顶管施工组织设计概述.doc

1 南水北调配套工程石津干渠南水北调配套工程石津干渠 石家庄市区段排水管网改造工程石家庄市区段排水管网改造工程 石岗东街雨污水管道穿越石太高速公路石岗东街雨污水管道穿越石太高速公路 顶管工程顶管工程 施工方案与安全保证措施施工方案与安全保证措施 建设单位 石家庄市市政建设管理处建设单位 石家庄市市政建设管理处 施工单位 石家庄市市政建设总公司施工单位 石家庄市市政建设总公司 2 目目 录录 第一章第一章 编制依据编制依据 第二章第二章 工程简介工程简介 一 工程概况一 工程概况 二 主要工程量二 主要工程量 三 工程地质及水文情况三 工程地质及水文情况 第三章第三章 顶管施工方案顶管施工方案 一 顶管工作井及接受井施工方案一 顶管工作井及接受井施工方案 二 止水环安装二 止水环安装 三 顶进施工方案三 顶进施工方案 四 注浆减阻施工方案四 注浆减阻施工方案 五 泥浆置换 雷达波检测五 泥浆置换 雷达波检测 六 顶管接口处理六 顶管接口处理 七 施工工期安排七 施工工期安排 八 防沉降措施八 防沉降措施 九 施工安全措施施工方法九 施工安全措施施工方法 第四章第四章 文明及环保施工措施文明及环保施工措施 第五章第五章 应急预案应急预案 第六章第六章 确保工程质量及工期措施确保工程质量及工期措施 附 顶力计算附 顶力计算 3 第一章第一章 编制依据编制依据 根据业主提供的图纸和有关规范 并掌握现场实际情况 结合本公司 现有的施工技术力量和历年来施工的经验 以业主给定的工期为进度控制 目标 统筹考虑本项目的施工工艺 现场布置 充分利用机械施工 提高 工作效率 编制本施工组织设计 根据设计文件 严格按工期 质量 安 全目标等要求编制 科学组织 均衡施工 实现优质 安全 快速 有序 高效 确保石太高速公路安全畅通 二 施工组织方案依据以下内容编写和遵循以下文件 规范执行 施工图纸 地勘报告 顶管施工技术验收规范 室外排水设计规范 GB500014 2006 给水排水管道工程施工及验收规范 GB50268 97 给水排水工程施工技术规程 CECS246 2008 河北省建筑基坑支护技术规程 DB13 J 133 2012 建筑基坑支护技术规程 JTJ120 2012 建筑基坑工程监测技术规范 GB50497 2009 4 第二章第二章 工程简介工程简介 一 工程概况一 工程概况 本工程为南水北调配套工程 设计为两道钢筋混凝土套管 雨水管道和 污水管道 分别穿越穿越石太高速公路 K305 067 和 K305 076 处 交叉角度 为 82 6 顶管长度 96 米 雨水套管采用内径 2600mm 钢筋混凝土钢承口 级管 壁厚 235mm 管道 外径为 3070mm 套管内穿 DN2000mm 玻璃钢夹砂管 排水采用倒虹吸式 污水套管采用内径 1500mm 钢筋混凝土钢承口 级管 壁厚 150mm 管道 外径为 1800mm 套管内穿 DN600mm 玻璃钢夹砂管 排水采用倒虹吸式 石太高速公路现状为挖方路基 路基宽度为 24 米 双向四车道 雨水套 管管顶距路面 5 28 米 污水套管管顶距路面 3 44 米 雨水 污水管检查井 距用地界均为 16 米 工作井外缘距上边坡隔离栅 18 米 接收井距上边坡隔 离栅 14 米 施工采用泥水平衡顶管工艺 先顶 DN1500 污水套管 总结经验 后 再顶 DN2600 雨水套管 二 主要工程量二 主要工程量 1 1 顶管长度顶管长度 DN2600DN2600 9292 米米 DN1500DN1500 9696 米米 2 2 检查井数量检查井数量 雨水检查井雨水检查井 2 2 座座 污水检查井污水检查井 2 2 座座 3 3 套管长度套管长度 雨水玻璃钢管雨水玻璃钢管 108108 米米 污水玻璃钢管污水玻璃钢管 1111 米米 4 4 工作坑工作坑 护壁桩护壁桩 2929 棵棵 锚喷墙面锚喷墙面 530530 平方米平方米 开挖土方量开挖土方量 13441344 立方米立方米 5 3 3 接收坑接收坑 锚喷墙面锚喷墙面 900900 平方米平方米 土方开挖土方开挖 29642964 立方米立方米 雨污水管道穿越石太高速公路示意图如下 68 7 63 49 东东东东东东东东东东东 68 7 65 26 东东东东东东东东东东东 6 82 6 k305 076 k305 067 8 95m 68 7 1 0 3 东 东 东 东 东 东 东 东 东 东 东 7 三 工程地质及水文情况三 工程地质及水文情况 1 1 地质条件地质条件 根据岩性类型和物理学力学性质的差异 场地土划分为 5 个工程地 质层 耕植土 褐黄色 稍湿 以粉土为主 土质较均匀 含植物根系 厚度 0 4m 黄土状粉土 褐黄色 稍湿 稍密 中密 压缩性中等 土质较均匀 干强度中等 韧 性低 含少量云母片及砂粒 锈染 厚度 1 3 1 6m 中砂 灰白 稍湿 中密 压缩性中等 砂质较纯 以石英长石为主 分选性 好 含少量云母片 底层局部夹薄层粉土 厚度 7 1 9 2m 粗砂 东 东东 东 东 东 DN2600 DN1500 72 00 60 00 东 东 东 东 东 东 东 东 东 8 灰白 稍湿 中密 压缩性中等 以石英长石为主 分选性一般 含少 量砾石 圆砾直径为 0 