顶管工程施工技术方案.docx
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顶管工程施工技术方案
顶管工程施工技术方案一、顶管工程概况:
本工程的污水管道顶管工程位于1#北路,污水管直径d900,管中距离道路中心线2米,全长660米。
管线南起江南路与1#北路交叉口已建污水窨井W1—0,
北至1#北路与7#路已建窨井W1—19,包括5个方形工作井、1个圆形工作井、5个方形接收井。
由于本工程时间紧、要求高,特安排一个高素质的专业施工班组,负责顶管工程的施工。
二、顶管工程具体施工安排如下:
1、施工顺序:
顶管工程施工工艺流程如下:
工作井开挖→沉井制作→养护→沉井下沉→沉井封底→
周围回填→顶管设备安装→拆除封头→管道顶进备拆除→沉井封顶。
2、沉井制作
(1)基坑开挖
→顶管设
根据基坑底面几何尺寸开挖深度及边坡定出基坑开挖边
线。
整平场地后根据设计图纸上沉井中心座标定出沉井中心
桩以及纵横轴线控制桩,并测设控制桩的攀线,桩作为沉井制作下沉过程的控制桩。
基坑用机械开挖,自卸车装运。
为了减少沉井的下沉深
度可加深基坑的开挖深度,但若挖出表土硬壳层后坑底为很
软弱淤泥则不宜挖除表面硬土。
决定合理深度应通过综合比较。
刃脚外侧面至基坑底边的距离一般为1.5~2.0m,以能
满足施工人员绑扎钢筋及树立外模为原则。
边坡一般取1:
0.33~1:
0.67。
基坑底部若有暗滨、土质松软的土层应予清除。
在井壁中心线的两侧各1m的范围内回填砂土整平振实,以免沉井在制作过程中发生不均匀沉陷。
(2)制作沉井
制作沉井的场地应预先清理,平整和夯实,使地基在沉
井制作过程中不致发生不均匀沉降,制作沉井的地基应具有
足够的承载力,以免沉井在制作过程中发生不均匀沉陷以致
倾斜甚至井壁开裂,若地基承载力不够时必须采取地基加固等措施。
(3)砂垫层
基坑面在刃脚的垫层采用砂垫层。
砂垫层分布在井壁刃脚中心线两侧各一定距离范围内,砂垫层厚度为60cm,下面对砂垫层的验算,根据下列公式计算:
B=b+2H
N
B
+r
砂
.H≤[σ]
上式中:
B—砂垫层宽度(m),B=0.6+2×0.6=1.8m,
H—砂垫层厚度(m),取0.6m,
b—砼垫层宽度,取0.6m,
N—第一节沉井单位长度自重(Kn/m),经计算为47.6Kn/m,
r
砂
—砂的容重kn/m,取17kn/m,
[σ]—土层容许承载力(Kpa),取70Kpa,
N
B
+r
砂
.H=47.6/1.8+17×0.6=36.64Kpa〈[σ],符合要求。
(4)砂垫层的分层铺设
可根据具体备件选用振实、夯实或压实等方法。
适当加
水分层夯实,做好一层经检验合格后再做一层,采用平板式振动器时松砂的分层厚度取20~25cm。
砼垫层厚度为25cm,可按下式验算:
G0
2h+b
≤R
上式中:
h—砼垫层厚度(m),取0.25m
G
0
—沉井第一节单位长度重量(Kn/m),取47.6kn/m
R—砂垫层的允许承载力一般取100kpab—刃脚踏面宽度,取0.2m
G0
47.6
2h+b=2×0.25+0.2=68kpa〈R
符合要求。
(5)壁板的分节制作,安装和支撑,钢筋绑扎及砼浇灌。
沉井模板和钢筋的施工顺序为:
支设内模→绑扎钢筋→支设外模
沉井模板一律采用木模板。
沉井的内模宜一次性安装完毕。
刃脚底模应用水平尺进
行标平,使之保持在同一水平面上。
外模按分节浇捣按装。
沉井内模应保证垂直(第一节制作时),外模跟着内模支
立,不得内外倾倒,以保证外壁面平正垂直以及井壁厚度均
等。
内外模板及模板支撑牢固性、刚性、密封性须符合要求。
(6)沉井的浇筑
沉井分二节浇筑,分二次下沉,沉井第一节砼浇筑高度
应根据地基承载力和沉井的结构情况确定,至施工缝高度。
在第一节砼达到设计强度,第二节达到设计强度的70%后可下沉。
沉井接高的轴线应与沉井中轴线重合或平行。
在接高进
行砼浇筑过程中应尽量使刃脚踏面处压力保持均匀,防止因
荷载不均匀而引起沉井偏斜。
接高处的砼表面应先进行凿毛,清除表面的浮松石子等并冲浇干净。
(7)商品砼浇筑
沉井刃脚和井壁砼均采用商品砼浇筑。
在砼浇灌前应对模板钢筋预埋件及预留孔的位置和尺寸等按照“钢筋砼施工及验收规范”和设计所提出的特殊要求进
