丹梓东路到龙山一路给水管道下穿厦深铁路护管工程人工顶管施工方案.docx
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1、 丹梓东路到龙山一路给水管道下穿厦深铁路护管工程(临近杭深铁路K1575+036)人工顶管施工方案编制: 复核: 审核: 审批: 深圳广铁土木工程有限公司二一七年五月目 录第一章 工程概况3第一节 编制依据3第二章 工程概况3第一节 工程概述3第二节 工程施工范围及施工情况3第三节 水文地质情况4第四节 主要工程量4第三章 人工顶管施工方案4第一节 方案简述4第二节 施工工期4第三节 项目管理组织机构及管理人员配备情况4第四节 顶管施工方法及工艺6第五节 顶进控制的主要技术措施11第四章 施工安全保证措施13第一节 人工顶管安全措施13第二节 下穿铁路桥顶管安全措施17第五章 施工质量保证措施
2、19第一节 创优管理体系19第二节 创优措施19第三节 雨季施工质量保证措施23第六章 文明施工及环保措施23第一节 文明施工及环保目标23第二节 文明施工措施23第三节 环保措施24第七章 应急预案26第一节 应急体系26第二节 施工人身安全事故应急预案26第三节 意外事故通报制度29第四节 恢复生产及应急抢险总结30第七章、附件31丹梓东路到龙山一路给水管道下穿厦深铁路护管工程(人工顶管施工方案)第一章 工程概况第一节 编制依据1、设计变更图纸及地质勘探资料;2、给水排水管道工程施工及验收规范实施手册;3、给水排水管道工程施工及验收规范(GB50268-2008);4、市政公用工程质量检验
3、评定标准;5、顶管施工技术及验收规范(试行)第二章 工程概况第一节 工程概述一、工程概述本工程为大亚湾丹梓东路到龙山一路给水管道下穿厦深铁路护管工程,管线设计范围西起深圳与大亚湾界线,东至龙山一路,全线新建给水管道。根据规划,新建给水管道管径为DN500,该给水管临近、下穿杭深铁路丹梓大道特大桥,本次设计仅对临近、下穿段管道进行设计。现状杭深铁路设计时速250km,运营时速200km,它属国铁级双线电气化快速铁路。第二节 工程施工范围及施工情况1、下穿段:给水管护管24m 下穿丹梓大道特大桥107# 108# 墩,下穿处铁路里程为K1575+036.000,夹角90,护管管径采用1000mm,
4、采用人工顶管施工(需要在夜间封锁条件进行顶进施工); (2)临近段:给水管护管长123m 临近丹梓大道特大桥108# 109# 墩,对应铁路里程为K1575+036.000K1575+165.000,护管管径采用1000mm,采用人工顶管施工。第三节 水文地质情况1、地形、地貌:穿越场地属冲洪积平原地貌,地势开阔平坦。铁路两侧市政道路。2、交通情况:穿越点属于深圳市与惠州市交界处,水泥公路可到达场地附近,路况良好,交通条件便利。本护管穿越土层为粉质粘土层。第四节 主要工程量1、临近段护管顶进施工,全长123米,管材型号(顶管护涵(级优等品F型接口、D=1.0m、C50)。2、下穿段护管顶进施工
5、,全长24延米,管材型号(顶管护涵(级优等品F型接口、D=1.0m、C50)。第三章 人工顶管施工方案第一节 方案简述本工程顶管为下穿市政道路,临近杭深线铁路高架桥侧,顶管埋深浅,其管线的顶进施工轴线位置可能存在孤石或市政道建设(杭深线建设)期间填埋的混凝土废料。如果采用泥水平衡法顶进施工,遇到孤石或混凝土废料将给工程施工进度和经济上造成不可预计的损失,故本工程采用人工顶进的工艺进行施工。第二节 施工工期1.临近段123米,进行24小时不间断顶进施工,预计每天顶进5-6米,最少需要25天。2.下穿段24米,在杭深线夜间封锁的条件下进行顶进施工,封锁时间2.5小时,预计每天顶进2米,最少需要12
6、天。第三节 项目管理组织机构及管理人员配备情况根据顶管施工的工艺及特点,对项目部管理人员作出如下安排:1、项目部管理人员设置根据上述特点充分考虑到项目规模、重要程度及技术含量等后本工程建议现场管理人员:项目经理1人、现场负责人1人、安全员1人、施工员1人、技术员(兼质检员、资料员)3人、测量员1人、材料员1人,共计10人。2、项目部管理机构为确保现场安全文明施工,现场配置7名线路工作为应急后备、2名巡守,共计9名员工。具体组织机构如下页图:拟定项目部组织管理机构3、人工机械配备情况根据现场结构特点,考虑满足工程进度要求,主要施工机械设备需求计划如下:机械配备情况序号机械或设备名 称型号规格数
