顶管专项方案(专家论证修改后)(共20页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上亳州市西一环路(和平路文帝路)道路及排水工程顶管工程施工方案 编制: 审核: 审批: 中铁天丰建筑工程有限公司第五项目部二一二年八月西一环路顶管施工方案一、编制依据(1)亳州市西一环路(和平路文帝路)工程施工招标文件;(2)亳州市西一环路(和平路文帝路)道路及排水工程施工图设计;(3)施工前施工现场调查和咨询所获取的资料;(4)现行的有关施工技术规范、规程、图集以及验收标准。二、工程概况西一环路位于规划南片区西侧(文帝路至和平路),主要承担城市南北方向的交通流量,沟通城市南北之间的联系,为过境车辆提供了一条便捷的通道。道路建成后,主要以交通功能为主,同时为两侧地块的开
2、发利用提供有力条件。如下图所示:规划区文帝路和平路西一环路标段全长1.736Km(文帝路至和平路),红线宽度60米,考虑未来城市发展和公交停靠需求,本工程方案设计机动车道采用双向六车道的规模,并设置非机动车道和人行道;设计中结合景观要求,合理分配道路各要素宽度,力求打造出城市南北向一条高等级的主干道。现状西一环路无雨、污水管网,排水都由地面直接流入附近河流,且雨、污合流。现设计雨、污水管道均采用道路双边部管,雨、污水管道位于道路中心线东、西两侧16m、18.5米处。建成后雨、污分流。管材均采用钢筋混凝土承插管以及钢筋混凝土顶管和HDPE管。本标段设计污水顶管工程共332m,管径为d800。管道
3、埋深5.8m6.2m,单次顶进最长距离107m(西污24西污28,d800),管道材料均为级钢筋砼F型钢承口管。顶管工作井共2座,分别是:西污25、西污27;顶管接收井共4座,分别是:西污24、西污26、西污28以及接下游井(距离西污28向南32m处)。三、地质条件根据岩土工程勘察报告(中铁大桥勘察设计研究院集团有限公司),本标段顶管工程场地岩土层主要分布情况由上至下为:层杂填土层粉土层粉质粘土。各层土特征描述如下:层杂填土:承载力低,压缩性高,工程性能差异较大。层粘土:中密状态,承载力较低,压缩性中等。层粉质粘土:主要为可塑状态,承载力一般,压缩性中等。顶管工程主要穿越层粉质粘土,主要为可塑
4、状态,承载力一般,压缩性中等。 四、施工安排结合本工程现场实际情况,管道施工安排如下:1、工期进度安排计划工期2012年8月28日2012年10月30日完成;工作坑计划2012年8月28日2012年9月25日完成;顶进计划2012年9月25日2012年11月30日完成。接收井和检查井砌筑及回填2012年9月25日2012年10月15日完场。2、主要材料计划材料名称规格单位数量III级F型钢承插口混凝土管800m332砼C30m340C20m330钢筋14, 8t1.5砖20*10*5cmm3260碎石m3153、主要机械设备安排设备名称规格单位数量挖掘机200台1发电机75kw台1铲车辆1运水
5、车辆1自卸汽车10t辆2桁吊8t台2鼓风机台2水泵管径10cm台44、劳动力安排2个工作井同时开挖,同时顶进,每个工作井安排劳动人10人,工作面全面展开时共需劳动力25人,计划投入劳动力30人。五、施工方案根据现场实际情况,综合考虑后,本标段顶管工程拟采用敞开式人工挖土法进行顶进施工。5.1测量放线工作坑开挖前必须测设中线和设置水准点。工作坑的中心线与顶进管道中心线一致,设置的方法在工作坑两侧钉基桩,桩距基坑边应不小于1.5m,以防开挖基坑时丢桩。工作坑附近设临时水准点,坑内设备安装完毕后,在坑内两端设12个临时水准点。5.2工作坑(1)工作坑直径的设计工作坑直径Db1+b2+L1+L2+L3
6、D:工作坑直径b1:后背墙厚度,取500mmb2:刚性顶铁厚度,取300mmL1:管材长度,取2100mmL2:主油缸长度,取1000mmL3:操作空间,取200mm,则D=4100mm。本工程取D=4200mm(坑底净距离)。 (2)工作井制作结合我单位在顶管施工经验,考虑本标段土层特点,工作井设计为内径4.2m的圆井,墙体采用370mm厚M7.5#砂浆砖砌倒挂制作。工作井在顶部、距离顶部2.5m处和管顶上方20cm处各设一道C30钢筋混凝土圈梁。圈梁截面为37cm*30cm,圈梁的钢筋配置为II级钢筋4根14螺纹钢,箍筋为I级钢筋8的圆钢,间距为20cm。工作井开挖深度因土质而定,一般较好
