顶管施工专项方案(DOC34页).doc
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1、 肥东县污水处理厂及配套管网三期工程团结大道(魏武大道-八斗路)污水管顶管施工专项方案编制: 审核: 批准: 2017年4月2日目录一、编制依据 1二、工程概况 1三、施工准备工作 4四、泥水平衡机械顶管施工工艺 5五、主要技术措施 12六、下沉、沉降、变形观测 24七、接收井、检查井设置 25八、施工中要注意的问题 26九、施工进度计划 29十、质量控制措施 30十一、雨季施工措施 33十二、附图一、编制依据“肥东县污水处理厂及配套管网三期工程团结大道(魏武大道八斗路)污水管施工图设计”; “肥东县污水处理厂及配套管网三期工程团结大道(魏武大道八斗路)污水管施工组织设计”;国家现行设计规范、
2、规程给水排水工程构筑物结构设计规范GB50069-2002给排水构筑物工程施工及验收工程GB50141-2008给排水工程管道结构设计规范GB50332-2002给排水管道施工及验收规范GB50268-2008给水排水工程顶管技术规程CECS246-2008建筑施工企业安全生产管理规范GB50656-2011二、工程概况1、工程概况肥东县污水处理厂及配套管网三期工程团结大道(魏武大道八斗路)污水管工程,本次项目主要内容是团结大道污水管,项目范围为北起魏武大道,南至八斗路,魏武路八斗路段污水由北向南接入八斗路设计污水管。污水管道管径D500-D800mm,D500明挖管道长度753.5m,D80
3、0明挖管道长度920m,D800顶管管道长度2650m。本工程污水管道采用开挖法和机械顶管法施工,设计污水井号W130-W140和W145-W178段采用顶管施工,其余均采用开挖法施工。顶管管材采用F型钢承口III级钢筋混凝土管。具体顶管平面布置见附图。2、地形地貌根据区域资料,本场区第四系覆盖层厚度(dov)不小于25m,从本次勘探揭露的地层资料分析,拟建场地勘察深度(20.0m)范围内的地基土主要由第四纪冲洪积层组成。按其沉积年代、成因类型及其物理力学性质的差异,大致可分3个工程地质层,现由上而下详述如下:1层填土(Qml):层厚0.45.3m,层底标高11.7123.22m,灰黄、灰褐色
4、,松散,很湿,主要成分黏性土为主,农田部分为耕填土,现状道路及村庄处以杂填土为主,含碎石、砖块、植物根茎等。2-2层粘土(Q4al+pl):层厚0.57.9m,层底标高6.4020.91m,褐黄色,硬塑,稍湿,切面稍有光泽,含少量铁锰质结核及高岭土,中高压缩性,韧性干强度中等,场区均有分布。 3层粘土(Q3al+pl):未钻穿,灰黄色,硬塑,稍湿,切面有光泽,含少量铁锰质结核及高岭土,韧性、干强度高。3、地质水文情况本工程顶管所处地段,污水管道位于2-2层粘土。根据揭示的场地岩土层情况,场地地下水主要为上层滞水,上层滞水主要赋存于人工填土层中,受大气降水补给,分布无规律,水位受人类活动和季节影
5、响较大,常无固定的自由水面。该地段内无不良地质情况。根据地质勘查报告,本工程地质情况详见后附地勘与顶管深度对照图。4、环境条件本工程顶管所处地段,地势较为平坦,均由现状空地及乡村道路,无深水塘、暗沟,地下无其他杆管线影响。管道的起点为本次明挖管道w130、W145新建井,终点为本次明挖管道新建W140、W178,管道深度见后附地勘与管道对照图。污水顶管最大填土厚度为W168,埋深4.36米,最长顶距W171 W174,长度为200米。三、施工准备工作3.1生产准备1、进行施工测量和现场放线工作。2、确定管线范围内及施工需用场地内所有障碍物,如管线、电线杆、树木及附近房屋等的准确位置。3、修建临
