2-4顶管施工方案 1.8 .doc

第一章第一章 编制依据编制依据 1 11 1 相关文件相关文件 1 1 1 珠江新城 F2 4 地块项目首层给排水平面图 施工图纸 1 1 2 广州市建设委员会颁发的有关建筑规程 安全及文明施工文件 1 1 3 本公司有关施工 施工质量 安全生产 技术管理等文件 1 21 2 本工程采用的施工技术标准 规范和验评标准本工程采用的施工技术标准 规范和验评标准 1 2 1 给排水管道工程施工及验收规范 GB50268 2008 1 2 2 给水排水构筑物工程施工及验收规范 GB50141 2008 1 2 3 顶管施工技术及验收规范 中国非开挖技术协会行业标准 1 2 4 给排水构工程顶管技术规程 CECS246 2008 1 2 5 地下工程设计施工手册 中国建筑工业出版社 2001 版 第二章第二章 工程概况工程概况 2 12 1 工程简介工程简介 共 95m坡度 i 0 003 埋设深度为约 3 9 4 2m 管道采用 F 型 级钢筋混凝土管 材 砼等级为 C50 级 由于管道埋设深度大 本段污水管道采用非开挖的方法 顶管法 施工 主要工程量一览表 名称规格数量及说明 顶管 D1200mm 95m 管埋深约 3 9 4 2m 2 22 2 场地工程地质情况场地工程地质情况 根据施工图纸提供的地质资料反映 自上而下为素填土 2 32 3 工程特点工程特点 2 3 1 场地 由于施工场地是在道路和建筑物旁 场地狭窄 所以要切实做好现场 安全和文明施工工作 施工前做好各种宣传和教育工作 施工中加强对安全施工的监控 力度 最低对周边环境的影响 2 3 2 施工配合 本工程工期紧 顶管作业需 24 小时连续施工 夜间施工 需要有 关单位的大力配合和支持 工作井及接收井要严格围闭和夜间照明 2 3 3 砼管材要预定并有 8 10 天的养护龄期才能满足砼抗压 抗渗强度要求 需做 好管材采购计划 2 3 4 工作井和接收井位于构筑物和道路附近 要严格围蔽和夜间照明 第三章第三章 工程施工目标工程施工目标 3 13 1 质量目标质量目标 本工程质量目标为合格 3 23 2 进度目标进度目标 顶管作业 40 天 闭水试验和恢复 20 天 总工期 60 天 3 33 3 安全目标安全目标 实施施工全过程 六无 即无伤亡 无重伤 无倒塌 无中毒 无爆炸 无重大 机械交通事故 3 43 4 环境保护目标环境保护目标 在施工过程中 加强现场施工管理 为保证周边道路正常运作及施工现场的安全 采取合理的围蔽措施 尽量降低施工噪音和降低尘埃 及时清除和搬走在施工过程中产 生的垃圾 减少对周围环境的影响 确保粉尘 噪音 废水 废气的排放达到国家规定 的有关标准 第四章第四章 施工前期准备施工前期准备 4 14 1 施工便道及交通组织施工便道及交通组织 本工程位于道路和建筑物附近 场地较为狭窄 在施工期间需要根据施工沿线以确 保施工机械 材料等的正常进出 同时力求最大程度减少顶管工作井 接收井施工对道 路造成的影响 4 24 2 施工用电施工用电 采用道路附近建筑物供电系统提供顶管和生活办公的照明用电 同时为保证施工正 常顺利进行 4 34 3 施工用水施工用水 根据本工程特点 施工用水主要采用自来水 检查井 工作井施工用自来水取水点 从附近供水系统接入 4 44 4 预制场 堆料场预制场 堆料场 混凝土全部采用商品混凝土 现场不设置集中拌和楼 砂浆全部采用自拌 工地设 置砂堆场和砂浆拌和机场地 4 54 5 临时设施临时设施 综合现场的具体情况 本工程在工作井处占用部分地块 作为工作井 顶管配套设 备 机械 材料等工作场地 其他材料和生活办公设施在施工现场由工程项目经理部组 织统一堆放 4 64 6 施工技术准备施工技术准备 4 6 1 认真组织和落实主要工程技术人员 熟悉施工图 领会设计意图 阅读建设单 位述及的规定 要求和参照标准 4 6 2 做好定位点控制 以便施工放样时用 并按规划局提供的永久水准点 