管道顶管施工方案

江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 1 目目 录录 第一章第一章 编制依据编制依据 3 3 第二章第二章 工程概况工程概况 3 3 第一节 工程概况 3 第二节 工程地质条件 3 第三节 工程特征 5 第四节 交通 电力 地下管线交通 电力 地下管线 5 第三章第三章 施工部署施工部署 5 5 第四章第四章 施工组织施工组织 6 6 第五章第五章 施工准备及工作井 接收井 沉井 施工施工准备及工作井 接收井 沉井 施工 8 8 第一节 技术准备 8 第二节 测量放线测量放线 8 第三节 施工现场组织准备施工现场组织准备 8 第四节 设置施工标准和隔离带设置施工标准和隔离带 9 第五节 顶管工作井 沉井 施工顶管工作井 沉井 施工 9 第六节 接收井沉井施工接收井沉井施工 16 第七节 沉井测量 质量控制及注意事项沉井测量 质量控制及注意事项 16 第六章第六章 顶管施工顶管施工 19 19 第一节 顶管设备选型顶管设备选型 19 第二节 顶管施工工艺顶管施工工艺 21 第三节 最大推力计算最大推力计算 21 第四节 后座墙后座墙 22 第五节 起重设备起重设备 25 第六节 安装 下管就位安装 下管就位 25 第七节 顶管施工测量和方向控制顶管施工测量和方向控制 25 第八节 顶进设备顶进设备 27 第九节 顶管机进出洞口技术方案顶管机进出洞口技术方案 28 第十节 泥水系统 水压控制 注浆量的计算泥水系统 水压控制 注浆量的计算 28 第十一节 操作控制系统操作控制系统 30 第十二节 进出洞口的措施进出洞口的措施 31 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 2 第十三节 减阻措施减阻措施 32 第十四节 顶管进接收坑顶管进接收坑 33 第十五节 管内出泥弃土运输管内出泥弃土运输 33 第十六节 通风通风 34 第十七节 顶进顶进 34 第十八节 减少地面沉降措施减少地面沉降措施 38 第七章第七章 质量保证措施质量保证措施 38 38 第八章第八章 施工安全措施施工安全措施 39 39 第九章 环境保护措施环境保护措施 40 第十章第十章 文明施工措施文明施工措施 40 第十一章第十一章 应急救援预案应急救援预案 41 第一节 应急预案的方针与原则应急预案的方针与原则 41 第二节 应急预案工作流程图应急预案工作流程图 41 第三节 顶管工作坑应急预案顶管工作坑应急预案 43 第四节 设备应急预案设备应急预案 44 第五节 用电应急预案用电应急预案 44 第六节 顶管应急预案顶管应急预案 45 第七节 事故应急预案事故应急预案 45 第八节 报告程序报告程序 51 第九节 保障措施保障措施 51 附图附图 1 1 污水管网总平面图污水管网总平面图 附图附图 2 2 顶管平面图 一 顶管平面图 一 附图附图 3 3 顶管平面图 二 顶管平面图 二 附图附图 4 4 顶管平面图 三 顶管平面图 三 附图附图 5 5 顶管平面图 四 顶管平面图 四 附图附图 6 6 顶管平面图 五 顶管平面图 五 附图附图 7 7 顶管纵断面图 一 顶管纵断面图 一 附图附图 8 8 顶管纵断面图 二 顶管纵断面图 二 附图附图 9 9 顶管纵断面图 三 顶管纵断面图 三 附图附图 1010 管 井连接大样图管 井连接大样图 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 3 第一章第一章 编制依据编制依据 1 室外排水设计规范 GB50014 2006 2011 年版 2 给水排水管道工程施工及验收规范 GB50268 2008 3 给水排水工程构筑物结构设计规范 GB50068 2002 4 混凝土和钢筋混凝土排水管 GB T 11836 2009 5 顶进施工法用钢筋混凝土排水管 JC T640 2010 6 江门市高新区综合污水处理工程 一期 可行性研究报告 7 国家相关技术规范规程 8 通过阅读图纸及岩土勘察报告等 第二章第二章 工程概况工程概况 第一节第一节 工程概况工程概况 江门高新区综合污水处理工程 建设单位为江门融浩水业股份有限公司 监理单位 为江门建设工程监理顾问有限公司 设计单位为中国市政华北设计研究总院设计 由广 东海富建设有限公司承建 本厂区规划用地面积 15475 9 建设用地面积 12827 2 该工程位于江门市江海区南山路 珠三角环线高速公路南侧 建成后日处理量为 10000m3 d 本工程污水顶管主要分为厂区内粗格栅及进水泵池段及南山路段 第二节第二节 工程地质条件工程地质条件 一 厂区内地质及水文情况一 厂区内地质及水文情况 1 地理位置 该工程位于江门市江海区南山路 珠三角环线高速公路南侧 2 地质概况 本工程场地上覆盖地层为第四系素填土 Qml 耕种土层 Qnd 及第四系海陆交互 相沉积层 Qmc 下覆基岩为寒武系八村群 bc 泥质粉砂岩 地层结构较简单 场地内的填土层为素填土 主要由粘性土组成 含风化岩碎块 为人工新近堆填而 成 呈松散状态 耕植土主要由粉质粘土组成 软可塑状 见植物根系 海陆交互相沉 积层主要为淤土 淤泥质土和淤泥质沙土 淤泥 淤泥质土在场地内呈连续分布 分布 广泛 淤泥质粉沙土主要分布场地的东南侧 中 北布局零星分布 