土壓平衡頂管施工方案

1、河南省南水北調受水區(qū)平頂山供水配套工程10號口門供水工程施工第二標段焦桐高速頂管工程施工方案北京通成達水務建設有限公司平頂山供水配套工程10號口門供水工程二標項目部二O一三年十二月目錄一、前言 (4二、工程概況 (4三、編制依據 (4四、工程特點、工程地質概況及水文地質評價 (51、工程特點 (52、工程地質概況 (53、工程水文地質評價 (5五、施工布置及平面布置 (61、平面布置原則 (62、臨時設施布置 (63、施工組織機構 (6六、主要工程量、施工進度計劃及工期保證措施 (71、主要工程量 (72、施工進度計劃安排 (73、工期保證措施 (7七、材料、機械設備進場計劃 (8八、工程材料

2、的進場計劃 (9九、勞動力進場計劃 (10十、主要項目的施工方案 (101、頂管施工工藝選用 (102、機械式(土壓平衡頂管工藝流程 (113、機械式(土壓平衡頂管施工工藝 (124、中繼間 (145、工作坑及坑內布置 (166、后座墻 (177、頂進施工 (178、頂管機頭接收坑 (20十一、地面沉降觀測 (20十二、頂管施工過程中應注意的問題 (211、管道軸線偏差過大 (212、地面沉降與隆起 (213、頂力突然增大 (214、管道接口滲漏 (225、鋼筋混凝土管節(jié)裂縫 (226、頂管前端正面土體坍塌 (22十三、頂管施工質量控制 (23十四、頂管內鋼管安裝 (23十五、自密實砼澆筑 (

3、24十六、檢查驗收 (24十七、質量保證措施 (24十八、安全保證措施 (25十九、文明施工、環(huán)保和文物保護措施 (291、文明施工措施 (292、環(huán)保措施 (293、文物保護措施 (30二十、應急預案 (301、應急組織機構 (302、應急物資 (303、安全事故應急措施 (314、現場急救步驟 (325、事故調查、處理方法 (32焦桐高速頂管工程施工方案一、前言南水北調平頂山配套工程10號口門供水工程施工第二標段18+835.35518+935.355為焦桐高速穿越高程,我標段投標時根據招標文件、地質描述等條件,頂進時采用人工掘進法進行頂管施工,但實際中發(fā)現:1、施工區(qū)域地下水位很高,頂管

4、頂進區(qū)域全部在地下水位內。2、頂管頂進區(qū)域內有一層粘土巖(裂漿石,而且?guī)r層較厚,塊徑大。3、高速管理部門對路面沉降要求較高,人工掘進法頂進需全段降水,如果不降水將無法施工,但全段降水高速路基、路面都將受到影響。4、焦桐高速頂進砼管管徑較大(直徑3780mm。根據以上原因我項目部為保證施工安全和穿越頂管順利完成,原穿越焦桐高速頂管施工方案敞開式人工挖掘頂進法調整為機械式(土壓平衡頂進法進行施工。二、工程概況10號口門供水工程施工第二標段:合同編號PDSJ-2012/10/SG-02,位于平頂山葉縣境內,起點為葉邑鎮(zhèn)與龍泉鄉(xiāng)的分界點、干線樁號10+105.027處,終點為平頂山與漯河市界河干江河西

5、北岸龍泉鄉(xiāng)王樓村、干線樁號20+950.000處。本標段中從樁號18+835.355開始至18+935.355為穿焦桐高速頂管段(見附圖,頂管長度95m,砼套管DN3200,內穿鋼管DN2600,回填自密實砼。三、編制依據1、南水北調平頂山配套工程10號口門供水工程施工第二標段招標文件2、10號分水口門供水工程施工10-2標穿越公路工程施工圖;3、南水北調中線一期北京PCCP管道工程施工質量評定驗收標準(NSBD3-2006;4、給排水管道工程施工及驗收規(guī)范GB50268-2008;5、頂管施工規(guī)程DG/TJ08-2049-2008;6、頂管施工技術及驗收規(guī)范(試行四、工程特點、工程地質概況及

6、水文地質評價1、工程特點(1本工程為地下作業(yè),且開挖較深,要恰當選擇工作坑位置,注意安全。(2施工工期緊,施工中要做好各工序的交叉作業(yè),嚴格按照計劃組織施工。(3本工程地下掏挖作業(yè),危險性大,且材料均做垂直運輸,需加強安全教育和安全巡視工作。(4地下作業(yè)對中線控制較難,因此應加強測量工作,頂進時每鎬測量一次,確保全線貫通。(5 本工程地下水位高(施工底高程74.51,水位高程78.9m。(6頂管位置(管頂區(qū)有一層松散塊狀石(厚度約 1.6m,不利于掏挖施工。2、工程地質概況焦桐高速位于葉縣齊莊西南約800m,樁號18+060左右,交通較便利。地貌單元為崗地,地勢西高東低,地形起伏較大,沖溝發(fā)育

7、。道路附近地面高程81.8-82.2m,道路地面高程81.4-81.8m,路面寬約27m,施工場地開闊。根據地層時代,巖性及空間發(fā)布特性,將建筑物場區(qū)地層劃分為3層,分別為:低液限粘土(alQ41低液限粘土(alQ3粘土巖(N1L(見附圖。粘土巖(N1L:淺棕紅色、棕黃色、姜黃色、泥質膠結,成巖差,多呈硬塑堅硬狀。巖芯多呈柱狀,多有黑色鐵錳質結核及薄膜。裂面光滑,裂面見有灰黑色鐵錳質薄膜及灰綠色泥質團塊,含較多鈣質團塊,粒徑一般5-10cm左右,最大粒徑可達15-25cm,局部富集。巖相變化較大,局部夾雜砂質粘土及粉砂巖薄層。重粉質壤土(alQ3:淺棕黃色、姜黃色,可塑-硬塑狀,含鈣質結核,局

