南水北调配套工程水厂以上输水管道工程施工方案文档格式.docx
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顶管位置
顶管形式
布置形式
顶管长度(m)
荣乌高速
DN1200、DRCP顶管
单排
74(图纸显示)
三、施工组织
1、人员简介:
我公司组织技术骨干、现场施工经验丰富的人员成立了本项目部,设立项目经理1名,项目副经理1名,项目总工1名,其他相关负责人各一名,共14名管理人员。
为本工程的顺利完成提供了人员保障。
人员组织详见施工组织结构图。
施工组织机构框图
项目经理
李洪飞
[办公室]
主任
资料负责人
[计划合同部]
计划负责人
合同负责人
[机电物资部]
机械负责人
材料负责人
起
重
班
管
道
试
压
顶
作
业
队
土
建
木
工
机
修
验
室
电
焊
安
装
方
排
水
测
量
[安全技术部]
安全工程师
[质量保证部]
终检工程师
[工程技术部]
技术负责人
[财务部]
财务负责人
[施工管理部]
调度员
工长
项目总工
项目副经理
2、主要管理人员的主要职责
(1)项目经理负责工程指挥和协调各管理部门的工作关系。
(2)项目副经理负责工程进度安排、文明施工等方面工作。
(3)项目总工负责工程的施工技术方面的工作,主抓技术、质量、材料、计量方面的工作。
(4)现场施工员负责对工程施工过程中出现的问题进行及时的处理和解决。
(5)质量负责人针对工程施工过程每一施工环节进行质量控制,如发现质量问题及时解决。
(6)测量负责人负责将管线平面位置及高程按图纸要求测设到实地。
(7)安全负责人负责开工前的安全教育工作及工程施工过程中的安全工作,以确保工程不发生安全事故。
(8)材料负责人负责工程材料的采购和施工过程材料的调配工作,以确保工程施工的顺利进行。
(9)计量负责人负责工程施工过程中每月实际发生的工程量的计量,上报监理、业主。
四、施工准备
1、调查、收集资料
(1)组织有关工作人员认真阅读施工图纸、施工平面图及相关资料,直到熟悉、了解,并明确设计意图。
然后深入现场勘察工程施工作业区域内影响施工顺利进展的给水管、煤气、电缆线等地上、地下障碍物,及其地上未拆迁的房屋等构筑物。
(2)收集有关技术资料,比如拟建工程的设计资料,技术标准规范,水准点位置记录等。
(3)收集XX市历年来7~10月份的天气资料。
(4)请勘察设计部门提供该地区的水文地质资料。
2、技术准备
(1)施工中使用的各种测量、检验、试验仪器必须经过计量鉴定,并且在施工过程中定期进行自检。
(由专业技术员校正)
(2)熟悉和审核图纸,首先应认真、细致熟悉该工程的全部设计图及相关资料,并在此基础上做如下审核:
图纸有无缺漏错误,校对图号、张数,工程量的核对,与图纸目录是否有矛盾,核对管线位置、高程、纵横断面是否一致等。
(3)测量准备:
工程开工前,首先对现场的控制点进行复测,根据测定的控制点,结合工地现场施工实际具体要求,进行控制点的加密,同时对水准点进行闭合和引测,严格执行测量规范要求,保证精度要求。
经复测后确保控制点无误后,进行放线测量,将测量成果上报监理确认。
放线前认真进行内业计算,做到准确无误,严格执行相关技术规定保证测量控制工作符合设计标准。
(4)施工之前认真做好沉降观测点的布置工作,(主要布置在顶管管线的穿越范围之内)确保工程的顺利进行以及随时掌握路面的沉降情况。
3、物资准备工作
(1)施工前做好物资使用计划:
各部位、段依据施工方案中相关计划按规格数量及相关材料质量认证提前落实产地,厂家,并确认能否保证施工进度用量计划。
(2)施工机械和机具施工前准备:
施工所使用的机械型号数量应依据方案要求提前进行检修,保证满足数量,质量及认证;
进场检测仪器做好认证并记录。
五、施工进度计划
根据主、副坑布置,顶管施工采用流水作业。
施工时,根据现场施工顺序,每个从主顶坑内分别向相反的两个方向顶进管材。
具体施工时间计划见施工组织设计中的进度图。
六、顶管施工
