市政工程顶管施工组织设计

1 目 录 一 一 工程概况 3 二 主要工程量 3 三 主要工程措施及控制要点 3 3 1 工作坑及顶进中的测量 3 3 2 工作坑 接收坑施工 4 3 3 顶管方法 8 3 4 顶管推力计算 8 3 5 护铁及顶铁 8 3 6 基坑基础及导轨 8 3 7 后背墙 9 3 8 平台及起重架 10 3 9 顶管平台下管 10 3 10 工具管 10 3 11 顶管洞门的开启 11 3 12 管道顶进施工 11 四 施工质量保证措施 13 五 施工现场安全管理措施 17 六 文明施工及环保措施 18 七 应急预案 19 八 顶管穿越 河安全措施 19 九 附图表 19 2 一 工程概况 一 工程概况 1 本段顶管为通信管线套管 管线穿越 河 河底管上顶覆土 1 7m 左右 管材选用加重混凝土管 管径 1750mm 顶管长度为 66m 2 地质情况 土质亚粘土 为保证工作坑的稳定性 坑壁支护采用锚喷支护 3 计划工期 从进场日期起 30 天 施工用电 租用 80KW 发电机 一 一 主要工程量主要工程量 管道 D 1750mm 66m 锚喷工作坑 8 2m 5m 10 6m 一座 锚喷接收坑 8 5m 2 7m 9 6m 一座 外运土方 1012 2m3 二 二 主要工程措施及控制要点主要工程措施及控制要点 3 13 1 工作坑及顶进中的测量工作坑及顶进中的测量 3 1 13 1 1 施工前须将管线的中线点及水准点引至工作坑附近 并作上标记 工作 坑施工完成后 将地面管道中心桩用经纬仪 标称精度不低于 6 引入工作坑两 侧坑壁上或支撑上 作为顶管中心的测量基线 3 1 23 1 2 将地面的临时水准点用水准仪 精度指标不低于 3mm 引入工作坑的底 部 每一个工作坑须设置三个水准点 选择不易碰撞及不遮挡测量的地方设置 3 1 33 1 3 工作坑的中心桩与水准点设置必须牢固可靠 要经常校对并保证准确 3 1 43 1 4 对中心桩设置可靠的延长桩 延长桩设置时采用 2 经纬仪用正倒镜实 施 结果采用归化法确定 管道中心桩位置 要考虑到后背或基础变形影响 3 1 53 1 5 检查 校对各种测量仪器及工具均经权威坚定部门检测 切在检测期内 使用 凡不符和精度标准且过了检测期的绝对不许使用 3 1 63 1 6 每镐顶近 300mm 每顶进一镐用经纬仪测设管中心线位置 水准仪测量 流水面高程一次 下完一根管后用经纬仪及水准仪核测一次中心及管高程 每天做 好现况地面沉降施测 早晚一次做好测量记录 3 1 73 1 7 全段顶完后 应在每个管节接口处测量其中心位置和高程 有错口时 应测出错口的高差 3 23 2 工作坑 接收坑施工工作坑 接收坑施工 根据通信人孔结构尺寸确定顶管坑尺寸 3 工作坑布置在北土城西路南辅路向南 2 5 米改线 3 处 工作坑开挖尺寸 8 2m 5m 10 6m 接收坑布置在河右堤改线 2 号处 接收坑开挖尺寸 8 5m 2 7m 9 6m 工作坑施工方法工作坑施工方法 工作坑采用 C20 砼锚喷 井壁厚度 0 25m 锁口圈梁断面尺寸 800mm 500mm 主 筋为 8 根 20 钢筋 架立筋为 8 250 钢格栅主筋为 4 根 20 钢筋 蛇形筋为 14 钢筋 尺寸为 25cm 20cm 水平格栅间距为 800mm 竖向格栅间距 2000mm 竖向连接筋 20 间距 1m 挂 6 钢筋网 150mm 150 mm 在工作坑锁口圈上口砌 筑挡水墙 240mm 厚 高约 700mm 接收坑同顶管坑 施工过程中应加强对喷射混凝土的控制 1 原材料的控制 喷射混凝土的原材料进场均应进行质量检验 进行速凝效果的 试验 确定速凝效果的试验 