8、部含量較高,粒徑一般5-10cm,最大可見30cm,可見黑色鐵錳質結核和斑點,局部粘粒較高,切面光滑。該層厚度一般1.0-5.8m。3、工程水文地質評價場區(qū)地質結構為土、巖雙層結構。建基面主要位于第低液限粘土(alQ3中,開挖邊坡高約6m,存在臨時邊坡穩(wěn)定問題,建議低液粘性土開挖邊坡為1: 1-1:1.5,勘察期間場區(qū)地下水埋深1.2-1.3m,水位高程80.3-80.8m,建基面位于地下水以下,存在施工降排水問題,建議采取相應的降水措施。第低液限粘土(alQ3含少量鈣質結構,如采用頂管施工,對施工有一定影響,場區(qū)低液限粘性土為普通土(類、粘土巖為硬土(類。場區(qū)粘性土屬弱透水性粘土巖屬弱-中等

9、透水性。場區(qū)地下水對混凝土中鋼筋具弱腐蝕性,對混凝土無腐蝕性,對鋼筋具弱腐蝕性。場區(qū)對混凝土及鋼筋混凝土結構具微腐蝕性,對鋼結構腐蝕等級為強弱腐蝕性。五、施工布置及平面布置1、平面布置原則施工總平面布置遵循因地制宜、利于生產、方便施工、交通便利、有利安全、經濟可靠、易于管理、滿足環(huán)保的原則,并注意以下幾點:1施工場地位置綜合考慮地形、地質條件、場內外交通、給水、供電、防洪和排水等因素,盡量選擇地形平坦寬闊、靠近施工現場的地方。2場地劃分和布置(包括生產、生活和交通運輸等應符合國家有關安全、防火、衛(wèi)生環(huán)境保護等規(guī)定。3合理利用地形,合理使用場地,布置要緊湊,盡量減少占地面積和工程量。2、臨時設施

10、布置1臨時設施的布置,能滿足主體工程施工工藝要求,避免干擾,避免和減少料場的重復、住返運輸,并為均衡生產創(chuàng)造條件。2生產設施要盡量靠近施工作業(yè)場所,管理設施應在主體工程的適中位,以利于施工管理,生產、生活設施應有明顯界限。3研究合適的防洪、排水標準,其系統(tǒng)布置應能保證施工場地和施工設施的安全。4特種材料的存放位置根據有關安全規(guī)程的要求布置。3、施工組織機構我項目部負責組織工程施工,并與業(yè)主、監(jiān)理工程師、設計單位密切配合,協(xié)調施工現場管理工作,保質保量按計劃工期完成該合同段工程任務。施工組織機構如下:項目經理:李自力技術負責人:袁建旺質檢員:武洋材料設備負責人:高曉虎安全文明負責人:李炳春技術員

11、:趙萬里資料員:陳立超六、主要工程量、施工進度計劃及工期保證措施1、主要工程量焦桐高速公路頂管施工主要工程量:DN2600鋼管鋪設96m,頂進鋼筋混凝土管95m,自密實混凝土260m。2、施工進度計劃安排為確保該工程在承諾的施工期內按時完成,保證工程質量,項目部選派有豐富施工經驗的技術人員。計劃始于2013年10月20日,計劃開竣工日期2013年12月30日,共計71天。根據總工期要求,結合本工程特點,特制定頂管施工進度計劃,計劃工期71天。根據工程量和每個班組每天大約出土量計算,挖土頂進需15天,工作坑開挖與支護需27天,設備安裝拆除需5天,鋼管安裝需要15天,管間自密實混凝土澆筑需7天,完

12、工清場及驗收需2天。3、工期保證措施1組織施工隊伍、設備進場,并做好開工前的準備工作。2按形象進度計劃要求,合理安排工序施工,組織平行流水交叉作業(yè),協(xié)調好工序之間的銜接。3搞好計劃管理,保證均衡生產。根據人員、設備安排,合理劃分施工段,進行流水作業(yè)。施工過程中,由項目經理加強指揮與協(xié)調,定期召開生產調度會,及時解決施工生產中存在的問題。4進度計劃設專人定期檢查和記錄,及時發(fā)現問題,分析施工進度比計劃超前和滯后的原因,制定補救措施。5采用先進施工工藝,先進技術,加快施工進度。處理好質量與進度的關系,開展全面質量管理,提高工程質量,杜絕事故,避免窩工。6組織專業(yè)隊伍進場施工,杜絕不合格工人進場。七

13、、材料、機械設備進場計劃根據進度計劃安排,做好機械設備進場計劃,并做好機械設備的保養(yǎng)、維修與調試工作,保證施工需求,充分發(fā)揮機械設備的效能,以保證總工期目標的實現。(見下頁頂管主要施工機械設備表序號機械設備名稱規(guī)格單位數量備注1 土壓平衡頂管機3780 套 12 電焊機BX-330 臺 43 注漿泵臺 24 灰漿攪拌機臺 25 主頂油泵站套 16 千斤頂200T 個87 激光經緯儀臺 18 水準儀臺 19 吊車130T(80T臺 210 運土車輛 111 空壓機臺 113 水泵7.5千瓦臺 4 井坑臺 2 掘進14 頂壓裝置全套頂鐵、墊座、滑道15 變壓器400kwA 臺 1頂管施工所需管材表

14、序號管材種類規(guī)格單位數量備注1 機頭管III級節(jié) 12 普通管III級節(jié)37八、工程材料的進場計劃根據工程施工進度安排,合理調配材料進場數量、時間,制定嚴格的采購計劃,做到品種全、規(guī)格對、數量準,并保證所夠材料在合格供方名錄內。材料進入施工現場,材料員必須做好驗收工作,填寫收料記錄,并按規(guī)定對材料進行標識。機械頂管施工主要物資材料計劃表序號品名規(guī)格單位數量備注1 頂鐵 1.5米塊 12 后背鐵240.5米塊 13 護口鐵3750200 套 14 機頭道軌62米套 15 管內道軌6米米1206 洞口止水圈壓圈3780 塊 17 方木根208 手推車個 29 橡膠止水圈3780 套4510 止水圈

15、螺栓M1650 套2011 主頂油泵站支座22001000800 套 112 帳篷套 113 工字鋼100# 米60 (井坑14 鋼板20mm 塊 215 堿KG 200 消耗16 膨潤土噸10 消耗17 注漿鋼管DN326000 根3018 高壓橡膠管DN3220000 根 219 塑料管DN25 米3020 三通DN25 個3021 彎頭DN25 個3022 球閥DN25 個3023 外絲接頭DN25 個3024 空油桶(漿個 125 低壓變壓器36v 臺 126 鋁塑線米20027 電閘箱套 128 機頭閘箱個 129 低壓鋁線10mm2 米20030 電纜線70mm2 米20031 電

