顶管施工方案或方法和施工措施

顶管施工方案或方法和施工措施沟槽开挖旧路面结构层拆除首先对沟槽范围内的旧路面进行拆除，施工前先放出沟槽开挖边线，沿开挖边线用混凝土切割机切缝，人工用撬杠拆除混凝土块，机械便于施工的路段可用小型挖掘机进行拆除，人工配合，混凝土碎渣用自卸汽车或小型农用车运送到建设单位指定的地点。开挖准备施工前，应对开槽范围内的地上地下障碍物进行现场核查及坑探，逐项查清障碍物构造情况，以及与热力管网的相对位置关系，并用白灰做出标记。为保护开槽范围内的各种障碍物应制定相应的技术措施，及时联系有关部门进行处理，符合有关要求并保证：各种给水、排水、煤气管道及地下构筑物的正常使用和安全。各种电信电缆、动力电缆等的正常使用及安全。经采取加固措施后的电杆、树木等的稳固。土方开挖要根据工程现场条件、结构埋深、土质以及有无地下水等因素选用不同的开槽断面，以确定各施工段的槽底宽度、边坡、留台位置、上口宽、堆土及外运土量等施工措施。对于车辆、行人较少、无地下障碍物地段，管沟开挖以人工开挖为主，对于岩土及坚硬土质，采用风镐开挖，沟槽开挖坡度按设计要求及施工规范的规定进行放坡。在开槽上口宽度被限制的条件下，应选取不同的护壁支撑开槽方式，井坑、支架基础的开挖应与管道沟槽的开挖同时进行。本工程热力管网，在地下水位高于槽底的地段应及时采取降水措施，将土方开挖部位的地下水位降至槽底以下后再开挖。拉森钢板桩施工钢板桩的检验锁口检查的方法：用一块长约2米的同类型、同规格的钢板桩作标准，将所有同型号的钢板桩做锁口通过检查。检查采用卷扬机拉动标准钢板桩平车，从桩头至桩尾作锁口通过检查。对于检查出的锁口扭曲及“死弯”进行校正。为确保每片钢板桩的两侧锁口平行。同时，尽可能使钢板桩的宽度都在同一宽度规格内。需要进行宽度检查，方法是：对于每片钢板桩分为上中下三部分用钢尺测量其宽度，使每片桩的宽度在同一尺寸内，每片相邻数差值以小于1为宜。对于肉眼看到的局部变形可进行加密测量。对于超出偏差的钢板桩应尽量不用。锁口润滑及防渗措施，对于检查合格的钢板桩，为保证钢板桩在施工过程中能顺利插拔，并增加钢板桩在使用时防渗性能。钢板桩打设从一角开始逐块插打，每块钢板桩自起打到结束中途不停顿。因此，桩机行走路线短，施工简便，打设速度快。钢板桩的拔除先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min～2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩，可先行往下施打少许，再往上拨，如此反复可将桩拔出来。对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，振动锤连续不超过1.5h。沟槽开挖沟边堆土高度不得超过1.5m，且距槽口边缘不小于0.8m。沟底要求呈天然土层，并按图纸要求对垫层进行处理。沟槽开挖选用机械开挖，并按机械台数和人数组合最佳操作面，分段开挖，在有条件的地段尽可能按由浅到深的顺序进行开挖。每挖一段清底一层，并同时抄平，在边坡上打好水平控制木桩。挖掘管沟底槽时，沟底留出200—300mm暂不开挖。待下道工序进行前抄平开挖，对破坏了的天然土层，要先清除松动土层，用砂等符合设计的土质填至标高，夯实。当遇到积水时，经井点降水后应保证下道工序进行前将水排除。敷设管道前，应按规定进行排尺，并将沟底清理到设计标高，并挖出工作坑，接口工作坑采用人工开挖,且工作坑必须满足接口施工工艺要求。沟槽开挖至设计标高后，必须仔细验槽，如有特殊工程地质现象，应及时通知建设单位和监理单位，确定处理方案。临时便桥在管沟开挖横穿马路处，需要搭设临时便桥，根据现场开挖实际情况，铺设钢板作为临时通道，便桥两侧用钢脚手架搭设护栏，保证人员车辆行驶安全。沟槽开挖质量就符合下列规定：不挠动天然地基或地基处理符合设计的规定，地基承载力就符合设计要求。