5 3cm 不等 未揭穿 雨水套管位于第雨水套管位于第 层中砂与第层中砂与第 层粗砂 污水套管位于第层粗砂 污水套管位于第 层中砂 层中砂 4 4 水文地质条件 水文地质条件 本地区地下水位埋深在 42 0m 左右 9 第三章第三章 顶管施工方案顶管施工方案 一 顶管工作坑及接收坑施工方案一 顶管工作坑及接收坑施工方案 1 1 基坑支护概况基坑支护概况 本着经济 安全 快捷的原则及基坑特点 本工程基坑支护设计采用主 坑桩锚结构 喷射混凝土墙的支护体系 副坑采用土钉 喷射混凝土墙支护 坡顶地面设计荷载均为 15KPa 本基坑安全等级为二级 设计使用期限为 1 年 基坑支护设计 在比选基坑支护方案时应充分考虑上述工程特点和技术要求 以期在安 全 技术 经济等综合效益上达到最佳 经综合分析比较本工程拟采用的支 护方案如下 主坑采用锚拉排桩的基坑支护结构型式 副坑采用土钉墙加固 处理 东东东东东东东东东 10 钢横梁与锚杆焊接 锚杆8米长 钢横梁与桩用锚栓连接 钢横梁用槽钢20号 钢横梁与桩用锚栓连接 剩余余部位钢筋网按图纸施工 主坑管道上方支护示意图 1 11 1主坑设计主坑设计 锚拉排桩采用桩径为1 0m 的钻孔灌注桩进行支护 桩间距1 5m 桩身砼 采用强度等级为C30 的商品混凝土浇注 桩顶设钢筋砼冠梁 断面设四道预 应力锚索 一桩一锚 锚索长度14 0 21 0m 锚索端头处设钢腰梁 桩顶冠梁的截面尺寸1 2 0 8m 采用商品砼C30 浇筑而成 采用100mm 厚喷射钢筋砼面层对坡面和桩间土进行防护 1 锚索 本工程所采用的水泥均为硅酸盐水泥 预应力锚索所用水泥的 强度等级为42 5R 其它项目所用水泥的强度等级为32 5R 可掺减水早强剂 0 8 3 具体用量由产品说明定 预应力锚索采用强度等级为1860MPa 钢绞线制作 成孔直径不小于 130mm 预应力锚索钻孔倾角15 度 倾斜度允许偏差为3 注浆材料采用水 灰比为0 45 0 55的纯水泥浆 并采用二次注浆工艺 第一次为常压注浆 第二次为高压注浆 注浆压力不小于2 0MPa 水泥用量不小于75kg m 进行 锚索施工时应对临近建筑物的桩基础进行精确定位后再采取必要的避让措施 11 由于在砂层中施工长锚索很困难 易坍塌 需采取跟管施工工艺 钻孔 应采用套管跟进 注浆后拔出套管 2 支护桩 钻孔灌注桩的垂直度偏差不大于0 5 桩位偏差不大于 25mm 须跳桩施工 灌注桩芯砼的强度等级为C30 采用水下商品混凝土灌注 钢筋保护层厚度为50mm 3 面层 挂 8 钢筋网 200 200mm 施工锚杆后进行水平加强筋 16 级钢通长连接和纵向两根L 100mm 加强筋 然后喷射细石砼C20 厚 100mm 护面 配比采用水泥 砂 碎石 1 2 2 锚杆要求 锚杆的水平间距为0 75m 竖向间距为2m 锚杆在土层中采用 2m 长HRB400的16钢筋 固定在土体中即可 在护壁桩上的锚杆采用 16 的 膨胀螺栓 螺栓外露长度为5cm 1 21 2 副坑设计副坑设计 接收井采用土钉墙加锚喷支护型式 土钉立面采用梅花型布置 土钉孔 深偏差 5cm 孔位偏差 10cm 如遇地下管线则根据实际情况进行调整 即 相应调整土钉水平或竖向间距并加大土钉倾角 避开地下管沟 土钉长为 8 米 采用直径 20 的 HRB400 钢筋 土钉注浆采用纯水泥浆 水灰比为 0 40 0 50 的纯水泥浆 压力注浆 压强不小于 0 5Mpa 水泥用量为 20kg 40kg m 面层 挂 8 钢筋网 200 200mm 施工土钉后进行水平加 强筋 16 级钢通长连接和纵向两根 L 100mm 加强筋 然后喷射细石砼 C30 厚 150mm 配比采用水泥 砂 碎石 1 2 2 2 2 护坡桩施工护坡桩施工 本工程设计 29 颗直径 1m 桩长 25m 的护坡桩 两个桩之间间距为 1 5 米 在管道方向预留位置 预留顶管位置间距较大施工开挖过程采用边固沙边开 挖同时增加锚杆的数量 施工工作坑施工中防止滑坡 采用旋挖钻机成孔 2 1 施工准备工作 为保证桩基定位准确快捷 采用全站仪测量放样 由两个人同时进行测 量 互相检查核对 并做出测量和记录检查核对记录 以保证桩位偏差小于 10mm 高程测量采用 S2自动安平水准仪 首先要复合原有的水准点 之后布设 施工所需要的水准点 施工水准点应布设在桥址附近安全稳固处 2 2 护筒的制作及埋设 采用比桩径大 200mm 的钢护筒 壁厚 8mm 高出地面 0 30m 长度视具体情 12 况而定 但不得少于 4m 护筒用适当箍筋加固 确保坚实不漏水 不变形 并在每次使用后 及时检修整形 护筒埋设应保证护筒中心竖直线与桩位中 心线重合 护筒底部和四周采用粘土分层夯实 保证护筒不发生沉降变形和 偏移 2 3 钻机就位 埋设护筒前 进行具体的桩位施工放样工作 用 十字交会法 控制桩 位的中心位置 进行基坑开挖 护筒埋设工作 护筒埋设完毕 在护筒上边 缘用红 白 漆点上十字线控制点 钻孔过程中钻头的偏位 孔位倾斜和钢 筋笼的偏位均按十字线控制 因此在钻孔过程中或终孔后下钢筋笼前必须经 常复测护筒高程及中心线 以确保桩位准确及钢筋笼位置的准确性 钻机定位要准确 水平 垂直 稳固 钻机导杆中心线 回旋盘中心线 护筒中心线应保持在同一直线 2 4 钻进成孔 