16、纜線16mm2 米20032 電纜線4mm2 米20033 架子管6000 根3034 碘鎢燈1000W 個10 消耗35 鋼絲繩164000 根 436 水泥噸10 消耗37 粉煤灰噸10 消耗38 風鎬個 258 管間橡膠墊個38 消耗59 液壓油桶 2 消耗九、勞動力進場計劃擬投入本工程勞動力40人,合理安排施工工序,進行流水作業(yè),提高施工效率,縮短工期。十、主要項目的施工方案1、頂管施工工藝選用由于本標段頂進距離長(95m,地下水位高,頂管位置(管頂區(qū)有一層松散塊狀石(厚度約 1.6m且堅硬,頂進管徑大等因素確定采用機械式(土壓平衡頂管方法施工。機械式(土壓平衡頂管施工是市政管道鋪設的

17、一項新技術,無需全線降水(僅工作坑位置降水,利用土壓平衡頂管機可進行全斷面切削,保持土壓平衡,對周圍土體擾動小,施工時無噪音、無環(huán)境污染,通過可編邏輯程序控制器及各類傳感器等隨時監(jiān)測施工狀況,確定施工參數,使整個施工過程處于受控狀態(tài),從而有效控制頂管頂進軸線、轉角偏差及地面沉降。土壓頂進速度快(平均頂進速度10米/天,適應的土質廣,根據以上原因,決定采用機械式(土壓平衡進行頂進。機械式(土壓平衡頂管突出的優(yōu)點:(1適用的土質范圍比較廣,如在地下水壓力很高,以及土層變化范圍較大的條件下,它都適用。(2通過可編邏輯程序控制器及各類傳感器等隨時監(jiān)測施工狀況,確定施工參數,使整個施工過程處于受控狀態(tài),

18、從而有效控制頂管頂進軸線、轉角偏差及地面沉降,控制精度高。(3與其他類型的頂管比較,機械式(土壓平衡施工時的總推力比較小,尤其在粘土層這種表現得更為突出,所以特別適用于長距離頂管。(4工作坑內的作業(yè)環(huán)境較好,作業(yè)比較安全,由于它采用機械掏土,輸送棄土,為連續(xù)作業(yè),因此進度比較快。(5適用于較大管徑頂管。(6施工設備投入較少,施工方法簡單,技術先進,經濟合理。2、機械式(土壓平衡頂管工藝流程施工工藝流程為:測量引點工作井施工測量放樣井下導軌機架、液壓系統(tǒng)、止水圈等設備安裝地面輔助設施安裝頂管掘進機吊裝就位激光經緯儀安裝掘進機出工作坑正常頂進頂管機進接收坑,如下圖所示。放樣、復核頂管井施工頂管設備

19、就位頂管機進洞進洞密封器安裝送土機械開啟機頭刀盤運轉頂進出土棄土出運主頂推進到位回縮主頂拆除管內管線管節(jié)安裝安裝管內管線出洞密封器安裝頂管機轉場頂管機出洞下道工序3、機械式(土壓平衡頂管施工工藝掘進機被主頂油缸向前推進,掘進機頭進入止水圈,穿過土層到達接收井,電動機提供能量,轉動切削刀盤,通過切削刀盤進入土層。挖掘的土質、石塊等通過轉動的切削刀盤輸送至手推車,然后運送至地面上。在挖掘過程中,采用土壓平衡裝置來維持水土平衡,以至始終處于主動與被動土壓之間,達到消除地面的沉降和隆起的效果。掘進機完全進入土層以后,吊下第一節(jié)頂進管,它被推到掘進機的尾套處,與掘進頭連接管頂進以后,挖掘終止、液壓慢慢收

20、回,另一節(jié)管道又吊入井內,套在第一節(jié)管道后方,連接在一起,重新頂進,這個過程不斷重復,直到所有管道被頂入土層完畢,完成一條永久性的地下管道。掘進機在掘進過程中,采用了激光導向控制系統(tǒng)。位于工作后方的激光經緯儀發(fā)出激光束,調整好所需的標高及方向位置后,對準掘進機內的定位光靶上,激光靶的影像被捕捉到機內攝像機的影像內,并輸送到挖掘系統(tǒng)的電腦顯示屏內。操作者可以根據需要開啟位于掘進機內置式油缸進行伸縮,為達到糾偏的目的,調整切削部分頭部上下左右高度。在整個掘進過程中,甚至可以獲得控制整個管道水平、垂直向3cm內的偏離精度。 當工作井完成以后,經調試完畢的液壓系統(tǒng),頂管掘進機便通過運輸至工地,并安裝就

21、位至導軌上,掘進設備還包括,操縱室和遙控臺、液壓動力站、后方主頂、激光定位裝置、減摩劑攪拌注入裝置、其他輔助裝置包括起重機,發(fā)電機、卡車、電焊機等。主要設備參數:1 設備尺寸外徑:3780mm 全長:5500mm 重量:45t2 切削刀盤電機功率:100KW 轉矩:470KN.m轉速:1.5r/min =3.323 糾偏油缸數量:8個 每個推力:1072KN糾偏角度:上下1.7, 左右1.24 液壓站:37KW頂力:300T 4個 行程:3000mm測量系統(tǒng):用NTS512全站儀導向4、頂力計算、最大頂距確定和準備工作本工程頂管單元長度根據設計圖紙的井室位置、地面運輸和開挖工作坑的條件、頂管需

22、要的頂力、后背與管口可能承受的頂力等因素確定單元長度。本工程143 4 6 7 8 9 頂管系統(tǒng)總體布置圖1 頂鐵 2油缸架 3油缸 4-測量系統(tǒng) 5后靠背6導軌 7止水膠板 8管道 9掘進機 10-油泵11出土車 12吊車 13-管材10 12 11 2 5 1土質參數基本相同,頂力計算時分不同管徑取最大管徑和最大單元長度進行計算。1、頂力的計算最大推力計算,采用經驗公式,按最大頂距100米計算:F=F1+F2上式中:F總推力;F1端阻力;F2側壁摩阻力;F1=/4D2P=1/43.143.7828.36=93.77t式中D管外徑;P控制土壓力;P=KoHo=0.551.98=8.36 t/

