顶管专项方案讲解.docx
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顶管专项方案讲解.docx
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顶管专项方案讲解
宿松县污水处理工程(管网工程)
顶
管
施
工
方
案
施工单位:
宜兴市和桥市政工程公司
编制人:
李汉强
一、顶管工程简介
本工程按设计图纸统计顶管工作坑23个,管径为800MM,1000MM1200MM三种规格管径,根据设计情况,本标段工程我公司将投入机械顶管设备3台(配置4种规格的工具机头)。
三台设备流水施工网络图
(流水作业在时间、空间上联系,以此类推整个顶管施工劳动力、机具计划安排)
二、顶管施工原理
顶管施工的工艺原理是:
在铺设管道前管道线的一端事先建造一个工作坑,在坑内的顶部轴线后方,布置一组行程较长的导轨。
将敷设的管道放在主油缸前面的导轨上,管道的最前端安装工具管,主油缸顶进时,以工具管开始推着前面的管道挤过坑壁上的穿墙管,把管道压入土中。
与此同时,进入工具管的泥土被不断挖掘排出管外(取土的方法分机械取土、人工取土)。
当主油缸达到最大行程后缩回,放入顶铁,主油缸继续顶进。
如此不断加入顶铁,管道不断向前延伸,当坑内上的管道几乎全部顶入土中后,缩回主油缸,吊去全部顶铁,将下一节管段吊下坑,安装在管段的后面,接着继续顶进,如此循环施工,直至顶完全程。
三、顶管施工技术分析
(1)由于顶管为隐蔽工程,施工前需详细了解和掌握地质状况和障碍状况,根据我公司多年从事地质工作的优势,施工前我们对顶管沿线将做一次全面的高密度电法(设备为地质专用设备,可以探明地质状况、走向及地下障碍,德国进口),使施工人员心中有数,并提前做出贴合实际的施工方案,采用有效防护措施。
(2)管道顶力计算
顶管施工技术的顶力计算是一项很重要的工作,它是正确选用施工机具和确定后背墙加固方案、施工进度的依据。
顶力计算公式较多,计算也相当复杂,为了减少计算复杂程度和方便施工,结合我公司多年来的实际经验和有关技术资料提供的数据,可以按下列经验公式进行计算。
I、DN1200顶管工程单元顶管长度最大为160米,计算结果如下。
T=n*G*L=2×1.4×160=448(T)
T——总顶力
G——混凝土管单位重量(1.4t/m,DN1200F管)
L——单元顶距(M)
n——土质系数(1.5—2.5),本工程计算取2
钢筋砼管允许顶力为:
F=π/Kσt(d+t)
式中:
F-混凝土管允许顶力;
K—安全系数取K=4
σ—混凝土抗压强度(kpa,至少C40混凝土)
t—壁厚(m),取t=0.12m
D—钢筋混凝土管内径(mm)取d=1200mm管,
F=3.14/4*4000*(1.2+0.12)*0.12=497.37(T)
混凝土管采用F管,O型密封圈。
采用640T顶管设备,满足设备顶力大于要求总顶力。
T II、D1000顶管工程单元顶管长度最大为100米,计算结果如下。 T=n*G*L=2×0.9×100=180(T) T——总顶力 G——混凝土管单位重量(0.9t/m,DN1000F管) L——单元顶距(M) n——土质系数(1.5—2.5),本工程计算取2 钢筋砼管允许顶力为: F=π/Kσt(d+t) 式中: F-混凝土管允许顶力; K—安全系数取K=4 σ—混凝土抗压强度(kpa,至少C40混凝土) t—壁厚(m),取t=0.1m D—钢筋混凝土管内径(mm)取d=1000mm管, F=3.14/4*4000*(1.0+0.1)*0.1=345.4(T) 采用640T顶管设备,满足设备顶力大于要求总顶力。 T III、D800顶管工程单元顶管长度最大为70米,计算结果如下。 