顶管施工组织设计

精品文档 1欢迎下载 上海虹桥商务核心区 一期 区域供能上海虹桥商务核心区 一期 区域供能 顶管工程顶管工程 顶顶 管管 工工 程程 施施 工工 组组 织织 设设 计计 上海机械施工有限公司上海机械施工有限公司 二二 一一年九月一一年九月 精品文档 2欢迎下载 上海虹桥商务核心区 一期 区域供能 顶管工程施工组织设计 编制 审核 审定 二二 一一年九月一一年九月 精品文档 3 欢迎下载 3 欢迎下载 目目 录录 编编 制制 依依 据据 5 5 一 工程概述一 工程概述 1 1 二 工程目标二 工程目标 4 4 1 工期目标 4 2 质量目标 4 3 安全管理目标 文明施工目标 4 三 工程特点三 工程特点 4 4 1 工程沿线地面情况 4 2 工程沿线管线情况 5 3 工程水文地质情况 5 四 施工现场总平面布置四 施工现场总平面布置 6 6 五 施工工程量及机械 劳动力准备五 施工工程量及机械 劳动力准备 6 6 1 施工工程量 6 2 主要施工设备机械 7 3 顶管管节安排情况 7 4 施工人员 7 六 顶管施工技术方案六 顶管施工技术方案 7 7 1 土压平衡顶管机 7 1 1 顶管机的选型 7 1 2 顶管机的结构组成 8 1 3 土压平衡顶管机性能和技术参数 8 1 4 主顶力配置 8 2 钢砼顶管施工 9 2 1 顶管施工工艺 9 2 2 施工准备 10 2 3 顶管施工测量 12 2 4 施工参数控制措施 15 2 5 顶进施工技术 16 2 6 顶管施工注意事项 19 2 7 顶管初始顶进 10 米试顶进 19 2 8 顶管正式顶进施工 21 2 9 钢管现场拼接及防腐 21 2 10 信息化管理施工 22 2 11 地下有害气体防治及管内通风 22 七 进出洞方案七 进出洞方案 2323 7 1 出洞施工步骤 23 7 2 进出洞土体加固 23 7 3 出洞防塌方的措施 24 7 4 洞门止水装置安装 25 7 5 进洞 25 7 6 进出洞阶段应急措施 26 八 施工难点八 施工难点 2727 8 1 顶管穿越高架承台桩基 27 精品文档 4 欢迎下载 4 欢迎下载 8 2 顶管穿越新角浦河 27 九 质量措施九 质量措施 2727 9 1 工程质量目标 27 9 2 质量保证体系 28 9 3 质量保证总体措施 28 9 4 质量保证具体措施 29 十 安全与文明施工技术措施十 安全与文明施工技术措施 3030 10 1 安全技术措施 30 10 2 文明施工保证措施 32 十一 应急预案十一 应急预案 3434 十二 附图十二 附图 4040 精品文档 5 欢迎下载 5 欢迎下载 编编 制制 依依 据据 1 本工程施工图资料 2 建筑地基基础工程施工质量验收规范 GB50202 2002 3 混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204 2002 4 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 5 建筑工地施工现场供电安全规范 GB50194 93 6 施工现场临时用电安全技术规范 JGJ46 2005 7 钢筋焊接及验收规范 JGJ18 2003 8 地下防水工程施工及验收规范 GB50208 2002 9 钢结构工程施工质量验收规范 GB50205 2001 10 建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81 2002 J218 2002 11 顶管施工法钢筋混凝土排水管 JC T640 12 顶管工程施工规程 上海市工程建设规范 DG TJ02 2004 2008 精品文档 1 欢迎下载 一 工程概述一 工程概述 本工程位于上海市虹桥机场北虹桥商务区 我公司承建虹桥商务区核心区 一期 区域供能管沟工程 该工程构筑拟采用明挖法和暗挖法 顶管工艺 施工 穿越虹桥商务区申滨路 舟虹路 绍虹路等 7 条路 顶管工艺选用钢和 砼两种材质实施 本工程砼顶管为 3 根砼顶管 管径内径为 4000mm 外径为 4640mm 壁厚为 320mm 节长 2 5m 钢顶管为 5 根 管径内径为 4200mm 外径 为 4280mm 壁厚为 40mm 节长 6m 洞口处在第 层淤泥质粉质粘土和 1a 层 粘土 洞口底标高约 4 18m 7 54m 地面标高 4 60m 顶管分布如下表所示 类 型位 置顶进长度 m 申滨路舟虹路 39 南区 申滨路绍虹路 71 砼顶管 北区申虹路锡虹路 129 7 申滨路甬虹路 31 南区 过新角浦河段 98 6 申滨路锡虹路 96 3 进北能源站段 148 2 钢顶管 北区 过新角浦河段 102 本工程各工作井或始发井围护结构大都采用钻孔灌注桩或 SMW 工法桩 后 靠墙及进出洞加固采用水泥搅拌桩 具体详见下表 精品文档 2 欢迎下载 编 号 工作井 接收井 位置 围护结构 形式 后靠加固形式进出洞加固 情况 备注 1 申滨路甬虹路 工作井 1 兼 作接收井 1000 1150 钻孔灌注桩 850 水泥搅拌 桩 加固长度 3250 850 水泥搅 拌桩 加固 长度 3250 申滨路 西侧 2 申滨路甬虹路 工作井 2 1000SMW 工 法桩 850 水泥搅拌 桩 加固长度 3250 