人工顶管施工方案.docx
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人工顶管施工方案.docx
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人工顶管施工方案
第一章、编制依据
1.1工程合同
1.2施工图
1.3《建筑基坑支护技术规程》DB11/489-2007
1.4《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204-2002
1.5《北京地区建筑地基勘察设计规范》DBJ01-501-92
1.6《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99
1.7《地铁工程监控量测技术规范》DB11/490-2007
1.8《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008
1.9《建筑基坑工程监测技术规程》
1.10本工程岩土工程勘探报告
第二章、工程概况
2.1、总体安排
根据工程总体安排部署,新华南北路、新华东路、北关大道地下管线穿越通惠河段工程穿越通惠河新建挡墙处不具备采用明开槽施工的条件,决定采用非开挖的方式穿越南北两岸挡土墙。
2.2、设计概况
本次顶管工程为套管工程,管径D1550mm单根最长39m,最短12.5m;另外有2道长12.5m的D2200mm套管,单根长12.5m。
2.3、顶管施工段环境条件
周围无地下管线,套管管顶距挡墙基础底2m,挡墙长10m,为素混凝土结构重力式挡墙。
2.4、拟建场区的地下水条件
根据工程地质勘察报告,顶进土层含地下水且埋深较浅,采用轻型井点降水的的方法降水。
2.5现场条件
2.5.1现场施工用水采用施工用自来水管线。
2.5.2施工用电采用TN-S制供电,现场内用电采用电缆架空敷设,,现场准备一台200KVA备用发电机,以备使用。
第三章、施工部署
3.1、项目经理部组织机构
项目经理部组织机构
3.2、工程目标
3.2.1、质量方针及质量目标
质量方针:
管理出效益、科技求发展、质量争一流、信誉闯市场
质量目标:
合格
3.2.2、工期目标
有效工期为54天。
3.2.3、安全文明施工目标
创北京市安全文明施工工程。
3.3、施工部署原则:
3.3.1、实现对业主的承诺,为承接下一工程奠定坚实的基础。
3.3.2、本工程投入顶管设备两台,两台设备同时进行。
3.3.3、以科技为先导,优化施工方案,降低施工成本。
3.4、工程使用大型设备情况表3-2
序号
大型设备
数量
供应时间
1
液压设备
1套
2012年12月8日
2
吊车
1台
2012年12月8日
3
空压机
1台
2012年12月8日
3.5、施工进度计划
3.5.1、施工进度计划编制原则
3.5.1.1、施工进度计划的编制必须符合本工程施工合同的要求。
3.5.1.2、施工进度计划的编制必须考虑充分、均衡地利用各种资源。
3.5.1.3、采用流水作业,保证施工管理程序化、标准化,并有利于提高工人的工作效率。
3.5.2、工期总目标
本工程开工日期为2012年12月8日至2013年4月15日(南北岸分别顶进)。
3.6、验收安排
具体时间根据施工进度确定。
3.7、施工组织协调
工程施工过程是通过业主、设计、监理、承包商、供应商等多家合作完成的,如何协调组织各方的工作和管理,是能否实现工期、质量、安全、降低成本的关键之一。
因此,为了保证这些目标的实现,制定以下制度,确保将各方的工作组织协调好。
1)制定图纸会审、图纸交底制度:
在正式施工之前,项目经理部工程部、技术部的人员核对图纸,参加由业主组织的图纸会审、图纸交底会,会中确定的内容形成第一份施工文件。
