顶管施工难点及解决方案Word文档格式.docx
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=147996kg≈148T
配筋验算:
σ=γ[P]/A
[P]=1.2*310*8*8*3.14*23=1719414N≈171.9T
[P]>
P满足要求
(2)后背土体验算:
Ep=B/K*[0.5*Гh2*Kp+ГHKp+2CH(kp)1/2]
=2/1.1*(0.5*1350*22*0.271+1350*2*0.4*0.271+2*0.5*2*0.2711/2
=1864.4KN=186.4T
满足要求。
2、井体制作
(1)、刃脚制作
根据工作井的重量,我们计划采用半垫法进行刃脚模板施工。
采用垫架施工可以有以下的优点:
A、使地基均匀承受沉井重量,避免在混凝土浇筑过程中产生突然下沉,使刃脚裂缝破坏井身结构。
B、保持沉井位置不发生倾斜和便于调整
C、便于支撑和拆除模板。
(2)、井壁制作
●钢筋工程:
钢筋按工程进度计划进场,为保证工程质量,根据设计图纸、设计交底及图纸会审记录及施工规范要求,钢筋工程从翻样、制作抓起,对钢筋制作、绑扎二道工序,层层把关。
钢筋配料单须经工程技术负责人审核无误后,方可下料制作。
钢筋按规格品种分类堆放。
钢筋
成品须经专职质检员复检后方可使用。
钢筋在施工现场利用钢筋加工机械加工成型。
井壁的钢筋绑扎分两次成型,即刃脚一次、井壁一次。
在钢筋绑扎前先搭好满堂脚手架,然后绑扎钢筋并立模。
刃脚钢筋与上层钢筋连接处,竖筋伸出1m高左右。
错开1/4并采用焊接连接方式。
A、本工程所有钢筋根据业主提供的施工图纸,及现行的国家施工验收规范在现场加工制作。
B、钢筋的成品与半成品进场须根据施工速度,做到分批进场,进场时必须有出厂合格证及物理试验报告,进场时必须挂牌,按规格分类堆放,并做好钢筋的维护工作,避免锈蚀和油污,确保钢筋洁净。
C、钢筋的数量、规格、接头位置、搭接长度、间距严格按施工图操作
绑扎。
●模板工程:
本沉井的模板除刃脚和底板与壁板相交处凹槽用木模外,其余均采用组合式钢模板进行拼装组合。
池壁模板均采用竖横楞配置形式。
内模用满堂脚手架固定,外模用对拉螺栓同内模固定。
对拉螺栓的间距根据计算取为600*600mm。
考虑到本井仅作为顶管用的工作井,对抗渗要求不太高,因此,对拉螺栓不考虑采用止水螺栓,所有螺栓均采用穿墙管进行配置,以提高螺栓的周转次数,降低工程造价,待模板拆除后用膨胀水泥堵住套管洞,防止漏水。
对拉螺栓计算书
F1=0.22*T0*β1β2vl/2
=0.22*24*5*1.2*1.0*1
=31.68KN/m2
F2=RCH
=24*6.32
=151.68KN/m2
根据计算取较小值F2=31.68KN/m2
查表知M14对拉螺栓净截面积A=144mm2
对拉螺栓拉力
N=F*内楞间距*外楞间距
=31.68*0.36
=11.4KN
对拉螺栓应力
σ=N/A=11.4*103/144=79.17N/mm2<
(σ)=170N/mm2(可)
对模板配置及安装、拆除须遵循以下要求:
A、模板及其支撑系统必须具有足够的强度、刚度和稳定性,对拉螺杆必须具有足够的拉力。
B、模板应根据图纸及规范要求进行合理配料。
C、模板施工前要按照设计图纸要求翻样,然后按大样图配置模板。
D、做好模板工程施工技术交底,依据图纸需交清以下几点:
a、设计图中的尺寸、轴线、标高、位置等;
b、预埋件、洞口的位置尺寸及规格;
c、所用模板材料及支撑、对拉螺杆的品种规格及质量要求。
E、立模前要在施工缝接口处模板底部采用海绵胶条垫底封口,且模板外侧采用1:
3水泥砂浆封底,模板组装时,每条板缝要用海绵胶带或海绵条粘贴,使模板接缝严密,不易漏浆。
F、模板及对拉螺杆必须有足够的强度、拉力。
对拉螺杆能可靠地承受新浇砼的侧压力,以及施工中产生的荷载。
G、洞口、预埋件安放必须平整,标高位置准确且不得遗漏,预埋件采用螺丝或电焊固定牢固。
H、模板拆除要按照模板拆除时间对照表和《砼结构工程施工及验收规范》的有关规定执行。
●混凝土工程:
本工程砼拟采用现场搅拌,现场设350L搅拌机一台,试验室根据图纸要求,结合现场实际情况,进行砼强度试配,确保砼各种技术指标符合设计要求,以保证砼质量。
因此,在拌制砼过程中,将严格按试验室配合比对各种原材料进行计量。
搅拌投料次序除应符合有关规定外,外加剂的添加将严格按配合比设计要求添加,且宜滞后于水和水泥。
砼浇筑时要配专人负责模板、支撑、砼空洞等情况,有问题的在浇筑砼初凝前进行加固修补。
施工缝设置在刃脚上50cm处,在下次浇筑池壁时,首先要凿去浮浆露出石子,浇筑前洒水湿润后与结构相同标号的水泥砂浆浇捣5~10cm。
振捣砼时,振动棒插入的间距为400mm左右,振捣时间一般为15~30s,并且在20~30min后对其进行复拖振一遍,浇筑地板时为防止砼收缩裂缝,要在砼初凝前派人用木榷收水压光。
(3)、沉井下沉
沉井下沉前先将井壁上的预留口用砖砌好堵牢,所有螺栓均抽除,对于个别未能去除的螺栓须用氧气割除。
外壁应保证光滑,所有螺栓孔均用砂浆堵实。
然后涂刷冷底子油一道、热沥青一道。
待井壁砼强度达到设计要求后即可准备下沉,在沉井下沉之前要做好轴线观测点和下沉标高测量点设置。
刃脚下部的砼垫层在下沉之前用空机风镐凿除,抽取时要做到对称同时
进行,防止井体在初沉阶段就发生倾斜。
沉井下沉将采取不同的环境采用不同取土方式,对于紧靠河边的工作井用水力冲土吸浆的取土方式,对于无水力冲土条件的则采用人工挖土,用卷扬机将士吊出的取土方式。
沉井下沉时不管是采用水力冲土还是人工挖土,其取土方式及原理都是相同的。
取土时采用碗形挖土自重破土方式,即先挖沉井中间锅底呈碗状土形后,逐渐冲向四周刃脚留设的土堤,每层挖土厚40~50cm、宽60~80cm,相互深度保持一致高差不得大于50cm,以保证井体均匀下沉。
挖出的土方由井中心集中运出。
挖土时施工负责人根据观测人员的测量数据,随时指挥进行挖土顺序的调整。
在沉井下沉过程中须注意以下几点事项:
A、井下沉位置的正确与否,与刚开始下沉时有很大关系,要特别注意保平面位置与垂直度的正确,以免继续下沉时,不易调整。
B、为减少下沉的摩擦力和以后的清淤工作,最好在下沉时在井外壁采用随下沉随填砂的方法,以减轻下沉困难。
C、挖土应分层进行,防止锅底挖得太深,或刃脚挖土太快,突沉伤人。
再挖土时刃脚处不准有人操作或行走,以避免刃脚处切土过多伤人。
D、在沉井开始下沉和将至设计标高时,周边开挖深度应小于30cm或更簿一些,避免发生倾斜。
(三)、顶管施工方案
1、泥水平衡式掘进顶管方案(主要用于过河施工)
(1)、泥水平衡式掘进顶管工艺流程
