横大路顶管施工方案

热烈欢迎各位专家莅临指导！,肥东县横大路一期道排工程顶管工程施工方案,中国中铁四局集团第一工程有限公司2011年5月30日,目录,工程概况,工作井施工方法,测量控制,工期及施工安排,选择砖砌倒挂井施工理由,细节控制,施工工序,顶管施工,安全措施,1,4,7,8,6,9,2,3,5,肥东县横大路建设工程设计为污水管道北污1-2#北污19#、北污26-2#至北污27-1#、北污27-1#至北污27-3#管段及雨水管穿越店埠河西岸河堤采用顶管施工。顶管总长度2030m，其中直径0.8m长354m，直径1m长1570m，直径1.2m长35m，直径2m长71m。设工作井12座，接收井11座，检查井2座。顶管工作井及接收井均采用砖砌圆形倒挂井逆作法施工，基坑平均开挖深度10m，最深12m。,一、工程概况,二、工期及施工安排,设置顶进工作组12个，所有工作井同时进行开挖、顶进，最短时间内完成施成顶管施工，以保证后续路基路面工程施工。第一至第十一顶进组施工时间为6月10日至7月30日，第十二顶进组施工时间是6月1日至10月26日。,第一顶进组北污1-2#北污1#第七顶进组北污11#北污13#第二顶进组北污1#北污3#第八顶进组北污13#北污15#第三顶进组北污3#北污5#第九顶进组北污15#北污17#第四顶进组北污5#北污7#第十顶进组北污17#北污19#第五顶进组北污7#北污9#第十一顶进组北雨54#出水口第六顶进组北污9#北污11#第十二顶进组北污26-2#27-3#,三、施工工序,四、工作井、接收井施工方法,工作井采取砖砌圆形倒挂井逆作法施工，工作井内尺寸直径根据顶管需要设置为4.3m，工作井井壁砖砌体厚度上部4m采取240mm，下部采用370mm。接收井内径3.5m，其余同工作井。,砖砌倒挂工作井,五、选择砖砌倒挂井施工理由,根据业主5个月工期要求，我部对整个施工进行了安排，并对污水管道工期进行最大优化，结果显示污水管道必须在8月10日前完成，否则将影响整个工程竣工。,原有沉井方案不能满足工期要求,而沉井施工每个周期至少需要10天时间，5次循环至少需要50天，加上施工准备、封底及其他时间10天，则，沉井施工合计需要60天；顶管施工160m，每天顶进4m计至少40天，两项合计100天；6月10日开工，结束时间也要到9月10日，不能满足工期要求。,此方案在我公司其他项目部类似地质条件已成功使用,淮南污水管网改造工程,合店路扩建工程,正在建设中的江北产业区路网工程,地质情况,根据勘察报告，沿线底层自上而下的顺序为层耕土，层粘土，层粘土。具体见下图：,厚度：0.84.6m，黄褐色，松散,厚度2.87.2m，灰黄色，可塑、硬塑,灰黄色、黄褐色，硬塑、坚硬,层耕土,层粘土,层粘土,倒挂井支护结构力学验算,1、计算参数：根据地勘报告，土的内聚力c=34kPa，内摩擦角=13度，干容重d=19.4KN/m3，水容重w=10KN/m3，；2、上部4m240mm厚墙体验算井深4米处砖砌井外侧所受土压力：则Ka=tg2(4513/2)=0.633、=（dw）/(1e0)=9.5有效应力Pa=HKa2cKa1/2wH=9.95KN/m2=0.0095MPa砌体灰缝破坏时剪切应力fv=0.17MPa砖砌井所受环向应力：=Pa(D2t)/2t=0.0264780/(2240)=0.259N/mm2f=1.89N/mm2，且安全系数大于1.4由以上验算知，上部4米处能采用直径D4300mm，墙体t为240mm。