23、m2式中:Ko靜止土壓力系數,一般取0.55Ho地面至掘進機中心的高度,取值8m土的重量,取1.9t/m3F2=DfL=3.143.780.85100=1008.88t式中:f管外表面綜合磨擦阻力,根據地質勘察報告,取值0.82T/m2 D管外徑L頂距F=F1+F2 =93.77+1008.88=1102.65t (120070%=840t計算結果表明,當管道一次頂進100m時,總頂力1102.65t大于主搞頂力1200t的70%,并且大于工作井后靠最大承載力(一般為5000KN,既500T,故應采取增加中繼間辦法減小頂力。4、中繼間中繼間原理:解決長距離頂管的頂力問題主要是考慮如何克服管壁外

24、周的摩阻力。當頂進阻力即頂管掘進迎面阻力和管壁周圍摩擦阻力之和超過主千斤頂的容許總頂力或管節(jié)容許的極限壓力或工作井后靠土極限反推力,無法一次達到頂進距離要求時,應采用中繼接力頂進技術,實行分段使實施每段管道的頂力降低到允許頂力范圍內。采用中繼接力技術時,將管道分為數段,在短與段之間設置中繼間。中繼間將管道分割成前后兩個部分,中繼油缸工作時,后面的管段為后座,前面的管段被推向前方。中繼間按先后逐個啟動,管道分段頂進由此達到見效頂力的目的。采用中繼接力技術后,管的頂進長度不在受后座頂力的限制,只要增加中繼間的數量,就可延長頂進的長度。中繼接力技術是長距離頂管不可缺少的技術措施。中繼間由前殼體、千斤

25、頂及后殼體組成。前殼體與前接管連接,后殼體與后接管連接,前后殼體間為承插式連接,兩者間依靠橡膠止水帶密封,防止管道外水土和漿液倒流入管道內,鋼殼體結構進行精加工,保證其在使用過程中不發(fā)生變形。中繼間殼體外徑與管節(jié)外徑相同,可減少土體擾動、地面沉降和頂進阻力。中繼間置數量及安裝位置中繼間安裝的數量及位置應通過頂力計算,中繼間的數量及其在頂進管段軸線上的位置應根據管道與土層的摩擦力計算來決定,設備的頂力使用應按設備頂力設計的70%-80%考慮儲備力,頂進時,當頂力達到中繼間設計推力的30%時(1102.65*0.3=330.79t,即需設置中繼間,當頂力達到中繼間設計推力的70%時,即需啟動中繼間

26、,中繼間設計總推力F=500T。(由10只50T小千斤頂組成。中繼間的構造、組成、拆裝(1、中繼間的構造,中繼間主要有殼體(鋼板制與千頂組成,千斤頂分布固定在殼體上,安裝獨立的電、油路系統(tǒng),殼體(機身結構強度應符合實際頂力的要求。周邊千斤頂分布應該下半部間距小,上半部間距大,中繼間與前后管的連接縫不得大于1.0CM。中繼間設備拆裝要方便。(2、中繼間的組成,中繼間必須具備足夠的強度和剛度,良好的水密性,并且要加工精確,安裝方便。其主體結構由以下幾個部分組成:1、短沖程千斤頂組(沖程為15-30cm規(guī)格,性能要求一致;2、液壓、電器與操作系統(tǒng);(3、殼體和千斤頂固件,止水密封圈;(4、承壓法蘭片

27、;液壓操作系統(tǒng)可按現場環(huán)境條件布置在管內分別控制或管外集中控制。中繼環(huán)上殼體應和管道外徑相同,并使殼體在管節(jié)上的移動有較好的水密性和潤滑性,滑動的一端應與管道特殊管節(jié)相接。中繼間的拆除,頂管到達終點后,應立即開始中繼間的拆除工作。拆除的空間由后面頂進設備向前頂進至管口連接。中繼間的拆除工作事先制定拆除方法,安全措施用交底單形式對實施人員進行指導和教育,保證施工安全,設備完好。B、拆除中繼間應事先將頂鎬、油路、油泵、電器設備等拆除。拆下的油路與輔助連接嘴用棉絲搽凈封堵,拆除零件要保存好。C、拆除順序:先頂側、再兩側、后底側。D、拆除后機器,附件立即返回庫房,清潔整理,保持完好。5、工作坑及坑內布

28、置1工作坑設置形式工作坑設置在公路一側,開挖成直槽式,采用鋼筋砼護壁方法施工。工作坑底槽平面尺寸應滿足機頭尺寸和兩節(jié)套管的長度,同時在工作坑四周挖0.30.3m排水溝,后背做0.30.3m的碎石盲溝,并在工作坑內設集水井用于排出雨季的降水。2工作坑的測量放線首先在工作坑兩側釘基樁,距槽邊大于 1.5m,以防塌土埋樁并保護好,然后測設工作坑中心線,以確保以后頂進時其與管線中心線保持一致。此外在工作坑附道設臨時水準點?？觾仍O備安裝完畢后,在坑內需設2-4個臨時水準點,以確?；屙斆鏄烁吲c套管底面就位標高一致。3工作坑尺寸根據套管管徑大小、管節(jié)長度、埋置深度,工作坑尺寸做如下設計:寬度(WW=D1+

29、2B+2b長度(LL=L1+L2+L3+L4+L5深度(H0H=h1+h2+h3D1-管道外徑(m2B+2b-管兩側操作空間及支撐厚度,取2.5mL1-工具管長度L2-管節(jié)長度L3-出土工作間長度L4-千斤頂長度L5-頂管后背的總長度h1-地面至管道底部外緣的深度h2-管道外緣底部至導軌底面的高度h3-基礎及其墊層的厚度工作井為鋼筋砼結構方形井,長9米,寬7m,高度以實際計,壁厚30cm。工作井井內布置主要是后靠背、導軌、主頂油缸、油泵動力站、鋼制扶梯等。頂管基座為鋼結構預制構件,頂管基座位置按管道設計軸線準確進行放樣,安裝時按照測量放樣的基線,吊入井下就位安裝固定。基座上的導軌按照頂管設計軸

