部分管网开槽埋管改顶管施工方案.docx
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1、XXXXX部分管网开槽埋管改顶管施工方案1 工程概况本次顶管施工内容为XXXXX中部分管网的施工,拟采用D800钢筋砼管顶进,其中部分穿越桥梁段采用D1200钢筋砼管顶进,埋深按7米计。2 施工现场用电、用水工作井井区施工临时用电量需100kW。 工作井井区现场临时用水采用抽取地下水使用。3 顶管工作井、接收井设置及场地布置顶管工作井与接收井间距按80米左右为标准,以一工作井一接收井间隔设置,同时可根据现场周边环境灵活调整,以不影响周边环境和满足顶管施工要求为原则。顶管工作井周围需占用一定面积的施工场地,以布置顶管施工需要的地面机械设备、供电供水、管材堆放区、临时堆土场、车辆进出便道及维修区棚
2、、泥浆沉淀池等临时设施.4 施工程序顶管施工程序图管节预制工作井和接收井内检查井施工回填转向顶管顶管设备准备竣工开工闭水试验试验机头进洞顶管机头出洞工作井施工接收井施工检查井施工施工沉管预制5、 沉井施工一、重点、难点分析1、二、施工过程中的解决方案沉井为钢筋砼结构,施工内容主要包括:基坑开挖、制作井壁、开挖下沉、下沉、封底等内容。采用就地分节预制,分节下沉,其工艺流程如下:浅基坑开挖垫层铺设找平制作模板绑扎钢筋井身现浇拆模板凿垫层接井身井内除土沉井入土下沉井沉到位封底(一)降水本工程沉井地质情况依次为静止水位埋深为2.2-4.7m为了保证沉井顺利下沉,经计算本工程计划在沉井基坑边两眼井,井深
3、25米。经降水后进行基坑开挖。 (二)浅基坑开挖及挡墙开挖前在原地面标高处开挖基坑深大约1米,检查有无管线或其它障碍物影响沉井施工。进行测量放线,开挖面比工作井平面外围大于1m,垂直开挖,工人配合整平,开挖深度为大约1米左右,本工程地下水位埋藏为2.2-4.7mm,故基本上面没地下水,可干挖,然后人工砌砖墙(24墙)至地面,形成基坑工作面,挡墙外围的被挖空处应回填至与地面等高。先在刃脚底设计标高以下注浆厚2米,注浆加固土体强度为C25。再在挖好的基坑内填筑砂石垫层,砂石垫层厚600,压实系数不小于0.95。注浆的配比:水玻璃:水泥:粉煤灰注浆压力(MPa)水泥用量(t/m3)备注刃脚下部0.0
4、3:0.80:0.170.20.95洞口侧壁0.01:0.65:0.340.10.95(三)制作井壁(1)铺设垫木:刃脚下应满铺垫木,一般使用长、短两种垫木相同布置.垫木铺设数量计算公式n=G/(Lb式中=基底土壤承压力 n=垫木根数 G=第一节沉井重 Lb=垫木的长和宽(2)沉井模板安装:首先精确放出沉井平面大样(弹线)。 外侧要刨光,拼接平顺。 模板安装顺序为:刃脚斜面及隔墙面模板井孔模板绑扎钢筋主外模调整各部尺寸全面紧固拉杆,拉箍,支撑等。 沉井模板支好后,须复核尺寸,位置,刃脚标高,井壁垂直度,检查模板支撑。 支立第二节以上各节模板时,应用圆钢拉杆,环箍加劲牢固,不易支撑于地面上,以防
5、沉井浇筑中下沉造成跑模。 沉井砼灌筑,养护及拆模沉井砼灌注应沿四壁对称均匀进行,避免因高差产生不均匀下沉,第一段长度6米,每段沉井砼应一次浇完。(3)养护:正常洒水,覆盖。沉井顶面砼凿毛可在砼强度2.5MP时提早进行。(4)拆模:砼达到规定强度后即可拆模,拆模顺序为:井壁外侧面模板及井内模板隔墙下支撑及隔墙底模刃脚斜面下支撑及刃脚斜面模板。(5)拆模的注意事项:-隔墙及刃脚下支撑应对称依次拆模,由中向边进行。-拆模后,下沉抽垫前应将刃脚回填密实,防止不均匀下沉。(6)接高注意事项接高时底节顶面应高出地面0.5-1.0m,应在下沉偏差允许范围内接高。当沉井底节在偏斜状态时,严禁竖直向上接高,接高
6、时各节的竖向中轴线应与下面的一节重合,外壁应竖直。 (四)沉井下沉1.沉井下沉沉井下沉主要是通过从井孔内挖土,清除刃脚下阻力,依靠自重克服井壁磨擦力下沉。下沉采用降水井排水开挖下沉。挖土时先将刃脚内侧的回填土分层挖去,定位承垫处的土最后挖除,一层挖完再挖第二层。土质松软时,在分层挖回填土的过程中,沉井即逐渐下沉,当刃脚下沉至沉井中部土面大体齐平时,即可在中部先向下挖深40-50cm,再向四周均匀扩挖,再分层挖除刃脚内侧的土台。在坚硬的土层中,可先分段掏空刃脚,随即回填砂砾。即跳槽法开挖,最后挖定位承垫下的土(岩)层。2.沉井的施工测量沉井顶面中心测量:导线点利用红外线测距仪,直接测出沉井中心位
