广州外环路顶管施工方案.doc
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1、顶管施工方案1、工程概况外环路是xx大学城建设项目市政道路工程组团一标的主干线,排水工程是大学城基础设施的重要组成部分,根据各专业规划,管沟建设在道路及自行车道绿化带下, 排水干管采用3001000 圆管,由于外环路污水管埋深较深(最深有9.46米),且大部分处在软基地带,上伏淤泥层,下为流砂,地下水及丰富,与珠江水系相通。为了保证工期及质量,xx部建议外环路埋深超过7m的污水管(已施工完的段落除外)采用混凝土顶管施工技术。具体施工段见表。2、施工总体部署玻璃钢顶管施工工程量大,工期紧张,难度大,规定高,因此必须科学的运用计划、组织、指挥、控制和监督的职责,优化施组,力争达成工期短、质量好、成
2、本低,安全文明生产的目的,保证本工程达成省优良工程标准,为此必须充足合理的运用好劳材机,采用分段流水,各工种互相交叉作业,施工时要注重工序协调。根据实际情况,安排第一施工队、第二施工队、第三施工队分段进行施工。21 施工安排:211 综合一队:负责施工外环路K0+360K1+203段。212 综合二队:负责施工外环路K1+203K2+100段。213 综合三队:负责施工外环路K2+520+640段。22、材、机、施工管理人员安排221机械安排设备名称规格、功率及容量单位数量NDP泥水平衡顶管机800台2TPD偏心破碎土压平衡顶管机1000台2龙门吊12t台3轮式吊车16T台3挖掘机EX300、
3、1.3m3台3推土机TY220、165kw台3自卸汽车TATRA815、18t台6发电机组50kw台6压路机18t台4222材料安排2221材料的供应:选择社会信誉好、资质可靠、保证质量,同时具有相称实力的材料供应商,作为本工程施工材料的供应商,根据工程的进度计划,制定材料计划,保证材料准时到位,满足施工顺利进行。施工过程中随时根据实际情况,合理调整材料计划,同时材料供应应作到现场有一定的储备,以免发生停工待料现象。2222材料的管理:根据施工区域的划分,合理布置材料堆放场,保证各施工段材料供应正常,各施工段材料实行统一管理。材料运送到现场后由材料员核对数量,填写收料单,施工过程中必须经常盘点
4、剩余材料,作到动态管理。严禁材料失窃,进出工地车辆实行检查制度。材料名称规格单位数量玻璃钢夹砂管800m198玻璃钢夹砂管1000m1662砼圆形污水检查井1000座 8砼圆形污水检查井1500座 36223施工管理人员3队施工管理人员顺序姓名职称职务备注1高级工程师副经理经理部工程师队长3队工程师技术负责3队工程师技术人员3队工程师机械技术负责3队工程师质量、安全负责3队2队施工管理人员顺序姓名职称职务备注1高级工程师副经理经理部工程师队长2队工程师技术负责2队工程师技术人员2队工程师机械技术负责2队工程师质量、安全负责2队1队施工管理人员顺序姓名职称职务备注1高级工程师副经理经理部工程师队
5、长1队工程师队长1队工程师技术负责1队工程师技术人员1队工程师机械技术负责队工程师质量、安全负责1队23计划工期 施工计划工期xxxx。24施工管理目的工程管理目的:工程合格率100%,优良率95%以上,做到开工必优,一次成优,全段全优,保证整个工程达成xx省优良样板工程,同时争创鲁班奖。施工工期目的:xx年xx月xx日前完毕所有玻璃钢顶管工程。安全施工目的:实现工程施工全过程“六无、一控、一消灭、一创建”。六无:无施工行车险性以上事故;无因工死亡事故;无职工重伤事故;无交通责任事故;无火灾事故;无压力容器锅炉爆炸事故。一控:年轻伤负伤频率控制1.2以下。一消灭:消灭惯性事故。一创建:创建xx