850 水泥搅 拌桩 加固 长度 3250 申滨路 东侧 3 申滨路绍虹路 工作井 850SMW 工 法桩 850 水泥搅拌 桩 加固长度 4000 850 水泥搅 拌桩 加固 长度 3000 4 申滨路绍虹路 接收井 850SMW 工 法桩 850 水泥搅 拌桩 加固 长度 3000 5 申滨路舟虹路 工作井 850SMW 工 法桩 850 水泥搅拌 桩 加固长度 4000 高压旋喷加 固 加固长 度 3000 6 申滨路舟虹路 接收井 850SMW 工 法桩 850 水泥搅 拌桩 加固 长度 3000 7 注 以上为南区部分 北区因设计图纸尚未收到 具体以今后设计蓝图为 准 加固参数要求详见设计蓝图 精品文档 3 欢迎下载 管沟工程总平面图管沟工程总平面图 精品文档 4 欢迎下载 二 工程目标二 工程目标 1 工期目标 顶管施工计划 序工区顶管长度 m 顶管计划 4000 砼管 1 南区 392012 3 6 2012 3 27 2 南区 712012 2 1 2012 3 1 3 北区 129 72012 5 8 2012 6 21 4200 钢管 1 南区 98 62011 10 16 2011 11 27 2 南区 312012 2 1 2012 2 22 3 北区 96 32012 4 28 2012 6 3 4 北区 148 22012 6 5 2012 7 26 5 北区 1022012 3 16 2012 4 22 2 质量目标 以 ISO9002 质量管理体系为纲 实行全面质量管理 强化过程控制管理特 别是针对顶管顶进的通病 渗漏 地面沉降控制 顶进轴线控制等制定详细方 案 工程质量确保达到合格 争创上海市优质工程 3 安全管理目标 文明施工目标 安全管理目标 通过上海市标准 DBJ08 903 2003 施工现场安全生产保 证体系标准 安全贯标的认证 重大事故为零 争创安全质量标准化优良工地 文明施工目标 本管沟工程创市级文明工地 市标准化管理合格工地 安 全第一 预防为主 从严强化安全生产 确保无工程事故 管线事故 火灾事故 和重大人身安全事故 三 工程特点三 工程特点 1 工程沿线地面情况 管沟工程为核心区 一期 区域提供能项目的配套工程 管沟从南北能源站 接出需穿越已建高架桩基础桥墩以及新角浦河 区域内申滨路 申长路以及申 精品文档 5 欢迎下载 虹路及东侧的锡虹路为已建道路 管沟涉及到的其他地段为规划道路的空旷场 地 根据能源中心选址 区域已建重大市政设施布局 区域规划情况 将供能 管路布置在规划绿带 申滨路西侧规划绿带 及尚未实施的市政道路 锡虹路 申 武路 苏虹路 绍虹路 舟虹路 涌虹路等的人行道下 尽量减少对已建道路 和绿化的影响 2 工程沿线管线情况 本管沟工程范围内 管线情况主要为信号灯 路灯 电力 雨水 上水 煤气 污水 信息等管线 但根据目前资料 顶管工程穿越地段尚未发现重要 管线 3 工程水文地质情况 本工程所在地为第四纪全新世和上更新世的海相 冲海相 河湖相等松散 堆积层 根据其地质时代 成因类型 埋藏深度 空间分布发育规律及工程地 质特征 影响本工程施工的地基土层 自上而下各地基土层的特征分述如下 地基土层特征说明备注 1 杂填土杂色 湿 饱和 松散厚度 1 01m 2 素填土 灰黄 灰色 湿 饱和 可塑偏软 软 塑 土质不均匀 厚度 1 2m 褐色 灰黄色粉质粘土粘 土 褐黄 灰黄色 饱和 可塑厚度 1 6m 淤泥 质粉质 粘土灰色 饱和 流塑 软塑厚度 2 02m 灰色淤泥质粘土灰色 饱和 流塑厚度 10 6m 1a 灰色粘土灰色 饱和 软塑 可塑厚度 2 6m 1b灰色粉质粘土粉砂灰色 饱和 软塑 可塑厚度 7 68m 管道穿行的地层主要为 和 1a 层 由于在不同土层中顶进 注意地层特 性的差异对顶管施工的影响 以接入南能源段钢顶管为例 地质剖面图如下 精品文档 6 欢迎下载 4 244 094 324 20 f f f f f f f f f f 1 1a 1b 四 施工现场总平面布置四 施工现场总平面布置 根据本工程的地理位置 交通条件 结合工程规模及材料来源等实际情况 本着因地制宜 便于施工 少占用地 节约用地的原则 综合考虑经济性 合 理性进行施工总体平面布置 本工程共有 8 只始发井 因场布基本类似 故本施组仅对接入南能源站始 发井作场布 详见详见 接入南能源站始发井施工平面布置图接入南能源站始发井施工平面布置图 五 施工工程量及机械 劳动力准备五 施工工程量及机械 劳动力准备 1 施工工程量 序号施工名称口径长度工程量 1 砼顶管 4000239 7 96 节 2 钢顶管 4200476 1 80 节 备注 根据施工图纸进行相应调整 精品文档 7 欢迎下载 2 主要施工设备机械 序号施工名称主要施工设备 1 4000 砼顶管 150T 履带吊 4680 工具头设备一套 电焊 机若干台 泥浆系统 泥浆设备 2 4200 钢顶管 150T 履带吊 4320 工具头设备一套 电焊 机若干台 泥浆系统 泥浆设备 注 工具头吊放至工作井内需 450T 汽车吊 接收井工具头吊出使用 450T 汽 车吊 3 顶管管节安排情况 本工程共有顶管通道 8 条 其中钢顶管 5 条 混凝土顶管 3 条 根据不同规格顶管情况 我司拟投入二台顶管机实施本工程 一台 4320 工具头施工钢顶管 一台 4680 