昌金路顶管工程施工方案2011.6.18修改版.doc

顺义新城 16 街区 05 地块 04 部分地块市政工程 昌金路排水工程穿越昌金路 机械顶管施工方案 编制 审核 审批 河北北旺工程建设集团有限责任公司河北北旺工程建设集团有限责任公司 20112011 年年 6 6 月月 1 目目 录录 第一章第一章 编制依据与编制说明编制依据与编制说明 1 1 1 编制依据 1 1 1 1 图纸 1 1 1 2 国家有关法律法规 1 1 1 3 施工主要规程规范 1 1 2 编制说明 2 第二章第二章 工程概况工程概况 3 2 1 工程概况 3 2 2 现场施工环境 3 2 2 1 现场地上情况 3 2 2 2 现场地下情况 3 2 3 工程水文地质条件 3 2 4 施工特点及难点分析 4 2 5 前评估 4 2 6 主要工程量 4 第三章第三章 施工部署施工部署 5 3 1 工程目标 5 3 1 1 质量目标 5 3 1 2 安全环境目标 5 3 1 3 成本目标 5 3 1 4 服务目标 5 3 2 施工组织 5 3 2 1 施工方法的选择 5 3 2 2 施工区规划 5 3 3 人员计划安排 6 3 4 主要施工机械设备 6 3 5 工程施工顺序 6 3 6 施工进度安排 7 3 7 材料 设备计划 7 3 8 验收安排 7 3 9 施工组织协调 7 3 9 1 制定设计交底和图纸会审制度 7 3 9 2 建立周例会制度 7 第四章第四章 施工准备施工准备 8 4 1 技术准备 8 4 1 1 图纸会审 8 4 1 2 人员培训 8 4 1 3 主要施工用的仪器 8 4 2 生产准备 9 2 4 2 1 临时用电 9 4 2 2 临时供水 9 4 2 3 劳动力准备 9 4 2 4 主要材料物资准备 9 第五章第五章 主要项目施工方法主要项目施工方法 11 5 1 工作坑的计算及施工 11 5 1 1 锚喷护壁的结构强度验算 11 5 1 2 顶坑受力计算 11 5 1 3 上层 3m 钢木结构支护施工 13 5 1 4 工作坑 3m 以下锚喷施工 14 5 1 5 冠梁施工 15 5 1 6 土方开挖及支撑 15 5 1 7 盘撑及土钉设置 16 5 2 导轨安装 17 5 3 后背墙计算 18 5 4 顶力计算 19 5 5 顶管工作平台 20 5 6 起重设备 20 5 7 顶进施工 20 5 7 1 D1050 土压平衡顶管机主要技术参数 20 5 8 设备工作描述 21 5 9 土仓压力计算 22 5 9 1 主动土压力 22 5 9 2 被动土压力 22 5 9 3 土压力计算 22 5 10 顶管机设备就位 23 5 11 管材的选用 23 5 12 顶进施工 24 5 12 1 机头入土 24 5 12 2 正常顶进 24 5 13 顶进减阻措施 25 5 13 1 打蜡减阻 25 5 13 2 触变泥浆减阻 26 5 13 3 触变泥浆一般拌合程序 26 5 13 4 加浆设备及加浆压力 26 5 13 5 注浆孔的设置 26 5 14 机头出洞 27 5 15 顶后处理 27 5 15 1 泥浆置换 27 5 15 2 雷达检测 28 5 15 3 补充注浆 28 5 15 4 管缝封闭 28 5 15 5 设施拆除 28 3 第六章第六章 主要项目控制措施主要项目控制措施 29 6 1 施工测量控制 29 6 1 1 本工程测量特点 29 6 1 2 测量仪器设备和人员配备 29 6 1 3 交接桩 29 6 1 4 平面控制测量 29 6 1 5 高程控制测量 30 6 1 6 施工测量 30 6 1 7 保证施工测量精度的技术措施及资料管理 30 6 2 管道顶进 31 6 2 1 顶进施工 31 6 2 2 质量控制标准 32 6 3 管道纠偏 32 6 3 1 管道纠偏 32 6 4 基坑监测 33 6 4 1 基坑的巡视检查 33 6 4 2 基坑的仪器观测 34 6 4 3 观测方法 34 6 4 4 监测点布置 34 6 4 5 基准点布置 35 6 4 6 观测频度 35 6 4 7 仪器观测要求 35 6 5 路面及现状管线监测 35 6 5 1 观测频度及时间安排 35 6 5 2 监测技术要求 36 6 5 3 路面变形控制标准 36 6 6 预防路面沉陷 路面保护技术措施及应急预案 36 6 6 1 路面保护技术措施 36 6 6 2 防止路面沉降 塌陷技术措施 36 6 6 3 预防道路沉降应急预案 37 6 7 监测技术要求 39 6 8 监测管理 40 第七章第七章 安全施工措施安全施工措施 41 7 1 安全技术保证体系 41 7 2 安全管理目标 41 7 3 安全岗位职责 41 7 3 1 项目经理安全职责 41 7 3 2 顶管专项总工程师的安全职责 42 7 3 3 工程部安全职责 42 7 3 4 施工员安全职责 43 7 4 安全作业措施 43 7 4 1 吊车安全作业措施 43 7 4 2 焊割作业安全指导 43 4 7 5 安全技术措施 44 7 6 安全用电措施 44 7 7 安全防护重点 45 7 7 1 防触电伤害 45 7 7 2 防机械伤害 45 7 7 3 预防物体打击伤害 46 7 7 4 预防土方坍塌 46 7 8 对易燃 易爆物品的保管和使用的安全措施 