110KV赵古768线64237123改造工程机械水平顶管专项施工方案.docx

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110KV赵古768线64237123改造工程机械水平顶管专项施工方案

110KV赵古768线64#~71#改造工程

机械水平顶管

专项施工作业指导书

目录

一、编制说明

二、管道与公路的关系

三、顶进施工方案

四、顶管施工常见病害的防治

五、安全防护施工措施

一、工程概况

1、基本情况

本工程为110KV赵古768线64#~71#改造工程穿苏堤路，自苏堤路东龙廷润园小区西南角院墙内起始，到苏堤路与湖北路交叉口西北角终止，主要采用非开挖机械顶管工艺铺设Ф1500×2000mm钢承口钢筋混凝土管作为电力管线的套管，穿越苏堤路，工作井位于苏堤路东龙廷润园小区（在建）内侧，接收井位于苏堤路与湖北路交叉口西北角。

（具体位置见附图）

2、主要工程量

顶管选用Ф1500×2000mm钢承口钢筋混凝土管，顶进长度约为90米。

二、管道与公路的关系

本工程穿越处苏堤路路面相对高程为0m，混凝土管管底相对高程为-7.65m，管顶高程为-6m，混凝土套管外径1.8m，管顶距苏堤路路面为6m。

如果施工产生较大的沉降，必然影响路基、涵洞稳定性及行车的舒适度，进而影响道路交通的正常运营与安全，所以施工必须严格控制路面和涵洞基础垂直变形量，具体要求：

隆起最大值：

5毫米。

沉降最大值：

15毫米。

施工过程中，在施工影响范围内布置观测点实时监测；实测现况道路纵、横向高程，并对观测数据进行分析、研究、处理。

采取确实可靠的技术措施，最大限度地保证路基、路面结构，防止管道上方出现空洞现象，引起路基、路面产生过大沉降。

三、顶进施工方案

1、设计概况

顶管穿越苏堤路，穿越长度为90米，苏堤路路面相对高程为0m，混凝土管管底相对高程为-7.65m，管顶高程为-6m，混凝土套管外径1.8m，管顶距苏堤路路面为6m。

