天津海河教育园区二期基础设施雨水污水泵站顶管工程施工方案-学位论文.doc
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1、美丽城一期基础设施工程雨,污水泵站顶管工程施工组织设计2012年11月目 录一、编制依据3二、工程概况3三、总体施工部署6四、主要工程量7五、主要机械、设备7六、主要施工方法7七、顶管工程质量保证措施25八、顶管施工安全技术措施28九、施工进度保证措施35一、编制依据1、美丽城一期基础设施工程雨,污水泵站顶管施工图。2、现场踏勘。3、施工规范、规程序号规范、规程名称编 号1建设工程施工现场供用电安全规范GB50194932混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-20023混凝土和钢筋混凝土排水管GB/T11836-19994土压平衡顶管掘进机作业指导书Z/GJS0112001二、工程概况
2、1、本方案顶管工程穿越地段:美丽城一期穿越管径长度(m)雨水泵站1650钢筋砼套管130m2、工程地质:容重:19.2KN/m3;粘聚力:30 KPa内摩擦角:143、避免管道顶进过程中及顶管完成后沉降的几项措施:3.1、地下水的处理:该工程顶管地段地下水位较高,因此在穿越卫河顶管施工中,工作坑采用双排帷幕桩工字钢做法,进行帷幕内降水,从而使帷幕桩外的地下水位保持相对静止,而不会影响卫津河的基础因大量降水而变形。帷幕桩采用双排700水泥搅拌桩咬打,桩长15米,水泥含量15%,养护72小时后方可开挖工作井。3.2、顶管方法的选择:为稳定土层、防止塌方、涌水、控制地面无沉降,本工程顶管采用TY18
3、00土压平衡顶管掘进机机械掘进,保证开挖面稳定和原有设施的安全,从而确保工程顺利实施。3.3、顶管完成后沉降的预防措施:在顶管施工完成后,为不造成今后的地面沉降需对管外壁压入填充物。本次压入物选定为水泥+粉煤灰浆液,其配比为1:10,使用定量水稀释水泥粉煤灰,置入压力罐中,使用高压空气压入,压入口还使用触变泥浆孔管。在此步骤施工时,我公司可以邀请京津塘高速公路管理人员进行现场监察。3.4、施工过程中的沉降及位移观测3.53.5.2、监测控制点及测试方法采用独立高程系统,在远离顶管施工区100m的地方设置两组稳固水准点,采用水准仪按国家水准测量规范往返求出该四点高差,该四点即为本工程变形监测的高
4、程基准点,各监测点的高程是通过高程基准点形成的一条二等水准闭合线路,由线路中的工作点来测定各监测点高程。各监测点的初始值取三次观测平均值。3.5.3、高速公路沉降观测频度及时间安排顶管作业期间:每天观测一次。工程竣工后的一个月内:每周观测一次。3、工程内容:工作井制作、顶进设备安装、管道顶进。顶进管材:管道主体采用直径为1860mm的钢筋混凝土管(公路级管),管壁厚度为155mm,单节管长3.0m。管道连接方式为柔性接口,钢承口管(即F口)。4、拟定工作井、接收井尺寸:工作井:长*宽*深=9*5*8.5m接收井:长*宽*深=7*5*8.5m6、总体施工要求6.1、顶管作业时,第一节管顶进方向应
5、认真加以控制,仔细检查和测量,轴线偏差不超过顶进长度的1.5。6.2、顶管工程中顶管中线偏移纠偏时应根据穿管的要求进行控制,不能随意调整中线方向。6.3、顶管作业开始后,应连续进行,不宜中途停止。三、总体施工部署1、工程总工期计划开工时间和总工期要求:56日历天。具体安排见施工进度计划表。2、项目经理部组织机构2.1、针对本部分顶管工程规模、特点和技术要求,我公司专门选派施工经验丰富、责任心强、曾多次承建顶管工程的人员出任项目经理,配备技术水平高、解决问题能力强的项目总工。2.2、组织有关部门技术、业务能手到本工程项目经理部任职,在项目经理、总工的领导下,各尽其职。2.3、集中选拔操作水平高的
6、整编制施工队伍,组建降水、工作井、机械顶管、等专业施工队伍,确保工程保质保量按期完成。3、生产准备3.1、施工临时用电:施工现场配备2台120KW发电机供电。临时动力线按“三相五线制”架设。3.2、确定管线范围内及施工用地内所有障碍物, 如: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。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。3.3、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。3.4、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。四、主要工程量顶进D1,650钢筋砼F型柔
7、性接口管 130m五、主要机械、设备1、施工机械设备配备计划序号设备名称规格型号单位数量1水压平衡掘进机TY1650台12液压千斤顶DT200台53液压站BZ31.5 台14发电机120KW 台25注浆泵UBC3台16空气过滤、除油装置套17汽车吊50t台18潜水泵2”台69运输车10m台110自卸汽车15t台111汽车吊8t台112汽车吊32t台12、测量与监视装置配备计划序号仪器及设备名称数 量型 号1 水准仪A-29-C01固1DZS3-12 水准标尺B-201-C0115M3 经纬仪A-28-C03固 1TDJ6六、主要施工方法(一)、施工程序1、在卫河南侧建造工作井。在工作井内的顶进
