顶管工程施工组织设计.pdf
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1、. . 北川河跨铁路线污水顶管工程 施工组织设计 编制: 审核: 批准: 2017 年 7 月 26 日 . . 1. 工程概况 1.1 现场特征及施工条件 该工程位于西宁市北川河九家湾污水处理管网与综合廊接口处,全长约 200 米,南北走向,管径1000,埋设深度约 4 米。 顶管施工横穿铁路线,且铁路线北侧管线紧厂房,南侧穿越北川库房,施 工条件较为复杂。顶管施工区域距北川河不远,此处土层大都为砂卵石层,地 下水丰富。 2. 施工方案的编制 2.1 编制依据 建筑工程施工质量验收统一标准 GB50300-2001 给水排水管道工程施工及验收规范 GB50268-2008 建筑机械使用安全技
2、术规程 JGJ33-2001 混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204-2002 2.2 主要技术经济指标 工期:总工期 60 天。 质量目标:一次性验收合格 安全目标:无安全事故 2.3 编制原则 2.3.1 以设备保工艺、 以工艺保质量的原则。 坚持以先进的施工设备保证先 进的施工工艺,以先进的施工工艺保证施工质量,从根本上保证质量目标的实 现。 2.3.2 确保工期的原则。 根据规定的工期, 编制本工程的施工计划, 并以此 为前提配备施工队伍、机械设备、材料等,确保工期目标的实现。 2.3.3 均衡生产、突出重点的原则。 在合理安排工期、 搞好工序衔接的前提 下,安排污水管道和附属
3、工程的施工。作好施工技术和物资供应等方面的重点 保障。 2.3.2 统筹兼顾、合理安排的原则。 结合施工现场的实际情况, 合理安排施 工顺序和布置施工场地,优化施工工艺,正确处理工程建设与环境保护和周边 . . 交通的关系,最大限度地减少施工对当地环境和交通的影响。认真保护好当地 的自然景观和生态环境,认真做好防护工作,抓好标准化管理,搞好安全文明 施工。 2.3.5 因地制宜、灵活机动的原则。根据季节特点,从实际出发,采取相应 的施工措施,合理组织施工,优化施工队伍的配置,保持良好的施工状态。 2.3.6 科学管理。根据各工序的作业量和技术特点,安排各专业施工队平行 流水施工,确保各工序之间
4、合理衔接。 2.4 施工前的准备工作 2.4.1 解决好施工用水用电。架设30KVA 动力电源,为确保因临时停电而不 影响施工,配备一台 30KW 发电机组。 2.4.2 搭建临时工棚,用于钢材加工和堆放材料。 2.4.3 调查施工现场妨碍正常施工的障碍物和地下管线。 2.4.4 按照设计图纸给定的坐标,利用全站仪进行测量控制放线。 2.4.5 制定安全文明保证措施,严格按照有关文件规定,采取适当的现场 文明施工措施和环保措施。 2.4.6 认真熟悉图纸,编制进度计划,合理组织劳力、机械、材料的有效配 置。见附表;主要人力、机械设备仪器的配置表 2.4.7 确定材料供货厂家,进行原材料进场检验
5、。 3. 主要施工方案 3.1 施工总体布署 根据施工现场情况,施工层面介于粉砂土层及砂砾石层,该地质情况,容 易出现塌方,又要穿越铁路线,施工期间不能影响铁路线的正常工作。为确保 顺利穿越铁路线,拟在铁路线南、北侧各设二个工作坑,间距40m (附北川河顶 管平面示意图)。 顶管工作坑的坑底尺寸按施工规范要求开挖成4*6 米,坑口尺寸按 1:0.33 坡比放坡确定,可根据现场实际情况调整。工作坑顶采用30cm厚砂砾石回填夯 实,再浇筑 30cm厚 C25混凝土基础并安装导轨。在坑底预留渗水坑、引流槽位 置。考虑在砂卵石顶进难度大,确保顺利顶进,拟采用双向顶进的工作方式, . . 所以工作坑护壁
