延边机械顶管施工方案

延边机械顶管专项施工方案一、工程概况1.1项目背景与施工范围本工程位于延边朝鲜族自治州延吉市市政管网改造工程B段，施工区间为延河路与新民街交叉口至布尔哈通河南岸，采用机械顶管工艺敷设Φ1600mm钢筋混凝土Ⅲ级钢承插管，设计顶进长度320米，管道坡度2.5‰，埋深6.8-9.2米。工程穿越区域包含城市主干道（车流量3000辆/小时）、绿化带及布尔哈通河支流段（宽25米，水深3.2米），施工期间需保障地面交通及河道通航不受影响。1.2工程地质与水文条件根据勘察报告，施工区域地层分布自上而下为：①素填土层：厚0.5-1.2m，松散状态，含建筑垃圾及植物根系②黏土层：厚3.5-5.8m，硬塑状态，天然含水量28%，内摩擦角18°，地基承载力特征值180kPa③中砂层：厚1.2-2.5m，稍密状态，渗透系数3.5×10⁻³m/s，地下水位埋深4.2m④泥岩层：中风化状态，单轴抗压强度8.5MPa，为管道持力层地下水位受季节影响显著，丰水期（6-9月）水位上升0.8-1.2m，需采取降水措施确保无水作业环境。1.3主要工程量与技术标准项目规格参数单位数量钢筋混凝土管Φ1600mm×2000mm，C50P8节160工作井8m×6m×9.5m（长×宽×深）座1接收井6m×5m×8.2m（长×宽×深）座1中继间液压式，额定推力1200kN套2触变泥浆系统制浆罐2m³，注浆泵压力1.2MPa套1质量标准执行《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008，管道轴线偏差需控制在±30mm内，相邻管节错台≤3mm，闭水试验渗漏量≤0.05m³/(m·d)。二、施工总体部署2.1施工组织架构设立项目经理部，配置：技术管理组（5人）：负责施工方案编制、测量监控及技术交底施工管理组（8人）：分设顶进作业班、设备维护班、泥浆处理班安全监督组（3人）：配备持证安全员及地下有限空间作业监护员物资保障组（4人）：负责管节预制、材料检验及设备调度2.2施工平面布置工作井区域划分：管材堆放区：硬化处理（200mm厚C20混凝土+Φ12钢筋网片），堆放高度≤3层泥浆处理区：设置3级沉淀池（总容积50m³）+压滤机（处理能力15m³/h）设备停放区：布置液压泵站、控制柜及发电机组（200kW备用电源）办公生活区：采用集装箱式临建，距离井口安全距离≥20m2.3施工进度计划总工期90日历天，关键节点控制：第1-10天：工作井/接收井施工及降水系统布置第11-15天：顶管机组装调试及触变泥浆制备第16-75天：机械顶进作业（日平均顶进4.5米）第76-85天：管道接口处理及闭水试验第86-90天：场地恢复及竣工验收三、关键施工技术与工艺3.1工作井与接收井施工采用沉井法施工，具体参数：井壁结构：C30钢筋混凝土，壁厚800mm，配置Φ20@150双层双向钢筋下沉工艺：排水下沉（配备4台Φ150mm深井泵，扬程18m），刃脚采用C35钢纤维混凝土（掺量40kg/m³）封底处理：采用200mm厚C30混凝土+150mm碎石垫层，设置6处集水井（Φ300mm）井周3米范围内采用高压旋喷桩（Φ600mm，间距450mm）形成止水帷幕，桩长12m，渗透系数≤1×10⁻⁶m/s。3.2泥水平衡顶管机组选型与配置3.2.1主机系统选用ZDN1600型泥水平衡顶管机，主要参数：刀盘功率：75kW，转速0-6rpm可调最大顶进力：3200kN，推进速度50-200mm/min泥浆循环系统：流量280m³/h，工作压力0.3-0.8MPa导向系统：激光全站仪（测角精度0.5″）+倾角传感器（分辨率0.01°）3.2.2辅助设备顶进装置：4台2000kN液压千斤顶（行程1.5m），同步误差≤2mm注浆系统：双液注浆泵（水泥-水玻璃浆液），注浆压力1.2-1.5MPa监控系统：PLC控制系统+触摸屏，实时显示顶力、扭矩、轴线偏差等16项参数3.3顶进施工工艺流程3.3.1前期准备管节预制：厂内预制C50P8混凝土管，蒸汽养护7天，抗渗等级试验合格，管节端面平整度误差≤1mm测量放样：建立独立控制网，采用2级导线精度，测角中误差≤8″，边长相对误差≤1/15000设备调试：空载试运行各系统8小时，刀盘正反转向测试，注浆管路耐压试验（1.5倍工作压力）3.3.2关键施工步骤1.初始顶进阶段（0-30m）导轨安装：采用20#槽钢，安装高程偏差≤2mm，轴线偏差≤3mm触变泥浆注入：管节外壁设置4个注浆孔（30°间隔），注入压力0.6-0.8MPa，每节管注浆量1.2m³姿态控制：每顶进500mm测量一次，初始段轴线偏差控制在±10mm内2.正常顶进阶段（30-290m）地层加固：穿越砂层段采用管前超前注浆，浆液配比水泥:水玻璃=1:0.8（体积比），加固范围管周1.5m，扩散半径0.8m中继间启用：当顶力达到1800kN时启用第一套中继间，分级顶进力分配为前级60%、后级40%泥浆处理：采用"三级沉淀+板框压滤"工艺，泥饼含水率≤35%，清水回收率≥80%3.