槽壁平整，边坡坡度符合设计规定。沟槽中心线每侧的净宽不应小于管道沟槽底部开挖宽度的一半。槽底高程允许偏差：±20 mm。沟槽、基坑开挖完成后经自检合格，应请建设单位、监理单位、质检部门等现场代表进行验收，准备好水准仪及提供水准点，合格后做好记录、签认方可进行下道工序。管道安装工程管材验收和运输本工程使用整体式预制保温管道，管道及管件应符合《城镇供热直埋热水管道技术规程CJJ/T81-2013》和《高密度聚乙烯外护管硬质聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管及管件GB/T29047-2012》的要求，管材采用Q235-B螺旋焊接钢管。管材提货时核实管材的品种、规格、型号、数量、质量等级与设计要求无误，出厂合格证及防腐证明书齐全无误后方可提货。运输及堆放保温管及管件采用兜底平吊，吊车起吊时轻装轻卸，运输时垫稳、绑牢，不得相互碰撞。堆放：保温管及管件堆放场地要平整、坚实、方便，堆放时必须垫稳，摆放整齐，堆放层高不得超过3层，并标识清楚。管道安装前的准备工作将管口的毛刺和管内杂物清除干净，以减少管道的冲洗量，检查坡口是否符合焊接工艺要求及坡口两侧的清理质量，坡口表面不得有夹层、裂纹、加工损伤、毛刺及为焰切割熔渣等缺陷。本施工项目的钢管焊接坡口为V型，管道坡口按设计要求预留。热力管道施焊的焊工必须是参加过锅炉压力容器培训并经考核合格后的持证人员，对人员所持的证件须进行严格检查，无证或证件不在有效期内的人员不得施焊；由于管子接头是在地面焊接，在挖操作坑时，尽量挖大一点，管底距工作坑底深度大于350mm，确保便于操作和检查；检查安装机具是否配套齐全，工作状态是否良好。焊条使用前进行烘烤，烘烤温度为150～200℃，烘烤保温时间为1.5小时。热力管道安装管子组对：首先把管道接口处处理干净，加工完的坡口，表面不应有氧化铁及熔渣，加工时单面坡口坡度为35°，对接的双面坡口坡度为70°，组对管道坡口间隙为3~3.5mm，用手动砂轮机把坡口及内外两侧打磨干净。管道对口错口允许偏差应小于1mm。管子吊装：管子安装时，采用汽车吊吊装，设置临时钢支撑，以保证管道不受损坏。吊装时，一定要吊到管子中心，保证一次性成功。预制保温管采用双管对接后吊入管槽内安装。预制保温管下管时，宜用吊车下管，但吊点的位置应按平衡条件选择，应用平衡架柔性宽吊带（＞150mm）吊起，稳起、稳放，以保护管道外套不受损，严禁将保温管直接推入沟内。管道安装：焊接前，焊口要处理干净，需要打磨的部分要打磨，接口表面平整，所有焊缝要饱满、光亮、无夹渣、无沙眼，要保证管子内部及端口干燥，并且管内无杂物。组对管道时每焊完一道接口，要及时清理焊口药皮。在焊缝附近明显处，应有焊工钢印号标志。经检查不合格的焊接部位，应根据可靠的补焊措施进行返修，同一部位焊缝的返修次数不宜超过两次。电焊条的选用：管道及管件均采用E43系列，电焊条涂料应均匀、坚固，无明显裂纹，无成片脱落。易打火、燃烧融化均匀，无金属和熔渣过大飞溅，熔渣应均匀盖住熔化金属，冷却后易于脱落。管道焊接时焊缝高度与被焊件最小厚度相同。管道焊接应不允许出现表面裂缝、表面气孔、表面夹渣、熔合性飞溅。咬边深度小于0.5mm，长度小于焊缝长的10%，且小于100mm。表面加强高≤1+0.2b，但最大为3mm，b1=焊缝宽度，表面不允许凹陷。所有管道安装必须按设计要求规定、《城市供热管网工程施工及验收规范》CJJ28及《现场设备、管道工程施工及验收规范（GB50236）》进行施工。焊口检测：管道接口采用100%超声波无损探伤、20%X光射线探伤。防腐、保温应在管道接头焊口检验合格后进行。管管接口保温现场发泡前，应对焊接后裸露管段加以必要的清理，去除油污、灰尘、水份或其它沾染物。