测量确定轴线、标高---安装桁吊设备---安装后靠背---安装液压千斤顶、轨道---安装液压泵站、水泵、泥浆泵---选择并围护好泥浆沉淀池---安装掘进机头---调试电器线路---调试液压系统---安装第一节钢筋混凝土管---掘进机头穿墙进洞---启动清水泵、使高压枪冲释土体---启动泥浆泵泵出泥浆到沉淀池---通过坐标观察机头的具体位置,随时控制机头
走向。
从而控制管道的走向正确,保证管道正常顶进符合设计要求。
当管道顶进时,顶力如增大较快,应用预行准备并调试好注浆系统,及时注触变泥浆进行减阻。
(2)、选择泥水平衡式掘进顶管工艺的原因
A、考虑到现场地下水位比较高的地质情况,宜采用封闭式机头顶管;
B、根据地质报告,该管道所处位置在淤泥质亚粘土层,含水量高,可塑性好,应采用封闭式机头顶管;
C、采用封闭式机头顶管可保证顶管质量,能确保工程质量优良;
D、采用封闭式机头顶管较敞开式机头顶管安全。
(3)、主要设备的安装
、导轨的安装
因为导轨是支托未入土的管段和顶铁,起导向作用,所以导轨的安装对管道的轴线和高程存在着很大的关系,须十分重视,要认真做到以下几点:
A、确保导轨中心线和顶管走向轴线在一条直线上,等高或略高于该处管道的设计高程,其纵坡应于管道的设计一致。
B、导轨应牢固地固定在底板上,底板上用预埋钢板与导轨连接。
C、导轨安装的允许偏差为轴线位置:
左右3mm,顶面高0±
3mm,两轨间距±
3mm。
、主油缸的安装
主油缸是顶进系统的核心,安装时应注意以下几点:
A、主油缸的布置原则是左右对称,主油缸轴线应与管轴线平行与后背(或后坐)垂直,油缸着力点无间隙。
B、油缸的高度应考虑到管道覆土层的深浅。
根据计算,油缸的合力中心位置在管中下方,当覆土层较厚时,顶力的合力中心要低于管中心近R/4。
覆土层较薄时,顶力合力中心要低于管子中心约R/5~R/4。
C、主油缸一般放在支架上,对于自重较轻的主油缸可不用支架。
、顶铁
顶铁是为了弥补油缸行程不足设置的,顶铁要传递顶力,顶铁两面要平整,厚度要均匀,受压强度要高,刚度要大,以确保工作时不失稳。
钢筋混凝土管一般用弧形顶铁,弧形顶铁的内圆与钢筋混凝土管内径相等。
、后背及后坐
A、工作井是钢筋混凝土,为了使作用于井壁上的油缸反力扩散,保护井壁不受损伤。
在井墙前加上后坐,根据经验,和井墙接触部垫上30-50cm厚的硬木,再加上钢板或钢后靠背,对于顶力较大的主油缸,是十分必须可
行的。
B、在顶力逐渐增大的过程中,要经常注意后靠背的位移情况,如有较明显的位移,立即采取有效的措施。
、吊装设备
管道上下的吊装安装门式吊车。
门吊要做成固定的,还可以做成变跨度的,以适应大小不一的工作坑使用。
(3)、关键部位的施工方案
、穿墙(进洞)
从打开穿墙洞闷板,将顶管机头顶出井外,到安装好穿墙止水环,这一过程通称穿墙(进洞)。
穿墙是顶管中一道非常重要的工序,因为穿墙后工具管机头方向的准确与否会给以后管道的方向控制和井内管道的拼装带来影响。
穿墙时,首先要防止井外的泥水大量涌入井内。
严防塌方和流沙,其次要使管道不偏轴线,顶进方向要正确。
为此,我们采用以下措施:
A、由于该地段为淤泥质泥土具有流塑性,穿墙时要慢慢的,均匀顶进,暂不出土,以防止正面大量塌方,无法施工。
B、穿墙管内应填充物,起临时止水与挡土作用,如黄土夯实。
C、工具管机头要严格调零,工具管机头外形在轴线上要调整为一条直线,此时仪表反映的角度为零,调整后将油缸销住,不在让工具管机头纠偏角度变动。
D、工具管机头穿墙时须带一个向上的初始角(约5”)以弥补管道下沉。
、初始位置施工测量