确保工程顺利开始。
2)建立周例会制度:
在每周的固定时间召开由监理主持,业主、设计、施工方参与的周例会,会中商讨一周的工程施工和配合情况,解决问题。
由于设计参加,可以将一周内的问题在召开周例会时,统一办理洽商;在前期,建议设计派驻现场一名代表,以便随时解决设计中存在的问题。
3)制定专题讨论会议制度:
遇到较大问题时,业主、设计、监理、施工方聚到一起,商讨解决。
此专题讨论会不定时召开。
4)制定考察制度:
根据公司管理要求,项目的供货方要三家以上参与竞争,因此,制定考察制度,组织业主、监理共同对主要供货方进行考察,经过综合评比,最终选定合格、满意的。
3.8、主要项目工程量
3.8.1、管道
1550mm顶管总计194m
2200mm顶管总计39m
3.8.2、工作竖井
直径8.5m圆形竖井1座
直径8m圆形竖井2座
3.9、劳动力需要量及进场计划
劳动力计划表表3-5
时间
工种
2012年
2013年
12月
4月
钢筋工
10
5
木工
5
12
混凝土
5
5
架子工
5
15
瓦工
10
10
起重工
4
4
试验工
1
1
焊工
6
5
力工
20
20
第四章、施工准备
4.1、技术准备
4.1.1、图纸、图集、规范、规程等
组织技术人员、工程监理、质量员、预算员等认真审阅图纸,现场勘察地形、地貌情况;争取把问题解决在施工开始前,并在根据施工图纸在施工前进行图纸会审,以便能准确地掌握设计意图,解决图纸中存在的问题,并整理出图纸会审纪要。
认真审核施工图纸后组织有关施工人员进行工程主要及关键部位的施工技术交底;组织测量人员进行桩位交接验收及复测工作,测设竖井的开挖控制点,测放开挖边线。
施工前协调各单位进行拆迁。
召开技术交底专题会,明确主要工序的施工时间、施工方法及施工要求;备齐工程技术资料管理软件及各种试验设备和计量设备资料齐全,检验合格。
本工程所需要的图集、规范、标准、法规在施工前准备齐全,使之能满足施工使用要求。
4.1.2、主要器具配置
工程测量仪器表4-1
编号
设备名称
精度指标
数量
用途
检测状态
1
Topcon-601
2mm+2ppm
1台
前期工程控制定位
已检测
2
TDJ2E电子经纬仪
2″
1台
施工放样
已检测
3
S3水准仪
2mm
1台
标高控制
已检测
4
50m钢尺
1mm
1把
施工放样
已检测
6
激光经纬仪
1/20000
1台
内控点水平定向
已检测
5
对讲机
8部
通讯联络
已检测
2)办公设备:
表4-4
序号
名称
数量
1
办公桌
8套
2
电脑
6台
3
复印机
1台
4
传真机
1台
5
打印机
1台
6
数码相机
2部
4.2、施工现场准备
4.2.1、现场准备
1)调查现场沿线地下管线情况,清楚现场地下地上障碍物;根据现场情况及周围环境、施工要求组织临建,落实现场临时占地;明确项目部各职能部门的要求及相互责任范围,确定施工期间协调的方式方法;根据现场行人及车辆情况,及时向业主及监理提供场区内和附近建筑物保护措施。
2)按照施工平面布置图做临建、临电及临水,已经完成。
3)根据业主指定的基准标高点、坐标点,由测量公司把标高及坐标引入现场,并报监理验收。
4)根据平面图,测量出平面位置后,请甲方、设计、监理等相关单位联合验线。
5)开工前到有关部门办理安全施工许可证、临建规划许可证,并与当地环卫、消防、街道办事处、派出所等政府部门取得联系,并建立良好的合作关系。
4.2.2、人员培训
1)迅速完善、充实项目经理部各部门人员,并在开工前对全体管理人员进行入场前的教育和动员,教育内容包括:
落实岗位责任、工程情况介绍、安全及文明施工等。
