穿越桥涵顶管工程施工方案

穿越桥涵顶管工程施工方案目录工程概况……….地质概况……………………..顶管施工技术方案…………..顶管施工工艺………………工具管的选型………………….顶力计算……….顶进设备……….顶管施工技术措施……………主要施工设备………工程质量保证措施…………………施工安全措施……………………环境保护措施………文明施工措施………编制说明根据2006年5月27日汕头市XX清淤截污整治工程截污干管下穿XX路桥、XX桥的施工方案研讨会一致决定采用顶管法进行施工。第一章、工程概况：本顶管工程拟在XX东路段及XX路段XX内设置顶管工作井一座，穿越道路桥涵，其中穿越XX东路桥涵段顶管长度为60m；穿越XX路桥涵段顶管长度为40m；穿越桥涵顶管材料采用DN1440焊接型碳素钢管（钢管壁厚设计选用20mm）。工作井井采用双排深层搅拌桩加钢筋砼井室结构。工作井内部尺寸为：φ7米，井壁厚度400mm，工作井内部底板钢筋砼厚度400mm，内井壁与底板联为一体。第二章、地质概况（略）第三章、顶管施工技术方案根据本工程地质条件，拟选用水利机械气压平衡工具管进行顶管施工，单段管节长度为4m。第一节顶管施工工艺设备安装完毕后，钢管安放就位，主千斤顶顶推时，以工具管开路，推着管段穿过工作井的穿墙洞，把管道压入土中，与此同时，进入工具管的泥土被高压水冲成泥浆，用水力机械通过管道输出井外。当千斤顶顶到最大行程时，全部缩回，放入顶铁，然后千斤顶继续顶进，如此不断加入顶铁，管段不断向土中延伸，当工具管和第一节管段几乎全部顶入土中后，吊去全部顶铁，再将第二节管段吊入，按要求焊接在第一节管段的后面，作好焊缝处的内外防腐，继续顶进，如此不断循环施工，直至全部顶完。管外壁压注触变泥浆，以减少四周土的摩阻力。在顶进过程中，遇到正面土体流失时，则采用局部气压加以平衡稳定，顶进过程中遇到障碍物时，则采用在气压平衡的条件下下清除障碍物。第二节工具管的选型本工程顶管要穿过桥涵，顶进断面要穿过淤泥质土层，且都在管道顶部贴近桥涵底部垫层的土层中顶进。根据地质情况结合以往的施工经验，本工程顶进施工选用局部气压平衡二段型水力机械出泥的工具管较为合适。其特点如下：1）在管道顶进过程中，利用工具管前舱的局部气压能有效稳定平衡工具管前端土体的水压、土压，防止土体的塌方、涌水、涌泥，以减少对管道周围土体的扰动，防止对道路产生沉降的影响。2）顶进过程中，如遇有地下障碍物（例如旧基础、块状建筑垃圾或沉积树木等）可在气压下人工排除，其适应复杂的地质能力较强。3）局部气压平衡工具管由前、后两段组成，前段与后段之间设置有四组纠偏油缸（每组各为160T）成对角线布置，通过纠偏油缸的伸缩，实现纠偏。工具管分两个舱室：前舱为冲泥舱，后舱为操作室（兼变压舱）冲泥舱的前端设有泥土的挤压刃脚和格栅，再加有局部气压，可有效防止开挖面的塌方。4）工具管后端设有泥浆槽，向工具管外壁压注泥浆，可大大减小顶管阻力。5）后舱操作室安有纠偏油泵车，以控制四组油缸的伸缩，还装有水力机械，将前舱高压水枪冲成的泥浆吸出排放到管外，使其工具管不断的向前顶进。第三节顶力计算顶管过程是一个多方面的力学过程，涉及材料力学、岩土力学、流体力学、弹塑性力学等。但顶管计算的根本问题是要估计顶管的推力和后背承载能力。顶管的推力就是顶管过程管道受的阻力，包括工具管切土正压力、管壁摩擦阻力及工具管气水压力。⑴工具管切土正压力：与土层密实度、土层含水量、工具管格栅形态及管内挖土状况有关。根据有关工程统计资料，土层通常在0-60t/m2。在封闭的冲泥舱内加气压平衡地下水压力，是防止泥砂涌入的重要方法。气压力一定要合理。压力较小，大量的泥砂涌入，会造成路面破坏，地表设施受损；压力过大，会增大主千斤顶负荷，严重的可能产生冒顶现象。管道顶力计算公式：F=F0+RSLF—总推力（kN）；F0—初始推力（kN）；R—综合摩擦阻力（kPa）；S—管外周长（m）；L—推进长度（m）；回填土取值F0=170kN；R取值8kN；L=40m；S=4.5216m，得到：总推力F=170+8×4.5216×60=2340kN总推力=2340kN。