7、量国别产地额定功率进场时间退场时间1人工顶管设备1套2发电机组250kw1台3电 焊 机2台4通风机2台5抽水机4台6汽车吊25t1台7手持凿岩机4台8空压机6m32台9毒气检测仪1套10口罩20副第四节 顶管施工方法及工艺一、总体施工顺序顶管施工工艺流程:施工准备机械材料人员进场放线定位场地布置提升设备安装后背制作导轨安装顶进设备安装开洞门及封闭环安装顶进机头对位间隙施工安装间隙法兰退管出机头。二、导轨施工1、导轨安装是一项关键工序,其位置准确与否与轨道高程的精度直接影响管子的顶进质量。本次施工选用钢轨作导轨,保证其有足够的刚度和强度。两导轨应平行且等高。安装后的导轨顺直、平行、等高、牢固,
8、其纵向坡度与管道设计坡度一致(水平)。不平用钢板调整。导轨坡度按设计要求,安装后的导轨应牢固,不得在使用过程中产生位移或过大变形。施工中应经常检查校核,其允许偏差须满足要求。2、轨道施工方法:在作业井底板上浇筑离轨道标高30cm的混凝土底板并预留定位钢筋头,在底板上不设工字钢I25钢轨,用钢板调平。3、导轨应直顺、平整、坡度与管道纵坡一致,导轨高程及允许偏差为2mm,两轨中心间距允许偏差为3mm。三、顶镐安装1. 顶镐的高度:顶镐安装应确保其着力中心位于管道总高的四分之一左右处,且不小于组装后背高度的l3,并与管道中心线在同一垂直面上。千斤顶施力位置示意图:2. 顶镐的平面位置:使用一台顶镐时
9、,顶镐中心应与管道中心线一致,使用两台顶镐,各顶镐中心应与管道中心线对称,即其合力方向应与管道、中线一致,且各顶镐的油管应并联在一起。四、工作平台详见附件图纸。五、管道顶进1、 第一节管下到导轨上后,应测量管子的中线及前后端的管底高程,确认合格后方可顶进。第一节管子与工具管行成刚性连接,防止工具头进洞后出现“摘头”现象。其顶进方向的准确度是保证整段顶管质量的关键。因此要求每顶进0.3m则对管道的中心和高程均测量检查一次。在地质良好中顶进,每顶进0.51m则进行测量检测一次。2、 中心线测量一般根据工作坑内设置的中心桩挂设线绳,用特制中心尺进行检查,高程测量则用水准仪和特制的高程尺进行检查,工作
10、坑内应提前设制一个固定的水准点,以便测量高程时相互闭合。3、顶铁安装及使用要求:顶铁应无歪斜扭曲现象,安装必须直顺,每次退镐时,应换用可能安放的最长顶铁,始终保持连接的顶铁数目为最少。4、 顶进昼夜两班不停进行(过广深线除外),充分发挥机械的效率,同时防止由于中途停止摩擦力增加,造成顶进困难。5、 顶进每班均应填写施工记录,施工记录应包括顶进长度、顶力数值、管位偏差校正情况、土质水位变化及出现的问题和注意事项。交接班时,应用施工记录以文字进行交接。六、土方开挖1. 人工挖土时,管前挖土一般应在管内操作,以确保安全,土质容易塌方时必须随挖随顶。顶镐及出土工作人员的操作,均应听从挖土人员的指挥不得
11、擅自蛮干。人工顶管期间,项目管理人员及技术人员要经常用到管前方检查核对地质情况,遇到自稳性差的松散岩层时,为了确保施工时不塌方,保证施工地面上人、物的绝对安全,须采取打超前小导管注水玻璃的工艺进行加固施工。有关数据为:每2米打一次,范围是沿圆管上半部分,间距300mm;每根管长2米,搭接长度20cm。在管里注改性水玻璃浆液。这种工艺是防止暗挖施工时塌方最有效的方法。具体施工时,根据现场土质及效果在技术负责人同意后可适当调整打管数量、长度和注浆量,以期达到最好的效果,确保土方开挖时不塌方。超前小导管示意图如下:2. 管前挖土是保证顶管质量及管上建筑安全的关键,挖土应遵循下列规则:a、一般顶管地段