管材采用钢筋混凝土管，管口为钢承口，管内径1500毫米，管壁厚150毫米，管外径为1800毫米。

每节管长度2米，需45节混凝土管材。

2、顶管穿越位置

穿越苏堤路，工作井位于苏堤路东侧，接收井位于苏堤路西侧（与湖北路交叉口）。

具体如下图所示。

3、施工准备

（1）项目组织结构

（2）技术准备

1）组建项目部，完成顶管施工方案的编制与审批；

2）进行现场调查，特别是顶管工作井范围及可能与管线矛盾的现况管线的调查，在此基础上及时与监理、设计沟通，确定现场有无现有管线和各方配合措施；

3）完成测量桩位交接及控制网点的布设工作。

（3）人员准备

计划人员详情参见表1-1

劳动力分配

计划人数

劳动力分配

计划人数

工长

1人

顶管

6人

测量员

1人

焊工

2人

材料员

1人

配合工

9人

质控员

1人

吊车操作

2人

安全员

1人

电工

1人

合计

25人

表1-1工程施工人员计划表

（4）生产准备

1）临时设施

临时生活区建设：

现场搭设帐篷，供施工人员居住。

临时办公室建设：

施工现场附近租赁民房，作为顶管指挥部临时用房。

2）用水、用电根据现场的具体情况确定。

临时用水：

租赁拉水车拉水。

临时用电：

租赁200KW发电机组一台。

3）临时通讯

施工工地安装对讲机和视频监控设备；

与公司总部的联系，使用移动通信设施；

数据往来采用公司网上交流的方式。

4）临时道路

施工前先修建设备和材料进场的临时通道，对于与现况道路相互交插的地点，设置警示标志，并加派专人指挥，主动避让社会车辆。

5）临时场地

选好弃土暂存场地及施工配套设施的安装场地；

确定配浆工作区、管材暂放区及顶管辅助设施排放位置；

工作井布置见图1-3所示。

图1-3工作井平面布置示意图

（5）材料准备

根据工程实际需要提出材料计划，选择供货厂家，为材料及时进场做好前期准备。

管材：

采用钢承口钢筋混凝土管材，III级，顶管总长度90米，每节管长2米，总计需管材45节。

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计划，分期、分批进场，并派专人看守。

进场材料均需进行质量检查验收，不合格材料不允许进场使用，所有材料均需有质量合格证。

（6）机械设备

本工程所投入的主要机械为顶管专用机具设备，主要施工机械设备用量，详见下表。

顶管施工所需管材表表1-2

序号

长度（米）

管材种类

规格

单位

数量

备注

1

90

混凝土管

III级

节

45

顶管施工主要机械设备表

表1-3

序号

机械设备名称

规格

单位

数量

备注

1

顶管机头

YD1500

套

1

2

电焊机

22KW

台

2

3

注浆泵

台

1

4

灰浆搅拌机

台

1

5

主顶泵站

YG-200

台

2

6

主顶油缸

YG-200

个

8

7

经纬仪

GJG22

台

2

8

水准仪

DS3

台

2

9

吊车

25T

台

1

10

空压机

台

1

11

水泵

台

2

井坑备用

YD1500顶管机主要技术性能参数

表1-4

项目

内容

技术参数

岩石顶管机

YD1500

刀盘

驱动电机kw×set

30×6

力距kN×m

650

回转数rpm

2.0

顶管机外径×长度

2600×4400mm

顶管机重量

42T

纠偏油缸

推力T/个

100

数量

8

纠偏角度

2.5°

纠偏泵站kw

2.2

出土机排量立方/小时

17

顶管施工主要物资材料计划表

表1-5

序号

品名

规格

单位

数量

备注

1

U型顶铁

1.5米

块

1

2

U型顶铁

0.6米

块

1

3

后背铁

0.6×5×4米

块

2

4

护口铁

2150×200

套

1

5

机头道轨

6×2米

套

1

6

机头道轨

2×2米

套

1

7

管内道轨

6米

米

200

8

土车

个

2

9

土斗

个

2

10

洞口止水圈压圈

2150

块

3

11

洞口止水圈底圈

2150

套

3

12

橡胶止水圈

2150

套

5

13

止水圈螺栓

M16×50

套

20

14

油缸支架

套

2

15

经纬仪支架

套

2

16

搅浆罐

1200×1500

套

1

17

储浆池

600×900

2

18

注浆泵

挤压式

台

1

19

注浆钢管

DN32×6000

根

100

20

高压橡胶管

DN32×20000

根

10

21

塑料管

DN25

米

60

22

三通

DN25

个

40

23

弯头

DN25

个

40

24

球阀

DN25

个

40

25

外丝接头

DN25

个

40

26

涨栓

M16×80

根

40

27

空油桶

个

2

浆

28

低压变压器

台

2

29

铝塑线

米

100

30

电闸箱

套

3

31

机头闸箱

个

1

32

低压铝线

10mm2

米

100

33

低压灯泡

36v,60w

个

30

34

碘钨灯

1000W

个

20

35

电缆线

70mm2

米

200

36

电缆线

16mm2

米

100

37

电缆线

4mm2

米

100

38

架子管

6000

根

40

39

架子管

2000

根

60

40

架子管

1000

根

60

41

铅丝

8#

KG

20

42

围档

块

100

43

十字扣卡

个

40

44

挂勾

个

2

45

钢丝绳

16×4000

根

4

46

集箱箱房

套

2

47

帐篷

套

2

48

监视器

套

1

49

视频线

米

120

50

电话机

台

4

51

电话线

米

120

52

方木

根

20

53

工字钢

30#

米

200

井坑

54

掘进机刀头

套

2

消耗

55

混凝土管止水环

个

75

消耗

56

管间橡胶垫

个

75

消耗

57

钢板

20mm

块

2

58

膨润土

吨

40

消耗

59

碱

吨

1

消耗

60

液压油

桶

10

消耗

61

水泥

吨

50

换浆

62

粉煤灰

吨

150

换浆

63

风镐

个

2

64

汽油

90#

升

25升/3米

管口密封

65

石腊

Kg

26kg/3米

管壁润滑

4、测量

（1）对建设单位提供的施工区内的导线网与水准网及其控制点进行复测，经核对无误后方可使用。

测量工作从外到内必须做到步步校核。

（2）平面测量控制

1）施工测量按《工程测量规范》GB50026－2007的有关规定执行。

根据施工需要，引测三个导线点至顶井坑附近，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），形成闭合导线网。

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。

（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，使用DS3水准仪进行观测，往返各一次。

高程闭合差在12

mm之内（L为水准跨线长度，以千米计）为合格。

2）井坑内的高程控制点采用长钢尺导入法将高程传入，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3-5厘米，施测三次，高差相差不大于3毫米时取平均值使用。