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 4 根据钻探揭露 场地上部第四系 Q 土层 按其工程特征 成因类型和沉积层可 分为填土层 Qml 耕植土层 Qpd 以及海陆交互相沉积层 Qmc 下覆基岩为寒武系 八村群 bc 泥质粉砂岩 场地地下水位一般埋深较浅 地下水埋深 0 00 1 50m 高 程 0 34 2 30m 场地地形高差变化较小 地下水位受地形变化较小 地下水水位变化主 要随邻近河流水位以及季节性降水影响而波动 3 地下水类型及含水层富水性 场地地下水类型要为第四系孔隙潜水以及上层滞水 拟建场地处于南亚热带海洋性季风气候区 雨量充沛 并为珠江水系入海口 周围 河网发育 为地下水渗入补给了充足的水源 场地内地下水补给主要来源于大气降水的 垂直补给 邻近河床的侧向补给 并接受上部土层孔隙水越流的补给 场地地下水排泄 主要以蒸发及向地势较低出流动排泄 地下水由于水力梯度小 水平排泄缓慢 近似处 于静止状态 二 南山路段地质及水文情况二 南山路段地质及水文情况 1 地形 地貌 该段污水管顶管沿线 道路完整 地形较平坦 建筑物稀少 相对高度差 0 5m 左 右 地面一般坡度为 0 2 左右 2 地质概况 场地上覆地层为填土层 Qml 海陆交互相沉积层 Qmc 地层结构较简单 场地内的填土层为素填土 主要由粘性土 大部碎石及角砾等组成 为人工回填路 基土 稍压实 其中顶面为路面砼 厚约 12 海陆交互相沉积层主要为淤泥 在场地 内呈连续分布 局部夹薄层状粉细砂 根据钻探揭露 场地上部第四系 Q 土层 按其工程特征 成因类型和沉积层序 可分为填土层 Q4ml 海陆交互相沉积层 Q4mc 3 地下水类型及含水层富水性 场地附近地表水系发育 雨量充沛 为地下水的循环补给提供了良好的自然条件 区内地下水埋藏浅 径流滞缓 地下水与地表水相互呈补给状态 雨季及涨潮时河流补 给地下水 旱季及退潮时地下水向附近河流排泄 地下水动态呈垂直及侧向渗入 蒸发 型 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 5 场地地下水类型主要为第四系孔隙潜水以及上层滞水 第四系淤泥层 透水性差 富水性弱 一般属于弱透水层 但淤泥质土层常含较多砂 局部夹薄层粉细砂 故本层 部分属于中等透水层 本场地的地下水较丰富 第三节第三节 工程特征工程特征 1 本工程顶管采用 级钢筋混凝土管 管材分别符合钢筋混凝土管管材符合GB T 11836 2009 标准 JC T640 2010 标准 2 顶管用 级钢筋混凝土管采用钢套环接头 施工地基承载力 100kpa 3 当遇软土地时管道地基由道路软基处理时一并考虑 道路软基不做处理时 采用 搅拌桩复合地基处理 处理后承载力 100kpa 在一般情况下将地基夯实后 100kpa 第四节第四节 交通 电力 地下管线交通 电力 地下管线 该管道施工正处于江海区南山路旁 因此 道路十分通畅 吊车进入十分方便 就 地利用原有道路就可以满足施工车辆的正常运行 现动力电接到施工现场内 可就地解决用电问题 同时需要自备发电机 以作备用 随时可以解决工程用电应急 根据设计图纸所提供数据 污水管埋深 3 2 8 2m 左右 除开挖外可能遇到的地下 管线或障碍物较少 施工时为确保顺利顶进管道 必须对原有雨污水管 通信线路 电 力线路作充分的调查了解 通过有关部门及建设单位掌握实际数据 结合提供的管线资 料 确定切实可行的施工方案 以保证工程顺利完成 第三章第三章 施工部署施工部署 我们将组织高素质精干队伍 强有力的管理机构 精良的施工机械设备迅速进场 建立健全施工所需相应职能部门 完善管理结构层 满足该工程的需要 确保在合同之 内完成该项目工程 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 6 施工管理组织机构图 第四章第四章 施工组织施工组织 一 组织机构一 组织机构 为了统一协调 统一指挥 确保工程高效 有序的进行 本着高效精干 业务系统 化管理原则 选用精明强干领导者任项目经理 选用懂业务 懂技术 会管理有各种职 称的各类人员组成整体素质高 安全质量意识强 管理水平高的项目经理部 对整个工 程进行运行施工 项目经理部设项目经理 1 人 总工程师 1 人 土建施工队 顶进队 注浆队 技安部 材料后勤保障部 见组织机框图 二 劳动力组织二 劳动力组织 充分考虑各业务部门的需要 确保工程建设运转正常 本着分工明确 职权到位 满足急需的原则 根据本标段所含工程类别 工程数量 工程要求 工程项目分布 进 行劳动力资源优化配置 三 施工进度计划及工期保证措施三 施工进度计划及工期保证措施 1 本着先重点后一般 全面组织平行流水作业的原则 结合本标段工程实物的工作 量 合理安排 达到业主对本标段工程的工期要求 2 根据我单位实际施工能力 队伍素质及技术水平 机械状况 财务实力进行合理 安排 组长 项目经理 范火 平 副组长 现场负责 副组长 技术主管 欧建 国 工程师 欧建国 安全员 吴艾茵 质检员 何树浓 测量员 陈奕南 试验员 黄长根 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 7 3 针对本工程特点 选择先进 合理 安全 可靠的施工方案 科学安排工序衔接 确保工程连续均衡施工 4 切实做好施工期间协调工作 保证工程顺利有序进展 四 工期保证措施四 