工具头施工混凝土顶管 施工时砼管与钢管由 南区往北区顶进 4 施工人员 砼顶管人员 二班 每班 12 名 共计 24 名 钢顶管人员 一班 22 名 现场施工管理人员 12 名 六 顶管施工技术六 顶管施工技术方案方案 1 土压平衡顶管机 1 1 顶管机的选型 根据本工程地质特点 我们认为选用土压平衡顶管机为好 理由如下 1 因为土压平衡顶管机的适应性强 适用的土质范围广 2 土压平衡顶管机适用于各类粘土 粉土和砂性土及砾径 100mm 的各类 土质 3 土压平衡顶管机的施工控制要比泥水平衡顶管机容易许多 4 土压平衡顶管机最大的特点就是能较好地控制地表沉降 根据实地情况 事先设定好土压力 推进时按照土压传感器的数值改变螺旋机的出土量 从而 始终使刀盘正面土压一直处于正常状态 这样可以最有效的控制地面沉降的问 精品文档 8 欢迎下载 题 1 2 顶管机的结构组成 土压平衡顶管机是由多刀盘 6 1 前后壳体 螺旋机 周边支承齿轮箱 中心回转装置 纠偏系统 密封系统 注油系统 液压系统 电器动力系统 电器控制系统等大部件组成 顶管机构造结构详见附图顶管机构造结构详见附图 1 3 土压平衡顶管机性能和技术参数 序号项目参数附注 1 刀盘转速 5 25r min 2 刀盘扭矩 68kN m 3 截割功率 7 37KW 4 纠偏推力 1200 8 9600KN 5 纠偏角度 2 5 6 刀盘形式多刀盘 7 螺旋机转速 0 12r min 8 螺旋机功率 30KW 9 出土量 0 45m3 h 1 4 主顶力配置 本工程后座设置 6 只 4000KN 千斤顶 其中中间两只为备用油缸 由于后座 墙设计允许值为 16000KN 主顶考虑 4 只 4000KN 千斤顶 4000 4 16000KN 可 对油缸采取限压控制原则 16000 0 8 12800KN 来满足设计 同时也考虑采用后 背墙 布设 80mm 钢板 扩大后背墙扩散面积等方式加以解决 4 只千斤顶合力 中心考虑为管中心轴下 470mm 精品文档 9 欢迎下载 合力点 4641856 2261 1775 60 348 200010002000 1250125012501250 3150 1792 1792 8004001550 190 3100 2400 后顶油缸布置示意图后顶油缸布置示意图 2 钢砼顶管施工 2 1 顶管施工工艺 精品文档 10 欢迎下载 测量放样 安装机架 后靠 主顶装置 设备调试 出洞 顶管机顶进 吊放第一节管节 顶进 顶完一节管节 吊放下一节管节 管节拼装 焊接 测量 吊放中继顶 继续顶进直至完成 顶进至终点 管道清理 接头处理 拆除管内设备等 2 2 施工准备 2 2 1 概况 本工程有两种不同材质的管道 分别为钢管道和砼管道 具体见下表 管道 类型 数 量 内径 mm 外径 mm 壁厚 mm 节长 mm 南区 总长 m 北区 总长 m 工具头尺寸 mm 砼 管道 3 4000 46403202500110 0129 7 4680 5430 钢 管道 5 4200 4280404000129 6346 5 4680 5430 精品文档 11 欢迎下载 2 2 2 顶管出洞前准备工作 出洞口及后靠土体加固出洞口及后靠土体加固 顶管出洞前必须对洞口及后靠土体进行加固 加固土体强度等满足设计要求 工具头应满足以下条件工具头应满足以下条件 1 环形止水试验合格 试验压力为 2kg cm2 2 纠偏液压系统试验无误 不漏油 液压锁紧锁 试验压力为 250kg cm2 不允许超压试验 3 确保千斤顶管路不泄露 管路完好 4 工具头测角表 调零无误 5 触变泥浆系统试验合格 试验压力为 4kg cm2 6 压缩空气管路接通 并经空运转无误 管路密闭试验压力为 2 kg cm2 7 工作井顶进系统安装 顶进轨道 千斤顶架子 后座扩散板布置 8 安装后座时 必须保证使其平面与顶管轴线垂直 倾斜允许误差 5mm 9 千斤顶应安装在有一定刚度的钢支架上 其支架应与底板固定 防止位 移 千斤顶后盖必须与后座平行 并贴紧 10 应用仪器校验千斤顶安装标高及位置 使其轴线与顶进管道轴线平行 11 导轨安装前 首先用经纬仪在井内放出管道中心线的延长线 并在工 作井两端适当位置设置标记 作为导轨安装中心线和管道顶进时测量基线 12 按照管道两端高差放出轨道坡度 轨道固定在底板预埋的钢板上 顶进设备安装顶进设备安装 1 设备安装前 工作井结构必须通过验收 结构强度达到 100 2 把地面上的测量控制网络引放至工作井内 并建立相应的地面控制点 便于顶进施工时进行复测 工作井内测量放样 精确测放出顶进轴线 3 安装顶进后靠 顶进后靠的平面应垂直于顶进轴线 后靠与井壁结构砼 之间的空隙要用碎石砼充填密实 4 安装主顶装置和导轨 先将它们大致固定 然后在测量人员的监视下 精确调整它们的位置 直至满足要求为止 随即将它们固定牢靠 精品文档 12 欢迎下载 5 工作井内的平面布置 搭建井内工作平台 安装配电箱 主顶动力箱 控制台等 敷设各种电缆 管线 油路等 井内平面布置要求布局合理 保证 安全 6 地面辅助设备的安装及平面布置 辅助设备主要有拌浆系统 供电系统 通风设施等安装及调试 此外还有管节堆场 堆土场 履带吊停机位置以及安 全护栏等的布置 7 地面辅助工作及井内安装结束后 吊放顶管机 接通电气 监控 液压 