公路顶管施工方案2010054.doc
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1、 顶管穿越通用施工方案编码: 版本: 0 第 2 页 共 21 页目 录1编制依据32工程概况43工程地质条件54施工方案选择65施工方案65.1施工准备65.2 测量放线75.3作业坑开挖75.4 设备安装95.5顶进施工125.6 测量纠偏135.7 设备拆调、场地清理155.8主管线安装155.9主管的穿越165.10 排气管安装165.11 管道附属工程的安装165.12 清理现场166施工工期177施工平面布置图178主要人员配置189施工机具配置1810手段用料表1911质量保证措施1912HSE管理措施20 顶管穿越通用施工方案编码: 版本: 0 第 20 页 共 21 页1 编
2、制依据2 工程概况公路名称桩号位置公路等级套管长度(m)穿越方式顶管顶管顶管顶管顶管顶管顶管顶管顶管顶管由于采用顶混凝土套管方式穿越公路施工方案基本相同,故我们以其中一条路SHGA001SHGA002桩的G320国道的施工方案进行方案的编制。3 工程地质条件根据现场勘探深度内地层由上至下可分为4层:第一层为粉质粘土层:灰褐色、灰黄色,可塑硬塑,稍有光泽,无摇振反应,干强度中等,韧性中等,厚度1.90m2.50m、平均2.20m。土石工程分级为级;第二层为粘土层:灰褐色、灰黄色,硬塑,局部可塑,光滑,无摇振反应,干强度中等,韧性高,厚度2.10m2.90m、平均2.50m。土石工程分级为级;第三
3、层为全风化粉岩层:灰褐色夹灰黄色,饱和,中密密实,呈粉砂状,含云母碎片,粘粒含量高。厚度1.20m,土石工程分级为级;第四层为强风化粉岩层:灰褐色、灰白色,岩芯较破碎,裂隙发育,岩芯易断。该层厚度为3.20m,土石工程分级为级。4 施工方案选择根据设计图纸勘探资料和施工现场情况分析,穿越段大都位于粘土层和风化粉砂层,经多方面比较分析,决定采用液压千斤顶人工掘进方法施工。施工前首先开挖操作坑,将设备安装就位,吊装套管、安装顶环,然后利用液压千斤顶顶推套管,每顶进一定行程后,退回顶缸,由操作人员进入套管内挖土外运,然后根据顶缸距离套管的距离来确定加入顶铁或套管再继续顶进,如此循环作业,直至套管顶至
4、对面接收坑内;最后拆除设备,清理套管内余土,进行主管穿越施工。5 施工方案施工准备便道修筑场地平整操作坑开挖设备安装顶管掘进材料运输拆除设备测量放线焊接检测防腐试压管道穿越封堵回填排气管安装三桩埋设地貌恢复 5.1施工准备1) 组织施工人员熟悉施工图,进行技术交底,制定施工质量保证措施。2) 开工前预先与公路主管部门联系,按照路政部门的要求办理穿越施工手续,按照相关要求设置警示标志。3) 应向路政等有关部门了解清楚穿越地段内地下是否有通讯线路,管道等设施,对于此类设施应请主管部门的有关人员现场指定位置,人工开挖,使之暴露,保护方案应得到主管部门认可。4) 顶管设备、配套设备及各种机具材料准备齐
5、全。5.2 测量放线1) 根据设计给定控制桩,放出穿越中心轴线、顶进作业坑及接收坑边线,撒白灰线。2)保护好公路两侧中心线上的标志木桩,以便按该桩测量、审核操作坑开挖深度和穿越准确度。5.3作业坑开挖5.3.1 作业坑直接开挖作业坑开挖是顶管穿越施工关键工作,针对穿越地段的地质情况,作业坑采用直接开挖的方式施工。施工布置示意图详见下图:公路接收坑操作坑4m套管穿越长度6m水渠水渠a)作业坑长度与管节长度、千斤顶长度及后背墙的尺寸有关,还与顶进方法和运土工具有关。根据设计要求,在穿越道路两端各开挖一个工作坑,一个作为作业顶进工作坑,一般设置在路旁场地宽阔无电缆且地面标高较低的一侧,如果穿越公路两