开孔时 钻机要轻压慢转渐渐进入正常施工 保证钻头对准桩位 预防 孔斜和桩位偏差 到砂层后 钻机操作要轻提轻放 不要强行加压 技术人 员随时观察孔内变化 发现问题及时上报进行处理 钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度 由硬地层钻到软地层时 可适 当加快钻进速度 软地层变为硬地层时 要减速慢进 易缩径的地层中 应 适当增加扫孔次数 防止缩径硬塑层采用快转速钻时 以提高钻进效率 钻孔作业分班连续进行 按时准确填写钻孔施工记录 随时注意地层变 化 凡在地层变化处 判明地质名称后记入记录表中并与地质剖面图核对 发现与原地质资料不符时应及时上报 采取相应措施 保证顺利钻进 在钻 进过程中随时校核偏位情况 防止斜孔 保证其偏位在规范允许范围内 直 至钻到设计标高 钻孔桩成孔质量标准 项 目允许偏差 孔的中心位置 mm 25 孔径 mm 不小于设计孔径 孔深不小于设计规定 倾斜度钻孔桩 小于 0 5 2 5 钢筋笼加工及运输 在钢筋加工场地内 不同规格钢筋要分别堆存 不得混杂 并挂牌标识 13 钢筋应按不同钢种等级 牌号 规格及生产厂家分批验收 抽取试样做力学 性能试验 检验合格后方可进场 采取有效措施 避免钢筋锈蚀和污染 钢 筋加工前 保证其表面洁净 无局部弯折 钢筋笼加工采用加劲箍筋成型法 按设计图制作加劲箍 在加劲箍上标出主筋位置 将主筋与加劲箍点焊 形 成骨架 再在主筋上标出螺旋筋位置 绑扎螺旋筋 焊接时焊皮应随焊随敲 计算钢筋下料长度 保证焊接后长度 直径 间距等符合设计要求 加工好 的钢筋笼装在有托架的专用平板上运至已成孔的桩位处 应注意稳装稳卸 防止钢筋笼局部变形 钢筋骨架制作和吊放的允许偏差 项 目允许偏差 主筋间距 mm 10 箍筋间距 mm 20 骨架外径 mm 10 骨架倾斜度 5 骨架保护层厚度 mm 20 骨架中心平面位置 mm 20 骨架顶端高程 底端高程 mm 20 50 2 6 钢筋笼安装就位 钻机移位后 在护筒周围铺设枕木 恢复孔位中心 探孔器探孔 安设 钢筋笼导向管 采用吊车吊放钢筋笼 为防止变形 采用上提扁担式二点吊 法 骨架吊放进入孔口后 应将其扶正徐徐下降 防止摆动碰撞孔壁 钢筋 笼焊接接长时 应严格控制焊接质量 焊缝长度不小于 10d 同一断面接头数 量不超过钢筋根数的 50 且同一断面主筋 焊接接头间距不小于 35d 钢筋 骨架吊放的允许偏差见上表 为保证钢筋骨架保护层厚度 根据保护层厚度设计 将中间带孔的砼圆 柱穿在箍筋上 分布于骨架周围 竖向间距 2 米 沿圆周布设 4 块 在下降 时起到滑轮作用 防止骨架划破护壁导致坍塌发生 又能保证保护层厚度 2 7 安装导管 导管采用内径 300 mm 的无缝钢管 首先在平地上应先连接顺直 用白油 漆进行每节编号 或注明长度 保证导管轴线成一条直线 在使用前对导管 进行水密性试验 检查导管的承压性能和漏水情况 试验水压大于 1 3 倍孔 14 内水泥浆深 在下导管时 应逐节检查橡胶垫的完好程度及每个螺丝的松紧 导管要在 孔中央下降 防止挂碰钢筋笼 导管底距孔底高度控制在 30 50cm 然后安 装储料斗 储备足够数量的砼 保证满足第一批砼埋深导管 1 0 米的要求 2 8 砼配制及运输 护坡桩混凝土采用 C30 商品混凝土 其配合比应符合规范要求 施工时 应严格控制砼配合比 确保砼和易性 流动性及强度 控制坍落度在 18 22cm 采用汽车送砼 吊车提升导管法灌注 2 9 砼灌注 灌注现场应预先准备好发电设备 高压水泵枪等以防突出事故 各项准备工作完毕 开始灌注混凝土 在灌注过程中 经常探测混凝土 顶层的高度并做好记录 及时提升和拆除导管 导管的埋置深度一般控制在 2 0 4 0 米 提升导管时匀速缓慢提升 用力不要过猛 导管始终在孔的中 央位置 使导管不卡管 不挂钢筋笼 不漏水 避免用力过猛将导管拔出混 凝土面 杜绝断桩事故发生 灌注完成后的混凝土顶面高度应比设计桩顶高 出 0 5 1 0m 桩头高出部分的混凝土在开挖基坑后凿除 凿除后的桩头应无 残余松散的混凝土 在整个灌注过程中 工长 工地质检员 试验员应坚守岗位 精心组织 施工 发现问题及时解决 认真填写混凝土灌注桩施工原始记录 做好试块 随机取样 同时通知监理工程师 3 3 冠梁施工冠梁施工 冠梁截面积为 1 2 0 8 米 施工前凿除桩头 将断面清理干净 按照设 计要求绑扎钢筋 支设模板 准备工作完成后 浇注混凝土 混凝土采用 C30 的商品混凝土 浇筑完成后做好混凝土的养护工作 挡墙施工完毕后为了保 证雨水流入沟槽 在冠梁上方砌筑一道 30cm 砖墙 内外抹面 4 4 基坑开挖基坑开挖 4 1 原地面向下 0 2 米 用大型挖掘机挖土装车直接外运 一次挖到位 挂网片喷射混凝土 深度 2 米以下用小型挖掘机装运土筒 用 25 吨吊车吊运 土筒 将土临时卸置在空闲位置 统一再用大型挖掘机装汽车外运 一米一 分层 开挖和挂网片喷射混凝土交替进行 直到槽底设计标高 4 2 锚喷混凝土护面 15 在护坡桩靠近基坑的一侧 为防止桩间土体塌落和增加护坡桩的整体稳 定性 在墙上挂钢筋网 加设一层厚度为 100mm 的 C20 喷射钢筋混凝土 基坑开挖后 沿护坡桩桩身将坡面修整平整 如有桩身突出超过 