顶管施工组织设计.docx
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顶管施工组织设计
顶管施工组织设计
本工程顶管有234米,其中DN600钢筋混凝土II级管114米,DN2600钢筋混凝土II级管120米,针对顶管工程的工艺施工如下:
一、顶管施工特点:
技术含量高:
非开挖施工不可预计因素多,施工难度较大,技术含量高。
我司将组织具有多年顶管工程施工经验、计划性强、质量意识强的精英力量负责本工程的施工管理;投入先进的机械设备进行施工。
2、顶管施工流程
第二段顶管
三、项目主要施工方法:
(一)、场地围蔽、“三通一平”、周边管线建筑物调查标志
施工队伍进场后,首先在工作井及接收井施工范围内进行围蔽、“三通一平”、临建搭设、周边管线建筑物调查标志工作。
(1)工作井接收井的施工现场简易围蔽,围蔽周边冲击钻成孔,采用钢管架搭设支架,1.8米高塑料波纹瓦绑扎在架子上作为围蔽。
(2)平整场地,接通水电。
采用25mm镀锌水管接到工作井,水管埋入地下200mm;用电布置如下:
设置总电箱,将电源接到总电箱,由总电缆线接出各电箱到工作井位置,然后按国际《建设工程施工现场供用电安全规范》要求,对施工现场的电气设备均采用具有重复接地的专用保护零线的五线制(即供电方式采用TN-S系统),在场内分别布置动力、照明等线路。
用电设备主要为:
注浆泵、卷杨机、电焊机、水泵、照明用电,工作井施工用电等。
(3)由于工作井接收井施工范围内可能有地下管线,在井制作施工阶段及顶管顶进阶段会对附近管线造成一定的影响,为保证地下管线的安全,现需要运用专用先进设备对地下管线进行详细的探测及现场探挖明确地下管线的详细位置,以便在施工中各个阶段对其进行保护,避免造成对地下重要管线的损坏。
首先,先向相关单位索取地下管线资料,如规划局、电力局、电信公司、煤气公司、自来水公司等。
其次,采用先进的地质雷达配合人工实地进行探测,探测范围:
工作井围护外边线外围3m的范围。
探测的深度为地面至-8m范围。
探测要求:
提供地下管线的分布图,分布图包括管线的中心线位置、管线类型、埋深、管外径、现场所有管线检查井的位置。
提供相关管线变形的警戒值。
再次,根据仪器探测的管线分布图,在排水管、给水管、电缆等管线位置探挖,进一步明确其位置,探挖范围为井的施工位置,将井围护轴线位置开挖一个矩形的沟1m宽3m深,沿围护轴线挖一周。
表面的路面用风镐凿除,当地质不好探挖深度过深时,采用20#钢板桩支护木方反撑。
管线的位置探挖出来后,把管线的外边线引到管线旁边的固定物上,以便施工时避开管线。
(二)、测量放样及复核
(1)、施工前须将管线的中线点及水准点引至工作坑附近,并作上标记。
工作坑施工完成后,将地面管道中心桩用全站仪或经纬仪(标称精度不低于6″)引入工作坑两侧坑壁上或支撑上,作为顶管中心的测量基线。
(2)、将地面的临时水准点用水准仪(精度指标不低于3mm)引入工作坑的底部,每一个工作坑须设置三个水准点,选择不易碰撞及不遮挡测量的地方设置,工作坑的中心桩与水准点设置必须牢固可靠,要经常校对并保证准确。
(3)、对中心桩设置可靠的延长桩,延长桩设置时采用2″经纬仪用正倒镜实施,结果采用归化法确定。
管道中心桩位置,要考虑到后背或基础变形影响。
(4)、检查、校对各种测量仪器及工具,经权威签定部门检测且在检测期内使用,凡不符合精度标准且过了检测期的绝对不许使用。
(5)、每顶进300mm,每顶进一镐用经纬仪测设管中心线位置、水准仪测量流水面高程一次。
下完一根管后用经纬仪及水准仪核测一次中心及管高程。
每天做好现况地面沉降施测,早晚一次做好测量记录。
