机械顶管施工方案.doc
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1、A5线污水干管改造项目施工组织设计编制单位: 编制日期: 目 录第1章.编制依据第2章.工程概况第3章.工程特点及难点第4章.总体施工部署第5章.顶进施工方案第6章.工程测量第7章.工程质量保证措施第8章.文明、安全、环保施工措施第1章 编制依据本工程施工中应执行的规范、标准、法律法规如下:重庆市给水排水管道工程施工技术规范 工程测量规范 低压配电设计规范 混凝土结构工程施工质量验收规范 施工现场临时用电安全技术规范 建筑与市政降水工程技术规范 建筑工程施工现场供电安全规范顶管施工技术岩土工程勘察报告施工设计图纸第2章 工程概况1 工程基本情况概述1.1 本工程的建设目的在于通过敷设污水管道,
2、解决小区内污水、雨水排除问题,从而完善该流域污水排水系统,控制和治理该地区的污染,改善该地区环境质量。1.2 本工程位于小区内,污水管线流域内的地形较为平缓,设计管线覆土较深,采用顶管施工,用滑动胶圈钢承口的钢筋砼管,接口内侧采用双组分聚硫密封膏嵌缝。1.3 我单位施工的干管管径为D=800mm长度约为90米,全部为顶管施工。1.4 建设单位:xxxxxxxxx有线公司设计单位:xxx市政设计院监理单位:施工单位:xxxxxxxx区市政设施管理1.5 工程地质条件:无详细地勘,无法明确实际地质。第3章 工程特点及难点1 工程特点 管道位于成熟小区; 管道施工区成漏斗形且是高填方;2 施工难点(
3、1 )泥水平衡浆液的配比;(2 )顶管顶进的纠偏;(3) 顶进的进排泥;(4) 由于施工现场成漏斗形,出土影响较大;(5) 施工现场位处小区内,噪音控制;3 工程重点(1) 泥水处理;(2) 管道施工中线、高程控制;(3) 管道外壁的减阻施工;(4) 控制好顶管机的进出洞;第4章 总体施工部署1 施工总体部署说明该标段管道平均埋深约15m,采用泥水平衡顶管施工,根据该工程特点和施工环境,结合我公司的技术力量,作如下安排:1.1 施工组织 施工阶段划分本工程施工共分为竖井施工阶段,顶管入洞准备阶段、初始掘进阶段、正常掘进阶段、贯通阶段。 施工组织施工班组由我公司抽调具有丰富顶管施工经验的施工人员
4、组成施工队,承担顶管施工任务。 主要施工机械根据该工程的特点及工程地质、水文条件,为满足工程施工技术安全及工期的要求,我公司将选用性能良好的顶管施工设备、四角吊装设备、空气动力掘进设备等主要机械。主要施工材料混凝土管加工由有资质的制造厂制作。砼管进场主要是检查密封胶圈的粘结情况。管道顶进采取分节顶进的方法进行施工。减阻用澎润土,控制好澎润土的胶质介为100。1.2 施工现场的布置原则施工场地的占地范围,在满足正常施工作业下,尽量减少占地,本次顶管施工一共涉及到1个顶坑,以及2个顶管接受坑。减阻浆搁置在现场进行制备,每节管出的土方进行集中消纳,现场布置顶进设备,出渣装置,顶进控制室,混凝土管堆置
5、场地(一般保证10根管的存储量)。具体见:机械化顶管施工平面布置图。 图:机械化顶管施工平面布置图1.3 施工场地内的临时设施 施工现场全部搭设好施工围挡,以保证安全;顶管施工应做到以下内容:1、所有社会交通与施工区域均由围挡分离,围挡要符合文明施工;2、全部施工内容在围挡内完成,工地出入口设可开关的大门;3、现场照明:施工现场设置多盏卤素灯作为夜间照明,满足夜间施工需求。1.4 临时通讯设施施工期间为便于联系,为现场施工人员配备移动电话、对讲机,以方便施工生产和联系。第5章 顶进施工方案1 土建准备一、 工作井及接收井施工A、施工前的准备:1、清楚地表各种障碍物,将施工场地填垫、平整,浇筑混
