南水北调配套工程水厂以上输水管道工程泥水平衡管顶管施工方案

1、南水北调配套工程水厂以上输水管道工程泥水平衡管顶管施 工方案、工程概况1、工程名称 : 邯郸市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程第一设计单 元施工第四标段2、工程建设地点 : 魏县城区益民山转盘，桩号 :K8+268-K8+547 3、主要施工范围及内容 :本专项施工方案主要施工项目 : 魏广分水口至魏县分水口泵站段，起点桩号K8+268-K+547(城区益民山转盘);、编制依据该方案的编制主要依据 : 1、邯郸市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程魏广分水口至魏县分水口穿邯大公路、魏峰公路、城区环路工程设计图纸2、地勘报告资料 ;3、施工现场实际情况 ;4、总体依据 :公路桥涵设计通用规范

2、 (JTG D60-2004)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D62-2004)公路工程技术标准 (JTG B01-2003)室外给水设计规范 (GB 50013-2006)给水排水管道工程施工及验收规范 (GB 50268-2008)钢筋焊接网混凝土结构技术规程 (JGJ 114-2003)钢筋混凝土用钢第 2 部分:热轧带肋钢筋 (GB 1499.2-2007)项管施工技术 ( 人民交通出版社 )给水排水管道结构设计规范 (GB 50332-2002)给水排水工程埋地预制混凝土圆形管管道结构设计规程 (CECS143-2003)给水排水工程顶管技术规程 (CECS246

3、-2008)项管施工技术及验收规范 (试行 )顶进施工法用钢筋混凝土排水管 (JC/T640-2010)水工建筑物抗冰冻设计规范(SL211-2006)水工混凝土结构设计规范(SL 191-2008)水工建筑物荷载设计规范(DL5077-1997水工建筑物抗震设计规范(SL 203-97)建筑地基基础设计规范 (GB 50007-2011)河北省交通运输厅关于邯郸市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程穿越 国省干线公路交叉方案意见 (冀交函规【 2014】137号)建设单位提供的穿越工程有关路设计、地勘等资料。三、施工部署1、项目部组织机构项目经理质技综施安量术 合 工 全部 部 部 部 部

4、2 、项目管理人员名单序号 姓名 职称 在本工程任职1 杨培贞 高级工程师 项目经理2 张秉光 高级工程师 项目副经理陈清汉 高级工程师 技术总工负责孙瑞光 工程师 现场技术负责人 5 刘红强 工程师 施工员 6 周 帅 中级工程师安全负责人 7 刘占勇 助工 质量负责人 8 陈传波 助工 安全员 8 刘守富 施工组长3、设备投入情况序号 机械名称 规 格 单位 数量 备 注 1装载机 SK230-6E 辆 1 2 挖掘机DN1000 台 1 5 顶管掘进机注浆泵 SYB50-1 台 2 9 液压油缸ZX240-3 台 2 3 吊车 25T 台 2 4 顶管掘进机DN2000 台 1 6 控制

5、台 台 2 7 控压机 台 2 81500KN 台 8 10 GPS 南方测绘 台 1 11 全站仪 KTS-422LL 台 2 12 水准仪 DS-Z32套2 13钢筋弯曲机 6-40台1钢筋制安14钢筋切断机20kW台1钢筋制安 15 钢筋调直机 4-14kW 台 1 钢筋制安 16 电焊机 交流 25kVA 台 2 钢筋制安 17 电焊机 直流 30kW 台 2 钢筋制安 18 对焊机 电弧型 150 台 2 钢筋制安19 自卸汽车 8t 台 2 材料运输序号 机械名称 规 格 单位 数量 备 注20 挖掘机 日立 230 1 基坑开挖21 挖掘机 日立 ZX220 2 沟槽开挖 4 、