(6)、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,应测出错口的高差。
(三)、工作井确定及顶管工程力学参数确定
1、工作井尺寸的确定(以D2600为例)
工作井应有足够的工作面,竖井尺寸按下式确定计算:
底宽B=管外径+2(管两侧操作宽度,取5米);
底长L=管子顶进后,尾部压在导轨上的最小长度+管节长度+出土工作部长度+液压油缸长度+后背长度(横木、立铁、横铁等长度,取1.9米)
井高度H=设计地面到管底高度+1.2米
2、顶力的确定:
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计顶管的推力。
(1):
顶力计算
总顶力经验公式:
F=nGL
其中F-—顶管总阻力(t)
G—管单位长度自重(m)
L—顶管总长度(m)
N—土质系数(取1.8)
(2):
管材受力计算(以D2600为例)
排水管内径d=2600mm,管壁厚度t=235mm,外径D=3070mm,每节管长度3000mm,混凝土强度C40,接口钢筋混凝土管的端头采用12mm的多层胶合板作衬垫。
端面受力面积s=×(3.07×3.07—2.6×2.6)/4=2.66m2
可承受的最大顶力为:
F=s×4000T/m2/3。
3、顶进设备
顶进设备主要包括整体式顶进构架(含千斤顶及顶块)、高压油泵等。
(1)整体式顶进构架(含千斤顶及顶块)
整体式顶进构架(含千斤顶及顶块)是顶管的主要设备,本工程拟采用4台800t液压千斤顶,行程1000mm。
(2)高压油泵
由电动机带动油泵工作,选用额定压力为31.5MPa的柱塞泵,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。
(3)其它设备
工作井上采用5T小龙门吊起重。
工作棚用帆布遮盖,以防雨水
(四)、工作井、接收井施工
1、工作井设置情况:
(1)、工作井设置:
根据施工图纸具体确定。
(2)工作井施工设置:
根据施工图纸后确定。
(3)施工方法:
工作井采用人工挖孔成井,最后施工垫层、集水井、底板、后背墙。
施工流程:
工作井施工准备
一节护壁的土石方开挖
土方吊装及外运
放置钢筋、模板及浇砼护壁
拆模
垫层、底板、集水井、爬梯施工
2、工作井、接收井施工(人工挖孔成井)
(1)工作井、接收井施工
全部都采用人工挖孔。
施工流程为:
平整场地施工准备测量放线孔井开挖及支护。
(2)、人工挖孔
通过测量放样出井孔中心,按照井结构挖出井轮廓,沿井圈浇筑一层25cm的砼作为井锁口,在锁口上定位出十字线护桩,并通过十字线交绘出孔桩中心以便开挖过程中对孔桩偏位进行检查。
孔内土层及强风化层的开挖采用浅挖快护交替作业,挖掘作业采用短柄的铲、风镐等工具;卷扬机起吊出渣,开挖时在井壁侧设集水井(集水井尺寸30×30×30cm),采用潜水泵抽水,确保孔内开挖在无水状态下进行。
(3)、孔壁支护
孔壁支护采用C30钢筋混凝土护壁,护壁长1.0m,护壁设计采用呈倒锥型,浇筑混凝土时要加强振捣,确保混凝土与孔壁间联结密实。
(4)、出渣
10t滑车
5t卷扬机
桩顶护壁高出地面30cm
排水沟
2600
护壁
土质地基
石质地基
挖孔桩开挖布置示意图
出土采用三角架配10t绞车将碴提出井外,出土量应控制在出渣桶容量的80﹪。
弃土应统一堆放,集中运输至业主指定的弃土场,防止造成水土流失,人工挖孔出渣示意图见图1-1
(5)、人工挖孔施工安全注意事项
a、挖孔时应注意施工安全及井圈周围的清洁,防止工人在操作时将滑落在井圈周围的石块跌入井内,挖孔工人必须配有安全绳、安全帽。