行仔细检查核对,经隐蔽工程验收手续合格后方可浇筑砼,
刃脚砼必须一次浇灌完毕,不得中途停顿。
浇筑砼应连续进
行,分层浇筑间隔时间不应超过砼初凝时间,否则应按施工
缝处理。
3、沉井下沉
(1)按沉井下沉阶段计算下沉系数与稳定系数。
每节沉井下沉前须设计下沉系数,沉井自重须克服井壁摩阻力才能下沉。
G≥K1f
式中G为沉井自重
K
1
为下沉系数(1~1.25)
f为井壁总的摩阻力。
粘性土对井壁单位面积摩阻力:
f=25~45Kpa
(2)砼垫层的凿除
凿除砼垫层时应先内后外,应对称按顺序凿除,凿断线
应与刃脚底边平齐,凿断的板要及时清除,空穴立即用砂或
砂夹石子回填。
对砼垫层的定位支点处应最后凿除,不得漏凿。
(3)下沉
用人工挖土,机械吊运出土的施工方法。
人工挖土时应
以井孔中心划分工作面,挖土的方位应基本相应和对称。
定位支点不宜固定,应对称稳定。
沉井纠偏应根据测量资料随偏随纠,当沉井偏斜达到容许值的1/4时便要纠偏,沉井下沉过程中要做到勤测、勤纠、
缓沉。
沉井初沉阶段应根据“沉多则少挖”,“沉少则多挖”的原
则在开挖中纠偏。
量脚下挖土要逐步扩大,不能一次过量掏挖。
不要通过大量挖土来纠偏。
当沉井分数次下沉时,在每次下沉终了前要严格控制偏斜。
终沉阶段须加强观测,严格控制超沉。
沉井下沉时应注意观测,刃脚标高每班至少测量一次,轴线位移2—3班测一次,当沉井每次下沉稳定后应进行高
差和中心位移测量,初沉阶段每2小时至少测量一次,必要
时应连续观测,及时纠偏。
终沉阶段每小时至少测量一次,
当沉井下沉接近设计标高时,应加强观测,待8小时内沉井自沉累计不大于10mm时方可进行封底,此时井体的标高位移和倾斜应在允许偏差范围内,并须检验合格。
4、沉井封底
封底前应整理好锅底和清除浮泥,对新老砼接触面应凿
毛清洗,井内积水应尽量排干,并设置至少一个集水井,其深度和大小要满足水泵吸水要求。
封底前按照规定,一般先用大块石先将刃脚下垫实,整
修锅底用块石填满,铺碎石,填平整实后浇筑素砼封底。
此
类工作均须沉井壁四周向中央进行。
素砼封底浇筑应对称进
行,不得中途停顿,避免产生施工缝而产生渗漏现象。
素砼
封底的同时集水井不得填没,排水工作连续进行,以保证砼
在终浇前不浸水。
素砼封底表面应平整,当强度达到设计强度25%以上时才允许在上面绑扎底板钢筋,钢筋绑扎经检验
合格后方可浇筑底板砼。
当底板钢筋砼强度达到设计要求时方可停止抽水,封填
集水井,封填先应清洗干净,封填必须密实防止渗漏。
钢筋
砼底板表面应平整,整个底板不得有渗漏现象,如发现有渗
漏点应压泵堵漏。
漏水严重时应设置临时泵堵漏后再封闭水管。
5、顶管设备安装
水管引流,在压
该段管道埋深6米以上,管径d900,部分管顶以上不足
3米需采取堆载措施。
同时根据地质状况,拟采用手掘式机头型式,管道外围压浆形成泥泵套。
顶力估算:
按采取管壁外侧同步注入触变泥浆处理,顶进阻力按下式计算。
F=f
2
×л×D×e
D—管节外径(m)
e—全部顶进长度m(m)
f2—采用注浆工艺的摩阻分数,其值一般取
f2=12KN/m
2
顶进长度e按80m计、D=1.08m
按F=12×л×1.08×80=3256KN
(1)顶管设备安装:
(a)安装导轨
导轨采用装配式导轨,安放在砼基础面上,导轨定位后,
必须稳固正确,在顶进中承受各种负载时不位移,不变形,不沉降,导轨安放前应先复核管道中心位置。
二导轨必须互相平行,等高,导轨面的中心标高应按设
计沟底标高设置,在顶进中必须经常复测调整,以确保顶进
轴线的进度。
导轨的坡度应在设计管道坡度相一致。
导轨采用轻型导轨,由钢轨、横梁和垫板组成。
导轨的轨距可按下式计算:
B=2R
22
外内
式中:
B—钢轨与砼管相接触的间距(mm)
R
外
—外管节半径(mm)
R内—管节内半径(mm)
(b)设置承压壁
承压壁应承受和传递全部顶力,必须具有足够的强度和
刚度,应根据最大顶力计算具有较大的安全度,圆形沉井前垫以40×40cm方枫木,外衬的厚5cm钢板作为承压面,钢板
面必须与顶进轴线相垂直,钢板就位后,应用钢丝绳牵牢防止倾倒。
(c)安装主顶设备
主顶设备由以下几部分组成:
①组合千斤架②主顶千斤