6、拟投入人员计划表 :按工程施工阶段投入劳动力情况 工 种 2014 年8月份 9 月份 10 月份 备注 管理人员 6 6 6测量员 4 3 3试验工 2 2 2钢筋工 3 3 3混凝土工 4 4 4模板工 3 3 3焊工 6 10 12管道开挖 6 6 6管道安装工 10 10 10管道回填 8 8 8管道顶管工 10 15 15机电工 3 3 3机械操作 6 6 6司机 6 8 8机修工 2 2 2起重工 6 6 9其他工 8 8 6 5 、主要材料5.1 混凝土混凝土顶管采用C50混凝土，采用III级管，工作坑和接收坑的井壁锚喷、圈 梁、滑板、地锚梁、后背梁等采用C25混凝土。以上混凝土

7、质量要求应符合公路桥涵施 工技术规范(JTJ041-2000) 有关规定。5.2 普通钢筋设计采用钢筋为HRB40(级钢筋，必须符合国家标准(GB-1499.2-2007)的有关 规定。井壁锚固采用的钢筋为 HRB400、 HPB300。四、主要工程施工方法1. 开挖准备?进行施工测量和放线工作。?确定管线范围内及施工用地内所有障碍物，如管线、电线杆等的准确位置。现场调查顶管地段内主要障碍物有排水管、供水管、水掣井、电力电讯管道和渠箱 位置和标高，地面交通情况较复杂。?修建临时设施，安装临时用水、用电线路，并试水、试电、修好临时排水沟。?订购所需铁井盖、井圈、踏步。2. 技术准备?组织现场施工

8、人员学习，审查施工图纸和进行各专业图纸会审，进行设计要求和施工技术交底。?编制好顶管施工工艺，做好顶管施工人员的再培训工作。?绘制临时工程及施工非标准设备工具图纸。2、沉井施工方案2.1 沉井制作制作程序：场地整平？放线？挖土 2,3m深?夯实基底，抄平放线验线？铺砼垫层？绑钢筋 ?支刃脚、井身模板 ?浇筑混凝土 ?养护、拆模。2.1.1 施工坑开挖沉井采取在基坑中制作，以减少下沉深度，降低施工作业面。开挖深度为 3,5米，考虑到拆除垫架和支模操作的需要，基坑比沉井宽 1,2 米，周围井点降水，降 水井深度 1 使地下水5位降至比基坑底面低0.5m,挖土采用1台小松PC220-3 1.0m3反

9、铲挖掘机进行。配合人工修坡和平整坑底，挖出的土方用自卸车运至弃土场堆放。2.1.2 刃脚支设本沉井高度大,重量重,地基强度较低,经检算采用垫架法支撑。沉井刃脚铺 设100mn厚的砼垫层，采用钢模或木模进行刃脚的模板的安装。2.1.3 模板支设和钢筋绑扎沉井制作的模板支设和钢筋绑扎与普通结构施工要求一样，只不过要考虑其地 基承载力，所以要均匀对称施工，以防止不均匀沉降。沉井壁中有预留管道连接的孔洞，为避免下沉时泥土和地下水大量涌人井内施 工操作，对较大孔洞还会造成沉井每边重量不等，影响重心偏移使沉井易产生倾斜，在下沉前必须进行处理。在沉井预制完成后，用M5.0砖砌封闭洞口，沉井封底到位后，拆除砖

10、砌封堵。2.1.4 混凝土浇筑混凝土采用商品砼，并用砼输送泵或吊车送至沉井浇筑部位，沿井壁均匀对称 浇筑。浇筑采用分层平铺法，每层厚 30cm ，将沉井沿周长分成若干段同时浇筑， 保持对称均匀下料，以避免一侧浇筑，使沉井倾斜，要求 2h 内浇筑一层。两节混凝土的接缝处按设计要求设置止水钢板，上节混凝土须待下节混凝土强 度达到 70%后浇筑，接缝处经凿毛及冲洗处理，并浇 10cm 厚减半石子混凝土。2.2 沉井下沉沉井下沉采用排水下沉。下沉前应进行井壁外观检查，检查混凝土强度及抗渗 等级，并根据勘测报告计算极限承载力，计算沉井下沉的分段摩阻力及分段的下沉 系数(?1(15,1(25) ，作为判断