提取土渣的吊桶、吊钩、吊绳等工具必须经常检查,挖孔工作暂停时,孔口必须罩盖。
b、孔桩中应安装分节的钢筋梯,供施工人员上下。
根据需要可以在井孔中设避险棚,井下人员在出碴时可以暂避于棚下,以策安全。
c、井孔中用电灯照明,用36伏安全低压电。
因井孔中潮湿,要用防水的橡胶皮电缆和防水灯头。
d、孔壁支护每开挖1.0m深就停下来做一次支护,要按设计要求灌筑砼,且不可图省事,麻痹大意,一旦出现塌方,将会造成人身伤亡的重大事故。
(6)、技术保证措施
a、施工前应测设出桩孔中心,在桩孔施工范围以外的合适位置测设出护桩(定位桩),以便施工人员能经常检查桩位和开挖偏差。
b、挖过程中应勤测量、常检查,以保证桩孔偏差在规范规定的允许范围内。
开挖过程中详细记录每一桩每一米的地质变化情况。
(五)、工作井上下设备安装准备
1、平台及起重架
出土及下管采用卷扬机,设5t卷扬机1台,2t卷扬机1台。
安装平台作业时按照安全交底的要求选用材料。
工作平台主梁采用40号工字钢,次梁采用30号工字钢,平台口尺寸为3.5m×2.0m,其余位置满铺方木及大板,主梁两端与工作井侧墙接地长度不少于2m。
平台设不低于1米的防护栏,作业人员出入口设不低于1.2米的护身栏。
起重采用4根φ259mm钢管组成,钢管壁厚12mm,长度2米,顶部穿杠采用70mm圆钢连接,圆钢两端,连接必须锁紧。
支架做四道横拉杆。
起重架底部焊接在平台横向放置的30号槽钢上,起重架底部支脚加肋焊接。
(六)、顶管吊装下井、全套设备调试
1、施工准备程序
工作井施工完成后,首先将轨道放入作业坑内,沿施工路线找正方向,调好水平。
然后将顶管机吊入作业坑,放在轨道上。
将电力电缆、信号线、油管接好,对整机进行现场调试、对整体式顶进构架进行调试,调好测量系统的激光经纬仪,调试工作必须全面细致,确保正式顶进时设备的万无一失。
2、顶管平台下管
管材在顶坑的一侧排放在两根平行立放的30#工字钢上。
下管时,工作平台上也平行立方两根30#工字钢,高度、宽度与排放管的工字钢相同并与其用钢夹板、螺栓相连一起,这样就可以人工向前滚动管材直至下管口,与起重架的大钩垂直起吊。
起吊后将工字钢拆开向两边移动,让出下管口,就可以下管了。
平台上的工字钢必须与主梁工字钢搭接,严禁悬空或探头,两侧要用钢管或方木卡固,并在上面焊钢挡板。
3、管道顶进施工
(1)检查起重设备:
起重设备经常检查、试吊,确认安全、可靠方可下管。
下管时工作坑内严禁站人。
(2)下管就位:
第一节管子下到导轨上,测量管子中心及前端与后端的管底高程,确认安装合格后方可顶进施工。
第一节管有工具管的作用,顶进方向与高程的准确,是保证整段顶管质量的关键。
(3)管前挖土是控制管节顶进方向和高程、减少偏差的重要作业,是保证顶管质量及管上构筑物安全的关键。
(4)顶进施工:
顶进开始时,应缓慢进行,待各接触部位密合后,再按正常施工速度顶进。
顶进中发现油路压力突然增高,应停止顶进,检查原因并经处理后方可继续顶进,回镐时,油路压力不得过大,速度不得过快。
挖出的土要及时外运,及时顶进,使顶力限制在较小的范围内。
(5)初始顶管完成后,人工开挖管前石方,管前开挖长度保证30cm-50cm,随挖随顶。
为防止地面沉降,施工中管底部位135度范围内不得超挖,管顶部位最大超挖量控制在15mm内,每顶进一段应及时注浆。
4、测量与校正
(1)、测量
a.在顶第一节管时,每顶进20-30厘米测量一次高程和中心线,保证管道入土的位置正确;管道进入土层后的正常顶进,每顶进50-100厘米测量一次。
校正时每顶进一镐即测量一次。
b.高程测量:
用水准仪及小塔尺,根据工作坑内设置的水准点标高,测头一节管前端与后端管内底高程,以掌握头一节管子的走向趋势,测量后与工作坑内另一水准点闭合。