第四节顶进设备一、安装在井下顶进轴线的后方，布置2台主千斤顶，分两列布置，主顶千斤顶为单冲程千斤顶，总行程为2m，主顶千斤顶每只最大顶力为1500kn，控制总顶力为2500kn，满足设计顶力的要求（设计最大的后座顶力为270t）。主顶支架上装有活动底架，顶进用的导轨上也装有活动底架，便于调整轴线。将顶进管段安放在主千斤顶前面的导向轨道架上，管道的最前面是局部气压二段型工具管。导轨全长6m，顶管导轨两旁搭设平台，可放置顶铁，中转泥浆箱和灰渣泵以及配电箱、电焊机、主油泵车等。顶管后座墙前用道木水平叠放，道木的前面安放长3.0m的后座组合钢板，在组合钢板前面再放一块70mm厚的后座钢板，2只千斤顶紧靠在后坐钢板上，安装要求垂直，并与工作井后墙密贴。如有缝隙要用砂浆混凝土填塞密实，其允许垂直偏差为±3mm。2只千斤顶安装在支架上，支架与底板预埋件焊牢，千斤顶与顶管轴线的偏差以及前后水平差均应控制在千斤顶与顶管轴线的不平行度应控制在±3mm以内，两只千斤顶之间设有测量平台，平台上安放有水准仪和经纬仪，用以检测顶管前进的偏差。顶管导轨安装在支架上，支架的每只脚柱都要与底板预埋件焊牢，要求轨道轴线方向，标高偏差都不应大于±3mm。.顶进设备安装之前，先进行顶进轴线的精确放样，轴线放好后，安装顶进后座；后座就位后，安装主顶装置和导轨；主顶装置和导轨安装好后，搭设井内的工作平台，安装其他设备；进行顶进设备的调试工作。根据顶管工作井纵向净内长度为7米，拟定首节管节长度定为4m/节，标准管节长度定为4m/节。二、工具管穿墙止水工作井外井壁穿墙洞部位设置深层搅拌桩，并在出洞口外围紧贴搅拌桩插一排挡土钢板桩，防止穿墙洞及搅拌桩开孔后，工具管推进前大量淤泥涌入井内。工具管穿墙前要做好下列检查工作：1）进水、排泥系统接通并经过试运转正常；2）工具管前舱的高压水枪带压运行正常；3）工具管纠偏灵活，4）液压系统无渗漏；5）工具管调零正确；6）工具管调正好穿墙位置；7）主千顶顶住钢性顶铁。打开穿墙管闷板，立刻将工具管顶进。当顶到工具管尾部泥浆环将要进洞时，暂停顶进，安装穿墙止水。其中挡环、轧兰等需在工厂内加工。其安装顺序是：首先紧挨泥浆环迅速安装挡环，接着绕6道盘根，再装挡环和轧兰，最后焊卡马板。完成上述工作后，管道继续顶进。借助管道顶进的力量，通过轧马板将盘根压紧，最后固定轧兰。注意：盘根不能压得太紧，达到不漏水漏浆即可。三、顶进施工工具管穿墙出洞后，就可进行正常的顶进施工，一节管顶进结束后，缩回主顶千斤顶，拆除洞口处的管线，吊放下一节管节，焊接连接，再继续顶进。顶进施工的顶进断面多为粉质砂，因此顶进中网格必须全部切入土层后，才能用高压水枪冲泥，高压水枪在其冲刷区域内要有一定的压力和射程，水枪的冲射区域应能辐射到整个网格的断面。工具管的泥水仓必须满足防渗要求，防止顶进的泥水渗入管道内。供应进入水的高压泵（多级泵）布置在水源附近，进水管采用Φ108无缝钢管法兰连接，管道要保证顺直，连接可靠，不渗漏，进水压力为18kg/cm2。排水管采用Φ108无缝钢管法兰连接，排出的泥水比例一般为1：8的泥浆浓度，泥水由吸泥设备，通过排水管道送到地面的沉淀池内处理。顶进施工必须进行同步压浆，注意调节进土量和排泥量，使之相互平衡。顶进过程中跟踪测量轴线偏差，及时调整水枪作业范围。按纠偏要求确定冲刷部位，开启相应的水枪编组进行作业；停止顶进是应先关闭主顶装置，然后再关闭高压水泵和排泥泵。为了防止在顶进过程中或焊接管节时开挖面有大量的水土涌入泥水仓内，特地在工具管后布置了一台空压机，向泥水仓提供压缩空气，建立局部气压，稳定开挖面处的土体，其压力应控制在1.6kg/cm2范围内。四、触变泥浆减阻顶进施工中，运用触变泥浆可以减小顶进阻力。