确定速凝剂的品种和最佳掺量 要求初凝不超过 5min 终凝不超过 10min 进行配合比选择试验 确定水泥用量和水灰比 掺有速 凝剂的混合料应立即使用 存放时间一般不大于 30min 计量误差小于 2 搅拌均 匀 无结团 搅拌采用强制式混凝土搅拌机 禁止人工搅拌 2 施喷前的准备 喷射作业前应检查开挖断面尺寸 清除松动的浮石 土块和杂 物 清除基脚下的堆积物 用高压风吹净 埋设控制喷射混凝土厚度的标志 作业 区有足够的通风 照明装置 调整好喷射机的风压 水压 做好准备 3 喷射作业 喷射作业分段 分层进行 喷射顺序由下而上 喷射混凝土时 喷 头与受喷面应保持垂直 喷头距受喷面距离不宜大于 1m 喷射压力控制在 0 12 0 15MPa 一次喷射厚度 侧壁约 60 100mm 当分层喷射时 应在前一层喷 射混凝土终凝后进行 若在终凝 1 小时后再进行喷射时 喷层表面应用风水清洗 喷嘴应避开格栅钢筋密集点 以免产生密积 对悬挂在网筋上的混凝土结团应及时 清除 保证喷射混凝土的密实 喷射混凝土应将钢筋全部覆盖 喷射手应控制水灰比 在 0 40 0 45 此时喷 层无干斑和滑移流淌现象 尽量减少喷射混凝土材料的回弹损失 严禁使用回弹料 喷射混凝土应加强喷水养护 以防风干裂口 开挖时密切注意土体的稳定性 如发现异常 及时采取有效措施 确保施工安 4 全 工作坑施工中应严格控制井壁厚度及垂直度 水平钢格栅安装完毕后 必须经 质检人员检验合格后方可进行锚喷混凝土施工 工作坑喷射混凝土检验标准 检验频率 序号 检验部位 项目 允许偏差 毫米 范围点数 检验工具 方法 1 喷层厚度 不小于设计 厚度 5 米 4 用钢尺量 2 砼强度 不小于设计 强度 每座1 组 喷模成型 标养 3 井底标高 20 0 每座 5 用水准仪 塔尺 4 井身尺寸 0 20 5 米 4 用水准仪 塔尺 考虑工作坑的整体稳定性 在锁口圈梁下 2m 设第一道顶撑 顶撑采用 219 6 钢管 两边和锚喷墙预埋铁焊接 每隔 2m 设一道顶撑 共 4 道 4 格栅配筋计算 由于横向同一水平面所受荷载相同 均按水平格栅计算 将横向格栅简化成两 端固结中间简支的连续梁 Ea 0 5 H2k0 0 5 21 112 0 267 339 3KN m2 Ea 最深处主动土压力 土的容重 H 工作坑深度 k0 主动土压力系数 最大弯矩 Mmax 0 077ql2 0 077 339 3 22 104 5KNm q 最大荷载 L 计算荷载长度 竖向格栅间距 按单筋计算格栅配筋 As 1fcbh fy 5 as M 1fcbh2 104 5 106 1 14 3 250 2002 0 73 1 2 0 73 1 0 5 0 32 As 1 14 3 200 250 0 32 200 1146mm2 选用 4 根 20 钢筋截面积为 314 4 1256mm2 As 5 坑壁锚喷墙面计算 锚喷护壁按照楼板模式计算 简化成 2m 0 8m 四边固定的楼板 荷载为 339 3KN m M 339 3 0 82 27KN m W M bd2 6 27 1 54 0 02m3 d 6 0 02 2 0 5 0 24m 取锚喷护壁厚度为 25cm 护壁配筋 as 27 1 14 3 2000 8002 0 0015 1 2 0 0015 1 0 5 0 0015 As 14 3 2000 800 0 0015 250 137mm2 选用 6 150 As 373 137 mm2 3 33 3 顶管方法顶管方法 顶管采用人工顶管施工方法 3 43 4 顶管推力计算顶管推力计算 1 设计管线管径为 D 1750m 顶进距离最长为 66m 计算总顶力 P n G