2)对特殊工种,如架子工、电焊工等要选用有岗位证书的人员,并在入场前进行专门的入场教育。
4.2.3、临水
4.2.3.1、给水系统的布置
给水系统包括:
生产给水、生活给水、消防给水、卫生给水。
水源来自玉桥西路道路改造工程临时用水。
4.2.4、临电
本工程临时用由业主提供箱变引入临时用电线路。
4.2.5、现场维护及施工道路
工作井及接收井施工现场所有围墙均为彩色围挡板维护,现场道路为原有城市道路。
4.2.6、加工定货计划
序号
材料
供货时间
1
管材
2012.12
2
预制井筒砌块
2013.5
4.2.7、主要机具需用量及进场计划表4-3
序号
设备名称及用途
型号
数量
进场时间
1
土方工程
挖土机
1
2012.12
自卸式汽车
5
2012.12
2
顶管工程
液压油泵
Y1050
2
2012.12
液压油缸(顶镐)
DT3200
2
2012.12
注浆泵
DW150
2
2012.5
顶铁
自制
8
2012.5
导轨
自制
2
2012.5
D1550(2200)顶管支架
自制
2
2012.5
D1550专用钢刃脚
自制
2
2012.5
搅浆罐
自制
2
2012.5
3
竖井施工
注浆泵
ZSN637-11
2
2012.5
挂网喷浆机
2
2012.5
空压机
9m3
2
2012.5
4
垂直和水平运输机械
吊车
25t
2台
2012.5
5
混凝土、砂浆施工机械
强制式砂浆搅拌机
TQ500
2
2012.5
插入式振捣器
φ50
10
2012.5
6
钢筋加工机械
钢筋切断机
QJ40-1
1
2012.5
钢筋弯曲机
GJ1-45
1
2012.5
钢筋调直机
JJM-5
1
2012.5
交流电焊机
BX3-120
5
2012.5
7
木工机械
砂轮切割机
2
2012.5
第五章、施工方法及技术措施
5.1、工作井施工
5.1.1、工作井平面尺寸
为了保障顶管的顺利施工,综合顶管机具、管材的尺寸及作业要求,确定顶进工作井的净空尺寸,由于现场条件限制,本工程竖井分二种型号:
分别为直径8m及直径8.5m的竖井。
5.1.2、工作井施工前的准备
工作井施工前,对顶管施工场地范围内各种地下管线进行了详细的调查,并落实地质资料及各项防排水、降水、地表沉降等措施的准备情况。
使施工人员对质量、安全标准、技术措施心中有数,责任落实到位,保证顶管竖井开挖时各项工作有序进行。
拟建管线与挡墙现状管线关系
北关大道平面位置示意图
新华东路平面位置示意图
新华南北路平面位置示意图
5.1.3、施工流程:
5.1.4、工作井结构图
圆形竖井平面布置图
圆形竖井总装图
圆形竖井剖面图
5.1.5竖井施工方法及要求
工作井施工前先将井口附近的防排水系统做好,防止雨水等流入井中。
为保证井口和井壁结构稳定,井口设锁口梁一道,采用C25混凝土,钢筋保护层厚度40mm。
具体见下图。
从锁扣圈梁向下采用喷射混凝土加钢格栅再加钢筋网支护。
工作井采用逆筑法施工,人工开挖,人工装土,25吨吊车提升斗出土,循环施工,进尺深度为500(700)mm,井壁支护紧跟封闭。
从井口向下采用喷射混凝土加钢格栅再加钢筋网支护。
钢格栅竖向布置为圈梁以下50mm第一榀,间距为圈梁向下4m以内间距700mm,4m以下500mm。
格栅主筋为4根Φ20。
钢格栅内外绑扎Φ6@150钢筋网片,保护层厚度为40mm。
钢格栅加工图
钢筋搭接要求:
竖向钢格栅之间用φ18纵向连接筋焊接连接,连接筋水平间距0.8m,内外侧双排布置。
焊缝长度不小于200mm,网片搭接100~200mm。
钢格栅组装时,上下连接点错开500mm。
支护衬砌厚度350mm,喷射砼设计强度等级为C20,用普通硅酸盐水泥、中粗砂、豆石(粒径在0.5~1.5cm),按实验室配比用搅拌机搅拌,混合料在搅拌机附近掺入速凝剂,混合料随伴随用,不掺速凝剂的干料其存放时间不应超过45分钟。