顶进时通过管道上的压浆孔，向管道外壁压入一定触变泥浆，在管道外形成一个泥浆环套，以减小管外壁与土体间的摩擦力，从而减小顶推力。故在工具管尾部环向均匀布置三只压浆孔，在钢管节上每隔15m环向均匀布置三只压浆孔，压浆总管用Φ50钢管，总管上每隔15m安装一只三通和球阀，在用压浆孔软管连接到压浆孔，顶进时工具管尾部的压浆孔要及时有效的跟踪压浆，钢管节上的压浆孔是补压浆用，补压浆的次数及压浆量应根据施工时的具体情况来确定。触变泥浆由澎润土、水和掺合剂按一定比例混合而成，触变泥浆的拌制要严格按照操作规程进行，泥浆拌好后应放置24小时方可使用，施工期间要求泥浆不失水、不沉淀、不固结，既要有一定的粘度，也要有良好的流动性。压浆是通过储浆池外的压浆泵将泥压送至管道内，经由压浆孔至管壁外的。施工中，在压浆泵、工具管尾部等处装有压力表，便于观察、控制和调整压浆的压力。触变泥浆的用量主要取决于管道周围空隙的大小及周围土质的特性，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。实际压浆量一般可达理论值的4—5倍，但在施工中还要根据土质的情况、顶进状况、地面沉降的要求等做适当调整。触变泥浆指标：项次项目性能指标检验方法1比重1.1～1.115g/ccm3泥浆比重计2粘度1～2s500mml漏斗法3PH值7PH计4失水率<25cmm3/300min<25cmm3/300min5稳定性≤0.02g/cm2稳定性筒五、井下测量及轴线控制为了使顶进时轴线和设计轴线相吻合，顶进过程中，要经常对轴线进行测量。在正常情况下，每顶进一个冲程（0.8米）测量一次，在出洞及纠偏时，适当增加测量的次数，施工中，经常对测量控制点进行复测，以保证测量的精度。在施工过程中根据测量报表绘制顶进轴线的单值控制图，直接反应顶进轴线的偏差情况，使操作人员及时了解纠偏的方向，保证工具管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，因而要采取纠偏措施，减小顶进轴线和设计轴线间的偏差值，使之尽量趋向一致。顶进轴线发生偏差时，通过调节纠偏千斤顶的伸缩量，使偏差值逐步减小并回至设计轴线位置，亦可通过改变高压水枪的冲射区域进行微量纠偏。在施工过程中贯彻勤测、勤纠、缓纠的原则，不能剧烈纠偏，以免对钢管节和顶进施工造成不良影响。六、出泥出泥采用水枪冲泥，水力机械排泥，供水管和排泥管均采用Φ108的无缝钢管，从管内排出来的泥浆先进入工作井内的中转泥浆箱，再用渣浆泵提升排出井外的中转泥浆池。中转泥浆池的泥浆排放到指定的弃泥沉淀池中，沉淀池有外溢排水口，沉淀下来的泥沙要定时挖出外运。七、供气本工程的压缩空气用途：供局部气压施工和管内通风。从空压机房生产的压缩空气，首先输入一只储气包，然后输向工作井，在进入管道，供工具管前舱局部气压使用。在接通工具管的输送管路上，分出一支管，压缩空气经油水分离器后供管内通风使用。第五节顶管施工技术措施一、管道定向测量1)轴线控制制点的建立立以工作井穿墙管管洞口中心心、和接收收井穿墙管管洞口中心心为依据，在在地面建立立实际管轴轴线控制点点。2)井上井下下点位传递递：井上控制点可采采用经纬仪仪投递到井井下，建立立井下顶管管测量轴线线。3)顶管定向向：从地面管轴线传传递到井下下的轴线由由二点控制制，一点设设在测量仪仪器平台下下，另一点点设在穿墙墙管的上方方井墙上，顶顶管施工时时，在井下下仪器平台台上放置一一台J2型经纬仪仪，以短边边推长边的的方法定出出顶进方向向。二、管道水准测量水平测量可在仪仪器平台上上用水准仪仪直接测量量控制顶管管高程偏差差，顶管长长度超过1100米以上的，可可采用连通通器监测，即即在工作井井内设一水水槽，确定定基准水平平面，工具具管后部设设立水平标标尺中间用用透明连通通管连接，由由此确定顶顶管高程偏偏差。水平平仪测量和和连通管测测量可以互互相对照避避免误差。