100mm 者 用风镐凿除多余部分 保证锚喷砼的厚度 以上工序完成后 在坡面上设置厚度控制点 按要求将混凝土均匀喷至破 面上 把钢筋及网片覆盖好 不得有空隙 当混凝土终凝后 约 12 小时 开 始洒水养护 养护时间不少于 5 天 4 3 预应力锚索及腰梁施工 在基坑深度挖至 2米 5米 8和 11米位置时 施工预应力锚索及腰梁 锚 索长度为14 0 22 0米 锚索成孔直径不小于150mm 预应力锚索钻孔倾角15 度 倾斜度允许偏差为3 注浆材料采用水灰比为0 45 0 55的纯水泥浆 并采用二次注浆工艺 第一次为常压注浆 第二次为高压注浆 注浆压力不 小于2 0MPa 水泥用量不小于75kg m 进行锚索施工时应对临近建筑物的桩 基础进行精确定位后再采取必要的避让措施 5 5 土钉墙副坑施工土钉墙副坑施工 5 1 边坡修整 采用机械分层开挖人工修整边坡每层开挖深度必应超过1m 为确保喷射砼 面层的平整 此工序必须挂线定位 对于土层含水量较大的边坡 可在支护面 层背部插入长度为400 600mm 直径不小于40mm的水平排水管包滤网 其外端 伸出支护面层 间距为2m 以便将喷混凝土面层后的积水排走 5 2定位放线 按设计图纸由测量人员放出每一个土钉的位置 土钉制作及安放 在基坑开挖坡面 用洛阳铲成孔 孔内放钢筋土钉与 水平面成15 夹角 锚杆采用1根8米长直径20mm的HRB400钢筋 注浆 采用搅拌机造浆 应严格控制水灰比为W C 0 5 注浆采用注浆泵 注浆时 将导管缓慢均匀拔出 但出浆口应始终处于孔中浆体表面之下 保 证孔中气体能全部排出 挂网及锚头安装 钢筋网片用锚杆与加强钢筋固定 与坡面间隙3 4cm 不应小于3cm 搭接时上下左右一根对一根搭接绑扎 搭接长度应大于30cm 并不少于两点点焊 钢筋网片借助于井字架与土钉外端的弯勾焊接成一个整体 16 喷射砼 喷射砼顺序可根据地层情况 先锚后喷 土质条件不好时采取 先喷后锚 喷射作业时 空压机风量不宜小于9m3 min 气压0 2 0 5MPa 喷头水压不应小于0 15 MPa 喷射距离控制在0 6 1 0m 通过外加速凝剂控制 砼初凝和终凝时间在5 10 min 喷射厚度大于等于150mm 养护 采取浇水养护 6 6 质量控制质量控制 6 1基坑稳定性监测 监测点布置 在基坑四周坡顶设水平位移兼沉降监测点4个 每个点之间 间距不超过15m 具体布置可根据现场情况确定 观测点及基准点在坡顶开挖 整平 钻孔桩及搅拌桩施工后设置 并在施工过程中妥善保护 观测频率 变形观测点应在布设初始建立初读数 基坑开挖过程中 相 邻两次的观测时间间隔每天不得少于一次或每开挖一层 开挖深度1 5m 观 测一次 基坑开挖支护结束后基础施工期间每5 7 天观测一次 如位移趋于 稳定则10 天观测一次 下大雨天或出现可能促使变形加快的情况时 如坡顶 超载显著增加 超过设计允许值 应加密观测次数 基坑开挖完毕和桩基础 施工完且变形已趋稳定时可适当延长间隔时间 不少于每个月两次 当基坑 回填完毕时 可结束观测 如发现变形发展速率较大 支护结构开裂等情况 应增加观测密度 并及时向监理 设计人员和施工人员报告监测结果 当变 形急剧发展 出现破坏预兆时 应对变形连续监测 及时掌握变形发展趋势 和准确判断基坑安全性状 针对本工程最大位移不得超过40mm 位移预警值 累计位移30mm 昼夜位移速率5mm 本工程最大沉降不得超过30mm 沉降预警 值 累计沉降25mm 昼夜沉降速率3mm 6 2施工质量控制标准 施工过程中应按规范要求预留水泥浆体和混凝土试块并检测其抗压强度 其中钻孔灌注桩桩身砼强度应以抽芯检测结果为准 对混凝土构件的钢筋规 格 间距和保护层厚度以及桩身持力层等项目进行验收检验 钻孔灌注桩完 工后应对桩身质量采用低应变法和抽芯法进行检测 低应变法检测数量不小 于桩总数的30 抽芯法检测数量每支护剖面各取二根 共4 根 对桩身 质量有疑问时均采用抽芯法进行检验 预应力锚索应做抗拔力试验 试验数量应为锚索总数的5 且不少于最 初施作的3根 最大检验荷载为锚索设计轴向拉力的1 2 倍 且不超过锚筋的 0 8倍 喷射砼应进行抗压强度试验和喷层厚度检查 抗压强度试验试块数量 17 为每500m2取一组 每组试块不得少于3个 厚度检查数量为每100m2取一组3点 二 止水环安装二 止水环安装 在顶管施工之前 在工作井井壁预留的施工洞口上安装橡胶止水板 工作 井井壁上用 15mm 厚橡胶做出环形胶板 胶板的大小比管外径小 150mm DN2600mmF 型钢筋混凝土管外径 3070mm 橡胶板止水板需做出外径 3820mm 内径 3000mm 的圆形橡胶板 用膨胀螺丝安装在预留洞口周围 上面 再把预加工好的外径 3820mm 内径 3100mm 厚度为 16mm 的钢板 压在橡胶 板上 用膨胀螺丝固定好 附安装示意图 橡胶止水板安装示意图 橡胶止水板安装示意图 井壁 固定在墙壁上的膨胀螺丝 止水板安装示意图 钢板与橡胶板的外缘 预留洞口边线 橡胶止水板内边缘 在顶进开始时用泥水平衡机头把这个比钢板大 比水管管径小的橡胶板推 入洞口内 将它正好卡在钢筋混凝土管的外圈 水泥管外径 3070mm 橡胶板 的内径 3000mm 使前方流出的泥沙被橡胶板挡在洞口内 随着管道的逐渐顶 