斑竹园管网顶管方案.doc

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05编制单位成都宏升建筑工程有限公司审核人施工单位审批意见： 审批人（签字）： （公章）监理单位审批意见： 总监理工程师（签字）： （公章）建设单位审批意见：项目负责人（签字）： （公章）斑竹园镇污水管网一标段工程 成都宏升建筑有限公司斑竹园镇污水处理厂配套管网1标段工程顶管专项施工方案成都宏升建筑工程有限公司2010年10月05日一、工程概况由于工期紧、施工场地有限、现场交通繁杂、构筑物较多、地下管线复杂、有可能遇上地下障碍物等情况，将影响本工程机械顶管正常施工的不利因素，故将本工程中的顶管工程采用人工顶管。管材采用DN1000、DN1200钢筋混凝土管，管埋深约为4.91m-7m，顶管总长约1000m，工作井及检查井的井位和管段长度将根据现场实际情况（顶进长度、构筑物、地下障碍物、交通影响等）而确定。 为保证工程顺利进行，应考虑各种不利因素条件下工程施工时如工作面通风、排水、衬砌的技术措施和各种事故如管道及竖井补漏、工作面塌方处理方法， 制订合理技术措施，精心组织施工，以确保优质、高速、顺利完成施工任务。二、施工部署根据工程场地管线、构筑物较多，地质条件复杂，工期较紧的特点，采取顶管工作井施工,工作井完成后,各条管道同时顶管施工。1.施工顺序顶管施工泥水平衡掘进顶管施工，如遇流砂层，则将工具管密封，加气排水，水力出泥。施工顺序为:先施工顶进工作井,再进行管道顶进,后在工作井中施工检查井。2施工维护现场顶管穿越道路，房屋的顶管施工，必须采取一定的维护措施。在施工的范围内采取打桩维护，以防基坑坍塌。在施工时侯，我们要考虑避让或调整管底标高。3.施工工艺流程 工 作 开 始测 量 放 线放样复核工作井施工 地面设备安装工作坑设备安装2#管出洞准备 注浆材料准备1#管出洞准备 注浆材料准备挖土运土挖土运土注 浆推 进推 进注 浆卸管、接口安装卸管、接口安装进 洞进 洞取工具管取工具管检查井施工工作结束三、施工准备工作1.生产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。按施工平面布置图修建临时设施，安装临时用水、用电线路，并试水、试电、修好临时排水沟。进行顶管所用非标准设备的安装。2.技术准备组织现场施工人员学习，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卡，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。四、主要项目施工方法顶管法是依靠人工或机械在管内端部挖掘土壤，然后在工作坑内借助顶进设备，把敷设的管子按设计中线和高程的要求顶入，并用水力或小车将土从管中运出。管节与接头 由于本管道为污水管道，为防止污水渗漏和地下水涌入，管节间必须有可靠的防水措施。顶管管材采用承口加强型钢筋混凝土管，双层钢筋网在端部加密。接头采用“T”形钢板套环。钢套环厚度6毫米，管端面安装“O”形橡胶止水环，顶进完毕后填塞环氧树脂砂浆。 2、工作坑的布置工作坑是顶管施工的工作场所。其位置可根据以下条件确定:根据管线设计，工作坑可选在检查井处；单向顶进时，应选在管道下游端，以利排水；考虑地形和土质情况,有无可利用的原土后背；工作坑与可能穿越的建筑物要有一定安全距离；距水、电源较近的地方等。 根据施工现场实际情况，拟设顶管工作井一个，接收井一个。3、工作坑的尺寸工作坑应有足够的空间和工作面，保证下管、安装顶进设备和操作间距，坑底长、宽尺寸可按如下公式计算： 底宽WD(2.43.2)式中W工作坑底宽度(m);D被顶进管子外径(m);底长LL1L2L3L4L5式中L工作坑底长(m)；L1管子顶进后，尾端压在导轨上的最小长度，混凝土管一般留0.3m。 L2每节管子长度(m); L3出土工作间隙，根据出土工具确定,一般为1.01.5m;L4千斤顶长度(m)L5后背所占工作坑厚度(m)。考虑到坑内后背采用人工挖孔桩和混凝土墩，受力面铺设钢板，壁后灌注水泥浆加固。 4、工作井的施工顶管法施工的工作坑，它作为临时施工过程进、出口以及建成永久性地下管线检查井。 5、工作坑导轨设置及基础加固工作坑底可根据土质、管子重量及地下水情况, 做好基础，以防止工作坑底下沉，导致管子顶进位置的偏差。导轨的作用是引导管子按设计的中心线和坡度顶进，保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。基础采用钢筋混凝土基础，当工作坑底土质松软，有地下水时, 应采用C20混凝土封底,厚度为3050cm，混凝土底板漏水处应灌注水泥浆。 