沿线自 引临时水准点 施工中经常进行校核 4 6 3 对施工范围内的地下管线和架空线 管线范围内及施工需用场地内所有障碍物 如管线 电线杆 树木及附近房屋等的准确位置 进行实地详细调查情况以作保护措施 4 74 7 机械 材料进场准备机械 材料进场准备 4 7 1 合理调配资金 按照材料及机械计划分批进场 4 7 2 根据顶进长度 计算所需的各类管线 进水 排泥和电缆等 的长度 准备 好各类管线和所需的辅助物 固定架等 4 84 8 沉井内作业准备沉井内作业准备 施工人员下去沉井底进行顶管作业时 必须先搭设上下梯 上下梯采用门式架搭设 中间放置钢梯 如下图所示 同时在沉井周边用钢筋和安全网搭设围栏 围栏高 1 2m 上下梯搭设完毕后 先吊放有毒气体探测仪下去 探测无有毒气体时才可下人进行钢筋 绑扎 并在井下作业期间 定时开启鼓风机向井内鼓风 保证井内空气流通和氧气浓度 沉井结构 顶管洞口 沉井上下梯 沉井周边围栏 人员下去后 在每个沉井底固定安装一部有毒气体探测仪 每天下井前 先在井口 观察探测仪有没报警 如没报警 人员才可下井作业 如发现探测仪报警 这利用准备 好的鼓风机向井内鼓风 直到探测仪不报警 人员才可下井作业 第五章第五章 施工部署施工部署 5 15 1 管理组织架构管理组织架构 为保证工程能按质 按量 按期完成 强化施工现场的组织管理工作 项目部组织 架构如下 5 25 2 施工流程施工流程 根据顶管工艺流程的特点采取先进行工作井和接收井施工 然后进行顶进作业 最 后进行检查井施工的步骤 测量员 方伟才 林奕金 图图 5 15 1 工程项目管理架工程项目管理架 构构 项 目 负责 林铭侠 技术负责人 华国 黄建 生 机电员 朱智贵 材料员 胡国均 林超仁 施工员 文建宇 刘惠松 井体施工队顶管施工队 质安员 胡志棉 废泥浆外运 工作井施工 设备安装调试 管材吊装就位 管道内管线安装 开机顶进 管道排泥 回收顶进机头 检查井施工 恢复路面 管材制作加工 测量控制及纠偏 接收井施工 施工准备 下一节管下坑 拆除管道内管线 施工下一节 回填井位 工作井排水 顶管施工工艺流程图顶管施工工艺流程图 5 35 3 施工安排施工安排 本工程顶管设备采用从日本引进的伊势机 TCC2000 泥水平衡式顶管机 待工作井顶 管出洞口处理好之后 顶管设备方才进场 按照平面布置图合理摆放 根据工程特点设 1 个工作井 2 个接收井 在 F 轴设工作井 N 轴 U 轴设接收 井 根据土质情况顶管施工以每天 20 30m 的速度顶进 顶管完成后在接收井位置采用吊 机挖土取出工具头 再进行检查井作业 5 45 4 施工平面布置施工平面布置 在现场设顶管工作井 接收井 和管材堆放场地 钢砼顶管采用汽车吊机吊装 由 于受场地限制 材料按工程进度要求分期 分批送到现场 按平面布置堆放 施工场地 设置标志牌和标志线 夜间设标志灯 开挖土方随挖随运到堆土场并及时外运 临时用电采取 380V 三相五线制 由附近电房接到工作井或接收井位置 供卷扬机 油泵 通风系统及水泵等用电设备使用 并配置一台 150kw 的发电机备用 坑内及管道 内照明均采用 12V 安全电源供电 第六章第六章 主要施工方法主要施工方法 6 16 1 顶管施工顶管施工 6 1 1 顶管工程力学参数确定 顶管计算的根本问题是要估计顶管的推力 顶管的推力就是顶管过程管道受的阻力 包括工具头正面泥水压力 管壁摩擦阻力 泥水平衡压力 在封闭的工作仓内加泥水压 力平衡地下水压力 是防止泥砂涌入的重要方法 泥水压力一定要合理 压力较小 大 量的泥砂涌入 会造成路面破坏 地表设施受损 压力过大 会增大主千斤顶负荷 严 重的可能产生冒顶现象 本工程采用顶管顶进阻力计算的经验公式进行计算 F F0 F1 F0 迎面阻力 kN F0 13 2 D0 N F1 管壁摩擦力 kN F1 D0 Lfk D0 管外径 m L 推进长度 m N 土的标准贯入指数 9 13 fk 管道外壁与周围土的摩擦系数 