入洞口内 橡胶板随着管道的进入也向洞口内卷入 卡在管外壁的橡胶板不 会被泥沙推到洞外 这样有效的防止在顶管施工时洞口上面的泥沙流入工作 井内 不会使地面产生沉降甚至塌方 有效地保证了地面的安全 洞口止水圈主要由预埋钢环 压板 橡胶圈和安装钢环组成 为了使预 埋钢环能牢固地预埋在洞口井壁上 在它与混凝土接触的一面焊接数根开叉 的锚杆 预埋钢环的内径同预留洞口一样大小 安装钢环是布置始发井顶管 始发井时焊在预埋钢环上的 在安装钢环上焊数根安装橡胶圈和压板用的螺 18 栓 在安装钢环焊好后就进行橡胶圈和压板的安装 安装位置要根据出洞轴心位置进行调整 由于顶管出洞时不可避免有一定 偏离出洞轴线位置 止水圈允许机头有 2cm 轴线位置 若机头偏差超过 2cm 止水圈的安装位置必须根据实际偏差进行调整 机头的直径一般比混凝土管外径大 2cm 使的管与洞之间有 2cm 的空隙 容易形成泥浆套 便于减少管壁与土之间的摩擦阻力 三 顶进施工方案三 顶进施工方案 本工程采用机械顶管方式主要为泥水平衡顶管 1 1 泥水平衡顶管工作原理及优点 1 泥水平衡顶管工作原理 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 2 泥水平衡式顶管施工的优点 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 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 与其他类型的机种相比 泥水顶管的推力较小 适宜于长距离顶管 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 采用地面遥控操作 施工更加安全 有利于环境保护 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 1 2 泥水平衡顶管设备选型 1 主要设备 结合本工程现有的施工条件和土质情况 我们选用泥水平衡掘进机 结 19 合管径的要求选用顶管设备 NPD2600 泥水平衡顶管机及 NPD1500 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 2 配套设备 进排泥泵 选用不仅能泵送清水 而且泵送 r 1 3 以下泥砂的离心泵作 为进排泥泵 基坑旁通 用于改变泥水循环方向 防止管内堵塞 泥水管路系统 包括泥水钢管 泥水软管 旁通阀组 流量系统 隔膜 式压力表等 千斤顶 采用 4 台 300t 液压千斤顶 行程 1500mm 液压泵站 选用额定压力为 31 5Mpa 的柱塞泵 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一 致 顶铁 顶铁是传递和分散顶力的设备 采用钢结构焊接而成 长度为 500 1100mm 导轨 钢结构焊接而成 长度为 3200mm 或 4800mm 1 3 泥水平衡顶管施工工序及工艺流程 泥水平衡顶管施工工序及工艺流程见下图所示 20 顶管机出洞 顶管设备就位 机头刀盘运行 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 工作坑施工 2 顶管测量与控制 测量系统 激光经纬仪 全站仪 水准仪组成了测量系统 主要测量方法 由于传统的顶管测量方法激光经纬仪的激光束发射距离 2 1 测量原理 1 在工作井内管道顶进轴线方向上架设一台激光经纬仪 并要求底座 平台只能与工作井底板单独连接 除此之外不能与其它任何设备有接触 以 21 免其它设备的震动或移动导致底座平台的震动 这样会间接导致激光经纬仪 的不稳定从而导致测量数据的不准确 2 激光经纬仪经过人工的测量和计算发出一束与管道设计轴线和管道 坡度一致的激光直接打到机头测量光靶上 由于机头和管节在顶进时都在不 断的向前移动 这束激光在机头和管节移动的同时是稳稳的跟踪测量光靶 这样在顶进过程中可以在测量光靶上直观的看出机头的前进方向是否按照管 道设计轴线和坡度挺进 若发现有偏差机头操作人员可以及时依据测量光靶 上的偏差数据来进行反向纠偏 图 顶管顶进测量示意图图 顶管顶进测量示意图 22 图图 测量系统测量系统 为了确保机头准确进洞 在顶进到最后 30 50m 时 用人工测量的方式 对管道进行全线复核 确保测量工作做到万无一失 顶管施工中测量工作的主要任务是掌握好管线的中线方向 高程和坡度 2 2 顶管工程中平面控制 由于顶管施工是在两工作井之间进行贯通 测量工作中总体控制所要求的 只是满足线路布置 工作井的位置选择等 对控制测量精度要求不高 但作 为 2 个工作井之间的控制 则要保证贯通技术要求 顶管的平面控制 利用 市区统一坐标系统控制点 布设光电测距导线 2 3 顶管顶进中的测量工作 由于顶管掘进机头附有光电接受靶和自控装置 激光经纬仪安置在观测台 上 在准备工作中 已使它发出的激光束既为管道中心线 又符合设计坡度 要求 实为顶管导向的基准线 施工开始时使光电接受靶中心与激光光斑中 心重合 这时指示器给出零信号 当掘进机头出现偏差 相应光电接受靶中 心将偏离光斑中心 从而给出偏离信号 通过自控装置操纵校正千斤顶油路 进行掘进方向的自动纠正 