6、顶管工程力学参数确定 顶管过程是一个复杂的力学过程，它涉及材料力学、岩土力学、流体力学、弹塑性力学等诸多学科。但顶管计算的根本问题是要估算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。 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，软土层一般为20-30t/m2,硬土层通常在30-60t/m2。大于40t/m2 时表明土质较好，可考虑取消格栅,采用开敞式工具管。F1=S1K 其中 F1-顶管正阻力(t) S1-顶管正面积(m2) K-顶管正阻力系数(t/m2) 管壁摩擦阻力：管壁与土间摩擦系数及土压力大小有关。根据有关工程统计资料，管壁摩擦阻力一般在100-500kg/m2之间。 通常减少管壁摩擦阻力的措施有：管壁与泥土间加泥浆套减阻，使管外壁形态规则和表面光洁、减少管道拐弯等。 泥水平衡压力：在封闭的冲泥舱内加泥水压力平衡地下水压力，是防止泥砂涌入的重要方法。泥水压力一定要合理。压力过小，大量的泥砂涌入，会造成路面破坏，压力过大，会增大主千斤顶负荷，严重的可能产生冒顶现象。 泥水平衡压阻力计算如下：F3=pD2P/4 其中 F3-顶管泥水阻力(t) D-顶管外径(m) P-一顶管泥水最大压力(t/m2) 在考虑最大一次顶进距离为53m时，顶管总阻力为以上三种阻力之和：F=F1+F2+F3360t 考虑地下工程的复杂性及不可预见因素，顶管设备取2倍能力储备，设备顶进能力应为700t。7、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。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，压缩变形随之消失。这种弹性变形现象是正常的。顶管时，后背不应当破坏，以免产生不允许的压缩变形。后背不应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土上，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及挡桩的长度，使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。8、顶进设备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8台300t液压千斤顶。千斤顶的工作坑内的布置与采用个数有关，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，千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/41/5处。高压油泵由电动机带动油泵工作，选用额定压力为62MPa的ZB500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300300mm，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250300mm，两端面用厚25mm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)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。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1515cm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。9顶进施工工作坑内设备安装完毕，经检查各部处于良好状态，即可进行开挖和顶进。首先将管子下到导轨上，就位以后，装好顶铁，校测管轴线和管底标高是否符合设计要求，合格后即可进行管前端挖土。顶进利用千斤顶出镐。在后背不动的情况下将被顶进管子推向前进，其操作过程如下:安装好顶铁挤牢，管前端已一定长度后，启动油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作行程，将管子推向一定距离。停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞回缩。添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管子为止。卸下顶铁，下管，用钢套环连接混凝土管，在混凝土管接口处放一圈麻绳，以保证接口缝隙和受力均匀或彩和其他防渗漏措施，保证管与管之间的连接安全。