46 7 9 预防工伤事故的安全措施 46 7 10 安全教育 46 7 11 安全管理制度 47 第八章第八章 文明施工措施文明施工措施 48 8 1 建立文明施工体系 48 8 2 现场场容 48 8 3 施工现场材料 机具管理措施 48 8 3 1 现场材料管理 48 8 3 2 现场机具管理 49 8 4 现场管理措施 49 第九章第九章 雨季施工措施雨季施工措施 51 9 1 雨季施工组织机构的设置 51 9 2 雨季物资准备 51 9 3 雨季施工技术措施 51 9 4 基坑安全控制措施 52 第十章第十章 附件附件 53 10 1 顶管位置平面布置图 53 10 2 顶管高程示意图 54 10 3 顶管剖面示意图 55 10 4 沉降监测点示意图 56 10 5 现场平面布置图 57 1 第一章第一章 编制依据与编制依据与编制编制说明说明 1 11 1 编制依据编制依据 1 1 1 图纸 编号图 纸 名 称 1 顺义新城 16 街区 05 地块 04 部分地块市政工程昌金路排水工程施工图 2 顺义新城 16 街区 05 地块 04 地块市政工程工程勘察报告 1 1 2 国家有关法律法规 1 中华人民共和国建筑法 2 中华人民共和国安全生产法 3 建筑工程安全生产管理条例 4 建筑工程质量管理条例 5 中华人民共和国环境保护法 6 建筑工程消防监督审核管理规定 7 北京市建筑施工文明安全施工管理暂行规定 1 1 3 施工主要规程规范 1 国家类规程 规范 1 建筑地基基础工程施工质量验收规范 GB50202 2002 2 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 3 混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204 2002 4 锚杆喷射混凝土支护技术规范 GB50086 2001 5 建筑边坡工程技术规范 GB50330 2002 6 给水排水管道工程施工与验收规范 GB50268 2008 2 行业类规程 规范 建筑机械使用安全技术规程 JGJ33 2001 3 其他类规范 规程 建筑工程施工质量验收统一标准 GB50300 2001 4 有关文件 1 北京市建筑施工现场安全防护基本标准 91 京建施字第 124 号 2 2 北京市建设工程现场管理环境保护作标准 91 京建施字第 126 号 3 北京市建筑施工现场保卫工作基本标准 91 京建施字第 127 号 4 危险性较大的分部分项工程安全管理办法 建质 2009 87 5 危险性较大的分部分项工程安全管理办法 京建施 2009 841 号 1 21 2 编制说明编制说明 1 在详细了解现场情况 并充分理解的基础上 满足业主在工程质量 进度 安全 文明施工 环境保护等方面的要求 以设计文件及有关规范为依据 紧密结 合本工程现场实际情况 2 质量目标明确 施工中采用先进技术和设备 严格管理 保证措施完善 确 保工程质量达到优质工程标准 3 安全目标明确 安全措施可靠 制度完善 确保施工安全 4 工期目标明确 统筹部署 合理高效安排施工进度 科学划分施工区段 协 调统一 确保工期顺利实现 5 施工中做到保护环境 文明施工 整个工地达到北京市安全文明施工工地标 准 6 认真落实执行国家及北京市有关建设工程施工现场生活区设置和管理的要求 考虑突发公共卫生事件的影响 3 第二章第二章 工程概况工程概况 2 12 1 工程概况工程概况 本工程位于顺义新城 16 街区 05 地块 04 部分地块昌金路 下坡屯路 右堤路 段 设计图纸有污水管线一条 通过顶管工程穿越昌金路 WE10 WE11 段 管径 为 D1050 钢筋混凝土钢承口管 橡胶圈柔性接口 顶管全长为 92 5m 自南向北坡度 1 2 拟采用直径为 1050mm 的土压平衡式全自动顶管机头进行顶管施工 2 22 2 现场施工环境现场施工环境 2 2 1 现场地上情况 本工程为污水管道施工 位于现况下坡屯路 右堤路段 顶管总长度共 92 5 米 顶坑北侧为建设用地 南侧 30m 为昌金路 周边为绿化带 顶坑位于绿化带内 施工 材料及管材堆区占用绿化区域 部分苗木需要移植和砍伐 相关手续已经办理完毕 2 2 2 现场地下情况 顶管穿越施工时 需对地下管线及障碍物进行详细探查 现场已请有资质的物 探部门进行了勘探 顶管段需穿越现状混凝土输水管线四条 管径 DN1000 砼雨水 方沟一条 2m 3m 具体情况见顶管剖面示意图 在顶管施工前应充分了解现状管线 状况以及是否有渗水现象 如有渗水现象 根据渗水量制定相应专项措施予以封堵 避免因现状管线渗水对顶管施工造成影响 2 32 3 工程水文地质条件工程水文地质条件 根据本工程施工图纸得知管道埋深约 5 6 米 依据地质勘探报告管道位置正 处于细沙层中 地质层概述 根据 工程地质勘测报告 本工程拟建管线场地土质主要由人 工填土层和新近沉积土层 一般第四纪沉积土层构成 人工填土层以下为新近沉积土层 分别 粘质粉土 粉质粘土 层 层厚 1 50 7 40m 层底标高 22 05 34 00m 土层承载力标准值 130kpa 压缩模量 7 0mpa 粘 土 重粉质粘土 1 层 层厚 0 90 4 00m 土层承载力标准值 130kpa 压缩模量 4 