顶管施工

顶管施工 宝安区沙井河片区排涝工程 松岗河管线迁改工程松白公路与创业路交叉口处 顶管施工技术专项 编制: 审核: 审批: 中铁二局股份有限公司 中铁二局深圳市宝安区沙井河片区排涝工程项目经理部 2011年1月 松岗河管线迁改工程松白公路与创业路交 叉口处顶管施工技术专项方案 一、 编制依据 1.1 松岗河整治工程给排水工程施工图纸; 1.2《宝安区沙井河片区排涝工程地质勘查报告》; 1.3《砼结构工程施工及验收规范》 (GB50204-2002); 1.4《给水排水水构筑物工程施工及验收规范》 (GB50141-2008); 1.5《给水排水管道工程施工及验收规范》 (GB50268-2008); 1.6《建筑基坑支护技术规程》 (JGJ120-99); 1.7自行踏勘施工现场了解的情况和收集的相关资料。 二、 工程概况 松岗河整治工程管线迁改工程是对处于河道改造范围内，影响河道改造施工的给水管线进行迁改，以保证供水安全。在松白公路与创业路交叉口处，道路北侧机动车道下存在1根DN1000过路管，横穿新建箱涵，影响河道改造。对现状DN1000给水管进行迁改，整个施工场地为海相淤泥粘土，管线为非开槽敷设，选用地下顶管及沉井施工，沉井的定位及顶管与沉井的碰口要求非常高，因此施工难度相当大。本工程的地质情况比较复杂，根据图纸要求和岩土工程勘察报告，编制工程施工方案。 三、工作井与接收井施工 根据本工程总平面图布置及建设单位对本工程总体要求，本工程 工作井采用方井，接收井采用圆井。工作井接收井尺寸分别为7×5.5m及R=2m，考虑到便于对有限的施工现场进行有效的调节利用，因此对工程施工顺序必须做适当的安排，保证总体工程按期、有序的进行。 施工准备 测量放线 挖基坑(机挖) 做垫层 井壁 制作 沉井下沉 封底 顶管 做流槽 封顶 竣工验收 3.1、基坑开挖及场地排水 工作井、接收井采用沉井方法施工，沉井采用在基坑中制作，以减少下沉深度，降低施工作业面，开挖深度为2.5m，基坑每边比沉井宽2m，四周挖排水沟、集水井，使地下水位降至比基坑底面低0.5m，放坡为1:1.5，挖土采用1台反铲挖土机进行，配合人工修坡及平整坑底，挖出的土运到弃土场地堆放。基坑上自然地面进行使之有定向排水坡度的工作面，并开挖排水沟、集水井，以防地面水、雨水流入坑内，减小井内土壤的含水量。 3.2、垫层回填 根据设计要求井体四周刃脚处采用砂、石(1:1)垫层厚0.5m，宽不少于1m，垫层应分层(0.25m/层)采用插入振动器及平板振动器和人工夯实，随后立模浇筋C15砼垫层，表面应平整压光，标高误差<5mm。 3.3、刃脚成形及井壁制作 3.3.1在砼层上弹出刃脚尺寸线，在其上支设刃脚模板，然后绑孔钢筋。 3.3.2钢筋工程 钢筋在加场地机械成型，现场人工绑孔，井壁竖筋一次绑好，水平筋分段绑扎，底板与墙体连接处预留连接钢筋，为保证钢筋位置正确，钢筋接头采用绑扎接头。垂直钢筋间距采用开出槽口的木卡尺控制，水平筋间距，选用一批竖钢筋按间距焊上短钢筋头控制。 3.3.3模板工程 本工程模板采用定型木模板支撑，钢管支撑，考虑浇筑速度快，对模板产生很大的侧压力，采用φ12@500纵横向螺栓拉结加固，防止模板侧向变形，拉结螺栓中部设钢板止水片，横向@500，纵向@1100设加固围楞，沉井内侧用钢管相互支撑顶牢，确保整体模板的刚度、稳定性和不变形，使砼的几何尺寸，外观有绝对的保证。 3.3.4砼工程 沉井采用C25商品砼，在对钢筋模板进行验收合格后，进行浇筑砼，浇筑刃脚、井壁砼要注意浇筑顺序，每层30cm，将沉井沿周长设多个振捣组，同时浇筑。