顶管施工方案.docx
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顶管施工方案
第一章编制依据
(一)旧晋祠路拓宽改造工程排水施工图。
(二)施工现场条件、特点。
(三)公路桥涵施工手册。
(四)旱西关热力顶管、北中环污水顶管施工经验。
(五)我公司现有顶管设备。
第二章工程概况
(一)工程说明及特点:
旧晋祠路拓宽改造工程P1段污水在桩号0+709.44处东折,沿九院沙河北东行,终点接入新晋祠路现状污水井中。
顶管段L=46m,管径D=900mm。
埋深7.75~6.86m,坡度i=0.0018,该段破路手续从2004年5月至今一直未能办理,拟采用顶管工艺进行施工。
(二)管材的确定和选择:
一般顶管工程中使用的管节有钢管和砼管两种,为预防顶管时中线、高程超过允许偏差,将管内径修改为DN=900mm,建议采用钢管,管质要求:
DN=900mm,壁厚15mm,管长2m。
施工组织设计目标:
进度目标:
合理安排,争取提前竣工。
安全目标:
事故发生率为零,人员伤亡率为零。
质量目标:
优良。
竣工目标:
2005年4月30日。
第三章施工总体规划
(一)工序安排按照施工进度计划实施,提前计划好人、料、机,并对可能存在的问题制定相应的预防和保证措施,确保按期完工。
(二)施工部署结合现场条件,顶管施工工作井设在新晋祠路0+959~0+965间。
生活区及办公区在新晋祠路警校北院,施工现场搭一帐篷,作为临时休息及看场。
0+950以西作为材料存放场地。
施工用电在附近厂矿联系电源,铺设电缆至施工现场。
施工用水为井水,生活用水为自来水,施工现场较大,因地制宜,满足施工要求,由于本工程地处干道边,来往车辆较多,施工时应确保文明、安全施工。
工作场地应在街道之间设置围挡围护,长度30米。
(三)施工组织机构及劳力安排:
为了防止中间间息时间过长,土体与管体阻力增大,采用二班工作制,24小时不停。
工种
人数
工种
人数
顶管
4
降水
2
修理
1
机械
2
测量
2
质检
1
架工
1
电工
1
木工
2
壮工
20
安全
1
合计
35
4、施工进度计划见附图
5、主要材料计划
序号
材料名称
规格
数量
备注
1
钢管
DN=900mm,壁厚15mm,管长2m
16节
2
顶铁
0.45×1.0m
1根
3
小顶铁
0.3×0.3×0.45
16块
4
50#导轨
L=6m
2根
5
方木
20×20cm,L=3m
16根
后背加固
6
槽钢
宽20cm,长2m
4根
导轨下铺与垫层同平
6、施工机械计划见附图
第四章施工方案
(一)降水
根据地质水文情况,小室基坑施工及顶管施工中必须先进行人工降水,降水采用深井降水,在新晋祠路路西有去年的一个降水井可利用,在新晋祠路路东需补打一眼。
施工前必须先挖探坑1.5m深,以防止损伤地下管线。
1、井深H=管底挖深7m+地下水降至管底以下2m+滤管长度4m+抽水泵吸水头高度1m+井筒内预留回淤高度2m+降水坡度1m+井内安全深度2m=19m。
2、深井施工采用冲击钻成孔,孔径φ600mm,孔深19m,滤管φ300mm,无砂透水砼管,降水井施工必须保证成孔出水质量。
3、深井布设:
为避开行车道,将降水井布设于路东管线左侧2米处。
4、在顶管施工时要保证连续抽水,降水设专人看护。
(二)工作坑
1、工作坑清理
根据现场实际条件,工作坑设在0+959—0+965间,该坑去年已基本成型,后因破路手续一直未能办理,该坑被雨水浸泡时间较长,施工时需将坑内积水排尽,估算3台5cm潜污泵需排水10昼夜。
水排尽后清理工作坑范围内淤泥,约6×6×0.5=18m3用红旗吊垂直运输堆弃至工作坑以西空旷场地。
2、工作坑设计
工作坑宽度:
W=D1+2B
D1为管外径1.16m。
2B为两侧操作空间取3m。
固工作坑宽度为4.16m。
工作坑长度:
L=L1+L2+L3+L4+L5(m)
式中:
L1—钢刃脚0.5m
L2—管节长度(m)取2m计算
L3—出土工作组长度取1.5m
L4—千斤顶长度(m)此处取1.1m
L5—顶管后背总厚度(m)200*200方木及40号工字钢