c.全段顶完后,在每个管节接口处测量其中心位置和高程,有错口时,测出错口高差,做好记录。
(2)、校正
顶进过程中发现管位偏差10mm左右时,即应进行校正。
纠偏校正应缓慢进行,使管子逐渐复位,不得猛打硬调。
校正方法一般采用以下两种方法。
a.挖土校正法:
偏差值为10-20mm采用此法。
即管子偏向设计中心左侧时,可在管子中心右侧适当超挖,而在偏向一侧不超挖,使管子在继续顶进中逐渐回到设计位置。
b.顶木校正法:
偏差较大时或采用挖土校正法无法效正时,可用圆木或方木,一端顶在管子偏向一侧的内管壁上,另一端支撑在垫有木板的管前土层上,开动千斤顶,利用顶木产生的分力使管子得到校正。
5、触变泥浆减阻施工
(1)顶管最大长度120m,为了减少顶进中的阻力,防止塌方,采用在管壁与土壁之间注入触变泥浆,形成泥浆套,减少管壁与土壁之间的摩擦阻力。
触变泥浆除起润滑作用外,静置一定的时间泥浆固结,产生强度。
(2)泥浆配比及注浆操作。
同常规方法。
按市政操作规程要求进行。
为使泥浆能够达到较好的充满度,每2节管设一处注浆孔。
每处在管顶部及水平直径两侧管壁开3个注浆孔(注浆孔的设置与管材生产厂家联系.在生产管材时将注浆孔预留好,孔径规格为φ50mm,从管体顶进10m至15m后开始注触变泥浆。
随顶随注,注浆压力应达到0.2Mpa,以保证注浆饱满,确实起到润滑减阻作用。
(3)调浆设备:
搅浆机及储罐:
灌浆设备:
注浆泵、输浆管
(4)触变泥浆材料主要成分:
膨润土、碱(碳酸钠)和水
(5)触变泥浆的拌和程序:
a.将定量的水放入搅拌罐内,并取其中一部分水溶化碱;
b.在搅拌过程中,将定量的膨润土徐徐加入搅拌罐内,搅拌均匀;
c.将溶化的碱水倒入搅拌罐内(碱水必须在膨润土上搅拌均匀后加入再搅拌均匀,放置12h后即可使用。
(6)触变泥浆使用时应注意事项:
搅拌均匀的泥浆应静置后方可灌注,注浆孔在生产厂家预留成孔,环氧树脂埋固钢管。
下管时将注浆孔放置斜上方,且前后两节的孔应错开布置。
灌浆前,应注水检查灌浆设备,确认设备正常后方可灌注。
灌浆压力可按0.1Mpa开始加压,在灌浆过程中再按实际情况调整。
每次顶进同时灌浆,按灌浆孔断面位置的前后顺序进行依次进行,灌浆遇有机械故障、管路堵塞、接头渗漏等情况时,经处理后方可继续顶进。
6、通风设备:
(1)、风量计算:
人工挖土前和挖土过程中,采用轴流鼓风机通过通风管进行送风,a.按洞内同时工作的最多人数计算,Q=kmq
式中Q—所需风量:
m3/min
k—风量备用常用系数(常取1.1~1.2)
m—洞内同时工作的最多人数
q—洞内每人每分钟需要新鲜空气量,通常按3m3/min计算。
比方现洞内有2人工作,一人开挖,一人负责运余土,取k=1.1,m=2,则有
Q=1.1*2*3=6.6m3/min
b.漏风计算
Q供=P*Q
式中Q供—计算风量P—漏风系数
采用φ200pvc管,每百米漏风率可控制在20%以下,取P=1.02。
则Q供=1.02*6.6=6.73m3/min
(2)风机选择:
取风量大于7000L/min离心鼓风机或高压空气压缩机作为供风设备。
(七)、其他附属施工方法
1、顶管工作面排水:
地下水由工作面流向工作井集水坑,再用泵排出地面。
2、照明及用电:
施工用电主干线采用380V三相五线制,接通地面、工作井、管道内、管道照明采用12-24V低压电源供电。
3、顶管坑内检查井的浇筑:
管道完成后,按设计图在坑内浇筑检查井。
浇筑完毕后,回填土方至地面。
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