使工具头始终沿激光束方向前进 23 激光经纬线 后背 观测台 校正千斤顶 激光束 接受靶 机头 图 图 顶进施工中的测量示意图顶进施工中的测量示意图 1 由于在顶进中 千斤顶作用力与地基或井壁间所发生的反作用力 往 往会使观测台发生变位 使其上安置准确的激光经纬仪也跟着移动 导致照 准方向偏离设计值 因此 在顶进过程中 要经常对仪器的位置进行复测 发现有误时 应及时予以纠正 2 在顶进中 应组织专人对顶管沿线地面上的建筑物以及地下管线等重 要设施进行监测 并及时提出监测报告 以保安全 2 3 测量纠偏 测量要求 仪器经校正 固定牢固 做好记录 及时联系 指导纠偏 控 制点须严格校核 纠偏是顶管施工的关键环节 纠偏方法如下 工具头开始顶进 5 10m 的范围内 允许偏差应为 轴线位置 3mm 高程 0 3mm 当超过允许偏差时 应采取措施纠正 纠正偏差应缓慢进行 使管 节逐渐复位 不得猛纠硬调 工具头前方有纠偏节 纠偏节中安装有纠偏千斤顶 顶进过程中 根据测 量反馈的结果 调整纠偏千斤顶 使工具头改变方向 从而实现顶进方向的 控制 如果工具头的方向偏差超过 3mm 即应采用纠偏千斤顶进行纠偏 混凝土管顶出墙洞及在长度 30 40m 范围内的偏差是影响全段偏差的关键 特别是出墙洞时 由于管段长度短 工具头重量大 近出洞口土质易受扰动 等因素的影响 往往会导致向下偏 此时 应该综合运用工具头自身纠偏和 调整千斤顶的作用力合力中心来控制顶管方向 校正方法采用顶管机自身纠偏法 控制顶管机的状态 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 24 1m 时 如果根据顶管机的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势没有减少 增大 纠偏力度 以 5mm 为一个单元 如果根据顶管机的测斜仪及激光经纬仪测量 偏位趋势稳定或减少时 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 纠偏应贯穿在顶进施工的全过程 必须做到严密监测顶管的偏位情况 并及时纠偏 尽量做到纠偏在偏位发生的萌芽阶段 3 顶进设备安装 1 规格相同的两台千斤顶对称固定在支架上 与管道中心的垂线对称 其合力作用点在管道中心的垂直线上 2 千斤顶的油路采用并联 每台千斤顶均有进油 退油的控制系统 油 泵与千斤顶匹配 同时配备备用油泵 3 油泵设置在千斤顶附近 油管应直顺 转角少 油泵安装完毕 先进 行试运转 4 顶铁安装时确保其安装轴线与管道轴线平行 对称 顶铁与导轨和顶 铁之间的接触面不得有泥土 油污 顶铁和管口之间采用缓冲材料衬垫 当 顶力接近管节材料的允许抗压强度时 管端增加 U 型或环形顶铁 4 顶进 顶进利用千斤顶出镐在后背不动的情况下将被顶进管子推向前进 其操 作过程如下 1 安装好顶铁并挤牢 管前端已入土一定长度后 启动油泵 千斤顶过 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 麻绳 以保证接口缝隙密封和受力均匀 并采用其他防渗漏措施 保证管与 管之间的连接安全 5 重新装好顶铁 重复上述操作 6 顶进注意事项 顶进时应遵照 先开动切刀挖泥同时顶进顶进 随挖随顶 的原则 应 连续作业 避免中途停止 造成阻力增大 增加顶进的困难 首节管子顶进的方向和高程 关系到整段顶进质量 应勤测量 勤检查 及时校正偏差 25 安装顶铁应平顺无歪斜扭现象 每次收回活塞加放顶铁时 应换用可能 安放的最长顶铁 使连接的顶铁数目为最少 顶进时 工作人员不得在顶铁 上方及侧面停留 并随时观察顶铁有无异常现象 顶进过程中 发现管前土方坍塌 后背倾斜 偏差过大或油泵压力表指 针骤增等情况 应停止顶进 查明原因 排除故障后 再继续顶进 顶进施工记录是反映管道在顶进过程中动态情况的依据 因此 必须认 真填写顶进施工记录 做好交接班 掌握顶进的动态 做到情况明 问题清 有对策 处理及时 四 注浆减阻施工方案 1 减阻原理 在顶管开始顶进过施工程中 每节砼套管为 2 米 每一节管材必须都带 有注浆孔 每一节水泥管的注浆孔不低于 4 个 按水泥管的周长平均分开 每个注浆孔内安装止回阀 作用是在不注浆时 止回阀的开关在管道外泥砂 外力的作用下自带关闭 以防管道以外的流沙进入注浆管内 在注浆时 止 回阀的阀门在注浆压力的作用下自动打开把减阻的泥浆注到水泥管外围以起 到减阻润滑作用 26 触变泥浆管 压浆机泥浆搅拌桶 图图 触变泥浆系统触变泥浆系统 2 浆液配置 减阻泥浆系统由拌浆 注浆和管道三部分组成 拌浆是把注浆材料兑水以 后再搅拌成所需的浆液 造浆后应静置 24 小时后方可使用 注浆是通过注浆 泵进行的 根据压力表和流量表 它可以控制注浆的压力 压力控制在水深的 27 1 1 1 2 倍 和注浆量 计量桶控制 管道分总管和支管 总管安装在管道 内一侧 支管则把总管内压送过来的浆液输送到每个注浆孔上去 泥浆制作材料采用 膨润土 水 Na2CO3 和 CMC 必要时可以加入其它 掺合剂 配合比一般为 水 膨润土 4 5 1 土与掺合剂 20 30 1 具体指标如下 序号指标控制数据 1 密度 1 1 1 6g cm3 2 黏度 