工期保证措施 1 成立保工期组织机构 成立由项目经理任组长 有关人员参与的 保工期领导小组 健全岗位责任制 从 组织 制度和措施上保证工期目标的实现 2 组织保证 1 就近调遣精兵强将 缩短施工准备期 平行作业 尽早进入施工 2 建立岗位责任制 签订责任状 完善考核制度 围绕工期目标 制定各阶段 详细施工进度计划和具体措施 任务细划到班组 层层落实 3 根据工程进展情况 适时组织劳动竞赛 开展比进度 比质量 比安全的活动 调动职工的积极性和劳动热情 奖勤罚懒 不断掀起施工高潮 提高劳动生产率 加快 施工进度 确保总工期的实现 4 强化施工调度与协调指挥 超前布局谋势 密切临控落实 发现问题及时解决 重点项目工序 采取垂直管理 重点投入 重点扶持 3 劳动力保证 根据标段工程数量 施工进度安排 合理调集 安排和调整劳动力 及时解决民工 工资 充分调动民工积极性 按形象进度计划 组织好 运用好劳动力资源 随时做出 劳动力使用计划 保证劳动力充足 4 材料保证 按照施工进度安排 编制详细的周 旬材料使用计划 超前订货加工 同时严把材 料关 防止不合格材料进场影响质量和工期 5 机械保证 施工中配备足够完好的机械和机具 并保证有足够的富余量 及时做好设备的使用 保养和维修工作 确保各种机械的正常运转 提高完好率和利用率 6 技术保证 1 提前做好图纸会审工作 对图纸中有疑问的地方时与设计单位联系 以免耽误 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 8 工期 2 技术人员认真审核图纸 做好各专业技术交底工作 提供正确数据 确保结构 物尺寸 位置正确 避免返工现象 3 提前做好各种材料的复查和检测工作 完善各种资料 做好各种记录 4 根据本工程的技术难点和环境特点 精心细化实施性施工组织设计 实施网络 计划 动态管理 合理安排工序 正确处理各工序之间的矛盾 做到环环相扣 井然有 序 充分发挥科技生产力的作用 加快进度 第五章第五章 施工准备及工作井 接收井 沉井 施工施工准备及工作井 接收井 沉井 施工 第一节第一节 技术准备技术准备 1 熟悉图纸 了解顶进管道的实际长度 埋深 管道的设计要求和结构要求 掌握穿越段地质情况 因该顶管段无准确地勘察报告说明地下土质 要挖深坑取得准确 资料 确保万无一失 2 与相关部门取得联系 办理有关手续 了解穿越段地下管线 障碍物实际情 况 确保施工正常顺利进行 3 配备相关的设备 材料及各种辅助设施 4 做好围护搭设 设置明显施工标志和安全警示标志 提醒过往车辆和注意行 人安全 5 做好现场环境保洁措施 防止扬尘污染 第二节第二节 测量放线测量放线 1 测量方法 在工作井后座位置设置测量机座 测量基座由地面引入地下 避免 工作井的变形引起的误差 将激光经纬仪放置在其上调平后 使激光经纬仪发射的激光 沿着顶进方向水平射出 打在工具头的测量靶位上 通过望远镜读出工具头的偏差 每 隔 0 5m 记录一次 辅以人工测量校对 2 纠偏办法 顶进中发现管位偏差 5mm 左右 即应进行校正 纠偏校正应缓缓进 行 使管节逐渐复位 不得猛纠硬调 校正方法采用工具头自身纠偏法 控制工具头的 状态 向下 向上 向左 向右 这种方法纠偏方法良好 每次纠偏的幅度以 5mm 为一 个单元 再顶进 1m 时 如果根据工具头的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势没有减少时 增大纠偏力度 以 5mm 为一个单元 如果根据工具头的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 9 势稳定或减少时 保持该纠偏力度 继续顶进 当偏位趋势相反时 则需要将纠偏力度 逐渐减少 第三节第三节 施工现场组织准备施工现场组织准备 1 管线保护与地面监测措施 在顶管施工前应对周围建筑物和重要的管线处布置若干监测点 在施工过程中应根 据点的位移 沉降的变化情况及时修正各项顶管施工技术参数 及时采取行之有效的保 护盒补救措施 如果施工现场条件不允许直接布置监测点 这采用间接布点的方式 即在管线的水 平轴线的垂直方向布置地面沉降点 通过地面沉降来确定下沉量 在顶管施工过程中 地面隆起的最大极限值应控制在 100mm 之内 地面沉陷的最 大极限为 80mm 2 施工组织准备 1 建立组织管理机构 配备专业技术 施工管理人员 完善项目部的日常管理 工作 2 组织必要的施工作业人员及时进场开展工作 在领会设计内容和熟悉工程图 纸的基础上 进行施工现场勘查 并做好现场平面布置 3 认真进行施工前的技术交底工作 并会同甲方从施工现场引进规划红线 进 行基准线 水准基点的测放和复核工作 把桩位测量和放样等事宜落到实处 4 在业主确保 三通一平 的基础上 项目部应向业主及时了解施工现场的顶 管范围的地下管线和旧基础等障碍物情况 并要求提供可靠资料 在无资料的情况下 各相关施工单位应到现场实地解决 以确保工程施工的正常进行 5 做好进场设备的维修保养工作 力争做到相应配套 性能完好 应用方便 器具齐全 6 按照甲方规划的施工总平面的布置要求进行施工布置 如 场内临时设施等 的统筹安排和搭建 以及对供电 供水等日常生活和施工设施的完善 第四节第四节 设置施工标准和隔离带设置施工标准和隔离带 1 在工作坑处进行全封闭围栏挡护 并设置明显标识 标牌 穿越处设置安全警 示标志 