三、地面沉降观察按照顶管设计规规范要求，通通常管道埋埋深宜考虑虑为管顶至至地面的覆覆土厚度为为管径的1.5倍，本工工程由于受受施工环境境限制，覆覆土厚度仅仅为管径的的1倍，因此此，为道路路的安全并并使其在顶顶管过程中中不受到影影响，顶管管施工前，在在轴向线路路设立沉降降观察点。沿沿顶管轴线线每隔5米设一组观观察点，每每组3个测点，顶顶管施工前前测得每个个测点得初初始值，顶顶管开始后后，重点观观察工具管管前后附近近得二组观观察点，测测量结果及及时报告有有关负责人人，以利及及时采取相相应措施，指指导顶进施施工。观测沉降得基准准点要设置置安全、可可靠。基准准点和仪器器要经常校校核，保证证测量数据据的相对准准确性。1）顶进方向控制制及纠偏2）工具管穿墙后的的偏差大小小；3）将会给以后的顶顶进工作带带来很大的的影响。4）管道在前300米顶进中，要特别小小心；4）要求做到：①顶进方向力争水水平，②如有偏差差，③允许略微微偏上，不要偏下下；④工具管尚尚未完全进进洞前，尽尽量不要纠纠偏进洞以以后的纠偏偏要求做到到小角度纠纠偏。⑤即少纠、勤勤纠；四、加注触变泥泥浆触变泥浆浆的压注采采用工具管管压浆，然然后每隔115米进行补浆浆。压浆要求：1))先压后顶顶，2)随顶随压压，3)出口压力力大于地下下水压力；；4)工具管尾尾部压浆量量控制在0.15～0.25m3/m；5)以后底补补浆量控制制在0.08～0.15m3/m；五、工具管纠扭扭管道在顶进过程程中有各种种因素使管管道发生扭扭转，因此此工具管设设有纠扭装装置。六、气压应急处处理：工具管具有在气气压下应急急处理的功功能，当工工具管正面面遇到地下下障碍物，或或吸泥口被被堵塞或机机械有故障障时，必要要时可在气气压下排除除或修理。第四章、主要施施工设备序号名稱規格數量备注1局部氣壓二段式式工具管ф144012顶进油站22KW1台3顶进油缸1500KN2台4顶进系统包括括顶铁、支支架、导轨轨1套5压缩空气站6m3/minn1套6触变泥浆系统（包括注注浆泵）1套7变电站1只8电焊机500AAB×3—30003台9经纬仪J21台10水平仪NA21台11高压泵75kw,1880M4台12潜水泵2寸30m6台13污水泵BW200/5504台14泥浆泵NL76—92台15水力机械4寸2套16压密注浆机1套第五章、工程质质量保证措措施根据各分项工程程的特殊性性，针对容容易出现问问题的工序序建立质量量管理点，分分析质量原原因，找出出解决问题题的办法。采用质量预控法法，从准备备工作、技技术交底、施施工质量评评定、资料料整理等五五个部分提提出质量预预控办法。做好地质勘察及及资料整理理工作，摸摸清顶管工工程范围内内的地质、水水文情况，尤尤其是透水水砂层的分分布范围。认认真编制好好施工方案案和通过不不同土层的的技术措施施及纠偏措措施。组织织好设计和和施工技术术交底，确确保管道的的顺利顶进进。严格执行专检、自自检、互检检、工序交交接。认真真做好钢管管、焊条、防防腐等材料料检验。严严格检查，搞搞好计量。做好管节、承压压环顶进各各阶段受力力稳定计算算，制定合合理的技术术措施，使使后背地基基受力和管管节受力控控制在允许许范围之内内。加强操操作控制，使使顶管均匀匀平稳，受受力均匀。尽尽可能减少少顶进过程程中倾斜、偏偏移、扭转转，防止管管壁出现变变形等情况况。搞好测量控制检检查，及时时分析纠正正顶进过程程中出现的的倾斜偏位位和扭转，保保证顶管位位置正确。第六章、施工安安全措施（1）严格执行有关关安全生产产制度和安安全技术操操作规程。认认真进行安安全技术教教育和安全全技术交底底，对安全全关键部位位进行经常常性的安全全检查，及及时排除不不安全因素素，确保安安全施工。（2）工作井上部设设安全平台台,周围设护护栏杆,井内上下下层立体交交叉作业，设设安全网，安安全挡板，井井下作业戴戴安全帽。（3）吊车、起重设设备由专人人操作和专专人指挥，统统一信号，预预防发生碰碰撞。吊车车靠近工作作井边坡行行驶时，加加强对地基基稳定性检检查，防