12、,如果土质良好,可超越管端3050cm;b、在不允许土质下沉的顶管地段,管子周围一律不得超挖,若要超挖必须采取加固措施;c、在一般顶管地段,管外径允许超挖1.5cm,但下面135度范围内不得超挖。营业线下方超挖不得大于1cm;3. 顶进偏差纠正:当管道中线偏差12cm时,采用挖土校正法进行纠正,当偏差大于2cm时,应用顶木校对法纠偏或偏压法纠偏,如纠偏无效时,则一般使用顶镐校正进行纠偏;4. 如果水位过高,按后封闭做法:洞门处现浇200mm厚砼止水墙,按管线中心及管外壁尺寸要求设置。在规定直径圆弧上钻孔安膨胀螺栓,固定平板橡胶密封圈。平板橡胶圈中心应与砼管中心同心;5. 做好后封闭是顶管能否用
13、好触变泥浆减阻(带支护作用)的重要措施,否则,触变泥浆在管外壁形不成减阻的泥浆套。 七、下管 采用25t吊机下管。管节应避免冲撞导轨,第一节管子下到导轨上,与工具管导向环连接牢固,管道中心线依据平面图上的位置而定,前端和后端的高程应符合设计要求,确认合格后方可顶进。吊装作业要持证上岗并严格按照吊装操作规程施工。八、顶进施工1. 顶管前必须认真测量准确调查机头轴线、标高的偏差,再根据机头位置确定接收井顶管的方向,顶进过程中,全程追踪第一节管端面中心的轴线与标高,与已顶段轴线进行对比,确保顶井的第一节管端面与机头中心位置对接,同时由于机头要随人工顶进管节原路退回,顶进管节的轴线一定要与机械顶管节段
14、平顺,不能存在急弯。2.顶进采用人工挖掘顶进的方式,运土用手推车,水平运输人工推运,垂直运输用卷扬机或吊机提升至平台,再装入出土车运走。 顶进前,应在管节后用弧形护口铁,再用顺铁作顶铁,以保护管子末端,防止由于应力集中造成局部损坏。顶进开始时,应缓慢顶进,待各接触部位密合后,再按正常速度顶进。首节管及工具管顶进后,要核测管前管后高程及中心线,经检查无误后方可正式顶进。首节管的质量是整个工程的关键,所以在施工中对于首节管要严把质量关。顶进过程检查动力系统运转是否正常,检查纠偏系统运转是否正常,并调整好顶进的中心及高程。穿越水渠要尽可能吃土顶进,避免发生塌方、冒顶。3. 顶进刚开始时要勤量测,每顶
15、进30cm要对中心及高程进行一次测量,正常顶进每3050cm测量记录一次,并保存好原始顶进记录,发现超偏及时纠正。可采用管前挖土、扛杆、偏压、小型千斤顶和顶镐微调等方法进行纠偏。4. 正常顶进时,在稳定土层中,管前挖土3050cm,横断面超挖最大1.5cm,下部135范围内,严禁超挖。人工挖土顶进的管前挖土人员应在工具管内操作。在土质不良地段,开挖超越管端距离不得大于30cm。开挖示意图:5. 在顶进中遇下列情况之一时,应立即停止顶进,及时采取措施,处理完善后,再继续顶进;发生塌方或遇到障碍;后背倾斜或严重变形;顶铁发生扭曲;管位偏差过大,且校正无效;顶力较预计增大,接近管节端面的许可承受顶力
16、。铁路沉降超过警戒值。如果为了减小顶进阻力,采用触变泥浆减阻。进行注浆时压力控制在0.15MPa以内,本工程触变泥浆应浓稠些,在顶进时将空隙充满以免塌方,严格控制超挖量,采取“少挖、勤顶”的作业方法,在过铁路时严禁超挖大于1cm。顶进时必须勤测量、勤检查。为保证施工质量,顶管施工的前3m(顶进初始阶段)以及正在校正偏差过程中要对高程和中心线一镐一测。6.顶进纠偏操作要坚持“小纠”、“勤测”、“勤纠”的工艺原则。纠偏必须遵循两个原则,一是每次纠偏量不要过大,而且要注意发展趋势。二是有高低与左右均发生偏差时,先纠高低,后纠左右。在具体施工中一定要看趋势,综合分析,唯有这样才能达到减少管节的蛇形状态
17、。九、顶力计算1、人工顶管(123m)土质为全风化及中风化泥岩挖土能形成拱,管内径1m,壁厚0.1m,单节长2.0m,C50混凝土,自重为1.7t,涵管长123m,自重P0=209t。顶力经验计算值P=nP0=209*2=418tP为初顶力tn为土质系数,取2.0;P0为管材总自重t。考虑地下工程及不可预见性因素,顶管设备取1.5倍的储备力。P=418*1.5=627t。根据顶管工程力学参数确定,顶进施工时采取先挖后顶时,只考虑管壁摩擦阻力。管壁与土间摩擦系数及土压力大小有关。根据有关工程统计资料,管壁摩擦阻力一般在0.1-0.5t/m2 之间。管壁摩擦阻力F1=S2K2=DL0.5=231(
