定向钻穿越专项方案.docx
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定向钻穿越专项方案
顶管穿越工程
施
工
方
案
内蒙古xxxxxx企业
二O一四年七月二十二日
一、工程介绍
穿越点在甘肃省泾川县,桩号BN068,BN069;钢筋混凝土套管(DRC1800*GIIIBJC/T640)水平长度64m。
二、施工方法
顶管穿越施工设备关键包含千斤顶、液压站、发电机、工具管、顶铁和运土设备等。
施工前开挖操作坑,将设备安装就位,吊装套管、安装密封圈,利用液压千斤顶顶推套管,每顶进一定行程,退回顶缸。
操作人员进入套管内挖土外运,然后加入顶铁或套管继续顶进,循环作业,直至套管顶至对面接收坑。
拆除设备,清理套管内余土,进行主管穿越。
三、施工准备
1、组织施工人员熟悉施工图,进行技术交底,探讨质量确保方法。
2、开工前,预先和公路主管部门联络。
根据路政部门要求办理穿越施工手续,根据路政部门要求设置对应警示桩。
3、向路政等相关部门了解清楚穿越地段内地下是否有通讯路线,管道等设施对于这类设施应向主管部门相关人员现场指定位置,人工开挖,使之暴露。
保护方案应得到主管部门认可。
4、顶管设备、配套设备及多种机具材料准备齐全。
5、对操作工人进行技术交底,使其掌握施工技术要求、质量要求及安全要求。
6、设置显著警戒标志和隔离带。
四、顶力计算
工程施工采取DRC1800*180*钢筋混凝土涵管。
依据总顶力经验计算公式F=n·G·L
其中n——土质粘住系数
G——每米套管自重
L——顶管长度
每米套管自重=材料密度×每米套管体积
=2.45×103kg/m3×π×(1.082-0.92)×1m
=2.74t
顶管长度按64m计算,土质按粘土、粉质粘土,含水量较小时,挖后能短期形成土拱,土质系数1.5-2.
总顶力=n·G·L=2×2.74×64=350t
土质按密实砂土、含水量大粘土、亚粘土,挖后不能形成土拱,土质系数3-4.
总顶力=n·G·L=4×2.74×64=700t
依据以上计算、结合粘土系数选择1.5-2,穿越地段为马兰黄土,含水量较小,套管长度64米,依据计算,总阻力为350T,此次施工采取双作业液压千斤顶QYS320T*2台,设备总顶力640T进行施工。
五、测量放线
1、依据设计指定控制桩和中心坐标,用全站仪、水准仪等确定中心桩、边线桩。
对地下障碍物、光缆等进行标识、保护,并放出操作坑、接收坑,开挖边界线。
2、放出穿越轴线,确定穿越中心桩、施工带、边线桩后,撤出石灰线。
放线同时,放出操作坑和接收坑位置和开挖线,并在两个坑内设置逃生通道。
3、保护好公路两侧中心线上标志桩,方便挖桩测量,审核操作坑开挖深度和穿越正确度。
操作坑应选在地面较低一侧。
4、测量放线桩号BN068,BN069。
六、开挖操作坑、接收坑
在BN068桩,测开挖操作坑。
长8m,宽7m,深5m,四面放边坡,以防塌方。
七、砌靠背墙,顶管设备安装就位
1、砌毛石靠背墙,正面2m*2m,后面2.5m*3.5m,厚1.5m
2、铺设轨道,千斤顶就位,千斤顶和导向管放置在同一条直线上,油泵就位,发电机就位
3、为确保被顶入套管不产生上下左右方向倾斜及便于套管间连接,在预定穿越方向铺设两条轨道每跟长5m作为导向管,宽度为880-900mm,轨道下放5根枕木,用水准仪找平。
轨道和枕木接触点钉4根道钉,并用水准仪找平道轨,使道轨和中心线成平行状态。
八、顶管作业
1、顶进也就是把管节沿导轨推顶到工作面,采取先挖后顶方法进行。
在顶铁中间装进适宜顶铁,然后顶进。
顶铁安装应和千斤顶成一线,顶进时严防偏心,以免顶铁崩出伤人。
顶进时注意油压改变,发觉不正常时应立即停止顶进,并检验原因。
千斤顶活塞伸展长度应在要求范围内,以免损坏千斤顶结构。
涵管和顶铁之间加2块600*500、20mm厚钢板块,加大涵管和顶铁接触面,以防涵管壁顶坏。
2、管道接口(套管接口)
管节稳定后,在管内侧两管节对口地方按设计要求用橡胶密封圈密封。
3、挖土