保证对称均匀下料，防止一侧受压而使模板产生位移、变形，每层必须在2h 之内浇筑完毕，振捣时振动器移动间距不大于0.5m。振捣器应避免碰撞钢筋、模板。振捣器插入下层砼内不小于0.05M，要快插慢拔，每一振点的振捣时间应使砼表面呈现浮浆和不再下沉。在砼浇筑过程中，应经常观察模板、支架、，当发现问题及时采取措施处理。 3.3.5水平施工缝的选择及处理 沉井整个高度7m左右，设两道施工缝。施工缝采用凹槽，该处砼应确保密实平整，无高低起伏，砼后期接面要打凿清理，并浇10cm厚减半石子砼，下沉时第一次浇筑的砼强度必须达到100%，第二次 浇筑的砼达到75%以上。 3.4、沉井下沉施工 3.4.1沉前准备 将所有模板拆除干净，拉结螺栓从根部切割干净用1:2水泥砂浆粉平压光，井内预埋钢筋向上1/7坡向理顺，沉井外侧回填碎石粉夯实，在沉井外壁弹出水平，中分线并在离沉井10米左右设固定水平控制和中分控制。 3.4.2沉井下沉 在刃脚处砼达到设计强度的100%，上部砼达到75%后，开始沉井下沉挖土，井内土方采用人工开挖，每次取土深度为30-40cm，自井的中部向四边对称取土，以保证沉井在下沉过程中，不出现倾斜。自井中取出的土方应堆放在离井10米以外，避免因外部土的压力增大，使井发生倾斜，一轮下沉到位再进行下轮开挖下沉，在离设计深度20cm左右应停止取土观察两天，如靠沉井自重下沉不到位，再用人工慢慢取土，使沉井到达设计深度。 3.5、封底 位于沉井中心设置渗井一个，先将沉井内土形整理成锅底形，自刃脚向中心挖放射形排水沟填以石子做滤水暗沟，中心井深1—2m，插入直径0.6-0.8m周围有孔的砼或钢套管，四周填以卵石，使井底的水都汇集到集水井中，用潜水泵排出，使地下水位保持低于井底面30-50cm。刃脚砼凿毛处应洗刷干净，然后浇筑80cmC20水下砼，强度达到30%，铺设底板钢筋浇筑砼，并捣固密实，砼养护14d期间，在封底的 集水井中应不断抽水，待底板砼达到70%设计强度后，抽除井筒中水后立即向滤水井管中灌入C25早强干硬性混凝土捣实，装上法兰，再在上面浇筑一层砼，使之于底板一平。如地下水较少或无地下水时可一次性浇筑40 cmC25底板砼。 四、顶管施工 根据常规顶管施工，地质土层变化无常，地下水影响大，而全封闭式气压法顶管适应多种地质土层。因此决定采用全封闭式气压法顶管施工工艺，当机头前方遇大块石(直径不大于50cm)时，可采用人工进入，采用半机械化一边顶进一边凿除，弃土及废渣由人力车运至工作井内，吊运至地面运弃。 顶管施工时，因路面车流量大，为保证交通安全，防止路面塌陷，必须先顶进后取土。同时，不间断输送新鲜空气进入顶管内，以保证施工人员操作安全。 4.1、顶管施工程序: 工作井、接收井开挖 钢 筋 砼 护 壁 工 作 井、接收井封底 井内设备安装调试 顶 管 出 洞 出 土 顶进、注浆 测量纠偏 顶管进洞(与污水井连接) 管道接口勾缝 4.2、顶管设备安装 4.2.1、井内顶管设备及安装 DN1000mm顶管选用2台3000KN的油压千斤顶，供油为电动油泵，两台并联供油，千斤顶行程为1500mm。 其它设备包括:导轨、千斤顶架、替顶分压环、后承压板、操作平台、爬梯等。 用16吨吊机将上述设备吊入工作井中。 4.2.2、工作井地面设备 工作井的地面需布置一系列与顶管施工有关的设备，如空压设备、液压设备、泥浆站、起重设备等。 ?空压机 选用多台电动空压机，用于生产压缩空气，经过净化后输入管道内，以保证管道内工作人员的安全。 ?