L 3 2 83 66 560T P 计算总顶力 G 管子单位长度管自重 T L 顶进总长度 n 土质系数 取 3 由于顶距较长 为减小顶管过程中的摩擦力 宜采用管四周注入触变泥浆可减 少顶力 20 30 故顶力为 P 560 70 392T 所以 根据计算和管子受力均匀两方面考虑 选用 2 台 QYS320 型的顶镐 其推 6 力每台为 320T 3 53 5 护铁及顶铁护铁及顶铁 由于顶进长度较大 护口铁根据顶进情况选择 U 型或圆形护铁 以确保管体 安全 保护管子端面 使端面受力均匀 顶铁选用矩形端面顶铁 结构为槽钢和工 字钢焊接成的型钢 根据具体情况 可选用 U 型 钢制顶柱 顶柱均被可靠固定在 U 型顶铁支架上 有效防止崩铁 在顶进过程中 顶铁与镐的行程长度配合传递顶 力 在顶镐与管子之间陆续安放 3 63 6 基坑基础及导轨 基坑基础及导轨 基坑基础采用 150mm 150mm 3000mm 枕木 间距 600mm 坡度与设计管道坡 度一致 基坑导轨起导向作用 钢轨宜采用 QU80 的导轨 其高度为 130mm 上顶宽 度 80mm 两轨间距按下式计算 A A a A 2 D h e h e 2 2 1 0 13 0 02 0 13 0 02 0 93 式中 A0 两导轨的中距 m A 两导轨上部的净距 m a 导轨的上顶宽度 m D 管外径 m h 导轨高度 m e 管外底距基础面的距离 一般为 0 01 0 025 m 实际操作过程中根据 e 值的高度变化进行调整 3 73 7 后背墙后背墙 后背墙为型钢 钢筋砼后背 钢筋砼厚 0 5 米 型钢厚度为 40cm 宽度为 4 米 高度为 2 4 米地下埋深 0 7 米 前立两根 40cm 40cm 200cm 立铁 后背每米宽度土壤的被动土压力 KN p rh tan 45 2 2Chtan 45 2 式中 r 土壤的容重 吨 立方米 7 h 天然土壁后背的高度 米 土壤的内摩擦角 度 C 土壤的粘聚力 吨 平方米 P 2 11 tan 45 28 2 2 10 1 92 0 5 2 121 2 77 2 11 1 66 372 吨 米 所以 此后背墙均满足使用要求 3 83 8 平台及起重架平台及起重架 出土及下管采用卷扬机 设 5t 卷扬机 1 台 2t 卷扬机 1 台 安装平台作业时 按照安全交底的要求选用材料 工作平台主梁采用 40 号工字钢 次梁采用 30 号工 字钢 平台口尺寸为 3 5m 2 0m 其余位置满铺方木及大板 主梁两端与工作井侧 墙接地长度不少于 2m 平台设不低于 1 米的防护栏 作业人员出入口设不低于 1 2 米的护身栏 起重采用 4 根 159mm 钢管组成 钢管壁厚 12mm 长度 7 米 顶部穿 杠采用 70mm 圆钢连接 圆钢两端 连接必须锁紧 支架做四道横拉杆 起重架底部 焊接在平台横向放置的 30 号槽钢上 起重架底部支脚加肋焊接 3 93 9 顶管平台下管顶管平台下管 管材在顶坑的一侧排放在两根平行立放的 30 工字钢上 底部横铺 150 150mm 方木 间距 500mm 方木用土填平实 下管时 工作平台上也平行立方 两根 30 工字钢 高度 宽度与排放管的工字钢相同并与其用钢夹板 螺栓相连一 起 这样就可以人工向前滚动管材直至下管口 与起重架的大钩垂直起吊 起吊后 将工字钢拆开向两边移动 让出下管口 就可以下管了 平台上的工字钢必须与主 梁工字钢搭接 严禁悬空或探头 两侧要用钢管或方木卡固 并在上面焊钢挡板 3 103 10 工具管工具管 工具管用 12mm 钢板制成圆弧形 长度 1m 套在首节管前上方与管节固定在一 起 工具管外焊 25mm 钢筋 前端制成尖形 间距 