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）顶管施工测量

顶管施工采用连续测量与间断测量结合的方式。

连续测量：

在工作井后方安放一台激光经纬仪，激光经纬仪按照设计顶进轴线方向发出一束激光，照射到推进机的光靶上，机手按照激光指示路线操控机械顶进。

间断测量：

每顶进一节管后，测量人员对激光经纬仪进行校核，并且采用水准仪，测量已顶进管道高程偏差情况；采用水平尺测量管道水平偏差情况，测量结果填表上报到项目部。

（5）测量要求

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。

5、顶管施工方法、顶管机工作原理和技术措施

（1）顶管方式和顶管机工作原理

根据此次施工所穿越的地质情况，确定采用泥水平衡顶管机顶管施工。

泥水平衡顶管机施工是市政管道铺设的一项新技术，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），适用于硬度较大的岩石施工。

（2）顶管施工工艺流程见图1-3。

6、顶管工作井

顶管需制作工作井，工作井分为工作井与接收井。

（1）工作井占地面积

工作井占地面积为6米×6米。

接收井占地面积为4米×4米。

（2）工作井设计

工作井与接收井的做法相同，混凝土结构，采用逆作法施工。

7、工作井及接收井结构形式

本工程工作井和接收井均采用钢筋混凝土现浇竖井结构形式。

8、顶管设备安装和机头下坑

（1）机头下坑

由于本穿越工程使用岩石顶管机机头重量达到4t，为避免发生安全问题，如吊车倾覆、基坑坍塌等，故使用25t吊车吊装。

吊装时，吊车安放位置，要距离工作井边10m以上，以避免压塌井壁。

将顶管机放入工作井内的导轨上，前端距井壁约400毫米。

就位后先检查顶管机的轴线是否与工作井轴线、导轨轴线以及主顶油缸的轴线保持一致，发现偏差立即调整。

（2）开洞门

开洞之前沿洞口拱、墙外围打入一排小导管超前注浆（小导管采用DN25×3.25mm钢管，长度5米），待浆液完全凝固后，凿除喷射的混凝土，切除钢格栅，将机头缓慢推进洞。

9、管道顶进和中继间的安装

（1）机头入洞

将机头徐徐推进洞口里，待刀盘全部进洞，调整止水圈位置，使其完全封闭地下水。

然后开动顶管机刀盘。

掘进机开始入土时，机头外露，只存在轨道对机头的摩擦力，机头易发生旋转，故在入土前两米顶进时，顶进速度控制在5mm/min以下，以防机头整体旋转，并观测机头倾角和旋转变化，及时修正和调整。