30S 3 失水量 25cm3 30min 4 稳定性24h 不离析 5 PH 值 10 膨润土泥浆配合比 膨润土胶质价膨润土水碱 60 70 100524 2 3 70 80 100524 1 5 2 80 90 100614 2 3 90 100 100614 1 5 2 3 注浆流程 造浆静置 注浆 顶管推进 注浆 顶管停顶 停止注浆 4 数量和压力 压浆量为管道外围环形空隙的 1 5 倍 压注压力根据管顶水压力而定 在长距离顶管中 随着距离的增长 管道经过不同的土质时 推力上升的 很快 一旦摩擦阻力过大会导致管道所受顶力不均匀 当顶力超过混凝土管 所承受的极限时 混凝土管就有可能破坏 因此管壁外的减阻是工程顺利完 成的必要措施 采用在混凝土管周围注减阻泥浆 将混凝土管与土之间的干摩擦变为湿摩 擦 达到减阻的目的 一般混凝土管壁与砂层土体的摩擦力达 2 3t m2 而 采用触变泥浆减阻后 摩阻力可以减少到 0 1 0 5 t m2 在长距离混凝土管 顶进中 必须采取连续触变泥浆减阻措施 以增加一次顶进长度 触变泥浆通过制造 储存 压浆系统 从工具头处压入触变泥浆 形成 一定厚度 25mm 左右 的泥浆套 间距 7 5m 设一道补浆孔 使顶管在泥浆套 28 中向前滑行 减少摩阻力 根据压力表和流量表 计量桶控制用浆量 制备泥浆的材料及其配比严格按要求选用 经现场试验 以确保泥浆性 能良好 必要时可加其他外加剂 为使泥浆能及时将管壁空隙灌满 灌浆速度要与顶进速度相适应 注意 观察 防止跑浆和冒浆 并保证泥浆的达到量 造浆后应静置 24 小时后方可使用 为达到良好的减阻目的 在施工操作 上必须 先压浆后顶进 边压浆边顶进 停顶进勤补浆 的办法维持泥浆套 的性能 在顶管施工时 可以结合泥浆水分的渗透损失情况 考虑工具头后的 20m 以内的混凝土管的注浆孔均连接注浆管补充浆液 之后的混凝土管中 20m 即 8 节 的注浆孔连接一道注浆管进行补浆 其他管节的注浆孔在需要时再接上 注浆管注浆 五 泥浆置换与雷达波检测 1 泥浆置换 在顶管施工注浆时 注浆孔用来做减阻注浆以保证顶管的压力 在顶管 完成后把注浆孔内的止回阀反方向的调节安装好 用注浆泵把清水通过注浆 孔注入到管道外围 使管道外围的减阻泥浆通过止回阀排到管内 外围的泥 浆用清水冲洗完成后 用水泥 粉煤灰 水按配合比 1 3 5 搅拌均匀后用高 压注浆泵高压注入管道外侧进行压密注浆 在注浆时严格按照压密注浆的规 范操作施工 注意注浆的压力 待管道周围的浆体完全饱和后 按照压力的 数据及地面的情况一般按压力 0 3 0 5MPa 则停止注浆 管道周围的空隙即 饱和 按照此方案进行压密注浆 即能确保在顶管施工完成后 顶管沿线的 路面的安全 2 雷达波检测 在一次压密注浆结束后 防止出现空洞采用雷达波管道周围进行检测 对现场检测采集数据存入计算机 然后用软件对采集数据分析处理 对出现 空洞的位置进行二次注浆 使管道周围达到密实 五 附属工程施工方案 1 雨污水管道安装方案 管道顶进完成进行雨污水管道安装 雨水管道采用直径 2 米玻璃钢管道 污水管道采用直径 0 6 米玻璃钢管道 雨污水管材均采用玻璃钢企口管 橡 胶圈接口 管道运至施工现场后 首先检查管材出厂合格证和管材试验报 29 告单 并根据有关标准和规范 对管材逐根进行外观检查 并做好记录与 验收手续 合格后方能使用 管道采用 120 混凝土管基 下管 机械下管 吊装时采用柔韧性好的皮带 吊带或吊绳进行 不得采用 钢丝绳和链条进行吊装 吊装采用两个支撑吊点 其两个支撑吊点位置宜 放在管长的四分之一处 以保持管道稳定 吊装过程中 防止管道撞击或 摔跌 尤其注意对管端的保护 如有擦伤及时与厂家联系 以便妥善处理 管道下到底后 由人工配合倒链将管道安装到位 稳管后将管子内外清扫 干净 稳管时应采用边线法和中线法双控 位置以距管外皮10 毫米为宜 认真校核 高程以量管内底为标准 管子调整应直顺 无错口 高程符合 要求 接口 接口采用企口胶圈连接 由供货商派遣专业技术人员指导完成 管道 连接前对管材 管件及附属设备按设计要求进行核对 并在施工现场进行 外观检验 符合要求后方可进行接口 连接时 首先清除承口接面的污垢 再在管道插口处正确安放橡胶止水胶圈 最后用提前安装好的倒链将管道 缓慢安装到位 管道在井内安装90 弯头连接立管后经过弯头与上游管 道连接 试验 为了保证管道连通后的密闭性 参照规范GB50268 2008 对施工管段 做闭水试验 试验段包括 2 座检查井 2 管间吹砂及套管封堵施工方法 玻璃钢管安装完成后在套管两侧管头向内 30CM 位置处与玻璃钢管之间砌 筑 24 砖墙一道 砖墙砌筑时应注意砖墙与管道之间座浆饱满密室 预留吹砂 孔一个 待吹砂完成后按照设计图纸在套管管头与玻璃钢管之间浇筑一道 0 3 米混凝土墙一道起到防渗漏的作用 混凝土墙采用 C30 混凝土 布置双层钢 筋网片 管间吹砂 管间吹砂采用空压机配合锚喷机进行管道间吹砂 吹砂过程 中必须将管道间的空隙填满 如锚喷机吹砂堵管时可以适当加石屑 3 检查井浇筑 按设计要求浇筑钢筋混凝土检查井 30 六 施工工期安排六 施工工期安排 计划工期 60 天 后附施工进度计划表 七 防沉降措施七 防沉降措施 1 1 测点布设 测点布设 1 