,倒挂井支护结构力学验算,3、受力最大处，即井底部验算最大深度H=12米最深处砖砌井外侧所受土压力Ka=tg2(4513/2)=0.633土的有效重度=（dw）/(1e0)=9.5采用土水压力分算法中的有效应力计算：Pa=HKa2cKa1/2wH=138KN/m2=0.138MPa砌体灰缝破坏时剪切应力fv=0.17MPa砖砌井所受环向应力：=Pa(D2t)/2t=0.1385040/(2370)=0.94N/mm2f=1.89N/mm2（且安全系数大于1.4）由以上验算知，4米以下能采用直径D4300mm，墙体t为370mm。为增强墙体的稳定性，在370mm墙体内设置圈梁3道，并采用20cm厚C15砼封底。,工作井剖面图,接收井剖面图,工作坑开挖,根据定位线沿井壁周围下部均匀对称挖土，每次挖土深度不得超过1m，周围砌好后挖中间部分土方，按顺序对称向下经行施工。根据圈梁上部标高控制上部的砌体砌筑，上部井身强度达到70%后经行下节开挖。要求对称掏挖井壁下方的土层，每次掏挖宽度不大于1200mm、深度不大于1000mm,至设计管内底标高下方300mm为止。开挖上部基坑土方至地下水位以上不小于500mm，将开挖部分按施工要求的大小位置修正尺寸，然后砌筑井体；砌筑时每一米设置一道28钢筋砖，以提高砖砌体的整体性，增加其抵抗侧压力的能力。,井壁砌筑,井壁采用M10砂浆砌筑MU10砖，施工时要迅速砌筑掏挖部分的井身，墙宽自地表向下-5m范围内为240mm墙，-4m以下为370mm墙中插48钢拉筋支护管顶上部设置钢筋混凝土圈梁一道，圈梁为钢筋混凝土结构，采用截面尺寸：5m以上240*240mm，5m以下240*370mm，主筋采用14mm，箍筋采用8200mm，圈梁钢筋要预埋，接头不得剪断，钢筋断头处搭接长度不得小于规范搭接长度;保护层为30mm,混凝土强度为C25。,圈梁,4m以上圈梁4m以下圈梁,底板：厚为200mm，混凝土为C25，同时设置1个5060cm的集水坑。后靠背：对于顶管工作井，倒挂井至既定标高后，根据管道走向设置钢制整体装配式后背墙，其后浇筑C25混凝土。钢后背与井室砖砌体结构分离，以免顶进施工时破坏井室结构。出土及排水：采用人工取土，用电动葫芦从坑中吊土，配合龙门架垂直运输。排水采用集水坑排水，用潜污泵明排。,六、顶管施工,顶进采用手掘式机械顶管施工，工艺流程见下：,顶力计算及千斤顶选择,根据给排水管道施工及验收规范第6.3.4节规定：顶进力FP=D0Lfk+NF式中Fp-顶进阻力，KN；D0-管道的外径；L-管道设计顶进长度；fk-管道外壁与土的单位面积平均摩阻力，取8.0KN/m2；NF-顶管机得迎面阻力，有公式计算而得，公式如下：NF=（D0-t）tR其中t-工具管厚度，R-挤压阻力，取400KN/m2根据计算最大顶力为4359kN，管材轴向允许推力5300KN，则主顶油缸选用2台300t(3000KN)级油缸，每只油缸顶力控制在250t以下，这可以通过油泵压力来控制，千斤顶总推力500t。因此我们无需增加额外的顶进系统即可满足要求。,导轨,复合式导轨,导轨采用复合型导轨，每一根导轨上都有两个工作面：水平工作面是供顶铁在其上滑动，倾斜的工作面则是与管子接触。为了测量及导轨安放的方便，导轨的水平工作面仍然与钢筋混凝土管内的管底标高同处一个水平面上。每一副复合导轨中还设有六只可以调节高低的撑脚，以便安装。,后背墙土抗力（反力）计算：式中：总推力之反力，kN；系数，取=1.5;后座墙的宽度，3m；土的容重，18kN/m3；后座墙的高度，2m；被动土压系数，查表取1.42；土的内聚力，90.4kPa；地面到后座墙顶部土体的高度，10m。计算得出后背墙土抗力=4469KN/m装配式后背墙，尺寸300cm250cm。则后背墙每延米受力：4359/3.01453kN/mEp4469kN/m，（4359KN为计算最大顶力），能满足顶力要求。,后背墙土抗力验算,一般是安排一个人挖土。