顶管作业指导书.docx
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顶管作业指导书
顶管作业指导书
一、顶管管位的选择
1.1顶管位置应避开地下障碍物。
1.2顶管管线不应在活动性地震断裂带通过。
1.3顶管穿越河道时的埋置深度,应满足河道的规划要求,并应布置在河床的冲刷线以下。
二、顶进土层的选择
2.1顶管可在淤泥质粘土、粘土、粉土、及沙土中顶进。
2.2下列情况不宜采用顶管施工:
2.2.1土体承载力fd小于30KPa
2.2.2岩体强度大于15MPa
2.2.3土层中砾石含量大于30%或粒径大于200mm的砾石含量大于5%
2.2.4江河中覆土渗透系数K或等于10-2cm/s
2.3长距离顶管不宜在土层软硬明显的界面上顶进。
三、顶管的间距
3.1互相平行的管道水平净距应根据土层性质、管道直径和管道埋深等因素确定,一般情况下不宜大于1倍的管道外径。
3.2空间交叉管道的净间距,钢管不宜小于0.5倍管道外径,且不应小于1.0m;钢筋混凝土和玻璃纤维增强塑料夹砂管不宜小于1倍管道外径,且不应小于2m。
3.3顶管底与建筑物基础底面相平时,直径小于1.5m的管道宜保持2倍管径静距;直径大于1.5m的管道以保持3m静距。
3.4顶管底低于建筑物基础标高时,顶管间距除应满足本规程第5.3.3条要求外,尚应考虑基底土体稳定。
四、管顶覆盖层厚度
4.1管顶覆盖层厚度在不稳定土层中宜大于管道外径的1.5倍,并应大于1.5m。
4.2穿越江河水底时,覆盖层最小厚度不宜小于外径的1.5倍,且不宜小于2.5m。
4.3在有地下水地区及穿越江河时,管顶覆盖层的厚度尚应满足管道抗浮要求。
五、施工准备工作
5.1.生产准备
⑴进行施工测量和放线工作。
⑵确定管线范围内及施工用地内所有障碍物,如管线、电线杆、高架桥墩等的准确位置。
现场调查顶管地段内主要障碍物有排水管、供水管、水掣井、电力电讯管道,地面交通情况较复杂。
⑶按施工平面布置图修建临时设施,安装临时用水、用电线路,并试水、试电、修好临时排水沟。
(4)进行顶管所用非标准设备的安装。
5.2.技术准备
⑴组织现场施工人员学习设计要求和施工技术交底。
⑵编制好顶管施工工艺卡,做好顶管施工人员的再培训工作。
⑶绘制临时工程及施工非标准设备工具图纸。
具体方案如下:
管道采用Φ1020的钢管连接,为符合设计图管道施工总说明的要求,并考虑施工安全,管道将低于河底1.20m、路面及加油站
m管道套管采用DN1220的钢套管。
顶管段两侧各挖一工作坑,两头同时顶进,顶进长度根据现场实际情况确定。
顶管工作坑采用米*米的矩形工作坑,由于顶管段中水管道两侧有市政道路,工作坑应尽量减少开挖范围。
后背采用井坑竖向原土、枕木(200*200)、20厚的钢板做后背施工。
六、施工顺序
6.1.顶管施工采用人工掘进顶管施工。
人工挖土,小型手推车运土,卷扬机垂直提升出土。
6.2.施工总进度计划
本工程进度计划要求在2011年06月30日完工,在计划安排上尽量使各工序相互衔接,各项工作同时展开。
工程总进度计划安排见施工进度计划
七、主要项目施工方法
顶管施工是依靠人工或机械在管内端部挖掘土壤,然后在工作坑内借助顶进设备,把敷设的管子按设计中线和高程的要求顶入,并用水力或小车将土从管中运出。
7.1管节与接头
由于本管道为污水管道,为防止污水渗漏和地下水涌入,管节间必须有可靠的防水措施。
顶管管材采用企口加强型钢筋混凝土管,双层钢筋网在端部加密。
接头采用“T”形钢板套环。
钢套环厚度6毫米,管端面安装“O”形橡胶止水环,顶进完毕后填塞环氧树脂砂浆。
7.2工作坑的布置
工作坑是顶管施工的工作场所。
其位置可根据以下条件确定:
⑴根据管线设计,工作坑可选在检查井处;
⑵单向顶进时,应选在管道下游端,以利排水;
⑶考虑地形和土质情况,有无可利用的原土后背;
