热力管道顶管施工方案.docx
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热力管道顶管施工方案
国投电厂高背压改造新建管网工程
顶管穿越G55长晋高速K1043+148m
施工方案
编制:
审核:
批准:
中石化工建设有限公司
2017年7月1日
1.工程概况
国投电厂高背压改造新建官网工程管道设计压力1.6MPa,设计总长8.94Km,分六段建设:
1段途经国投电厂—上辛安—下胡;2段途经下胡—东蜀—上胡;3段途经上胡—龙化;4段途经龙化—兰花物流园;5段途经兰花物流园—侯匠;6段途经武庄路—吕匠路—兰花路—颐翠路。
根据工程敷设计划,施工的恒力建材—中继泵站一次网管线设计长度1.341Km,设计压力1.6Mpa,设计供回水温度为130/70℃,管材选用Q235B材质,管径D1220×16mm的螺旋缝埋弧焊钢管。
根据设计走向线路需从G55长晋高速泽州县段K1043+148处,在不破坏公路、不影响交通的情况下采用顶管施工工艺穿越公路。
顶套管穿越G55长晋高速K1043+148m处顶套管采用符合《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》内径2200mm三级钢筋混凝土套管(钢承插口)。
1.1建设规模
穿越段公路路面宽约10米,为填高型路基,两侧有排水沟、隔离栅;穿越套管长度86米,西侧超出隔离棚16米,东侧超出隔离棚20米,穿越角度90°。
1.2.建设地点:
G55长晋高速K1043+148处。
1.3.场地工程地貌及地质条件
1.3.1交通
本单体穿越点所在紧邻龙化村、有改线207国道可依托,交通方便,材料和工程机械运输较为方便。
1.3.2气象与水文特征
(1)气象
泽州县大陆性季风气候明显,四季分明,一般为:
春季干旱多风,夏季炎热多雨,秋季秋高气爽,冬季寒冷干燥。
泽州县年平均气温10℃-11℃,气温总的分布趋势是由南向北递减;盆地由平地向山区递减。
泽州县多年无霜期192.6天,最多为226天。
降水量的区域分布总趋势是由西北向东南递增,山区多于平川、丘陵;南部和东南部山区大于北中部地区。
降水量主要分布在夏季,占全年降水量的60%。
1.3.3地形地貌
本单体穿越处属河流阶地,平均海拔在765m左右,是内陆黄土高原的一部分,相对高差在5~10m之间,场地附近主要辟为耕地及林地。
1.3.4岩土工程评价
C0+830‾C0+916段为长晋高速公路穿越段。
该段为山地地貌,地形较为平坦。
地基土为红土。
承载力满足要求。
地下水对开槽铺管无影响。
1.4各参建单位
建设单位:
山西省经济建设投资集团有限公司
设计单位:
河北华热工程设计有限公司
监理单位:
德圣工程有限公司
施工单位:
中石化工建设有限公司
2.编制依据
2.1.建设及设计单位提供的设计和地勘资料
2.2.现场交底情况及现场实际情况
2.3.施工技术标准及验收规范
(1)《城镇供热管网工程施工及验收规范》CJJ28-2014
(2)《高密度聚乙烯外护管硬质聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管及管件》GB/T29047-2012
(3)《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-2011
(4)《城镇供热直埋热水管道技术规程》CJJ34-2010
(5)《压力管道规范--工业管道》GB/T20801.1~6-2006
(6)《工业金属管道工程施工规范》GB50235-2010
(7)《工业金属管道工程施工质量验收规范》GB50184-2011
3、施工准备
3.1施工前和G55长晋高速管辖单位沟通,做好施工前各种手续的审批工作;主要对以下几点进行确认:
3.1.1我方管道穿越点:
G55长晋高速K1043处,北侧100米内有涵洞,南侧100米范围内无涵洞。
3.1.2套管长度为86米,西侧超出隔离棚16米,北侧超出隔离棚20米。
3.1.3套管管顶距离公路路面为20米;套管采用符合《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》内径2200mm三级钢筋混凝土套管(钢承插口)。
3.1.4穿越角度90°;
3.1.5管线穿越后,将检漏管引至北侧进行安装。