5.1.6、土方开挖顺序
工作井应逐榀对角开挖,严禁整个墙体同时悬空。
每步开挖完毕后及时安装水平格栅、挂网绑扎连接筋、喷射砼,完成第一循环的第一步施工;对角开挖第一循环剩余部分土方,安装水平格栅,挂网绑扎连接筋、喷射砼,完成第一循环结构的封闭,具体开挖顺序见附图。
开挖顺序图
严格按照土方开挖图进行开挖,严禁将周圈一次挖空,防止井壁支护突沉。
格栅安装完毕后,应尽快喷射混凝土,喷射厚度不小于设计值。
为保证顶管工作面开凿后的结构稳定,在顶管洞口以上1m范围内加装3榀钢格栅。
整个顶管工作坑施工过程中要遵循“快开挖、强支护、快封闭”的原则,直至槽底。
5.1.7、喷射混凝土施工注意事项
喷射作业分层、分片、分段依次进行,喷射顺序应自下而上,沿水平方向螺旋式移动,回旋直径为300mm左右,一圈压一圈,一次喷射厚度不得大于100mm,分四层喷满,不得在一处堆积。
每次喷射砼前,应将前次喷射砼的接茬部位凿毛,清除表面粘附的泥土,应保障接茬处砼的密实。
5.1.8、扫地格栅设置及封底设计
竖井施工至底板下皮标高时,按设计要求安装扫地格栅,底板为上层Φ12@200钢筋网片,预拌C20混凝土封闭竖井底板。
底板预留500×500×500毫米集水坑一个。
5.2、顶力计算
由于顶距较小,所以采用人工顶管。
顶力计算,采用北京地区的经验公式p=K(34D1-21)L
p---------计算顶力(KN)
K------黏性土系数,1.0-1.3之间选用;本次计算选1.2
D1-------管道外径(m);管道外径1.860(2.640)m
L--------计算顶进长度(m);1550管道顶进长度39m,2200管道顶进长度12.5m。
经计算总顶力F=1976.8(1031.4)KN
5.3、后背墙复核计算
根据施工经验,设计后背为4m*4m钢后背使顶力通过后背均匀作用在工作井的土体上。
后背受力分析图
后座反力计算如下:
R=aB[γ(Hq)2Kp/2+2cHq(Kp)1/2+γhHqKp]
R----后座反力
a-系数(取1.5-2.5之间) 此处取2
Bq---后座墙的宽度(m) 此处取4m
Hq----后背墙高度(m)此处取4m
γ--土的重度(KN/m3)19KN/m3
Kp---被动土压系数(tg2(45°+∮/2))
∮----土壤的内摩擦角度取22.78
c-----土的内聚力(kPa)取10
经计算R=996.7t
按上式计算,工作井能承受996.7t顶力>实际顶力197.7t,实际使用2台等行程320t顶镐,能满足施工要求。
5.4、后背的安装
(1)顶进坑后背要有足够的强度,在顶进过程中能承受千斤顶的最大作用力;
(2)顶管后背结构:
钢后背的宽4.0m,高5.0m,厚320mm;采用32a工字钢,22号槽钢焊接组合而成。
组合的后背支撑紧密布置,由左向右逐根码放,然后横向支撑上固定3根横撑(同竖向背铁做法)
(3)后背墙表面要平顺,并且垂直于顶进管道的轴线,避免产生偏心受压;
(4)将钢后背垂直地面,安放在竖井墙体前面,钢后背与竖井混凝土墙间的空隙用C10素混凝土填实;
(5)后背的安装允许偏差为:
垂直度:
0.1%H
水平扭转度:
0.1%L
其中H为后背的高度,L为后背的宽度。
穿越挡墙段顶管长度12.5m的施工部位后背采用打进6m深钢板桩作为后背支撑。
5.5导轨间距计算及安装
导轨安装是顶管施工中一项重要的工作,安装的准确与否直接影响管道的顶进质量。
导轨内距的确定:
A=2*{[D1-(h-e)](h-e)}1/2
其中:
A—两导轨内距(mm);
D1—管外径(mm),D1=1.284(1.870)mm;