6、地区安全样板施工工地。文明、文物保护、环保施工目的:创建xx地区标准化文明、环保施工工地,严格遵守国家及地方文物保护法。3顶管施工原理及设备介绍31、顶管施工原理泥水平衡顶管机工作原理如下: NDP多边形泥水平衡顶管机工作原理与普通的基本相同,但由于它的刀盘是多边形,而泥水仓壳体也是多边形,且两者之间有一定的偏心量,所以在刀盘旋转的过程中就能把大块的石头轧碎,碎石通过隔栅板进入泥水仓, 而后经排泥管排出。由于隔栅板跟随刀盘一起旋转,嵌在隔栅板中的粘土会被进水冲掉,因此,它能适应各种土质。32顶管设备的特点及构造由于本工程的地质中都具有粒径大小不一的卵石,因此,我公司采用的泥水平衡顶管机或土压平
7、衡顶管机具有以下特点:1)、减速机是意大利进口的,噪声低,寿命长;2)、纠偏油缸有行程仪指示其伸出长度,机头俯仰有倾斜仪,机头偏转(滚动)有偏转仪,便于控制机头顶进轴线的高程及左右偏差,从而保证了顶进质量。3)、具有破碎管外径1/5粒径、单轴极限抗压强度30Mpa卵石的能力。4)、螺旋输送机的出土口在端部,可使土斗车的容积增大许多(一般的螺旋输送机的出土口是在螺旋输送机的腹部,出土口低,土斗车的深度较小。)土压平衡顶管机构造及重要技术指标可参见下图:泥水平衡顶管机构造参见下图:33各段顶管设备的选型从土质及施工条件的现状来看,在一般情况下对于直立性好的、且无地下水的,或可采用降水、且降水效果好
8、的土质,宜采用敞开式的手掘式顶管掘进机;而土质条件差、地下水丰富且又无法降水或穿越河道的、口径在1200mm以下的宜采用泥水平衡顶管掘进机;而土质条件差、地下水丰富且又无法降水但口径在1400mm以上的则宜采用土压平衡顶管掘进机。敞开式的手掘式顶管的特点:设备简朴、可靠,排除障碍能力强,费用较低,且挖掘面上不能有大量的水。泥水平衡和土压平衡顶管掘进机属于封闭式顶管,安全、可靠并能有效控制顶进过程中的地面沉降及偏差,对于周边邻近建筑物较多、不能封交的道路下施工非常合用。土压平衡顶管掘进机顶进速度较快,50mm/min,易清除障碍,弃土可直接解决。对于河流下的倒虹钢管顶管由于口径小,操作空间较小,
9、地下水较丰富,宜采用泥水平衡顶管掘进机。4顶管工作井、接受井的施工方法及设立41顶管井施工形式的选择根据本工程现场的施工条件、地质状况及地下水位的高低,顶管工作井及接受井的施工可采用沉井、钢板桩支护坑的基坑围护结构作为顶管工作坑、接受坑进行顶管施工。沉井结构的特点是结构稳定,支护强度大,针对软弱土层、砂土且地下水位高、不便采用降水措施的地段使用,但施工周期较长。对于基坑周边土体较稳定、承载力较好,无地下水位的地段,采用钢板桩基坑支护的形式较为经济,且施工简朴,周期短。但顶进施工的距离不宜太长。42工作井、接受井的基本形式421、沉井式工作井、接受井的基本形式根据现场的施工条件、地质情况,采用的
10、沉井式工作井、接受井的具体形式设立参见下图:沉井工作井、接受井示意图(1)沉井的内壁尺寸: 工作井为AB=7.54.0米,接受井为AB=4.54.0米(2)沉井的壁厚为400mm,钢筋混凝土底板厚度为200mm,刃脚及井体预制高度为4.0米,上部砌筑240mm挡土墙,封底混凝土厚度为1.0米。(3)沉井的下沉深度H及井顶挡土墙的砌筑高度h1根据各管段的管道埋深及 地下水位来拟定。(4)沉井井体及底板混凝土采用C25S6,封底混凝土采用C20。422、钢板桩工作坑、接受坑的基本形式对于钢板桩工作坑、接受坑的具体形式设立参见下图:钢板桩工作井、接受井示意图(1)基坑的内部尺寸: 工作坑为AB=8.