8、轴线后方布置后背墙、千斤顶,将敷设的管道放在千斤顶前面的导轨上,管道的最前端安装掘进机。当管道高程、中心位置调整准确后,开启千斤顶使掘进机切入土层,利用螺旋输送机出土,此时,工人可随时将弃土通过运土设备从顶进坑吊运至地面。 2、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。(二)、施工工艺1、封闭式施工工艺根据地质情况,该工程选用大刀盘土压平衡顶管掘进机,土压平衡顶管掘进机可以完全保证顶进过程中的土层稳定,防止塌方、涌水等,以达到控制地面沉
9、降的目的。(三)、工作井、接收井的施工1、顶管工作井采用36#钢板桩支撑。工作井采用双排帷幕桩工字钢做法。为减少降水c对道路的影响采用帷幕桩内降水,采用双排700水泥搅拌桩咬打,桩长15米,水泥含量15%,养护72小时后方可开挖。 2、大口井降水本工程拟在每个工作井开挖前均设两眼大口井进行降水。钻孔深度为20米,井径为DN600。钻孔:井管埋设底标高11.5m,钻孔直径:600,垂直度1。下井点管:钻孔到达规定深度后,拔出潜水钻机,即下入井点管到达设计标高,井管上端固定,防止井管维续下沉。加砂:下入井点管后,立即向孔内加砂,黄砂规格按设计要求而选定。抽水清孔:加好黄砂后的井点管要及时抽水清孔。
10、3、正式抽水:在工作井开挖前7天设置2”潜水泵抽水,井测定水位观测孔内水位是否达到要求,工程开挖施工过程中井点降水要连续进行。4、水泥搅拌桩的施工方法:根据测量人员给出的坐标点,放出顶管坑的数据,打入控制木桩,并用白石灰粉画线,用人工刨土方法,刨出水泥搅拌桩沟,挖深1米,宽度0.8米。水泥搅拌桩采用计量泵注浆,保证延米用量。应满足“三喷六搅”均匀搅拌操作方法成桩,必须连续性完成该工程,为保证水泥强度,采用双轴或三轴式打桩机,保证搅拌桩的垂直度和桩体的搭接。水泥搅拌桩打完最后一棵3天后可行打钢板桩工作。 土体加固措施:为了防止掘进机头在顶进初始阶段下沉,本工程在顶管工作井前壁8米范围内打水泥搅拌
11、桩,深度为6米,水泥含量为7%。5、打钢板桩钢桩选用工字钢,工作坑及接收坑四面选用I36b型号工字钢,一顺一丁密排,桩长12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1515厘米方木做水平控制梁,用1010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。6、挖工作坑第一步土。工作坑均采用机械挖土,土方全部外运, 设二步框架,第一步顺水距地面1.0米,最后一步顺水距离管顶 0.5米,框架为36号B型双排对焊工字钢,支撑采用200无缝钢管与框架焊接,四周加焊45度斜撑、焊口要牢靠、不得漏焊。施工时
12、从原地面先向下挖1.0米,即工作坑第一步顺水(水平框架)处,边挖土边卡板。7、安装一步顺水,根据计算工作坑做2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(120、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钢筋将顺水与钢桩焊接牢固。8、挖第二步土,作第二步顺水
13、。利用挖机挖土,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16钢筋做横肋与钢桩焊住,挖第二步土改用人工挖土。以此类推再作第三步顺水9、挖最后一步土,用木板卡工字钢槽口做基坑四面的挡土板,中间用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无砂砼管,坡度1%,空隙的地方用石屑填充。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,清平基坑地面,遇有腐软
14、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。10、基础做法:10.1、碎石垫层:在原状土上用碎石垫层,石子粒径在913cm,垫层厚度10cm 。10.2、砼工作坑基础:采用C20混凝土,厚20cm。混凝土与钢板桩间要涂刷隔离剂防止粘结,表面要抹压光滑。11、接收井做法同主工作井(四)、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。1、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。本工程导轨采用复合型导轨。2、顶铁的安装和使用应符合下列规
15、定:2.1、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。2.2、更换顶铁时,应先使用长度大的顶铁,顶铁拼装后应锁定;2.3、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20cm30cm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。2.4、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;2.5、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。 3、千斤顶和油泵 依照轨道和管道中心线、高程为参考,进行稳置主顶油缸底架,