8 0mpa 矿质粉土 2 层 层厚 0 70 2 80m 土层承载力标准值 200kpa 压缩模量 14 0mpa 粉细砂 3 层 层厚 1 10 4 80m 新近沉积土层以下为一般第四纪沉积土层 包括细中砂 层 夹粉砂薄层及砂 质粉土 1 层 重粉质土层 粉质粘土 2 层 卵石 圆砾 3 层 本层厚度为 6 7m 层底标高 15 45 25 20m 2 42 4 施工特点及难点分析施工特点及难点分析 我公司经多次现场考察 对施工合同 设计图纸的认真分析 总结出以下几点 工程特点及难点 1 本工程位于顺义新城内 工期紧 任务重 必须严格组织施工 对施工过程 工程质量 安全文明施工 交通导行 环境保护等方面要严格管理 2 本工程位于现况昌金路上 交通流量较大 施工安全成为本工程施工重点之 一 3 本工程采用顶管施工工艺施工 顶管坑较深 需采用有效支护措施保证安全 4 本工程位于现况路上 交通流量大 需采用有效措施控制路面沉降 2 52 5 前评估前评估 本工程穿越昌金路 针对工程对路基的影响 委托昌金路的设计单位 北京国 道通公路设计研究院做出了评估咨询报告 咨询报告提出了路基沉降控制指标及工 程施工建议 为避免顶管施工影响道路交通的正常运营与安全 必须严格控制土基沉降量 施工期间应采取必要的措施加强监测 并对观测数据进行分析 研究 处理 顶 管工程评估报告 对穿越施工提出了控制指标 路面沉降量 在顶管施工期间 影 响范围内的最大沉降值应小于 15 毫米 2 62 6 主要工程量 主要工程量 1 混凝土管道顶进 DN1050 92 5m 2 土方开挖 250 方 3 喷射混凝土 150 平米 5 4 C25 混凝土 2 94 方 第三章第三章 施工部署施工部署 3 13 1 工程目标工程目标 3 1 1 质量目标 质量目标 合格 3 1 2 安全环境目标 3 1 2 1 工伤事故控制在 10 以内 杜绝因工死亡事故发生 3 1 2 2 安全生产 进场施工人员的安全教育面达到 100 3 1 2 3 不发生因作业环境因素而导致的职业病 3 1 2 4 施工现场达到北京市文明施工现场标准 3 1 3 成本目标 在工程施工前增强预见性 施工中加强过程管理和控制 积极协助建设方减少 浪费 避免损失 合理降低施工成本 3 1 4 服务目标 施工过程中尊重建设方和监理单位的意见 使工程最终达到建设方满意 3 23 2 施工组织施工组织 根据本工程工期要求 施工现场条件及施工特点 在施工过程中 使机械相互 协作 人员合理调配 在管理上 人力资源 机械资源 材料资源由项目经理部统 一调配 统一指挥 3 2 1 施工方法的选择 在充分保证昌金路安全及施工安全的前提下 为安全 顺利 快速完成本项穿 越公路顶管任务 本工程拟采用土压平衡式全自动顶管机进行顶管施工 3 2 2 施工区规划 按工程实际需要 平整场地 通畅道路 建立排水系统 划定相对固定的材料 堆放场地 工程施工地点在市级主干道昌金路的两侧 现场文明施工要求较高 施 工区域需要进行不低于 2 0m 的围挡进行隔离 6 3 33 3 人员计划安排人员计划安排 为了保证工期 如期完成施工任务 努力发挥我们整体实力和专业施工能力 利用多年从事穿越施工的丰富经验 选派具有丰富专业施工经验的施工班组进场施 工 顶管施工由 10 人组成 序号工 种人 数备 注 1 工 长1 人 2 土压平衡顶管机操作2 人两班施工 3 吊运工4 人两班施工 4 电焊工1 人 5 电 工1 人 6 安全员1 人 7 质检员1 人 3 43 4 主要施工机械设备主要施工机械设备 序号机械名称单位数量备 注 1 挖掘机台 1 2 装载机台 1 3 注浆机台 1 4 千斤顶台 2 5 土压平衡顶管机台 1 6 发电机台 1 静音 120KW 7 25T 吊车台 1 8 电焊机台 1 9 喷锚机台 1 10 钢筋切断机台 1 11 100T 吊车台 1 3 53 5 工程施工顺序工程施工顺序 结合本工程特点 依据进度计划及现场实际情况进行施工安排 7 工艺流程 施工准备及雷达检测 工作井设备安装 进洞 掘土顶进 注浆 进排泥 测量及方向纠正 下管及接口处理 出洞取出设备 雷达检测 注浆 3 63 6 施工进度安排施工进度安排 1 施工准备 10 天 2011 年 6 月 11 日 2010 年 6 月 20 日 2 工作坑及接受坑施工 10 天 2011 年 6 月 21 日 2010 年 6 月 30 日 3 设备安装 5 天 2011 年 7 月 1 日 2010 年 7 月 5 日 4 顶管顶进 5 天 2011 年 7 月 6 日 2010 年 7 月 10 日 5 管口处理 5 天 2011 年 7 月 6 日 2010 年 7 月 11 日 顶管同时进行 6 设备拆除及周边恢复 10 天 2011 年 7 月 11 日 2011 年 7 月 20 日 以上施工进度为预备计划 具体施工计划按照相关审批后执行 3 73 7 材料 设备计划材料 设备计划 顶管管材采用钢筋混凝土钢承口管 橡胶圈柔性接口 顶管设备为 2 个 320t 顶 镐 设备安装使用前必须经过相关部门的检测 合格后方可投入使用 待工作坑施 工完毕后 计划管材到场 管材码放应符合距工作坑的安全距离 3 83 8 验收安排验收安排 在工程实际施工中 现场执行工序验收制度 