6、时设施,场内临时施工道路用地在满足施工要求的前提下,结合现场具体情况进行修筑。临时施工道路直接采用挖掘机清除表面腐殖土后,进行平整压实。局部土质不好的部位采用挖除换填方法进行处理。同时施工过程中加强道路管理和维护,以保证施工道路畅通。安装临时水、电线路,并试水、试电。4、根据顶进长度,准备好各类管线和所需的辅助物(固定架等)。5、根据材料计划,分期分批组织材料进场。6、组织顶管所有设备进场。3.2技术准备熟悉施工图纸,编制施工方案并经审批,对有关施工人员进行技术交底。组织有关人员现场勘察地形、地貌,实地了解施工现场及周围情况。组织测量人员进行桩位交接验收及复测工作,测设土方开挖及顶管施工控制点
7、。四、泥水平衡机械顶管施工工艺4.1泥水平衡顶管机头、配套设备选择根据工程区土质情况,我公司拟采用MPV型刀盘式泥水平衡顶管掘进机施工,该机的主要结构为无铰式结构,对称分布6只500KN单作用油缸,既起连接两端机头的作用,又起纠偏作用,机头前端一次组装有刀盘、泥浆仓、胸板、机头倾斜仪传感器、变速箱、电动机等液压控制柜及操纵平台安装在机头后的管节中,机头空间设计合理。配套设备主要有:进排泥泵:我们选用r=1.3以下的离心泵作为进排泥泵,不仅能泵送清水,而且可泵送泥浆。基坑旁通:基坑旁通可改变泥水循环方向,防止管内堵塞。泥水管路系统:包括泥水钢管、泥水软管、手动明杆式闸阀,流量系统、隔膜式压力表等
8、。顶管动力及照明配套:按其配套动力负载功率选择电缆规格,供电采用TN-S方式,三相五线制移动电缆。电缆接头采用电缆接头箱。该机械施工特点:机头前端的挖掘装置由自动伸缩的全断面刀盘及随动刀架组成。掘进时预调刀盘推力后,刀盘随土壤变化而前后移动,刀盘、刀夹相互配合自动调节切土口大小,保持预定推力不变,达到自动平衡正面土体压力的目的,机头前部有与动力装置密封隔离的泥仓,调节泥仓内的泥浆压力即可平衡地下水。顶管机简图如下:4.2施工工艺概述液压千斤顶及油泵的选择应根据每个工作顶进长度、土的内摩擦角、管道直径、管道重量进行计算,合理选用斤顶及油泵。本工程顶管最大顶力为247t,采用150t液压千斤顶2台
9、为一组。液压千斤顶应对称布置,顶力中心应管底以上1/3管径位置。其方向必须与管道顶进方向平行,千斤顶底部支承平台要搭设牢固,确保千斤顶的稳定性。工作坑内设备安装完毕后下图所示。顶铁的选择应小于液压千斤顶的行程,并考虑适当的安装间隙。工作坑集水井内设100排水泵一台,并备用一台,确保工作坑内不间断抽水。顶管工作坑内应设置低压照明设施,其电压不超过36V安全电压。导轨和后背安装安装完毕要由安质部组织自检,自检合格后报验监理合格后方能开始顶进工作。管道进、出洞措施顶管工作中的管道进、出洞口工作是一项很重要的工作,施工中要充分考虑到它的安全性和可靠性,要派专职安全员负责整个开洞的安全工作。进出洞的成功
10、是整个顶管工程顺利完工的关键。预留的管道进出洞口直径应比管外壁大150mm,预留的洞口处应预埋环形钢板,环形钢板上焊接螺栓,在管道进出洞前安装止水橡胶板。管道顶进施工准备:顶管前要先将设备安装调试,安装好泥浆池,按泥浆配制方式调配泥浆,检验注浆设备。检查施工材料的备料情况(包括管封、胶圈、澎润土、烧碱)和供电电压,备好泥土外运设施。主要设备选择:采用MPV-1000的泥水平衡顶管机,配套2150KN千斤顶、32MPa油泵做主顶设备,50L/min注浆泵,3KW泥浆搅拌机。管道顶进:管道开始顶进时,首先要对第一节管道的轴线,标高进行测量,以保证第一节管子的平衡准确进洞,管子进洞后,打开视频接受器
11、,激光经纬仪,放下光靶,在顶进过程中随时观测管道走向,即时对管道的轴线和标高进行纠偏。管道轴线偏差控制在50mm以内,标高控制在+30mm、-40mm以内。在顶进过程中轴线偏差大于20mm,标高偏差大于20mm时必须纠偏,纠偏到一半时就应停止纠偏。主千斤顶推进时,以机头开路将首节管道压入土中,与顶进相配合,切割进入刀盘土堆子中的土体,被水流稀释搅拌成泥浆后通过管道排出井外,再经过泥水分离装置,将土弃置工作井外侧地面。大到一定数量后,用车辆外运至规定场地。一根管节被压入土中后,利用25T吊车吊入下一管节,连接,继续顶进,反复循环至预定长度,敷设完成。顶管正向压力控制:管道顶进时,机头正向压力的大