A、山于刚穿墙进洞时,管道进洞较短,不能形成套筒,因此容易穿偏。
这样就要求我们在刚开始顶进时,要勤则勤量。
B、根据实际测量经验积累,要做好工具管及第一节管子在轨道上和穿墙后的底标高测量,并认真做好记录,比较分析其数据,对控制管道以后的走向有很大的指导作用。
、钢筋混凝土管的纠偏应遵循以下原则:
A、纠偏应在顶进过程中进行。
在静止状态下纠偏,首先纠偏力度大,其次有时纠偏测点偏差反而增大。
在顶进中纠偏,纠偏逐渐增加,不会发生上述情况。
B、应小角度纠偏,纠偏角不宜过大,否则会造成轴线较大的弯曲。
C、为了提高管段纠偏的灵敏度,第一段管段选用长度1m的钢筋混凝土管。
D、第一段管段的质量要好,第一段管段要承受工具管纠偏的反复应力,而且最大。
为此,第一节管段的端部钢筋加密,并在端部予埋钢板,防止管端破坏。
E、为了及时知道工具管端的偏差,可以通过测点的偏差,工具管第二节的斜率和工具管的纠偏角推算。
、注触变泥浆
当管道在顶进中,阻力较大时应及时注触变泥浆以减小管道阻力,注泥浆时应遵循下列原则:
A、先压后顶,随压随顶,这是一条很重要的原则问题,如果先顶管,工具管机头向前移动时泥浆套的容积扩大,产生抽吸作用,极容易造成洞穴坍塌,使注浆失效。
B、对注浆孔的设置应均匀的布置在管道四周,但管道底部不设注浆孔。
、沉淀池的设置
由于本工程采用封闭式泥水平衡机头施工工艺,将产生大量的泥浆,就必须对泥浆进行处理。
针对现场实际情况,我们拟设置沉淀池,泥浆经沉淀后用泥浆车运出进行集中处理。
沉淀池设置在两个工作井的中间,即每两个工作井共用一个沉淀池以节约用地。
接收井施工方案
深的接收井实际上也是一个小型沉井,具体施工方法同工作井相同,此处不再详述。
2、路面下顶管施工方案
工程施工工艺流程:
测量放线→基坑开挖→基础浇筑→设备安装→管道顶进→管道焊接→接口防腐→设备拆除→管道试压→基坑回填→场地清理→竣工验收
(1)测量放线:
依据设计管线平面图、水平测量控制点,测定出管道中心线、基坑开挖线、基坑挖深和基底高程,并做好测量记录。
(2)基坑开挖:
采用1立方米反铲挖掘机开挖基坑,人工配合修整基底
及边坡,基底高程允许偏差-50~0mm。
(3)基础浇筑:
根据C20砼配合比采用拌和机搅拌,人力拉运混凝土倒入基坑,人工铺平预埋好预埋铁件后用平板振动机震实至设计标高,基础高程允许偏差-20~+20mm。
(4)设备安装:
后靠背安装:
先将钢道板安装基坑后部,安装时钢道板必须大致垂直,钢道板与后部土体的间隙采用C20砼灌实;
在钢道板前铺10CM厚的横木方一道,再加竖木方一道,然后安装铁板后靠背,铁板后靠背必须保证两垂直(与水平面垂直的同时并且与管道轴线垂直),其偏差不得大于2mm。
导轨安装:
采用12#轨道钢,固定在基底砼基础预埋铁板上,满足钢度、稳定性的要
求焊接牢固,DN800钢管两轨道之间的间距:
A=2(C2-B2)1/2=2(412-302)1/2=55.89CM;
轨道钢安装宽度两头必须一致,标高符合设计要求,误差不得大于2mm,轨道钢方向必须保证与管道轴线一致同时与后靠背垂直。
油压千斤顶、液压站安装:
推动管道的两只300T油压千斤顶安装在距管底高度1/4~1/3管径位置处,其方向必须与管道轴线一致,并固定牢固;
然后用高压油管与液压站连接调试到两千斤顶同步行走。
(5)管道顶进:
采用千斤顶向前推进人在管内挖土的方法。
顶力的计算:
F1=f1[K(PV+PH)DL+P]