11、每个阶段可否下沉，是否会出现突沉以及确定下沉方 法及采取措施的依据。第一节模板、支架的拆除，混凝土应达到设计强度的100%始可拆除。抽除刃脚下的支架应分区、分组、依次、对称、同步地进行。每拆除一根支架和模板后，刃 脚下应立即用砂卵石或砾砂填实，在刃脚内外侧应填筑成适当高度小土堤并分层夯实使下沉重量传给 垫层。模板及支架拆除时加强观测，注意下沉是否均匀。2.2.1 下沉速度的控制根据土质情况，采用台阶形挖土自重破土方式。采用从中间开始向四周逐渐开 挖，并始终均衡对称地进行，每层挖土厚度为 0.4,0.5m. 刃脚处留 1.2,1.5m 宽土 垅，用人工逐层全面、对称、均匀地削薄土层，每人负责 2

12、,3m 一段，方法是顺序 分层逐渐往刃脚方向削薄土层，每次削 5,15cm，当土垅挡不住刃脚的挤压而破裂时，沉井便在自重作用下破土下沉，削土时应沿刃脚方向全面、均匀、对称地进 行，使均匀平衡下沉。沉井挖土下沉采用人工挖土，一台吊车吊运出土，由于挖土施工困难，综合考 虑挖土、吊运的施工能力，研究沉井下沉的安全控制，沉井下沉速度控制为 30cm/天。沉井下沉中，如遇到砂砾石或硬土层，当土垅削至刃脚，沉井仍不下沉或下沉 不平稳，则按平面布置分段的次序，逐段对称地将刃脚下掏空，并挖出刃脚外壁10cm ，每段挖完后用小卵石填满夯实，待全部掏空回填后，再分层刷掉回填的小 卵石，可使沉井因均匀地减少承压面而

13、平衡下沉。在沉井开始下沉和将沉至设计标高时，一次周边开挖深度小于10cm避免发生倾斜，尤其在开始下沉 5m 以内时，其平面位置与垂直度要特别注意保持正确，否 则继续下沉不易调整，在离设计深度 20cm 左右停止取土，依靠自重下沉至设计标 高。2.2.2 下沉观测沉井位置的控制是在井外地面设置纵横十字控制桩、水准基点。下沉时，在井 壁上设十字控制线，并在四侧设水平点。于壁外侧用红铅油画出标尺，以测沉降， 井内中心线与垂直度的观测系在井内壁四边标出垂直轴线，各吊垂球一个，对准下 部标志板来控制，并定时用两台经纬仪进行垂直偏差观测。挖土时随时观测垂直度，当垂球离墨线边达50mm或四面标高不一致时，立

14、即纠正，沉井下沉过程中,每班至少观测两次，并在每次下沉后进行检查，做好记录，当发现倾斜、位移、扭转时，及时通知值班队长，指挥操作工人纠正，使允许偏差范围控制在允许范围以内。沉井在下沉过程中，最大沉降差均控制在250mn以内。当沉至离设计标高2m时，对下沉与挖土情况应加强观测，以防超沉。中心控制点 中心控制点铁件壁外下沉标尺沉井线坠 钢标板沉井下沉测量控制剖面示意图2.2.3 下沉纠偏沉井下沉过程中，有时会出现倾斜、位移及扭转等情况，应加强观测，及时发现并采取措施纠正。产生倾斜的可能原因有 :? 刃脚下土质软硬不均 ;? 拆刃脚支架及模板时，抽出支架未对称同步进行，或未及时回填 ;? 挖土不均，

15、使井内土面高低悬殊 ;?刃脚下掏空过多，使沉井不均匀突然下沉 ;? 排水下沉，井内一侧出现流砂现象 ;?刃脚局部被大石块或埋设物搁住 ;? 井外弃土或施工荷载对沉井一侧产生偏压。操作中可针对原因予以预防，如沉井已经倾斜，可采取在刃脚较高一侧加强挖 土并可在较低的一侧适当回填砂石，必要时配以井外射水，或局部偏心压载，都可 使偏斜得到纠正。待其正位后，再均匀分层取土下沉。位移产生的原因多由于倾斜导致，如沉井在倾斜情况下下沉，则沉井向倾斜相 反方向位移，或在倾斜纠正时，如倾斜一侧土质较松软时，由于重力作用，有时也 沿倾斜方向产生一定位移，因此预防位移应避免在倾斜情况下下沉，加强观测，及 时纠正倾斜。