等系统 进行出洞前的总调试 2 3 顶管施工测量 2 3 1 顶管控制测量 为了确保工程的测量成果完全符合设计和施工规范要求 顶进前有诸多工 作需要认真准备 包括发射架的定位 地面控制网的建立 竖井联系测量和顶 进中测量控制等测量工作 1 顶进前控制测量 顶进前测量控制包括地面平面和高程控制网的布设和测量 1 地面控制网的布设和测量 由于顶管工作井较小 所以测量时只能用短边控制长距离 随着距离的加 长 平面贯通误差不断扩大 所以对测量起始边的精度要求比较高 而测量起 始边的精度主要取决于地面控制网的精度 根据业主提供的平面控制点在工作 井和接收井间布设一条附合导线 附合导线方位角闭合差为 f 终 起 左 180 n 上式中 f 为方位角闭合差 终终点边方位角 起为起始边方位角 左为推算路线前进方向左传递角 n 为传递角个数 地面高程控制依据业主提供的精密高程控制点在工作井和接收井间布设 一条二等水准路线 水准测量闭合差 M 高 4 L L 为闭合水准路线长度公里 数 在工作井和接收井附近各布设两个高程控制点 以便相互校核 2 竖井联系测量 竖井联系测量既把地面测量和地下测量相联系 是整个测量过程中比较关 键的环节 也是测量的重点 精品文档 13 欢迎下载 3 竖井平面联系测量 竖井联系测量有铅垂仪投点法 导线直接传递法和吊钢丝联系三角形法多 种 根据我公司多年的施工经验 导线直接传递法不但精度能够保证 而且简 便 快捷 根据业主提供的地面平面控制点直接用全站仪投测到洞口 用导线 法传递坐标 垂直角 30 和方位角 在井口和井下适当位置砌造固定观测 墩 直接测出其坐标 作为顶管掘进的起始导线边 4 竖井高程联系测量 根据业主提供的地面高程控制点引测到工作井边 为提高检核高程传递精 度 在由地面向井下水准点传递时 采用两次仪器测量进行观测 由不同的仪 器高度所求得的井下水准点高程的不符值不超过 5 mm 时取平均值 高程传递 采用悬挂钢尺法 即在井中悬挂一把 50 m 钢尺 钢尺零段放人井中 并在该段 挂一个 15 kg 重锤 在地面和井下各安置一台水准仪和水准尺观测 3 次 为了 减少误差提高精度每次在同一时刻在钢尺上读数 同时量取地面及井下的温度 对其进行温度改正 井下必须埋设二个以上的高程控制点 以便相互检核 2 顶进中测量控制 为了使顶进轴线和设计轴线相吻合 在顶进过程中 要经常对顶进轴线进 行测量 在穿越新角浦河及高架承台桩基时 加强地面监测 在正常情况下 每顶进一定距离 不大于 1m 在出洞 纠偏 到达终点前 适当增加测量次 数 施工时还要经常对测量控制点进行复测 以保证测量的精度 顶管出洞后 利用激光经纬仪置于顶进轴线上 跟踪顶管机内光靶测尺 顶进时 施工人员随即可以直观地看出顶管机偏差情况及趋势方向 随着顶进距离不断增长 管道内的可视度减弱 可利用全站仪进行测量 并根据施工实际情况设置若干个接站测量 高程偏差测量采用水准接站测量 测得顶管机中心标高 再与设计高程比 较 即可算出高程偏差值 另外 指示轴线在顶进工程中 必须定期进行复测 以保证整个顶进轴线 的一致性 3 测量方法和测量技术指标的规定 1 地面精密导线测量 测角中误差要求 2 5 方位角闭合差要求 5 n 精品文档 14 欢迎下载 测距相对中误差 1 80000 全长相对闭合差 1 35000 采用 Leica TCA2003 0 5 1mm 1ppm 测角 4 测回 其中左 右角各两测回 测距往 返测各两次 并设定温度 气压进行改正 为减小视差 每方向读数三次 2 地面二等水准测量 每公里高差全中误差 2mm 附合水准闭合限差 4mm L 以公里为单位 L 采用 Leica NA2 配平板测微器 铟瓦水准尺 往返观测 3 地下施工控制导线测量精度要求同地上精密导线的测量要求 随着顶管 的顶进 要定期从地面平面控制点全面复测 4 地下施工水准点的测量采用 S3 水准仪配合经鉴定合格的水准尺 往返 测高差闭合差 20mm L 以 Km 为单位 2 3 2 顶进轴线及方向控制 1 顶进中顶管机前进趋势的测定 为了能较好地解决测量用时问题 一方面通过尽可能减少接站数 转站处 利用特殊发光源作为目标 在利用放大倍率较大的经纬仪观测 另一方面测定 顶管机前进趋势 同样能达到减少测量时间的目的 顶进中施工人员对顶管机 的纠偏 需要及时了解顶管机走势 如果轴线偏差较小 且走势较好 沿设计方 位 有时就可省去不必要的轴线偏差测量 提供更多的顶进时间 如轴线偏差 较小但顶管机前进趋势背离设计轴线方向 施工人员也能够及时进行有效的纠 偏 使顶管机不致偏离较大 可见掌握了顶管机的走势好处是显而易见 为此 我们设置了顶管机前进趋势测量及计算方法 通过观察顶管机的行进趋势来指 导纠偏 管道顶进方向控制 纠偏 采用勤测勤纠原则进行精心施工 纠偏原则 1 勤测勤纠 每顶进一定距离 不大于 1m 测量一次工具头轴线及标高 偏差情况 用电话通知工具头纠偏人员 纠偏人员依据工具头存在的偏差角度 前几个冲程的偏差数据等资料可输入微机 由微机进行综合分析后 由纠偏程 序给出各油缸纠偏力大小 进行纠偏 2 角度纠偏 每次纠偏角度要小 一般情况每次纠偏角度宜为 10 20 不得大于 0 50 度 精品文档 15 欢迎下载 3 纠偏操作中不能大起大落 如果在某处已经出现了较大的偏差 这时也 要保持管道以适当的曲率半径回到轴线上来 