顶进管节方向和高程控制,关键取决于挖土操作,工作面上挖土不仅影响顶进效率,更关键影响质量控制,这就要求对挖土有严格要求。
1)必需在要求范围内开挖,不得超挖,管底土基弧度在120°~135°范围内一定要保持管壁和原土层表面吻合。
2)在人工开挖时,不得搅动管底下部地基上。
3)依据土质情况,工作面向前挖至0.1~0.2m时,顶进一次,挖出土要立即外运。
4)开挖后要立即顶进,立即测量,可使顶力限制在较小范围内。
4、运土
此次工程采取小推车运土,从工作面挖下来土,要立即经过管内用小推车水平运输至工作坑内,然后垂直提升至地面。
5、套管顶进穿越技术方法
1)将第一根套管吊在千斤顶前导向管上,千斤顶推进套管进行顶进顶至工作面上,到位后停止推进,施工人员在套管内进行掘进,用小推车将挖出沙土拖出套管。
再用吊篮将沙土运至地面,千斤顶再次顶进(在顶进过程中千斤顶千斤行程不足时,将第2块顶铁加入),以增加千斤顶顶进行程,直至完成整根套管。
2)顶进作业时,第一根套管顶进方向正确性是关键,位置偏差不得超出管长0.1%。
3)顶管时采取测量仪器控制中心线和高程,以施工放线时部署中心桩为基准进行导向监控。
4)顶管中心线偏差不得超出顶进长度1.5%,当偏差过大时,采取液压工作站在套管头部进行纠偏,每次纠偏角度不宜过大,通常在5′-20′之间为宜。
5)在套管顶进过程中,套管内设置矿灯照明;对于较长穿越,设置空压机向管内送风,保持管内空气清新。
6、设备吊拆
当套管顶进至对面接管坑时,套管穿越完成,吊拆设备,清除管内余土,进行误差测量。
进行主管穿越施工。
7、统计和检验验收
公路顶管穿越施工中必需遵守相关施工管理程序,必需做好施工统计,监理工程师、建设单位代表现场检验认定合格后,在资料和统计上签字齐全,确保工程施工质量,并做到工程可追述性。
九、顶管常见问题防治
1、管道轴线偏差过大
管道顶进轴线偏差过大,使管道发生弯曲,甚至造成管节损坏,接口渗露。
(1)原因分析
1)地层正面阻力不均匀,使工具管受力不均匀,形成导向偏差。
2)顶管后背发生位移或不平整,使顶,造成顶力协力线偏差。
(2)预防方法
1)顶管施工前应对管道经过地带地质情况认真调查,设置测力装置,指导纠偏。
纠偏用根据勤测量、勤纠偏、小量纠操作方法进行。
2)采取同种规格液压千斤顶,使其顶力、行程、速度一致,保持顶力协力线和管道中心线相重合。
3)加强顶管后背施工质量控制,确保后背不发生位移,并应使后背平整,以确保顶进设备安装精度。
4)顶进过程中应随时绘制顶进曲线,指导顶进纠偏工作。
2、地面沉降和隆起
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和隆起,使管道周围和道路交通及管道等公用设施受到影响,甚至危及到正常使用和安全。
(1)原因分析
1)开挖端面取土量过多或过少,使工具管推进压力和开挖土体压力不平衡,造成地面沉降和隆起。
2)管道轴线偏差,或纠偏不妥造成地层土体损失。
从管道接口不严密,造成水土流失。
(2)防治方法
1)施工前应对工程地质条件和环境情况进行周密细致调查,制订切实可行施工方案,正确选择工具管,并对距离管道较近建筑物和其它设施采取对应加固保护方法。
2)设置测力装置,掌握顶进压力,保持顶进力和前端土体压力平衡。
3)严格控制顶管轴线偏差,实施勤测量、勤纠偏、小量纠操作方法,控制管道接口密封质量,预防渗漏。
3、顶力忽然增大
(1)原因分析
1)土层塌方或工具管前端遇障碍物,使阻力增大。
2)管道轴线偏差形成弯曲,使摩阻力增大。
3)顶进设备油泵、油缸或油路发生故障。
(2)防治方法
1)顶进过程中应严格实施勤测量、勤纠偏、小量纠操作要求,使管道轴线被控制在许可偏差范围内。
2)顶进施工前应对顶进设备进行认真检修保养。
3)停顶时间不能过久,发生故障应立即加以排除。
4、钢筋混凝土管节裂缝
(1)原因分析
1)管节质量不合格。
2)顶进过程中顶力超出管节承压强度,或轴线偏差过大,致使管节应力集中而损坏。
3)运输、装卸、码放方法不妥,造成管节损坏。
(2)治理方法
认真分析裂缝产生原因和性质,依据不一样受力情况,分别采取不一样治理方法,处理后应能确保结构原有承载能力和整体性。