=0.5{1.5[1.7*3+1.7*3*tg2(450-200/2)*0.82*65+65*0.2]}9.8
=3492.48kN
F1──不采用注浆工艺时管壁与土层的摩阻力(kN);
PV──管顶以上垂直土压力(kN/m2),PV=γh;
γ──管顶以上土的天然密度(kN/m3);
h──管顶的覆土厚度(m);
PH──管壁上土的水平压力(kN/m2),PH=PVtg2(450-φ/2);
φ──土的内摩擦角(0);
D──管外径(m);
P──全部管道自重(kN);
f1──管壁与土层的摩擦系数,一般取f1=0.4~0.6;
K──系数,一般取1<K<2;
千斤顶的推力300*2*9.8(kN)>3492.48(kN)满足顶进要求。
钢道板的后靠土体稳定验算:
后靠土体稳定条件为:
γλph3≥S*2pb(h1+2h2+h3)
1.7*9.8*1.5*2=49.98
1.0*2*3492.48/(4.0*2)/[4*(1+2*1+1.5)]=48.51
γ──土的天然密度(kN/m3);
λp──被动土压力系数;
S──稳定系数,一般取S=1.0~1.2;
p──承压壁承受顶力P后的平均压力(kN/m2),p=P/bh2;
b──承压壁宽度(m);
49.98>48.51满足顶进后靠土体稳定要求。
管道顶进:
采用人工边挖土边顶进的方法进行施工,人工挖土不得超出管前0.5米,管中心以下1350部分不得超挖,管中心1350以上超挖不得超过3CM,管道顶进过程中行程不足时采用加顶铁的方法进行管道顶进。
(四)、突发事故的应急处理
1、当在顶进过程中遇到障碍物时:
如果在顶进过程中遇到的障碍物可破碎时可以用工具管机头的搅刀破碎来去除障碍物。
2、遇到机头快速下沉时
当遇到软土层时,或遇到地下暗河(塘)时,机头将会下沉而无法纠偏,此时可采用加固的方法,如注浆等,或降低地下水位(井点降水),以保证工具管机头不下沉。
(五)、顶管施工质量通病及防治
1、在顶进过程中压力突然增大
首先要分析原因是以下几种情况引起的:
工具管前段遇到障碍物,管道轴线偏差形成弯曲:
减阻介质注入不及时或不足;
顶进设备发生障碍;
停顶时间过久等几种情况引起的。
防止措施:
顶进过程中严格执行勤测量、勤纠偏,小量纠偏操作要求。
按不同的地质条件配置适宜的泥浆,并做到“同次、及时、足量”。
施工前对设备进行认真的验收保养,发生故障及时排除。
总之,发生顶力过大的情况时,应立即停止顶进,查明原因,判明情况后采取相应的措施进行治理。
2、地面的沉降与隆起
顶管施工过程中或施工后,在管道轴线两侧一定范围内发生地面沉降与隆起,使管道周围建筑物和道路交通及管道等公用设施受到影响,甚至危及到正常使用和安全。
原因分析:
A、开挖端面的取土量过多或过少,使工具管推进压力与开挖土体压力不平衡,造成地面沉降与隆起。
B、管道轴线偏差或纠偏不当造成的地层土体损失。
c、管道外围环空隙引起的地基土体损失或顶管完成后未置换泥浆造成的土体损失。
A、施工前应对工程地质条件和环境情况进行周密细致的调查,制定切实可行的施工方案,正确选用工具管,并对距离管道近的建筑物和其他设施采取相应的加固保护措施。
B、设置测力装置,以便掌握顶进压力,保持顶进压力与前端土体压力平衡。
C、严格控制顶管轴线偏差,执行勤测量、勤纠偏、小量纠偏的操作方法。
3、工具管沿圆周方向旋转,使顶进操作发生困难。