避免管道产生过大的弯曲应力 必要时可就地采取措施 将工具头纠正后再行顶进 4 方向初期控制 工具头出洞时偏差大小直接影响到顶管的质量 所以工具头出洞时应特别 注意 防止工具头下磕 开始顶进时要加强观测 防止出土过多或者产生流沙 确保顶进方向精确 工具头在出洞时 有意识地将工具头头部略抬高 0 5cm 左 右 2 实用纠偏技术 在施工过程中 要根据测量报表 直接反映顶进轴线的偏差情况 使操作 人员及时了解纠偏的方向 保证顶管机处于良好的工作状态 在实际顶进中 顶进轴线和设计轴线经常发生偏差 因此要采取纠偏措施 减小顶进轴线和设计轴线间的偏差值 使之尽量趋于一致 在施工过程中 应 贯彻 勤测 勤纠 缓纠 的原则 不能剧烈纠偏 以免对管节和顶进施工造 成不利影响 本工程测量所用的仪器有全站仪 激光经纬仪和高精度的水准仪 顶管机 内设有坡度板和光靶 坡度板用于读取顶管机的坡度和转角 光靶用于激光经 纬仪进行轴线的跟踪测量 3 止转措施 由于采用多刀盘土压平衡顶管机施工 不可避免会引起顶管机旋转 继而 带动管节旋转 影响施工 在顶进工程中通过刀盘的反向旋转以及在特殊管两 侧配置平衡块克服管节的旋转 4 工具管纠扭 工具管尾部上口设置扭转指示标志 当工具管出现扭转后会给施工操作造 成困难 顶管施工中必须保持原有方位 一般应控制扭转角 1 5 度以下 为 达到此目的 用压重法来纠正 纠扭办法 在靠近工具管尾部的管段内两侧 焊接安装用角铁制成的架子 如工具管往左扭 则在管段右侧的架子上堆上一定数量的铁块 反之亦然 2 4 施工参数控制措施 1 初始顶进 精品文档 16 欢迎下载 a 土压力设定 实际上压力的设定值介于上限值与下限值之间 为了有效地控制轴线 初 出洞时 宜将土压力值适当提高 同时加强动态管理 及时调整 b 顶进速度 初始顶进速度不宜过快 一般控制在 10mm min 左右 C 出土量 加固区一般控制在 105 左右 非加固区一般控制在 95 左右 2 正常顶进 a 土压力设定 结合实际施工经验 实际土压力的设定值应介于上限值与下限值之间 b 顶进速度 一般情况下 顶进速度控制在 20 30mm min 如遇正面障碍物 应控制在 10mm min 以内 C 出土量 严格控制出土量 防止超挖及欠挖 正常情况下出土量控制在理论出土量 的 98 100 2 5 顶进施工技术 2 5 1 钢 砼顶管顶力计算 例 1 北区 148 2m 过河段钢顶管段 F F1 F2 F1 4 D2 R H 0 785 4 322 15 8 12 2777 637KN F2 D P L 3 14 4 28 4 148 2 7966 75776KN F 2777 637 7966 75776 10744 3947KN 例 2 北区 129 7m 砼顶管段 F F1 F2 精品文档 17 欢迎下载 F1 4 D2 R H 0 785 4 682 15 8 10 2716 5547KN F2 D P L 3 14 4 64 5 129 7 9448 39KN F 2716 5547 9448 39 12164 9447KN 注 注 F F1 1为工具头正面阻力 为工具头正面阻力 F F2 2为管外面阻力 为管外面阻力 F F 为总阻力为总阻力 2 5 2 减阻泥浆的运用 顶进施工中 减阻泥浆的应用是减小顶进阻力的重要措施 顶进时通过顶 管机铰接处及管节上预留的注浆孔 向管道外壁压入一定量的减阻泥浆 在管 道四周外围形成一个泥浆套 减小管节外壁和土层间的摩阻力 从而减小顶进 时的顶力 避免发生背土 带土 现象 泥浆套形成的好坏 直接关系到顶力 大小及地表沉降 2 5 3 压浆及补浆 采用工具头压浆和中继环后面管段补浆两种方式 压浆时间应是边顶进边 压浆为宜 为了做好压浆工作 在顶管机尾部环向均匀地布置了 4 只压浆孔 顶进时 及时进行跟踪注浆 顶管机后面的三节砼管节上都设有 4 只压浆孔 钢管节为 每 6M 设置 4 只压浆孔 呈 90 度环向交叉布置 其后每隔一节设置一节有压浆 孔的管节 压浆总管用 2 白铁管 除顶管机及随后的第一节管节外 压浆总 管上每隔 6m 装一只三通 再用压浆软管接至压浆孔处 顶进时 顶管机尾部的 压浆孔要及时有效地跟踪压浆 确保形成完整有效的泥浆套 管节上的压浆孔 是供补压浆用的 补压浆的次数及压浆量根据施工时的具体情况确定 减阻泥浆的性能要稳定 施工期间要求泥浆不失水 不沉淀 不固结 既 要有良好的流动性 又要有一定的稠度 顶进施工前要做泥浆配合比试验 找 出适合于施工的最佳泥浆配合比 减阻泥浆的拌制要严格按操作规程进行 催化剂 化学添加剂等要搅拌均 匀 使之均匀地化开 膨润土加入后要充分搅拌 使其充分水化 泥浆拌好后 精品文档 18 欢迎下载 应放置一定的时间才能使用 压浆是通过储浆池处的压浆泵将泥浆压至管道内 的总管 然后经由压浆孔压至管壁外 施工中 在压浆泵 顶管机尾部等处装 有压力表 便于观察 控制和调整压浆的压力 顶进施工中 减阻泥浆的用量主要取决于管道周围的空隙的大小及周围土 层的特性 由于泥浆的流失及地下水等的作用 泥浆的实际用量要比理论用量 大得多 一般可达到理论值的 4 5 倍 但在施工中还要根据土质情况 顶进状 况 地面沉降的要求等做适当的调整 为确保减小管道外壁的摩阻力 需要有切实可行的技术措施来保证 a 