12、小要根据土质情况进行有效控制。当土壤较硬时,正向压力可以相应减小,以免道路突起;当土质较松软或流动性时,要加大正向顶力,否则容易造成路面下沉。正向顶力的大小根据机头前安装的膜式牛油压力表显示,正常情况下正向压力压强应控制在4KN/M2左右,当遇淤泥时正向压力压强应不小于6KN/M28KN/M2。管道顶进中,应采取注浆减阻措施,浆液采用膨润土触变泥浆,配置应符合设计要求。机头后的第一节管道应留有注浆孔,以后每隔两节管子放一节留有注浆孔的管子。注浆的压力不宜过大,一般为0.20.3MPa,以防浆液流失而管道外难以形成浆套。管道顶进过程中应根据前方机头仓内的泥浆情况,适时进行补泥浆和补水,该系统泥水
13、平衡顶管系统中自备。每个工作井边设置一个泥浆池,以便泥浆的沉淀,沉绽出的泥浆应用封闭完好的罐车运至指定地点。设备安装整套顶管机械由顶管机头(含纠偏系统)、主千斤顶系统、排泥系统、触变泥浆系统、承力钢构件组成,安装分为井内、井外两部分。4.3顶管动力配套、人员计划顶管动力配套,本工程为确保进度,拟投入5套(下表以一套设备为例)序号设备名称数量总功率(KW/H)1刀盘电机2742千斤顶21503进排泥泵2404纠偏油泵电机115后方顶液压动力站电机1306注浆泵电机147潜水泵2158电焊机3159合计329人员安排计划机头控制 5人,测量工队 4人注浆工队 4人,电工 2人电焊工 2人,辅助工
14、30人合计:47人设备安装工艺流程图测量放样井外井内选水源安装洞口止水环安装导轨机头吊装就位安装进、排泥泵安装进排泥管路安装操纵台、控制柜主斤顶油泵接通电路、油路安装压浆泵、搅拌拌机储浆泵及管路安装泥水分离装置试机管道顶进施工工艺流程顶管施工准备机头进工作井一节顶完机头进接收井、折吊活完场清泥浆置换全线测量工作井、接收井施工顶进、测量、记录、纠偏入泥顶进最后一节吊入管、接管五、主要技术措施5.1工作井1、工作井设计工作坑下部直径D=L1+L2+L3+L4+L5式中:D圆形工作坑底直径 L1管节长度(米)=2.0m L2承压环厚度(米)=0.25m L3顶管机长度(米)=2.2m L4-后背厚度
15、(米)=0.60m L5管内出土时管尾预留空间=0.5m经计算圆形工作坑=5.5m。本工程设计图纸工作井直径6m,可满足施工要求,故按照设计图纸施工。工作井按照沉井法施工,在沉井下沉到位后浇筑素混凝土封底和钢筋混凝土底板,按轴线和高程埋设导轨预埋件等,砼达到一定强度后,安装导轨,浇筑3.0m*2.5m钢筋混凝土后背,配置双向16150mm的钢筋,厚度为600mm。具体顶管工作井及顶进后背墙详见附图。2、工作井沉井、接收井沉井施工按照设计图纸要求,工作井内径为6m,井壁厚为0.5m,接收井内径为4.5m,井壁厚为0.4m,沉井井体最大深度为5.04m,采用一次制作下沉。沉井起沉面应位于1层杂填土
16、以下,其地基承载力应不低于160Kpa。沉井起沉面至原地面采用37cm砖墙砌筑,砌筑完成洒水养护3天后夯实基坑回填至原地面,压实度0.94。井周2.5m范围内浇筑15cm厚C15混凝土硬化场地。砖砌体的高度应在2m。然后在砖墙上浇筑C30混凝土冠梁,高度为高于原地面30cm,避免雨水流入坑内。(1)沉井基坑开挖根据坐标定出沉井中心桩的控制桩,基坑底边尺寸比沉井结构外围尺寸沿周边各放宽0.6M工作面,依据沉井平面尺寸确定基坑底面,为基坑敞口形,可供立模板、绑扎钢筋、支设外模板。先用挖掘机将沉井位置的1层土挖除,在2-2层上开始制作沉井钢筋混凝土结构。开挖时基坑的边坡坡度应不徒于1:1。沉井基坑采
17、用人工配合挖掘机挖土并整平基底,井中设置大功率潜水泵抽水进行降水。基坑开挖土方翻至基坑边口5M以外集中堆放,可作为沉井下沉时加长臂挖掘机操作平台用土。周边硬化1:1放坡沉井工作宽度0.6m开挖深度2米(2)井基坑铺筑在人工整平之后,沿沉井墙体中中心线铺设碎石垫层,垫层厚度为200MM,铺设宽度1.25M(比丸脚宽度两侧各放宽0.5米),并用人工机具夯实平整,然后在碎石垫层上填筑粗砂垫层,厚度为100MM,用平板震动整平、密实。在垫层上沿沉井刃脚四周浇筑素砼垫层带,厚度为200MM,宽度比沉井强体厚度内外宽200MM,沿砼垫层带周长相距1.0M设木条,供内外立模板,绑扎钢筋之用。(3)沉井制作A