7、土层开挖0.5m,砖砌填充,较差土层,开挖0.30.4m左右,砖砌填充一直到底板。井底设置集水坑,一般设置1个0.51m集水坑,保证坑内无积水施工。工作坑底板采用10cm碎石加20cm厚C20砼底板,以防止工作井下沉造成顶进位置偏差。接收井施工方法同工作井。后附工作井大样图(3)工作坑支护结构力学验算受力计算简图本标段顶管共设2个工作井,深度5.86.2米,土质为粉质粘土。根据地质勘探资料反映,考虑挡土墙的安全验算,取土的内聚力C=0(计算的理论土压力比实际土压力大)。土的容重=19.06KN/m3, w=14.53N/ m3,=12.3度,C=0;由于工作井四周不间断施工,沿工作坑井四周取一
8、均匀应力=30KN/ m3。按受力最大处即井底部验算,最大深度H=6.2米,h0=2米。现取井深为6.2米处砖砌井外侧所受土压力: 则K=tg2(45-12.3/2)=0.412P=30K+h0k+(-w)(H-h0)K+(H-h0)w=300.412+19.0620.412+(19.06-14.53)(6.2-2)0.412+(6.2-2)14.53= 96.88KN/ m2=0.158MPa(根据土压力计算公式)砖砌井所受环向应力:=P(D+2t)/2t=0.0974940/(2370)=0.65N/mm2f=1.89N/mm2(且安全系数大于2.5)由以上验算知,环向应力小于允许应力f,
9、故满足要求,上部6.2米处能采用直径D4200mm,墙体t为370mm砖砌支护。(4)工作井内基础、导轨工作井基础采取10cm碎石垫层上浇筑C20混凝土底板,总厚度为30cm。顶进方向处混凝土底板预埋钢板,高程与设计管道坡度一致。导轨安装平行、等高,与混凝土基础中预埋钢板焊接。(5)工作井后背后背是整个顶管工程的关键工序,在后背墙浇筑施工中,应确保后背墙的水平方向和垂直方向与管轴线90,确保顶进质量符合优良标准。经过顶力计算,后背墙的结构采用20002000500mmC30砼及一块1500100020mm的钢板,后背墙混凝土内放置一层II级钢筋14的间距10*10cm钢筋网片,网片设置在钢板后
10、10cm处。如后背土体较差时尚需对后背土体进行注浆加固处理。 (6)工作坑施工注意事项a、工作坑施工时应采用间隔开挖方法,对称下挂以减少地下水的渗透和防止土体滑坡。b、桁车吊运时坑底人员不得停留在重物下方。c、桁车操作人员要佩带安全带。d、取土作业,堆土距坑边10米以外。e、工作坑内设钢制爬梯,方便人员上下工作坑。f、为避免工作坑四周土体的侧压力及水土的流失对工作坑支护及周边建筑物的影响,要定期对工作坑的变形及周边建筑物进行观测。(7)坑口平台防护 洞口用5cm厚的脚手板封顶防护,四周采用彩钢瓦围护,高度不低于1.8m,并在醒目位置处挂设安全警示标志。(8)桁车的架设a、桁车采用8t。b、桁车
11、地基应平整坚实,采用重型槽钢做为桁车的承重平台,槽钢两侧入地基长度为50cm。c、大风、雨天过后,应对桁车进行严格检查,发现连接点松动等情况应及时处理。d、在搭设过程中要及时设置拉绳或吊索,避免在搭设过程中发生偏斜和倾斜。e、在桁车的四角设置避雷措施,接地电阻不大于4,经过桁架的电线要严格检查,不得有裸露。(9)工作井排水距离工作井周边1m处挖截水沟(30*30*50cm)、集水坑(50cm,深80cm),避免井口雨水流入坑内;工作井内设置集水坑(0.51m),排水采用水泵抽出至集水池(15*15*2m),集水池四周做好安全防护(采用钢管架和密度网防护,设置明显的警示标志),沉淀后用运水车运出
12、。因地下水较丰富,工作井、接收井均采用大口径(500mm)井点降水措施,沿井周设置4个大口径井点(见大样图);顶管走向沿线两侧同样采取大口径井点(500)降水措施,每15m设置一个井点降水,井点深度12m。管井深度确定:HH1+h+L*i+2H1为基坑深度,取6.5mi为降水漏斗曲线坡度与r的关系,取0.5h为下限水至基坑底安全距离,取1.5mL井点中心至基坑中心距离(短边距离的一半)下限水位至井点底距离取2m。根据计算,井点深度应不小于12m。5.3管道顶进(1)顶进力的计算本工程的顶管土质按粉质粘土层考虑,最大顶距按107米考虑。Fp=3.14D0LfK+NFFp:顶进阻力(KN);D0:
13、管道的外径(m);L:管道设计顶进长度(m);fK:管道外壁与土的单位面积平均摩阻力(KN/m2);查规范取:6.0 KN/m2。NF:顶管迎面阻力(KN); NF=3.14(Dg-t)tR (公式中:Dg:顶管外径;t:刃脚厚度;R:挤压阻力,取400KN/m2)NF=3.14(Dg-t)tR=3.14*(0.93-0.065)*0.065*400=70.6 KN。F=3.14*0.93*107*6.0+70.6=1945.4KN可选用2台200t的千斤顶。(2)工作坑后备的受力分析后背墙土抗力(反力)计算:反力R应为总推力Fp的1.21.6倍以确保安全。 R =a B(gH2KP+2cH