保证泥浆的稳定 在施工期间不失水 不沉淀 不固结 b 合理布置压浆环管 在管节断面一侧安装 2 压浆总管 每 6m 安装 1 环 管并接三通阀至管节注浆孔 总管与阀门用软管连接 c 制定合理的压浆工艺 严格按压浆操作规程进行 为使顶进时形成的间 隙及时用泥浆所填补 形成泥浆套 达到减少摩阻力及地面沉降 压浆时必须 坚持 先压后顶 随顶随压 及时补浆 的原则 压浆顺序 地面搅拌总管阀门打开 管节阀门打开 启动压浆泵 送浆 顶进开始 管节阀门关闭 顶进停止 总管阀门关闭 井内快速接头拆开 下管节 接 2 寸总管 循环复始 减阻泥浆有关技术参数 视粘度失水量泥浆PH 值比重动切力静切力胶体率状态 Mpa sM1mmg cm3papa 16828 51 0911 719100略稠 泥浆配合比 每 m3泥浆 膨润土水纯碱CMC 130kg870kg4 5kg4kg 2 5 4 顶管机出洞防磕头 工具头就位后 将机头垫高 5mm 保持出洞时顶管机有一向上的趋势 调 整后座主推千斤顶的合力中心 出洞时加密测量顶管机的偏差 一旦发现下磕 趋势 立即用后座干斤顶进行调整 由于距离较短 这一方法效果会非常明显 精品文档 19 欢迎下载 2 5 5 中继环设置 本工程共需设置 5 只中继环 其中南区设置一只 北区设置 4 只 北区砼 顶管设置一只 钢顶管设置 3 只 北区砼顶管长约 129 7 米 需在工具头后约 20m 处设置一只中继环 起到纠偏及增加顶力作用 进入北能源站 157m 钢顶管 需在工具头后 6m 处设置一只中继环 起到纠偏及增加顶力作用 同时在工具头 后约 90m 的位置再增加一只中继环 以增加顶力 同时南北区钢管穿越新角浦 河时为确保进洞管顶土体少隆起 顶进过程中调整入洞上扬角度 需在工具头 后 6m 处设置一只中继环 起到纠偏及增加顶力作用 2 5 6 中继环及管口止水处理 顶管结束后 管道内中继环油缸归零后并拆除 管节间隙焊牢 其焊缝质 量均应满足规范要求 中继环油缸后座挡环割除 2 5 7 工具管出洞顶进 洞口处在第 层淤泥质粉质粘土和 1a 层粘土 土质软弱 透水性较差 具流变 触变特征 易造成开挖面失稳 为确保施工安全 在进出洞口前沿土 体中需加固密实 防止塌方渗漏 出洞前 做好顶管管道外壁与穿墙管之间止 水措施 在上述准备工作一切无误后 经业主监理同意 然后才能出洞顶进 2 6 顶管施工注意事项 顶进施工中 进行管道断面布置时 管道内的压浆管 动力电缆 照明线 等要分门别类地安放 各类管线要固定好 不能有松落 在中继间处要有一定 的余量或软管过渡 不致因中继间的伸缩而导致损坏 建立交接班制度 并应做好顶进施工中的各种施工测量记录 如工具头部的 纠偏测量记录 中继环的顶进力记录 后座上顶进力记录 泥浆用量记录 偏 差测量记录 2 7 顶管初始顶进 10 米试顶进 2 7 1 顶管顶进参数初步设定 1 土压力 按水土合算原则计算所得土压力为 精品文档 20 欢迎下载 正面土压力 P k0 h P 土压力 包括地下水 土体的平均重度 取 16 9kN m3 h 顶管埋深 取 12m 取南区过河段为例 k0 土的侧向静止土压力系数 取 0 70 7 代入公式得 P 0 142Mpa 2 顶进出土量控制 取钢管节长 6 米计算 每节钢管理论出土量 4 D2 L 4 4 282 6 86 28m3 节 顶管顶进出土量控制在 98 100 之间 3 推进速度 正常推进时速度宜控制在 2 3cm min 之间 4 顶管轴线及地面沉降量控制 根据规范要求 钢顶管轴线控制偏离设计轴线左右不得大于 130mm 上 下不得大于 80mm 地面沉降量控制在 10mm 30mm 钢顶管轴线控制偏离设计轴线左右不得大于 50mm 上下控制在 40mm 50mm 地面沉降量控制在 10mm 30mm 2 7 2 初始顶进前准备工作 1 顶管机出洞前 应尽量精确定位 符合设计轴线要求 2 轴线测量 为使顶管机能以最佳姿态出洞 应做好轴线测量工作 对地面水准点和井 下高程控制点进行复核 在出洞前对顶管机原始姿态作再次测量 确保顶管机 出洞的姿态偏差控制在 5mm 范围之内 3 监测点布置 为了能及时反映顶管机出洞时以及顶进时对周围环境的影响 应在地面布 置一定数量的地面沉降监测点 为了能及时地反馈顶管机出洞时的地面及土层 的变化情况 在工作井外沉降监测点适当加密 在顶管机出洞之前 对已布设 好的沉降监测点须测得原始数据 2 7 3 试顶进阶段的参数确定 精品文档 21 欢迎下载 顶管初始顶进是从理论和经验上选取各项施工参数 施工过程中根据测量 数据及反馈信息调整施工参数 顶管机出洞后 初始顶进为试顶进阶段 顶管出洞后 必须穿过洞口加固区 根据取芯试验报告 加固区土体强度 须满足设计要求 通过此阶段的试顶进 对顶管的轴线控制 施工参数控制已初步掌握 2 7 4 试顶进阶段的施工监测 试顶进阶段是全过程的前奏 所以施工监测显得尤为重要 是一项重中之 重的工作 对地表变形监测 拟采用沿轴线方向布设沉降监测点 每天不少于 2 次 并根据需要 适时加密监测频度 2 8 顶管正式顶进施工 1 正式顶进阶段采用 10 米试顶进阶段掌握的最佳施工参数 通过加强施工 监测 不断地完善施工工艺 控制地面沉降 2 顶进过程中 严格控制好工具头姿态 将施工测量结果不断地与设计轴 线校核 及时纠偏调整 