11、04.0米,接受坑为AB=5.04.0米(2) 基坑内前后设立44米靠背墙的壁厚为400mm,并预留相应的预留洞,钢筋混凝土底板厚度为200mm,底板上设D500集水坑。(3)基坑开挖的深度H根据各管段的管道埋深拟定,钢板桩在开挖后在上部加设槽钢支撑。钢板桩打入基坑深度h1不得小于2米。(4)基坑内前后导墙及底板混凝土采用C25。43 各段顶管工作井、接受井设立为了减少开挖施工对道路及周边建筑物及道路通行的影响,综合考虑顶管施工的经济效益,减少顶进中中继站的使用,每段顶管的间距宜控制在100米左右;由于顶管工作井(坑)所占用的施工场地较大、施工周期相对较长,顶管工作井(坑)设立为双向顶进的工作
12、井(坑)。在综合考察了各顶管段检查井的平面布置及管道走向可知,检查井的间距平均在2050米之间,没有过多的转折,较为顺直。故各顶管段工作井(坑)、接受井(坑)的设立可遵循以下原则:A工作井(坑)、接受井(坑)设立在原设计检查井井位上,间距过小或过大的做相应调整,待顶管施工结束后砌筑检查井。B在管道走向较顺直的管段,顶管工作井(坑)设立为双向顶进的工作井(坑);为了避免顶管工作井(坑)开挖面积过大,将转折处的井位设立为顶管接受井(坑)。在顶管结束后运用沉井或钢板桩坑作为维护结构,在内部施工检查井;对于距离太近的检查井位处未施工工作井的,在顶管施工结束后,根据放线拟定井位,按照骑马井的施工方法进行
13、施工。5顶管施工工艺方法5.1顶管施工工艺流程顶管的施工工艺及流程请参见下图:5.2顶管设备的安装与调试顶管施工质量的好坏与设备的安装精确度有直接的关系。安装前,根据已知的控制点、标高,准确无误的测放出进出洞口的标高和顶管的轴线,并依此测放设备的安装位置。导轨、千斤顶支架、靠背等设备必须安放准确牢固,以保证顶管的顺利进行。在正式顶进前对掘进机、油泵、油缸、注浆设备进行试运转,拟定符合性能规定后方可正式顶进。重点注意以下几点:施 工 开 始测 量 放 样放 样 复 核工作井设备安装出 洞推 进排 运 弃 土下管、接口解决、中继间安装、使用进 洞取出掘进机及附带设备、解决中继间接缝全 线 测 量洞
14、 口 处 理结 束地面设备安装注浆材料准备注 浆Y测量及方向纠正N 土压平衡顶管基坑的布置如下图: 1、待用玻璃钢管 2、顶管机具 3、玻璃钢管节 4、洞口止水圈 5、导轨 6、环形顶铁 7、主顶油缸 8、主顶油泵 9、全站仪 10、后靠背土压平衡顶管基坑布置图521导轨导轨安装保证水平位置和顶管轴线重合,同时保证标高符合设计规定,导轨的前段尽量靠近洞口,并安装焊接牢固,用支撑在导轨左右两侧固定好。安装后的导轨轴线和标高误差小于2mm;主顶油缸和后座的安装也要满足牢固的规定,其水平和垂直误差小于10mm。在土体较软的施工段,用砖块和水泥浆砌成一个圆弧形托作为延长导轨,其导轨面与基坑导轨相一致,
15、防止机头出洞以后产生偏低的情况。522止水胶板止水胶板的安装必须保证胶板的圆心和顶管洞口轴线重合,压紧胶板的钢环板中心也必须保证和洞口轴线重合,使工具头进洞时胶板切入均匀,保证泥浆和土体不从此处流出。523后靠背基坑导轨安装好以后就可以安装后靠背。后靠背安装要注意使其表面与基坑导轨轴线保持垂直。然后安装主顶油缸架,其前端必须搁在基坑导轨上,后端与后靠背保持一定距离后并用木块垫平稳固。最后再把主顶油缸一一安装在油缸架上。524操作平台在主顶油缸架的上方搭上一个平台,安放主顶油泵、电源箱等,再接下来把油管及油泵电源接上。525安装顶管机、调试 一切就绪后,把顶管机吊下基坑,尽量靠近主顶油缸处就位。
16、这时边接电源,边安装全站仪。然后,进行顶管机试运转,打开主顶油缸将顶管机慢慢地往前推,当刀盘距洞口约7080cm时停下。526人员准备无论是土压顶管机还是泥水顶管机,其作业班的核心人员有三个:一个是土建技术人员,他负责测量、记录和全面管理。另一个是机修工,他负责机头内的操作。再有一个就是电工,他负责主顶油泵的操作。电工和机修工的操作岗位也可以对换,他们俩的另一个任务是负责顶管机械设备的维修、保养和故障解决。土压顶管配备的人员是:调浆和制浆壹人,基坑内出土距离较短设三人,地面上出土壹人,管材准备工作壹人,重要是贴垫板、整理玻璃钢管、安装止水圈等、安装注浆管、小型维修,剩下的就是起重机作业人员一人