每道工序首先进行严格的自检 合格后方可通知监理工程师进行检验 工程完工后进行分部工程验收 3 93 9 施工组织协调施工组织协调 对于本工程施工组织协调工作十分重要 为了确保工程工期 质量 安全以及 降低成本等目标的实现 建立以下制度 把各方的工作组织协调好 3 9 1 制定设计交底和图纸会审制度 在开工前 组织项目部有关人员核对图纸 参加由业主组织的图纸会审 设计 交底会 会中确定的内容形成施工文件 确保工程顺利进行 3 9 2 建立周例会制度 按项目部的工作安排 每周定时召开例会 总结上周工作 布置下周工作 同 时商讨解决施工中出现的问题 8 第四章第四章 施工准备施工准备 4 14 1 技术准备技术准备 4 1 1 图纸会审 进行图纸会审 在设计交底时提出疑问 并根据设计交底制定本施工方案 掌 握施工工期 质量标准 安全措施等 4 1 2 人员培训 认真学习和研究施工图纸及相关的施工文件 了解设计意图和要求 组织施工 人员认真学习施工技术文件 了解施工范围 沿线的地形 地貌及各种原有地上及 地下设施 4 1 3 主要施工用的仪器 序 号 仪器设备 名称 规格型号单位数量用途备注 1 拓普康全站仪 GTS 102N 台 1 顶进时轴 线控制 2 经纬仪 DJ2 台 1 顶进中线 控制 3 水准仪 AL422 台 2 顶进高程 4 钢卷尺把 2 顶管及结 构物尺寸 9 4 24 2 生产准备生产准备 4 2 1 临时用电 采用发电机供电 4 2 2 临时供水 4 2 2 1 生产用水 现场用水主要为泥浆和水泥浆搅拌用水 根据现场情况 搅拌水源由现场开挖 蓄水池 水车拉运 4 2 2 2 生活用水 现场生活用水由配备的水罐提供 水罐内水由水车运送 4 2 3 劳动力准备 1 做好劳动力的技术培训工作 针对本工程特点对操作人员进行专业技能培训 对于特殊工种人员要求必须持 证上岗 并进行进场三级安全教育 保证工程 优质 低耗 快速 安全 地进行 2 作好劳动力的管理 安排好工人进场后的生活 组织上岗培训 主要有 规章制度 安全施工 基 本操作技术和精神文明教育四个方面 4 选择参加过同类型工程建设的并且管理素质高的施工队伍 确保特殊工种 持证上岗 并签定劳务用工合同 4 2 4 主要材料物资准备 1 材料供应管理 1 物资采购根据合同所规定的采购范围进行采购 项目部负责对现场的材料和 设备进行统一管理 以保证物资供应的质量和材料的及时到场 2 采购文件 项目技术和生产部门根据施工图纸统计出详细的材料计划表 材 料供应部门根据计划表编制采购计划 采购文件 根据采购文件评价选择供方 2 供方评价 1 供货保证能力 验证供方的资质等级 生产或经营许可证 年生产能力及搬 运和储存能力 2 质量保证能力 评价供方生产设备 技术 管理 产品质量以及质量体系状 10 况 3 物资采购工程中的验证 公司各级采购员依据采购文件及合同规定 可到供 方货源处 对生产产品的原材料 关键过程 产品质量进行验证 并做好记录 业 主要求对采购物资验证时 应提供必要条件 但业主验证不能代替材料部门的验证 11 第五章第五章 主要项目施工方法主要项目施工方法 5 15 1 工作坑的计算及施工工作坑的计算及施工 5 1 1 锚喷护壁的结构强度验算 工作坑内空为 9m 5m 矩形结构 深 6m 锚喷护壁 5 1 2 顶坑受力计算 1 垂直方向 A 受力分析 取单位宽度为 1m 高度为 6m 的锚喷结构为研究对象 此结构类似一端固定的 悬臂梁结构 其固定端受到的弯矩值最大 它受到上部土壤及地面荷载带来的竖向 压力及土壤沿结构自上而下产生的侧向压力 还受到型钢支撑的支撑反力 F1 F2 F3 F4 F5 B 计算弯矩值 计算土的平均密度 因该地区土层多且分布不均 为简化计算将各土层密度进行加权平均 1 94 6 1 1 97 5 03 6 1 5 03 1 954g cm3 该地区的土壤侧压力系数为 0 57 土壤的侧压力 顶部 底部及腰梁处 为 q1 h 0 57 19 15 0 77 8 33KN M q2 h 0 57 19 15 2 77 30 24 KN M q3 h 0 57 19 15 4 77 52 07KN M q4 h 0 57 19 15 6 77 73 9KN M q5 h 0 57 19 15 8 77 95 73KN M q6 h 0 57 19 15 10 77 117 56KN M q7 h 0 57 19 15 12 77 139 39KN M q8 h 0 57 19 15 13 57 148 19KN M 其中 g 为重力加速度 g 9 8m s 2 b 为结构的单位宽度 b 1m h 为地面到 作用点的垂直深度 依据 库仑土压力计算公式 型钢支撑的反力为 F1 gbh2 2 0 57 1 954 9 8 1 1 52 2 12 36KN 12 F2 gbh2 2 0 57 1 954 9 8 1 3 52 1 52 2 54 6KN F3 gbh2 2 0 57 1 954 9 8 1 5 52 3 52 2 98 28KN F4 gbh2 2 0 57 1 954 9 8 1 7 52 5 52 2 141 96KN F5 gbh2 2 0 57 1 954 9 8 1 9 52 7 52 2 185 64KN 受力分析知 