6、四周均采用C30混凝土浇筑,厚度0.4 米,14 双层双向 150 钢筋网片布置于墙内。 顶管处于砂卵石层施工期间容易塌方,为确保铁路线正常工作和后期安全 性,我方拟对铁路线两侧顶管以上地基注浆加固进行处理。砂卵石层顶管难度 较大,人工在顶管内采挖进度缓慢。为提高工作效率,顶管前方加刃角工作机 头。施工期间正值三伏天,顶管内作业人员每2 小时进行轮换工作,确保人身 安全。 顶管采用泥水平衡式机械顶进法施工,在工作坑内安装顶进设备,并在井 底设600,深800的积水坑,配备水泵,便于排水。送风设备采用1000桶式鼓 风机,照明采用 36V电压。 顶管完成后,在工作坑内砌筑 1500圆形检查井 3
7、70砖墙 (作法 06MS201-3 27 页) ,工作坑内回填砂砾石至原地坪。 3.2 施工测量 3.2.1测量仪器;施工过程采用南方360r 全站仪及 J2 经纬仪进行全平面 位置控制;使用 DS1 自动安平水准仪进行高程控制; 3.2.2 工程定位测量: 根据建设单位提供的设计图,进行放线定位, 定位放 线完成后,由施工单位、建设单位、设计单位、规划部门共同进行验收。定位 放线完成后用全站仪向外引出轴线定位桩,定位桩采用4040600 的木桩, 用 C20 砼将其保护。 3.2.3高程控制:根据建设单位提供的水准点及与建筑物 0.000 的关系, 确定水准点控制线,在各层施工时将标高传递
8、。高程传递用水准仪与 30m 钢尺 相结合的方法传递。 3.3 管道顶进 3.3.1 施工测量 中线测量:先挖好顶管工作坑,然后将地面管道的中线引到坑壁上,打桩 钉中线钉,标定中线方向。在顶管工作坑内设固定测量平台,在上面安装激光 经纬仪,实时监测中线和高层。 开始顶进时其偏差不得超过3mm (正常顶进时其 偏差不得超 50mm ) ,如果超限,应校正机头的位置。 . . 为了保证施工质量, 正常顶进时每顶进50cm(开始顶进时每顶进30cm)就要 进行一次中线测量和高程测量,偏差在容许范围之内,方可继续顶进。 3.3.2 顶管准备 3.3.2.1顶进设备: 挤压掘进顶管法顶进设备主要包括25
9、 吨吊车 1 台,千斤顶、高压油泵、顶 铁等。 3.3.2.1.1液压千斤顶 液压千斤顶是掘进顶管的主要设备,考虑地下工程的复杂性及不可预见因 素,顶管设备再取1 倍能力储备。 本工程拟采用1 台 300t 液压千斤顶。千斤顶在工作坑内的布置与采用个 数有关,如一台千斤顶,其布置为单列式,应使千斤顶中心与管中心的垂线对 称。顶力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线,防止产生顶时力偶,造 成顶进偏差。 根据施工经验,采用人工挖运土方,管上半部管壁与土壁有间隙时,千斤 顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4 1/5 处。 3.3.2.1.2高压油泵 由电动机带动油泵工作, 选用额定压力为 32Mp
10、a的 ZB-40柱塞泵, 经分配器, 控制阀进入千斤顶,千斤顶联接进油管,保证千斤顶活塞的出力和行程一致。 3.3.2.1.3顶铁 顶铁是传递和分散顶力的设备。要求它能承受顶压力而不变形,且便于搬 动。 根据顶铁旋转位置的不同,可分为横顶铁、顺顶铁和U形顶铁三种。 a、横向顶铁安装在千斤顶与方顶铁之间,将千斤顶的顶推力传递给两侧的 方顶铁上。使用时与顶力方向垂直,起梁的作用。 横顶铁断面尺寸为300300mm ,长度按被顶管径及千斤顶台数而定,本工 程选用长度为 1.2/1.4m 的横顶铁;用型钢加肋和端板焊制而定。 b、顺顶铁(纵向顶铁)放置在面铁与被顶的管子之间,使用时与顶力方向 平行,起