30、線并按實測洞門中心居中放置,并設置支撐加固,保證基座穩(wěn)定不變形。6、后座墻后座墻是頂進管道時為千斤頂提供反作用力的一種結構,有時也稱為后座、后背或者后背墻等。在施工中,要求后座墻必須保持穩(wěn)定,一旦后座墻遭到破壞,頂進工程就要停頓。核算后背受力寬度,應根據需要的總頂力,使土壁單位寬度上受力不大于土壤的總被動土壓力。后背每米寬度上土壤的總被動土壓力的計算公式為: P=0.5h2tan2(45+/2+2chtan(45+/2 -土壤的重度(KN/m3h-天然土壁后背的高度(m-土壤的內摩擦角(oC-土壤的粘聚力(KN/m2后座墻通過詳細驗算后:后背厚1m,采用B22鋼筋間距20cm,C30砼。后座墻

31、主要有功能是在頂進過程自始至終地承擔主頂工作站頂管前進時的后坐力。后座墻的最低強度應保證在設計頂進力的作用下不被破壞,要求其本身的壓縮回彈量為最小,以利于充分發(fā)揮主頂工作站的頂進效率。在設計后座墻時,應使其滿足如下要求。(1、要有充分的強度在頂管施工中能承受主頂工作站千斤頂的最大反作用力而不至破壞。(2、要有足夠的剛度當受到主頂工作站的反作用力時,后座墻材料受壓縮而產生變形,卸荷后要恢復原狀。如壓縮回彈量大,會導致大量行程消耗在后座墻壓縮變形土,從而大在降低千斤頂的有效沖程,使頂進效率降低。故后座墻必須具有足夠的剛度。(3、后座墻表面要平直后座墻表面應平直,并垂直于頂進管道的軸線,以免產生偏心

32、受壓,使頂力損失和發(fā)生質量、安全事故。(4、材質要均勻后座墻材料的材質要均勻一致,以免承受較大的后座力時造成后座墻材料壓縮不勻,出現傾斜現象。7、頂進施工1、機頭入洞先將洞口處的墻壁鑿除,洞口處,人工向前挖土500800 mm,再將機頭徐徐推進洞口里,待刀盤全部進洞,調整止水圈位置,使其完全封閉地下水。然后開動頂管機刀盤,待土倉壓力升到0.1 MPa時,這時螺旋輸送機的土壓也上升到0.07 MPa左右。掘進機開始入土時,機頭外露,只存在軌道對機頭的摩擦力,機頭易發(fā)生旋轉,故在入土前兩米頂進時,頂進速度控制在5毫米/分鐘以下,以防機頭整體旋轉,并觀測機頭傾角和旋轉變化,及時修正和調整。傾角的變化

33、用糾偏千斤頂調正,旋轉角大于30度時,可使用刀盤反轉調正,頂進2米以后在機頭不旋轉的情況下可逐漸加大頂進速度。機頭完全入土后,土倉壓力控制在5080KPa,下第一節(jié)混凝土管做反封閉。2、正常頂進1土倉壓力的設定:按計算表數值設定,施工時設備自控可保證10%的土倉壓力:遇有砂層、砂礫石層、下穿道路、離構筑物較近時,土倉壓力設定適當加大30%左右,以提高安全系數。2觸變泥漿減阻:頂管過程中,須同步注入減阻泥漿,它是減少頂進阻力、提高頂進速度的重要一環(huán),減阻泥漿采用膨潤土配制而成。膨潤土一般要求膠質價在80以上。膨潤土進場后,先測定其膠質價,根據膠質價確定配合比,見下表(重量比:膨潤土泥漿重量配合比

34、膨潤土膠質價膨潤土水堿6070 100 524 237080 100 524 1.528090 100 614 2390100 100 614 1.52膨潤土泥漿的拌和時間一般為20至30分鐘。泥漿制備后,須靜置24小時方可使用,使其充分吸水,膨潤成膠體,使用比重計測其比重,掌握在1.15g/cm3為宜。在機頭尾部設置有觸變泥漿注漿孔,頂進施工的同步注入觸變泥漿,以形成原始漿套;每節(jié)混凝土管均有三個注漿孔,頂進過程中,通過注漿孔持續(xù)補漿。注漿使用擠壓式注漿泵,注漿口壓力控制在0.130.22 MPa。視儲漿池內觸變泥漿下降的速度及頂鎬壓力表讀數調節(jié)注漿壓力。注漿減磨要點:(1 選擇優(yōu)質的觸變泥

35、漿材料,對膨潤土取樣測試。主要指標為造漿率、失水量和動塑比。(2 在管子上預埋壓漿孔,壓漿孔的設置要有利于漿套的形成。(3 膨潤土的貯藏及漿液配制、攪拌、膨脹時間,聽取供應商的建議但都必須按照規(guī)范進行,使用前必須先進行試驗。(4 壓漿方式要以同步注漿為主,補漿為輔。在頂進過程中,要經常檢查各推進段的槳液形成情況。(5 注漿設備和管路要可靠,具有足夠的耐壓和良好的密封性能。在注漿孔中設置一個單向閥,使?jié){液管外的土不能倒灌而堵塞注漿孔,從而影響注漿效果。(6 注漿工藝由專人負責,質量員定期檢查。(7 注漿泵選擇脈動小的柱塞液壓,流量與頂進速度相應配。(8 由于頂管線路長,為使全程注漿壓力不致相差過

36、大,在中間還將增設壓漿泵以增大壓力。3頂進測量:初始頂進每1米測量一次,并做記錄。正常頂進時,每頂進3米測量一次,遇有糾偏每1米測量一次,測量時要注意照射到機頭激光靶上的激光點和管道中心軸線的一致性,若出現偏差通知機手及時調整。測量人員分別繪制出管道中心及高程曲線圖,隨時預測機頭的前進趨勢。4頂進糾偏:不斷地觀察光靶上激光點的行走軌跡,如發(fā)生偏移大于20毫米,預測機頭又有向偏差大的方向發(fā)展的趨勢時,要采取糾偏措施。糾偏時開動糾偏千斤頂。糾偏時每1米測量一次,并做機頭和機尾的數據比較,有回歸趨勢時,保持一段頂進距離后,要停止糾偏,防止左右擺動。糾偏的原則是勤糾、微糾,每次糾偏量不要過大,而且要注

