汤立路顶管方案上报交通.docx
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汤立路顶管方案上报交通
第1章编制依据
1.1业主提供的招标文件
表1-1
序号
文件名称
编号
1
北六环路天然气工程(一期)(西沙屯-李桥)Ⅰ标段(西沙屯-蔺沟河)招标文件
06—0606
2
北六环路天然气工程(一期)(西沙屯-李桥)(西沙屯-蔺沟河)施工图设计
燃05089-线2-1
3
北六环路天然气工程(一期)(西沙屯-李桥)(西沙屯-蔺沟河)施工图设计
燃05089-线2-1-桥
4
北六环路天然气工程(一期)(西沙屯-李桥)(西沙屯-蔺沟河)施工图设计
燃05089-线2-1-路
5
北六环路天然气工程(一期)(西沙屯-李桥)(西沙屯-蔺沟河)施工图设计
燃05089-线2-1-河
6
北京市天然气工程(一期)(西沙屯~李桥)(西沙屯~蔺沟河)岩土工程勘察报告
2006勘071-1
7
06年北京市六环路天然气管线一期工程招标文件补遗
06-06、07、08、09、10号
1.2工程应用的主要法规
表1-2
序号
类别
法规名称
编号
1
国家
中华人民共和国环境保护法
2
国家
建设项目环境管理条例
国务院令253号
3
国家
石油天然气管道保护条例
国务院(2001)
4
国家
建设工程管理方法
GBT/50326-2001
5
地方
市政基础设施工程资料管理规程
DBJ01-71-2003
6
地方
关于印发《北京市城市道路与公用管线工程项目管理与施工配合实施办法》的通知
京计基础字【2001】356号
1.3工程有关规范、技术规程和质量评定标准
表1-3
序号
类别
规程、规范、质量标准名称
编号
1
国家
工程测量规范
GB50026-97
2
国家
混凝土结构工程施工及验收规范
GB50204-2002
3
国家
混凝土强度检验评定标准
GB107-87
4
国家
工业金属管道工程施工及验收规范
GB50235—97
5
国家
手工电弧焊焊接接头的基本型式与尺寸
GB985-80
6
行业
埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准
SY/T04132002
7
行业
《水平定向钻进管线铺设工程技术规范》
SY/T4079
8
北京
北京市市政工程安全操作技术规程
DBJ-056-2000
9
北京
本工程设计图纸说明
燃05089-线2-1
1.4企业标准
表1-4
序号
类别
名称
备注
1
企业
质量、环境、职业健康安全管理手册
2
企业
资料、安全手册
第2章工程概况
2.1工程简介
2.1.1“北京市六环路天然气管线一期工程(西沙屯-李桥)Ⅰ标段(西沙屯-蔺沟河)”位于北京市昌平区,平行北六环路,起于东沙河东侧,经南丰路、回昌路、流所路、粮库路、顺沙路、机场专用路、汤尚路、汤立路、蔺沟河,止于蔺沟河东岸。
2.1.2管线全长15827.80米,该管线设计为高压天然气管道,管径为DN1000,起止点桩号为0+000~15+827.80,管线共设155个节点,编号为T1~T155。
有穿跨越工程十段(穿跨越河、路、桥),总长度1615米,分别使用机械顶管及定向钻施工方法。
2.1.3顶管施工:
本工程穿越现况道路共计8处,总长423米,见表2-1,设计使用机械顶管施工法铺设套管,套管采用DN2000F型钢承口形式的钢筋混凝土管,套管内穿DN1000的天然气管道。
机械顶管工程量
表2-1
序号