11、柱的作用。在顶管过程中起调节间距的垫铁,因此顶铁的长度取决千 . . 斤顶的行程、管节长度、出土设备等而定,通常有100、200、300、400、600 等几种长度。 横截面为 250300mm ,两端用厚 25mm 钢板焊平。顺顶铁的两顶端 面加工应平整且平行。防止作业时顶铁发生外弹。 c、U 形顶铁安放在管子端面,顺顶铁作用其上。它的内、外径尺寸与管子 端面尺寸相适应。其作用是使用顺顶铁传递的顶力较均匀地分布的到顶管端面 上,以免管端局部顶力过大,压坏混凝土管端。 大口径管口采用环形,小口径管口可采用半圆形。 3.3.2.1.4工作井内设施: a导轨:导轨的作用是引导管子按设计的中心线和坡
12、度顶进,保证管子在 顶入土之前位置正确。导轨安装牢固与准确对管子的顶进质量影响较大,两导 轨应顺直、平行、等高,其纵坡应与管道设计坡度一致。导轨应具有足够的强 度和刚度。本工程导轨由型钢和钢板焊接而成。在工作井底板基础上应事先预 埋钢板,预埋钢板的位置与导轨相吻合,以便导轨与之焊接。预埋钢板上的锚 固钢筋要焊牢并有足够的锚固长度。导轨安放后,还应在两侧支撑好,必要时 再浇筑混凝土, 确保导轨在受撞击力的作用下不位移、不变形。在预留洞底部, 应设置延长导轨,以免机头出洞时磕头。导轨安装时,其标高要比设计标高提 高 23cm ,以减少机头出洞后的下沉。 b. 主顶油缸架:主顶油缸架上固定千斤顶和高
13、压油泵。千斤顶应与管道中 心的垂线对称,其合力的作用点应有进油、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。 c. 后背结构(承压板):承压板是承受和传递全部顶力的后座,应具有足够 的强度和刚度。本工程的承压板采用厚度40mm 钢板,钢板与钢筋砼井壁之间用 混凝土浇平,承压板的中心应与千斤顶的合力中心重合,并垂直于导轨平面。 钢筋混凝土井后背 (长 3m 、 宽 0.7m、 高 3m ) 外侧与原状土之间采用水泥土夯实, 以传递顶力,保障工作井安全。 3.3.2.1.5安装止水圈: 安装止水胶圈前,先检查胶圈表面是否有破损,如有问题及时更换。 止水圈安装时:先将止水圈装置初步
14、就位,临时固定在出洞口井壁上,然 . . 后推进掘进机至止水圈,根据掘进机外圆与止水圈板内圆的周边等距离来固定 止水圈,确保止水圈中心与管道纵轴线一致。 止水圈安装完毕后, 再次检查止水圈是否安装牢固,挤压是否平整、 密实, 以防漏浆。 3.3.2.1.6排水设施:坑底设计集水坑,选用15m扬程的水泵排水。 3.3.3 顶管工艺流程: 施工准备测量放线导轨安装后座顶板安装顶进设备安装后座千斤顶 安装顶管机井内就位顶管机试运行打开封门后座千斤顶顶进出泥准 备测量偏差控制点设置管道顶进管内出泥顶进纠偏接口检查预 制管顶进结束接口沥青麻丝填缝竣工测量顶管设备转移 3.3.4 管道顶进施工 3.3.4
15、.1顶进方法: 3.3.4.1.1下管就位 a、下管前应先对 1000mm 钢承口钢筋混凝土 级管进行外观检查, 主要检 查管材的破损及裂缝,管要直顺。 b、工作坑内设备安装完毕,经调试检查各部件处于良好状态,检查起重设 备、试吊,确认安全可靠方可下管;下管时工作坑内严禁站人;当距导轨小于 50cm时,操作人员方可进入工作。 c、 第一节管下到导轨上, 装好顶铁,测量管轴线及前端和后端的管底高程, 确认安装合格后方可顶进。 3.3.4.1.2顶进与管前挖土 a 顶进利用千斤顶出镐。 在后背不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,管前端长度满足施工要求后,启动油泵,千