16、位移纠正措施一般是有意使沉井向位移相反方向倾斜，再沿倾斜方向 下沉，至刃脚中心与设计中心位置吻合时， 再纠正倾斜，因纠正倾斜重力作用产 生的位移，可有意向位移的一方倾斜后，使其向位移相反方向产生位移纠正。沉井下沉产生扭转的原因是多次不同方向倾斜和位移的复合作用引起的，可按 上述纠正位移、倾斜方法纠正位移，然后纠正倾斜，使偏差在允许范围以内。2.3 下沉到位、封底当沉井沉到设计标高，经2,3天，下沉已稳定，在8h内累计10mm寸，即可 进行沉井封底。沉井封底有排水封底和不排水封底两种方案，本沉井对封底质量要 求严格，不允许出现渗漏，再者涌水量不大，井底土质较密实，因此确定采取排水 封底方案，如四

17、周深井井点降水达不到要求时，分两步进行处理。第一步进行土形 整理，使之呈锅底形，自刃脚向中心挖放射形排水沟，填以石子做成滤水暗沟，在 中部设 2,4 个集水井，井深 1,2m ，插入直径 0.6,0.8m ，周围有孔的混凝土或钢 套管，四周填以卵石，使井中的水都汇集到集水井中，用潜水泵排出，使地下水位 保持低于井底面30,50cm.刃脚混凝土凿毛处洗刷干净。封底一般铺一层 15-50cm, 厚碎石或卵石层，再在其上浇一层厚约 0.5-1.5m的混凝土垫层，在刃脚下切实填严，振捣密实，以保证沉井的最后稳定。达到 50%设计强度后，在垫层上绑钢筋，两端伸人刃脚或凹槽内，浇灌上层底板混凝土封底。浇筑

18、应在整个沉井面积上分层由四周向中央进行，每层厚 30,40cm ，并捣固 密实。混凝土养护期间，在封底的集水井中应不间断地抽水，待底板混凝土达到70%设计强度后，进行第二步，对集水井逐个停止抽水，逐个进行封堵。方法是在抽除井筒水后，立即向滤水井管中灌入 C30早强干硬性混凝土捣实，装上法兰，再在上面浇筑一层混凝土，使之与底板平。封底时因上部结构尚未施工，设备管道未安装，应验算沉井的抗浮稳定性。3、工作坑导轨设置及基础加固车泥浆处理装置运输车操作间护 拦泵料 斗工作坑环铁泥水平衡顶顶镐管节管掘进机后背轨道沉井工作坑布置图工作井布置图如上图所示 :?导轨的作用是引导管子按设计的中心线和坡度顶进，保

19、证管子在顶入土之前位置正确。导轨安装牢固与准确对管子的顶进质量影响较大，因此，安装导轨必须符合污 水管中心、高程和坡度的要求。本工程采用 38kg 钢轨作导轨。?基础导轨采用混凝土基础。4、后背结构及抗力计算后背作为千斤顶的支撑结构。因此，后背要有足够的强度和刚度，且压缩变形 要均匀。所以，应进行强度和稳定性计算。10本工程采用厚钢板后背，这种后背设置简单，安装时应满足下列要求A. 使千斤顶的着力中心高度不小于后背高度的 1/3;B.后背垫铁可用70mm钢板。C.后背后松散砂层灌注水泥砂浆。?后背的计算后背在顶力作用下，产生压缩，压缩方向与顶力作用方向相一致。当停止顶 进，顶力消失，压缩变形随

20、之消失。这种弹性变形现象是正常的。顶管时，防止产 生不允许的压缩变形。后背不能出现上下或左右的不均匀压缩。否则，千斤顶支承在斜面后背的上， 造成顶进偏差。为了保证顶进质量和施工安全，应进行后背的强度和刚度计算。根据顶进需要的总顶力，运用朗肯土压力公式核算后背受力，使沉井后背土体 所受的力小于土壤的允许承载力。关于后背详细计算，可分为浅覆土后背和深履土后背。具体计算可按挡土墙计 算方法确定。5、顶进设备顶管机操作系统見配f角；a* TJfin-上(謎 K 11顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、顶铁等。?千斤顶千斤顶是掘进顶管的主要设备，本工程拟采用3台200t液压千斤顶。千斤顶的工作坑内的布置与