保温用聚氨酯现场发泡，当气温低于10℃管沟的回填及排水措施管道就位后，回填细砂至管顶上皮200mm处，然后再回填土；回填土应以150mm每层进行分层夯实。管道两侧及管顶以上0.5米施工过程中及填土前，管沟内不得积水，每50米管道试压与冲洗1、管道的水压试验：管道要求按分段强度试验和总体试压两个阶段进行，试压要求按《城镇供热管网工程施工及验收规范》（CJJ28－2004）中的相关条文执行。（1）分段强度试验应在管道保温施工前进行并符合下列要求：a.管道内的压力升至1.5倍工作压力后，在稳压的10min内应无渗漏；b.管道内的压力降至工作压力，用1kg重的小锤在焊缝周围对焊缝逐个进行敲打检查，在30min内无渗漏且压力降不超过0.2×98.1kpa即为合格。（2）管道总体试压应在管道、设备等均已安装完毕，固定支架等承受推力的部位达到设计强度后进行，试验压力为工作压力的1.25倍。总体试压的管道长度应考虑管段分段后的受压条件确定，以1km左右为宜。管道内的压力升至试验压力并趋于稳定后，应详细检查管道、焊口、管件及设备等有无渗漏，固定支架是否有明显的位移等。在1h内压力降不超过0.5×98.1kpa即为合格。2、管道的清洗、试运行按《城镇供热管网工程施工及验收规范》（CJJ28－2004）中的相关条文执行。供热管网的全部焊缝，在管网强度试验和水压试验合格后方认为合格。顶管施工顶管工作井、接收井工作井和接收井围护结构形式应根据水文地质条件、邻近建（构）筑物、地上与地下管线情况，结构受力及施工安全等要求合理选型。当工作井埋置较浅、地下水位较低时，宜选用钢板桩或SMW工法。当场地狭小且周边建（构）筑物需要保护时，宜选用钻孔灌注桩或地下连续墙。工作井的最小长度：L≥L1+L2+L3+S1+S2+S3式中：L——工作井最小长度（m）；L1——顶管机或管段长度，取大者（m）；L2——千斤顶长度（m）；L3——后座及扩散段厚度（m）；S1——顶入管段留在导轨上的最小长度，可取0.5m；S2——顶铁厚度（m）；S3——顶进管段回缩及便于安装管段所留附加间隙，0.2m。工作井的最小宽度：B≥D+2S工作井的最小深度：H=H1+D+h工作井的穿墙孔直径：D1=D'+0.1接收井的最小长度和宽度应满足顶管机在井内拆除和吊出的要求。接收井的穿墙孔的直径宜：D2＝D'+2(C+0.1)工作井、接收井的穿墙孔应设置止水装置。止水装置可采用盘根止水和橡胶板止水，也可采用组合形式止水。砂土、粉性土等土层宜采用盘根止水；黏性土土层宜采用橡胶板止水；在长距离顶管或承压水土层中宜采用多道或组合形式止水；顶管结束后，管道与穿墙孔的间隙应及时进行封堵。紧固橡胶止水，在外侧加设止水轧兰内衬5道盘根，形成二道组合式止水管材和管道接口管材选用：顶管管材材质应根据管道用途、管材特性及工程具体情况确定。给水工程管材宜选用钢管或玻璃纤维增强塑料夹砂管。排水工程管材宜选用F型钢筋混凝土管或玻璃纤维增强塑料夹砂管。输送腐蚀性水体及管外水土有腐蚀性时，应优先选用玻璃纤维增强塑料夹砂管。单节管的长度应根据钢板宽度确定，钢板卷管的单节管长度一般越长越好，以减少现场焊缝，但由于受钢板宽度和工作井尺寸的限制，不可能做的很长，为了充分利用钢板，所以单节管的长度宜为钢板的宽度的倍数。顶管施工技术顶管机的选型顶管机应在保证工程质量、安全、文明施工、保护地下、地上构建筑物和管线安全、减少施工对交通的影响基础上，根据工程水文地质和施工环境条件合理选型。顶管机的选型时应充分考虑到设备的可靠性、顶管机的顶进效率、施工方法的经济性和环保要求等。地表变形与许多因素有关，其中顶管机的选型和开挖面的稳定控制是影响地表变形的重要因素。顶管配套设备安装：顶管施工前需安装主要施工设备应包括：顶进设备、洞口止水装置、测量设备、泥浆设备、施工电缆及其他辅助施工设备。