KN m2 取最长一段顶管段 D1200mm L 95m 为例 迎面阻力 F0 13 2 1 2 13 646 59kN 管壁摩擦力 F1 D0 Lfk 1 2 179 9 5 3389 32kN 顶进阻力 F 646 58 3389 32 4035 908kN 大于工作井允许最大顶力 2500KN 中继站数目 i 4035 908 2500 1 0 614 取 i 1 由上式可见顶进阻力主要由管壁摩擦力组成 顶进 95 米以下可不用增加中继站 其 余管径参照 D1 2m 管段执行 中继间采用二段一铰可伸缩的套筒承插式结构 偏转角 2 端部结构形式与 所选用的管节形式相同 外形几何尺寸与管节基本相同 在铰接处设置 2 道可径向调节 密封间隙的密封装置 确保顶进时不漏浆 并在承插处设置可以压注润滑脂的油嘴 以 减少顶进时密封圈的磨损 中继间的铰接处设置 4 只注浆孔 顶进时可以进行注浆 减 小顶进阻力 因土层变化不大 考虑到长距离顶管的特殊性并结合以往同类工程的施工经验 根 据总推力 管材轴向允许推力 500t 按 100m 一段设置一台中继间 6 1 2 顶进设备的选用 顶进设备主要包括千斤顶 高压油泵 顶铁 工具管及运出土设备等 千斤顶是掘 进顶管的主要设备 考虑到为避免千斤顶故障而影响工程进度 故采用两套设备 千斤 顶在工作坑内的布置采用两台并列式 顶力合力作用点与管壁反作用力作用点应在同一 轴线防止产生顶时力偶 造成顶进偏差 根据施工经验 采用机械挖运土方 管上半部 管壁与土壁有间隙时 千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的 1 4 1 5 处为宜 高压油泵由电动机带动油泵工作 选用额定压力为 62Mpa 的 ZB 500 塞泵 经分配器 控制阀进入千斤顶 各千斤顶的进油管并联在一起 保证各千斤顶活塞的出力和行程 顶铁是传递和分散顶力的设备 要求它能承受顶压力而变形 并且便于搬动 根据 顶铁位置的不同 可分为横顶铁 顺顶铁和 U 形顶铁三种 本工程采用横顶铁形式 工作坑上设活动式工作平台 平台用 30 号工字钢梁 上铺 15 15cm 的方木 工作 坑井口处安装滑动平台 作为下管及出土使用 在工作平台上设直重架 上装电动卷扬 机 其起重量应大于管子重量 后座油缸连接板油缸导轨 刚性顶铁顶铁环形顶铁穿墙止水 顶进设备布置图 6 1 3 挖土与顶进 顶管施工顺序如下图所示 首先 接收井 泥水分离器 沉淀池 泥浆调整池 接收井 泥水分离器 沉淀池 泥浆调整池 接收井 泥水分离器 沉淀池 泥浆调整池 接收井 泥水分离器 沉淀池 泥浆调整池 接收井 泥水分离器 沉淀池 泥浆调整池 工作井 排泥泵 送泥泵 旁通阀 工作井 排泥泵 送泥泵 旁通阀 工作井 排泥泵 送泥泵 旁通阀 吊机装管 工作井 排泥泵 送泥泵 旁通阀 工作井 旁通阀 排泥泵 送泥泵 1 安装顶管掘进机 控制台及泥浆沉淀池 2 吊机吊装顶进管 3 挖土 顶进 3 重复挖土 顶进直至顶管机到达接收井 5 拆除顶管机 砌筑检查井 将工具头下到导轨上 就位以后 装好顶铁 连接好各系统并检查正常后 校测工具头 水平及垂直标高是否符合设计要求 合格后即可顶进工具头 然后安放混凝土管节 再 次测量标高 核定无误后 开动工具头进行试顶 待调整好各项参数后即可正常顶进施 工 1 顶进掘进机洞口处地基加固及止水圈施工 土体加固过程中要对管线地面进行跟踪沉降观测 顶管机进入加固范围时 要观察出土 与顶力的变化情况 顶管掘进机在顶至离接收井约 10 米处停止对管壁外注润滑浆 防止 进洞时浆液流入接收井内 在洞口外侧 要设置钢封门 钢封 门采用 22 槽钢 密排布置 顶管掘进机 出洞口处必须进行止水圈施工 以防漏 水 洞口止水装置如上图 2 顶进施工 顶进施工主要利用工具头的管前端 取土 千斤顶出镐在后背不动的情况下 将雨水管向前顶进 其操作过程如下 1 安装好顶铁挤牢 管前端已一定长度后 启动油泵 千斤顶进油 