最下面一道钢环撑下的一段受力最大 故取此断为研究对象 公式 M 2Pa2b2 L3 依据 机械设计手册 中简支梁的计算 固定端反力 Ra 60217 32N 固定端反力 Rb 79172 68N 固定端反力矩 Ma 51839 26N m 固定端反力矩 Mb 62207 11N m 最大反力矩 Mmax 56551 92N m 最大剪力 Qc 79172 68N 最大挠度 fmax 3 977E 05m 2 水平方向受力分析 A 工字钢与腰梁的受力一样 在水平方向都是受均布载荷 由土压力及工字钢 受力分析知 最低层的工字钢及腰梁受力最大 B 腰梁受力计算 依据 机械设计手册 中简支梁受均布载荷 公式 Mmax ql2 24 Ra Rb ql 2 计算结果 固定端反力 Ra 453017 5N 固定端反力 Rb 453017 5N 固定端反力矩 Ma 490768 96N m 固定端反力矩 Mb 490768 96N m 最大反力矩 Mmax 245384 48N m 最大剪力 Qc 453017 5N 最大挠度 fmax 3 702E 02m C 工字钢受力计算 依据 机械设计手册 中简支梁受均布载荷 公式 Mmax ql2 24 Ra Rb ql 2 计算结果 固定端反力 Ra 235120N 固定端反力 Rb 235120N 13 固定端反力矩 Ma 156746 67N m 固定端反力矩 Mb 156746 67N m 最大反力矩 Mmax 78373 33N m 最大剪力 Qc 235120N 最大挠度 fmax 1 187E 02m 25 工字钢抗弯截面系数 423cm3 抗弯许应应力 200MPa 25 工字钢的最大抗弯为 423 200 84 6KN m 所以工字钢满足要求 3 计算截面的抗弯承载力 MU 已知条件 C20 混凝土抗压强度设计值为 fcm 27N mm2 级钢筋抗拉强度设计值为 fy 340N mm2 抗压强度设计值为 fy 340N mm2 20 受拉钢筋截面积 AS 628mm2 20 受压钢筋截面积 AS 628mm2 竖向连接筋为 20 其受拉钢筋 面积为 628mm2 受压钢筋面积为 628mm2 矩形截面的有效高度 h0 220mm 纵向受拉 钢筋的合力点到截面受拉边缘的距离 as 30mm 求受压区高度 X X fyAS fy AS fcmb 52 72 截面的抗弯承载力 MU MU fcm bx h0 x 2 fy AS h0 as 104 340 628 628 628 628 220 30 266 28KN M 245 4KN M 所以锚喷混凝土结构截面的抗弯承载力 MU 大于弯矩的设计值 M 其抗弯承载力 是能保证截面安全可靠的 通过以上计算也可知道在型钢支撑处混凝土结构所承受的剪力值最大 最大为 372 45KN 而混凝土结构抗剪承载力为 V 0 07 fcm bh0 0 07 27 1000 220 415 8 KN 372 45KN 所以锚喷混凝土结构截面的抗剪承载力是能保证截面安全可靠的 计算依据 中国建筑工业出版社 出版的 简明施工计算手册 对钢筋焊接必须进行焊样 送检 达到合格后方可焊接 5 1 3 上层 3m 钢木结构支护施工 根据地质勘探报告中水文地质情况描述及施工现场目前实际情况 工作坑无需 进行降水施工 首先按顶坑平面净尺寸即 5m 9m 进行开挖 开挖至现状地面下 3m 14 深度后 工作坑设两道盘撑 工作坑长度方向每侧设 3 根 20a 工字钢竖撑 横向设 2 道 I25a 工字钢环撑 环撑间距 2m 自地面以下 1 米搭设第一道盘撑 锚喷与大板 接触位置以上 1 米搭设第二道盘撑 盘撑用八字撑进行加固 八字撑不小于 2m 在 第二道盘撑沿工作坑长度方向偏后背一侧 3 5 米处设置横向顶撑一道 竖撑 盘撑 横向顶撑和八字撑均采用 I25a 工字钢焊接 沿环撑四周插 3m 0 05m 大板 大板必 须密实 平整 紧贴环撑 不得有空隙 为防止大板背部土壤因雨水冲刷等因素从 大板之间缝隙流入工作坑内 在大板背部设置一层土工布 5 1 4 工作坑 3m 以下锚喷施工 15 5 1 5 冠梁施工 1 为保证工作坑护壁的稳定性 在施工前对各原材料进行送样检验达到标准后 方可使用 为满足顶管施工的需要 做 W H 500 400mm 的钢筋砼冠梁 冠梁底面 与支护大板底端平齐 强度等级为 C20 冠梁钢筋主筋 6 20 箍筋 8 箍筋间距 200mm 接收坑规格为 4500mm 6500mm 冠梁主筋 8 20 箍筋 8 间距 200 沿 冠梁四周向下预埋 18 插筋作为坑壁四周固定钢筋网片的钢筋骨架 插筋为 L 形 上端与冠梁底层钢筋绑扎牢固 下端与连接筋焊接在一起 内外双层 间距为 1 0m 冠梁施工在长边处以中间部位设置暗柱主筋与冠梁内锚固顺延至工作坑底与 锁脚钢格栅焊接 5 1 6 土方开挖及支撑 1 冠梁施工完毕待混凝土强度达到要求后 即开始开挖基坑内土方 在冠梁下 部的一面先挖 0 6m 深 安装钢格栅 钢格栅断面尺寸为 150 150mm 主筋为 4 20 水平主筋 连接采用 12 之字型筋 连接筋与冠梁使之成为一个整体 然后沿坑壁 在钢筋骨架外侧焊挂 6 150mm 的钢筋网片 钢筋接头全部采用绑扎 长度不小于 一网格 钢格栅设置距离一般情况下 每 0 6 