3.2确定施工用料及时达到施工现场,施工机具完好,满足施工需要;
3.3做好施工人员的技术培训工作;
4、施工技术措施
4.1未来公路扩建时,为保证套管能够承受来自路基压力、施工荷载及行车载荷的作用力,穿越管顶部距离公路路面距离为20米。
4.2顶管施工工艺
根据G55长晋高速K1043+148m处两侧现场地形及交通情况,顶管施工采取单向顶进,操作坑设置在公路南侧;
顶管工作坑尺寸为6米长×6米宽,7米深。
顶管选用钢筋混凝土套管内径2200mm三级套管。
顶管时将第一节管全部压入土层后,便把第二节管子与第一节管子连接再继续顶进。
在顶进的同时应将管内的泥土用机械结合人工随掏出随运走。
当第二节管压入土中并将管内的渣土清理干净后再下第三节、第四节等。
顶管时校核顶管千斤顶的顶力,需克服在顶管时所产生的重力,摩擦力和端头的切土力,且顶管用钢筋混凝土制造,不能将管顶裂。
为了确保公路路基的稳定性,采取“少挖勤顶”的方式,顶管时严禁超前开挖,不扰动套管上部土层,管道顶进路基及边坡范围内,每次顶进距离不大于15cm;施工时在路缘石和分隔带设置沉降观测点,顶管过程中随时进行沉降观测,确保公路路基的稳定性。
施工结束后在穿越点公路两侧设置永久性警示标志。
4.3顶管施工工艺流程如下:
1—后座墙;2—后背;
3—立铁;4—顶铁;
5—千斤顶;6—混凝土套管;
7—内涨圈;8—基础;
9—导轨;10—掘进工作面
4.3.1场地平整、测量放线
4.3.2.1场地平整
根据现场情况,在工作坑一侧平整出一块施工场地。
4.3.2.2测量防线
1)根据设计给定的控制桩位,用经纬仪放出穿越中心轴线,并定穿越中心桩,施工带边线桩,撒上白灰线。
2)防线同时放出操作坑与管坑的位置和开挖边线。
3)保护好公路两侧中心线上的标志木桩,以便按该测量、审核操作坑开挖深度和穿越准确度。
4.3.2工作井开挖:
工作井尺寸与管径大小、管节长短,顶管形式,施工方法等方面有关,并受土的性质、地下水位条件等影响,以及各机械安装的位置,操作空间,现场条件,工期长短,垂直运输等各方面因素有关。
将工作井地面宽度及长度、
高度计算出来后即可进行开挖。
挖掘采用挖掘机进行开挖。
根据现场具体情况,操作坑设置公路南侧,接收坑设置路北侧;
1)工作井地面的宽度:
B=D+2b+2c
式中B—工作井地面宽度(m);
D—顶进管节外径(m);
b—工作井内稳好管节后两侧空间(m):
根据本工程套管直径,b取1.3m;
C—两侧支撑材料厚度,取0.1m;
2)工作井地面长度
L=L1+L2+L3+L4+L5
式中:
L—工作井底面总长度(m);
L1—套管管节长度(m);
L2—千斤顶长度;
L3—后背墙垫木厚度;
L4—顶进管节预留在导轨最小长度
钢筋混凝土管取0.3—0.5m;
L5—管内出土在管尾留出空间长度,输送带运土1.6m;
顶管按每节2.5m考虑,500吨油压千斤顶长度1.7m,后背墙为两层道木加一层钢板约为0.8m,采用土斗车取土,得出总长度约为6m。
4.3.3坑挖好后还需要进行坑底处理,坑底铺设厚0.2m砂石,为了安放导轨,坑底上还需要设枕木,枕木间距为500—700mm。
在套管低必须敷设导轨(见下图),一般选用钢轨43Kg/m型即可。
导轨必须牢固地固定在枕木上。
钢轨间距为
A0=2
A0——导轨上部的净距(mm);
D——管内径(mm);
t——管壁厚(mm);
h——导轨高度(mm);
c——预留空隙高度(mm)
一般选用50-70mm。
4.3.4千斤顶选择
顶管法的计算公式较为复杂,为了减少计算复杂的程序和施工方便,结合以往的实践,按下列经验公式进行计算。
T=Kq*p
式中:
T——为总顶力;
Kq——为顶管段内土质系数;
当粘土、沙粘土、天然含水量的沙质土挖洞时能形成Kq值为1.5—2;当土质为含水量很低的沙质土、沙砾土,回填土等不能形成供的Kq值取3
P——为被顶管的全部自重(t)。
G5512长晋高速K3+620处顶管长度约62m,采用单向顶进方式,其土质系数取2,考虑其摩擦系数及施工安全,可选500t油压千斤顶进行顶进,配备相应油压泵。
4.3.5顶铁安装:
预备1—0.01m长度的多种型号的顶铁,以利于施工减少顶管机空运转。
顶铁要平稳放在顶铁运行轨道上,轨道选用[18—20钢槽。
顶铁位置设在管下面。
作用点在1/4—1/5D处。
以便于出土及工作人员进出管内外为宜。
4.3.6掏土:
顶管采用人工掏土,自制运土小车在管内进行运土。
管内应暗设便于作业的安全照明,一般用低于32V的安全电压、内外应规定明确安全信号;工人在管内时,不得将头或身体伸出管外,以防塌方伤人,管四周必须均匀清土,不能留残土。
在含有地下水的土中挖土,可采用自上而下的挖土方法,底部应挖的平整,管低坡度始终应符合设计要求,防止弯曲、扭转。
边挖土边顶进,挖土直径小于管口直径,可以预留10mm,让管子在前进时切去。
4.3.7后背墙的处理:
后背墙墙结构示意图如下
4.3.8套管的连接:
在顶管施工中,套管的选用钢筋混凝土管,套管接口内封堵采用专用橡皮圈,缝隙用石油沥青麻丝抹平。
4.3.9顶进施工
工作坑内设备安装完毕,经检查各部处于良好状态,即可进行开挖和顶进。
首先将管子下到导轨下,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。
在后背部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,活塞伸出一个工作进程,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,套管接口内封堵采用专用橡皮圈,缝隙用石油沥青麻丝抹平。
重新安装顶铁,重复上述操作。
顶进时应注意事项:
(1)顶进时应遵照“先开挖后顶,随挖随顶”的原则。
应连续作业,避免中途停止,造成阻力增大,增加顶进困难。
(2)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。
(3)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。
4.3.10顶管作业面通风
顶管作业面通风采用压入强制性通风措施,用风机通过1.5英寸铁管向工作面压风。
4.3.11测量与纠偏
(1)顶管测量:
采用经纬仪和激光水准仪。
1)测量次数,开始顶第一节管子时,每顶进20~100cm/次。
校正时,每顶进一镐即测量一次。
2)中心线测量,根据工作坑内用经纬仪设置的中心桩挂小线,使拉线对准垂球,读管前端的中心尺刻度,若拉线与中心尺上的中心刻度相重合,其差值即为偏差值。
3)高度测量一般在工作坑内引设水准点,停止顶进,将激光水准仪支设在顶铁上,测量前端管底高程。
(2)顶进偏差的校正
顶进中发现管位偏差10mm左右,既应进行校正。
纠偏校正缓缓进行,使管子逐渐复位,不得猛纠硬调。
4.3.12顶管结束后,管节接口处用水泥砂浆将缝隙抹平;
4.4.穿越管道的安装
顶管施工之前,在预制场地完成穿越段钢管线组对、焊接、保温、试压工作,为主管穿越做好准备。
施工完毕后,及时组织钢管线穿越施工;
4.5管端封堵
钢管线穿越完毕后,混凝土套管与钢管之间用砂填充,管端采取封堵措施。
4.6在线监测安装
管端穿越完毕后在线监测光缆敷设。
5、施工进度计划
根据本工程的工程量和所使用的施工方法,拟定工期为60天,我单位将合理安排施工,尽可能争取提前完工。
6、劳动组织
采用混合工作队形式,以便相互配合,充分发挥多面手作用,现场配备较强技术力量,顶管采用2班连续作业,每班组配吊运土方,挖运土方4人,顶进4人,共16人。
7、质量保证措施
7.1地质勘察及资料整理工作,摸清顶管工程范围内的地质情况。
7.2严格执行专检、自检、互检、工序交接确保施工质量;
7.3做好管节、承压环顶进各阶段受力稳定控制,采取合理的技术措施。
使后背的基受力和管节受力控制在允许范围之内。
加强操作控制,使顶管均匀平稳。
受力均匀。
7.4搞好测量控制检查,及时分析纠正顶进过程中出现的倾斜偏位和扭转,保证顶管位置正确。
7.5做好各项施工记录,责成专人进行施工技术总结,做到工程完资料齐全。
8、控制地面隆起、沉降的措施
为了确保顶管施工的顺利进行,不发生冒顶现象,且对现有最浅深度区极其周围管线的影响降至最低,我们将采取以下技术措施。
1具体措施
1路面沉降量的计算
施工前我们将按以下公式估算顶管施工期间路面的沉降值,从而为以后施工做到心中有数,尽量减少对路面的影响;
沉降槽图式如下:
计算穿越操作坑前距现有自然地平最小深度段
δmax=V/2.5i(φ1000)
δx=δmax*exp(—X2/2i)
式中:
δmax—管中心处最大沉降值
δx—距中心处X米处的沉降值
V—顶管引起的土质损失量,V=V1+V2+V3
