绕城高速路天然气高压输储气管道工程货运立交非开挖施工组织方案.docx
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绕城高速路天然气高压输储气管道工程货运立交非开挖施工组织方案
绕城高速路天然气高压输储气管道工程
货运立交非开挖施工
组织方案
第一章工程概况-1-
1、工程情况-1-
2、工程概述-1-
3、沿线地质、水文情况-2-
第二章编制原则和规范-3-
1、编制原则-3-
2、编制规范-3-
第三章工作井设置-3-
1、工作井位置-3-
2、工作井设计-4-
2.1、顶力计算-4-
2.2、后背墙反力计算-5-
2.3、工作井护壁计算-7-
2.4、施工方法-10-
第四章顶管施工-12-
1、施工方法-12-
2、顶管工作井内设备安装-13-
3、引入测量轴线及水准点-14-
4、下管-14-
5、千斤顶和顶铁的安装-15-
5、顶进施工-15-
6、顶进施工中的重点工序-16-
7、施工流程-17-
8、施工工艺-17-
9、降水井井身结构-19-
10、降水井施工-19-
11、主要施工方法及技术要求-20-
12、降水井监测-20-
第五章施工计划-23-
1、准备工作-23-
2、现场平面布置-23-
3、工作井及施工区域围护-23-
4、工期安排-23-
5、劳动力组织-24-
6、机械设备投入-25-
第六章施工专项措施-26-
1、监测监控措施-26-
2、防路面沉降措施-27-
3、地面沉降控制技术-27-
4、避免路面沉降控制措施-28-
5、降排水措施-29-
6、测量与纠偏措施-29-
7、施工安全用电措施-30-
8、文明施工、环境保护措施-31-
9、安全措施、应急救援预案-32-
10、危险源预防控制措施-33-
11、应急救援预案-35-
第一章工程概况
1、工程情况
工程名称:
某市绕城高速路天然气高压输储气管道工程货运立交项目
工程地点:
某市货运立交
建设单位:
某城市燃气有限责任公司
设计单位:
某燃气设计有限公司
施工单位:
地质工程集团公司
质量标准:
达到国家或行业质量检验评定的合格标准
工期要求:
计划2015年9月20日开工
2、工程概述
本工程采用机械顶管穿越货运立交,水平长66m,顶管套管采用DRCPIII2000x2000钢筋混凝土排水管,JC/T640-2010。
穿越地理位置图
穿越位置现场图
3、沿线地质、水文情况
3.1地质情况
根据地质勘察介绍,工程所在地表层为耕(表)土与人工填土,厚度为0.5~1.0,其下为粉质粘土层,埋深0.5~1.0m,再其下卵石层,顶板埋深为1.9~2.5m,,是管道的主要地基持力层。
顶管施工段地表水主要为雨水和生活用水排放而形成,水量不大,地下水主要为上层滞水,水位埋深8.4m左右,主要赋存于①层杂填土、②层耕植土中,一般水量有限,为大气降水及周边生活用水下渗而形成。
3.2气候情况
工程所在地属亚热带季风湿润气看候,年平均气温在16°C左右,≥10°C的年平均活动积温为4700~5300°C,全年无霜期为278天,冬季最冷月(1月)平均气温为5°C左右,最低气温在0°C以下的天气集中出现在12月中下旬和1月上旬,冬春雨少,夏秋多雨,雨量充沛,年平均降水量为900~1300毫米,年平均太阳辐射总量为83.0~94.9千米/平方厘米。
某极端最低气温为-5.9℃。
第二章编制原则和规范
1、编制原则
●坚决遵照施工合同和补充协议中各项标准和条款要求;
●严格遵守设计规范、施工规范和验收标准以及施工图纸、施工细则、设计修改通知书及有关技术文件要求;
●坚持先进性、科学性、经济合理性与实事求是相结合;
●坚持施工过程严密监控、动静结合、科学管理的原则;