故取L5=600mm
所以计算工作坑长度L=5.7m,当受到场地限制时也可取5.2m,或拆除P1-27#井。
工作坑深度:
应为管道埋深加导轨尺寸及基础式垫层的厚度。
工作坑西为P27号检查井,工作坑南为正在施工的雨水方涵,这两面较为安全可不做处理,工作坑东面、北面放坡按1:
0.55考虑,放坡后可不进行加固处理。
坑上清理干净,围护起来,防止人物掉入工作坑,施工时随时观测坑壁动静,发现情况及时处理。
3.工作坑基础
工作坑基础形式为砼基础。
由于工作坑底板是保持顶进设备及工作平台的持力层,故必须保证受力要求,采用片石垫层砼基础铺满全基坑,片石垫层厚30cm,砼厚10cm,强度等级C15。
在坑角设集水坑,设水泵以备排水。
4.导轨
(1)导轨设置在砼垫层基础之上,其作用是引导管子按照设计的中心线和坡度顶进,保证管子在顶入土中之前位置准确。
本工程计划采用50#钢导轨,长度等于6米。
导轨净距A=2√[D-(h-e)](h-e)
D=管外径1160mm
h=导轨高度152mm
e=管外底距垫层距离30mm
A=2√[1160-(152-30)](152-30)=712mm
安装导管时要先确定管外径及导轨高度,如有出入时,导轨净距按此公式调整。
(2)导轨的安装及技术要求
由于导轨是一定向轨道,其安装质量对管道顶进工作影响很大。
因此安装后的导轨应当牢固,不得在使用中产生位移;并且要求两导轨应顺直、平行、等高于该处管道的设计高程,纵坡应与管道设计坡度相一致。
安装导轨时,应首先利用垂球和直尺确定导轨的间距和平面位置,然后测出导轨各点的实际高程,并与设计高程相比较,确定导轨的高程调整最后进行安装。
在砼基础上时,可在浇筑砼基础时,在砼基础内预埋槽钢,将钢轨放在预埋件上,用电焊将钢轨与预埋件焊牢。
导轨的安装精度必须满足施工要求。
其允许偏差为:
轴线3mm;顶面高程0—+3mm;两轨内距±2mm。
5.后背
后背是千斤顶的支撑结构,承受着管子顶进时的全部水平顶力,并将顶力均匀地分布在后座墙上。
后背应具有足够的强度、刚度和稳定性,当最大顶力发生时,不允许产生相对位移和弹性变形,此外考虑后背是临时结构,应力求节约。
本工程采用浆砌片石、钢板桩、排木相结合后背,浆砌片石后背见附图。
(1)浆砌片石后背:
浆砌片石挖至深度后,放一排钢板桩,连接并焊成整体后进行浆砌片石施工。
在钢板桩前放20×20cm方木两排,在立铁外侧放一根大刚度横铁,千斤顶作用在横铁上。
(2)顶力计算:
经计算顶力大约为Pmax=MD2L
=1.5×1.162×46
=93吨
M土质系数取1.5
D管外径1.16
L顶管长度46
6、顶进设备
顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、顶铁、下管及运土设备。
(1)钢刃脚安装
为了减少顶管阻力,在第一节管前安装钢刃脚,其作用主要是切土,较无刃脚的阻力大大减少,并能防止塌方。
钢刃脚采用15mm厚钢板焊制,在管顶中心间距5cm焊一道,外焊5mm厚铁皮,在预制管的第一节前端预埋50cm长、1.5cm厚的钢板作为焊接用,钢刃脚安装详图附后。
(2)减小钢管与土的摩阻力措施
喷石蜡法:
人工涂刷石蜡后用喷灯烤化,使石蜡渗流到钢管外表的孔隙中,此法可减少顶力30%-38%。
第五章施工程序及操作方法
1、施工程序
⑴测量放线:
根据设计图纸的要求,将顶管工作坑的位置测设到地面上,并引测临时水准点;
⑵工作坑清理、垫层施工;
⑶安装设备:
主要包括顶进设备、出土和下管设备、测量设备、照明和通风设备等;
⑷顶进操作:
顶进操作包括挖土、运土、顶进、更换顶铁及测量校正等工作,可按两个循环进行;
⑸拆除设备;
⑹在工作坑内铺设钢管对接;
⑺回填。
2、操作方法
⑴挖土与运土:
管前挖土是保证顶进质量及防止地面沉降的关键。
由于管子在顶进中是顺着已挖好的土壁前进,所以管前挖土的方向和开挖形状,直接影响顶进管位的正确性,因此管前周围超挖应严禁控制。
在允许超挖的稳定土层中正常进行顶进时,管端上方允许有≤15mm的空隙,以减少顶进阻力。