倾角的变化用纠偏千斤顶调正，旋转角大于±30时，可使用刀盘反转调正，顶进2米以后在机头不旋转的情况下可逐渐加大顶进速度。

（2）初始试验性顶进

由于本次穿越的重要性，必须将顶进工作状态调整至最佳。

所以选取初始顶进的10米范围作为本次穿越的试验段。

苏堤路恰好处于试验段之中。

仔细记录顶进过程中每一次调整的参数以及调整后的数据，每顶进0.5米记录一次完整的顶管机工作数据，逐步摸清地质情况以及顶进参数，并深入了解顶管机顶进情况。

10、顶进后处理

（1）泥浆置换

顶管完成后及时对管道外壁进行充填加固，把原注入的膨润土浆置换掉。

使用的泥浆置换材料为水泥加粉煤灰浆，其配比为水：

水泥：

粉煤灰=6：

1：

3。

由管道内部的压浆孔压注，注浆次数不少于三次，两次间隔时间不大于12小时。

每两节混凝土管编为一组，每组两个注浆孔，前端注浆孔注浆，后端注浆孔排浆。

将注浆泵清洗干净，吸浆龙头放入灰浆池内，开启注浆泵，打开第一组注浆口，当第一组排浆口冒出灰浆后，关闭阀门，再打开第二组，以此类推，直到全线完成。

再关闭所有阀门，保压一小时，保压时注浆压力为0.1MPa，然后再进行下一次注浆。

泥浆置换完成后，应拆除主通道浆管和管内弧形浆管就地清洗，以免浆液凝固堵塞。

（2）设施拆除

管道顶进、换浆、检测全部完成后，拆除千斤顶、后背墙等设备。

（3）套管内填充

套管内的管道安装完毕之后，套管内灌注水泥砂浆充填，水泥采用低水热化水泥。

因水泥砂浆流动性好，可有效填充套管与管道之间的空隙。

水泥砂浆至少要覆盖住管道，使管道与套管联接成一个整体。

11、顶管中的安全技术措施

（1）低压照明

管道内每10米装一只照明灯，照明灯采用36V的安全电压供电。

为防止电缆接头松动、管道内配有部分活动接头箱，即保证了接头质量，又可以避免接头的包扎受潮而产生的漏电事故。

应急电源采用的是地面备用一台发电机，在管道内断电时及时供电以保证照明、通风、施工的正常进行。

（2）供风

在顶进施工过程中，随着管道不断向前延伸，空气中的氧气会逐渐稀少，会给在管内的工作人员带来极大危害，甚至会造成恶性事故。

为改善管内工作环境，在管道施工的全过程中采取通风措施，加大管道内空气流通，营造良好的作业环境。

采用压入式通风，空压机安装在地面上，用DN100的硬质PVC通风管道，将风送至工作井底部，并用同直径的硬质PVC通风管道，从管内把风送至端部机头处。

通风管要固定在工作井侧壁及钢筋混凝土管内壁的上边，固定要牢固。

12、沉降监测与巡查

（1）监测点

现状苏堤路上方布置1个监测断面，主测断面7个测点（拟建管线中线上方测点为深层沉降测点），测点间距由管道中线向两侧各为2m、3m、5m；

（2）监测方法及施工手段

采用独立高程系统，在远离顶管施工区（正在进行或即将进行的区域）50m的地方设置两个稳固水准点。

按国家水准测量规范，采用水准仪，往返测出该稳固水准点的高差，即为本工程变形监测的高程基准点，各监测点的高程是通过高程基准点形成的一条二等水准闭合线路，由线路中的工作点来测定各监测点高程，各监测点的初始值取三次观测平均值。

（3）监测、巡查频度及时间安排

顶管下穿苏堤路施工过程中，对军温路每天进行两次监测，施工完工一周内每天进行一次监测，一周后进行一周一测，一个月后进行一月一测，3个月后一季度一测，1年后结束观测，初估约40个工作日。