提醒过往行人和车辆注意安全 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 10 2 夜间在每个警示点和隔离带处设置照明灯和信号灯 而且使用 26 伏的安全电压 第五节第五节 顶管工作井 沉井 施工顶管工作井 沉井 施工 一 工作井结构形式 工作井沉井为圆形结构 直径分别为 4 9 5 1 8 1 米 总高度以实际计 壁厚为 30cm 二 施工方法 根据设计图纸的要求以及施工现场的地质情况和周围环境条件 确定沉井采取分节 制作 分次下沉和排水挖干 干封底的施工方案 沉井施工流程图 沉井施工流程图 沉井施工现场清理 测量放样 确定井位 基坑施工 第一 二节沉井制作 第二次井点降水 施工 砂垫层和素混凝土垫层施工 第二次下沉 第三 四节沉井制作 第三次井点降 水 第一次下沉 底板浇筑 沉井干封底 打设轻型井点 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 11 1 井点降水 基坑开挖 沉井下沉以及其它工序施工过程中降排水效果的好坏 直接影响工程的 进度和施工质量 采取合理的科学的降水方案是本工程的一个课题 本次沉井施工区域 地下水位较高 沉井施工有一部分须在地下水位以下施工 因此在沉井下沉施工过程中 为防止产生流砂现象 提高沉井制作时的地基强度 在基坑四周布置多层轻型井点降水 确保地下水位在基坑底以下 0 5 米 沿基坑底四周设排水明沟 对角设置两个集水坑并 配水泵 以便及时排除坑内积水 在基坑四周挖设排水明沟 并且对角设置集水坑并配 备水泵 用于基坑排除周围地表水 2 基坑开挖 为保证沉井制作均匀下沉 先将井区范围的障碍物与表层土挖出 根据设计要求及 考虑沉井整体制作的方便可行 基坑底平面尺寸为 4 9 5 1 8 1 米 为保证制作沉 井的地基具有足够的承载力 基坑底部若为松软的土质 必须予以清除 以砂或砂土回 填 整平 夯实 防止在沉井制作过程中发生不均匀沉降 造成井壁开裂 基坑开挖用 反铲挖土机进行 基坑形成后立即以粗砂分层回填夯实 辅以洒水 用平板振动器或蛙夯密实 以保 证填砂的承载力 3 砂垫层 素混凝土垫层施工 混凝土垫层 a 混凝土垫层宽度计算 h2bb 1 bRG s0 b 混凝土垫层厚度 2 bRG h 1s0 式中 G0 沉井第一次浇筑砼后单位长度的重量 G0 275KN m Rs 砂垫层的允许承载力 Rs 250KPa b 混凝土垫层宽度 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 12 b1 踏面宽度 b1 0 3m h 混凝土垫层厚度 经计算可得混凝土垫层厚度为 0 40m 混凝土垫层宽度为 1 1m 混凝土垫层混凝土 强度 C20 砂石垫层 a 砂垫层厚度 tg2 h2bPG h 10 s b 垫层宽度 此次沉井施工中砂垫层采用满铺的铺设形式 按照上述公式 经计算可知砂垫层厚度为 0 52m 砂垫层分两次铺设 第一层厚度 为 0 30m 第二层厚度为 0 22m 每一层铺设时要浇水 采用平板振捣器振捣密实 4 工作井沉井模板施工 模板受力分析 根据规范 砼入模时模板受侧压力为 1 5 0 PKV248P K 温度校正系数 取 1 53 P1 倾倒砼产生的水平动压力 取 6KN m2 V 砼浇筑速度 m h 采用 0 7m3 的砼搅拌机拌和 吊车运送 V 取 0 42m h P 8 24 1 53 0 420 5 6 37 8KN m2 模板的选用 模板采用钢框竹胶板大模板 模板横带 2 48 600 竖带 2 8 800 模板验算如 下 横带验算 横带外径 1 4 8cm 内径 2 4 0cm 64 2 I 4 2 4 1 26 97cm4 L 0 8m 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 13 按五跨连续梁计算 横带承受 60cm 宽均布荷载作用 如图 q 五跨连续梁计算示意图 q 37 8 0 6 22 7KN cm 0 227KN m 按最不利活载计算 查表得 2 mmax QLKM 0 119 0 227 802 172 9KN cm W Mmax max 28 497 26 10729 1 2 15 4 15 5KN cm2 所以强度满足要求 2 4 max EI384 QL5 f 97 26101 2384 80227 0 5 4 4 0 21cm f L 250 80 250 0 32cm 可见强度满足要求 刚度也满足要求 故模板设计是合理可靠的 竖带计算 竖带 2 8 承受横带 2 48 脚手管传递的集中力 按抗剪进行验算 8 断面积 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 14 A 10 24cm2 2 8 的最大间距为 80cm 承受最大作用力 8 0 7 22Nmax KN 18 16KN 剪应力 A2 Nmax 24 102 16 18 0 9KN cm2 9 5KN cm2 2 8 满足抗剪要求 拉杆计算 拉杆承受的最大拉力 Nmax 18 16KN 选用 16 钢筋加工成 M16 拉杆 M12 拉杆允许承受的拉力为 24 84KN 大于 Nmax 故拉杆满足要求 5 钢筋绑扎及模板支拆 在钢筋绑扎前 搭设好施工用脚手架 兼作砼浇筑工作平台 钢筋绑扎与摸板支立 应交错进行 