为加快工程进度，每班两个人，轮流开挖。土方在管内采用人力斗车进行运输。土方在工作坑采用电动葫芦进行垂直运输。在一般地段，土质良好，挖土时可超挖3050。管子周围超挖的控制：管上面允许超挖1.5，但在下面135范围内不得超挖，一定要保持管壁与土基表面吻合。,超挖示意图a最大超挖量1.5cm；b允许超挖范围,管前挖土,a、检查管子下管前应先对管子进行外观检查，主要检查管子有无破损及纵向裂缝；端面要平直；管壁无坑陷或鼓泡，管壁应光洁。检查合格后的管子方可用起重设备吊到工作坑的导轨上就位。b、检查起重设备起重设备以检查、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时，操作人员方可进坑工作。c、管子就位第一节管放到导轨上，测量管子中心及前端和后端的管底高程，确认安装合格后方可顶进。第一节管作为工具管，顶进方向与高程的准确，是保证整段顶管质量的关键。因此，必须认真对待此项工作。,下管,顶进及安装工具涨圈,顶进采用2台300t/台的液压千斤顶作为主顶。顶进开始时，就缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常速度顶进。顶进若发现有油路压力突然增高，应停止顶进，检查原因经过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。挖出的土方要及时外运，及时顶进，使顶力限制在较小范围内。安装工具胀圈为了有利于导向，顶进的前数节管中，在接口处应安装内胀圈，通过背楔或调整螺栓，使用胀圈与管壁紧成为一个刚体。胀圈一定要对正接口缝隙。安装牢固，并在顶进中随时检查调整。,七、测量控制,1)中线测量先挖好工作坑，然后根据地面的中线桩，用全站仪将管道中线引测到坑壁上。在两个顶管中线桩上拉一条细线，紧贴细线挂两根垂球线，两垂球的连线方向即为管道中线方向制作一把木尺，使其长度等于或略小于管径，分划以尺的中央为零向两端增加。将木尺水平放置在管内，如果两垂球的方向线与木尺上的零分划线重合(见图c)，则说明管道中心在设计管线方向上，否则，管道有偏差。可以在木尺上读出偏差值，偏差值超过1.5cm时，需要校正。,高程测量,采用管道激光指向仪进行测量，将管道激光指向仪安装在工作坑内，并按照管线设计的坡度和方向调整好，同时在管内装上标示牌，当顶进的管道与设计位置一致时，激光点即射到标示牌中心，说明顶进质量无偏差，否则应根据偏差量进行校正。,校正（纠偏）,超挖纠偏方法：偏差为1020时，可采用此方法，即在管子偏向的反侧适当超挖，而在偏向侧不超挖甚至留坎，形成阻力，使管子在顶进中向阻力小的超挖侧偏向，逐渐回到设计位置。千斤顶纠偏法：用小型千斤顶顶在管端偏向的反侧内管壁上，另一端斜撑在有垫板的管前土壁上，支顶牢固后，即可进行纠偏。,千斤顶纠偏法：,校正（纠偏）,顶木纠偏法管端下陷，可采用下图方法。适用偏差大于20mm时。,八、细节控制,导轨安装：导轨采用钢轨与型钢焊接，导轨长24m，两条导轨顺直、平行、等高。导轨安装在工作井内砼垫层上，安装牢固，以保证在管道顶进时不发生位移；导轨安装的轴线偏差3mm，顶面高程误差控制在0-3mm，两轨内距误差为2mm。管节接口：管节接口主要由外套环（钢套环）橡胶止水带和软木衬垫组成。钢套环在加工处至现场运输吊装过程中不能变形，接口不损坏，以确保管节在对接过程中，橡胶带不移位、不翻转，确保管节的密封性。同时，钢环套在进场前还必须做好防腐处理。管道的照明、通风：管道内的照明采用36伏的低压安全灯具每20米设一盏灯进行照明。通风管采用100的UPVC管，用鼓风机向内送风。,九、安全措施,临边防护栏杆采用483.5mm钢管搭接，以扣件固定