穿越道路
管线位置
套管内径(mm)
顶管长度(米)
1
南丰路
1+340.00~1+391.00
2000
51
2
粮库路
5+448.3~5+514.3
2000
66
3
顺沙路
7+337.5~7+394.5
2000
57
4
机场专用路
5+176.8~5+218.8
2000
42
5
阿苏卫自备路
11+139.7~11+166.7
2000
27
6
汤尚路
11+365.9~11+407.9
2000
42
7
汤立路
13+094.65~13+187.65
2000
93
8
现况路
13+378.8~13+423.8
2000
45
2.1.4本工程是机械顶管穿越汤立路的施工,管段起止桩号13+094.65~13+187.65,节点编号T128~T129,穿越长度为93.0米
2.1.5本工程建设单位为北京市燃气集团有限责任公司,设计单位为北京市煤气热力工程设计院有限公司,施工单位为北京中宣市政工程公司。
2.1.6本工程的质量要求为合格。
2.2主要工程量
顶管穿越道路93米
顶进坑1座
接收坑1座
2.3现场施工环境
2.3.1现场地上情况
本工程设计管线主要位于北六环北侧的树林内,树林内主要为杨树、柳树、樱树以及一些松树苗圃,树木需要伐移及保护。
管线北侧有村级现况路,为施工运输提供了良好的条件。
现场附近有电力线杆,施工时根据实际情况可以考虑就近借电。
现场附近的场地条件较好,可以较为容易地解决临设、材料堆放、加工场地等用地问题。
2.3.2现场地下情况
地下管线对机械顶管穿越施工影响较大,施工前需要进行物探、坑探,确保现况管线的安全。
2.4工程地质、水文情况
施工现场属于温榆河冲、洪积扇的中部,场地地形较平坦,地面标高在32.2米,路面标高36.79米。
2.4.1地质情况
根据地质勘探资料,本区地层划分为6大层,分别是:
①粉土素填土层:
褐色,湿~饱和,稍密。
局部成分为粉细砂、粉质粘土,含少量砖屑、灰渣、植物根。
②粉质粘土层:
褐色~浅灰色,湿~饱和,可塑~软塑,局部硬塑。
含姜石,局部含螺壳,夹粉土、粘土薄层或透镜体。
③粉质粘土层:
褐黄色,饱和,可塑~软塑,含姜石,夹粉土、粘土、薄层或透镜体。
④粉土层:
褐黄色,饱和,中密~密实。
含云母片及氧化铁条纹。
夹粉质粘土薄层或透镜体。
⑤粘土层:
褐黄色,饱和,可塑~硬塑,含姜石,夹粉质粘土薄层或透镜体。
⑥粉质粘土层:
浅灰~褐黄色,饱和,可塑,含姜石,夹粉土薄层或透镜体。
2.4.2地下水情况
本段地下水埋藏较浅,属潜水类型,静止水位埋深为1.2米,水位标高为34.7米。
第3章施工总体计划
3.1施工总体计划
整条管线计划开工日期为2006年9月20日,竣工日期为2007年5月11日,总工期235日历天。
虽然工期安排较长,但不利因素较多,影响较大:
苗木移伐量大、工期跨越严冬期使有效作业时间大大缩短。
综合以上情况,总体施工方案如下:
1)穿跨越段的机械顶管、定向钻施工、非障碍段的明开挖施工平行进行。
2)顶管施工安排两个工作面同时施工,以配合金属管道连续焊接,顶管坑安排次序与管道施焊方向一致。
3)本工程影响进度的因素主要为拆迁工作,施工时通过增减工作面的方法进行组织调整、通过变换施工方法、调整施工工艺,避免窝工、抢工现象。
3.2顶管施工工期
3.2.1全线顶管段工期控制在2006年9月10日~2006年11月9日,共60日历天。
3.2.2顶管穿越汤立路段的施工的工期控制在30天,具体安排详见附后施工进度计划图。