●科学地安排施工顺序,采用平行流水作业法组织施工,保证施工的连续性和均衡性,充分发挥人力、物力作用;
●充分利用先进的机械设备,提高劳动生产率,降低能源消耗。
2、编制规范
《建筑施工土石方工程安全技术规范》JGJ180-2009
《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
《建筑边坡工程技术规范》JGJ50330-2013
《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009
《给水排水管道施工及验收规范》GB50268-2008;
《混凝土质量控制标准》GB50164-2011;
《建筑工程施工现场供用电安全规范》GB50194-2014;
《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46—2005;
《地下防水工程施工质量验收规范》GB50208-2011;
《工程测量规范》GB50026-2007;
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002)。
第三章工作井设置
1、工作井位置
根据设计施工图和现场实际情况。
经拆迁等相关单位协调,顶管工作坑指定于货运大道道路边坡西侧。
经现场踏勘,施工区域空旷、有道路直通顶管工作井位置,该区域满足顶坑开挖、材料机具堆放、吊装机械进出等施工便利。
顶管工作井位置---货运大道西侧
2、工作井设计
2.1、顶力计算
人工顶管顶力的计算(以最长的Φ2000mm管长度66米计算):
对于顶管顶进深度范围土质好的,管前挖土能形成拱,可采用先挖后顶的方法施工。
F=F1十f2
其中F—总推力
Fl一迎面阻力 F2—顶进阻力
F1=π/4×D2×P (D—管外径2.2m P—控制土压力)
P=Ko×γ×Ho
式中 Ko—静止土压力系数,一般取0.55
Ho—地面至掘进机中心的厚度,取最大值6m
γ—土的湿重量,取1.9t/m3
P=0.55×1.9×7=7.31t/m2
F1=3.14/4×2.2×2.2×8=30.4t
F2=πD×f×L
式中f一管外表面平均(根据顶进距离平均淤泥土)综合摩阻力,取0.8t/m2
D—管外径1.8m
L—顶距,取最大值66m
F2=3.14×2.2×0.8×66=364.7t。
F=30.4+364.7=425.5t。
考虑地下工程的复杂性及不可预见因素,顶管设备取1.30倍左右的储备能力,设备顶进应力为1.30×425.5=553吨,因此选用2个300吨的千斤顶作为顶进动力设备。
2.2、后背墙反力计算
后背墙作为千斤顶的支撑结构,要有足够的强度和刚度,且压缩变形要均匀。
所以,应进行强度和稳定性计算。
本工程采用现浇整体式后座墙组合钢板结构,这种后背安装方便,安装时应满足下列要求:
使用千斤顶的着力中心高度不小于后背高度的1/3。
以顶管顶距最长为66米进行反力验算:
该管道埋深为7.5米,后背墙5m*4m*0.9m,土层为砂砾石时后靠背受力计算公式:
R=αB(0.5
H2
+2CH
0.5+
hH
)
式中:
R-总推力之反力(一般大于推力的1.2-1.6)
a-系数(取1.5-2.5之间),此处取2
B-后座墙的宽度(M)此处取5米
γ-砂砾石的容重(KN/M3)此处取17kN/m3
H-后座墙的高度(m),此处取4.0米
Kp-被动土压系数
.取1.98
c-土的内聚力(kPa)一般情况下取15
h-地面到后座墙顶部土体的高度(M),此处取h=1.0米
按上式计算:
2×5[(0.5×17×42×1.98)+(2×15×4×1.98x0.5)+(17×1×4×1.98)]=5718KN×0.102t/KN≈583t