5、顶管前端正面上体坍塌
顶管施工中实际出土量远远大于理论出土量,地面有显著坍塌。
(1)原因分析
1)前端土层性质发生改变,顶进量过小,没有起到防护和平衡作用。
2)敞开式顶进开挖土量过大,或封闭式顶进时推进力小于上体压力。
3)遇有流沙情况。
(2)预防方法
1)顶进施工中应采取短开挖、勤顶进方法,严禁超挖,并随时注意到土质改变情况,和采取对应方法预防坍塌。
2)认真做好降水工作。
十、质量控制和误差校正
1、质量控制
(1)顶管质量要求
1)上下偏差:
顶进长度在30m以内套管,片查不应大于100mm;顶进长度在30~42m以内套管,偏差不应大于150mm;顶进长度在42m以上套管,偏差不应大于200mm。
2)水平偏差不应大于套管长度2%。
3)顶管中心线许可偏差不得超出顶进长度1.5%,顶进位移纠偏时,每次纠偏角度不宜过大,可依据管径、顶进长度和土质情况确定,通常在5′~20′之间为宜。
(2)顶管质量检测
管节在顶进时,必需对顶进管段中线方位及高程严格控制,以确保顶管质量。
顶管时中线轻易产生方位和高程上偏差。
其原因有以下多个方面:
1)因为两侧千斤顶顶力不对称,或后背发生倾斜,造成中线左右。
2)因为顶力作用点和管中线不一致,造成中线左右偏差。
在前方挖土时,管底超挖而使高程起伏不均现象。
3)顶管端面或后背上下部位土壤承载力相差较大。
4)导轨安装有较大误差。
5)顶铁制造质量差,受力后变形。
依据设计要求,工作坑方位、高程、标定管道中心线、设定临时水准点等,全部要进行尽心测量,开始首节测量很关键,首节管顶进好坏、方位是否正确直接关系到顶进质量。
对每节管吊装下坑组对时,要立即进行相关测量,并在正常顶进1~3m时就应测量一次,管线位置发生顶偏移时,要立即采取校正方法。
(3)顶管质量控制
1)顶管高程控制,可在坑中悬空固定水准仪,在顶管设置十字架。
每次测量时,若十字架在管首端相对位置不变,水准仪高程亦固定不变,只要量出十字架交点偏离垂直距离,就可读出高程偏差。
若水准仪从坑外引进绝对高程,那么顶进管段各点高程也能够测出来。
顶管时方位偏差,可在坑上面引出中线,在中线方位两点向坑内吊设两根垂球线,若管首端经过中心垂球线在一条直线上,则顶管方位是正确,不然存在偏差。
(2)对管内工作面已挖成形,要由专检人员进行质量检验符合要求后,方准进行顶进作业。
2、顶管偏差校正
在顶管过程中校正偏差是确保顶管质量有力方法,偏差是逐步校正过来,也只有逐步校正过来,偏差过大校正就很困难,所以在顶管过程中应勤校测,发觉偏差立即校正。
教正方法分坑内和管端面纠偏这两类方法,具体作法以下:
(1)挖土校正法:
在管子偏向设计中心一侧合适超挖,而在相正确一侧不超挖或留坎,使管子在继续顶进中,逐步回到设计位置,校正中不得猛纠硬调,以防产生相反结果。
具体纠偏方法去下:
1)如管子向上偏差时,则需在中心下半径范围内超挖20mm,同时在上方斜衬20mm厚钢板,使管子在继续顶进2m时,逐步回到设计位置。
2)如管子向下偏差时,则需在则需在中心上半径范围内超挖20mm,同时在下方斜衬20mm厚钢板,使管子在继续顶进2m时,逐步回到设计位置。
3)如管子向左方偏差时,则需在中心右半径范围内超挖20mm,同时在左方斜衬20mm厚钢板,使管子在继续顶进2m时,逐步回到设计位置。
4)如管子向右方偏斜时,则需在中心左半径范围内超挖20mm,同时在右方斜衬20mm厚钢板,使管子在继续顶进2m时,逐步回到设计位置。
(2)顶木校正法:
当偏差大余20mm或用挖土法校正无效时,可用圆木或方木一端顶在管子偏离设计中心一侧管壁上,另一端装在垫有钢板或木板管前土壤上,支架稳固后开动千斤顶,利用顶进时顶木斜支管子所产生分力,使管子得到校正。
(3)千斤顶校正法:
这中校正法基础上同顶木校正法,即用小千斤顶接一段顶木,利用小千斤顶顶力使管位得到校正。
(4)加垫校正法:
即在顶管末端和顶铁间合适位置垫上一块对应厚度楔形钢板,使顶铁和管间形成一角度,顶进时可使被顶管得到纠正。
3、顶管纠偏注意事项
(1)纠偏应在顶进过程中进行。