第4章顶管施工
4.1设计概况
本工程管线在穿越汤立路时,需加套管从现况道路的地下穿越,其套管内径为2000毫米。
为不破坏原土层应力,确保道路的正常运营,采用机械顶管施工方法进行穿越施工。
4.2顶管穿越位置
4.2.1平面位置管线通过北六环马坊北桥北侧,穿越位置在汤立路(道路编号为S213)的公路桩号23+400处。
管线节点编号为T128-129,管线桩号为13+094.65~13+187.65,穿越长度为93米,顶进坑位于道路东侧,接收坑位于西侧。
见图4-1。
图4-1汤立路机械顶管平面图
图4-3汤立路管道横断面图
图4-4汤立路地质剖面图
4.4施工准备
4.4.1施工前先修建设备和材料进场的临时通道;架设临电及临水管线;选好泥浆处理场地、弃土暂存场地及施工配套设施的安装场地。
典型的顶进坑布置见图4-5所示。
图4-5顶进坑平面布置示意图
4.4.2泥浆沉淀池
在顶进坑附近的地面上,需布置一个泥浆沉淀池,其长、宽、深分别为10米×5米×2米,采用5mm钢板加槽钢支撑焊接而成。
4.4.3蓄水池储水
因施工现场缺少水源,顶管机在顶进工作中用水量较大,需在顶管坑区域内设置一个蓄水池,尺寸为10×5×2米,采用5mm钢板加槽钢支撑焊接而成,具体结构形式参考泥浆沉淀池。
具体工作中也可将水储存在泥浆池中。
供水水源可以考虑使用机坑降水,若机坑降水量不足,需备用一台水车为水池蓄水。
4.4.4人员准备
计划人员详情参见表4-1
人员配套计划表
表4-1
劳动力分配
计划人数
劳动力分配
计划人数
工长
1人
机械顶管
6人
测量员
1人
机坑施工
40人
材料员
1人
焊工
4人
质控员
1人
杂工
10人
安保员
1人
降水
8人
电工
1人
管理人员
2人
合计
76人
4.4.5材料准备
提出材料计划,选择供货厂家。
工程主要施工材料根据施工计划分批进场,并派专人看守。
对各种材料的进场时间及数量等根据工程进展情况提前做好安排。
4.4.6机械设备
本工程所投入的主要机械为机械顶管机及辅助机具设备,主要施工机械设备用量,详见表4-2,表4-3。
顶管施工主要机械设备表
表4-2
序号
机械设备名称
规格
单位
数量
备注
1
顶管机
2000
套
1
3
电焊机
22KW
台
1
4
注浆泵
台
1
5
灰浆搅拌机
台
1
6
主顶泵站
台
1
7
主顶油缸
2.4
个
4
8
经纬仪
台
1
9
水准仪
台
1
10
吊车
25T(50T)
台
2
11
运土车
辆
1
12
空压机
台
1
13
水泵
台
4
降水井
14
水泵
台
1
井坑
机械顶管施工主要物资材料计划表
表4-3
序号
品名
规格
单位
数量
备注
1
顶铁
1.5米
块
1
2
顶铁
0.6米
块
1
3
后背铁
2×3.5×0.4米
块
1
4
护口铁
1870×200
套
1
5
机头道轨
6×2米
套
1
6
机头道轨
2×2米
套
1
7
泥水分离器
套
1
8
泥浆输送泵
台
2
9
泥浆输送管道
米
100
10
洞口止水圈压圈
2310×240
块
1
11
洞口止水圈底圈
2190
套
1
12
橡胶止水圈
2190×1790×20
套
1
13
止水圈螺栓
M16×50
套
20
14
油缸支架
2000
套
1
15
经纬仪支架
2000
套
1
16
搅浆罐
1200×1500
套
1
17
储浆池
600×900
1
18
注浆泵
台
1
19
注浆钢管
DN32×6000
根
20
20
高压橡胶管
DN32×20000
根