37、意發(fā)展趨勢,當上下、左右均發(fā)生偏差時,先糾上下、后糾左右。5頂進速度:頂進速度控制在30毫米50毫米/分鐘,人洞后的前10米以及糾偏時用較低速度,以后視出土情況、刀盤扭矩情況適當加快頂進速度。6出土外運:掘進機刀盤切削破碎土體,由螺旋輸送機將泥土輸入到管道內部,使用土車通過管道將泥土運入頂進坑中,再使用吊車運到地面,倒入泥土暫存區(qū),定期外運。7安裝管節(jié):管節(jié)下坑前先進行外觀檢查,包括管端面是否平直、管壁表面是否光潔、管體上有無裂縫等等,檢查合格的管子用吊車放到頂進坑內的導軌上,進行頂進。8下管時,機頭在停止頂進的狀態(tài)下,刀盤轉35分鐘,在停機和同時螺旋輸送機出土的情況下,排土液壓門關閉,并斷電

38、以保證土壓倉土壓達到平衡。下管工序完成后,再頂進時,應先開刀盤,再依次開螺旋輸送機、推進系統(tǒng)。9機頭出洞:機頭推進到距接收坑約2米處,拆除接收坑洞口處的墻壁,從接收洞口中心部位打進一根鋼釬尋找機頭,洞口處的土體開裂并向外凸出,仔細測量機頭上、下、左、右的四個方向,與出洞口的大小、位置合適時,啟動主頂油缸繼續(xù)推進,至中心刀露出時,停止推進。安置機頭接收托架,然后,慢慢將機頭推入接收坑內。10使用吊車將機頭吊運出坑。3、泥漿置換頂管完成后及時對管道外壁進行充填加固,把原注入的膨潤土漿置換掉。使用的泥漿置換材料為水泥加粉煤灰漿,其配比為水:水泥:粉煤灰=5:1: 3。通過管道內部的壓漿孔壓注,注漿次

39、數不少于三次,兩次間隔時間不大于24小時。每二節(jié)混凝土管編為一組,分為注漿孔與排漿孔。將注漿泵清洗干凈,吸漿龍頭放入灰漿池內,開啟注漿泵,打開第一組注漿孔,當第一組排漿孔冒出灰漿后,關閉閥門,再打開第二組,以此類推,直到全線完成。再關閉所有閥門,保壓三十分鐘,保壓時注漿壓力為0.5-1MPa。泥漿置換完成后,應拆除主通道漿管和管內弧形漿管就地清洗,以免漿液凝固堵塞。8、頂管機頭接收坑(1頂管機頭出洞前洞口土體加固根據頂管進展情況,為保證掘進機能順利進入接收井,防止掘進機出洞后水土沿工具管與井圈之間的建筑空隙涌入接收井內,保證井內接頭能順利施工。如果發(fā)現地質較差,在掘進機到達接收井前,可對洞口土

40、體進行深攪樁或旋噴樁加固,加固范圍洞口前5m范圍內,洞口四周距管道外側23m。(2頂管機頭狀態(tài)的復核測量掘進機進入接收井前的復核應測量頂管機所處的方位,是確認頂管狀態(tài)、評估掘進機出洞時狀態(tài)和擬定施工軸線及施工方案等的重要依據,使掘進機在此階段的施工中始終按預定的方案實施,以良好的狀態(tài)、準確無誤地進入接收井內。(3頂管機頭進接收坑在接收井磚墻封門破壞后掘進機頭應迅速、連續(xù)頂進管節(jié),盡快縮短出洞時間。掘進機整體進洞后應盡快把機頭和混凝土管節(jié)分離,并把管節(jié)和接收井的接頭按設計要求進行處理,減少水土流失。十一、地面沉降觀測在高速路面上,延主線方向設置3個沉降觀測點(見附圖間距10m,頂管頂進軸線外布設

41、2個沉降觀測點。沉降觀測有施工監(jiān)理單位聘請具有專業(yè)資質的第三方單位進行沉降觀測,在頂管頂進時每天觀測8次,頂進結束每天觀測4次,持續(xù)2周,后期地面沉降連續(xù)1個月,觀測數據記錄在案,路面沉降按照相關管理規(guī)范要求進行,如發(fā)現沉降立即停止施工。十二、頂管施工過程中應注意的問題1、管道軸線偏差過大(1偏差結果管道軸線與設計軸線偏差過大,使管道發(fā)生彎曲,甚至造成管節(jié)損壞,接口滲漏。(2預防措施1頂管施工前對管道通過地帶的地質情況認真調查,指導糾偏。糾偏按照“勤測量、勤糾偏、小量糾”的操作方法進行。2采用同種規(guī)格的千斤頂,使其頂力、行程、頂速相一致,保持頂力合力線與管道中心線相重合。3加強頂管后背施工質量

42、的控制,確保后背不發(fā)生位移,并使后背平整,以保證頂進設備的安裝精度。4頂進過程中隨時繪制頂進曲線,以利指導頂進糾偏工作。2、地面沉降與隆起(1沉降、隆起結果頂管施工過程中或施工后,在管道軸線兩側一定范圍內發(fā)生地面沉降或隆起,使管道周圍道路交通受到影響,甚至危及到正常使用和安全。(2防治措施1嚴格控制頂管軸線偏差,執(zhí)行勤測量、勤糾偏、小量糾的操作方法。2在頂進過程中及時足量地注入符合技術標準的潤滑支承介質填充管道外圍環(huán)形空隙。施工結束及時用水泥或粉煤灰等置換潤滑泥漿。3嚴格控制管道接口的密封質量,防止?jié)B漏。3、頂力突然增大(1增大現象在頂進過程壓力表指針突然增大。(2防治措施1按不同地質條件配制

43、適宜的泥漿,并采取同步注漿的方法,并及時足量的沿線補漿,經常檢查膨潤土質量,特別是不得含砂2頂進施工前對頂進設備進行認真的檢修保養(yǎng)。3停頂時間不能過久,發(fā)生故障及時加以排除。4、管道接口滲漏(1滲漏現象管道接口滲水、漏水。(2預防措施嚴格執(zhí)行管節(jié)和接口密封材料的驗收制度,嚴禁使用不合格產品。嚴格控制管道軸線,必須按“勤糾”、“小糾”的原則進行,以避免接口不勻而使膠圈減小止水作用。下管時,要在鋼絲繩與管口之間加橡膠墊,保護管口。采用F型插口管材,并選用相匹配的橡膠圈,事先檢查橡膠圈的質量,臨下管前抹好潤滑劑,安裝要正確。5、鋼筋混凝土管節(jié)裂縫(1裂縫現象管節(jié)縱向和環(huán)向有明顯裂縫,造成管道滲水、漏