6、侧地下光缆、电缆以及已建管道比较多,无法躲开时,采取相应保护措施,作业坑为矩形,另一个作为接收首节管的工作坑。b)操作坑底宽度为4米,工作坑的长度根据现场和所使用的千斤顶的尺寸而定,本次穿越套管为2m,操作坑长度为6m,开挖边坡坡度根据现场地质情况确定:硬塑的亚粘土、粘土的坡比为1:0.33。c)工作坑的深度由设计管底高程及基础厚度而定,即管底高程加上轨道及基础厚度,就是坑底标高。考虑到导轨高度和对操作坑底部垫层处理的厚度,因此,操作坑深度为设计图纸操作坑管沟深度加上0.5m。d)在挖作业坑时,后背墙的原土层不得破坏,后背墙具体要求如下:要考虑有充分的强度,在顶进中能承受液压千斤顶的最大反作用
7、力而不破坏。要有足够的刚度,当受到千斤顶的反作用力时,应使压缩变形小,当反作用力取消时,应能基本恢复原位,以充分发挥千斤顶的有效冲程。后背墙表面要平直,并且垂直于顶进管道的轴线,以充分避免产生偏心受压。根据土质情况,必要时后背墙要采取相应的支撑措施,例如加道木,设置钢制组合靠背板,靠背板应靠紧坑壁。避免造成后背墙受力不均,发生倾斜现象。后背墙处理措施:(1)一般地段采用枕木或者钢板加固后背墙;(2)特殊地段(例如砂土段等)采用钢筋混凝土浇筑加固后背墙;e) 考虑水位比较高以及土壤渗水性强弱,根据需要在距操作坑坑壁0.5米处开挖一个长0.5米宽0.5米深0.8米集水坑,使用4寸污水泵,将坑内的渗
8、水排到公路旁边的排水沟内。如果操作坑集水坑满足不了降水的要求,则在地势比较低点,也可以采取井点降水方法降低地下水位,以便进行顶管操作。5.3.2 特殊地段作业坑开挖若穿越段土层分布淤泥、流沙等,这里提供三种作业坑施工方法:正在施工的竖井已完工的竖井a 沉井安装法该方法是提前预制完成工作井和接收井,运到设计位置后,将工作井沉到顶管施工的设计深度,然后对井底和靠背墙进行处理。b 竖井安装法该方法就是在设计作业坑的位置每隔1m或者小于1m高度开挖作业坑,然后进行钢筋绑扎、模板支护、浇注混凝土等制作钢筋混凝土护墙;护墙混凝土凝固达到设计规范的要求时,将模板拆除,按照以上工序进行第二级开挖,再浇注混凝土
9、等,依次类推。值得注意必须对后靠背墙进行加强,能承载顶管施工压力。c 钢板桩竖井法在作业坑深度比较浅的流沙地段,设计深度一般在35m范围内的情况下,作业坑尺寸需要开挖长6m,宽4m,在作业坑四周安装防水钢板桩,钢板桩长度一般选择68m,作业坑底部采用钢筋混凝土加固处理,以满足施工要求。5.4 设备安装液压千斤顶设备吨位选择,推力的理论计算(套管规格为D1500,外径按1.8m计算): F=F1十f2 其中F总推力,Fl一迎面阻力,F2顶进阻力 F1/4D2P(D管外径1.8mP控制土压力) PKoHo 式中 Ko静止土压力系数,一般取0.55 Ho地面至掘进机中心的厚度,取值7m 土的湿重量,
10、取1.9t/m3 P0.551.977.31t/m2 F1=3.14/41.82822.608tF2DfL 式中f一管外表面平均(根据顶进距离平均淤泥土)综合摩阻力,取0.8t/m2 D管外径1.8m L顶距,取最大值100m F23.141.80.8100452.16t。 因此,总推力F=22.608+452.16474.768t。根据以上计算公式可知,本条公路顶管长度远远小于计算公式长度100m,且穿越深度小于7m,因此选择600t千斤顶可以满足施工要求。1)设备下坑前,要对已挖好的坑基进行测量找平,确保各项尺寸达到要求方后进行下一步工序。2)作业坑处理完毕,用吊车配合安装后靠背挡板,支撑
