DN2400顶管施工方案.docx
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1、一、编制依据和说明1二、工程概况1三、施工准备2四、主要施工方法2五、顶管施工15六、质量保证措施30七、安全施工保证措施31八、文明施工保证措施37九、冬、雨季施工措施41十、基坑排水和防止沉降措施43十一、竣工验收服务措施47一、编制依据和说明1、编制依据、根据*工程设计图纸和其他相关设计文件。、设计交底及图纸会审记录。、给水排水管道工程施工及验收规范(GB50268)2、编制说明:本施工组织设计仅作为本段工程施工使用,如在施工过程中与现场情况有冲突,可根据施工图和现场实际情况进行调整,进一步细化、完善本施工方案。3、编制原则:、安全第一的原则:在施工组织设计的编制中始终按照技术可靠、措施
2、得力、确保安全的原则确定施工方案。在安全措施落实到位,确保万无一失的前提下组织施工。、优质高效的原则加强领导,强化管理,优质高效。根据我们在旋工组织设计中明确的质量目标,积极推广、使用新技术,确保质量目标的实现。施工中强化标准化管理,严格控制成本,降低工程造价。、方案优化的原则科学组织,合理安排,优化施工方案是工程施工管理的行动指南,在施工组织设计编制中,对工程的关键工序进行施工方案的研究制定,择优选用最佳方案。、确保工期的原则根据工期要求,编制科学的、合理的、周密的施工方案,合理安排进度,实现网络计划控制,搞好工序衔、搭接,实施进度监控,确保实现工期目标,满足工期要求。、科学配置的原则根据工
3、程量大小及各项管理目标的要求,在施工组织上实行科学配置资源,合理安排劳动力。选派有施工经验的管理人员,上专业化施工队伍,投入先进的施工设备,选用优质材料,确保人、财、物、设备等资源的科学合理配置。二、工程概况1、工程名称:*2、工程范围:DN2400碎管顶进,DN2400主工作坑(9*6.5*9m),副工作坑(9*6.5*9m)可根据图纸修改。3、施工方案的选择:根据本工程拟建管道的埋深及其管径,;我公司将根据地质情况采用泥水平衡式顶管机进行施工,该种施工方法的优点如下:、适用地质范围较广,在地下水位较高以及地质变化范围大的土质条件,效果尤其突出。、可保持挖掘面的相对稳定,对周围土层的影响较小
4、,施工后地面沉降最小。、与其他类型的机种相比,泥水顶管的推力较小,适宜于长距离顶管。、工作坑内作业环境较好,作业比较安全。由于采用泥水输送弃土直至地面,搬运土方更为方便。、由于采用地面遥控操作,施工更加文明安全。、由于连续出土,大大提高了推进速度。采用了方向引导装置,使得顶进速度快、精度高。三、施工准备工作1、生产准备、施工临时用电:施工现场配备一台400KW发电机以。临时动力线按“三相五线制”架设。、确定管线范围内及施工用地内所有障碍物,如I:自来水管道、电力管道、煤气管道、以及原有雨污水管道的准确位置。现场调查并测量出顶管地段内主要障碍物,如:自来水管道、电力管道、煤气管道、以及原有雨污水