顶管后座安装应符合下列要求：顶管的后座可采用拼装式后座和整体式后座；顶管后座的反力墙应平整；后座应满足千斤顶最大顶力的要求；后座应与顶进轴线垂直，与反力墙之间宜设传力装置。导轨安装应符合下列要求：导轨宜选用钢质材料制作，导轨具有足够的强度和刚度；导轨安装前，应先复核管道中心位置，导轨的高度应与穿墙管标高相对应；两导轨安装应顺直、平行、等高，并固定在工作井的底板上；导轨对管道的支承角宜为60°；轨安装的允许偏差应符合下表的规定，在顶进过程中需要对轨道的变形情况进行测量复核。轴线位置±3mm；标高0～+3mm；轨道内距±2mm。千斤顶安装应符合下列要求：千斤顶的规格和数量应根据工作井允许顶力、管段允许顶力确定；安装在支架上的千斤顶，应按管道轴线两侧对称布置，规格应相同，其合力的作用点应在管道中心的铅垂线上。对于千斤顶支架安装后的油缸中心位置必须与顶铁的受力肋板部位一致且与顶进轴线平行。安装后的油缸中心误差小于10mm。千斤顶油缸合力中心位置的布置可适当向下，满足导轨上管节自重作用在洞口止水位置向下力矩即可，所布置的油缸可在使用过程中自由组合来达到调节合力中心位置的作用。顶铁顶铁分U形或圆形两种，宜根据情况选择；顶铁应具有刚度大且稳定性好的结构性能；顶铁与管口之间的接触面应衬垫缓冲材料；顶铁还需要与管节的接口形式综合考虑。测量：顶管测量应包括地面控制点复测和地面控制网的布设、联系测量、地下平面和高程测量及贯通、竣工测量。联系测量应包括地面导线测量、地面水准测量、定向测量和高程传递测量。首级控制点的复测和地面控制网的测量主要技术要求井上和井下定向的平面测量点应采用固定观测墩的形式。固定观测墩比较稳定，易于观测，有利于提高导线的测量精度。定向和导入高程测量应在顶管每掘进100m复核一次，在距进洞前50m时应增加复核不少于3次。每100m高程控制点直至控制掘进的导线点和高程点，在距贯通面50m时应从首级控制点开始至少测量3次，分析数据，决定是否加测从首级控制点检查井下的起始定向边和。管道贯通后应按设计要求进行竣工测量，并提交竣工测量成果表、竣工图和竣工测量报告。长距离顶管和曲线顶管宜采用自动测量系统。自动测量系统的施工应符合下列要求：自动测量系统应由软件系统和硬件系统组成。软件系统应具备控制及测量数据处理功能，硬件系统应包括测量仪器、通讯线缆及接头等；全站仪站点数量和位置应根据顶管线路及施工进度进行合理布置，并应进行软件预模拟；测量初期应根据实际情况进行人工辅助，调整测量仪器和站点布置。顶管始发与接收顶管始发、接收的洞口土体加固应根据地质情况、顶管机型、管道直径、埋深和周围环境等情况确定。土体加固宜采用水泥土搅拌桩形式。顶管施工采用降水措施时应设置水位观测井，并应使水位降到管底以下。始发、接收前应在洞门上打设探测孔，确认土体渗漏水情况：在洞门处打不少于5个（上、下、中、左、右）观测孔，样洞呈米字分布，观察土体变形、均质性等状况，以掌握加固土体的实际情况。洞口凿除物应清除，顶管机始发时，导轨上的管子应与洞口的止水装置保持同轴度要求，避免洞口的止水装置损坏。顶管机始发时应设置延伸导轨，其标高和轴线应与工作井内导轨一致。顶管始发前，应在起始顶进段设置可靠的止退装置。顶管接收前，根据地层特点制定可靠的加固措施，确保洞口外侧土体稳定，防止出现洞口涌水涌泥涌砂事故。在高承压水的砂性土层或周边环境保护要求高的砂性土层等情况下，顶管机接收可采用水中进洞和钢套筒辅助进洞等措施，以平衡内外水土压力。泥浆减阻顶管的注浆分机尾同步注浆和管道补浆二部分。并对顶进距离为500m以内和大于500m的总管布置加以区分。顶进距离为500m以内的，宜采用1根总管。对大于500m的顶进距离，建议采用二根总管和二种不同配方的浆液，触变泥浆的材料宜选择优质膨润土。分别满足同步注浆和沿线补浆的要求。顶进施工前应做触变泥浆配合比试验。泥浆应充分搅拌使其水化，泥浆搅拌完成宜放置24h后再行使用。