米设一道钢格栅 现场开挖后可跟据 地质情况特殊处理进行调整 采用分步开挖 先挖一面 其他三面做支撑 防止井 壁整体下沉 2 喷射砼厚度为 200mm 等级 C20 速凝剂掺量为水泥重量的 3 混合料采用 16 搅拌机搅拌 随拌随用 不掺速凝剂的干料其存放时间不应超过 1 小时 喷护作业 应分层 分段 分部位进行 喷射顺序应自下向上 沿水平方向螺旋式移动 回旋 直径应为 300mm 左右 一圈压一圈 每次喷射高度不大于 0 5m 喷射时不应在一处 堆积 要求喷射密实 不得漏筋 要求喷射后的混凝土表面平整 直顺 喷射前检 查工具 设备是否齐全良好 喷射时管道不得有死弯 喷枪在任何情况下严禁对人 喷射工人必须做到开始时先送风 再开机 再给料 结束时待料喷完后再关风 向 喷射泵供料连续均匀 机器正常运转时 料斗内保持有足够的存料 喷射机的工作 压力满足喷头处的压力在 0 1Mpa 喷头与受喷面保持垂直 宜保持 0 6 1 0m 的距 离 喷射时控制好水灰比 每次喷射前将前次喷射砼的接茬部位清理 清除表面的 泥土 以保障接茬处的密实 3 往下逐层开挖 逐层施作钢格栅 暗柱及钢筋网片 与上一层预埋的钢筋焊 接后喷射混凝土 随后逐层重复施工至低于设计垫层底标高 300mm 位置 且在此处 施作一道锁脚钢格栅 其做法与其他钢格栅一致 4 在坑底侧壁 管道入土处钢格栅改为圆形封闭式护口 护口钢格栅内径尺寸 大于管材外壁 50mm 在锚喷时预留 20mm 间隙 待锚喷壁达到设计强度后 在入口 处安装大于管材外壁 20mm 的钢套圈 结合橡胶圈用以阻止顶管过程中泥浆外溢 5 1 7 盘撑及土钉设置 1 为确保工作坑的稳定 工作坑深度每 2 米设一道盘撑 随开挖深度进行增设 盘撑 盘撑采用 25 工字钢 四角安放长度 3 米的斜撑以提高工作坑的抗倾覆能力 及稳定性 盘撑之间用 20 螺纹钢连接焊接 以增加钢盘撑的钢度和整体性 2 在钢格栅位置设土钉 土钉采用 18 钢筋 呈 L 型 长度为 2 5m 以 水平向下 15 20 方向打入 间距为 1000mm 一根 土钉与钢格栅主筋 盘撑焊 接 使锚喷混凝土与后背土体形成整体 确保支撑更稳定 又防止井壁下滑 17 5 25 2 导轨安装导轨安装 工作井的基础底板 现浇 200mm 厚的 C25 钢筋砼底板 底板配筋上层为 14 300 下层为 20 200 底板尺寸为 5 9m 用地脚螺栓 压板固定导轨 用 丝杠在顶进方向前方与坑壁撑牢 具体基座导轨安装见下图 1 导轨间距计算公式计算公式根据 北京市给水排水管道工程施工技术 DBJ 18 01 47 2000 11 3 3 4 如下 A 2 式中 A 两导轨内矩 mm D1 管外径 mm h 导轨高 mm e 管外底距枕铁 枕木 面的距离 mm 其中 D1 1870mm h 140mm e 20mm 代入数据计算得 A 2 916 52mm 同理得 D 1050 近似取导轨内距 A 721mm 2 导轨及枕铁的安装质量应符合下列规定 枕铁或枕木的安装高程宜低于管外底高程 2cm 间距均匀 铺装纵坡与管道纵 坡一致 两根导轨直顺 平行 等高 导轨安装牢固 其纵坡与管道设计坡度 一致 导轨 高程及内距允许偏差为 2mm 中心线允许偏差为 3mm 轨顶高程 允许偏差为 0 3mm 5 35 3 后背墙计算后背墙计算 1 顶坑后背计算 后背面积计算 F V n Kp r h V 主顶推力 n 安全系数 取n 1 5 Kp 被动土压力系数 取2 5 r 土的容重 取20 h 工作井深度 F 后背面积 19 F 2277 9 1 5 2 5 20 7 9 8m2 2 后背墙的核算按右公式计算F P F 混凝土后背面积 P 计算顶力2277 9KN 混凝土允许承载力1000 KN m2 F P 2277 9 1000 2 3m2 取安全系数1 5 P 3 5m2 采用 S取 3 4 12m2 4 5 m2 安全 12 m2满足要求 3 顶坑后背墙的安装 根据管道直径选择墙宽 4m 高 3m 墙厚 0 3m 内衬 14 150 双层双向钢筋网 片 网片生根于底板钢筋 外侧以预制钢后背为模板 两侧支模 内浇混凝土 混 凝土强度采用 C30 利用己完成顶进的管段作后背时 顶力中心与己完工管道中心 重合 后背钢板与管口间垫方木 保护管口不受损伤 5 45 4 顶力计算顶力计算 根据设计顶管段长度 按照两种最不利情况计算 计算时考虑减去一个顶坑长 度 A 管径 D1050 最长顶距为 92 5 米 覆盖土层的厚度 5 6 米 下面采用经验公式法按照 B 情况计算顶管的总顶力 P nGL 式中 P 计算的总顶力 kN G 管子单位长度管体自重 KN m L 管道的计算顶进长度 m n 土质系数 根据本工程粉质粘土 取 2 0 P1550 2 21 49 53 2277 9 kN 同理计算 P1050 2 10 5 92 5 1942 5 kN 根据计算结果 本工程取的最大单元长度满足要求 20 本工程采用土压平衡顶管机顶进 因此顶坑选用等推力双作用双级千斤顶 2 台 每台 320t 满足顶力要求 5 55 5 顶管工作平台顶管工作平台 主梁四根 每根主梁由两根 40 工字钢并排焊接形成 40 工字钢间用 32 工字 钢并排焊接形成 主梁上面满铺 150 150mm 方木 用扒锯全部扒牢 