A、工具管前端上层软硬不均匀,使工具管受力不均匀,造成工具管向土层软的方向旋转。
B、顶进千斤顶及油路布置不合理,千斤顶之间存在着顶进时间差,使顶进合力线偏移,造成工具管旋转。
C、顶管轴线偏差时,纠偏量过大,使工具管发生旋转。
预防措施:
A、遇前端土层软硬不均匀,采取多控硬、少控软的办法。
B、顶进前应将千斤顶逐台试好,要采用同规格油缸,并使液压泵到千斤顶之间的距离相等、管径一致。
C、严格控制轴线的偏差,执行勤测量、勤纠偏,小量纠偏的操作方法。
治理方法:
A、可采用单侧配重的方法加以纠正。
B、可以利用纠偏同旋转间的规律,配合上下方向的纠偏,造成一定的左右偏差使工具管得到一个反方向旋转的力,将工具管逐渐纠正。
4、钢筋混凝土管纵向和环向有明显裂缝,造成管道漏水
A、管节质量不合格。
B、顶进过程中顶力超过管节的承压强度使管节损坏,或轴线偏差较大,致使管节应力集中而损坏。
C、运输、装卸、码放安装方法不当造成管节损坏。
A、严格执行各管节质量验收标准。
B、顶进时应严格控制管道轴线偏差,控制顶力在管节允许的承压范围之内。
C、在管节运输过程中采取管垫等保护措施,并应做到吊(支)点正确,轻装轻卸。
认真分析裂缝产生的原因和性质,根据不同的受力情况分别采用不同的治理方法,处理后保证结构原有承载能力、整体性,如果仅仅是渗漏,可采用环氧水泥砂浆或化学注浆的方法进行处理。
季节性施工措施
雨季施工
设专人收听气象信息,密切注意气温变化,及时预报,以便采取措施应付。
雨期施工要做好排水工作,维护现场道路及排水沟畅通,使现场不积雨水,保证场地运输正常进行。
尤其工作坑内要及时排水,防止顶管设备被水
淹没。
机械棚要搭设严密,防止漏雨。
雨季期间,不定期检查仓库,以减少不必要的损失。
组织保证体系
公司根据项目管理的需要,建立起项目管理体系,以合同为制约,执行国家质量管理和质量保证标准,项目部全体管理人员将强化质量意识和质量职能,施工全过程对工程质量进行全面的管理与控制,同时使质量保证体系延伸到各施工方、各施工专业班组,项目质量目标通过对各施工方、各施工专业班组的严格管理预以实现。
通过明确分工,密切协调与配合,使工程质量得到有效控制。
质量保证措施
1、测量放线
沉井边角和每面外壁中间,要设标准轴线桩,轴线尺寸以标准轴线桩为准,从中间向两侧放线,把误差减少到最小值。
控制标高的水准点不少于4个,并且要保护好,保证轴线和标高正确。
保证管线的走向符合设计要求。
2、顶管工作坑质量保证措施
A、检查模板标高、位冒、构件的截面尺寸是否满足设计要求。
B、检查模板的支架是否稳定,支柱的支撑和模板的固定是否牢靠。
C、检查钢筋预埋件的规格、数量、安装位置是否与设计和施工规范要
求相符合。
D、砼施工
砼配合比未经试验室和技术负责人同意,不得擅自变动。
原材料计量要准确,坍落度要严格控制,不得随便加水。
搅拌机后台要挂牌写明配合比和每盘砼用料。
磅秤保持有效、准
确,不得失灵。
砂、石、水泥要做原材料试验。
砼要做开盘鉴定并有施工日志;
建立岗位责任制。
砼要分层浇筑,振捣密实,防止漏振。
拆模后加强浇水养护。
确保工作坑成型符合设计要求。
3、顶管施工质量保证措施
A、严格检查设备后靠背的垂直度和水平面管道顶进轴线垂线的偏差,要确保后靠背安装的垂直度控制在1‰L内。
B、严格检查导轨安装高程和中线情况,
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