21、采用个数有关，如一台千斤顶，其布置为单列式, 应使千斤顶中心与管中心的垂线对称。使用多台并列式时，顶力合力作用点与管壁 反作用力作用点应在同一轴线，防止产生顶时力偶，造成顶进偏差。根据施工经千斤顶的着力点验，采用人工或机械挖运土方，管上半部管壁与土壁有间隙时, 作用在管子垂直直径的1/4,1/5 处。?高压油泵由电动机带动油泵工作，选用额定压力为 62MPa的ZB,500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。要求它能承受顶压力而不变形，并且便于搬 动。根据顶铁旋转位置的不同，可分为横顶铁、顺顶铁和U

22、形顶铁三种。1）横向顶铁安装在千斤顶与方顶铁之间，将千斤顶的顶推力传递给两侧的方顶铁上。使用时与顶力方向垂直，起梁的作用。横顶铁断面尺寸为300X 300mm长度按被顶管径及千斤顶台数而定，本工程选用长度为1.6m的横顶铁;用型钢加肋和端板焊制而成。2）顺顶铁（纵向顶铁 ）放置在面铁与被顶的管子之间，使用时与顶力方向平行，起柱的作用。在顶管过程中起调节间距的垫铁，因此顶铁的长度取决于斤顶的行 程、管节长度、出土设备等而定 ,通常有 100、200、300、400、600等几种长度。横截面为250X 300mm两端面用厚25mn钢焊平。顺顶铁的两顶端面加工应平整且平行。防止作业时顶铁发生外弹。3

23、）U 形顶铁 安放在管子端面，顺顶铁作用其上。它的内、外径尺寸与管子端面尺寸相适应。其作用是使用顺顶铁传递的顶力较均匀地分布的到顶管端断面上，以 免管端局部顶力过大，压坏混凝土管端。12大口径管口采用环形，小口径管口可采用半圆形。?其它设备工作坑上设活动式工作平台，平台用25号工字钢梁，上铺15X 15cm方木。工作坑井口处安装一滑动平台，作为下管及出土使用。在工作平台上设起重架，上装 电动卷扬机，其起重量应大于管子重量。工作棚用帆布遮盖，以防雨水。6、机械顶管施工工艺步骤 :测量放线 ?工作坑开挖、锚喷、支护 ?顶进设备安装、作顶管后背 ?混凝土管道顶管始发 ?检测、纠偏 ?循环顶进 ?接口

24、处理 ?检查井、回填施工 ?验收6.1 顶进施工1）顶进机械就位：用吊车吊装顶管机就位，前端距井约 300mm检查及调整顶管机轴线与导轨轴线及油缸轴线一致，调试设备。2）机头入洞，先用人工向前挖土 500mm-800m再将机头徐徐推进洞口，待刀盘全部入洞在开动顶管刀盘。掘进机开始入土时机头外露，只存在导轨对机头的摩擦力，机头为发生旋转，故在入土前两米顶进时，顶进进度控制在5mm分钟以下。防止机头整体旋转，并观测机头倾角和旋转变化及时修正和调整。3）待接触部位密实后，再按正常顶进速度顶进。4）为了防止钢筋砼管在顶管中错口，有利于导向，顶进的前数节管中，在接口处应安装内胀圈，通过背偰或调整螺栓，使

25、胀圈与管壁成为一个刚体。膨胀圈一定 要对正接口缝隙，安装牢固，并在顶进中随时检查调整。5）在顶第一节管时，以及校正偏差过程中，测量间隔不应超过30cm保证管道进入土的位置正确，管道进入土层后的正常顶进，测量间隔不宜超过100cm。6）顶进进度控制在5mm分钟，也可根据土质及出土情况刀盘扭矩适当加快或减慢顶进速度。7）高程测量： 用水准仪及特制高程尺，根据工作坑内设置的水准点标高，测头节管前端馆内底高程，以掌握头一节管子的走向趋势，测量后应与工作坑的另一 水准点闭合。138）激光测量： 用激光经纬仪安装在工作坑内，并按照管线设计的坡度和方向调 整好，同时在管内装上标识牌，当顶进的管道与设计位置一