6、凝土面。2、保证进场临时道路畅通,施工用电采用二台200KVA的临时变压器供电。3、根据桩位平面图及主要轴线,用经纬仪定向,钢尺量距,确定井位。B、工作井及接收井逆作法施工方法:工作井、接收井桩芯内土的开挖方法采用:对于较软的土方采用人工使用铁锹、镐,对较硬的强风化、中风化岩采用空压机凤镐等工具进行挖掘。桩芯土的提升使用电动挖孔桩机架提升,水平运输采用手推车运输至堆土处,然后用挖掘机装至倒运汽车,运输至土方暂时存放点存放,晚上由运土自卸汽车运至弃土地。(一)、施工方法:1、逆做法土方开挖及井壁施工:(1)、施工顺序、方法:逆做法施工顺序:检查桩位、标记第一次挖土900mm立模板绑钢筋浇井壁混凝
7、土井内结构墙施工挖土至设计标高挖土立模钢筋砼循环挖下一段土900立模板绑钢筋浇护壁混凝土测量放线定位在开挖前,由测量工根据图纸尺寸进行桩位测放,经校核无误后,用红砖砌出200m高240mm厚桩护圈,并用醒目的红三角在护圈上标出桩心十字线,方可进行土方开挖施工。采用人工从上至下逐层用镐、锹进行挖土,挖土顺序为先中间后周边。其尺寸允许偏差不超过30mm。按标出的桩心十字线吊线检查孔中心位置和孔径,然后进行井壁钢筋绑扎、支定型钢模板和浇筑砼,循环作业至设计要求深度。为保证桩的垂直度,要求每灌柱三节井壁,就应校核该桩中心位置及垂直度一次。(2)、施工中可能遇见问题及处理:如遇局部回填土及淤泥质土层或地
8、下水较大时(如构造蚀变带),出现塌方、流砂等现象,应采取井壁节高适当缩减到300500mm、并在支模前先采取特殊的防护措施,如堵沙包、稻草、护壁砼加厚、钢筋加密等加固措施。同时在坑底一侧挖一临时集水坑,加泵抽水,防止塌方加大,经加固处理后再进行挖土,所塌方后的孔洞应在浇捣护壁混凝土的同时,用混凝土填好。(3)、井壁钢筋绑扎:采用预先下料、井下绑扎的施工方法,工作井及接收井护壁钢筋配筋如下:每节护壁高度不能大于一米,竖向钢筋下料加长200,便于搭接,钢筋具体布置如下图:绑扎好后,经甲方和监理验收合格后,方可支模浇筑砼。(4)、井壁模板支设:井壁模板支设:井壁模板采用加工好的定型钢模板,按井径分块
9、拼装,安装之前应涂刷脱模剂,安装时用U型扣件连接及固定,沿模板底打短钢筋加固,拼装中留一道接缝夹一根48钢管,以便拆模;必要时采用48钢管加固支撑对顶。(5)、井壁砼浇筑:井壁砼浇筑采用商品混凝土,强度为C30,厚度为250mm,加早强剂。砼利用吊桶下送,用圆形防护板作布料台,砼应对称浇筑,防止模板侧移,砼采用人捣实,每次分层厚度100200mm,防止漏捣。首节井壁砼拆模后,放出中心线及标高于其上。(6)、模板拆除:井壁混凝土终凝8个小时后才能拆除支撑,强度达到1MPa以上时才能拆模,拆模时先拆除钢管,再撬模板;拆下的模板应及时清洁,变形的模板应及时修整。接着进行下一节护壁施工。(7)、井坑地
10、表水及井坑排水1、地面排水:为防止地表雨水冲刷基坑,造成塌方,在基坑开挖前基坑四周地面设排水明沟,同时设置集水井,经沉淀后再让地表水排向地下管道。2、井坑内施工排水,施工时在井底中间设置集水坑,及时抽水,以免浸泡井底。二、导轨安装工作坑底板施工前应提前进行钢板预埋作为枕铁,导轨选用22#钢轨,用压板固定在枕铁上。三、 后背安装后背采用2.43m的整体式后背,由30#工字钢拼装组成,型钢前部焊接20mm厚钢面板,后部焊接10mm厚钢板,使之形成整体。后背卧到工作坑底以下500mm,并应与管道顶进方向垂直,与工作坑壁之间的空隙部分用碎石填充并捣实。四、入洞口装置顶管过程中,无论是管从工作坑进洞,还
11、是出洞,管子与洞口之间都必须留有间隙,但间隙必须做好封闭,如封闭不严,地下水、触变泥浆和泥砂就会从该间隙中流到坑中,影响坑内作业,严重时会造成洞口的坍落,造成事故,故洞口必须做止水,止水方法为,在入洞口位置浇筑300mm厚混凝土止水墙,墙外侧安装二道止水橡胶圈。各橡胶圈中间用=10mm钢板作为隔挡和固定橡胶圈用。止水圈橡胶质量应达到:拉伸度300%,邵氏硬度在505范围之内。2 工艺准备2.1 泥浆系统泥水平衡用注入泥浆采用钢制罐,容积共计18m3。出泥浆采用漩流器及振动筛进行出渣。泥浆由离心泵传送。安装好地面泥水泵和排泥泵,安装好工作井内排泥泵及管线;启动冲洗模式检查泥路循环是否正常;检查电