3 顶管施工应根据当班指令设定的参数顶进 顶进出土与触变泥浆注浆同 步进行 不断完善施工工艺 控制施工后地表最大变形量在 10 30mm 之内 4 顶管顶进施工全过程须严格受控 工程技术人员根据地质变化 通道埋 深 地表沉降 工具头姿态 刀盘扭矩 千斤顶推力等各种数据信息 正确下 达每班顶进指令 并即时跟踪调整 顶管机操作人员须严格执行指令 谨慎操 作 对初始出现的小偏差应及时纠正 顶管机一次纠偏量不宜过大 以减少对 地层的扰动 5 施工人员应做好施工记录 记录内容完整 2 9 钢管现场拼接及防腐 2 9 1 钢管现场拼接 钢管卷制厂出厂长 6m 运至施工现场由吊车吊入工作井内发射架上 与前 段管相拼接 由于运输 吊管时可能导致管端失圆等这类现象出现 必须对管 端口进行矫正 即端口焊马口板加铁契对变形处进行整合 保证端口平整 当 拼接偏差在允许条件下方能实施焊接程序 本工程施焊为对称焊接 焊条型号采用 E43 型 对接焊缝表面不允许有裂 精品文档 22 欢迎下载 缝 气孔 夹渣 熔合性飞溅 焊缝的宽度以每边超过坡口边缘 2mm 为宜 咬 边深度 0 5mm 累计总长度 焊缝总长度的 10 环向焊缝两侧间相邻的纵缝 间距 500mm 表面加强高不允许 3mm 不允许表面凹陷 井内拼装焊接不宜 修边 如焊接缝未达到规范要求和探伤中发现气泡 夹渣等应进行返工 刨除 重新焊接 焊后必须对焊缝进行外观检查 检查前应将妨碍检查的渣皮和飞溅清理干 净 外观检查应在无损探伤 强度试验及严密试验之前进行 本工程按焊缝质量等级为二级的要求监测 采用超声波探伤 探伤比例为 20 考虑到受现场条件及施工要求的限制 探伤比例可适当降低 但不得低于 10 2 9 2 钢管防腐 钢管卷制厂出厂时 每节钢管端口上留有 100mm 150mm 未防腐段 当现场 拼接 焊接 探伤合格后 待焊缝冷却 应立即进行防腐处理 表面处理质量 要求如下 管道外壁采用人工除锈 即除尽氧化皮 露出金属本色 要求涂装面无 锈 无氧化皮 无油污 无水分及灰尘 管口必须将焊缝全部铲敲干净 如焊瘤 飞溅物等 并用砂轮打磨至焊 缝本色 2 10 信息化管理施工 本工程施工强化信息管理 建立完善的信息反馈网络和现场指挥中心 将 施工面和监测点的即时情况及时反馈指挥中心 指导施工 2 10 1 地面监测数据反馈 将地面监测数据 地下管线监测数据 建筑 构 物监测数据等汇总后 传送到顶管操作室 指导顶管司机准确施工 2 10 2 顶管各类参数反馈 将顶管姿态报表和顶管设备各类运行参数汇总后 传送到地面监控室进行 数据分析 2 11 地下有害气体防治及管内通风 2 11 1 地下有害气体防治 精品文档 23 欢迎下载 本顶管机为土压平衡式 该机对地下水及有毒 可燃气体有良好的密封作 用 一般情况下对施工不产生影响 为防止意外 特采取以下措施 1 在顶管机内及管道内采用空气测试仪流动测试 同时根据管内施工人员 数量配备足够的氧气面罩 以备急用 2 建立健全管内动火制度 并按规定配置灭火器 管内施工人员不允许吸 烟 管内动用明火施工必须开具动火证明 专职安全员在场监督 3 如果发现大量沼气和有毒气体时 立即停止顶管施工 会同工程技术人 员制定详细 周密处理方案 报监理 业主同意后方可继续施工 2 11 2 管内通风 施工人员在管内操作 管道内用空气测试仪进行流动测试 保证管道空气 质量符合要求 所以进行通风供气 采用空气压缩机供气 经过滤 冷却后由 500mm 软管送入顶管机头及管道内 同时用轴流式通风机向管道外抽风 加 快换气 七 进出洞方案七 进出洞方案 7 1 出洞施工步骤 顶管出洞的施工步骤 设备下井安装 设备调试 安装止水装置 钻孔灌 注桩围护凿除 或 H 型钢拔除 机头顶进至洞圈内 切削加固土 机头切削 进原状土 提高正面土压力至理论计算值 正常顶进 7 2 进出洞土体加固 本顶管工程进出洞土体除南区申滨路舟虹路工作井采用旋喷桩加固外 其 余均采用 850 三轴水泥搅拌桩加固 因本工程进出洞土体加固形式 深度基本 类似 此处仅以南区过河段始发井洞口土体加固为例 接入南能源站始发井 申滨路甬虹路 加固宽度为 10 28 米 加固深度为 0 000 至 11 000 该洞 口加固工作由工作井施工单位完成 顶管工程施工前应对加固土体进行取芯 对加固土体的强度与均匀性进行检测 检测强度应符合设计要求 精品文档 24 欢迎下载 接入南能源站始发井洞口加固示意图接入南能源站始发井洞口加固示意图 7 3 出洞防塌方的措施 出洞阶段 设备调试完毕后 打探孔视加固土体渗漏水情况 若无渗漏水 情况 则立即快速凿除钻孔灌注桩围护 或拔除加固体型钢 立即将顶管机顶 进至高压旋喷或搅拌桩止水帷幕 洞门探孔孔位示意见下图 精品文档 25 欢迎下载 洞门探孔示意图 5 洞门 2 1 3 4 67 8 9 7 4 洞门止水装置安装 1 出洞口 采取安装穿墙套管止水措施 当顶管实施达到设计长度后 将管端与穿墙管井内侧端口采用月亮板焊牢 待进洞口止水处理后 在月亮板 上预留压浆孔 拟预留四只孔 压入硅藻泥封堵管与穿墙洞之间空隙以达到全 密封效果 2 进洞口 当工具头顶到接收井内端口时 应及时启动工具头部后第一 道压浆孔压注水泥浆液 当第一道压密注浆液完成后 再实施第二道压浆孔压 注浆液 使穿墙孔外侧土体加固 当工具头切割完成应立即对端口采用月亮板 