顶4只③油泵站及管阀④组合U型顶铁⑤O型接口顶铁。
4台千斤顶对称布置
4台千斤顶应共同作用,规格一致,行程同步,每台千斤
顶的使用压力不大于额定工作压力,油路必须并联,每台千
斤顶均备有独立的控制阀,千斤顶伸出的最大行程应小于油泵行程10cm左右。
油泵的最大工作压力不大于32Kpa,装有限压阀,溢流
阀和压力表等指标保护装置,安装完毕后必须试车,在顶进中应定时检修维护,及时排除故障。
U型顶铁必须符合要求刚度大,受力后无变形,相邻面
垂直,排列不扭曲,单块放置稳定性好,连续部位不脱焊,凸
面与导轨的接触面必须平整,顶进前滑动部分应抹牛油润滑。
环形接口顶铁应与砼管口相吻合,中间用软木板衬垫,防止承插口处破损。
(d)安装前墙水圈
为了防止顶管机头进出工作坑洞口流入泥水,并确保在
顶进过程中压注的触变泥浆不致流失,必须预先安装好前墙
止水圈,其组成部分为①予埋法兰底盘②橡胶板③钢压板
④垫圈和螺栓。
法兰底盘应予先埋设在砼沉井内,中心正确
端面平整,安装牢固,螺栓的丝口应妥善保护,水泥浆应予先清除。
(e)安装顶管机头
顶管机头的尺寸和结构应符合要求,在吊入顶进坑前应作详细的检查。
起重机械应根据机头重量,现场条件和方位,角度经过
详细的调查核算,选用有富裕承载力的吊机,卸机头时应平稳,缓慢避免冲击、碰撞,并由专人指挥。
机头安放在导轨上后,应测定前后端的中心方向偏差和
相对高差,并做好记录,机头和导轨的接触面必须平衡吻合。
6、顶进
(1)出坑
出洞前必须对所有设备进行全面检查,液压、电气、压
泵、气压、水压、照明、通讯等操作系统是否正常进行工作,
各种电表、压力表换向阀、传感器、流量计等是否能正确显
示其进入工作状态,然后进行联动调试,维修或更换。
拆除沉井洞口砖封堵后,必须在确保人身安全的前提下,
立即
清除洞口外可能存在的金属物件,(如短钢筋、钢管等)
或较大的硬块等障碍物,而后将机头随即切入土层,避免前方土体松动坍落。
(2)顶进
工具管切入土体后,应严格控制其水平偏差不大于5mm,其高程为设定标高加以抛高数。
工具管与第一节砼管
连接时,其尾部至少须搁在导轨上20~30cm,并立即进行
砼管的连接。
严格控制顶管出坑后10m范围内管道顶进轨迹的偏差,以保持砼管有一个良好的导向。
开始人工挖土前,应先将刃口部分切入周边土体中,挖
土程序处自上而下分层开挖,严防正面坍方。
挖土当遇到地
下障碍物,应在采取安全措施条件下,先清除后予以继续顶进,如遇特殊或紧急情况,应及时采取应变技术措施
管道内运土采用小型轨道车,由吊机从沉井吊出,根据
出土量、运距和现场堆土条件,可将余土用机动翻斗车或自卸汽车运送至堆土场。
当因故暂时或较长时间停止顶进时,为防止开挖面的松动或坍陷,应采取正面支撑或全部封闭的措施。
顶管交接班就将开挖情况和排除故障所采取垢措施作逐一详细交换。
顶进工作坑安放管节的程序为:
缩回主顶千斤顶活塞杆→拆除管内轨道、电缆油路注泵
管路接头→吊开顶铁→安放钢筋砼管节→安放橡胶圈接口→
安放钢套环→安装顶铁→安装轨道连接电缆、油路注泵管路接头→伸出主顶千斤顶活塞杆→继续顶进。
(3)测量
顶管必须按照设定的管道中心线和工作坑位建立地面和
地下测量控制系统,控制点应设在不易扰动,视线清楚,方
便校核的地方,并加以保护,必要时增设每点有二个以上便于校核攀线桩。
顶进坑内应设置由地面水准点引入的临时水准点,在交
接班时进行仪器高程的校对和调整,顶进轴线由设计管道中心通过经纬仪引入坑内,然后对中观测。
每个顶程结束贯通后必须全线复测,绘制管道顶进轨迹
图(含高程、方向、顶力曲线)并由施工质监人员检查复核。
(4)纠偏
顶进纠偏可以采用调整正面开挖部位,范围和深度的办
法,也可采用调整千斤顶编组方法。
若管道偏左则千斤顶采
用左伸右缩方法,反之亦然。
如同时有高程和方向偏差,则
应先纠正偏差大的一面。
发生较大偏差应分析发展趋势,采
用分次逐步纠正,勤调微纠,若偏差超过标准,应通知停止顶进,研究有效措施,方可继续顶进。
(5)压浆
必须将压注触变泥浆填充管道的外周空隙作为减少地层
损失,控制地面沉降、减少顶进阻力和长距离顶管的最重要措施。
对顶管机头尾端的
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