17、、挖机司机一人,翻斗车司机一人,总共有十二人。泥水顶管配备的人员是:调浆和制浆一人,基坑内为二至三人,管材准备工作两人,重要是贴垫板、整理玻璃钢管、安装管材止水带、安装注浆管等,剩下的就是起重机作业人员一人,总共有八至九人。5.3顶管机具出洞531顶管施工成败与进出洞口紧密相连。为了保证顶管出洞及后续顶进的顺利进行,控制管道外部水土和注入的膨润土泥浆流入顶管工作坑,无法保证施工安全及良好有效的浆套形成。根据我们的经验,在施工钢封门时在井壁上预埋钢板,顶管出洞前安装止水胶板,并用外夹钢板夹紧固定。洞口止水装置必须良好。必须做到:a止水胶圈安装平整牢固,水密性良好;b止水胶圈安装位置必须与管道在同
18、一轴线。1、预埋钢环 2、压板 3、橡胶圈 4、安装钢环 5、玻璃钢管 6、井壁洞口止水圈工作状态532在工具管进洞时,严格控制其水平偏差不大于5MM,其高程应为设计标高加以抛高数(其数值可根据土质情况、管径大小、工具管自身重量和顶进速度等因素设定),以抵消工具管出坑后的“磕头”而引起的误差。出现“磕头”时应迅速调整,必要时应拉出后重新顶进,但必须抓紧时间迅速完毕,以减少对正面土体的扰动。为防止工具管出现“磕头”,可采用以下措施:在工具管后两节管子上预埋钢板,通过螺栓将工具管与其连接起来;在预留孔处填入良性粘土,使导轨与预留孔底保持水平。533在粉砂层中顶管时,洞口橡胶圈磨损厉害,我们可采用两
19、道止水圈,内圈平时与管道不接触,只有在外圈损坏需更换时,才将内圈冲气,起到止水作用,然后更换外圈;对于渗水量较大的砾石层顶管,可将出洞口周边泥土固化,起到止水效果。534工具头出洞前必须对所有设备进行全面检查,并通过试运转无端障,同时认真核对止水胶板安装位置是否准确,外夹板安装是否牢固,确认无误后才可破除洞口。535出洞时注意止水胶板压入是否均匀,有无翻转、破损等问题,如有将工具头拔出解决好后重新出洞。掘进机出洞时,要严格控制出洞时的顶进偏差。中心偏差不得大于50mm,高低偏差宜抛高510mm。若达不到上述规定,也应拉出作第二次出洞。顶进初始阶段的质量对后续管道轴线等有重要的影响。536在顶管
20、结束后,对工作坑、接受坑预留洞的环向间隙使用快硬微膨胀水泥进行封堵,封堵在顶管结束时迅速进行。537管道顶进完毕后,运用管节上的注浆孔对管外壁的膨润土泥浆进行置换,待水泥浆从注浆孔流出后确认置换完毕,即封堵注浆孔并清理管道。5.4允许推顶力的计算顶管中推顶力不仅受设备的制约,并且受工作井土体的允许承载力和管材轴向允许承压力的限制,因此顶管施工中允许推顶力取最小允许承载力。沉井允许顶力是制约每段顶管长度的决定性因素,本标段长距离顶管较少,我们以最长的一段W405W406(D1000,50m)为例计算顶管所需中继间数量。最大允许推顶力对于稳定土层,在地下6米以下(管顶以上6米)进行玻璃钢管的顶进施
21、工的顶力可按下列计算公式计算:P=frD1(2H+D1)tg2(45/2)+/(r D1)L式中 P总顶力(KN)r管道所处土层的重力密度(KN/M3)D1管道外径(M)H管顶以上覆盖土的厚度(M)土层内摩擦角管道单位长度自重(KN/M)L管道顶进总长度(M)f管道表面与其周边土层之间的摩擦系数,可参照表1选用。表1 管道表面与其周边土层之间的摩擦系数(仅供参考)土类湿干粘土、亚粘土0.110.150.180.22砂土、亚砂土0.150.180.220.30DN1000玻璃钢管的轴向允许承压力Pf:Pf = frD1(2H+D1)tg2(45/2)+/(r D1)L其中f=0.15 r=18.
22、5KN/m3 H=7m D1= 1.035m =20 =1420KN/m L=50m则:Pf=11709KN=1171TB.沉井工作井设计允许推顶力R允=50000.9=4500KN根据以上计算来看,允许最大推顶力为1171T中继间的设立管道的顶进总阻力,由掘进机的正面阻力和管道外壁的摩阻力组成。R=1/43.14D12Pt+3.14f2DL其中:D-管道的外径,D=1.035m Pt-机头底部1/3D处的被动土压力(KN/)Pt=(H+2/3D1)tg2(45+/2)=290 KN/-土的天然重度,=18.5KNH-管顶土层厚度,H=7.0m-土的内摩擦角,=20f2-管壁四周的平均摩阻力系
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