工作井后背加护套后能承受583t顶力>实际顶力425.5t,能满足要求。
2.3、工作井护壁计算
为防止塌方,保证操作安全,大直径工作井、接收井采用小型机械配合人工分段挖土、分段护壁的方法施工。
分段现浇混凝土护壁厚度,一般取受力最大处,即地下最深段护壁所承受的土压力及地下水的侧压力。
由计算确定护壁厚度。
设混凝土护壁厚度为t,则可按下式计算:
t≥
或者
t≥
当挖孔无地下水时:
P=rHtg2(450-φ/2)
当地下有水时:
P=rHtg2(450-φ/2)+(r-rw)(H-h)tg2(450-φ/2)+(H-h)rw
N—作用在护壁截面上的压力,N/m,N=pD/2;
P—土和地下水对护壁的最大总压力,N/m2;
r—土地重度,KN/m3;
rw——水的重度,KN/m3;
H——挖孔护壁深度,m;
h——地面至地下水位深度,m;
D——挖孔或圆形构筑物外直径,m;
fc——混凝土的轴心抗压强度设计值,MPa;
K——安全系数,取2。
工作井深7m、直径5m,采用人工挖孔,混凝土护壁采用C30混凝土,每节高1.0m,地基土壤全部取粘性土(安全考虑),天然重度为γ=23KN/m3,内摩擦角φ=20O,地面以下1m有地下水。
计算确定混凝土护壁所需厚度。
P=23X1Xtg2(450-100)+(23-10)x(7-1)tg2(450-100)+(7-1)x10
=109.5KN/m2
用C30混凝土,fc=14.3Mpa,D=5.2m。
则有:
KpD
t≥
t=(2X109.5X520)/(2*14.3X103)
t=4.0(cm)
一般护壁最小厚度为8cm。
考虑挖孔作业每天施做一节,护壁混凝土强度增长跟不上,24小时护壁强度最多达到20%,护壁厚度按20cm施工。
进度为安全起见再加适量的φ14mm钢筋,间距10~20cm
工作井施工前先在工作井四周施工30cmx30cm的排水沟,防止地表水进入工作井内。
工作井采用人工配合机械开挖,机械开挖中间大部分土方,四周用人工修边,修边完成后进行工作井护壁钢筋安装,然后安装模板进行砼浇住,砼达到一定强度后再进行下部工作井土方开挖,每次工作井的开挖深度可根据现场地质情况进行调整,在保证安全的情况下,如果地层稳定,可一次性施工1.0m,如果稳定性较差,可调整到0.5-1m不等。
工作井开挖到位施工工完井壁后,在施工底板的时候,根据现场地下水的水量,在工作井内适当的位置下挖一个降水坑,采用水泵将工作井内的地下水抽到货运大道边的排水沟排放。
工作井、接收井桩芯内土的开挖方法采用:
对于较软的土方采用人工使用铁锹、镐,对较硬的强风化、中风化岩采用空压机凤镐等工具进行挖掘。
桩芯土的提升使用电动挖孔桩机架提升,水平运输采用手推车运输至堆土处,然后用挖掘机装至倒运汽车,运输至土方暂时存放点存放,晚上由运土自卸汽车运至弃土地。
2.4、施工方法
1、逆做法土方开挖及井壁施工:
(1)、施工顺序、方法:
逆做法施工顺序:
在开挖前,由测量工根据图纸尺寸进行桩位测放,经校核无误后,用红砖砌出200m高240mm厚桩护圈,并用醒目的红三角在护圈上标出桩心十字线,方可进行土方开挖施工。
采用人工从上至下逐层用镐、锹进行挖土,挖土顺序为先中间后周边。
其尺寸允许偏差不超过30mm。
按标出的桩心十字线吊线检查孔中心位置和孔径,然后进行井壁钢筋绑扎、支定型钢模板和浇筑砼,循环作业至设计要求深度。
为保证桩的垂直度,要求每灌柱三节井壁,就应校核该桩中心位置及垂直度一次。
(2)、施工中可能遇见问题及处理:
如遇局部回填土及淤泥质土层或地下水较大时(如构造蚀变带),出现塌方、流砂等现象,应采取井壁节高适当缩减到300~500mm、并在支模前先采取特殊的防护措施,如堵沙包、稻草、护壁砼加厚、钢筋加密等加固措施。