接收井段顶进（290-320m）接收井预处理：井内设置导向架（型钢焊接），安装缓冲垫层（50mm厚橡胶板）减速顶进：距离接收井3m时，顶进速度降至50mm/min，刀盘转速降至2rpm管节接收：割除工具管，采用25t汽车吊吊离井外，管道端口及时封堵3.4特殊段施工措施3.4.1穿越布尔哈通河段（长25m）河道围堰：采用双排钢板桩（SP-IV型，长9m）+防渗土工膜（HDPE，1.5mm）冻结加固：管顶以上2m范围采用液氮冻结，冻结管间距1.2m，冻结壁厚度≥1.8m，平均温度-10℃应急措施：配置2台备用泥浆泵（扬程25m），储备200m³应急用膨润土3.4.2穿越主干道段（长85m）地面监测：布设12个沉降观测点，监测频率1次/2小时，预警值±20mm交通疏导：设置临时便道（宽4.5m，C30混凝土200mm厚），限速20km/h同步注浆：采用双液注浆实时填充管周空隙，注浆量为理论空隙体积的1.2倍四、质量控制体系4.1关键质量控制点控制项目允许偏差检验方法检验频率轴线位置±50mm全站仪+测斜仪每节管高程+30mm，-40mm水准仪每节管相邻管节错台≤3mm塞尺每节管顶进力≤设计值1.1倍压力传感器连续监测管节接口渗漏无滴漏闭水试验每50节4.2质量保障措施材料控制：钢筋混凝土管进场需提供出厂合格证及抗渗试验报告，外观检查无裂缝、蜂窝膨润土选用钠基土，蒙脱石含量≥75%，造浆率≥18m³/t液压油采用46#抗磨液压油，清洁度达到NAS8级过程控制：建立"三检制"（自检、互检、交接检），每道工序需监理验收签字顶进参数实行"日报表"制度，包含顶力、扭矩、出土量等22项数据管节接口采用"双道密封"：丁腈橡胶密封圈（硬度60±5ShoreA）+遇水膨胀止水条（膨胀倍率≥300%）试验检测：混凝土试块：每50节管留置1组抗渗试块（养护28天）触变泥浆：每台班检测黏度（25-30s，马氏漏斗）、密度（1.05-1.1g/cm³）闭水试验：试验水头2m，恒压30min，渗水量≤2.4L/(m·d)五、安全文明施工5.1安全防护体系有限空间作业：配备四合一气体检测仪（O₂、CO、H₂S、可燃气体），O₂含量低于19.5%立即撤离强制通风：轴流风机（风量≥2000m³/h）+风筒（直径500mm），风速≥0.15m/s应急通道：管内每50m设置逃生梯及应急照明（12V安全电压）设备安全：高压设备设置安全警示区（半径3m），配备绝缘手套、验电器起重作业：设置双吊点（吊具安全系数≥6），吊装半径内严禁站人电气系统：TN-S接零保护，漏电保护器动作电流≤30mA，动作时间≤0.1s5.2环境保护措施噪声控制：破碎机、空压机等设备设置隔音罩（降噪量≥25dB）夜间施工（22:00-6:00）噪声≤55dB，采用低噪声设备（刀盘噪声≤75dB）扬尘治理：施工便道硬化（C20混凝土150mm厚），配备2台雾炮机（覆盖半径30m）渣土运输车辆密闭加盖，出场前冲洗轮胎（冲洗平台长8m，宽3m）水土保持：泥浆水经三级沉淀后排放，悬浮物≤100mg/L河道施工结束后恢复原貌，植被恢复率100%5.3应急预案坍塌事故应急：储备200m长Φ50mm钢管（支撑用），应急队伍15分钟响应工作井设置逃生梯（宽0.6m，角度60°），井口配备救援三脚架管涌处理：预备速凝混凝土（初凝时间≤15min），采用"先堵后排"原则配备2台柴油发电机（功率150kW），保障降水系统不间断运行疫情防控：施工现场设置隔离观察室（15m²），储备1个月用量的口罩、消毒液等物资实行"两点一线"闭环管理，每日体温检测2次六、施工监测与信息化管理6.1监测内容与技术要求地面沉降监测：监测点布设：沿轴线每10m一个断面，每个断面5个点（中心及左右4m）监测仪器：电子水准仪（精度0.1mm），监测频率1次/天，稳定后1次/3天管线监测：对周边Φ300mm以上给水管、燃气管设置应力监测点，预警值150MPa采用分布式光纤监测技术，监测分辨率1m，采样频率1次/小时6.2BIM技术应用建立三维模型实现碰撞检测，优化工作井与地下管线相对位置4D进度模拟：将施工计划与BIM模型关联，实时预警进度偏差移动端质量验收：通过平板端记录验收数据，自动生成验收报告七、资源投入计划7.1人力资源配置工种人数职责范围资质要求项目经理1全面管理一级建造师技术负责人1技术方案与交底高级工程师顶管操作工4设备操作与维护特种作业证测量工2轴线与高程控制测量放线工证安全员2安全巡查与隐患整改注册安全工程师7.2主要材料计划钢筋混凝土管：按顶进进度提前7天进场，每批次抽检3节膨润土：储备量满足15天用量（约80t），防雨防潮存储液压油：备用量为系统油量的1/3（约2000L）7.3施工机械设备设备名称型号规格数量功率用途泥水平衡顶管机ZDN16001台180kW土体切削与顶进液压顶进系统2000kN1套45kW提供顶进动力泥浆处理系统300m³/h1套75kW泥浆分离与净化全站仪TS601台-轴线测量深井泵Φ150mm4台15kW降水八、验收标准与流程8.1分部分项验收隐蔽工程验收：工作井地基处理、管节接口密封、注浆加固等隐蔽部位需留存影像资料验收参与方：施工单位、监理单位、设计单位三方签字确认功能性试验：闭水试验：试验段长度≤1000m