5、管道位置和标高等、遇有和拟建管道相冲突的地方应及时上报业主和设计单位。、按施工平面布置图修建临时设施,安装临时用水、用电线路,并试水、试电、修好临时排水沟。、编制材料和设备供应计划,并做好供应准备以及施工机具、设备的维修保养工作。进行顶管所用非标准设备的安装。2、技术准备、组织现场施工人员学习并熟悉设计图纸,进行图纸会审和设计交底工作。、复测控制桩,并做出测量方案。、编制分部分项施工组织设计。、做好技术培训、安排好实验工作。四、主要施工方法1、施工程序顶管施工的基本程序是:在敷设管道前,应事先在管端的一端建造一个工作坑(也称竖井)。在工作坑内的顶进轴线后方布置后背墙、千斤顶,将敷设的管道放在千
6、斤顶前面的导轨上,管道的最前端安装工具管。当管道高程、中心位置调整准确后,开启千斤顶使工具管的刃角切入土层,此时,工人可进入工作面挖掘刃角切入土层的泥土,并随时将弃土通过运土设备从顶进坑吊运至地面。当千斤顶达到最大行程后缩回,放入顶铁,继续顶进。如此不断加入顶铁,管道不断向土中延伸。当坑内导轨上的管道几乎全部顶入土中后,缩回千斤顶,吊去全部顶铁,将下一节管段吊下坑,安装在管段的后面,接着继续顶进。随着顶进管段的加长,所需顶力也逐渐加大,为了减小顶力,在管道的外围可注入润滑剂或在管道中间设置中继问,以使顶力始终控制在顶进单元长度所需的顶力范围内。2、施工工艺3、工作坑的布置、工作坑位置的确定:工
7、作坑位置应根据地形、管线设计、地面障碍物情况等因素确定。一般按下列条件进行选择:X、据管线设计情况确定,如排水管线可选在检查井处;X、单向顶进时,应选在管道下游端,以利排水;X、考虑地形和土质情况,有无可利用的原土后背等;X、工作坑要与被穿越的建筑物有一定的安全距离;X、便于清运挖掘出来的泥土和有堆放管材、工具设备的场所;X、距水电源较近。、工作坑的尺寸工作坑应有足够的空间和工作面,不仅要考虑管道的下放、各种设备的进出、施工人员的上下以及坑内操作等必要的空间,还要考虑弃排土的位置等,因此,其平面形状一般采用矩形。X、工作坑的宽度工作坑的宽度与管道的外径与坑深有关。一般,较浅的坑,能放在地面上的
8、设备就不再下坑;对于较深的坑,为了提高施工效率,施工设备都要放在井下,所以前者工作坑较窄,后者较宽。浅工作坑B=八S深工作坑B=3D+S式中8一工作坑底宽度(m)D-被顶进管子外径(m)S操作宽度,一般可取2.43.2m。2.2、工作坑的长度1.=L+晨+晨+La+&式中一矩形工作坑的底部长度(m)-工具管长度当采用管道第一节管作为工具管时,一般可取0.48m;1.i-管节长度(m)1.3-运土工作间长度(m)1.一一千斤顶长度(m)Z5-后背墙的厚度(m)根据计算得出:D2400工作坑的尺寸分别为:9mX6.5m.,4、工作坑的施工:工作井采用钢桩支护,两步框架支撑。4. 1打钢板桩施工前根
9、据施工图纸放出检查井的位置,根据井位打出工作坑边线。钢桩选用工字钢,工作坑及接收坑四面选用密排136b型号工字钢,桩长15米,出洞口两侧各打一根,距管外皮0.3米。打桩时首先挖出桩沟,用两根15X15厘米方木做水平控制梁,用IOXlO厘米角钢做垂直控制架,用振动式打桩机沿坑内口线打入,16T吊车配合施工。打桩时应保证钢桩的垂直度,缓慢地将钢桩全部打入地下。4.2、 挖工作坑第一步土。工作坑均采用机械挖土,土方全部外运,每2米设一步框架,共设3步框架。第一步顺水距地面1米,框架为36号B型双排对焊工字钢,支撑采用26厚壁钢管与框架焊接,四周加焊45度斜撑、焊口要牢靠、不得漏焊。施工时从原地面先向