刃脚斜面砖砌粉饰 绑扎刃脚钢筋 临时支立墙身内侧模板 支立 外侧模板 模板整体加固 模板采用普通钢模和异形模板拼成大模板 主要对穿螺杆 拉撑固定 辅以钢管支撑 安拆用吊车进行 钢筋绑扎和搭接应按规范严格执行 并参 照设计说明和图纸施工 尤其注意各种预埋件 预留钢筋的位置 数量及规格 6 混凝土浇筑 混凝土浇筑采用现场拌制 坍落度控制在 9cm 由汽车吊吊至内脚手平台 人工入 模 混凝土入模应注意对称布料并及时振捣 使上下砼结合成一体 入模振捣用插入式 振捣棒进行 为确保振捣质量 在模板一侧开一定数量的振捣窗 便于振捣棒入模振捣 浇筑完窗下部分混凝土后 立即封闭 工作井分二次浇筑完成 第一次混凝土浇筑完成后 待混凝土强度达到设计强度后 开始浇筑第二次混凝土 施工缝凿毛 用水冲 再铺一层 10mm 左右 水灰比 0 3 0 4 的水泥砂浆 然后浇筑 浇筑混凝土时 应有专门的指挥人员 保证连续 对称作 业 混凝土浇筑后应及时加强养护 加盖草包及湿水润湿 并确保带模养护时间 7 沉井下沉 下沉系数计算 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 15 f T BG K 1 稳定系数计算 f 2 TR G K K1 沉井下沉系数 K2 沉井稳定系数 G 沉井自重 KN R 刃脚反力 KN Tf 沉井外壁摩阻力 KN B 被井壁排出的水重 KN 由于采用排水下沉 故 B 取 0 经计算后可知沉井的下沉系数及稳定系数均满足施工要求 刃脚砖砌斜面底模和砼垫层的凿除 砖砌斜面底模和砼垫层的凿除要求均匀 对称 迅速 因此 采用风镐凿除 凿除 时用 4 台风镐对称进行 先凿除砖砌斜面部分 后凿除砼垫层部分 在凿除斜面底模和 砼垫层时 沉井即开始下沉 沉井分段下沉 本工程中沉井是整个工程的基础 故下沉控制非常重要 一旦发生倾斜就会给后续 工序带来困难 故需精心施工 均匀下沉 每次沉井下沉前均要按规范进行沉井下沉计 算 需满足下沉系数 K 1 05 每次下沉前都要注意有关下沉的技术数据 如井壁实际 阻力等 供每次下沉系数计算时考虑 a 首次下沉 沉井浇筑后 开始首次下沉 沉井下沉必须由专人指挥 初沉采用人工配合机械下 沉 初沉是沉井下沉最关键的工序 此时四壁无约束无摩擦力 全部重量靠砂层承担 下沉系数很大 沉井重心又高 开挖若不均匀 就可能倾斜位移 刃脚下的砂垫层要分 层均匀开挖 每层厚度 25cm 在刃脚沿线全面进行 沉井入土后 挖土应分层 均匀 对称的进行 分层厚以 30cm 左右一层为宜 井内土面高差一般应控制在 0 5m 以内 为 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 16 防止突沉 靠近刃脚处尽可能不掏土 发现沉井倾斜 应及时纠偏 如出现突沉 应分 析原因 及时采取措施 b 第二次下沉 第二次下沉在沉井最后浇筑后进行 第二次沉井下沉采用长臂钩机挖土 汽车运土 沉井下沉过程中 在做好观测 分 析刃脚压力变化 分析挖土深度与沉井下沉量的关系的基础上 确定合理的开挖深度 让沉井缓缓 穿刺 下沉 防止因开挖过深形成突沉 特别是沉井最终接近设计标高时 尽量控制好井底开挖量 沉井下沉至设计标高后 经观测在 8 小时内累计下沉量不大于 100mm 或沉降速率 在规范允许范围内时 即可进行沉井封底 8 沉井封底 沉井下沉至设计标高后进行封底 基底处理 a 基底面应尽量整平 b 清除浮泥 防止封底砼和基底间渗入有害杂质 c 刃脚与封底砼接触面处的泥污应予清除 d 用块石回填锅底超挖部分 e 用碎石 粗砂找平 砼浇筑采用现场拌制 坍落度控制在 9cm 由汽车吊吊至井内 人工浇筑 并及 时振捣 9 底板砼浇筑 封底砼达到设计强度后 方可抽排沉井内积水 以防封底砼承受水压而遭受破坏 井内水抽干后即可进行底板砼浇筑 钢筋绑扎按设计图纸进行 与井壁预插钢筋配合布 置 砼浇入后 用插入式振捣器振捣密实 再用平板振捣器提浆初平 最后人工找平 收面 第六节第六节 接收井沉井施工接收井沉井施工 一 接收井结构形式 接受井沉井为圆形结构 直径分别为 4 9 5 1 米 总高度以实际计 壁厚 30cm 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 17 二 施工方法 根据设计图纸及招标文件的要求以及施工现场的地质情况和周围环境条件 确定沉 井采取分节制作 分次下沉的施工方案 其具体施工方法和工作井相似 第七节第七节 沉井测量 质量控制及注意事项沉井测量 质量控制及注意事项 一 沉井下沉测量要求 1 在凿除砖砌斜面和砼垫层前 必须在井顶及井壁上画出沉井的纵横中线 中线用 于沉井垂直度与位移的监测 2 凿除斜面底模和砼垫层时 要加强垂直度 下沉量测量 发现倾斜立即纠正 3 沉井初沉时 每班至少作两次监测 中线位移 垂直度 下沉量 每开挖一层 土均应作一次下沉量 垂直度测量 4 挖土下沉时 视下沉速度 每两班测 l 2 次 发现异常现象及时采取相应技术措 施 5 在纠偏过程中要增加监测次数 6 沉井接近设计标高时 应放慢下沉速度 沉井沉至距设计标高 100mm 时停止挖土 下沉 并加强监测直至稳定 二 下沉注意事项 1 沉井下沉时 井内除土应先从中间开始 均匀 对称地逐步向刃脚处分层取土 使沉井均匀下沉 防止偏斜 特别是下沉初期 沉井入土较浅 土层对沉井的平衡稳定 作用差 容易产生偏斜 