同时在坑底一侧挖一临时集水坑,加泵抽水,防止塌方加大,经加固处理后再进行挖土,所塌方后的孔洞应在浇捣护壁混凝土的同时,用混凝土填好。
(3)、井壁钢筋绑扎:
采用预先下料、井下绑扎的施工方法,工作井及接收井护壁钢筋配筋如下:
每节护壁高度不能大于一米,竖向钢筋下料加长200,便于搭接,水平钢筋及竖向钢筋采用二级螺纹钢筋,φ14@200单层双向网片配置。
绑扎好后,经质监站、甲方和监理验收合格后,方可支模浇筑砼。
(4)、井壁模板支设:
井壁模板支设:
井壁模板采用加工好的定型钢模板,按井径分块拼装,安装之前应涂刷脱模剂,安装时用U型扣件连接及固定,沿模板底打短钢筋加固,拼装中留一道接缝夹一根Φ48钢管,以便拆模;必要时采用Φ48钢管加固支撑对顶。
(5)、井壁砼浇筑:
井壁砼浇筑采用商品混凝土,强度为C30,厚度为200mm,加早强剂。
砼利用吊桶下送,用圆形防护板作布料台,砼应对称浇筑,防止模板侧移,砼采用人捣实,每次分层厚度100~200mm,防止漏捣。
首节井壁砼拆模后,放出中心线及标高于其上。
(6)、模板拆除:
井壁混凝土终凝8个小时后才能拆除支撑,强度达到1MPa以上时才能拆模,拆模时先拆除钢管,再撬模板;拆下的模板应及时清洁,变形的模板应及时修整。
接着进行下一节护壁施工。
(7)、井坑地表水及井坑排水
1、地面排水:
为防止地表雨水冲刷基坑,造成塌方,在基坑开挖前基坑四周地面设排水明沟,同时设置集水井,经沉淀后再让地表水排向地下管道。
2、井坑内施工排水,施工时在井底中间设置集水坑,及时抽水,以免浸泡井底。
第四章顶管施工
1、施工方法
本工程设计采用泥水平衡顶管法施工,综合各方面考虑,顶管施工采用敞开式挤压掘进顶管法施工,施工是依靠人工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,并用小车将土从管中运出。
具有施工操作简便、设备少、工艺成熟、施工成本低、施工进度快等优点。
井内顶进施工示意图
2、顶管工作井内设备安装'*XIp:
(一)导轨安装。
严格控制导轨的中心位置和高程,确保顶入管节中心及高程能符合设计要求。
>"1EN5W
1、由于工作井底板浇注了20cm的砼,地基稳定,导轨放置在工作井的底板上的导轨架上。
>n/0od9
2、严格控制导轨顶面的高程,其纵坡与管道纵坡一致。
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3、导轨采用浇注砼予以固定,导轨长度采用2~3m,间距设置为60cm。
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5r)GK
4、导轨必须直顺。
严格控制导轨的高程和中心。
6X9$T11Vc
(二)下管、顶进、出土和挖土设备:
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采用电动卷扬机下管,用千斤顶、高压油泵作为顶进设备,用斗车、垂直牵引的卷p:
b{>lM
扬机作为出土设备,用空气压缩机带风镐机作为挖土设备。
O7IYg;
(三)照明设备:
井内使用电压不大于12V的低压照明。
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(四)通风设备:
人工挖土前和挖土过程中,采用轴流鼓风机通过通风管进行送风。
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风量的计算:
^W=hs9a+F
1、按洞内同时工作的最多人数计算:
}@6yROy.