10、下挖1.5米,即工作坑第一步顺水(水平框架)处,边挖土边卡板。基坑支护平面示意图、安装一步顺水,根据计算工作坑做1步支撑,此为第一步,位置在距地面1米处,采用36#工字钢2根卧焊,4个交角处的角撑用钢管(0120、T=1.2)或顺水材料,支架采用工字钢短头一割为二或用三角形钢板制成。施工时,先将加工好的支架与立工字钢桩焊接,每一面2个,再将组装好的顺水吊放到支架上。此时要注意,应先放短顺水(顶进方向上的顺水),再放长顺水(与顶进方向垂直的顺水),用长顺水顶住短顺水,并将两者焊接。最后焊接4个角撑,将顺水与立工字钢桩之间用木楔备严、加固,并用16钢筋将顺水月钢桩焊接牢固。、挖第二步土,作第二步顺
11、水。利用挖掘挖土,一步到位(第二步顺水位置处)。用木板卡工字钢槽口做基坑四面的挡土板,中间用中16钢筋做横肋与钢桩焊住,挖第二步土改用16T吊车吊土,人工挖土。、挖最后一步土,16T吊车吊土,人工挖土。用木板卡工字钢槽口做基坑四面的挡土板,中间用中16钢筋做横肋与钢桩焊住。挖至槽底,做排水沟和水窝子,清平槽底。当挖至基坑底时(底板下平),四边挖排水沟,深0.3米,宽0.3米,沟内安装200无砂碎管,坡度1%,空隙的地方用石硝填充。在工作坑底的两个角(相对角)上做水窝子,共计2个,直径内口0.5米,深0.5米,周圈及底面用红砖干砌,外压草莲子,水窝子内设1台2潜水泵(扬程17米),以备坑内的排水
12、,清平基坑地面,遇有腐软的地方要挖掉软土回填片或混渣石料以加固土体。同时用木板卡工字钢槽口做基坑底四面的挡土板。基坑支护立面示意图、打工作坑底板,下预埋钢板。底板厚0.2米,长8米,宽8米。底板内布置单层中16钢筋15(或直接采用检查井的井底);底底板施工时用全站仪或经纬仪定出井中、底板长及宽的边线,模板采用钢模P3012、U型卡连接,后背用木支杠或钢管顶牢加固,模板的边线由给定的井中反出,碎底板的上平线用水准仪给出,控制点钉在钢模板的上端,用红铅油做出标识,并在旁边明显的地方标出向下反的数;碎采用商品碎,为使碎的早期强度提高的更快,应使用普通硅酸盐水泥;浇筑时,因地面到坑底的距离为7米,故用
13、碎溜管。应先从中央浇筑,均匀由里向外周圈式扩散,浇筑时使溜管自始至终垂直底板的平面。用插入式振捣棒进行振捣。浇筑碎前将导轨予埋钢板安装到位,钢板按中线一边7块铺设,共计14块,按导轨的长度均匀布置,钢板尺寸0.2X0.4米,厚ICnU下面焊接614钢筋做爪,长25厘米,钢板顶面高程误差控制在2mm以内。(五)、顶进系统管道顶管中的顶管系统包括:导轨、顶铁、千斤顶(油泵)、后背及后背墙。(导轨的作用是引导管子按设计的中心线和坡度顶入土中,保证管子在将要顶入土中前的位置正确,因此,导轨的安装是保证顶管工程质量的关键一环。)、安装导轨安装导轨前先更核管道中心线的位置,导轨由钢轨、横梁和垫板组成,采用
14、50#的重型钢轨。安放在混凝土基础面上,导轨定位时必须稳固、准确,在顶进过程中承受各种荷载时不移位、不变形、不沉降,导轨面上的中心标高按顶管管内底标高设置。两根导轨必须保持相互平行、等高,导轨坡度应与设计管道坡度一致。在顶进中经常观测调整,以确保顶进轴线的精度。两根钢轨的内距计算:=(D2)2-(D/2)-(h-e)2式中X=两导轨内距D=管外径H=导轨高e=混凝土管外皮距钢轨地面高,可取24mm.IlIIII、顶铁顶铁是为了弥补千斤顶行程不足而设置的,是管道顶进时,在千斤顶与管道端部之间临时设置的传力构件。其作用是将千斤顶的合力通过顶铁比较均匀地分布在管端;同时也是调节千斤顶与管端之间的距离