12、磁流量计Q通过PLC系统对变频调速排泥泵流量控制情况,并作调整。检查压力计C2通过PLC系统对变频调速排泥泵流量控制情况,并作调整。2.2 减阻系统 管道顶进过程中减小摩擦阻力采用触变泥浆,现场设置搅拌罐一台,储存罐两个,每个3m3。触变泥浆管路使用DN50钢管,泥浆通过离心泵送至坑下管道内。顶进开始前做好触变泥浆配比,用搅拌机拌和足量浆液以备使用。2.3 动力系统现场由委托方提供总配电箱一个作为D=800mm顶管机使用。所有用电设备均是一机一闸一漏一箱,单独控制。2.4 井底内平面布置 工作井内机具名称单位数量规格主推进千斤顶台1300t行程3.4m主推千斤顶泵站套1护口铁套1自制洞口密封环
13、套1自制排泥泵套1渣浆泵测量用激光经纬仪套1 布置的管线及电缆名 称规 格泥水管150排泥管150触变泥浆管50集水坑排水管75动力电缆2条,150mm2自控电缆1条有线通讯电缆1条2.5 管内断面布置砼管内布置管线如下表:序号名 称规 格材料单位数量1泥水管150(6寸)钢管条12排泥管150(6寸)钢管条13触变泥浆管50(2寸)钢管胶管条14动力电缆150mm2条25照明线36V10mm2条16自控电缆条17通讯电缆条1以上管线除5照明线在管线中区域布置外,其余全部与顶管管线通长。3 初始顶进顶进准备工作完成后,开始初始顶进。初始顶进在顶管工作中起着很重要的作用,一要穿过工作井洞口,在这
14、过程中保证洞口结构不被破坏,同时水和流砂不进入顶坑。二要保证高程、中心偏差最小,为正常顶进打下良好的基础。3.1 初始顶进速度控制顶进用工作井顶进设备进行速度控制,分为两个部分,机头入洞阶段速度控制在35mm/min,影响速度因素:一是刀盘切削水泥砂浆砌体厚度,当刀盘转速2.2转/min时,顶进速度35mm/min,砌体切下厚度1.42.3mm,在这样厚度下破碎成粗粉末状,便于泥浆带出;二是机头没入土时,机头克服刀盘旋砖产生的扭矩,靠的是机头重量产生的与轨道摩擦力,吃刀太深扭矩大,机头会旋转。第一节管进洞阶段,刀盘速度控制在1020mm/min,此阶段重点是找正管子中心、高程,偏差控制在5mm
15、之内,所以速度不要太快。3.2 初始顶进泥水控制洞口封闭安装后,先不转刀盘将机头缓慢平推入洞内1:2水泥砂浆粘土砖砌体。顶进时进泥流量控制在0.40.6m3/min,作用润滑刀,切削砌体杂物泥水带出,此时泥水分两部分流出,一部分由机头外流入集水井,集水井设4寸泥浆泵排入砂水分离装置;另一部分由机头出泥管排入砂水分离装置。初始顶进时,进泥流量控制在0.60.8m3/min,泥水容重: =1.20,泥浆由顶管机出泥管排入砂水分离设备。顶管机泥水仓压力控制在40KPa。3.3 测量初始顶进后500mm,顶进测量开始,每顶进300mm做一次中心、高程记录,并及时向技术负责人汇报,以便采取措施。3.4
16、纠偏顶管机头没有全部进入洞时,在机头中心、高程偏差不大于20mm,不考虑纠偏,因此时轨道在控制前进方向,另外因机头没有全进管,此时纠偏如不采取措施,纠偏没效果反而使第一节管偏离轨道。如中心、高程偏差大于20mm,要停止顶进,由项目技术负责人主持研究是否纠偏及纠偏方案,此时纠偏高程时,轨道上管要加配重,纠偏中心时,轨道管要加两侧支撑。机头全部入土后,高程、中心偏差大于10mm要纠偏,此时纠偏用机头纠偏设备,但应用人工操作、全站仪测量,暂不用自动纠偏设备。初始顶进终点,中心控制在5mm以内,高程控制在10mm以内,为以后掘进打下好基础。3.5 触变泥浆减阻当机头全部进入后封闭后,开始由机头向管内壁
17、注触变泥浆,触变泥浆压力初始顶进时控制在70KPa,流量控制在0.03m3/min。3.6 拉紧联系装置将顶管机与最初的三节砼管进行拉紧联系。距管口300mm处有预埋铁,拉紧用的丝杠尺寸为18,长度为1m。每个管口连接处及顶管机与管口连接处分别以4根丝杠拉紧。4 正常掘进本工程顶管技术难点:. 现有接收井的水排放、清淤,回填层距离长,泥水仓工作面容易塌方;.解决长距离顶进.长距离顶进保证轴线偏差在左右30mm范围内,高程控制在+10mm,-20mm,而且管线为混凝土管,纠偏曲率半径比较大;.地下水位高,纠偏难,顶管后封闭漏水问题;.如何在保证质量与安全的前提下保证工期;.供电功率大,如何保证正