留出下管管口 位置 焊接好工字钢使其稳定 所有焊缝要满焊 防止主钢梁因受冲击时倾覆 在顶管坑四周围设置安全护栏 工作坑上平台孔口必须安装护栏 护栏高度不 低于 1 2m 基坑上下爬梯必须设置得牢固 方便 在顶管坑内设置砖砌集水井一座 配备 10m h 水泵及时将坑内积水抽净 5 65 6 起重设备起重设备 机头进出坑采用 100T 吊车进行吊放 管材 其它小型设备以及土方垂直运输采 用 25T 吊车 吊车支设位置距离坑口不小于 1 倍坑深 5 75 7 顶进施工顶进施工 5 7 1 D1050 土压平衡顶管机主要技术参数 1 有关数据 1 主机尺寸 直径 1050mm 长度 3000mm 2 控制装置采用中心支承幅条式刀盘结构 增强型中心及周边刀具布置 以提 高刀具的抗磨及抗冲击能力及适用多种地质条件 3 主机采用全液压恒功率驱动 转动力矩大 转速与扭矩随切土阻力变化能自 动调整 4 全液压主顶机构顶力为 12000KN 5 最大顶进速度 50mm min 6 刀盘最大转速 2 4rpm min 7 刀盘最大扭矩 450KN m 8 总功率 220KW 9 单程顶进距离 不设中继间时 50 100m 10 使用寿命 5000m 11 电瓶运土车轨道间距 0 6m 21 12 综合各项影响因素 平均顶进速率 16m d 13 机头总重量约为 12 吨 14 适应地层条件 使用于粘性 砂性 砂砾 最大砾径 120mm 的干性或含水地层条件下施工 2 纠偏系统 1 纠偏千斤顶 4 1500KN 2 纠偏最大力矩 4539KN m 3 最大纠偏角 1 5 3 控制系统 采用操作台集中控制操作 运行状态参数可屏幕显示 动态方位误差由激光靶 及姿态仪反馈信号 土压仓压力由土压传感器反馈信号并显示 土压可预控或按设 定值自控 4 顶进系统 1 等推力双作用双级千斤顶 2 台 每台 320t 不间断一次顶进行程 3 45m 无需配各种顶铁 工作效率高 安全可靠 2 顶力 2 320t 640t 5 加泥系统 采用压力无脉动的螺杆式加泥泵 并设有流量计 可根据原土质情况 以最大 限度的改善土压仓土质 实现全断面土压平衡 保证在各种土质情况下安全顶进 6 触变泥浆系统 采用柱塞泵加注触变泥浆 可起到护壁 减小顶管阻力 加大顶进距离的作用 7 弃土机构 1 输土采用皮带机传递到运土小车 2 运土采用 0 5t 小型平滑斗车 斗车容量 1 35m3共设置 2 个 5 85 8 设备工作描述设备工作描述 土压控制 土仓压力可在 0 250Kpa 范围内任意设定 土仓压力是靠螺旋输送 机转速调整出土量以调整土仓压力 螺旋输送机转速由土仓压力计控制 土仓压力 传感器通过 PLC 系统控制螺旋输送机 土仓压力高时可控制螺旋机减速 反之控制 螺旋输送机加速 流塑性更好的全断面实现土压平衡 加泥能力 0 13m3 min 同样 22 可以加泡沫 增强设备在砂砾石层 流砂层的正常顶进的安全性 同时可向土体注 入水泥浆或水玻璃等加固浆液 本机还设有机头倾角仪和姿态仪表 随时显示机头前进的纵坡和机头的旋转的 角度 角度精度 0 02 相对坡度万分之 3 5 可供操作人员及时调正机头的坡度和 旋转角 螺旋输送机设有液动密封门 当遇有停电可自动关闭 长时间不施工可关闭密 封仓 保持土仓压力 5 95 9 土仓压力计算 土仓压力计算 5 9 1主动土压力 5 9 2 被动土压力 式中 P01 主动土压力 单位 KN m2 P02 被动土压力 单位 KN m2 r 土壤的重度 单位 KN m3 管周围土的内摩擦角 取 20 h 管底以上覆土深度 取 7 5m C 土壤的粘聚力 取 10 5 9 3 土压力计算 1 主动土压力 KN m2 1 2 19 7 5 0 49 2 10 0 7 34 9 14 2 452 2 452 1 002 01 Ctghtgp 2 452 2 452 1 002 02 Ctghtgp 1 2 2 452 2 452 1 002 01 Ctghtgp 23 20 9KN m2 2 被动土压力 KN m2 1 2 19 7 5 2 04 2 10 1 43 145 35 28 6 116 75KN m2 3 土仓压力 p0 KN m2 P P P 010101 P P P 0 0 0 P P P02 0202 土仓压力确定 从理论上讲 土压平衡顶管过程中 其土仓的压力 P0 如果于 所处土层的主动土压力 P01 即 P0 P01 土体不稳定 可能塌方 造成地面沉降 反之 当仓内压力 P0 大于它所处土层被动土压力 P02 时 即 P0 P02 地面就会产 生隆起 并且沉降是一个逐渐演变的过程 尤其是在粘性土中 不能及时发现 可 能几年后还会沉陷 带来后患 土压平衡掘进理论说明 土压力控制在 P01 P0 P02 这样的一个范围内 可达到土压平衡 5 105 10 顶管机设备就位顶管机设备就位 基座安装完毕后 进行顶管机的工作井位就位 用 100 吨吊车先吊装机头 待 机头就位后 再吊装设备间 两者就位以后 进行电路 油路 无轴螺旋输送机 注浆系统的安装调试 5 115 11 管材的选用管材的选用 根据土压平衡顶管机设备和土压情况及对目前混凝土管供应厂家的评审 决定 采用 芯模振动 施工工艺 1050mm 级钢承口混凝土管 其主要优点有 1 与钢插口接口管相比 