尤应注意 在挖土下沉过程中 不应偏除土 避免沉井发生偏 斜 2 下沉中随时掌握土层变化情况 分析和检验土壤阻力与沉井重量的关系 控制其 除土部位及除土量 使沉井平衡地下沉 3 下沉过程中 应做好标高 下沉量 倾斜和位移的测量工作 随时注意纠正沉井 的偏斜 4 当第一次沉井接近预定标高时 应调平沉井 准备接高 此时应特别注意除土部 位及深度 防止沉井下沉量过大或产生较大偏斜 增加接高工作的困难 5 沉井下沉至设计标高以上 2m 前 控制井内除土量 注意调平沉井 防止因除土 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 18 量过大及除土不均 而使沉井突然大量下沉并产生较大的偏斜 增加准确下沉至设计标 高的困难 6 在工作井沉井开始下沉前 在其周围构筑物及地面设置一定数量的沉降 位移观 察点 随时观测沉井周围地面的塌陷 开裂情况和构筑物沉陷 位移的情况 以便迅速 采取措施 确保附近设施的安全 三 施工偏差的处理 由于工作井和接收井是本顶管工程的基础 因此在沉井施工过程中一定要加强控制 确保沉井准确下沉到位 并且要制定尽可能详细的处理措施 为施工过程中可能出现的 问题做好准备工作 1 倾斜处理 沉井下沉过程中倾斜率要控制在 1 150 1 200 超过 1 200 时就要进行纠偏 纠偏 方法是在倾斜的相反一侧刃脚偏除土 在井壁外侧射水冲刷 井顶施加水平力予以纠偏 2 水平位移处理 纠正位移时 可先有意偏除土使沉井向偏位的方向倾斜 然后沿倾斜的方向下沉 直至沉井底面中心与设计中心位置相合或接近时 再将倾斜纠正或纠至向相反方向倾斜 一些 最后调整至使倾斜和位移都在容许偏差范围内为止 3 沉井位置扭转的纠正 在两对角偏除土 在另两对角偏填土 借助于刃脚下不相等的土压形成的扭矩使沉 井在下沉过程中逐渐纠正其位置 四 沉井下沉中特殊情况的处理 1 沉井突沉的处理 为了确保施工顺利进行 防止由于挖土过快或地质骤变等使下沉失控 产生突沉 在施工前一定要对施工地点进行实地考察 详细了解土质情况 做到心中有数 在下沉 过程中如遇到突沉采取如下处理措施 沉井下沉速度过快时 首先要放慢挖土速度 始终保持刃脚以上有较厚的土 使 井壁内侧亦承受一定的摩阻力 刃脚下土的阻力和井壁内 外侧摩阻力之和与沉井自重 处于极限平衡状态 沉井徐徐 穿刺 下沉 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 19 采用井壁外回填 以增强井壁外摩阻力 2 超沉的处理 在刃脚处回填土 垫加石块 增加阻力 向井内灌水 增加沉井所受的浮力 3 遇障碍物的处理 沉井下沉发现障碍物 应立即停止下沉 根据障碍物的性质 大小 位置等情况决 定处理办法 刃脚下如遇较小的孤石 可将四周土掏空后取出 较大孤石 可用风动工 具破成小块后取出 五 质量要求 沉井施工质量按国优标准确保优良 质量控制标准如表所示 质量控制标准表 第六章第六章 顶管施工顶管施工 第一节第一节 顶管设备选型顶管设备选型 一 顶管机选型一 顶管机选型 本工程宜采用泥水平衡式顶管法 1 适用地质范围较广 在地下水位较高以及地质变化范围大的土质条件 效果尤 其突出 2 可保持挖掘面的相对稳定 对周围土层的影响较小 施工后地面沉降最小 相 项目允许偏差 长度 0 5 且 100mm 宽度 0 5 且 100mm 对角线差对角线长 1 井壁厚度 15mm 井壁垂直度1 沉 井 制 作 质 量 预埋件 预留孔位移 20mm 刃脚平均标高100mm 水平位移 下沉总深度的 1 下 沉 后 质 量 任意两角高差 两角水平距离 1 且 300mm 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 20 比 泥水顶管的推力较小 适宜于长距离顶管 3 工作坑内作业环境较好 作业比较安全 由于采用泥水输送弃土直至地面 搬 运土方更为方便 4 由于采用地面遥控操作 施工更加文明安全 5 由于连续出土 大大提高了推进速度 采用了方向引导装置 使得顶进速度快 精度高 结合本工程现有的施工条件和土质情况 我们选用地面遥控操作的泥水平衡掘进机 结合管径的要求选用顶管设备 D1200 泥水平衡顶管机 该顶管机型主要部件有切削刀 盘及外壳 动力装置 机头液压装置 机头纠偏系统 机内泥水系统 电气操作系统 显示系统等 二 泥水平衡顶管机原理 二 泥水平衡顶管机原理 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 三 主要设备参数 三 主要设备参数 本工程使用的主要设备三原重工制造的 YX 1500 型泥水平衡偏压破碎型顶管机 主 要参数如下 1 尺寸 内径 mm 1500 外径 mm 1820 全长 mm 4200 重量 T 18 2 切削刀盘 电机功率 KW 55 转矩 KN m 57 转速 r min 1 5 偏心次数 次 min 50 可破碎砾石最大直径 mm 350 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 21 3 纠偏油缸 数量 个 2 每个推力 KN 1072 纠偏角度 上下 1 7 左右 1 2 4 液压站 KW 22 顶力 T 200 4 行程 MM 1200 5 泥水系统 排泥泵 KW 22 送泥泵 KW 15 送排泥管 4 6 测量系统 用 