活塞伸出一 个工作行程 将管子推向一定距离 2 停止油泵 打开控制阀 千斤顶回油 活塞回缩 3 添加顶铁 重复上述操作 直至需要安装下一节管子为止 4 卸下顶铁 下管 用钢套环连接混凝土管 在混凝土管接口处放一圈止水胶圈 以保证接口缝隙和受力均匀或采用其他防渗漏措施 保证管与管之间的连接安全 3 泥水系统的安装 泥浆池应尽量靠近工作井边 可采用并联法 见图 泥浆池尽量靠近工作井边 可以减少排泥管路过长而且产生的管路摩阻力 沉石箱 的配置可沉淀块状物 防止块状物直接进入排泥泵引起排泥泵堵塞和损坏 注浆系统应尽量使用螺杆泵以减少脉动现象 浆液应保证搅拌均匀 系统应配置减 压系统 在泵出品处 1 米外以及机头注浆处各安装一只隔膜式压力表 3 顶管管节接头形式及防水措施 预埋注浆管 锚固钢筋 钢封门22 槽钢 井壁 机头 成品管 预埋钢污兰 橡胶法兰 洞口止水装置示意图 由于本管道为截污管道 为防止渗漏 管节间必须有可靠的防水措施 本工程混凝 土管采用 F 形接头形式 接头内用止水胶圈止水 4 顶管工作面排水 顶管工作应尽量从下游向上游方向进行 地下水由工作面流向工作井集水坑 再用 泵排出地面 5 管道渗漏的治理 对管道渗水点 先凿 V 形槽 埋入导水水管 用双快水泥封闭管周 待水泥有一定 强度后 用手动泵压入水泥水玻璃浆液封堵 6 管内作业面通风 在顶管中 通风是一个不容忽视的问题 因为在顶时过程的时间比较长 作业人员 在管子内要消耗大量的氧气 久而久之 管内就会出现缺氧 影响作业人员的健康 从 而导致工程事故的发生 因此需解决好通风问题 本工程采用鼓风式通风 选用中型风扇 在施工人员下井前必须先通风 10 分钟 并 利用鸟类对有害气体进行检测 7 压浆与补浆 使用触变泥浆是长距离顶管减少摩阻力的重要技术措施 顶进长度大于 80 米时 应 合理使用触变泥浆 可保持土体稳定塌方对管道的摩阻力 现采用工具管压浆 每五节 混凝土管设一节补浆管段 8 注浆减磨 长距离顶管施工中 顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力 而降低顶进阻力 最有效的方法是进行注浆 注浆使管周外壁形成泥浆润滑套 从而降低了顶进时的摩阻 力 我们在注浆时做到以下几点 1 选择优质的触变泥浆材料 对膨润土取样测试 主要指标为造浆率 失水量和 动塑比 2 在管子上预埋压浆孔 压浆孔的设置要有利于浆套的形成 3 膨润土的贮藏及浆液配制 搅拌 膨胀时间 听取供应商的建议但都必须按照 规范进行 使用前必须先进行试验 一般性能见下表 膨润土纯碱掺加药剂漏斗粘度视粘度 CP失水量 ml终应力比重稳定性 8 4 Cmc PHP l 19 22112 6801 0480 0 001 4 压浆方式要以同步注浆为主 补浆为辅 在顶进过程中 要经常检查各推进段 的桨液形成情况 5 注浆设备和管路要可靠 具有足够的耐压和良好的密封性能 在注浆孔中设置 一个单向阀 使浆液管外的土不能倒灌而堵塞注浆孔 从而影响这浆效果 6 注浆工艺由专人负责 质量员定期检查 7 注浆泵选择脉动小的螺杆泵 流量与顶进速度相应配 8 由于顶管线路长 为使全程注浆压力不致相差过大 在中间还将每隔 400 增设 压浆泵以增大压力 9 泥水浓度的控制 掘进机工作时 泥浆泵应配给适当浓度泥以平衡泥土的压力 泥水浓度必须大于 1 03 即必须是含有一定粘土成分的泥浆 但是 在泥水平衡顶管施工过程中 应针对 不同的泥水 详细情况可参见下表 土质名称渗透系数 m s 颗粒含量 泥水相对密度 粘土及粉土1x10 9 1x10 75 151 025 1 075 粉砂及细砂1x10 7 1x10 515 251 075 1 125 中砂1x10 5 1x10 325 351 125 1 175 粗砂1x10 3 1x10 135 451 175 1 225 砾石1x10 1 以上45 以上1 225 以上 6 1 4 测量与纠偏 1 顶管测量 