V1—切削面土质失量,本工程取0.02
V2—纠偏引起的土质损失量
V2=1/2x2.3*R*la%
=1/2x2.3x0.6x(0.5x3.14/180)
=0.006
V3—管道外周环形空隙引起的土质损失量,V3=3.14xDxK(a为刀头与管子之间的半径之差,K为注浆充满系数,注浆良好时K=0.2~0.4)
V3=3.14*D*a*K
=3.14x3.56x0.001x0.2
=0.002
i—沉降槽宽度系数,i=R(Z/2*R)0.8,(Z为地面到管中心的深度,本工程取7.5m)i=R(Z/2*R)0.8
I=R(Z/2*R)0.8
=0.6x[7.5/(2x0.6)]0.8=2.6
则管中心处最大沉降值δmax:
δmax=V/2.5i
=(0.006+0.02+0.002)/(2.5x2.6)
=0.004m=4mm
根据计算,顶管最大沉降值可控制在4mm以内,对地面及地下管线影响很小,可以保证现有道路及地下管线的安全。
2施工检测
在管道沿线上方的地面上设置一组路面沉降监测点,监测点公路两旁各设一个,路中间隔离带设一个,共计3个观测点,观测点高1.4m,自带刻度(类似塔尺),避免操作人员上路。
距200m以外设置一个基准点,作为永久控制桩,对公路检测点进行不间断测量,观测点设置前与管理部门联系,在取得同意并确保安全的情况下派工作人员去设置观测点。
顶管穿越道路期间每天定期观测,通过观测点和基准点的相对观测数据来测定地面的沉降量,每顶进一节,顶前顶后各测一次,已记录土体沉降、隆起曲线和最大沉降、隆起量。
测出的每个沉降点位的原始数据,编制成册,并根据监测点的变化,以便有针对性地对顶进速度及土压力的控制进行调整,从而保证顶管对路面的影响降到最小。
同时在顶管穿越前,根据上述计算公式计算出土体的最大隆起、沉降值,以便有针对性地对顶管施工工艺及时进行调整,以对地面产生最小的沉降值而控制其穿越道路期间的速率。
在整个顶管施工期间对测点的监测始终全过程跟踪测量。
另外,在顶进施工期间,必须连续顶进连续顶进,不得中断,顶进过程中必须掌握好顶进速度与出土速度保持平衡。
严禁出现顶进速度过快,出土速度过慢,始终应保证土体的稳定,确保顶管稳中求进。
操作人员在顶管顶进过程中加强对施工参数的监控,一旦发现土体不稳定、波动较大等现象,应立即停止推进,并查明原因。
对顶进操作人员进行重点交底,严格控制顶管轴线的偏差,确保顶管从工作坑按设计标高顶进到达收坑。
9、安全措施
9.1施工前办理部门施工许可手续,施工过程中;
9.2施工前对所有施工人员进行一次路附近特殊地段施工安全教育;在施工位置处前后200m位置设置明显标识牌“前方施工,减速慢行”,以提示车辆安全通过穿越点路面;
9.3施工过程中施工主要负责人及安全人员进行现场监护,严防施工人员跨越安全网及防护栏,并做好施工安全警示标示工作;
9.4施工完毕后及时对套管口进行封堵及对操作坑回填处理;
9.5严格执行有关安全生产制度和安全技术操作规程,对安全关键部位进行经常性的安全检查,及时排除部安全因素,确保安全施工。
9.6吊车、起重设备由专人指挥,统一信号,预防发生碰撞。
吊车靠近工作进边坡行驶时,加强对地基稳定性检查,防止发生倾翻事故。
9.7加强机械设备维护、检查、保养。
机电设备又专人操作,认真遵守用电安全操作规程,防止超负荷作业。
9.8开挖前详细了解沿线地下建筑物资料,做好沿线保护措施,特别是电压电缆的保护工作。
10.套管穿越施工机具配置
10.1、施工所用的措施用料的规格及用量见下表
序号
名称
规格
数量
用途
1
钢管
Φ114×6mm
150米
桩管
2
枕木
25cm×25cm×4m
30根
轨道枕木和档墙
3
水龙带
4吋
100米
抽水
4
电缆线
三相四芯
200米
水泵电源
5
照明线
二相
100米
照明用
6
石子
20米3
基础和施工便道
7
铁锹
5把
掏土
8
卷扬机
5T
2台
提升土
9
钢丝绳
2吋
60米
卷扬机用
10
手推翻斗车
2辆
运土
11
麻绳
若干
拉车运土
11示意图
附图1:
G55长晋高速K1043+148m处穿越平面示意图
附图2:
G55长晋高速K1043+148m处穿越纵断面面示意图
:
附图3:
G55长晋高速K1043+148m处穿越横断面面示意图
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