26、致时，激光点即可射到 标示牌中心，说明顶进质量无偏差，否则根据偏差进行校正。9）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，应测出错口的偏差。10）触变泥浆减阻：根据施工需要顶进过程中同步注入减阻泥浆，减少顶进阻力，提高顶进速度。减阻泥浆采用膨润土及外加剂混制而成，必要时对管道外壁涂 蜡减阻。11）出土外运（见下图）：掘进机刀盘切削破碎土体，由旋转运输机将泥土 输入管道内部，人工装车至工作坑，吊车运至坑外，运输车运到指定存土位置。12）顶进下管时机头应停止工作，关闭排土液压门，断电，在顶进时应先开刀盘，在依次开螺旋运输机，推进系统。13）机头出动:顶至接收坑时应及时安装机头托

27、架，用吊车把机头吊出。14）顶管施工结束后应及时拆除千斤顶，导轨及后背铁铸设备。1231095687图17-4-3激光导向系统光路示意图1-电源;2-激光器;3-棱镜;4-激光目镜;5-半透反射镜;6-观察目镜;7-内调焦镜；8-物镜;9-光电接收器;10-指示灯五、质量保证措施141. 推行全面质量管理，广泛开展群众性的 QC小组活动，重点部位和关键工序均设质量管理点。2. 对关键工序制定详细的施工过程控制程序和操作细则，并对技术人员实行专业分工负责责任制。3. 实行逐级技术交底制度做好生产班组的自检、互检和交接检，以及专检工作。施工前对工程所采用的原材料进行严格检验，并报监理工程师审批后方

28、可使用 ; 施工中实行工序交接单制度，上道工序完成，经检验合格后方可交接，进行下道工序的施工。4. 积极采用成功的先进经验，新技术、新工艺、新材料，确保施工质量。5. 科学化、标准化、程序化作业，实行定人、定点、实岗施工，各自负责相应责任，接受全方位全过程监督。加强质量教育，提高全体工作人员质量意识。 6.7. 完善经济责任制，工程质量的优劣与奖金挂钩，严格奖惩制度六、安全文明施工（ 一 ） 、安全措施1.开挖边坡土方 ,严禁切割坡脚 ,以防导致边坡失稳 ;不得在挖方上侧堆士。故。2.3.4.机械行驶道路平整、坚实 ; 底部应铺设路基箱垫道 , 防止作业时下陷 ;机械挖土分层进行 ,合理放坡

29、, 防止塌方、溜坡等造成机械倾翻、淹埋等事多台挖掘机在同一作业面机械开挖 , 挖掘机间距应大于 10m; 多台挖掘机械在不同台阶同时开挖 , 应验算边坡稳定 , 上下台阶挖掘机前后应相距 30m 以上, 挖掘机离下部边坡有一定的安全距离 , 以防造成翻车事故。5. 机械施工区域禁止无关人员进人场地内。挖掘机工作回转半径内不得站人或进行其他作业。挖掘机、装载机卸土 , 应待整机停稳后进行 , 不得将铲斗从运输汽车驾驶室顶部越过 ; 装土时人都不得停留在装土车上。6. 挖掘机操作和汽车装土行驶要听从现场指挥 ; 所有车辆必须严格按规定的 开行路线15行驶, 防止撞车。7. 挖掘机行走和自卸汽车卸土时 , 必须注意上空电线 , 不得在架空输电线路下 工作; 如在架空输电线一侧工作时 ,垂直与水平距离分别不得小于 2.5m 与46m(11022OKV寸)。8. 基坑四周做 1.2 米高的临时围栏，采用密目网封闭， 1 米以内不得堆土堆 料。夜间设红色警示标志。9(安全要求与产品保护(1) 相关轴线引桩、标准水准点要注意防护，挖运土时不得碰撞以免影响测量 精度。(2) 土方开挖时，应防止周边临近的建筑和构筑物、道路管线等发生下沉和变 形，必要时与设计甲方协商采取防护措施，并在施工中加强观测。(3