采用经纬仪和激光水准仪等仪器 1 开始顶第一节管子时 每次顶进 20 50cm 正常顶进时 每次顶进 1m 校正 时 每出土一次测量一次 2 中心线测量 首先在地面用经纬仪确定顶管方向桩 然后在工作坑边的两方 向桩上挂小线 其上吊 2 个垂球到工作坑底部 在工作坑中用激光水准仪照准两垂球 读前端的中心尺刻度 若与中心缓缓进行 使管子逐渐复位 不得猛纠尺的中心刻度相 重合 说明其方向准确 否则其差值即为偏差值 3 高程测量 在工作坑内引设水准点 停止顶进 将激光水准仪支设在顶铁上 测量前端管底高程 2 顶管偏差的校正 顶进中发现与管位偏差 10mm 左右 即应进行校正 1 穿墙各纠偏阶段要求每顶进 10cm 30cm 左右测量一次 2 工具管纠偏应顶进过程中进行 绘制工具管测点行进轨迹曲线图来指导纠偏 管 轴线偏差不允许大起大落 3 纠偏控制由纠偏千斤顶进行 掘进机共有纠偏千斤顶四个 纠偏角度为 2 5 度 能上下左右四个方位纠偏 一般情况下每次纠偏角度不大于 0 5 度 以适当的曲率 半径逐步回到轴线上来 做到精心施工 4 纠偏由激光经纬仪发出的激光束照射在位于钻掘系统的光靶上 根据测得的 偏斜数据 操纵液体纠偏系统 使掘进系统前部铰接的机头产生偏摆 从面实现铺管方 向的调节 纠偏分四步进行 如下图 1 测斜 2 纠偏 3 继续顶进 4 回到正确位置 6 1 5 顶管施工质量控制 项 目允许偏差 钢筋混凝土管最大偏角 0 5 管线轴线偏差 L 100m50mm 标高偏差 L 100m 30 40 相邻管节错口 15mm 无碎裂 接口抗渗试验应达 0 11MPa1 内腰箍不渗漏 橡胶止水圈不脱出 顶进过程中地面沉降控制范围 项 目允许变化范围 mm 地面隆起的最大极限 10 地面沉降的最大极限 10 6 1 6 顶管施工时质量通病的防治 1 叩头 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 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 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 2 泥水管内产生沉淀 堵塞现象 现象 泥水管内泥水流动不畅通 顶管机推进因此也不顺利 原因 A 在泥水管内产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 持久后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 管道的弯头和阀门处会把管道堵塞 无论是哪一种管道堵塞 都会影响顶管机的正常推 进 时间拖长 顶管机就会往下沉 从而影响到顶管的质量 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 3 地面沉降 1 现象 在顶管机过后或顶管施工完成以后 在管子中心线左右两侧的地面产生沉降 并且 随着时间的推延 沉降槽的宽度与深度均匀与日俱增 2 原因 沉降原因有四种 第一种是泥水浓度过低 造成超挖塌方所造成的 第二种是顶管 过程中对土的扰动而产生的沉降 第三种则是由于润滑浆套内的浆液流失所造成的沉降 第四种由于采取了辅助的降水施工所造成的沉降 3 防治措施 控制好进尺与出土量之间的关系 做到不超挖 润滑浆要有一定的稠度 不能太稀 如果对沉降要求很高的情况下顶完全程后 必 须用充填浆把润滑浆完全置换出来 尽量少采用降水这一铺助施工手段 4 遇孤石或障碍物 在该井段顶管开始顶进前 先向各管线单位了解地下管线情况和埋深 并结合仪器 探测 事先摸清管线情况 如管线与顶管位置冲突 这建议迁移管线或迁改顶管线路 如未发现管线或地下构筑物与顶管冲突 则在顶进过程中遇到障碍就是孤石 当顶进过 程中遇到孤石时 利用顶管机前的刀盘反复正反旋转 将所遇孤石切割粉碎 如遇到较 大孤石 难以利用顶管机械切割粉碎 则需调整