14、+ghH KP)式中:R:总推力之反力(KN) a:系数(取1.52.5之间) 取2B:后座墙的宽度 取2米 g:土的容重(KN/m3) 取19.06 KN/m3 H:后座墙的高度 取2米(入土0.5米) KP:被动土压系数 为 tg2(45+f/2) f取12.3 c:土的内聚力(KPa) 取39.4 KPa h:地面到后座墙顶部土体的高度(m) 取6.2米代入公式得:2219.0622tg2(45+12.3/2)+239.42tg(45+20/2)+19.066.22tg2 (45+12.3/2) =4(117.4+195.4+363.9)=2706.8KNR/Fp=2706.8/1945
15、.4=1.39,可确保安全。 顶管管节外壁全部涂水柏油,内表面涂一层聚氨酯或聚乙烯高分子树脂防腐处理,进出洞口需做好密封防水。(3)管道吊装本工程采用桁车吊下管,下每节管子要检查管节的高程和导向,看其是否符合设计要求,检查管节是否完全贴卧于导轨上。顶管采用“F”型接口,承插式橡胶圈柔性接口。承口为钢套管与钢管节一端连成一体,形成承口;管节的一端制成插头,插头上有密封圈凹槽,相邻管段连接时,先在插头上安装好密封圈,在承口内安装好垫片,然后将插头插入插口即可。管道顶进时,承口始终朝后,液压千斤顶前方顶铁做成插头式,以便与管道承口均匀牢固接触。接头垫片的作用是传递顶力,使顶力传递均匀,垫片的宽度要比
16、管壁小,以防止管道的边缘开裂。(4)挖土采用人工挖土,挖土时使用短把小平镐、短把小铁锹等小型工具。施工中做好管道内的通风、照明等工作,确保人员安全。孔内挖出的土,通过管道用小车人工推出至工作坑内后采用桁车提升到地面及时外运。(5)管道顶进顶进时要坚持“先顶后挖,随顶随挖”的原则。事先应检查顶铁安装是否平直,以防顶进时产生偏心荷载。顶进程序如下:安装顶铁开油泵顶前伸关油泵开截油门回油加顶铁拧紧阀门开油泵。因单次顶管顶段均较长,井内测量时需用短边控制长边,要求测量精度高。测量仪器采用J2激光经纬仪。测量时采用盘左盘右闭合测量,以抵消仪器差。水平测量正常情况下用激光经纬仪光束控制,在每顶进1米用水平
17、仪在管道内复核一次。复核时前视、后视距离应尽量相等以抵消仪器差。(6)顶进纠偏当管道穿越地层不同、顶力不匀、千斤顶顶速不一致、管道连接弯曲、管外摩阻力不均等发生时,均会导致管道受力的变化,从而造成顶管轴线偏离基准线。如不能及时有效的控制管道偏差的发生趋势,将会导致管节破坏、地面沉降过大、机头不能准确进洞等,甚至使顶管报废。故轴线出现偏差时,应及时采取纠偏措施。纠偏遵循勤纠、缓纠的原则,通过对控制机头纠偏量千斤顶的锁定和伸缩量大小来实现各种纠偏动作和纠偏量,从而达到纠偏的目的。纠偏油缸行程控制在50mm内,以防止工具管与管道脱离。顶进过程中发现管位偏差5mm以上,即应进行校正,纠偏校正应缓缓进行
18、,使管节逐渐复位,不得猛纠调整。校正方法采用工具头自身纠偏法:控制工具头(向下、向上、向左、向右),这种纠偏方法良好,每次纠偏的幅度以5mm为一个单元,再顶进1m时,如果工具头的偏位趋势没有减少时,增大纠偏力度,如果工具头的偏位趋势稳定或减少时,保持该力度,继续顶进,当偏位趋势相反时,则需要将纠偏力度逐渐减少。(7)沉降观测及控制顶管过程中,因开挖正面土体松驰、顶管顶纠偏对管道周围空隙填充不足、管道与土层摩擦、顶管机进出洞、顶管工作井在顶进中发生位移等原因均会引起地层损失,从而导致地面沉降。地层损失过大时,将破坏管道,对邻近地下管线及建筑物产生沉降影响,甚至危及其安全。因此,施工时必须设置沉降
19、观测点和观测断面,加强沉降观测,及时反馈调整刀盘推力、泥水压力和注浆参数,采取综合措施控制沉降的发展。每天观测3次沉降,早、中、晚各测一次。做好记录,并对比,观察一天施工过程中的沉降和隔夜静止沉降,一天一夜为一个循环,几个循环的积累,总结沉降结果,若发现沉降突然过大或累积的结果较大,则通知现场停止施工,疏散施工人员,上报经理部,现场研究情况,针对实际情况,研究对策。观测数据记录认真、清晰、准确,严谨涂改、编写数据等情况发生。(8)管道顶进安全措施a、人工开挖土方时,严禁超挖,掏洞,b、顶管操作严格按市政施工规范执行。严禁管前超挖。管前挖土应在管内操作,遇异常情况时停止操作。经处理后才能继续施工
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