油压系统 选用多台高压油泵，通过高压油路管向顶推油缸输送液压。 ?泥浆站 在井外用膨润土配制泥浆，供顶管时注浆使用，减少土体与管外壁的摩擦阻力。 ?起重设备 管节入井及挖出的土方提升到井外，需用起重设备，可用8吨汽车吊吊装、吊运。 4.3、顶管出洞 当井内、井外的准备工作全部准备好后，可将机头吊放到井内轨 道上，调整好方向，开始顶管的出洞，工作台井壁前墙有机头及管道出洞的预留洞口，为防止井外水土从预留洞口与机头外壁之间的缝隙流入工作井内，预留洞口与管道间设有密封装置。 4.3.1洞口密封结构 顶管洞口密封结构的作用是阻止在顶管过程中泥水从管节与洞口之间的间隙流入工作井内，同时也起定位作用。 根据管道中心与井壁预留洞孔的间隙，制作一个钢结构的内套环，套环内圈设有橡胶止水带环，套环安装在井内预留洞孔与管节之间，外围焊接在洞口的预埋钢板上，内圈橡胶紧贴管节。 4.3.2破墙出洞 当机头前端进入洞口密封圈后，即可破墙出洞，工作井预留洞口是采用砖砌体临时封堵，在顶进前采用风镐凿除内层一部分墙体，然后将机头推进，依靠机头前端刃口破除外层墙体，即可进行正常的顶管施工。 4.3.3方向监测 顶管出洞方向控制得好，整条管道才有可能顶好，顶管出洞不好，整条管道都难于顶好，故必须严格控制顶管出洞精度。采用跟踪测量，随时调整机头出洞的方向及高程偏差。 4.3.4顶管推力计算 本工程管径小, 前方迎面阻力小。按1吨/平方米和1.2倍系估算，顶推力F=67×3.14×1.008×1.2?255t, 所以根据顶管的经验，两个后座梁及护壁0.4m+后座浇筑0.3m素砼是完全可以承受的。 4.4、注浆减阻 将膨润土泥浆注入管道的外周，使管道外壁形成泥浆套，减少管道外壁与周围土层之间的摩擦阻力，膨润土泥浆是在地面泥浆站拌制好静置几小时后，通过注浆泵向管道内泵送。 注浆主管采用φ50mm钢管,从泥浆站直通机头,主管沿线每间隔约10m设一个三通连接注浆支管，每条支管采用φ25mm橡胶管，沿顶管横断面弧形布置，支管上设3~4个三通，连接管壁上预留的注浆孔。顶管过程中应专人交替打开注浆孔阀门，不断地向管外壁注浆。机头尾端要紧随管道顶进同步压浆，后方各注浆点位还必须跟补浆。 4.6、压浆数量和压力 一般压浆量是管道外周环形空隙的1.5~2.0倍，注浆压力根据埋设深度和土的天然重度而定，本工程拟用指标为1.5rH，r为土的重度，H为土的复盖深度，不同的地质条件，灌浆压力各不相同，施工过程中区别对待。 4.7、测量纠偏 管道是否沿着设计线路顶进，是靠测量方法进行监测、检查，平面偏差采用经纬仪测量检测，高程偏差采用水准仪测量。测量的频率一般每天四次或每顶进一节管测量一次，特殊情况次数增多。 通过测量检查的管道偏差，是通过布置在机头上的四组纠偏千斤顶来进行调整，若机头偏左，则千斤顶采取左伸右缩的调整方法，反 之亦然。 4.8、顶管对地下管线及路面、建筑物的监测保护 顶管施工会造成对土层的扰动，使地面可能发生微量的下沉，故对周围建筑物应采取监测保护措施。 4.8.1、监测 对有可能造成破坏的路面进行监测，其方法是在DN1000管通过的路面上布设沉降观测点，定期进行水准测量观测，随时注意道路的变化，是否发生沉降。 4.8.2、控制 在顶管施工中，采取措施控制地基土层沉降量，其措施方法主要有:控制超挖、多挖土及土层的流失;控制(调整)顶管偏差、控制注浆压力及均匀注浆;控制顶进速度，以减少顶管对土层的扰动。 4.8.3、保护 当建筑物地基和道路沉降过大，对建筑物和道路的安全产生危害时，必须对建筑物进行保护。