顶进施工时派专人对工作井四周和路面完好性进行24小时巡查，频率为每小时巡查一遍。

对顶管机正在施工位置上方采取专人值守的方式，监控是否出现异常情况。

（4）监测技术要求

依据中华人民共和国《工程测量规范》，并结合工地的具体情况，本工程的监测必须复核以下技术要求：

1）沉降和位移测试的闭合差按中华人民共和国《工程测量规范》中的要求执行；

2）监测点埋设结束后，及时绘出正规的测点位置图；

3）沉降测试采用闭合路线；位移测量采用视中线法；

4）各项监测点埋设完毕且稳定后，初始值测试应不少于三次，并取其三次稳定值的平均数作为原始基准数据；

5）所有测量器材及测量仪器在测量前必须经过检定；测量器材及测量仪器运至测量现场后必须进行检查校正，以保证设备完好；

6）在监测过程中要加强对现场测点的保护，发现问题及时与建设单位取得联系，若有因施工不慎损坏测点，应当尽最大努力进行补救。

对于被损坏而无法进行补救的测点，应及时发出工程联系单，告知各方认可。

13、顶管质量监控

顶管施工中，各个工序须严格查验，查验内容及要求见下表：

过程名称

质量控制点

检测手段

质量等级

轨道

安装

允许偏差：

轴线3mm

顶面高程+3，0mm

两轨内距±2mm

水准仪

激光经纬仪

盒尺、塔尺

合格

后背

安装

允许偏差：

垂直度0.1%H

水平扭转度0.1%L

垂线、角尺

合格

油缸架

安装

允许偏差：

整体轴线<3mm

左右高差0－3mm

水准仪

激光经纬仪

盒尺、塔尺

合格

洞口止水圈

安装

允许偏差：

轴线20mm

高程20mm

水准仪、激光经纬仪、塔尺

合格

管道顶进

允许偏差：

中心偏差：

50mm

高程偏差：

+40mm

-50mm

水准仪

激光经纬仪

钢卷尺、塔尺

合格

管道

接口

相邻管间错口＜15%壁厚，

且不大于20mm

钢卷尺

合格

四、顶管施工常见病害的防治

1、管道轴线偏差过大

（1）偏差结果

管道轴线与设计轴线偏差过大，使管道发生弯曲，甚至造成管节损坏，接口渗漏。

（2）预防措施

1）顶管施工前对管道通过地带的地质情况认真调查，指导纠偏。

纠偏按照“勤测量、勤纠偏、小幅纠”的操作方法进行。

2）采用同种规格的千斤顶，使其顶力、行程、顶速相一致，保持顶力合力线与管道中心线相重合。

3）加强顶管后背施工质量的控制，确保后背不发生位移，并使后背平整，以保证顶进设备的安装精度。

4）顶进过程中随时绘制顶进曲线，以利指导顶进纠偏工作。

2、地面沉降与隆起

（2）沉降、隆起结果

顶管施工过程中或施工后，在管道轴线两侧一定范围内发生地面沉降或隆起，使管道周围道路交通受到影响，甚至危及到正常使用和安全。

（3）防治措施

1）严格控制顶管轴线偏差，执行勤测量、勤纠偏、小幅纠的操作方法。

2）在顶进过程中及时足量地注入符合技术标准的润滑支承介质填充管道外围环形空隙。

施工结束及时用水泥或粉煤灰等置换润滑泥浆。

3）严格控制管道接口的密封质量，防止渗漏。

3、顶力突然增大

（1）增大现象

在顶进过程中压力表指针突然增大。

（2）防治措施

1）按不同地质条件配制适宜的泥浆，并采取同步注浆的方法，并及时足量的沿线补浆，经常检查膨润土质量，特别是不得含砂。

2）顶进施工前对顶进设备进行认真的检修保养。

3）停顶时间不能过久，发生故障及时加以排除。

4、管道接口渗漏

（1）渗漏现象

管道接口渗水、漏水。

（2）预防措施

严格执行管节和接口密封材料的验收制度，严禁使用不合格产品。

严格控制管道轴线，必须按“勤纠”、“小纠”的原则进行，以避免接口不匀而使胶圈减小止水作用。

下管时，要在钢丝绳与管口之间加橡胶垫，保护管口。

采用F型钢承口管材，并选用相匹配的橡胶圈，事先检查橡胶圈的质量，临下管前抹好润滑剂，安装要正确。

5、钢筋混凝土管节裂缝

（1）裂缝现象

管节纵向和环向有明显裂缝，造成管道渗水、漏水。

（2）预防措施

1）管材进场后要进行质量验收，验收不合格要及时退货。

2）顶进时严格控制管道轴线偏差，控制顶力在管节允许的承压范围以内。

3）在管节运输过程中采取管垫等保护措施，并做到吊（支）点正确，轻装轻卸。

6、顶管前端正面土体坍塌

（1）坍塌现象

顶管施工中实际出土量远远大于理论出土量，且地面有明显塌陷。

（2）预防措施

顶进施工中采取勤顶进、勤纠偏的方法，并随时注意到土质的变化情况。

五、安全防护施工措施

1、安全技术保证体系

为了保证本工程施工中的安全保证，公司、项目部及班组三级分别成立安全小组，以便加强安全管理工作。

现场施工的安全保证体系见图5-1。

2、安全管理目标

积极开展安全达标工作，切实贯彻安全生产责任制，强化安全意识，本工程杜绝重伤和死亡事故，轻伤事故频率控制在0.007%以下。

3、安全封闭措施

将施工区域与行车道隔离，避免施工人员及物品进入行车区造成事故。

并在施工区域明显处设置安全标志.在施工区域外设置警戒红线或标示，在施工区两端设置醒目告示牌，提醒过往车辆在施工区域减速慢行注意安全。

4、安全作业措施

（1）吊车安全作业措施

1）起吊前应检查吊车是否完好，吊车的吊装不能超载，吊具强度能够满足吊装重量的要求；

2）吊车作业要有专人指挥，使用通用信号和手势；

3）作业场地应坚实，车体应平整，汽车吊支撑腿伸展应适当，支撑坚实有力；

4）超重臂下严禁有人，作业区上方应明朗开阔，不准在输电线路下作业；

5）作业时必须起吊平稳，慢速均匀升降，不得在有重载情况下进行调臂、急进、急退或急转弯；

6）吊装作业中突然发生机械故障，暂停作业时，应设法把吊物放在安全位置，不允许重物悬挂在吊钩上；

7）禁止任何人随同物体升降；

8）六级以上大风、雷雨时停止作业。

（2）下管安全措施

1）下管前检查吊具是否完好，吊装用具不得带病工作；

2）钢筋混凝土管起吊不得高于地面1.0米；

3）管道侧部连接牵拉绳，防止管节转动、碰撞工作井工字钢支护；

4）下管时，工作井内不得有人员活动；

5）管道距离工作井导轨0.5米时，操作人员才能到工作井内，进行稳管、对管工作。

（3）顶管工作井焊割作业安全指导

1）电焊机一次线、二次线的接线均须由电工操作；

2）电焊机壳应接地或接零；

3）二次接线焊接电缆的绝缘应良好，焊工出汗或在潮湿