44、水。(2預防措施1管材進場后要進行質量驗收,驗收不合格要及時退貨。2頂進時嚴格控制管道軸線偏差,控制頂力在管節(jié)允許的承壓范圍以內。3在管節(jié)運輸過程中采取管墊等保護措施,并做到吊(支點正確,輕裝輕卸。6、頂管前端正面土體坍塌(1坍塌現象頂管施工中實際出土量遠遠大于理論出土量,且地面有明顯塌陷。(2預防措施頂進施工中采取短開挖、勤頂進的方法,并隨時注意到土質的變化情況,向土倉內加泥漿,使出土量與頂進量基本一致,保持土倉壓力平衡。十三、頂管施工質量控制(1頂管工程開始前,提交完整的施工組織設計,描述依照規(guī)范所必須的測量標志,包括要用到的頂管設備的類型、詳細尺寸、施工原理、技術措施,包括泥漿及廢棄物的

45、處理等。(2采用的管道和管道接縫符合常規(guī)的管道和接縫標準,包括制作材料、誤差、最小長度等等。(3在管道頂進施工之前,首先要確定管道在垂直和水平方向上與設計軌跡的允許偏差,在這一最大偏差的限制下,所鋪設的管道滿足如下兩方面的要求:1符合管道的既定功能要求;2產生偏差的范圍內不能損壞到其他的建筑和設備。(4一般情況下,頂管施工的允許偏差滿足表24.3-1中列出的具體要求。(5頂進施工結束后,頂進管道滿足如下要求:1頂進管道不偏移,管節(jié)不錯口,管道坡度符合要求。2管道接口套環(huán)對正管縫與管端外周,管端墊板粘接牢固、不脫落。3管道接頭密封良好,橡膠密封圈安放位置正確。需要時按要求進行管道管道密封檢驗;4

46、管節(jié)無裂紋、不滲水,管道內部沒有泥土、建筑垃圾等雜物。5頂管結束后,管節(jié)接口的內側間隙按設計規(guī)定處理;設計無規(guī)定時,采用石棉水泥、彈性密封膏或水泥砂漿密封,填塞物應抹平,避免突入管內。6鋼筋混凝土管道的接口應填料飽滿、密實,且與管節(jié)接口內側表面齊平,接口套環(huán)對正管縫、貼緊,不脫落。(6在頂進施工的區(qū)域,應考慮土體和地下水條件以及頂管施工工藝,保證地層的沉降不大于允許的沉降值。(7頂進結束后,對泥漿套的漿液進行置換。置換漿液采用水泥砂漿摻合適量的粉煤灰。待壓漿體凝結后(一般在24小時以上拆除注漿管路,并換上悶蓋將注漿孔封堵。十四、頂管內鋼管安裝頂管施工完成后,拆除工作坑的頂進設備、輔助設備及機電

47、設備,并用挖掘機將頂管的進出口按設計斷面開挖出一段管溝,以使套管內的管道安裝有足夠的操作距離。鋼管焊接采用單面焊雙面成型技術進行焊接,管內接口做防腐砂漿,外部接口由于沒有工作面,靠自密砼起到防腐作用。頂管段出口端的管溝內安裝一臺65T卷揚機,用卷揚機將下入管溝的首根鋼管拉入套管內,鋼管末端露出砼套管約1m,然后下第二根鋼管,與第一根鋼管對口完成后,挖工作坑進行焊接和防腐作業(yè),驗收合格后再用卷揚機將連接好的鋼管拉入套管內,鋼管外露仍在1m左右,下第三根鋼管進行焊接防腐作業(yè),如此循環(huán),將頂管段的輸水鋼管安裝50m,同樣的方法,在出口端用卷揚機將另外50m管道安裝完成,套管與鋼管之間的間隙按設計要求

48、進行回填自密砼施工。為防止鋼管在拉入砼套管內由于摩擦損壞鋼管的外防腐,并減小拉入時的阻力,采取以下方法:在頂管與套管(鋼管之間設置滑輪,減少摩擦系數。十五、自密實砼澆筑在完成鋼管安裝之后進行砼澆筑,為防止砼澆筑照成鋼管漂浮,應分5次澆筑自密性砼,第一次自密性砼澆筑30cm高,待砼初凝后在澆筑第二次砼,第二次澆筑50cm高,方法同第一次砼,依次類推。澆筑砼時兩端用磚砌模板封堵,使用泵送砼施工方法,將砼送入洞中。十六、檢查驗收1、管內清潔,管節(jié)無破損2、頂管段驗收主要包括管道軸線、管間錯口,允許偏差如下:項目允許偏差(軸線位置50管內底高程+30,-40相鄰管間錯口15%壁厚且不大于20 3鋼筋混

49、凝土管的接口應填料飽滿密實,且與管節(jié)接口內側表面齊平。4頂管時地面沉降或隆起允許量應符合施工設計的規(guī)定。5做好施工資料管理工作,及時填寫原始記錄和隱蔽工程記錄(含照片,及時完成竣工資料。十七、質量保證措施1、技術準備頂管前,項目部向作業(yè)班組進行詳細的技術交底工作,每道工序開工和員工上崗前進行簡短的質量要求和技術交底,由各專業(yè)工程人員負責實施,使每個員工上崗前做到人人心中有數,以確保工程質量。認真分析地質資料,摸清施工沿線的地下管線的詳細情況,并制定詳細的技術措施。認真做好施工計劃,保證施工作業(yè)連續(xù)均衡、緊湊,從而有效可靠地控制質量,保證工程質量。作好地質勘察及資料整理工作,認真編制好施工方案和