11、托架及推进轨道等,测量校正导轨面,保证套管中心线与设计中心相吻合,保证施工精确度。3)后背支撑挡板、支撑架及推进轨道都安装完毕后,将主千斤顶吊装就位,待各主要施工设备就位后再次进行准确度校验,设备位置、顶进方向,水平、纵向都是否满足要求。4)安装刃脚刃脚装于首节管端部,刃脚由外壳内环和筋板三部分组成,刃脚外壳套于顶进管外部,遮板端部呈2030角,尾板宽度1520厘米。 1遮板 2尾板 3套管壁 4环梁 5筋板 5)仔细检查施工设备的电源线是否有损坏现象并布置好位置防止出现触电现象。6)水泥套管安装 管节安装下坑前应先进行外观检查包括管端面的平直度,管壁表面的光洁度及端面上有无纵向裂缝,检查合格
12、的管子用吊车吊到顶管工作导轨上,准备连接顶进。 千斤顶着力点被顶管端面上的部位是离管底1/3管径处。故千斤顶下面需要安装轨道,千斤顶用2台,但要按管中线对称布置。管道前端面安装刃角,起切土的功能,减小顶进阻力,控制塌方。管道顶进时所用顶铁包括环形顶铁,方顶铁和横铁。环形顶铁安放在管端面处,它的内、外径尺寸要与管端面尺寸相适应,厚度300500mm。它的作用是使方顶铁传来的顶力较均匀地分布到被顶管端面上,以免管端面顶坏。 方顶铁是在顶管过程中调节间距的垫铁,因此方顶铁的长度要根据千斤顶的冲程、管节长度而确定。方顶铁的两顶端面严格要求平整与平行,若达不到这一要求时不可使用。因为顶端间不平行,在作业
13、时容易发生顶铁外弹。顶管横铁安在千斤顶与方顶铁之间,将多只千斤顶的顶推力传递到两侧的方顶铁上。横铁断面尺寸300300mm,长度按被顶管口径及千斤顶数量确定,本工程使用的套管规格为DN1500mm混凝土管,横铁长度应为1.3m,制做时要求工作面要平行和平整。顶管穿越示意简图如下:1.边坡 2.套管 3.环向顶铁 4.纵向顶铁 5.横向顶铁 6.千斤顶 7.集水坑 8.后背挡板 9.轨道及底部基础5.5顶进施工5.5.1 顶进顶进也就是把混凝土套管沿导轨推顶到已挖好的土洞内的作业,顶进操作要坚持“先挖后顶,随挖随顶”的施工原则。千斤顶顶进一个冲程后,需要复位,在横铁和环形顶铁间装进合适的顶铁,然
14、后继续下一个冲程的顶进作业。顶铁安装应平直,顶进时严防偏心,以免使顶铁崩出伤人,顶进时注意油压的变化,当油压出现不正常时必须立即停止顶进,查明原因并改正后再进行顶进。千斤顶活塞伸展长度应在规定范围内,以免损坏千斤顶,在整个顶进操作中应坚持连续作业,若顶进间隔时间过长,土拱容易下塌,故在顶进过程中,需要采取注浆措施。5.5.2 管道接口前一个顶进的混凝土管节稳定后,在管内侧两管节对口的地方按设计要求使用垫油毡或麻辫石棉水泥进行填充密封作业,在管内用钢涨圈将两节管接口处支撑牢固,使接口处于刚性连接,避免在顶进中受力产生错口,保证顶进过程中高程和方向的准确性。5.5.3 挖土顶进管节的方向和高程的控
15、制,主要取决于挖土操作,工作面上挖土不但影响顶进效率,更重要影响质量控制,这就要求对挖土作业有严格的要求。(1)必须在规定的范围内开挖,不得超挖,管底土基弧度在135范围内一定要保持管壁与原土层表面吻合。(2)在人工挖土时,不得搅动管底下部的地基土。(3)根据土质情况,工作面向前挖至0.10.2m时,顶进一次,挖出的土要及时外运。(4)开挖后要及时顶进,及时测量,使顶力限制在较小的范围内。5.5.4 运土从工作面挖下来的土,要及时通过管内用小推车水平运输至工作坑内,然后垂直提升至地面。5.6 测量纠偏5.6.1 偏差限制(1)中心偏差:套管顶进中心线偏差不应大于套管长度的5%。(2)顶管中心线
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