Q=k×m×q0TV16--
式中:
Q-所需风量,m3/min;v-) k-风量备用常用系数,常取k=1.1~1.2a! 6r& m-洞内同时工作的最多人数~t2"L|i q-洞内每人每分钟需要新鲜空气量,通常按3m3/min计算。 e`][zx 现管内有两人工作,一人开挖,一人负责运余泥,取k=1.1,m=2,则有Q=X]&`"Z] k×m×q=1.1×2×3=6.6m3/minc"knzBvy 2、漏风计算g,*fpk Q供=P×QB! `.,3 式中: Q-计算风量Pl|I{l*o(` P-漏风系数>cjxu9Vr1K 采用Ф200PVC管,每百米漏风率一般可控制在2%以下。 取P=1.02,则Q供=P×Q=6.6×1.02=6.73m3/minXo(W\Pes 取风量大于7000L/min离心鼓风机(或高压空气压缩机)作为通风设备则可以满足要求。 ;W+1H! (五)工作棚架: 作为防雨及安装吊运设备。 工作坑上设活动式工作平台,平台用20#工字钢梁。 在工作平台上设起重架,井旁边装置电动卷扬机。 3、引入测量轴线及水准点MW^FY4V1m (一)将地面的管道中心桩引入工作井的侧壁上(两个点),作为顶管中心的测量基线。 gjK: a@{ (二)将地面上的临时水准点引入工作井底不易碰撞的地方,作为顶管高程测量的临时水准点。 4、下管 (一)下管前,要严格检查管材,不合格的严禁使用。 /^{Q(R(X< (二)第一节管下到导轨上时,应测量管的中线及前后端管底高程,以校核导轨{~{D(k 安装的准确性。 v{lDEF@2^N (三)要安装户口铁和弧形顶铁保护管口。 4;Hm%20g 5、千斤顶和顶铁的安装j;Lp@~M (一)千斤顶的高程及平面位置: 千斤顶的工作坑内的布置采用并列式,顶力合力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线,防止产生顶时力偶,造成顶进偏差。 根据施工经验,采用机械挖运土方,管上部管壁与土壁有间隙时,千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4~1/5处为宜。 `+KLE(]vyH (二)安装顶铁应无歪斜、扭曲现象,必须安装直顺。 },5LrX`L (三)每次退千斤顶加放顶铁时,应安放最长的顶铁,保持顶铁数目最少。 '@hnqcqXq (四)顶进中,顶铁上面和侧面不能站人,随时观察有无扭曲现象,防止顶铁崩离。 5、顶进施工 工作坑内设备安装完毕,经检查各部分处于良好状态。 即可进行试顶。 首先校测设备的水平及垂直标高是否符合设计要求,合格后即可顶进工具头,然后安放混凝土管节,再次测量标高,核定无误后进行试顶,待调整各项参数后即可正常顶进施工。 在施工过程中,做到勤挖勤顶勤测,加强监控。 顶进施工时,主要利用风镐在前取土,千斤顶出镐在后背不动的情况下将污水管向前顶进,其操作过程如下: rA_r$X (1)安装好顶铁挤牢,工具管前端破取一定长度后,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。 jP3~O (2)停止油泵,打开控制阀,千斤顶回油,活塞回缩。 _#P5j# (3)添加顶铁,重复上述操作,直至需要安装下一节管子为止。 K}S=f\Q] (4)卸下顶铁,下管,用环形橡胶环连接混凝土管,以保证接口缝隙和受力均匀,保证管与管之间的连接安全。 r_a1oO: 6、顶进施工中的重点工序5=MM^$QG (一)测量_{i-.;K 1、测量次数: 在顶第一节管时及校正顶进偏差过程中,应每顶进20~30cm,即对中心和高程测量一次;在正常顶进中,应每顶进50~100cm时,测量一次。 p_3VFKq>0 2、中心测量: 根据工作井内测设的中心桩、挂中心线,利用中心尺,测量头一节管前端的轴线中心偏差。 MrK? 7*Xi 3、高程测量: 使用水准仪和高程尺,测首节管前端内底高程,以控制顶进高程;x4_FG{AIu 同时,测首节管后端内底高程,以控制坡度。 工作井内应设置两个水准点,以便闭合之用,经常校核水准点,提高精度。 R&R{I/;i*. 