保护措施常用的有两项:其一是对建筑物和道路的地基土层进行注浆(水泥浆)加固;其二是在管道与建筑物之间施工一排帷幕桩对地基进行加固保护。 4.9、 顶进施工中注意事项 ? 工具管开始顶进5,10m的范围内，允许偏差为:轴线位置3mm，高程0,+3mm。当超过允许偏差时，应采取措施纠正。 ? 为防止管节偏移，可将前3,5节管与工具管联成一体。在管道 顶进的全部过程中，应控制工具管前进的方向，并应根据测量结果分析偏差产生的原因和发展趋势，确定纠偏的措施。 ? 顶管机安装前应检查各部件，确认正常后方可安装;安装完毕应通过试运转检验后方可使用;顶管机的启动应由前向后依次进行;顶管机外壳在安装前进行防腐处理。 ? 顶进施工期间，管道内动力、照明、控制电缆的接头要安全可靠。管道内的各种管线应分门别类地布置，并固定好，防止松动滑落。 ? 在顶管机处应放置应急照明灯具，保证断电或停电时管道内的工作人员能顺利撤出。 ?为防止顶管顶进过程中地面沉降的发生，在原配浆的基础上，将水的参量降低6%，来提高触壁泥浆的稠度，起到控制触壁泥浆的流失，可防止地面沉降的发生。 五、主要机械设备 主要机械设备一览表 序号 名 称 规 格 数量 备 注 1 汽车吊 16吨 1台 2 汽车 5吨 1辆 3 卷扬机 5吨 1台 4 卷扬机 1吨 2台 5 千斤顶 300吨 4台 36 空压机 9m 2台 7 压浆泵 ?0.8Mpa 1台 8 电焊机 30KV/A 2台 9 人货车 1.5吨 1辆 10 小车 2.8型 1辆 11 高压油泵 42Mpa 2台 12 气压式顶管机头 DN1200m 1台 3313 挖掘机(1m以外) 1m 1台 14 自卸汽车 4辆 六、施工部署 6.1、管理目标 6.1.1质量目标 本工程的质量目标是确保合格。各级施工负责人，质检员和操作人员，都要将严格以此目标抓好做各项分部工程的质量控制，严格按规范、规程施工和验收，确保目标的实现。 6.1.2安全目标 无死亡及重伤事故发生，轻伤事故控制在1%以内。 6.1.3工期目标 严格按进度计划表中施工工期节奏控制施工，确保计划内完成。 6.1.4文明施工目标 按施工平面图进行布置，现场图牌齐全，做到工完场清，按文明施工工地施工。 6.2(项目部组织管理机构 根据本工程的具体情况，建立工程现场施工管理机构，明确分工和。选派技术素质好、责任心强的施工技术管理人员及施工组，着重从生产调度、施工技术、材料供应、质量和安全的监督检查等方面加强管理。项目部施工组织管理机构的组成详见下表: 项目经理 项目副经理 项目工程师 施质安材核劳后工检全料算资勤员 员 员 员 员 员 保 卫 6.3(技术人员配置 根据该工程情况配置以下施工技术人员: 项目工程师1名，负责技术、质量、安全、计划管理工作。 施工员2名，负责定位放线、施工测量，向队组进行技术、质量、安全交底。质检员1名，对工程质量按国家及省的有关规范、规定和标准进行检查验收。 七.顶管施工质量控制 顶管施工质量控制 项目 允许偏差 0.5? 钢筋砼管最大偏角 50MM 管线轴线偏差 L?100M +30~-40 标高偏差 L?100M 相邻管节错口 ?15MM无碎裂 0.11MPa1 接口抗渗试验应达 内腰箍不渗漏，橡胶止水圈不脱出 顶进过程中地面沉降控制范围 项目 允许变化范围(MM) +10 地面隆起的最大极限 -10 地面沉降的最大极限 顶管在纠偏过程中，应勤测量，多微调，每项纠偏角度应保持10-20:不得大于1?。 顶管质量通病的防治 7.1泥水冒出地面 (1)现象 在顶进时，地面有泥水冒出，在泥水平衡顶管中称之谓冒顶。 (2)原因 因覆土层太浅，泥水平衡顶管的复土深度必须大于1.5倍管外径，否则易发生冒顶。 (3)防治措施 a.控制泥水密封舱的泥水压力，保持在1-1.1倍正面土体静止土压力为宜。 b.土层渗透系数很大，或覆土深度小于1.5时，应加深覆土。 c.增加进水中粘土的比例，适当提高进水比重，使泥水不易渗透。 7.2、叩头 (1)现象 顶管机在推进过程中一直往下走，即使纠偏使用也不明显。 (2)原因 a.大多发生在粉细砂土中。由于泥水平衡顶管机比较重，而且机器转动起会相起震动，这种震动会使粉细砂土很快液化，从而降低了它的承载力，就会使顶管机产生往下沉的趋势。 b.或者是遇到了上下两层不同性质的土，由于下面一层土较软，而使顶管机往下偏。 c.泥水压力控制不好。 (3)防治措施 a.首先仔细阅读土质资料，如果在粉细砂土层中顶进偏低，可调低进泥的泥浆浓度，减小顶进速度。 b.如果是遇到两层软硬程度不一样的土时，应注意让顶管机的头部略微往上翘一些，同时把前三至四节管与顶管机后壳体联成一体。 7.3.泥水管内产生沉淀、堵塞现象 (1)现象:泥水管内泥水流动不畅通，顶管机推进因此也不顺利。 (2)原因 a.在泥水管内生沉淀这种现象大多发生在砂土层中。一是由于排泥泵效率低下流量不足，在泥水管内的流速小于临界流速使泥砂产生了沉淀。二是在顶管机停止推进以前对管内冲洗力度不足致使泥砂产生沉淀。如果是粉细砂，一旦沉淀在泥水管内，时间一长板结起来就比较难冲洗干净。 b.在含水量少的粘土层中，粘土会变成如同鸡蛋一样的泥团，如果泥团过大，它在管道的弯头和蝶阀处会把管道堵塞。无论是哪一种管道堵塞，都会影响顶管机的正常推进，时间一长，顶管机会往下沉，从而影响到顶管的质量。 (3)防治措施 a.如果排泥泵达不到所需的流量要求时，就应该更换。 b.停止推进前必须对排泥管道进行较为彻底的清洗。 c.如果是在含水量小的粘土中推进，应减小刀盘每转一圈时所切削泥土的厚度，同时适当加大送水量。另外在排泥管道与基坑旁能之间加一只沉淀箱，可让土块或卵石在该箱里沉淀下来，过一段时间只需打开箱底排出。 八、安全保证措施 8.1安全生产目标 本工程的安全生产目标是:不出现重伤以上事故，轻伤 率控制在1‰以下。 8.2安全保证措施 工程开工后，严格执行公司的安全生产奖罚。 施工前，在进行施工技术交底的同时进行安全技术交底，每周都组织全体员工进行安全学习。 用电系统采用三相五线制，用电系统要描绘成图，经审批后按图搭设。发电机附近不得堆放易燃、易爆物品。 电气设备和线路的绝缘必须良好，各种电动机械必须接地，接地 电阻不得大于4Ω。电气设备及线路检修时，应先切断电源。 正确使用个人防护用品和正确采取安全防护措施。进入施工现场，必须戴安全帽，基坑内工作人员必须着绝缘水鞋。 机械设备作业人员必须经过专业训练、考核，持证上岗，在操作各种机械中严格执行机械的安全操作规程。 装配式构件的安装，如钢模板，应制定安装方案，并建立统一的指挥系统，并组织人员进行培训。 深基坑开挖，必须按照审批的施工方案进行，在基坑四周一定要设置围栏，晚上在围栏上要有警示灯，要设置专用楼梯，供施工人员上下基坑。在深基坑开挖时要有专人观测支护的变形状况，如发现基坑有异常变化以便施工人员撤离。 机械上料时，在铲斗移动范围内不得站人，铲斗下放严禁有人停留和通过。驾驶室或操作室应保持整洁，严禁有易燃、易爆物品。严禁酒后操作机械，严禁机械带故障运转或超负荷运转。 贯彻执行安全检查制度，做到每日检查、日常检查、定期巡视检查和突击检查相结合。