18、、模板钢筋制安在铺筑的素砼垫层带上,架立内模板,沉井内设置满堂脚手架。内模板校正后绑扎钢筋,再立外模板和外脚手架,井壁内外模封闭后,穿对拉螺杆、拉紧、清理底部并冲洗干净,复核验收模板、钢筋,应符合规范规程要求。B、混凝土浇筑井体混凝土等级为C30,垫层、封底砼等级为C15。混凝土采用分层浇筑,每层厚度为50cm,间隔时间少于1小时。商品混凝土通过混凝土运输搅拌车运到现场,现场做塌落度试验。放置漏斗浇灌砼。通过混凝土汽车达泵把混凝土垂直运输到达模板顶部,再通过漏斗灌入井墙之中。用振动棒进行震捣密实,保证沉井砼结构内外光洁度良好。C、养生、拆模和下沉当井体砼达到设计强度的30%以上,拆除模板。对井
19、体进行浇水养生。为了减少养生的时间,缩短工期,在使用的商品混凝土中添加早强剂。当沉井混凝土达到设计强度75%之后,开始下沉,下沉安全系数应大于1.15。工作井沉井下沉根据地下水位情况,本工程沉井采用排水下沉挖土方法。局部人工配合加长臂挖机挖土,先挖井内中央的锅底扩大锅底的范围和一定深度让沉井体在自重作用下慢慢的下沉随后挖刃脚处的土体(或者人工掏刃脚土体)让井平稳加快下沉,直至锅底土隆起,当沉井下沉趋于稳定时现重复上述序进行施工,直至下沉到设计标高为止。(在挖土过程中,派6-8个人工井下配合挖刃脚土体,确保挖土均匀)(4)沉井封底及底板浇注沉井下沉同后观察基稳定性(8小时内沉井自沉累计量不大于1
20、0MM),待沉井下沉已经稳定时,才进行封底。A、封底采用C15毛石混凝土浇筑,同时井底须设置排水坑及时排水。B、抽干水之后,开始绑扎底板钢筋,两端深入刃脚上方的凹槽内,浇注底混凝土。浇注应在整个沉井面积上,同时不间断进行,由四周向中央推进,并用振捣器捣实,混凝土采用自然养护。(5)沉井施工的质量标准A、刃脚平均标高与设计标高的偏差不得超过100MM。B、沉井水平位移不得超过下沉总深度的1%。C、下沉总深度是沉井下沉前刃脚底面标高与下沉结束后刃脚底面标高之差。(6)质量控制的一些相关措施A、沉井制作的相关要求1)钢筋绑扎立模,浇注砼均要求严格按设计文件,规范等进行施工。2)要求沉井尺寸准确。3)
21、要求模板拼装整齐、平直、接缝密实,防止漏浆。4)要求模板面清洗干净,才允许浇灌砼。5)串筒相距3-4M,分层浇灌砼用振捣器振捣密实。B、测量控制与观测沉井平面位置与标高的控制是在沉井四周的地面上设置纵横十字控制线、水准基点进行控制。沉井的垂直度的控制,是在井筒内按4等分标出垂直线,以吊线锤对准下部标板进行控制。在挖土时随时观测垂直度,当线锤距离墨线大于50MM,或四面标高不一致时,应及时纠正。沉井下沉的控制,通过在井壁上的两侧用白油漆或红油漆画出标尺,可采用水平尺或水准仪来进行观测沉降。在沉井下沉中,应加强平面位置、垂直度和标高(沉降值)的观测,每班最少观测两次,并及时纠偏,使偏差控制在允许范
22、围之内。以上施工测量纠偏参照点应设置在不受沉井下沉影响的点位上,并派人经常进行复核。(7)沉井施工的一些细部处理措施及纠偏措施A、为了使沉井尽快达到可供下沉的强度时间,可在沉井制作时,添加适量的减少剂、早强剂、速凝剂;B、沉井下沉过程中可能发生的不正常偏差的纠偏和处理措施。沉井下沉过程中较容易出现沉降不均匀的情况,对于沉井下沉过程中发生偏差的情况,根据情况采取以下措施:1)调整井内的挖土量,对下沉较快的一侧减少挖土,增加下沉慢的一侧挖土量,对下沉较快的一侧减少挖土,增加下沉慢的一侧挖土量;2)一旦沉井发生过大的偏差,并且经过一段时间纠偏无效,已形成下沉的轨道,此时不可运用井内调整挖土量的多少来
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