⑷工作坑与可能穿越的建筑物要有一定安全距离;
⑸距水、电源较近的地方等。
7.3、工作坑的尺寸
工作坑应有足够的空间和工作面,保证下管、安装顶进设备和操作间距,坑底长、宽尺寸可按如下公式计算:
底宽
W=D+(2.4~3.2)
式中 W──工作坑底宽度(m);
D──被顶进管子外径(m);
底长
L=L1+L2+L3+L4+L5
式中 L──工作坑底长(m);
L1──管子顶进后,尾端压在导轨上的最小长度,混凝土管一般留0.3m。
L2──每节管子长度(m);
L3──出土工作间隙,根据出土工具确定,一般为1.0~1.5m;
L4──千斤顶长度(m)
L5──后背所占工作坑厚度(m)。
考虑到坑内后背采用人工挖孔桩和混凝土墩,受力面铺设钢板,壁后灌注水泥浆加固,本工程工作井Y5和接收井Y7采用6×4m矩形井,井内设集水坑。
7.4工作井的施工
顶管法施工的工作坑,它作为临时施工过程进、出口以及建成永久性地下管线检查井。
工作井采用沉井法施工。
考虑到此处地下水位较高,且井穿透砂层,为防止流砂,采用不排水下沉的施工方法,必要时还可向井内注水,使井内水位稍高于地下水位。
为防止井筒倾斜,挖土时注意对称均衡挖土。
且锅底深度不应超过0.5米。
待下沉到施工所需高程时,立即在水下封底。
封底时,先铺垫碎石垫层和进行混凝土垫层的水下浇筑,并留钢封水管,待混凝土达到应有强度后将水抽去,封闭钢封水管,再做底板
7.5工作坑导轨设置及基础加固
工作坑底可根据土质、管子重量及地下水情况,做好基础,以防止工作坑底下沉,导致管子顶进位置的偏差。
⑴导轨的作用是引导管子按设计的中心线和坡度顶进,保证管子在顶入土之前位置正确。
导轨安装牢固与准确对管子的顶进质量影响较大,因此,安装导轨必须符合污水管中心、高程和坡度的要求。
本工程采用kg钢轨作导轨。
⑵基础
采用钢筋混凝土基础,当工作坑底土质松软,有地下水时,应采用C20混凝土封底,厚度为30~50cm,混凝土底板漏水处应灌注水泥浆。
(3)、顶进设备
顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、顶铁等。
⑴千斤顶
千斤顶是掘进顶管的主要设备,本工程拟采用液压千斤顶。
千斤顶的工作坑内的布置与采用个数有关,如一台千斤顶,其布置为单列式,应使千斤顶中心与管中心的垂线对称。
使用多台并列式时,顶力合力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线,防止产生顶时力偶,造成顶进偏差。
根据施工经验,采用人工或机械挖运土方,管上半部管壁与土壁有间隙时,千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4~1/5处。
⑵高压油泵
由电动机带动油泵工作,选用额定压力为柱塞泵,经分配器,控制阀进入千斤顶,各千斤顶的进油管并联在一起,保证各千斤顶活塞的出力和行程一致。
⑶顶铁
顶铁是传递和分散顶力的设备。
要求它能承受顶压力而不变形,并且便于搬动。
根据顶铁旋转位置的不同,可分为横顶铁、顺顶铁和U形顶铁三种。
1)横向顶铁安装在千斤顶与方顶铁之间,将千斤顶的顶推力传递给两侧的方顶铁上。
使用时与顶力方向垂直,起梁的作用。
横顶铁断面尺寸为mm,长度按被顶管径及千斤顶台数而定,本工程选用长度为m的横顶铁;用型钢加肋和端板焊制而成。
2)顺顶铁(纵向顶铁)放置在面铁与被顶的管子之间,使用时与顶力方向平行,起柱的作用。
在顶管过程中起调节间距的垫铁,因此顶铁的长度取决于斤顶的行程、管节长度、出土设备等而定,通常有100、200、300、400、600等几种长度。
横截面为250×300mm,两端面用厚25mm钢焊平。
顺顶铁的两顶端面加工应平整且平行。
防止作业时顶铁发生外弹。
3)U形顶铁 安放在管子端面,顺顶铁作用其上。
它的内、外径尺寸与管子端面尺寸相适应。