1施工内容
根据施工图纸,本段为穿越荣乌高速的顶管施工顶进工程。
2设备选型
根据施工图纸的要求,结合工程特点,本工程钢筋混凝土套管顶进工程采用泥水平衡顶管掘进机施工。
泥水加压平衡式顶进机由主机、纠偏系统、进排泥系统、主顶系统和压泥系统组成。
3施工流程
施工测量
工作坑施工
设备安装调试
顶管机头顶入土层
吊放第1节管与机头连接
顶进施工
吊入新管与洞口管连接
吊放中继间(短距离无需加设)
顶进结束
机头进入接收井
全线测量
管道顶进前检查
1、设备全部试运转;
2、设备在轨道坡度高程;
3、洞口密封情况;
4、制定开封堵措施
按设计要求进行管接口处理
出土
注入触变泥浆减阻
吊出机头
图1顶管施工流程图
4测量放线
4.1测量及控制指标
为了保证顶进轴线控制在设计轴线允许偏差范围内,在顶进过程中要密切注意激光点的偏向。
轴线测量的控制系统设在工作坑内液压主顶装置中间。
施工中需经常对控制台进行复测,以保证测量精度,控制台基础采用混凝土浇筑在底板上。
按独立坐标系放样后用测量控制台使它精确地移动至顶管轴线上,用它正确指挥顶管的施工方向。
4.2施工顶管测量和方向控制
在后顶观察台架设J2型激光经纬仪一台,通过后视测机头的光靶及后标点的水平角和竖直角各一测回,编排程序计算顶管的头部及尾部的平面及高程。
测量与方向控制要点
(1)有严格的放样复核制度,并做好原始记录。
顶进前遵守严格的放样复测制度,坚持三级复测:
施工组测量员→项目管理部→监理工程师,确保测量万无一失。
(2)布设在工作坑后座上为避免顶进时移位和变形,定时复测并及时调整。
(3)顶进纠偏必须勤测量、多微调,纠偏角度保持在10′~20′不大于0.5°
并设置偏差警戒线。
(4)初始推进阶段,方向主要是主顶千斤顶控制,因此,一方面要减慢主顶推进速度,另一方面要不断调整千斤顶编组和机头纠偏。
(5)开始顶进前制定坡度计划,对每0.5米、每节管的位置、标高事先计算,确保顶进时正确,以最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。
5工作坑设计与施工
5.1工作坑支护
工作坑平面尺寸设计为长9m×
宽度5.44m,基坑开挖深度约5.79m。
其中结构设计工作坑外围周圈施打双排水泥搅拌桩用作止水,桩径为Ф700mm,咬合300mm,桩长12m,水泥掺量为被加固湿土质量的16%,水灰比0.5。
后背4排搅拌桩用做后背加固,以增加承载力。
坑内四周施打I40C工字钢钢板桩,一丁一顺密排,后背加打一排,以加强后背承载力,(工字钢桩每根桩长10m)。
基坑内2道水平钢支撑,水平支撑采用两部I36B双合焊拼工字钢做水平框架支撑,中间设@299*12厚钢管腰梁,钢框架四角设钢管斜撑,两部支撑上下间距为2.2m。
人机配合挖土,工作坑底部浇筑C15钢筋混凝土,厚度300mm,浇筑前铺设Ф8热轧螺纹钢筋,钢筋间距Ф8@200mm的钢筋网。
后背浇筑C25钢筋混凝土后背梁,厚度不小于1000mm,钢筋选用Ф10热轧螺纹钢筋,间距Ф10@200mm双层双向布置,铺4cm厚后背铁。
5.2接收坑支护
接收坑平面尺寸设计长为6m,宽为4.44m,接收坑挖深约4.8m。
其结构设计为坑四周施打双排水泥搅拌桩用作止水,桩径为Ф700mm,咬合300mm,桩长12m,水泥掺量为被加固湿土质量的16%,水灰比0.5。
坑内四周施打I40C工字钢板桩,做为坑体维护,一丁一顺密排,(工字钢桩每根桩长10m)。
基坑内水平支撑采用两部I36B双合焊拼工字钢做水平框架支撑,中间设钢管腰梁,框架四角设斜撑,2部支撑上下间距不大于2.5m。
人机配合挖土,接收坑底部浇筑C15钢筋混凝土,厚度300mm,浇筑前铺设Ф8热轧螺纹钢筋,钢筋间距Ф8@200mm的钢筋网。
5.3工作坑接收坑防水
工作坑、接收坑内对角分别设集水井两座排除积水,集水井深至顶进坑基础下1米,坑底四周设0.3×
0.3米排水沟,1%坡度坡向集水井,井内稳泵。