封堵 当上述工序完成后 在利用月亮板预留压浆孔对穿墙管与管体间空隙压 入硅藻泥 以保证穿墙管与管体间密封效果 7 5 进洞 1 接收架准备 进洞前 先对洞门位置进行测量确认 根据实际标高安 装顶管机接收基座 接收架 配备封洞门钢板 补充注浆等材料 2 顶管机位置姿态的复核测量 当顶管机头逐渐靠近接收井时 应适当加强测量的频率 减小轴线偏差 以确保顶管能准确进洞 顶管贯通前的测量是复核顶管所处的方位 确认顶管状态 评估顶管进洞 精品文档 26 欢迎下载 时的姿态和拟订顶管进洞的施工轴线及施工方案等的重要依据 能保证顶管机 在此阶段的施工中始终按预定的方案实施 以良好的姿态进洞 准确无误地座 落到接收井的基座上 7 6 进出洞阶段应急措施 7 6 1 出洞阶段 出洞阶段 设备调试完毕后 打探孔视加固土体渗漏水情况 若无渗漏水 情况 则立即快速凿除钻孔灌注桩围护 或拔除加固体型钢 立即将顶管机顶 进至高压旋喷或搅拌桩止水帷幕 离开 5 10cm 左右 由于本顶管机刀盘部分 无胸腔 在钻孔灌注桩围护凿除 或拔除加固体型钢 后 机头部分有 100cm 左右的空隙 一旦加固区土体自立性出现问题 将严重威胁地面及管线的安全 所以必须采取必要的预防措施 具体方案如下 1 在钻孔灌注桩围护凿除 或拔除加固体型钢 前 填充泡沫板 将刀 盘与型钢间的空隙全部填实 并利用刀盘上的注入口进行注浆 浆液选用惰性 浆 浆液性质基本同土体 2 在钻孔灌注桩围护凿除 或拔除加固体型钢 阶段 若发现漏水 漏 浆情况 则立即通知总包单位 采取封堵 补强加固等措施 7 6 2 进洞阶段 在顶管机距接收井 3m 后 开始停止机头及第一节管节的压浆 并在以后顶 进中压浆位置逐渐后移 保证顶管在进洞前有 3m 左右的完好土体 避免在进洞 过程中减阻泥浆的大量流失而造成管节周边摩阻力骤然上升 以致出现工程难 点 在顶管机切口进入接收井加固区后应适当减慢顶进速度 加大出土量 逐 渐减小顶进时机头正面土压力 以保证顶管机设备完好和洞口处结构稳定 并 且开始凿除钻孔灌注桩围护 保留内侧钢筋 当顶管机刀盘切口距接收井井壁 10cm 左右时 顶管停止顶进 割除剩余钻 孔灌注桩钢筋 顶管应迅速 连续顶进管节 尽快缩短顶管机进洞时间 进洞 后 马上用钢板将管节与洞圈焊成一个整体 并用硅藻泥填充管节和洞圈的间 隙 减少水土流失 在钻孔灌注桩围护凿除阶段 若发现漏水 漏浆情况 则立即通知总包单 精品文档 27 欢迎下载 位 采取封堵 补强加固等措施 八 施工八 施工难点难点 8 1 顶管穿越高架承台桩基 本工程北区接入北能源站的长约为 148 2 米的钢顶管及南区接入南能源区 的长约为 98 6 米的钢顶管需分别穿过华翔路高架 在两个高架承台桩基间穿过 其中接入北能源站顶管与两个承台间的距离为 3 4 米和 6 米 接入南能源站顶 管与两个承台间的距离为 3 8 米和 4 7 米 北站穿越段高架采用四桩承台基础 承台尺寸 6400 6400 1500 埋深约 2 5m 采用 4 800 钻孔灌注桩 桩长约 47m 采用 2 层粉砂作为桩端持力层 南站穿越段高架采用四桩承台基础 承台尺寸 6000 4600 1500 埋深约 2 5m 采用 4 1000 钻孔灌注桩 桩长约 50m 采用 2 层粉砂作为桩端持力层 具体详见 顶管穿越高架承台保护专项施工方案 8 2 顶管穿越新角浦河 本工程南区连通南能源站的 4280 钢顶管长约 98 6m 钢顶管出洞后约 5m 即穿越新角浦河 穿越土层为 灰色淤泥质粘土 因河面较宽 水流较大 且为通航河道 施工时需特别注意 确保安全 新角浦河河面宽 60m 河床最 深处标高约为 1 3m 钢顶管穿越河道时最浅覆土处管顶标高约为 4 23m 最浅 覆土仅约为 2 93m 因覆土较浅 未达到规范 1 5D D 为钢管直径 的抗浮压 载要求 故穿越顶进时需进行河道堆载处理 北区过河段钢顶管长约 102m 穿 越土层为 灰色淤泥质粘土 最小覆土厚度大于 1 5D 故无需压载 查获新角 浦河护岸防汛墙基础方桩桩底标高约为 3 0m 顶管穿越防汛墙处管顶标高约为 5 34m 管顶距桩底距离较大 顶管穿越时 对防汛墙桩基基本无影响 但必 须加强监测 严格控制各项顶进施工参数 具体详见 顶管穿越新角浦河专项 施工方案 九 质量措施九 质量措施 精品文档 28 欢迎下载 9 1 工程质量目标 确保本工程达到合格工程标准 9 2 质量保证体系 9 3 质量保证总体措施 1 认真执行 实施质量保证体系 实行项目经理 项目工程师质量负责 制 施工技术员岗位责任制 并制定严格的奖罚制度 2 施工组织设计由公司总工程师审批同意后 工程才能实施施工 3 工程施工质量实行 工序质量 控制管理方法 对主要工序实行施工 技术员事先技术交底 现场看工 质量跟踪控制 质量员对 工序质量 过 程检查 做到以工作质量保证工序质量 以工序质量保证产品质量 4 工程质量及隐蔽工程验收严格实行 三级 管理验收制度 先由班组 自行检查经质量部门和技术部门复检合格 再报请监理最终验收通过后 才能 安 全 员 乔 仁 林 项目经理 沈得发 项目副经理 刘古成项目工程师 徐光杰 施工班组 质 量 员 乔 仁 林 技 术 员 王 鹏 飞 办 公 室 杨 维 平 预 算 员 李 军 材 料 员 杨 维 平 机 管 员 潘 守 同