重新装好顶铁，重复上述操作。顶进时应注意事项:顶进时应遵照“先挖后顶，随挖随顶”的原则。应连续作业，避免中途停止，造成阻力增大，增加顶进的困难。首节管子顶进的方向和高程，关系到整段顶进质量，应勤测量，勤检查及时校正偏差。安装顶铁应平顺无歪斜扭现象，每次收回活塞加放顶铁时，应换用可能安放的最长顶铁，使连接的顶铁数目为最少。顶进过程中，发现管前土方坍塌、后背倾斜，偏差过大或油泵压力表指针骤增等情况,应停止顶进，查明原因，排除故障后，再继续顶进。 管前挖土是保证顶进质量及地上建筑物安全的关键，管前挖土的方向和开挖形状，直接影响顶进管位的准确性，因为管子在顶进中是循已挖好的土壁前进的。因此，管前周围超挖应严格控制。对于密实土质,管端上方可有1.5cm空隙，以减少顶进阻力，管端下部135中心角范围内不得超挖，保持管壁与土壁相平，也可预留1cm厚土层，在管子顶管过程中切去，这样可防止管端下沉。在不允许顶管上部土壤下沉地段顶进时，管周一律不得超挖。管前挖土深度，一般等于千斤顶出镐长度，如土质较好，可超前0.5m。超挖过大，土壁开挖形状就易控制，容易引起管位偏差和上方土坍塌。在松软土层中顶进时，应采取管顶上部土壤加固或管前安设管檐，操作人员在其内挖土，防止坍塌伤人。管内挖土工作条件差，劳动强度大，应组织专人轮流操作。管前挖出的土，及时外运。管径较大时，可用双轮手推车推运。管径较小，应采用双筒卷杨机牵引四轮小车出土，土运至管外，再用工作平台上的电动卷扬机送至平台上，然后运出坑外。 顶管遇流砂层或淤泥层时，采用泥水压力平衡顶管，使工具管内保持一定压力，平衡土体和地下水压力，使土体保持稳定。应及时封闭工具管，采用水力出泥。在工具管中接入含有一定泥量的泥浆，通过水枪射水冲泥，泥水通过吸泥泵排到地表泥浆池中沉淀，反复循环使用，泥浆用槽车运走。 冲泥和吸泥泵稳定工作时，调节冲泥和吸泥的泵量，冲泥舱内应保持一定压力，舱内泥水压力应与地下水压力相平衡，泥水压力过大，将增加主千斤顶负荷，泥水冲破上覆地层，达到地表，造成突顶事故；泥水压力过小，地下水涌入冲泥舱，工具管前方塌方，将破坏上覆地层，造成地面建筑物破坏。 在顶管过程中，由于泥水平衡压力控制不当或停顿时间过长，可能会造成突水冒顶事故和工作面塌方事故。 发生突顶时：应该逐渐降低工具管内泥水压力，使泥水压力略小于地下水压力，关闭冲泥水枪和吸泥泵，启动千斤顶缓慢顶进一缎距离，待顶力升高，采用小水力冲泥，间歇启动吸泥泵排泥，做小量排泥。 发生塌方时：应该逐渐升高工具管内泥水压力，使泥水压力略大于地下水压力，关闭冲泥水枪和吸泥泵，启动千斤顶缓慢顶进一缎距离，待顶力升高，采用小水力冲泥，间歇启动吸泥泵排泥，做小量排泥。 10、管道渗漏的治理 对管道渗水和漏水点，先凿V形槽，埋入导水水管，用双快水泥封闭管周，待水泥由一定强度后，用手动泵压入水泥水玻璃浆液封堵。 11、顶管作业面通风 顶管作业面通风采用压入强制性通风措施，用风机通过1.5英寸铁管向工作面压风。 12、顶管坑内检查井的砌筑 管道完成后，按设计图在坑内用砖砌筑检查井，井内外批防水砂浆。待砂浆达到一定强度后，回填石屑至管顶面，用水冲实，其上用土回填，分层夯实。 13、测量与纠偏顶管测量：采用经纬仪和激光水准仪。1)测量次数，开始顶第一节管子时，每顶进20100cm/次。校正时，每顶进一镐即测量一次。2)中心线测量，根据工作坑内用经纬仪设置的中心桩挂小线，使拉线对准垂球，读管前端的中心尺刻度，若拉线与中心尺上的中心刻度相重合，其差值即为偏差值。3)高程测量一般在工作坑内引设水准点，停止顶进，将激光水准仪支设在顶铁上，测量前端管底高程。顶进偏差的校正顶进中发现管位偏差10mm左右，即应进行校正。纠偏校正应缓缓进行，使管子逐渐复位，不得猛纠硬调。 五、主要施工机具设备主要施工机具设备一览表：机具名称规格、性能单位数量用 途翻斗汽车东风5t台2运土注浆泵L150台2灌注水泥砂浆灰浆搅拌机150L台2搅拌砂浆振动器HZCX50台5振动水泵QS32254台6基坑排水电焊机BX330台2钢焊接卷扬机1t台2竖井提升卷扬机3t台2顶进坑提升油压千斤顶200t台8顶管高压油泵ZB50台15顶管顶压装置全套顶铁、垫座、滑道台6顶管冲击打夯机QT70型台2回填土实六、劳动组织采用混合工作队形式，以便相互配合，充分发挥多面手作用，现场配备较强技术力量，拟派驻现场工程师1人，电工1人，焊工1人，普通工人28人，共24人。顶管采用3班同时作业，除吊运土方，排水等辅助工外，挖运土方每班4人，顶进4人,每班8人。 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