工作坑平面及剖面布置详见下图
XX市南水北调配套三单元穿越荣乌高速顶管基坑布置图
顶进坑平面图
顶进坑剖面图
后背墙
接收坑平面图
接收坑剖面图
6顶进设备安装
6.1后靠背安装
采用整体形后靠背,根据本工程进行定制。
后靠背具备足够的刚度和强度,并与后座墙紧密靠近。
后靠背底部与工作坑底板充分接触并与管道中心线对齐。
6.2洞口止水圈设置
洞口止水圈构造由混凝土前止水墙、预埋螺栓、钢压环及橡胶圈组成。
图2洞口止水圈的构造
l-前止水墙;
2-预埋螺栓;
3-橡胶止水圈;
4-钢压环
在顶进坑进洞面和接收坑出洞面紧靠型钢桩围护各浇筑一道混凝土前止水墙。
止水墙宽度4.5m,厚度0.5m,高度4m,采用C25素混凝土浇筑而成。
在前止水墙内预留一孔洞,孔洞圆心与直顶钢管圆心对应,孔洞半径比顶管机外径稍大2~3cm。
橡胶止水圈在顶管机出洞时进行安装。
6.3导轨安装
导轨采用钢制定型轨道,轨道高15cm。
安装导轨前复核管道中心线的位置,保证导轨位置的准确。
导轨由钢轨、横梁和垫板组成,采用的60kg/m重型钢轨,导轨和预埋钢板之间用横向的槽钢焊接,导轨的间距布置使管外底离横向的槽钢顶面不小于2厘米,导轨长度按工作坑长度减去0.3m,满长铺设。
安放在混凝土基础面上,导轨定位时稳固、准确,在顶进过程中承受各种荷载时不移位、不变形、不沉降,导轨面上的中心标高按顶管管内底标高设置。
两根导轨保持相互平行、等高,导轨坡度与设计管道坡度一致。
导轨的高程误差和中线位移控制在2mm内。
在顶进中经常观测调整,以确保顶进轴线的精度。
6.4主顶千斤顶和油泵
千斤顶固定在千斤顶支架上整体吊装,并与管道中心的垂线对称,其合力的作用点在管道中心的垂直线上;
3台主顶千斤顶布置位置如下:
沿管道边缘均衡布置。
千斤顶的油路并联,每台千斤顶具有进油、退油的控制系统。
油泵设置在千斤顶附近,油管顺直、转角少;
油泵与主顶千斤顶相匹配,并配备备用油泵。
油泵安装完毕,进行试运转。
6.5顶铁安装
顶铁采用马蹄形顶铁。
安装在基坑导轨上时开口朝下,避免主顶千斤顶回缩以后增加顶铁时拆除泵送排泥管道。
安装后的顶铁轴线与管道轴线平行、对称,顶铁与导轨和顶铁之间的接触面事前清理,避免泥土、油污对管道造成污染;
更换顶铁时,先使用长度大的顶铁,顶铁拼装后及时锁定;
顶铁与管口之间采用缓冲材料衬垫,顶进时,施工人员严禁在顶铁上方和侧面停留,并随时观察顶铁有无异常迹象。
6.6顶管机安装
顶管机安装前作一次安装调试,油管安装前清洗,防止灰尘等污物进入油管,电路系统保持干燥,机头运转调试各部分动作正常,液压系统无泄漏。
顶管机采用20t汽车吊吊装入井,吊装时平稳、缓慢、避免任何冲击和碰撞
顶管机安放在导轨上后,测量前后端中心的方向偏差和相对高差,并作好记录,顶管机的接触面相互吻合。
将顶管机和电路、油路、水路、气压、泥浆管路和控制系统等进行逐一连接,要求个部件安装正确、连接牢固、不得渗漏,要求安装后对个分系统进行认真检查和试运行,达到正常运转。
顶管机下坑后,刀盘离开封门1米左右,放置平稳后重测导轨标高,高程误差不超过5mm,然后开始凿除封门,封门凿除干净,不遗留块状物,使顶管机刀盘紧贴住前方土体。
6.7设备调试运行
(1)所有的电控系统安装完毕后对电控系统的连接及控制开关进行调试,检验线路连接是否正确、开关是否灵敏。
(2)对主顶千斤顶及油泵站进行调试,检查油管是否连接正确、油泵站运转是否正常、油路控制闸阀是否完好、顶镐出镐缩镐是否正常,对油管进行排气处理。
(3)对测量系统进行校验,检验支架的稳定性和安全性。
(4)对机头各项开关进行调试,检验电压表、电流表、刀盘转向是否与控制相符;
检验纠偏系统是否运转正常;
检验排泥泵运转是否正常。
7泥水系统设置
(1)泥水处理系统为泥水平衡掘进顶管机系统
泥水处理系统主要由粘土溶解槽、调整槽、剩余槽、清水槽、泥水分离旋流器和沉砂池等组成,起处理泥水(由盾构开挖面排出)和制造新鲜泥水的作用。