2
21
塑料管
DN25
米
20
22
三通
DN25
个
20
23
弯头
DN25
个
20
24
球阀
DN25
个
20
25
外丝接头
DN25
个
20
26
涨栓
M16×80
根
20
27
空油桶(浆)
个
2
28
低压变压器
台
1
29
铝塑线
米
100
30
电闸箱
套
2
31
机头闸箱
个
1
32
低压铝线
10mm2
米
100
33
低压灯泡
36v,60w
个
50
34
碘钨灯
1000W
个
6
35
电缆线
70mm2
米
80
36
电缆线
16mm2
米
80
37
电缆线
4mm2
米
80
38
架子管
6000
根
10
39
架子管
2000
根
20
40
架子管
1000
根
10
41
铅丝
8#
KG
2
42
围档
块
43
十字扣卡
个
44
挂勾
个
2
45
钢丝绳
16×4000
根
4
46
集箱箱房
套
4
47
帐篷
套
4
48
监视器
套
4
49
视频线
米
100
50
电话机
台
4
51
电话线
米
100
52
方木
根
20
53
工字钢
30#
米
40
消耗(井坑)
54
掘井机刀头
套
1
消耗
55
机头管
2000
节
2
消耗
56
混凝土管
2000
节
29
消耗
57
混凝土管止水环
个
31
消耗
58
管间橡胶垫
个
31
消耗
59
钢板
20mm
块
2
60
膨润土
吨
4
消耗
61
碱
KG
50
消耗
62
液压油
桶
4
消耗
63
水泥
吨
消耗
64
粉煤灰
吨
消耗
65
风镐
个
2
4.5降水施工
顶管工作坑的施工需要进行降水,计划采用大口井法降水,在每个工作坑四角和中部各设一个降水井,共设置5个降水井,机械顶管施工的沿线不需降水。
具体降水的施工方法为:
4.5.1井壁使用无砂混凝土滤管,直径400毫米,每节管长1米。
采用QJ150型钻机成孔,冲孔至设计高度后立即开始下管,下管前在地面上打设木桩,将承绳一端栓于木桩上,另一端放入管堵底和两侧的凹槽里,管堵用混凝土制成。
4.5.2将首根无砂滤管放入管堵上,然后松动承牵绳进行下管。
下到一半处将3~6根竹条用6#铅丝绑在滤管外壁上,将下一根滤管对口并用竹条固定后下管,如此至井底,然后将承牵绳抽出,下管过程见图4-6。
4.5.3下管后,在滤管外和孔壁之间回填砾石滤料,之后用压缩空气和清水洗井,合格后开始抽水。
图4-6降水下管示意图
5.5.4降水监测
降水监测与维护期要对各降水井和观测孔的水位、水量进行同步监测。
降水井和观测孔的水位、水量和水质的检测要符合下列要求:
1)降水勘察期和降水检验前要统测一次自然水位;
2)抽水开始后,在水位未达到设计降水深度以前,每天观测三次水位、水量;
3)当水位已达到设计降水深度,且趋于稳定时,可每天观测一次;
4)在受地表水体补给影响的地区或在雨季时,观测次数宜每日2~3次;
5)水位、水量观测精度要求要与降水工程勘察的抽水试验相同;
6)对水位、水量监测记录要及时整理,绘制水量Q与时间t和水位降深值s与时间t过程曲线图,分析水位水量下降趋势,预测设计降水深度要求所需时间;
7)根据水位、水量观测记录,查明降水过程中的不正常状况及其产生的原因,及时提出调整补充措施,确保达到降水深度;
8)在开挖过程中,要随时观测侧壁、底部的渗水现象,并要查明原因,及时采取工程措施。
4.5.4降水维护
降水期间要对抽水设备和运行状况进行维护检查,每天检查不少于3次,并要观测记录水泵的工作压力、电动机、水泵温度,电流、电压、出水等情况,发现问题及时处理,使抽水设备始终处在正常运行状态。