1 布置原则 沉降观测测点位置应遵循 五定 原则 即沉降观测依据的基准点点位 要稳定 所用仪器 设备要稳定 观测人员要稳定 观测时的环境条件基本 一致 观测路线 镜位 程序和方法要固定 五定 在客观上起到减少观测 误差的不定性 使所测结果具有统一的趋向性 1 2 地面沉降监测点布设 根据监测内容和目的在道路两侧设置基准点和监测点 在高速顶管施工 段位置两侧 共计 24 个监测点 8 95m 1 3 基准点的设置 31 水准基准点 又称监控点 是沉降观测起始数据的基本控制点 本工程 要求精度较高 拟布设深埋砼结构水准基准点 4 个 其为埋设的永久性标志 形成监控网 基准点设置在距所观测施工部位 50m 的沉降影响变形区以外 在建筑区内 点位与临近建筑物的距离应大于建筑物基础最大宽度的 2 倍 且附近相同距离范围内也无其他在施工或沉降未稳定建筑物 工作基点距离 拟建建筑物的距离不得小于建筑物基础深度的 1 5 2 0 倍 工作基点与联系 点也可在稳定的永久建筑物墙体或基础上设置 点与点之间的距离小于 30m 要求埋设于车辆 行人少 通视情况良好且便于保存的地方 具体位置应与 甲方协商现场确认 基准点埋设深度应达到原状土层 具体深度以勘察报告或实际揭露为准 采用专用钻机钻孔 直径为 15cm 灌注混凝土 中间埋设直径 25mm 左右的 螺纹钢筋 混凝土浇注养护稳定后方能开始引测基准点标高 并进行首次联 测 2 2 基准点的保护 基准点的保护 2 1 监测点是一切测试工作的基础 因此特别加强对各监测点的保护工作 完善检查 验收措施 2 2 在每个监测点埋设完成后 应立即检查埋设质量 发现问题 及时整 改 2 3 确认埋好后 埋设人员应及时填写埋设记录 并准确测量 作为开挖 时监测的参考 项目负责人应进行实地验收 并在埋设记录上签字确认 2 4 对于所有预埋监测点的实地位置应做精确记录 露出地坪 的应做出醒目标志 并设保护装置 2 5 加强与施工单位的联系 作好双方的配合工作 2 6 详细了解施工动态 预先作好预埋件的保护 3 3 路面沉降观测 路面沉降观测 3 1 施工到高速公路行车道下时 每 2 小时进行一观测 3 2 如发现路面发生沉降超出 2cm 立即停工 并迅速与高速部门联系 4 4 路面沉降应急措施 路面沉降应急措施 4 1 首先应从技术上和施工中确保避免路面沉降的产生和控制沉降量 在 沉降发生时 采取以下措施发现沉降超过 2cm 应立即停止作业 必须找出原 因 及时调整方案并采取相应措施后才可继续施工 32 4 2 如沉降发生得到控制 则按调整方案继续施工 在顶通高速公路一半 后 及时修复路面后换向施工 4 3 如沉降发生不能得到控制 应停止顶管作业 马上进行换浆工作 保 证路面的稳定 并邀请相关专家进行方案调整 确保路面的安全 4 4 选用高速公路维修单位河北石青高速公路有限公司签订协议作为应 急抢修单位 保证在路面塌陷情况发生的第一时间进行路面抢修 保证在第 一时间实现高速公路的通车 4 5 施工过程中针对路面的沉降启动不同级别的应急处理预案 1 路面沉降 3 10cm 路段起点互通设置指示标志或者动态信息情报板 通告前方拥堵情况 同时增设警力对交通进行管制分流 禁止所有车辆驶入 主线 并对主线上车辆进行分流 对沉降路段进行铣刨后进行路面摊铺 缩 短施工时间 2 路面沉降 10cm 以上 对各个互通进行交通管制 禁止所有车辆驶 入主线 并设置指示标志或者动态信息情报板 建议车辆绕行 同时增设警 力进行交通疏导 会同专家研究补修方案 对沉降路段进行地基处理 八 施工安全措施八 施工安全措施 1 安全保证措施 1 1 安全生产保证体系 建立 完善以项目经理为首的安全生产保证体系 有组织 有领导的 开展安全管理活动 承担组织 保障安全生产的责任 建立各级人员安全生 产责任制度 明确各级人员的安全责任 抓制度落实 抓责任落实 定期检 查安全责任落实情况 及时上报 各种机械设备设专人管理 现场实行安全 员监督 干部安全值班的制度 1 施工项目先通过监察部门的安全生产资质审查 并得到认可后方可施 工 2 严格执行 市政工程施工安全操作规程 中的各项规定 3 贯彻 预防为主 安全第一 的方针 4 一切管理和操作人员均与项目经理部签定安全协议 并作出安全保证 5 施工组织设计中制定有针对性的安全技术措施 并通过技术负责人审 查批准 6 班组开展 三上岗 一讲评 活动 33 施工前进行安全教育与培训 增强施工人员的安全生产意识 增加安全 生产知识 有效的防止人的不安全行为 减少人为失误 进行安全教育 培 训内容合理 方式多样 并形成制度 班组在班前对所有施工人员进行上岗交底 上岗检查 上岗记录的 三 上岗 和每周一次的 一讲评 安全教育活动 并有考核措施 7 特种作业持证上岗 特种作业人员经过培训考试合格后持证上岗 操作证按期复审 不得超 期使用 8 分项 分部工程安全技术交底 对所有施工人员进行全面的有针对性的安全技术交底 受交底者履行签 字手续 施工中严格执行安全操作规程 9 安全检查 建立定期安全检查制度 并留有检查记录 对查出的隐患及时进行整改 做到定人 定时间 定措施 10 施工现场有安全宣传牌 安全标语或安全警告牌 1 2 安全施工措施 1 所有参施人员进入施工现场时必须佩带安全防护用品