5cm 出工具管长 30cm 工具 管内用 12mm 钢板焊肋 间距 20cm 长度和工具管相等 3 113 11 顶管洞门的开启顶管洞门的开启 根据管道中心 和高程 确定洞口的位置 先进行对管顶上方 180 范围内的 土壤加固 超前小导管 防止在开启洞门时管上顶塌方 洞口开启完成后 工具管 8 顶入洞口 3 123 12 管道顶进施工管道顶进施工 1 顶管施工工艺流程 测量控制 工作井施工 顶管设备安装 始顶 管道顶进 顶 至终点处 回填加注水泥浆 设备拆除 a 检查起重设备 起重设备经常检查 试吊 确认安全 可靠方可下管 下 管时工作坑内严禁站人 当距导轨小于 50 厘米时 操作人员方可进前操作 b 下管就位 第一节管子下到导轨上 测量管子中心及前端与后端的管底高程 确认安装合格后方可顶进施工 第一节管有工具管的作用 顶进方向与高程的准确 是保证整段顶管质量的关键 2 管前挖土与顶进 管前挖土是控制管节顶进方向和高程 减少偏差的重要 作业 是保证顶管质量及管上构筑物安全的关键 因此 管前挖土与顶进须严格按 照以下规程操作 a 管前挖土的长度 在一般顶管地段 土质良好 可超过管端 30 50 厘 米 并随挖随顶 b 顶进施工 顶进开始时 应缓慢进行 待各接触部位密合后 再按正 常施工速度顶进 顶进中发现油路压力突然增高 应停止顶进 检查 原因并经处理后方可继续顶进 回镐时 油路压力不得过大 速度不 得过快 挖出的土要及时外运 及时顶进 使顶力限制在较小的范围 内 3 测量与校正 a 在顶第一节管时 以及在校正偏差过程中 测量间隔不能超过 30 厘米 保 证管道入土的位置正确 管道进入土层后的正常顶进 测量间隔不能超过 100 厘米 b 高程测量 用水准仪及小塔尺 根据工作坑内设置的水准点标高 测头一节 管前端与后端管内底高程 以掌握头一节管子的走向趋势 测量后与工作坑内另一 水准点闭合 c 全段顶完后 在每个管节接口处测量其中心位置和高程 有错口时 测出错 口高差 做好记录 9 d 顶管误差校正是逐步进行的 形成误差后不可立即将已顶好的管子校正到位 应缓缓进行 使管子逐渐复位 不能猛纠硬调 以防产生相反的结果 4 触变泥浆减阻施工 穿越 河顶管长度 66m 为了减少顶进中的阻力 防止塌方 采用在管壁与 土壁之间注入触变泥浆 形成泥浆套 减少管壁与土壁之间的摩擦阻力 触变泥浆 除起润滑作用外 静置一定的时间泥浆固结 产生强度 泥浆配比及注浆操作 同常规方法 按市政操作规程要求进行 为使泥浆能够 达到较好的充满度 每 2 节管设一处注浆孔 每处在管顶部及水平直径两侧管壁开 3 个注浆孔 注浆孔的设置与管材生产厂家联系 在生产管材时将注浆孔预留好 孔径 规格为 50mm 从管体顶进 10m 至 15m 后开始注触变泥浆 随顶随注 注浆压力应 达到 0 2Mpa 以保证注浆饱满 确实起到润滑减阻作用 调浆设备 搅浆机及储罐 灌浆设备 注浆泵 输浆管 触变泥浆材料主要成分 膨润土 碱 碳酸钠 和水 触变泥浆的拌和和程序 将定量的水放入搅拌罐内 并取其中一部分水溶化碱 在搅拌过程中 将定量的膨润土徐徐加入搅拌罐内 搅拌均匀 将溶化的碱水倒入搅拌罐内 碱水必须在膨润土上搅拌均匀后加入再搅拌均 匀 放置 12h 后即可使用 触变泥浆使用时应注意事项 搅拌均匀的泥浆应静置后方可灌注 注浆孔在 未下管之前用冲击钻成孔 每节管中间设一孔 环氧树脂埋固钢管 下管时将注浆 孔放置斜上方 且前后两节的孔应错开布置 灌浆前 应注水检查灌浆设备 确认 设备正常后方可灌注 灌浆压力可按 0 1Mpa 开始加压 在灌浆过程中再按实际情况 调整 每次顶进同时灌浆 按灌浆孔断面位置的前后顺序进行依次进行 灌浆遇有 