泥水处理采用一次沉淀的方法,沉淀后的泥水送入调整槽,调整粘度、密度后重新利用。
施工用水从附近沟渠调用,用于向调整槽内加注清水,调整槽内设搅拌装置,调整后泥水通过P1(PH)泵送入顶管机内使用,粘土溶解槽内搅拌浓泥浆,加入调整粘度、密度。
粘度控制在25S左右,密度在1.2g/mm3左右,并且根据实际情况再作调整。
图3泥水处理系统图
(2)泥浆输送系统
泥浆输送系统是由一根6″送泥管、一根6″排泥管、送泥泵和排泥泵等部分组成。
经处理后的泥水由调整槽通过P1-1泵或PH泵由地面送至井下,顶管内排出的高密度泥水,经安装在地面和基坑内的接力泵送回至地面泥浆沉淀池
图4泥浆输送系统
泥水输送系统启动时,先开启VP阀,启动PI泵,开启V3、V5阀,再逐个启动P2、P3、PE泵。
系统启动数分钟后,当送排泥水压力和流量趋于稳定,送泥水压力和切口压力基本相同时,才操作到"
顶进状态"
。
进入"
时,开启机头阀,开启V1、V2阀,关闭V3阀。
泥水输送系统逐渐达到泥水平衡,调整送泥水压和排泥流量,使推进过程中一直保持泥水平衡,若在推进过程中,切口水压值偏高设定值,操作人员及时采取措施,使之恢复正常。
若切口水压继续偏差达限值,立即切换到"
旁路状态"
如果切口水压的偏离原因是泥水管道堵塞引起的,就操作至"
逆洗状态"
,对堵塞管道进行冲洗。
管道畅通后,先转换到"
,最后才转换到"
顶进结束后,将"
切换到"
,待泥水平衡后,再切换到"
停止状态"
8顶进施工
8.1初始顶进
在顶管施工中,初始顶进是一个至关重要的阶段,它的成败将取决于整个顶管过程的成败。
我们把初始顶进分为以下几步:
第一步是破洞。
在破洞之前,洞口已采取施打水泥搅拌桩防止土体塌方,同时还起到截水的作用。
第二步是让顶管机入土(即出洞)。
当封门破除后,把顶管机刀盘开动,用主顶油缸徐徐把顶管机推入土中。
这一过程中注意防止刀盘嵌入土中不转而顶管机壳体旋转,控制顶进速度和在顶管机左右两侧加设角撑的办法来防止其旋转。
第三步是将机头后方的两根导向钢管与机头管连接,形成一个整体,用来控制顶进段的高程和中线。
至此,初始推进工作完成,此时停下来进行一次全面的测量,并把测量数据绘成曲线,便于分析。
8.2顶管机刀盘转速和扭矩控制和调整
(1)在顶进过程中,根据土质情况和顶进效果进行刀盘转速和扭矩的控制和调整。
(2)正常顶进情况下刀盘调至高转速、中低扭矩的状态工作,以获得较好的泥水分离效果。
在施工中需停止刀盘回转时,先停止顶进,让刀盘回转一段时间,观察到刀盘工作电流(或工作油压)开始回落后停止刀盘回转。
在顶进过程中发现刀盘工作电流(或油压)异常上升时,降低顶进速度或停止顶进,待刀盘电流(或油压)平稳后再按正常速度顶进。
(3)当顶管机头发生自转时,将刀盘回转方向调至与顶管机头自转相同方向进行顶管机头的旋转偏移纠正。
(4)刀盘的重新起动采取一切可能的措施降低起动阻力,在确认不会对设备造成破坏或进一步加大顶进困难后,加大扭矩起动刀盘。
8.3顶进设备操作
(1)顶进设备的操作按前方顶进反馈的控制信息要求实施。
(2)初始顶进或中途停机重新顶进时,遵循从低速到高速的控制原则。
(3)顶进速度尽量控制平稳,尤其要避免顶速突然加大的现象。
(4)对顶进过程中出现的任何工作油压波动及时分析原因并采取相应措施。
(5)遇到下列情况时立即停止顶进,及时分析原因并采取相应措施,处理完善后再继续顶进:
A顶进顶力骤升或顶力达最大值时;
B后背发生位移或后背开裂时;
C千斤顶油管不通或油泵工作不正常时;
D进水排泥管路不畅时;
E监视器工作不正常时;
F激光经纬仪工作不正常时;
G洞口止水圈漏水时;
H电路发生故障时。
8.4纠偏操作
顶进过程中的纠偏是顶管作业质量好坏的关键,若操作不当,可能造成顶力骤升、管接口变形,严重时可能造成管道无法顶进,引发严重的安全、质量事故和重大经济损失,因此,对于顶进过程的纠偏显得尤为重要。
在机头和机头连接工具管出洞前,即使发生中线和高程偏差,也尽可能不纠偏,因为此时纠偏,机头连接管尚位于导轨上,起不到纠偏效果;