h—轨道高(mm),h=220mm;
e—管道底距枕铁面的距离60mm
则:
A=1046(1338)(mm)
在工作坑底部C15混凝土找平,之上铺设置150×150毫米的方木,方木长度为2米,方木之间的间距为400毫米,测量每根方木的高程,使其与顶进坡度相一致。
将钢质导轨平铺于方木之上,测量导轨的中线位置与高程偏差,其允许偏差为:
导轨内距:
±2mm;
中心线:
3mm;
顶面高程:
0~3mm。
两导轨要平行、等高,其纵坡与管道设计坡度一致;
使用22#工字钢稳固导轨,工字钢一端须牢牢抵在工作坑侧墙上,另一端与导轨焊接,每根导轨不小少3根工字钢。
安装后导轨要牢固,不得在顶进施工中产生位移,且需设专人经常进行检查;
5.6、止水环安装
为防止推进管道入洞时触变泥浆涌入工作坑,在顶进方向的墙壁上需安装止水环,止水环安装于后封闭止水墙之上。
(1)止水墙采用钢筋混凝土结构,尺寸为长3m米,高3m,厚度不小于200mm,顶部高于管外顶不小于0.5m。
(2)钢筋为Ø12,外侧单层布置,两端与钢格栅主筋焊接,间距200mm,混凝土强度为C20;
(3)在止水墙上确定止水环安装的位置,将止水环底圈固定到墙壁上,用混凝土封闭底圈与墙壁之间的缝隙,在底圈上固定30mm厚防水橡胶板,安装止水圈压板。
在推进机入洞之前才允许将止水环内的墙壁凿除。
5.7、开洞门
为防止顶管入洞时土体滑塌,涌入工作坑,在洞门顶部须预设超前小导管。
在顶管洞门上方加设Ф32mm,长度3.0米的注浆小导管,小导管之间间隔200毫米,共设16根小导管,总宽度为3米。
向小导管内注入水泥浆,注浆压力维持到0.1Mpa。
注浆24小时后,使用风镐将洞门处的混凝土凿除,洞门处的钢筋需进行侧向连接后,再将其割断。
洞口处,人工向前挖土300~500毫米,将混凝土、钢筋及其它杂物清除干净。
5.8顶管施工
5.8.1人工顶管施工工艺流程
施工准备测量放线工作坑开挖,支护顶管后背制作顶管架安装顶管导轨安装挖土顶管触变泥浆减阻注浆挖土顶管粉煤灰、水泥浆充填置换
5.8.2顶管方式的选择
根据此次施工所穿越的土质与管径大小,确定采用人工掘土顶管方法施工。
管道顶进前需要延管道路由全线降水。
5.8.3.下管
起重设备经检查、试吊,确认安全可靠后,再将梁洞口的活动平台移开,敞露洞口进行下管操作。
下管时顶管工作坑内严禁站人。
当预制管节下管距顶管工作坑底顶进导轨小于50cm时,操作人员方可进前工作。
5.8.4顶进施工
1)为保证顶管质量和施工安全,管前安装钢刃角。
管后端管口加整圈钢护铁,为保证其受力均匀,护铁与管口间垫橡胶垫。
2)首节管(工具管)顶进方向的准确是保证整段顶管质量的关键。
首节管下到导轨上,必须复核其中心线、管前端、管后端高程,确认合格后方可拆除竖井管道入口处的井壁,立即进行首节管切土顶管施工。
5.8.4.3本工程采用手工掘进法顶管施工。
1)管前挖土是保证顶管质量和管上构筑物安全的关键。
因该地段土质为砂土,故初始顶进3m段(即首节管开始顶进段)采取先顶后挖、切土顶进的施工方法。
2)最初切土顶进3m段、采取的施工方法是先使钢刃角切入土体之中、然后再进行人工挖土的施工工法。
由于切土顶进钢刃角的反作用力与顶进液压顶镐的顶推力不在同一直线上,容易造成扬头现象的顶进轴线偏差,而采取“少进、勤顶”的作业工法是可以避免顶进误差、保证顶进质量的。
因此初始顶进3m段严格控制每镐切土顶进20~30cm、严禁超挖。
3)顶管掘进(初顶前3~10m长度)每镐顶进长度不得超过30cm(管前挖土每次掘进长度30cm)。
该阶段的管前挖土要依据钢刃角的上下斜度形成一个斜坡状的管前土体隧道,隧道直径要小于钢刃角外径2~3cm。
每镐顶进仍然是钢刃角切土顶进。
.