机械故障 管路堵塞 接头渗漏等情况时 经处理后方可继续顶进 四 施工质量保证措施四 施工质量保证措施 1 竣工测量测出各管口高程及水平位置的数据 入竣工资料 顶管施工外观质 量标准检查项目规定如下 1 目测直顺 无反坡 清洁 不积水 管节无裂缝 10 2 顶管施工如遇塌方或超挖 土壁与管壁之间的空隙必须进行压浆 补实 处理 2 建立健全由项目经理统一管理的技术 质量 安全管理体系 3 落实岗位责任制 在施工过程中做到各负其责 达到以工作质量保证工程质 量的目的 4 严格控制材料进货渠道 进场材料都必须有合格证 重要材料进场时施工 技术 质量负责人必须全部亲自到场检验 确定合格才可入场使用 5 顶进施工时 顶进记录必须真实 清晰 完整 建立健全交接班制度 当交 接班时 当班负责人必须向接班负责人交清记录 并说明在顶进操作中所出现 发 现的问题及处理情况 6 提高施工及操作人员的素质 加强在顶管施工中的动态管理 顶进施工必须 认真执行施工方案及有关规定 7 严格按设计要求与施工规范施工 及时收集施工资料 施工资料要做到真实 准确 及时 附表一 顶管允许偏差 检验频率序 号 项 目 允许偏差 mm 范围点数 检验方法 1 中线D 1500 30 2 位移 D 1500 50 每节管 1 测量并检查记录 3 D 1500 10 20 4 管 内 底 高 程 D 1500 20 40 每节管 1 水准仪测量 5 相邻 管间 D 1500 10 每个接口 1 用尺量 11 6 错口 D 1500 20 7 对顶时管节错口 30 对顶接口 1 用尺量 附表二 顶 管 工 作 坑 允 许 偏差 检 验 频 率 序 号 项 目 名 称允 许 偏 差范 围 点 数 检 验 方 法 1 工作坑每侧宽度 长度不小于设计规定 2 挂中线用尺 量 垂直度 0 1 H1 2 后 背 水平线与中心线的 偏差 0 1 L1 用垂线与角 尺 高程 3 0 1 用水平仪测 3 导 轨中线位移左 3 右 3 每座 1 用经纬仪测 8 质量目标 工程质量保证达到设计要求 达到合格标准 9 工作坑拆除 9 1 拆除工作坑时按安全技术交底要求进行 拆除工作坑支撑时设专人指挥 自下而上逐层进行 并按安全技术交底要求及时回填 在下层完成填土前严禁拆除 上一层支撑 9 2 拆除工作坑支撑作业中 无关人员不得在坑内 五 施工现场安全管理措施五 施工现场安全管理措施 1 1 安全生产目标 安全生产目标 不发生重大事故 不倒塌 不中毒 认真贯彻 安全第一 预 防为主 的原则 坚持管生产必须管安全的原则 2 2 安全保证体系 安全保证体系 施工现场的项目经理为安全生产的责任人 建立以项目经理为 12 主 包括施工人员 安全员 技术员 班组长参加的现场安全管理小组 检查施工 现场及班组安全制度的贯彻执行 并对违反人员进行处罚 3 3 进场后 对工人进行安全教育 特殊工种和安全员须持证上岗 4 4 施工现场的安全设施 必须齐全有效 不得随意拆除和改动 5 5 施工区 生活区建立消防责任制度 要备足消防器具 6 6 严格用民管理 电工持证上岗 现场采用三相五线制 供电系统 严格执行一 机一闸一保护 各类电器必须安装漏电保护装置 7 7 上下工作坑必须走安全梯 安全梯固定在支撑上 并设置扶手或护圈 严禁运 输料斗乘人 8 8 顶管作业必须执行交接班制度 9 9 非机电人员不得从事机械 电气作业 1010 作业中必须明确联络信号及报警方法 1111 作业中传递工具 材料必须轻拿轻放 稳妥传递 严禁从坑上向下或者从坑下 向下抛扔 1212 在顶管作业过程中必须按安全技术交底要求保护地下管线和构筑物 作业人员 不得踩踏被保护的地下管线和构筑物 1313