16、斤 顶进油,活塞伸出一个工作行程,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。 b 开挖时,要求严格遵循“先顶后挖”原则,管前不得超挖,必须保持管壁 与土基表面吻合,采用顶进切土,管内人工运土的方式进行,减少对地面及附 . . 近建筑物的影响。 c 在顶进过程中, 顶铁上方及侧面均不得站人, 并随时注意观察顶铁有无扭 曲迹象,及时采取措施,防止崩离。 3.3.4.1.3顶管控制: 开始顶进 510m的范围内,轴线的方向和高程,关系到整段顶进质量,应 认真测量检查及时采用措施纠正偏差。允许偏差为:轴线50mm, 高程-4
17、0mm +30mm 。一个顶管段完成后,重新测量一次管道和中心线和高程,每个接口测一 点。 轴线控制: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。管道每顶进3050cm时测一次中心轴线,若发现偏移趋势 就进行纠偏,当偏移量大于或等于20mm 时,立刻停止顶进,查明原因纠错后再 顶进,确保顶管轴线的正确,勤测勤纠。 高程控制:工作坑内设置固定的水准点2 个,以便测量高程时互相闭合。 停止顶进时,将激光水准仪支设在顶铁上,使用特制的高程尺,除测头一节管 前端管底高程,以检查与设计高程偏差外,还
18、测量头一节管后端管底高程,以 掌握头一节管子的走向(坡度) 。高程允许偏差为: -40 mm30mm 。 沉降控制:根据地面沉降监察反馈信息及时调整出土量与顶进速度,若发 现沉降超标,立即停止顶进,查明原因,采取相应措施后才能重新顶进,确保 地下管线与地面构筑物安然无恙。 顶进过程中,发现管前土方坍塌、后背倾斜,偏差过大或油泵压力表指针 骤增等情况,应停止顶进,查明原因,排除故障后,再继续顶进。顶管施工采 取不间断的连续作业。 3.3.4.1.4弃土运输: 管内运土工作条件差,劳动强度大,应组织专人轮流操作。管内出土采用 双轮手推车推运, 土运至管外,再用工作井上的吊装设备将土提升至地面装车,
19、 运送至集中堆放场地。 3.3.4.1.5通风、通讯、照明: . . 为改善管道内的作业环境,顶管施工时对管道内进行强制通风,在地面上 设一台大功率的鼓风机,通过软管将地面的新鲜空气直接吹入井下,以此进行 空气循环。 顶进工作坑内必须有专人负责与工作面工人定时、定信号,如喊话、敲击 等,对讲机进行联络,及时了解工作进程,并进行沟通。 顶进后的照明采用低压(36V)行灯,每 5 米安置一盏。 3.3.5 顶管难点施工 3.3.5.1顶管质量通病的处理措施 a 顶进方向高程偏差的调整:顶进中发现管位偏差10mm 左右,即应进行校 正。纠偏校正应缓缓进行,使管子逐渐复位,不得猛纠硬调。纠正方法:调整
20、 机头内的纠偏千斤顶。 b 停顶塌方 临时停止顶进时,应将喇叭口全部切入土层,可防止塌方。 3.3.6 顶管安全施工 3.3.6.1施工前准备 3.3.6.1.1施工人员要掌握地下电缆、管道等设施的位置、走向和深度。 3.3.6.1.2挖掘顶管工作坑的工作指挥人员,站在挖掘机回转臂5m以外。 3.3.6.1. 3工作坑设置醒目的安全警示标志, 做好维护;夜间点亮警示红灯, 安排专人值班。 3.3.6.1.4工作坑随时注意土壁的变异情况, 如发现有裂缝或部分塌落现象, 及时进行支撑。 3.3.6.1.5工作坑由渗水时,及时排水,保证坑内无水,不塌方。 3.3.6.1.6吊装作业前对吊重设备进行认
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