T=n*G*L=2×0.5×70=70(T) T——总顶力 G——混凝土管单位重量(0.5t/m,DN800F管) L——单元顶距(M) n——土质系数(1.5—2.5),本工程计算取2 钢筋砼管允许顶力为: F=π/Kσt(d+t) 式中: F-混凝土管允许顶力; K—安全系数取K=4 σ—混凝土抗压强度(kpa,至少C40混凝土) t—壁厚(m),取t=0.1m D—钢筋混凝土管内径(mm)取d=1000mm管, F=3.14/4*4000*(0.8+0.1)*0.1=282.6(T) 采用640T顶管设备,满足设备顶力大于要求总顶力。 T (4)后背墙结构及抗力计算 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.顶管过程中,后背压力远大于土壁允许承载力f0一般粘土淤泥可按承载力仅150Kpa远远不够,因此我们将采取必要措施: 采用双层钢板加双排枕木,使f0达600Kpa。 再根据顶进需要的总顶力,核算后背受力面积,使后背墙单位上所受的力小于土体的允许承载力。 后背墙总承载力R>T(总顶进力) R=S•f>T S=R/f S=448/80=5.6M2 S—后背墙所需承压面积(M2) f—处理后背墙单位承载力80Mpa/m2 T—总顶进力(T) R—后背墙总承载力(T) 为加强安全系数D1200,D1000,D800的顶管后背墙宽度取3.5米,高取1.8米,面积6.3M2 四、设备选择、顶进 (1)设备选择 顶进设备主要包括千斤顶、高压泵、顶铁、工具管及运土设备等。 千斤顶是顶管的主要设备,根据工程理论计算和实际情况,由于要求最大顶力为448T,为确保顶力要求,本工程选用的千斤顶为640T。 (2)顶进前准备 根据设计轴线、高程、进行顶管中线、高程放样,以确定导轨的安装高度和方向,测量放样严格按三级放样制度进行测放复核,轴线测量采用DT—02L经纬仪、高程测量采用AC24水准仪。 确定无误后,放可进行下道工序施工 顶进前应检查全部设备,是否处于良好的状态,工具管是否在导轨的中心线上,坡度和高程符合规范和设计要求后即可顶进施工。 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,管端上方最好留有大于1.5cm空隙,以减少顶进阻力,管端下部135度中心角范围内不得超挖,也可预留1cm厚土层,在管子顶进时可防止管端下沉。 管前挖土长度,一般为千斤顶出镐长度(1米)。 由于本工程地层含水比较丰富,容易引起土方塌陷,因此在每掘进40cm时顶进一次确保工程安全。 (3)掘进机方向控制 保证顶管机严格按设计轴线推进,不偏离设计轴线方向,必须及时观测顶管动态数据,从而调整顶管各施工参数,指导顶管正确、安全推进。 在工作井后靠背前设置一牢固的测量平台,平台高度与轴线标高相匹配,并可作不量调节,经纬仪安置在平台上,调整经纬仪方向、高度与设计轴线一致。 在机头后壳体圆心处有一测量尺,根据经纬仪的观察即可读出尾部的实际偏差,现场结合机头前后壳体间隙角、机头滚动角、二维倾斜读数即可算出机头的现存偏差及发展趋势,从而进行纠偏操作。 另外,在机头前方筒还安装有倾斜仪传感器,向操作人员显示机头的倾斜角度,以指导纠偏。 (4)纠偏 顶管允许偏差值: 中心线位50mm;高程+30mm,-40mm。 设置报警中心线: 中线±25mm,高程+15mm,-20mm。 在顶管中,由于周围穿越土层的变化,顶力的不均匀,管道联接的误差等因素,均可能造成顶管中线偏离设计中线位置,当管道偏差超过10mm时,需采取纠偏措施。 纠偏动作主要由方向控制测量的成果指导。 对某一纠偏动作,机头前后壳体即在这方向上产生一定量的折角,在顶进时,机头即沿此方向纠偏。 