J2 激光经纬仪导向 第二节第二节 顶管施工工艺顶管施工工艺 顶管机出洞 顶管设备就位 机头刀盘运转 顶管机进洞 送排泥泵开启 顶进出土泥水分离 主顶推进到位 回缩主顶 拆除管内管线 管节安装 安装管内管线 弃土出运 顶管机转场 进洞密封器安装 出洞密封器安装 放样 复核 井施工 顶管井回填 顶管井施工 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 22 第三节第三节 最大推力计算最大推力计算 顶管时 F F1 F2 F 总推力 F1 端阻力 F2 侧壁摩阻力 F1 4 D2 P D 管外径 1 2m P 控制土压力 P Ko r Ho 式中 Ko 静止土压系数 一般取 0 55 Ho 地面至掘进机中心的高度 取值 8m r 土的重量 取 1 8 KN m3 P 0 55 1 8 8 7 92 KN m2 F1 3 14 4 D2 7 92 8 952 KN F2 D f L 式中 f 管外表面综合磨擦阻力 本工程顶管采用触变泥浆 取值 0 5 KN m2 D 管外径 1200mm L 顶距 F2 3 14 D 0 5 L 1 884L KN F F1 F2 取顶管长度最长的 95m D1200 钢筋混凝土管 作为验证管段 顶管工作井设计控制最大顶进力为 4500KN 最大推力为 178 6KN 小于设计控制最大 顶进力 因此 无须加设中继间接力顶进 第四节第四节 后座墙后座墙 WN 9 WN 10 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 23 后座墙是顶进管道时为千斤顶提供反作用力的一种结构 有时也称为后座 后背或 者后背墙等 在施工中 要求后座墙必须保持稳定 一旦后座墙遭到破坏 顶进工程就 要停顿 后座墙设计要通过详细计算 其重要程度不亚于顶进力的预测计算 一 后座墙主要有功能是在顶进过程自始至终地承担主顶工作站顶管前进时的后坐 力 后座墙的最低强义应保证在设计顶进力的作用下不被破坏 要求其本身的压缩回弹 量为最小 以利于充分发挥主顶工作站的顶进效率 在设计和安装后座墙时 应使其满 足如下要求 1 要有充分的强度 在顶管施工中能承受主顶工作站千斤顶的最大反作用力而不至破坏 2 要有足够的刚度 当受到主顶工作站的反作用力时 后座墙材料受压缩而产生变形 卸荷后要恢复原 状 如压缩回弹量大 会导致大量行程消耗在后座墙压缩变形土 从而大在降低千斤顶 的有效冲程 使顶进效率降低 故后座墙必须具有足够的刚度 3 后座墙表面要平直 后座墙表面应平直 并垂直于顶进管道的轴线 以免产生偏心受压 使顶力损失和 发生质量 安全事故 4 材质要均匀 后座墙材料的材质要均匀一致 以免承受较大的后从力时造成后座墙材料压缩不匀 出现倾斜现象 5 结构简单 装拆方便 装配式或临时性后座墙都要采用普通材料 装拆方便 二 后座墙的强度及其影响因素 后座墙的强度取决于千斤顶在顶进过程中施加给后座墙的最大后从力 后从力的大 小与最大顶力相等 影响顶力的因素甚多 可分为客观因素及主观因素两类 客观因素 包括管材种类 管径大小 顶距长短 覆土厚度 土的种类 地下水位 管节重量等 主观因素包括操作误差 顶进方法 中途停工与否 是否采用润滑剂等 影响顶进力的 客观因素在其他章节已经作了介绍 现在主要讨论影响后座墙强度的主观因素 1 顶进误差 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 24 在顶进过程中 由于土质 设备的操作等原因 导致管子的方向或高程出与偏差 这种偏差称为顶进误差 简称误差 这种误差将导致顶力增加 技术熟练的工人应既能 采取措施防止误差的出现 又能及时发现误差的趋势而加以校正 使误差发展不致过大 并保持在容许范围以内 顶力即使增加也不显著 否则 当误差出现时 校正易操之过 急而造成管线上出现折线段 错口等现象 从而导致顶力不断增加 使后座墙遭到破坏 2 中途停工 顶进作业一开始 中途就不能停顿 如果停止一段时间后再顶进 其起始顶力要大 大超过停工前的顶力 这主要是由于停工时间过长 使管顶土层坍落的缘故 在地下水 位以下顶进时 因停顶而使液化的粉细砂将管周围包裹起来 顶力也会大大增加 如果 顶力增加至后座墙的设计强度 此时就不能再顶进 必须对后座墙进行加固后方可再顶 进 另外 在顶进过程是否采用注浆润滑措施 对顶力的影响甚大 如采用注浆润滑 施工中的顶进阻力将减小很多 由于主观因素对顶力的影响是人在操作过程中造成的 或者是事先未预计到的情况 所以对主观因素的影响不能事先计算 只能在施工过程中加强管理 防患于未然 以其 不使顶力增加 因此 在计算所得顶力的基础上 适当增加安全系数 作为防止主观因 素影响的储备力量 并严格遵守操作规程 就能保证后座墙在设计强度以内 不致受超 负荷顶力的影响而导致破坏 三 后座墙的刚度要求 顶管时要求后后座墙具有充分的刚度 以避免往复回弹 消耗能量 要保证受最大 顶力时不变形 或只有少量残余变形 后座墙应尽量采用弹性小的材料 如果后座墙弹 性过大 顶进的后从力先压缩后座墙 直到后座墙被压紧而不能再压缩时顶力才向前发 挥作用使管段前进 千斤顶卸荷 后从力解除后 后座墙虽然有残余变形但不大 甚至 可以恢复到未受荷载的状态 可是下一次顶进时 仍要先压缩后座墙 因而每次顶进都 要浪费一段千斤顶行程于压缩后座墙 用短行程千斤顶 行程一般为 200mm 