15、,起到伸长千斤顶活塞的作用。因此,顶铁两面要平整,厚度要均匀,要有足够的刚度和强度,以确保工作时不会失稳。顶铁是由各种型钢拼接制成,有U形、弧形和环形几种,其中U形顶铁一般用于钢管顶管,使用时开口向上,弧形内圆与顶管的内径相同;弧形顶铁使用方式与形相似,一般用于钢筋混凝土管顶管;环形顶铁是直接与管段接触的顶铁,它的作用是将顶力尽量均匀的传递到管段上。顶铁的安装和使用应符合下列规定:X、安装后的顶铁轴线应与管道轴线平行、对称,顶铁与导轨和顶铁之间的接触面不得有泥土、油污;X、更换顶铁时,应先使用长度大的顶铁,顶铁拼装后应锁定;冰、顶铁的允许连接长度应根据顶铁的截面尺寸确定。当采用截面为20cm3
16、0cm顶铁时,单行顺向使用的长度不得大于1.5m;双行使用的长度不得大于2.5m,且应在中间加横向顶铁相连;、顶铁与管口之间应采用缓冲材料衬垫,当顶力接近管节材料的允许抗压强度时,管端应增加U形或环形顶铁;X、顶进时,工作人员不得在顶铁上方及侧面停留,并应随时观察顶铁有无异常迹象X、顶铁与管口之间的连接,无论是混凝土管还是金属管,都应垫以缓冲材料,使顶力均匀地分布在管端,避免应力集中对管端的损伤。当顶力较大时,与管端接触的顶铁应采用U形顶铁或环形顶铁,以使管端承受的压力低于管节材料的允许抗压强度。缓冲材料一般可采用油毡或胶合板。、千斤顶和油泵千斤顶宜固定在支架上,并与管道中心的垂线对称,其合力
17、的作用点应在管道中心的垂直线上;千斤顶合力作用点除与管道中心的垂线对称外,其高提的位置,一般位于管子总高1/41/5处,若高提值过大则促使管节愈顶愈低。当千斤顶多于一台时,宜取偶数,且其规格宜相同;当规格不同时,其行程应同步,并应将同规格的千斤顶对称布置;千斤顶的油路应并联,每台千斤顶应有进油、退油的控制系统。油泵宜设置在千斤顶附近,油管应顺直、转角少;油泵应与千斤顶相匹配,并应有备用油泵。油泵安装完毕,应进行试运转;顶进开始时,应缓慢进行,待各接触部位密合后,再按正常顶进速度顶进;顶进中若发现油压突然增高,应立即停止顶进,检查原因并经处理后方可继续顶进。千斤顶活塞退回时,油压不得过大,速度不
18、得过快。、后背及后背墙后背及后背墙是千斤顶的支撑结构,在管子顶进过程中所受到的全部阻力,可通过千斤顶传递给后背及后背墙。为了使顶力均匀地传递给后背墙,在千斤顶与后背墙之间设置木板、方木等传力构件,称之为后背。后背墙的强度和刚度应满足传递最大顶力的需要。X、顶管后背处理顶管后背采用整体钢板焊接的后背,后背铁和钢桩之间用C20以上混凝土浇筑,这样使千斤的集中应力传导至后背铁上,最后逐步扩散到后背士体,由土的被动土压力承担。后背铁的摆放垂直度满足规范的要求。后背铁的摆放要对称于管道中线,后背和管道轴线必须垂直,同时千斤架的摆放满足对称要求,反方向施工顶进以己经顶进的管道为后背,在原有管道的接口处放置