每次纠偏操作的执行均需仔细讨论、记录,并密切观察其后反映,当班人员须将整个管道的线型偏差量以曲线图形绘出,以利操作控制。 为消除测量基准的误差,在顶进50m处还要对测量基准作一次全面复测。 机头进洞前25米处,对机头的偏差进行一次精确的测量,确定纠偏控制措施,以确保机头以尽可能小的偏差进洞。 纠偏时指导思想是“减缓发展,稳慢回归,平行找顺,纠偏一半,反曲靠线,主动微调”。 发现误差时,不能急于归位,找出原因,减缓误差发展。 第一步,找出误差大的一面进行纠偏工作,纠偏千斤顶在原基础上的伸出量不超过2-4mm,这时误差虽仍在增加,但已有回归趋势。 第二步,经过一段顶程后(3m左右)出现顶进轴线与设计中心线平行时,可多顶一段距离(5~10m)。 管体在顶进中会接顺一些已弯曲的土洞,第三步向设计中心靠拢,仍将千斤顶继续伸出2mm左右,本着稳慢原则,每顶2-3m可向设计中心靠近5mm,当误差已校正1/2时,反向纠偏千斤顶开始伸出(2mm),这时的机头仍然向设计中心靠拢,但其轨迹可能已向反方向演变,故称“反曲靠线”,只有这样才能避免“矫枉过正”,轨迹忽左忽右。 纠偏前,要根据机头本身已存在的斜率和轨迹综合分析,确定校正方向及纠偏千斤顶的伸出量。 纠偏时要坚持勤测、勤调、微动的原则,每次纠偏一般情况不大于0.5,切忌猛纠、硬调。 纠偏操作必须在顶进中进行,严禁在停止时纠偏。 当进行主动纠偏时,应会同技术人员共同研究进行。 五、中继间及管道接口 当顶进阻力超过主千斤顶的容许总顶力或砼管容许压力或工作井后容许反推力时,采用中继接力顶进技术,实行分段顶进,中继间的壳体和砼管外径相等,在管节上的移动有良好的水密性和润滑性,中继间安装的位置数量通过压力表反映的摩阻力确定; 接口是顶管工作的关键部分,保证顶管工程闭水试验成功的关键,顶进前应对砼成品管、钢环、橡胶密封圈和软木衬垫均作详细检查,必须符合标准设计图的要求,顶进前现场作试安试验。 六、通风、照明和降水 (1)通风: 由于地下工程施工,为了保障施工人员安全,我方将采用空压机通过镀锌管向工作井及管内工作面连续送风,以保证工人和其它经许可入内的工作人员所吸入的空气中含氧量不低于20%,其它有毒或有害气体与灰尘等污染物的浓度不大于有害身体健康的浓度,并综合考虑时间、温度、湿度和几种地下污染物的综合作用,我方将装置进行检测的设备,连续测量工作面的空气指标。 (2)照明: 管道地方和入口,每隔10米安装与养护最弱装置度为100W的灯,顶管内采用低压安全工作灯,在每个工作面及坑底提供两只电池供电手提灯,以用来处理紧急事件和检查工程。 (3)降水: 根据本工程实际地质情况,及位于河道边施工的特点。 开挖深度在4m以内的工作井采用深井降水;管道顶进段必须在管道两侧设置深井,单侧深井中心距小于等于5米,双侧错开布置。 降水期间设专人看护水泵运行情况。 七、质量检测方法 (1)管线、管道和竖井的允许误差 对管线、竖井和隧道内表面的位置误差不得大于下表中所规定的允许偏差 工程种类 尺寸和偏角 允许偏差(MM) 管道和箱涵 管道线型和标高 20 顶管 线型 30 标高 30 竖井和井室 垂直的 1: 300 竖井 完工后的直径 1%,不超过50MM 设衬砌的竖井 相邻两衬砌边缘间的最大凸缘 5 (2)水准仪测平面位置 在待顶管首固定一小十字架,在坑内悬架一台水准仪,使水准仪十字对准十字架,顶进时,如果出现十字架与水准仪上十字发生偏听偏差,则表明管道中心线发生偏差。 在待顶管首端固定一小十字架,在坑内悬架一台水准仪,检测时,若十字架在管首端相对位置不变,只要量出十字架交点的垂直距离,即可读出待顶管顶进的高程偏差 (3).顶管偏差的校正方法见表 校正方
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