16、油缸底架中心线与所顶管道中心线在同一垂直平面内,油缸底架及主顶油缸稳置要牢固并在允许偏差范围内。4、后背及后背墙 根据管道直径选择墙宽5.5m,高2.5m,墙厚50cm的后背铁。4.1、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土体,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。5、顶力计算(1)控制土压力值P P=K0hK0静土压系数,按土质取0.33土容重h覆土深度P=0.3319.27 =44.35
17、KPa (2)顶管机初始推力FOFO=PR2R混凝土管有效半径FO=44.353.14(0.825)2 =114.8KN (3)一次顶进管子阻力PO=fDL f磨阻系数,按土质取10D管外径L顶进长度PO =103.141.65130 =6735.3KN (4)一次顶进总推力F1F1=F0+P0 F1=130KN +6735.3KN =6865.3KN (5)每延米推力为6865.3/13052.8KN(6) 后背反力计算S=Kprh3(h1+2h2+h3)b/2F=1.921安全7、管道接口及其它:F型钢承口砼管接口采用柔性接口。8、洞口止水为阻止地下泥水及触变泥浆从管外壁与土体形成的缝隙流
18、入工作井,特制作止水圈,止水圈主要由二片14mm钢制法兰盘和一片橡胶垫组成,橡胶垫内含胶量应大于5060%。要求双层封闭圈中心线与管中心线一致。(五)、土压平衡顶管施工的具体方法1、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。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、第3管之间的联结。在第1节管与机头间加M3
19、0螺栓4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。2、第二步,机械出土。土压平衡机头顶管原理见下图:利用工作井内顶镐做动力,机头向前方顶进,同时机头大刀盘旋转搅土到底部,通过螺旋输土机将底部的土搅升至机头内,从出土口处将土挤出,再以人工用轱辘马小运土车将土运走。一般顶镐开动前应先开动大刀盘使其旋转,再开镐。运土设备是在混凝土管内铺设轻型轨道,材料为8厘米宽的槽钢,下面用同型号的槽钢做横梁,横梁间距1米,轨道和横梁之间焊接,做成长为2米的轻型小骨架,骨架与骨架之间用14螺栓连接,骨架应提前在地面上制作好,摆放整齐,放在离工作坑稍远处。由于管线较长,管内运
20、土采用卷扬机和人工配合推动轱辘马小车,将土运到工作坑内,用吊车将土吊至地面上的运土车内运走。3、第三步,回镐、下顶铁。当顶镐油缸伸出有0.7米,够下1块顶铁的长度时,应将镐回油,下1块顶铁,以确保平稳顶进。4、第四步,出镐顶顶铁、顶进、出土。根据计算,注浆压力为0.2Mpa最好,注浆量控制在理论计算值的1.5倍左右,实际压浆量要根据具体情况测定。如果压浆量超过理论压浆量数倍,则应改变泥浆配方,增加泥浆的粘度和稳定性。例如提高含土率,掺加粉煤灰、木屑,增加化学浆糊等等。注浆孔一般设置在环形套筒的下面,套筒向后开口,环向连通。同一断面上设置3个,环向均匀布置。注浆时要遵循“先压后顶,随顶随压”的程
21、序。顶进时要及时有效地进行同步跟踪注浆,确保形成完整的泥浆套,同时在管道四周定时补压浆,确保泥浆套不流失破坏。5、第五步,开镐顶进测量。顶管时测量非常重要,要勤顶勤测,随时校正,切不可单纯为了求快而少测、漏测,一般在下管前和下管开一镐后都应测一镜子,此时若发现偏移容易校正。正常顶进时每顶进1米时测1次。测量采用激光经纬仪和水准仪配合进行。步骤5开镐顶进测量:6、第六步,回镐下管。下管前,将镐回到头,将管道内所有的工艺管路全部临时断开,管内及坑内所有电源断掉,坑内的人员全都走到管内或上到地面上。下管要由专人指挥。管子下到导轨上时,管外皮与导轨之间不能有空隙。下管要注意插口朝前,承口朝后。在插口安
22、装胶圈时要涂抹凡士林,以使开镐顶紧管接口时胶圈均匀被压缩,不被扭曲、翻转,防止漏浆漏水。7、第七步,下顶铁、出镐顶进(重复步骤3、4)。管子稳定好后,上好胶圈,在胶圈上抹匀凡士林,下弧形顶铁,再下型顶铁,后开镐,先顶型顶铁,再顶弧形顶铁,再顶管子,将刚稳定好的管子与前1节管子顶严紧。同时连接好各种注浆管路、行灯电路、机头连接电路、出土车轻轨。8、第八步(重复27步骤)进行9、第九步拔桩、进副坑。当机头顶到接近副坑时,开始拔副坑进洞口范围内的钢桩,采用25t吊车或振锤。桩拔起后不要全部拔出,比管外顶稍高即可,当机头全部被顶进副坑内,再将桩拔出,倒换木板。10、将机头吊至地面上,运回到主顶坑,开始
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