4、一个管段顶完后,应对中心和高程再作一次竣工测量,一个接口测一点,有错口的测两点。 pHDPj,lu (二)纠偏: c*>SZ'T\ 当测量发现偏差在10~20mm时,采用超挖纠偏法,即在偏向的反侧适当超挖,在偏向侧不超挖,甚至留坎,形成阻力,施加顶力后,使偏差回归。 M^A;tPw 当偏差大于20mm时,采用千斤顶纠偏法,当超挖纠偏不起作用时,用小型千斤顶顶在管端偏向的反侧内管壁上,另一端斜撑在有垫板的管前土壁上,支顶牢固后,即可施加顶力。 同时配合超挖纠偏法,边顶边支,直至使偏差回归。 MES|iB (三)管前挖土要求 1、在道路和重要构筑物下,不得超越管段以外100mm,管周不得超挖,并随挖随5th\_n}N2/顶。 dG]s_lb9H 2、在一般顶管地段,如土质良好,可超挖管端300~500mm,在管周上面允许超挖15mm,下面135度范围内,不得超挖。 0.t1p(x; (四)接口的处理: 由于顶管的管材为F型接口,顶管完毕后,对于管与管之间的缝隙,采用膨胀水泥砂浆压实填抹。 选用硅酸盐膨胀水泥和洁净的中砂,配合比(重量比)为: 膨胀水泥: 砂: 水=1: 1: 0.3,随拌随用,一次拌和量应在半小时内用完。 填抹前,将接口湿润,再分层填入,压实填抹平整后,在潮湿状态下养护。 &]' 7、施工流程 现场勘察与探测→施工围护→测量放线→土方开挖→工作井排水沟施工→工作井开挖→钢筋砼护壁施工→工作井底板及降水井施工→后背混凝土墙→设备进场安装→管内人工挖掘土→液压顶管施工→测量管节偏差调整顶进速度至第一节管推进结束→关闭顶进系统→挖土→重复施工直到设计接收井→场地清理→竣工验收。 8、施工工艺 依据本场地水文地质条件及基坑、管道顶进深度,结合基坑降水经验,本工程降水采用大口径井点降水方案,计划在工作井、接收井两端各施工一口降水井。 9、降水井井身结构 降水井深度: 12~13m 降水井井径: Ф600mm 滤水管管径: Ф400mm(无砂管) 滤料: Ф2—4mm(细砾石) 10、降水井施工 工艺流程 场地平整——测量施放井点——钻机对位——成孔——下放井管——充填滤料——洗井——下放水泵——抽水。 工艺流程图如下: 11、主要施工方法及技术要求 1、成孔: 采用直径600mm反循环钻机成孔,泥浆比重〈1.05。 下管前保证井底沉渣厚度不大于20cm,方可下放滤管。 2、井管安装: 井管安放严格按现场技术交底进行,用4根竹片,10号双铁丝捆绑;管口内壁不错位,选择透水性良好的滤管安装于含水层对应部位。 3、填砾: 填砾前井管必须居中,使填砾厚度均匀,滤料应从井管两侧慢慢对称填入,以防滤料中途卡塞及井管错位,填至井口1—2m米时用粘土填实。 在填滤时如发生井口反砾现象,应及时停止填砾,查明原因进行处理。 4、洗井: 洗井为关键性工艺,在滤料充填完之后,要立即进行洗井,洗井采用井管外注清水循环法工艺,抽、停交替,直至水清砂净为止。 洗井结束前测量井深,清理井底,使井底沉淀小于0.3-0.5m。 5、下泵: 下泵深度距井底1.0-2.0m左右。 6、井点保护: 降水井施工完成后,降水井井管应高于自然地坪20—50cm,并加井盖予以保护,避免杂物落入井内,以免破坏。 7、观测记录: 应及时、准确地记录观测井水位,以次检验施工方案的正确性。 必要时对方案作适当调整,以确保基坑降水效果。 12、降水井监测 为了掌握场地含水层水文地质条件变化,做到降水井点布置合理,达到较好的基坑降水效果,在降水进行施工及降水过程中对降水井进行监测,监测内容包括如下几个方面: ①、在降水井施工过程中,及时采取含水层岩样,分析含水介质变化,及其水文地质条件变化,为合理布井提供依据。 ②、在洗井过程中监测井深、地下水位变化,并实时进行试验抽水,确定各单井涌水量,为选择降水泵型据供参数。 ③、降水工作开始后每天早、中、晚对降水井水各测一次,以便及时掌握降水效果。 ④、地下水位达到稳定后确保每天观测一次水位,依据地下水位变化历时曲线,调整水泵投入量,达到降低能耗、
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