管端下部1350中心角范围内不得超挖,保持管壁与土壁相平,也可留10mm厚土层不挖,在管子顶进时切去,防止管端下沉。
管前挖土深度为钢刃脚范围30cm,严禁超挖,操作人员工作时,要警惕土方坍塌伤人。
管前挖出的土方应采用自制运土小车,在管壁上滚动推出,用红旗吊垂直运输。
⑵顶进:
顶进是利用千斤顶出镐在后背不动的情况下,将管子推入土中。
其操作过程如下:
1安装U型顶铁或圆形顶铁并挤牢,待管前挖土满足要求后,启动油泵,操作控制阀,使千斤顶进油,活塞伸出一个行程,将管子推进一段距离;
2操纵控制阀,使千斤顶反向进油,活塞回缩;
3安装顶铁,重复上述操作,直到管端与千斤顶之间可以放下一节管子为止;
4卸下顶铁,下管,管道的接口方法:
见给水排水标准图集95S222。
距管外皮9cm范围内在顶管前放油毡3-4层或油麻绳,距管内皮4cm在顶管完毕后用1:
1膨胀水泥打口。
5重新装好U型顶铁或环形顶铁,重复上述操作。
顶进时应遵照“先挖后顶,随挖随顶,预防为主,纠正为辅”的原则。
应连续作业,尽量避免中途停止。
另外在管道顶进中,发现管前方坍塌,后背倾斜、偏差过大或油泵压力表指针骤增等情况,应停止顶进,查明原因,排除障碍后再继续顶进。
管道接入点为现状污水井,在即将结束时,要联系污水厂将水抽尽,顶破井室墙身。
管内用鼓风机确保通风。
管内用36V照明灯,作为管内施工照明,工作坑外设小型变压器一台。
⑶测量方法:
管道顶进中应不断观测管道的位置和高程是否满足设计要求,特别对正在入土的第一节管的观测尤为重要。
当采用手工掘进时,第一节管进入土层过程中,每顶进30cm,测量不少于1次;管道进入土层后正常顶进时,每50cm测量不少于1次。
纠偏时应增加测量次数。
顶管测量本工程计划采用激光水准仪来控制方向和高程。
基本方法是在管的前方设置接受靶,在工作坑内固定位置设置激光水准仪,使激光仪发射的光线与设计坡度一致且通过接受靶中心,此光束的高程与设计坡度线要保持常数。
如果激光光线在顶进过程中永远射在接受靶中心,顶管的方向和高程就是正确的。
如果激光光线偏离靶心说明管道出现误差。
⑷顶管的纠偏方法
在顶管中如发现受节管子发生偏斜,必须及时给予纠正,否则偏斜会越来越严重,甚至发展到无法顶进的地步。
出现偏斜的主要原因有管节接缝断面与管子中心线不垂直;预挖土洞方向及尺寸不正确;管道周围土层的工作性质差异较大,用两台千斤顶顶进时出镐不同步等。
工程中采用人工和机械方法进行校正。
①挖土校正法:
偏差值为10~20mm时可采用此法。
当管子偏离设计中心一侧时,可在管子中心另一侧适当超挖,而在偏离一侧少挖或留台,这样继续顶进时,借预留的土体迫使管首逐渐回位。
②顶木校正法:
当偏差较大或采用挖土校正无效时,采用此法。
用圆木或方木,一端顶在偏斜反向的管子内壁上,另一端支撑在垫有木板的管前土层上。
开动千斤顶,利用顶木产生的分力使管子得到校正。
第六章施工注意事项
1、整个过程测量是关键,测量工必须是有顶管经验和能力的测量员负责。
2、导轨是顶进中的导向设备、安装的好坏对顶进质量影响很大,固装导轨时要反复校测,使中线、高程、坡度符合要求。
3、降水不能中断,工地备两台泵以备更换,整个顶管过程中不能带水作业。
4、管外喷石蜡要认真、细致,这是减少顶力的主要措施。
5、30cm片石处理基础后要不反弹,要保证底板持力层的受力要求。
6、浆砌片石砂浆要饱满,砌筑7天后方可顶管施工。
7、工作坑施工完后要测出顶管的实际距离,作为材料计划及
顶管至终点的依据。
8、挖土时管要一次顶入现状井中否则以后连接非常不易。
旧晋祠路拓宽改造工程
污水过新晋祠路
顶管工程施工方案
编制:
审核:
单位:
太原市政工程二公司
日期:
2005年3月19日
目录
第一章编制依据
第二章工程概况
第三章施工总体规划
第四章施工方案
一、降水
二、工作坑
三、后背
四、顶进设备
第五章施工程序及操作方法
第六章施工注意事项
附:
施工进度计划表
施工机械计划表
工作坑纵向布置示意图
钢刃脚安装图
管线平面、纵断图
片石后背
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