18、常安全供电。4.1 顶进主要参数泥浆在整个顶管过程中起着关键作用,泥浆的压力、浓度影响挖掘面的稳定性。泥浆浓度流量影响到切削下土体能否正常送到地面。泥浆配比要在优选货源的前提下优化配比,并能根据土质变化及时变化。泥水仓泥浆压力须始终大于水压力。机头顶进速度设定100mm/min,如要加大顶进速度,在保证泥水仓泥压的条件下,要先加大泥浆流量,再计算顶进速度,否则排泥管会堵塞。流量计设定0.8m3/min。4.2 泥水管理(1)地质概况中途主要经历粘土层。(2) 泥水质量控制 密度 为了保持开挖面稳定,必须可靠而迅速地形成泥膜,以使压力有效地作用于开挖面。 粘度 泥水的粘度是另一个主要控制指标。从
19、土颗粒的悬浮性要求而言,要求泥水的粘度越高越好,根据泥水处理系统的自造浆能力,随着顶进节数的增加,泥浆越来越浓,粘度也呈直线上升,而粘度的增加并非说明泥浆的质量越来越高,因此,泥水粘度的范围应在2025S,考虑到粘度的调整有一个过程,应在泥浆粘度为22S时(调整槽粘度),即可逐渐添加CMC,添加量的多少视粘度下降的趋势而定。 析水量 析水量是泥水管理中的一项综合指标。泥水的析水量应小于5%,降低土颗粒和提高泥浆的粘度,是保证析水量合格的主要手段。泥水监控是一个使用小调整使用大调整使用的无限循环过程,是一个动态变化过程。检查配比是否合理的标准是地面沉降量,沉降量得到控制后就要注意泥水指标的变化趋
20、势,使之稳定在某一区域内。 (3) 逆洗时的压力控制 逆洗是顶进过程中较为常用的防止和消除排泥管吸口堵塞的方法。 在逆洗过程中,由于土仓或顶管机内的排泥管处于堵塞状态,因此逆洗时应提高排泥流量,但不能降低切口水压,整个逆洗过程必须密切注意开挖面稳定情况。推进、逆洗和旁路三状态切换时的切口水压控制偏差值为:0.02MPa。 (4) 开挖面稳定的判断方法 开挖面稳定是泥水平衡顶管顶进施工中最重要的管理项目之一,它直接影响着顶管施工质量。控制每节掘削量是开挖面稳定的必要保证。 掘削量的控制 根据地质情况进行理论掘削量计算: w=V(1-n)r W:理论掘削量(m3/Ring) V:砂性土在顶管机断面
21、内所占的体积(m3) n:砂性土的孔隙度(%) r:砂性土的密度 W:实际掘削量(m3/Ring) rs:土的比重Q1:排泥流量(m3/min) p1:排泥密度(kg/m3) Q0:送泥流量(m3/min) p0:送泥密度(kg/m3) t:掘削时间(min) 实际掘削量直接显示在计算机屏幕上,它较真实的反映实际掘削过程中的掘削量。 实际掘削量W(干砂量)与偏差流量q的关系: 偏差流量q瞬时计算式: q=Q1-(AVS+Q0) q:偏差流量(m3/min) A:刀盘面积(m2) VS:顶进速度(m/min) 上式变换可得到排泥流量计算式: Q1=(AVS+Q0)+q 掘削量的判别方法 偏差流量
22、为正值时,顶管机处于超挖状态,干砂量比标准值大;偏差流量为负值时,顶管机处于溢水状态,干砂量比标准值小。 当发现掘削量过大时,应立即检查泥水密度、粘度和切口水压。在查明原因后应及时调整有关参数,确保开挖面稳定。4.3 顶进操作程序下管安装护口铁主顶操作拆卸电缆顶进结束地面操作室排泥送泥沉淀池二级沉淀罐泥浆浓度调整触变泥浆配置出土顶管推进减阻技术要求:1) 下管: 当顶进结束,主顶完全收回后,拆下护口铁,开始吊运水泥管。注意水泥管的方向和位置,并躲避人员及电缆。2) 安拆护口铁:顶进结束并拆卸电缆后,把护口铁拆下,进行水泥管吊运,然后再把护口铁安装上。注意护口铁与水泥管口的形状配合,检查安装是否
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