参数单缸液压注浆泵型号：syb50/50ii注浆流量：q=80l/min注浆压力：p=4mpa油泵型号：10scy141bq=10ml/rp=31.5mpa电机型号：y112m4n=4kwn=1450r/min五、泥水管路系统由于本工程采用泥水平衡掘进机施工，为使管内操作空间大，提高顶进效率和文明施工程度，经研究决定，采用管内泥水出土方案，由螺旋输送机输出的土体，经泥浆搅拌站破碎和稀释，再通过泥水管路系统循环运行，使顶管能连续推进。泥浆搅拌站的设计充分考虑到现场不具备大量清水的特点，必须采用循环泥浆水进行水力出泥。由于该系统的泥水压力低，不可能起到破碎土体的功能。所以首先在设计时应使得进入泥浆搅拌仓的土体切成小块状，再通过双道搅拌的作用以及大流量泥水的冲刷，使土体稀释为泥浆，不致产生管路堵塞的现象。由螺旋输送机排出的土体先通过封闭管进入泥浆搅拌站。泥浆搅拌站的前端为一螺杆，作用是把土体向后挤压，中间为一过渡接口，设置网络孔，尺寸为100100，目的是把进入泥浆搅拌仓的土体切割成小块状。当土体挤过网格孔后，紧接着搅拌轮就对小块土体在泥水作用下进行再次切割和搅拌。为使土体得到充分搅拌，设置了二只搅拌轮。螺杆、搅拌轮安装在同一根轴上，由一台11kw电机，经过星齿轮减速器驱动，输出转速为9.7转/分，输出转距为10kn-m。泥水系统选用二台渣浆泵。一台放在地面上为送泥泵，另一台放在基坑下为排泥泵。地面安放8只沉泥箱，管路采用无缝钢管，管节接头为卡箍式活络接头。基坑内设有旁通装置等。泥水系统利用telemole管路系统。渣浆泵型号：4/3cah电机功率15kw，流量90m3/h，扬程21.8m,共2台。六、顶管过程中的应急措施1、对开挖面的土体进行改良的技术措施为了对正面的土体进行改良，在机头迎土面的上部布置了注浆管。顶进时，通过注浆管向土体内压注一定量的泥浆并经刀盘搅拌后，可以有效地改良正面的土体，使出土保持顺畅。2、中继间密封的技术措施中继间采用双道可调节橡胶密封圈进行密封，其中有一道密封圈是可更换的，密封圈内有环向压板将密封圈压紧，每块压板上有一个调节螺栓来调节密封圈的压密量，如果密封效果不好，通过压紧压板可以改善密封状况。两道密封圈中有一道事先是压紧的，另一道的压板则是放松的，留作备用，若一道密封圈损坏，就是用另一道。3、管节止转的技术措施顶进时机头在小刀盘及螺旋机的作用下会发生选装，而机头旋转尤其是转角偏大时会对顶进造成不利影响，因此对工具管要采取纠旋转措施。在机头前方筒的水平二侧焊翼板，长1.8m，宽30mm，厚25mm，以防止机头旋转。对机头的旋转主要采用加压重块的方法。在机头二侧焊压铁支架，管二侧亦焊压铁支架。二侧先平均放压铁，共60t。一旦发现机头有微小偏转，立即将压铁移到一侧。4、管道内照明的应急技术措施管道内的照明采用36v安全电压，照明电源由工作井内操作平台上的配电箱供电。工具管和中继间处均安装36v变压器，管道内照明灯每三节管节上装一只，功率为60w。管道内还设有应急照明系统，因故突然停电时，使用应急照明，保证施工人员安全撤离。第二节顶管施工工艺一、泥水平衡顶管施工的基本原理泥水平衡式顶管机是利用加压的泥水及刀盘推动切削刀进行挖掘施工的。压力泥水在挖掘面泥土的表面形成一层泥膜，同时通过压力的作用与挖掘面的土压和地下水压力保持动态平衡，有效的稳定挖掘面，将顶管施工对地面的影响即地面沉降减少到最小。当掘进机正常工作时，进排泥阀均打开，机内旁通阀关闭。泥水从进泥管经过进泥阀进入顶管机挖掘面的泥水仓里，挖掘的泥砂经同泥水搅拌后，通过排泥管和排泥泵送到地面的泥水分离装置。泥水分离装置将泥砂和水分离以后，泥水再次送入刀盘循环使用。这些工序完全由中央操作盘进行遥控。二、泥水平衡机械顶管施工工艺流程测量放样施工准备轨道安放后座顶板安装后座千斤顶安装预进设备安装洞