在静止中状态纠偏,首先纠偏力大,土质越硬纠偏力越大。
其次,静止纠偏测点偏差有时反而增大,而顶进中纠偏,纠偏量逐步增加。
第三,静止纠偏对第1段钢筋混凝土管会产生较大不均匀应力。
钢筋混凝土管纠偏比较灵敏,所以顶管纠偏角不宜过大,不然会造成轴线较大弯曲。
第1节钢段质量要好,因为该段承受工具管纠偏反复应力。
故长距离或超长距离顶管时采取钢头钢筋混凝土管。
工具管纠偏效果滞后。
因为工具近测点至端面有一定距离,纠偏效果最少要顶进这一距离后才能得到反应。
为了立即了解工具管端偏差,可经过测点偏差、工具管第2节斜率和工具管纠偏角推算。
在纠偏角不变情况下,管道转管半径基础一致。
施工中应绘制工具管测点行进轨迹,该轨迹曲线能预示偏差发展趋势,帮助操作人员不失时机地改变纠偏角,避免产生轴线过分弯曲。
钢筋混凝土顶管遇纠偏失灵,多数原因是碰到了软弱土层或不均匀地层,或是覆盖层太薄,因为纠偏需要有一定地基反力。
为了避免工具管纠偏失灵,事先应采取方法,比如进行地基加固。
十一、穿越施工机具配置
1、本工程计划施工施工设备、机具列表
序号
名称
规格
数量
用途
1
液压千斤顶
640吨
1台
顶管穿越
2
液压站
1台
动力
3
单斗挖掘机
PC—120
1台
挖土方
4
汽车吊车
20t
1台
吊装
5
柴油发电机
20KW
1台
动力源
6
客货两用车
1辆
应急抢险
7
工具房
1座
物品堆放
8
水准仪
1台
测量
2、本工程计划临时用料表
序号
名称
规格
数量
用途
1
吊管带
2根
吊装砼管和管段
2
道木
250×250×4000
10根
支撑
3
电缆
三芯
50m
电源线
4
小推车
自制
1台
推土
5
矿灯
2盏
照明
6
钢丝绳
16mm
20m
吊装
7
靠背板
2m×2m
2付
止堆
8
制作轨道
6m
1付
运行导轨
9
顶铁
900*450*450
7付
推进
10
顶铁
500*450*450
4付
推进
11
顶铁
200*450*450
2付
推进
12
自制护帽
1付
保护套管
13
钢丝绳
Ø20
200m
牵引
14
柴油
0#
300kg
15
液压油
N46
75kg
16
爬梯
1幅
下沟
17
铁锹
20把
除土
18
出土斗
1副
出口
19
碘钨灯
6盏
照明
20
沙袋
1000条
21
排风扇
1台
十二、本工程计划人员配置
序号
工种
人数
序号
工种
人数
1
施工队责任人
1
2
施工队责任人
1
3
技术责任人
1
4
质量责任人
1
5
测量
1
6
HSE
1
7
司机
1
8
后勤
1
9
配合工
4
累计
8人
十三、HSE确保和质量确保方法
1、HSE确保方法
1)克服施工环境恶劣该管道施工带来困难,确保管道埋深符合设计要求。
2)操作工人必需穿戴工作鞋、工作帽、安全帽等劳动保护用具方可进去施工现场,并严禁其它非操作人员进入施工现场。
3)施工现场应配置一线(安全警戒线)、四牌(安全警示牌等)和十面彩旗,以达成施工现场规格化。
4)施工现场应配置足够饮用水、防突发性疾病药品和防溺水救生圈等用具,以确保操作工人身体健康和安全。
5)各工序做到工完料净场地清,以免对捉为环境污染。
6)在施工时,在穿越点两侧应设置显著警示标志以确保交通和施工安全。
7)采取相关方法预防施工设备机械漏油对水体及外界环境污染。
8)现场设备较多,而且穿越时需要昼夜连续作业,机械手精神会高度担心。
所以,要求施工人员相互关照,协同作业,时刻注意安全。
9)注意现场安全用电,必需由专业电工进行电工作业,要时刻注意线路是否漏电。
10)穿越施工要由专业起重工指挥吊装,要采取通俗、易懂专业手势、旗语等,要平衡操作,严格遵守安全管理条理。
11)各工序有完善安全管理组织,要有齐全管理资料。
2、质量确保方法
1)接收现场监理监督检验,发觉问题立即处理。
2)特殊工种必需持证上岗,严禁无证操作。
3)认真落实三检制度,实施班组自检、互检和专业检验检验制度,并做好各项检验统计。
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