抽水设备要进行定期保养,降水期间不得随意停抽。
注意保护井口,防止杂物掉入井内,经常检查排水管、沟,防止渗漏。
4.5.5在地面上设置D100PVC排水干管,将抽出的地下水排入现况排水系统中。
4.6工作坑占地
机械顶管需开挖工作坑,工作坑分为顶进坑与接收坑。
5.6.1顶进坑:
顶进坑占地面积为40米×20米。
5.6.2接收坑:
顶进坑占地面积为30米×20米。
4.7顶管施工方法和技术措施
4.7.1机械顶管施工工艺流程见图4-7。
4.7.2施工方法说明
机械顶管施工:
机械顶管施工是市政管道铺设的一项新技术,它省却了全线降水(仅工作坑位置降水),地面沉降小,对地面构筑物的稳定性影响小,施工不影响地面交通,顶进速度快(平均顶进速度15米/天),我公司是北京市最早使用机械顶管施工的企业之一,曾穿越过河流、立交桥、高速公路等多种建筑物;曾顶进过钢管、混凝土管等多种管材;曾铺设过自来水、污水、热力、电力、燃气、通讯等多种管线,对此施工方法已积累了丰富的施工经验,此次施工采用我公司擅长的机械顶管施工方法。
4.7.3测量
(1)对建设单位提供的导线点、水准点进行复测,经核对无误后方可使用。
(2)平面测量控制
①施工测量按《城市测量规范》CJJ8-99、《工程测量规范》GB50026-97的有关规定执行,对甲方提供的控制点进行复测,符合精度要求后才能进行施工测量。
根据施工需要,布设三级导线平面控制网(即采用原有控制网作为平面控制网)和高程控制网。
高程控制网采用城市四等水准测量的技术要求施测。
②为保证测量精度,对于钢尺测量的边长,需加入相应的修正,测量的平面及高程导线需进行平差计算,测量角度精确至0.1º,坐标及高程精确到1毫米,测量工作从外业到内业必须做到步步校核。
(3)高程测量
①高程控制采用城市四等水准测量的技术施测,高程闭合差在20
之内(L为水准跨线长度,以km计),采用DS3水准仪进行观测,往返各一次。
②井坑内的高程控制点采用长钢尺导入法把高程传入,向井坑内传递高程与坐标传递同步进行。
先做趋近水准测量,再做竖井高程传递。
竖井传递高程采用悬吊钢尺法,井上和井下两台水准仪同时观测读数,每次错动钢尺3-5cm,施测三次,高差相差不大于3mm时取平均值使用。
③高程控制点的布设:
可利用平面控制点的埋石作为高程控制点,也可单独设置,如特殊需要时可进行加密。
加密的水准点精度不低于高程控制点的精度,其布设形式为附合水准路线。
(4)施工要求
①对于坐标点、水准点现场需采取可靠的保护措施,需设立明显的标志;施工过程中要注意对测量控制点的保护,并定期进行校测。
②施工过程中要严格执行测量复核制度,特别是对中心线和高程、管线起终点、控制桩位、交叉点等更要严格控制,要提前做好内业,然后现场实施放样。
③竣工测量:
竣工测量在已有的施工控制点上进行,测量人员认真做好原始记录,及时进行资料的整理、归档工作。
4.7.4顶进坑及接收坑施工降、排水
本工程地下水埋藏较浅,开挖顶管工作坑前需要采取降水措施,以保证顶管顶进坑和接收坑的顺利开挖。
降、排水采取以大口井降水为主、辅以工作坑内集水井明排的降、排水措施。
降水工作要随降水井的完成及时安排,每口井内设置l台Φ25mm、扬程为15m的潜水泵,降水后的水位要在工作坑底面下l米。
若出现降水井不能完全有效降水的情况,为保证工作坑顺利开挖和支护稳定,应在工作坑内设置集水井,及时排除开挖过程中的渗透水。
4.7.5顶进坑施工