而后座墙 压缩量为 20 30mm 这样就可使千斤顶行程在顶管前进时的利用率只有 70 80 每顶 进 2m 长的管节 需 12 14 个行程 若再考虑到传力工具的压缩 需要的行程数还要增 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 25 加 所以 要提高顶进效率 除采用长行程的千斤顶外 还应设法增加后座墙的刚度 四 后座墙的形式和类别 后座墙形式虽然多种多样 但就其使用条件来讲 基本上有以下三种 1 覆土较薄或穿过高填方路基的顶管 无土抗力可利用时修建的人工后座墙 2 覆土较厚时可以充分利用土抗力的天然后座墙 3 在混凝土或钢筋混凝土竖井内建筑的现浇钢筋混凝土后座墙 GB50286 97 规范中对装配式后座墙作出了如下规定 装配式后座墙宜采用方木 型钢或钢板等组装 组装后的后座墙庆有足够的 强度和刚度 后座墙土体壁面应平整 并与管道顶进方向垂直 装配式后座墙的底端宜在工作坑底以下 不宜小于 50cm 后座墙土体壁面应与后座墙贴紧 有间隔时应采用砂石料填塞密实 组装后座墙的构件在同层内的规格应一致 各层之间的接触应紧贴 并层层固 定 顶管工作坑及装配式后座墙的墙面应与管道轴线垂直 其施工允许偏差应符合表 9 3 中的规定 工作坑及装配式后座墙的施工允许偏差 mm 表 2 项 目允许偏差 宽度 工作坑每侧 长度 不小于施工设计规定 垂直度 0 1 H 装配式后座墙 水平扭转度 0 1 L 注 H 装配式后座墙的高度 mm L 装配式后座墙的长度 mm 第五节第五节 起重设备起重设备 1 正式作业前应试吊 吊离地面 10cm 左右时 检查重物捆扎情况和制动性能 确 认安全后方可起吊 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 26 2 按施工设计安装提升架和起重设备 起重设备安装后 应进行空载和重载的安全 检验 3 严禁超负荷吊装 第六节第六节 安装 下管就位安装 下管就位 1 要按有关规范对管材作现场检查验收 如发现不合格坚决予以退回 2 针对现场实际情况 下管就位采用卷扬机为主 人工配合的方式进行 下管时工 作坑内严禁站人 3 管节起吊时应保持水平状态 起吊要缓慢平稳 施工作业人员用麻绳牵引 避免 管节来回晃动 管节下吊速度均匀 低速轻放 当管节距导轨小于 50cm 时 操作人员方 可近前工作 钢管将至井底时 平稳放置在轨道面上 第七节第七节 顶管施工测量和方向控制顶管施工测量和方向控制 一 测量及控制指标 为了保证顶进轴线控制在设计轴线允许偏差范围内 在顶进过程中要密切注意激 光点的偏向 轴线测量的控制系统设在工作井内液压主顶装置中间 施工中需经常对 控制台进行复测 以保证测量精度 控制台基础应用混凝土浇筑在沉井底板上 按独立坐标系放样后用测量控制台使它精确地移动至顶管轴线上 用它正确指挥 顶管的施工方向 二 施工顶管测量和方向控制 在后顶观察台架设 J2 型激光经纬仪一台 通过后视测机头的光靶及后标点的水平 角和竖直角各一测回 编排程序计算顶管的头部及尾部的平面及高程 测量与方向控制要点 顶管工程的测量工作是整个顶管工程质量的关键 测量工作的准确性将直接影响 到管线实际轴线的平顺 甚至影响到顶管的顺利贯通 因此需精心实施 确保无误 1 顶管施工应建立地面与地下测量控制系统 2 在地面上把永久性水准引测至井下 设临时基准点 再在井底架设激光经纬仪 将激光投射到机头的标靶上 由机头内的摄像机将信号传到地面遥控操作台的显示屏上 机头高程和左右偏差一目了然 3 直线顶管的方向测量 当顶进长度不超过 300m 时 可采用经纬仪 超过 300m 时 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 27 宜采用激光经纬仪 超过 1000m 时 应在管内设置测站采用经纬仪导线法测量 4 管内水准测量仪器 当顶进长度不超过 200m 时 可使用水准仪 超过 200m 时 宜使用水位连通器 轴线高度偏差大于管道内的 1 3 时 应采用微测压计 5 测量成果应有精度分析 并提供管道终点测量可能达到的最大误差 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 三 注意问题 顶管施工初次放样及顶进尤为重要 另外由于顶管后靠顶进中要产生变化 后台 的布置应保持始终不变形 移位来确保顶管施工测量的正确性 第八节第八节 顶进设备顶进设备 一 导轨应符合下列规定 一 导轨应符合下列规定 1 导轨支架应采用钢材制作 因定在工作井底板上的导轨在管道顶进时不可产生 位移 其整体刚度和强度应满足施工要求 2 导轨对管道的支承角宜为 60 导轨的高度应保证管中心对准穿墙管中心 导 轨的坡度应与设计轴线一致 3 安装后的导轨应牢固 不得在使用中产生位移 并应经常检查校核 4 导轨安装的允许偏差应满足下列要求 a 轴线位置 3 b 顶面高程 0 3 c 两轨净距 2 江门高新区综合污水处理工程 顶管专项施工方案 28 二 主顶站千斤顶的性能和安装宜满足下列规定 二 主顶站千斤顶的性能和安装宜满足下列规定 1 千斤顶安装宜固定在支架上 并与管道中心的垂线对称 其合力作用点应在管 道中心的垂线上 2 千斤顶最大顶力不应大于 4500KN 三 油泵安装和运转应符合下列规定 三 油泵安装和运转应符合下列规定 1 油泵宜设置在千斤顶附近