机头连接管出洞后,若高程中线在±
2㎝以内时,不纠偏,当高程或中线超出标准值2㎝以上时,根据监视器内的光点位置变化趋势进行纠偏,保证有一个提前量,纠偏遵循“先纠高程,后纠中线,小角度连续纠偏”的原则,纠偏油缸的伸出量一次不太大(以不超过2㎝为宜);
当光点位置有反向移动趋势或移动速度放缓时,将纠偏油缸缩回,停止纠偏,纠偏时还观察监视器内仰俯角和旋转角变化,作为参考数值,仰俯角和旋转角最大偏差不超过原始值3°
当监视器中光点发生显著变化时,停止顶进,测量人员下坑对经纬仪进行重新校正复核,查找是否属仪器被触碰或震动所致;
若不是,进行原因分析,并会商处理办法。
顶进工程中,操作人员随时监测监视器各项数据的变化,并及时记录,在分析记录数据的基础上进行纠偏。
顶管过程中,操作人员严格对顶管各项数值进行纪录,顶进记录做到记录准确、清楚、完整、及时,顶进记录每顶进一根管子记录数据不少于一次,每班次不少于6次,尤其是交接班前,无论该管子是否完全顶进都进行纪录,交接班必须履行交接班手续,测量人员相互沟通。
测量人员对激光经纬仪进行每作业班次不少于两次的校核,并保留校核纪录。
8.5顶管出洞
出洞前所有顶进设备及顶管掘进机全部安装就位,设备需试运行。
从工作坑中出洞开始顶进是整个施工过程中的关键环节之一。
为确保顺利出洞,防止土体塌涌入工作坑,出洞前已在工作坑穿墙管外边侧前打设一排型钢桩,型钢桩入土深度达到工作坑底板以下1m左右。
为确保出洞时的绝对安全,通过闷板上的注浆孔进行压密注浆加固,以起到挡水隔泥作用。
确保出洞安全后,才能拆除闷板。
闷板拆除后,马上安装穿墙止水装置。
这种穿墙止水装置的特点是用复合橡胶止水,根据水头压力用一层~三层来选择,而且止水橡胶预先装入穿墙管装置系统,既能平面止水(闷板与法兰间),又能轴向止水(管段与穿墙管间)。
当顶管机出洞时,先把穿墙管内垃圾清理,这时由于型钢桩挡住,土体不会涌入。
等到顶管机推进到距型钢桩50~100mm时,洞口止水圈已能发挥作用了,然后再按出洞口一侧向另一侧依次拔除型钢桩。
为减少型钢桩拔除过程中对顶管机正面土体的扰动及可能出现的建筑间隙,型钢桩全部拔除后立即顶进,缩短停顿时间。
在出洞施工初期,由于顶管机正面主动土压力远大于顶管机及顶进管节的周边摩阻力和与导轨间摩阻力的总和,因此当主顶油缸回缩时极易产生管节后退,引起顶管机前方土体不规则坍塌,使顶管机再次推进时方向失控和洞口止水装置受损危险。
为此,采取在管节后部的发射架上增加一个限位设置,控制后退,直至钢管外壁摩阻力大于掘进机正面水土压力后取消限位。
图5洞口止水简图
8.6触变泥浆减阻
触变泥浆是由膨润土、CMC(粉末化学浆糊)、纯碱和水按一定比例配方组成。
触变泥浆配比,根据不同土质和某些特定的需要通过试验确定。
触变泥浆可按如下标准设置:
(1)浆液配备比
减阻泥浆采用触变泥浆,该浆液性能稳定,且有良好的触变性,又有一定的稠度(浆液配比见下表)。
膨润土
纯碱
CMC
100
600
3.5
1.5
膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间,听取供应商的建议但要按照规范进行,使用前先进行试验
(2)注浆管布置
注浆主管采用Φ50mm钢管,从泥浆站直通机头,主管沿线每间隔9m,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,专人控制、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,后方各注浆点位跟踪补浆。
(3)注浆控制
1)储浆池内的触变泥浆由地面上的压浆泵通过管路压送至管道内的压浆总管,并到达连通各压浆孔的软管内,通过控制压浆孔球阀来控制压浆。
2)注浆压力控制在0.5~1.0Mpa之间。
3)注浆量根
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