19、大于ICm厚的橡胶板,再放环形顶铁一块,保护好原有管口。采用装配式后背墙时应符合下列规定:X、装配式后背墙宜采用方木、型钢或钢板等组装。组装后的后背墙应有足够的强度和刚度;X、后背土体壁面应平整,并与管道顶进方向垂直;X、装配式后背墙的底端宜在工作坑底以下,不宜小于50cm;X、后背土体壁面应与后背墙贴紧,有孔隙时应采用砂石料填塞密实;X、组装后背墙的构件在同层内的规格应一致。各层之间的接触应紧贴,并层层固定。X、顶管工作坑及装配式后背墙的墙面应与管道轴线垂直,其施工允许偏差应符合下表的规定:工作坑及装配式后背墙的施工允许偏差(Cm)项目允许偏差工作坑每宽度不小于施工设计规定长度装配式后背墙垂
20、直度0.1%H水平扭转度0.1%L后背墙的受力状态比较复杂,影响因素众多,难以进行精确的计算。装配式后背墙的允许抗力,应根据顶力的作用点与装配式后背墙被动土压力的合力作用点相对位置,按下列条件计算。、顶力计算:顶管的总顶力分两部分:正面阻力和四周的摩擦阻力。F=Ft+F2式中:尸=总顶力(KN);R工具管正面阻力(kN)F2二管道摩阻力E=力L1.=管道总长度加);2=单位长度管道摩阻力(kN/m)泥水平衡工具管正面阻力计算:式中:Ft-工具管正面阻力(KN)D一工具管外径(In)V一土的重度(kN11(砂类土、粘类土的重力密度为:17.52L0)H-管顶覆土高度(m)摩阻力计算:式中:2=单
21、位长度管壁阻力(kN/m)D=管道外径(In)f=管壁与土的平均摩阻力(kN/布)(触变泥浆中管壁与土的平均摩阻力为:4.0-16.0)即:F=&皿D*+ML对D2400管(暂按140m):F=0.253.14X6.96X17.58+3.142.64460=2754.4KN、钢板桩后背墙土体允许抗力计算:Pj(yZ,)(2+)(2Jh)式中:尸-计算最大顶力(KN)B-承压壁宽度(m)h1-承压壁主钢板桩桩顶高度(m)h2-承压壁主钢板中部高度(m)hi-承压壁主钢板桩底高度(m)y一土的天然重力密度(KNm3)Ky-被动土压力系数K2-钢板桩工作坑土体稳定系数(一般取1.0L2)对D2400
22、管:P3(18X4.35X5.045)(2X1.8+4.35+6)/2X1.2经验算:顶管的总顶力2754.4.51KN后背墙土体抗力3487.81KN满足要求。管道顶进的过程包括挖土、顶进、运土、测量、纠偏等工序。从管节位于导归轨上开始顶进起至完成这一段顶管止,始终控制好这些工序,就可保证管道的轴线和高程等施工质量。1、施工作业条件、在管道顶进前,应作好检查准备工作,确认条件具备时方可开始顶进。其主要内容包括:、全部设备经过检查并经过试运转;、工具管在导轨上的中心线、坡度和高程应符合规定;、防止流动性土或地下水由洞口进入工作坑的措施;、施工人员安全防护用具、手用具等配备齐全;2、泥水平衡顶管
23、施工的具体过程如下:、第一步,拔桩、开镐、刃机头。用50吨吊车将机头吊至井内,平稳放在导轨上,要保证管外皮与导轨之间接触严实,并使其靠近洞口。在工作坑洞口范围内的钢桩都要拔掉,用吊车将钢桩拔起,不要全部拔出,钢桩底只要比管外皮稍高(20厘米)即可。此时,应立即开镐将稳好在导轨上的机头顶到洞口,使机头正面和洞外的土体紧密顶严;迅速顶机头入土。拔桩、开镐、刃机头示意图X、为预防刃机头时下跌应加强机头与机头后第1管、第2管之间的联结。在第1节管与机头间加30丝杠3组,详见下图:开镐刃机头时,只开千斤架下面的2个镐,上面的2个镐关闭不开,以防扎头。下管示意图、第三步:出土。泥水平衡机头顶管原理见下图:
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