50、通過不同土層的技術措施及糾偏措施,確保管道的順利頂進。2、測量控制引入測量軸線及水準點,將地面的管道中心樁引入工作井的側壁上(兩個點,作為頂管中心的測量基線。將地面上的臨時水準點引入工作井底不易碰撞的地方,作為頂管高程測量的臨時水準點。此外應在路面上,延主線方向設置沉降觀測點,如發(fā)現沉降立即停止施工。嚴格控制頂管的高程和軸線,應遵循“勤測量、勤糾偏、微糾偏”的原則,確保管道頂進施工,接口對正,高程軸線符合規(guī)范要求。3、糾偏措施頂進施工中,測量發(fā)現偏離中心軸線5mm時應進行糾偏,每次糾偏角度要小,控制頂管前進方向和姿態(tài),糾偏時開挖面土體應保持穩(wěn)定,千斤頂校正法:利用小千斤頂的頂力使管位得到校正。

51、加強操作控制,使頂管均勻平穩(wěn),受力均勻,盡可能減少頂進過程中的傾斜、偏移、扭轉,防止管壁出現裂縫、變形。頂進過程中,應嚴格控制頂力在允許的范圍內,并留有足夠的安全系數。頂管控制在質量標準范圍以內,如果在頂進過程中,發(fā)現方向失控,應該立即停止頂進,逐級上報,經研究同意后,方可以繼續(xù)頂進。十八、安全保證措施1、安全組織措施(1健全安全生產檢查機構項目經理部專門成立安全生產領導小組,項目經理任組長,專職安全員為副組長,各班組組長為成員。專職安全員負責安全生產的監(jiān)督檢查,施工安全生產交底以及安全生產教育等,發(fā)現隱患及時處理,使施工現場處于安全生產狀態(tài)。項目部部根據“管生產必須管安全”,“安全生產,人人

52、有責”的原則,建立健全崗位責任制,明確各級領導,各職能部門及人員在施工生產活動中所負的安全責任,層層簽訂責任書并定期進行考核、評定、獎懲。頂管工程安全組織機構圖 (3員工自覺遵守安全生產規(guī)章制度,不進行違章作業(yè),并且要隨時制止他人的違章作業(yè),積極參加各種質量安全教育活動,主動提出改進質量安全工作意見,愛護和正確使用機械設備、工具和個人防護用品。(4安全教育:了解本報班組作業(yè)特點;學習安全操作規(guī)程制度和正確使用安全防護裝置(設施及個人勞動防護用品知識;確保作業(yè)環(huán)境及使用機具的安全。(5專職安全員安全責任1真貫徹上級有關安全技術勞動保護法規(guī),認真執(zhí)行本企業(yè)制定的各項安全技術措施。2做好安全生產的宣

53、傳教育和管理工作,總結交流推廣先進經驗,協(xié)助項目經理搞好現場安全工作。3深入現場,檢查各項安全設施落實情況,掌握安全生產情況,發(fā)現隱患,采取緊急防護措施,遇有險情,有權暫停生產,并及時上報。4定期參與安全檢查,做好檢查記錄。5參與安全防護設施和設備的檢查和驗收工作。6參加審查施工方案和編制安全技術措施計劃,并對貫徹執(zhí)行情況,進行督促檢查。7與有關部門共同做好新工人、特殊工種工人的安全技術訓練。8進行工傷事故的統(tǒng)分析和報告,參與工傷事故的調查和處理。(6特種作業(yè)人員包括機械工、電工、電焊工、架子工、信號工等必須進行專業(yè)培訓,按規(guī)定到有關主管部門經考試合格后,持證上崗。操作證必須按期復審,方能繼續(xù)

54、從事特種作業(yè)。特種作業(yè)必須嚴格執(zhí)行各種安全技術操作規(guī)程,確保安全施工。2、交通安全措施(1在本次頂管施工中,因不斷行車道,所以要充分做好交通標識牌。(2在頂管作業(yè)前,要和交通路政部門協(xié)調好,落實交通標識標牌的安放位置。(3在頂管穿越焦桐高速路基前1天,距施工作業(yè)500m處設限速標志牌,頂管處在行車道標線上放置反光安全墩,實行通車限速60km/h,委托公路路政部門進行實施。3、安全用電措施(1本工程用電采用自發(fā)電,由一臺50千瓦和一臺60千瓦發(fā)電機組發(fā)電。(2施工現場用電安裝嚴格實行三相五線制,按規(guī)定工作零線和保護零線用不同顏色分開,不符合要求嚴禁使用。(3施工現場配電系統(tǒng)嚴格實行三級供電逐級漏

55、電保護,漏電保護器定期進行檢測。(4施工現場的用電設備必須實行“一機、一閘、一漏、一箱”制,即每臺用電設備必須有自己專用的開關箱,專用開關箱內必須設置獨立的隔離開關和漏電保護器(5為確保人身安全,施工現場臨時用電重復接地保護。(6接地電阻不得大于4,重復接地不得大于10。(7維修時遵循停電、驗電、接地線等技術措施,配電箱懸掛安全警示牌并設專人看護。(8在雷雨天氣,注意用電設備的檢查工作,嚴防漏電。(9施工工地臨時用電實行總配電箱、分配電箱、開關箱三級配電。(10每臺用電設備必須有各自專用的開關箱,嚴禁用同一個開關箱直接控制2臺及2臺以上用電設備(含插座(11動力配電箱與照明配電箱宜分別設置,當

56、合并設置為同一配電箱時,動力和照明應應分路配電,動力開關箱與照明開關箱必須分設。4、機械設備安全措施(1各類車輛駕駛員、各類機械操作員,必須持證上崗,嚴禁無證操作。對駕駛員、機械操作人員定期進行安全教育。(2嚴禁酒后駕駛、操作機械,禁止機械超負荷和帶“病”運轉,并堅持“三查一檢”制。(3機械作業(yè)的指揮人員,指揮信號必須準確,操作人員必須聽從指揮,嚴禁違令作業(yè)。(4起重作業(yè)嚴格執(zhí)行建筑機械使用安全技術規(guī)程和建筑安裝人員安全技術操作規(guī)程中的有關規(guī)定和要求。(5使用鋼絲繩的機械,在運行中禁止人員跨越鋼絲繩,用鋼絲繩起吊、拖拉重物時,現場人員不得站立于繩索端頭,并對鋼絲繩進行保養(yǎng),檢查更換。(6對機械設備定期檢查,對查出的隱患按“三不放過”的原則進行處理,并制定防范措施,防止發(fā)生傷害事故。(7上崗作業(yè)人員必須嚴格按安全操作規(guī)程作業(yè)。(8在風速達到10.8m/