顶管工作坑的深度主要由设计管底高程决定,管外底高程加上机坑轨道及底板厚度,就是需开挖的坑底标高。
本顶段的管底距地面深度为6.8米,底板厚度为30cm,顶管工作坑开挖深度为7.3米。
综合顶管机具的尺寸及作业要求,顶进坑尺寸定为8.5米(长)×5米(宽)×7.3米(深)。
(1)机械顶管顶进坑采用上口混凝土地圈梁、墙壁锚喷支护。
(2)机械顶管顶进坑土方的开挖:
上层采用机械与人工配合,下层土方在锚喷施作的同时人工挖土,用吊车和土斗出土、运输外弃。
(3)地圈梁的施工:
地圈梁尺寸为宽×高=100cm×50cm,其顶面标高为从自然地面下反0.5cm。
地圈梁内侧采用钢模,混凝土标号为C25。
(4)墙壁锚喷:
用钢筋与砼地圈梁下部的骨架连接,并在砼圈梁底部安放焊接第一层钢格栅,焊接长度≥10d。
作业时须分部位间隔挖土、安装钢格栅、钢筋网片,并锚喷砼,依次向下逐层施工。
(5)顶进坑底板:
顶进坑底标高与设计管内底高、管壁厚、导轨高有关,需在施工现场确定。
在挖深达到工作坑底标高后施作底板,现浇30cm厚的C25砼。
同时安装用于固定导轨的预埋铁,使其并与底板钢筋焊接。
4.7.6接收坑
(1)接收坑的净空尺寸为6米(长)×5米(宽)×7.3米(深)。
(2)支护措施为锚喷护壁。
(3)土方的开挖、地圈梁、墙壁锚喷:
同顶进坑。
4.7.7机械顶管后背设计
(1)机械顶管后背结构设计为:
锚喷墙+混凝土+后背铁。
(2)在锚喷墙壁前布置后背铁,后背铁与锚喷墙面之间的空隙以C25素混凝土浇灌填充。
(3)顶进坑后背要有足够的强度,在顶进过程中能承受千斤顶的最大作用力;
(4)后背墙表面要平顺,并且垂直于顶进管道的轴线,避免产生偏心受压。
4.7.8工作坑基础施工
本工程由于全部采用锚喷墙支护,地基土为细粉沙、亚沙土及粘土,其承载力有限,故基坑均采用混凝土垫层基础。
基础内预埋铁件,以方便导轨安装。
4.7.9导轨安装
导轨安装是顶管施工中一项重要的工作,安装的准确与否直接影响管道的顶进质量,其安装要求如下:
①两导轨要平行、等高,或略高于该处管道设计高程,其坡度与管道一致;
②安装后导轨要牢固,不得在使用中产生位移,且需设专人进行检查;
③将机械顶管导轨安放在工作坑底板上并通过地板预埋铁焊接牢固。
4.7.10顶力计算
总顶力:
通常机械顶管使用的经验计算公式为:
P=NGL
其中:
G—单位长度管体自重(KN/m)
N—土质系数,粘土取3.5
P—总顶力
L—最长顶距
按顶距最长的顶进段,计算顶力:
长度L=93米,DN2000毫米的混凝土管每节长为3米,管重为12800千克/节。
则预测总顶力为:
P=3.5×93×12800/3×9.8
=13610.2(KN)
后背安全系数的核算:
计算土壤的被动土压力:
ρ=1/2[rh2tg2(45o+Ф/2)]+2chtg(45o+Ф/2)
ρ-土壤的总被动土压力:
r-土壤容重(KN/m3)取粉土为21
Ф-土壤的内摩擦角度取粉土为30°
C-土壤的粘聚力(KN/m2)取粉土为8
h-天然土壁后背高度6.5m
一般土壤允许承载力:
(t/m2)15
湿度较大的粉砂:
(t/m2)10
比较干的粘土、亚粘土及密实的砂土:
(t/m2)20
ρ=1/2×[21×6.52×tg2(45o+30o/2)]+2×8×6.5×tg(45o+30o/2)
=5894.2(KN)
后背宽度:
B
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