4)顶进时必须勤测量、勤检查、勤纠偏、做到一镐一测。
根据测量结果及时绘制顶进轨迹变化图、认真分析偏差产生的原因,为纠偏提供依据。
使其成为一个符合设计要求的、较好的顶进初始导向段,为整段顶管奠定有利基础。
5)在挡墙段和管顶上部有污水管段管前挖土不得超越管端(钢刃角)以外10cm,并随挖随顶。
6)顶进纠偏操作要坚持“勤顶、勤挖、勤测、勤纠”的工艺原则,要根据顶进轨迹变化图,分析偏差发展趋势,掌握纠偏时机,循秩渐近、使首节管逐渐回到设计位置。
7)顶进纠偏工序必须由有丰富顶管经验的顶管工操作。
由于本次顶管管径较大,每节管自重较大。
顶进纠偏宜采用顶木纠偏与超挖纠偏法配合进行。
即在首节管偏向的反侧土体适当超挖,偏向侧土体不超挖并适当留坎。
用方木的一端顶在首节管偏向的另一侧内管壁上,方木的另一端斜撑在垫有木板的管前土壤上,支顶牢固后,即可顶进,边顶边支。
利用顶进时斜支撑分力产生的阻力,使首节管向阻力小的一侧校正。
5.9触变泥浆减阻
顶管过程中,须同步注入减阻泥浆,它是减少顶进阻力、提高顶进速度的重要一环,减阻泥浆采用膨润土配制而成。
膨润土一般要求胶质价在80以上。
膨润土进场后,先测定其胶质价,根据胶质价确定配合比,见下表(重量比)。
膨润土泥浆的拌和时间一般为10至20分钟。
泥浆制备后,须静置24小时可以使用,使其充分吸水,膨润成胶体,使用比重计测其比重,掌握在1.2g/cm3为宜。
关节上设置有触变泥浆注浆孔,顶进施工的同步注入触变泥浆,以形成原始浆套;每节混凝土管均有三个注浆孔,顶进过程中,通过注浆孔持续补浆。
注浆使用挤压式注浆泵,注浆口压力控制在0.1~0.2MPa。
视储浆池内触变泥浆下降的速度及顶镐压力表读数调节注浆压力。
膨润土泥浆重量配合比
膨润土胶质价
膨润土
水
碱
60~70
100
524
2~3
70~80
100
524
1.5~2
80~90
100
614
2~3
90~100
100
614
1.5~2
5.10、质量检验及评定标准
顶管工作坑允许偏差表
序号
项目
允许偏差(mm)
检验频率
检验方法
范围
点数
1
工作坑每侧宽度、长度
不小于设计规定
每座
2
用尺量
2
后背
垂直度
0.1%H
每座
1
用垂线与角尺量
3
水平与中心线偏差
0.1%L
1
4
导轨
高程
+3
0
每座
1
用水平仪测
5
中心位移
左3以内
右3以内
1
用经纬仪测
5.11、顶管允许偏差表
序号
项目
允许偏差(mm)
检验频率
检验方法
范围
点数
1
中线
位移
D<1500
≤30
每节管
1
测量并查阅测量记录
2
D≥1500
≤50
3
管内底高程
D<1500
+10
-20
每节管
1
用水准仪测量
4
D≥1500
+20
-40
5
相临管间错口
D<1500
≤10
每节管
用经纬仪测量
6
D≥1500
≤20
每个接口
1
用尺量
7
对顶时管子错口
≤30
对顶接口
1
用尺量
5.12顶管完成后续工作
5.12.1管缝封闭
顶管施工完成后,需对钢筋混凝土管节之间的缝隙进行填充处理,按设计要求嵌缝。
5.12.2泥浆置换
钢筋混凝土管缝封闭完成后,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24小时。
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,当第一组注浆口冒出灰浆后,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,保压十分钟,保压时注浆压力为0.15MPa。
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。
5
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