其作用是使用顺顶铁传递的顶力较均匀地分布的到顶管端断面上,以免管端局部顶力过大,压坏混凝土管端。
大口径管口采用环形,小口径管口可采用半圆形。
⑷其它设备
工作坑上设活动式工作平台,平台用号工字钢梁,上铺15×15cm方木。
工作坑井口处安装一滑动平台,作为下管及出土使用。
在工作平台上设起重架,上装电动卷扬机,其起重量应大于管子重量。
工作棚用帆布遮盖,以防雨水。
7.6.顶进施工
首先将管子下到导轨上,就位以后,装好顶铁,校测管轴线和管底标高是否符合设计要求,合格后即可进行管前端挖土。
顶进利用千斤顶出镐。
在后背不动的情况下将被顶进管子推向前进,其操作过程如下:
安装好顶铁挤牢,管前端已一定长度后,启动油泵,千斤顶进油,活塞伸出一个工作行程,将管子推向一定距离。
停止油泵,打开控制阀,千斤顶回油,活塞回缩。
添加顶铁,重复上述操作,直至需要安装下一节管子为止。
卸下顶铁,下管,用钢套环连接混凝土管,在混凝土管接口处放一圈麻绳,以保证接口缝隙和受力均匀或彩和其他防渗漏措施,保证管与管之间的连接安全。
重新装好顶铁,重复上述操作。
顶进时应注意事项:
⑴顶进时应遵照“先挖后顶,随挖随顶”的原则。
应连续作业,避免中途停止,造成阻力增大,增加顶进的困难。
⑵首节管子顶进的方向和高程,关系到整段顶进质量,应勤测量,勤检查及时校正偏差。
⑶安装顶铁应平顺无歪斜扭现象,每次收回活塞加放顶铁时,应换用可能安放的最长顶铁,使连接的顶铁数目为最少。
⑷顶进过程中,发现管前土方坍塌、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,排除故障后,再继续顶进。
管前挖土是保证顶进质量及地上建筑物安全的关键,管前挖土的方向和开挖形状,直接影响顶进管位的准确性,因为管子在顶进中是循已挖好的土壁前进的。
因此,管前周围超挖应严格控制。
对于密实土质,管端上方可有≤1.5cm空隙,以减少顶进阻力,管端下部135°中心角范围内不得超挖,保持管壁与土壁相平,也可预留1cm厚土层,在管子顶管过程中切去,这样可防止管端下沉。
在不允许顶管上部土壤下沉地段顶进时,管周一律不得超挖。
管前挖土深度,一般等于千斤顶出镐长度,如土质较好,可超前0.5m。
超挖过大,土壁开挖形状就易控制,容易引起管位偏差和上方土坍塌。
在松软土层中顶进时,应采取管顶上部土壤加固或管前安设管檐,操作人员在其内挖土,防止坍塌伤人。
管内挖土工作条件差,劳动强度大,应组织专人轮流操作。
管前挖出的土,及时外运。
管径较大时,可用双轮手
推车推运。
管径较小,应采用双筒卷杨机牵引四轮小车出土,土运至管外,再用工作平台上的电动卷扬机送至平台上,然后运出坑外。
顶管遇流砂层或淤泥层时,采用泥水压力平衡顶管,使工具管内保持一定压力,平衡土体和地下水压力,使土体保持稳定。
应及时封闭工具管,采用水力出泥。
在工具管中接入含有一定泥量的泥浆,通过水枪射水冲泥,泥水通过吸泥泵排到地表泥浆池中沉淀,反复循环使用,泥浆用槽车运走。
冲泥和吸泥泵稳定工作时,调节冲泥和吸泥的泵量,冲泥舱内应保持一定压力,舱内泥水压力应与地下水压力相平衡,泥水压力过大,将增加主千斤顶负荷,泥水冲破上覆地层,达到地表,造成突顶事故;泥水压力过小,地下水涌入冲泥舱,工具管前方塌方,将破坏上覆地层,造成地面建筑物破坏。
在顶管过程中,由于泥水平衡压力控制不当或停顿时间过长,可能会造成突水冒顶事故和工作面塌方事故。
发生突顶时:
应该逐渐降低工具管内泥水压力,使泥水压力略小于地下水压力,关闭冲泥水枪和吸泥泵,启动千斤顶缓慢顶进一缎距离,待顶力升高,采用小水力冲泥,间歇启动吸泥泵排泥,做小量排泥。
发生塌方时:
应该逐渐升高工具管内泥水压力,使泥水压力略大于地下水压力,关闭冲泥水枪和吸泥泵,启动千斤顶缓慢顶进一缎距离,待顶力升高,采用
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