注浆泵的选型和管路系统的布置要求，这些要求并不是一成不变的，随着新型注浆泵的产生，管路系统的布置将得到改进。施工中，在机尾和管路等处均装有压力表，便于观察，从而控制和调整压浆的压力。机尾后方应设置不少于4个连续同步注浆断面，同步注浆量宜为机尾空隙的5倍~10倍，沿线补浆量宜为机尾空隙的3倍~8倍。注浆压力宜控制在0.8γh～1.2γh(γ为土的容重，h为埋深)。工作坑的出洞口预埋注浆孔和注浆。出洞口的注浆可以防止管道入土后被土体握裹的情况发生。一旦在管外壁形成背土现象，不仅会对顶进减阻产生不利影响，而且会引起较大的地表变形。管道焊接焊接工艺流程如下：管材检查（圆度、管口垂直度等）→剖口打磨→下管→钢管组对→轴线高程检查→点焊固定→打底焊接→清根→盖面(多次)→清根(多次)→成形→焊缝打磨→探伤检查→预留防腐处打磨→现场防腐补口→检查合格→管节顶进焊缝坡口宜采用“V”型，角度宜为30~40°。钢管焊缝质量检验，非压力管不应低于焊缝质量分级的Ⅲ级标准；压力管不应低于焊缝质量分级的Ⅱ级标准。焊接采用二氧化碳气保护根焊，自保护焊丝盖面，自保护焊接采用林肯药性焊丝，焊丝直径采用>1.0mm，盖面焊丝直径更大，它有焊接速度快、焊缝质量好等优点，但对焊接工人水平要求高，成本较贵。焊缝不应有裂缝、气孔、夹渣、融合性飞溅等缺陷。井内拼装焊接不宜修边。因井内拼装焊接修边后不能保证焊接质量。待焊缝冷却，无损检验合格后应进行防腐处理。焊接工艺及其重点：在焊接中属于多层多道焊接。两段钢管联接时，有纵焊缝的交错的要求。焊接应力及其产生原因焊接过程是一个先局部加热，然后再冷却的过程，焊件在焊接时产生的变形为热变形，焊件冷却后产生的变形为焊接残余变形，这时焊件中的应力即为焊接残余应力。焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。为减小焊接应力，大口径压力钢管除封底焊和最后一层外，每段的每层焊接完毕后，立即采用风铲加装特制“铲头”进行“锻打消应”；进行“锻打消应”可使焊缝的熔敷金属产生塑性变形以减小焊接应力；锻打消应所使用的压缩空气的压力以0.5Mpa为宜，压力过大易产生“过锻”。管道顶进时要符合下列规定：初始顶进速度宜控制在10mm/min；正常顶进时，顶进速度宜小于30mm/min；初始土压力值和顶进速度应根据洞口土体的加固强度和加固体积设定；土压力值的确定应根据选用的顶管机型确定。土压平衡式顶管机的土压力值宜设定在静止水土压力值与被动土压力值之间；泥水平衡与气压平衡顶管机的土压力值宜设定在地下水压力值加0.02MPa。说明：管道初始顶进时应控制推进速度，不宜过快，在此过程中应摸索推进的相关数据，为正常顶进提供依据；顶管正常顶进时应控制开挖量与出土量的平衡；土压力值的确定应根据土的性质和出土量的多少而确定。顶进过程中由于周围土质的变化，纠偏的影响及管内设备的不均布置，造成管道推进时发生不同程度的扭转，所以要采取防扭措施。在不均匀土层或曲线顶管顶进时，顶管机应设置限扭装置；在顶管机及每个中继间应设管道扭转指示针，管道扭转时宜采用单侧压重，或改变切削刀的转动方向进行纠正。拼装管节时，主推千斤顶在缩回前应对已顶进的管节与井壁进行临时固定。由于在初始顶进阶段正面水土压力远大于管周围的摩阻力，因此在千斤顶回缩时，管道也跟随后退，导致洞口止水装置受损，为此需将初始顶进的管道与井壁相连，防止管道退缩，直至管道外壁摩阻力大于顶管机正面水土压力为止。顶管偏离轴线时，应按下述原则进行纠偏：每顶进一节管节应至少测量一次顶管机的姿态偏差，并进行纠偏；纠偏效果应超前预测，并应调整纠偏角度。纠偏应注意：管道纠偏的测量依据应该是顶管机端面的中心偏差，但由于测点无法进入顶管机头部，因此对于管端的偏差无法测量，从而必须从测点推算顶管机管端的偏差，以此作为纠偏的依据。管道顶进出现偏差是正常的，纠偏过程不能大起大落