18、S2顶管侧面积,K2顶管侧阻力系数)总顶力P=Pn+F1+F2=627+231=858t由此可得,现场采用4台300t千斤顶,顶力满足要求。(考虑到护管管材承受顶力的大小,在顶管过程中设置中继顶)。十、后背墙后背墙根据现场设备条件采用C30钢筋混凝土浇筑而成,同时装配5cm厚钢板。第五节 顶进控制的主要技术措施一、顶进工作的关键点1、测量工作是整个顶管工程质量的关键,它的实施好坏将直接影响到管线线形的平顺,甚至影响到顶管的顺利贯通,因此需精心实施,确保无误。2、测量包括高程测量和左右偏差测量两部分。3、高程测量较简单,在地面上把永久性水准引测至井边,通过垂直吊钢尺引测至井下,设临时水准点,再在
19、管道内架设水准仪测至机头内标靶,即可知道机头高程偏差。4、顶进中要做到勤测量、勤纠偏、微纠偏,在进洞和出洞阶段适当增大测量密度,出现偏差应马上纠偏,减少与轴线的偏差次数。前两节连接成整体。5、管道每推进250-300mm时测一次中心轴线,一但发现偏移趋势就进行纠偏,若偏移量达到20mm时,立刻停止顶进,查明原因有措施保证后再顶进,确保顶管轴线的质量,勤测勤纠。6、根据地面和地表构筑物沉降监测反馈信息及时调整土压力控制值、出土量与顶进速度。7、若发现沉降值超标,立即停止顶进,查明原因,采取相应措施后才能重新顶进,确保地面建筑物安然无恙。8、刚开始向井下卸管、装管时,用钢支架固定已顶入的管节,防止
20、油顶缩回过程中管节后退。二、测量控制1、测量放样:A、井内测量:通过控制桩用仪器定出井下管道顶进轴线测量仪器的位置;同时在测量仪器的对面井沿口与井壁上分别设置测量仪器的复测校核点与线,以便在管道顶进轴线测量过程中对仪器自身位置的位移进行监测;仪器位置的复核为每隔6h一次。B、管道顶进轴线测量:在井内设固定的激光全站测站,在工作舱处安装十字靶,根据设计高程及坡度调好角度,激光全站仪射点与十字靶中心重合。在顶进过程中经常对顶进轴线的测量,每顶进2530cm测量一次,并记录3次/节管子,顶进轴线与设计轴线一旦发生偏差,及时采取纠偏措施,减少偏差数值。在出洞、进洞及纠偏过程中,适当增加测量次数。C、设
21、置对工作井位移与倾斜的监测点,实行不定时监测,随着顶力的增加而增加对工作井位移与倾斜监测频率。2 、纠偏管道偏离轴线主要是由于作用于工具管的外力不平衡造成的,外力不平衡的主要原因有:(1)推进管线不可能绝对在一定直线上;(2)管道截面不可能绝对垂直管道轴线;(3)管节之间垫板的压缩性不完全一致;(4)顶管迎面阻力合力与管道后断推进顶力合力重合不一致。(5)推进的管道在发生挠曲时,沿管线纵向的一些地方会产生约束管道挠曲的附加抗力。以上几条原因造成的直接结果就是顶管顶力产生偏心,要了解各接头上实际顶合力与管道轴线的偏心度,只能随时监测顶进中管节接缝上的不均匀压缩情况,从而推算接头端面上应力分布情况
22、及顶推合力的偏心度,并以此调整纠偏幅度,防止因偏心度过大而使管节接头压缩或管节中部出现环向裂缝。因为管节发生裂缝就无法保证管道外围泥浆环的支撑和减摩作用,造成顶进困难和地表沉降。顶进纠偏普遍采用调整纠偏千斤顶的编组操作,若管道偏左则千斤顶采用左伸右缩方法,反之亦然。如同时有高程和方向偏差,先应纠正偏差大的一面。除此之外,用削土盘上可伸缩的超挖刀,超挖正面局部土体,以达到纠偏目的。顶进中发生顶管机旋转时应采取措施防止偏转扩大,常用措施为改变工具头移动方向和在管内的相反方面增加压重块直至正常。顶管在纠偏过程中,应勤测量,多微调,每项纠偏角度应保持1020,不得大于1第四章 施工安全保证措施第一节
23、人工顶管安全措施一、做好管内的通风及通讯1、通内按洞内同时工作的最多人数计算:Q=kmq式中:Q所需风量,m3/min;K风量备用常用系数,常取k=1.11.2;M洞内同时工作的最多人数;Q洞内每人每分钟需要新鲜空气量,通常按3m3/min计算。现管内有三人工作,一人开挖,二人按负责运土,取k=1.2,m=3,则有Q= kmq= 1.233=10.8m3/min。2、漏风计算Q供=PQ式中:Q计算风量P漏风系数采用200PVC管每百米漏风率一般可控制在2%以下.取P=1.02,则Q供=PQ=10.81.02=11.16m3/min。取风量大于12000L/min离心鼓风机(或高压空气压缩机)作
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