它不仅省去了一环筋板和一环胶版衬垫材料 而更主 要的是增加了可靠性 它同时也扩大了适用范围 特别适用于砂砾土 2 由于钢套环是埋在混凝土中 它增加了钢板环的刚度 在运输中也不宜变形 2 452 2 452 1 002 02 Ctghtgp 24 3 避免了在管子推进过程中由于校正的缘故而使前面的钢环与混凝土管产生缝 隙 随着管子的推进使大量的砂从缝隙中挤进来 使砂砾填满缝隙 若再反向纠偏 时会造成钢环变形 导致泥砂涌进管内 破坏管口 影响顶进质量 4 管子接口迅速并且不容易产生错口 5 125 12 顶进施工顶进施工 5 12 1 机头入土 机头初入土时 机头暴露 只存在轨道对机头的摩擦力 机头转动时易旋转 故入 土前 2m 顶进时 顶进速度控制在 5mm min 以下 以防机头旋转 并不间断的观测机头 倾角和旋转角 倾角变化用纠偏千斤顶 调正 旋转角大于 5 刀盘开反转调正 顶进 2m 以后在机头不旋转的情况下逐渐加大 顶进速度 机头没完全入土时 土仓压力控制在 30 50KPa 待机头全部入土后 下 第一节管做后封闭 后封闭做好后 用机头壳体注浆孔 注 1 2 水泥砂浆对机头外 土体加固 注浆压力控制在 0 4MPa 左右 顶进过程见下图 5 12 2 正常顶进 1 土压仓内土的流塑性控制 本机头具有可控流量的加泥系统 顶进时向土压 仓加泥 粘土层和粘土砂互层加泥量控制在每方出土加泥量 10 砂 砂砾石层每 方出土加泥量 30 35 顶进时可视出土的流塑性增减加泥量 2 土仓压力设定 按计算表数值设定 施工时设备自控可保证 10 的土仓压 力 遇有砂层 砂砾石层 过路 离房较近时 土压设定比表中数据加大 30KPa 以提高安全系数 过路或离房比较近且管又处于砂或砂砾层时 在机头壳体加浆孔 25 加浆 对土体加固 加固浆液采用水泥浆或酸性水玻璃 3 触变泥浆减阻 顶进时触变泥浆可同步注浆 在机头尾部设有触变泥浆注 浆孔 管子每 5 6 米设补浆孔 顶进和平时都可补浆 注浆泵用离心式浆压泵 注 浆口压力控制在 0 13Mpa 0 22Mpa 离浆泵特性 流量压力成反比 流量可自动调节 顶管时不停泵 4 测量 初始顶进每 30cm 测一次 并做记录 正常顶进时在顶管坑可随时用 全站仪测量 每米做一次记录 遇有纠偏每 30cm 做一次记录 测量记录分别绘制高 程中心曲线图 随时掌握机头前进趋势 5 纠偏 当高程 10 30mm 时 机头倾角又是向偏差大的方向发展趋势 要 考虑纠偏 中心偏差到 40mm 时 测机头前后中心偏差 如中心偏差是向加大偏差发 展趋势要纠偏 纠偏时用纠偏千斤顶 偏差方向的千斤顶顶出 最大不超过 1 4 纠偏时每 30cm 测量一次 并做机头机尾数据比较 有回归趋势 保持一段顶进 就要停 止纠偏 防止左右摆动 6 顶进速度 本工程顶进速度控制在 30mm 50mm min 前 30 米和纠偏时用 较低速度 以后视出土搅拌情况 刀盘扭矩情况适当加快顶进速度 下管时 机头 在停止顶进的状态下 刀盘转 3 5 分钟 在停机同时螺旋输送机出泥时 排泥液压 门关闭 在断电以保证土压仓土压 下管完再顶进时 应先开刀盘 再依次开皮带 运输机 螺旋输送机 推进系统 顶距因实际地质变化 地下水变化 可能与计算 不相符 故顶坑顶力达到中继间顶力 70 就安装中继间 中继间留 30 的安全系 数 以保证中继间能正常工作 在顶至与现状管线交叉处 应降低顶进速度及土仓 压力 防止土压过大造成对临近管线的伤害 7 出土 顶管机工作过程中所挖掘的土 先经螺旋输送机输送到皮带运输机 上 再经皮带运输机输送到水平运输车中 最后经吊车垂直吊运至工作坑上的存土 场 定期外运 8 在前几节管顶进的过程中如果停机 则有可能出现顶进管段回弹的可能 这时就需要采取在回镐下管时加方木支撑的措施 或者在回镐前超顶 10 20cm 以 便即使前几节管回弹 也不影响后面管节的安放 26 5 135 13 顶进减阻措施顶进减阻措施 5 13 1 打蜡减阻 为了减少顶进过程中的摩阻力 增大顶进长度 在管道顶进过程中管外壁打改 性石蜡减阻 5 13 2 触变泥浆减阻 为保证管道顶进顺利 顶管施工时将在管道顶进后与土壁的缝隙间注入触变泥 浆 形成泥浆套减阻 触变泥浆从前向后依次注入 顶进一段距离后及时进行补浆 为了使膨润土充分分散 泥浆拌和后停滞时间在 12h 以上 管道顶进时向管外压注 触变泥浆 降低管道延程摩阻力 根据经验采用触变泥浆减阻 预计可减少顶力的 30 1 应用触变泥浆的设备 泥浆封闭设备 包括前封闭环及后封闭圈 主要作用是防止泥浆从管端流出 调浆设备 包括拌合机及储浆罐等 灌浆设备 包括泥浆池注浆泵 泵管 分浆罐及喷浆管等 2 触变泥浆配置 触变泥浆的主要成分是膨润土 掺入碱 碳酸钠 和水配制而成 膨润土运到 现场后分批测得膨润土的胶质价 按下表配置泥浆 膨润土的胶质价膨润土水碳酸钠 60 701005242 3 70 801005341 5 2 80 901006142 3 90 1001006141 5 2 5 13 3 触变泥浆一般拌合程序 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 膨润土搅拌均匀后加入 再搅拌均匀 放置 12h 后即可使用 5 13 4 加浆设备及加浆压力 加浆设备采用 1 1