7、置或利用预先设置的基线三角网进行交汇法测出沉井中心位置,根据中心位置检查沉井各点下沉中的偏差,在施工中予以纠正。刃脚标高测量沉井下沉前求出刃脚假定标高,下沉接高时,将刃脚底面标高返至井顶面。接高测量:沉井接高时,其基准面也要逐节向顶面返,保持上、下基准面平行,竖向轴线垂直。下沉深度测量:按实测顶面标高和量得的沉井高度,计算下沉深度标高。当最后一节沉井,下沉至顶面露出水面0.5m时,应设置防水挡土墙围堰,再继续下沉至设计标高。(五)沉井封底及底板砼浇筑待沉井到位稳定后(8小时累计下沉量10mm)即可沉底。1.封底前应整平地基,将刃脚以上的浮土清除,铺设碎石导流盲沟,使水由盲沟汇集到直径300的钢
8、制排水滤鼓,再由潜水泵抽排水地下水,防止封底砼及钢筋砼底板未达到设计强度前被地下水损坏。2.沉井到位后挖除上部松散土层,浇筑封底砼。封底砼中预埋直径16间距1000钢筋纵横。3.沉井封底采用干封底,地下水必须降低至沉井刃脚以下50cm才可浇筑封底砼。4.绑扎钢筋、砼浇筑(六)沉井下沉过程中几种问题的纠正1.倾斜处理沉井下沉完毕,要求倾斜在1/100以内,为达到这一目的,沉井及时预以纠正,但纠偏过程中加强监测。另一方面,挖土下沉要均匀进行,尽量避免倾斜发生,严格控制倾斜度在1/100之内。2.水平位移过大的处理沉井下沉完毕,要求水平位移100mm,水平位移过大就要纠偏。要注意的是:沉井倾斜调整和
9、位移纠偏,需在沉井终沉标高1.0m之前必须完成。3.沉井突沉的处理沉井应该正常速度下沉,不要过快也不过慢,要防止由于挖土过快或地质骤变,或下雨井内积水过多等使下沉失控,产生突然过大的下沉,发生下沉不仅井壁受力不均容易开裂破坏,还可能会造成安全事态。预防措施是:首先了解土层情况做到心中有数,其次控制挖土速度,再有准备好备用水渠,及时排除井内积水。一旦发生突沉。可立即在刃脚斜面回填。4.沉井不沉或超沉的处理当沉井下沉不顺时要及时了解地质情况,如地质无异常情况可考虑在沉井上压载,也可在沉井外用水冲刷,减少井壁摩阻力。当沉井下沉时有超过设计标高的趋势时,为防止超沉,除需在刃脚下垫块石和刃脚面下回填砂砾
10、等措施以制止下沉外,在沉井制作之前,在底板下注入水泥浆和顶部标高在刃脚踏标高以上注入水泥浆,也是起到防止超沉作用,又起到隔水封底作用。6、顶管施工顶管施工是以顶管工作井为起始点,在工作井内安装主顶千斤顶系统提供水平推力,先将安装在导轨上的顶管机头从前墙预留的出洞口破封门推入土中,由机头导向,然后将钢筋砼管跟随机头一节一节地推向前顶进。与此同时,机头挖掘的泥土被不断排出,经运输至工作井,再经垂直运输至地面外运弃土。采用24小时连续施工,直至机头进入接收井回收,完成该次顶管管道铺设。顶管施工流程框图见图一:施工准备地面设备安装井内设备安装机头穿墙出洞注 浆测 量挖土、运土顶 进中继间安装井内安装后
11、续管节井内回收机头管道贯通机头进洞管内接头止水图一 顶管施工工艺流程图一、 顶管工艺选择顶管有土压平衡法、泥水平衡法及气压平衡法等多种施工方法,是由顶管工具管(机头)的功能分类而定的。应根据机头穿越的土层性质和地下水情况等因素,选择合适的顶管机头。顶管机头安装在管道的前端,它具有控制顶管方向、挖掘和防止坍方等功能,其外形和尺寸与管节相近。根据本工程顶管沿线将穿越的土层及地下已探明障碍物等情况,拟选择较为经济且排障能力强的敞开式带胸墙土压平衡机头。它是以挤压形式使前方土体进入土仓,并充满土仓,在正面土压力作用下,土仓内的泥土通过设在胸板上的洞口进入后仓。经管内水平运输排泥至地面。带胸墙土压平衡机
12、头由前管、后管、纠偏千斤顶、缩窗环、临时封门以及设置于1号管上的应急闸门构成。如图二所示。图二 带胸墙土压平衡机头结构图根据土层渗水情况变化,确定安装那级缩窗环,使开挖面土体保持稳定。 在安装适当缩窗环的情况下,顶进压力可缓慢将土挤入管内,人工取土不能在窗口外挖土,在前管工作区将土装入后管运土小车运土。操作人员必须随时观察窗口入土的快慢难易,判断土质是否发生变化,如有地下水渗流,应及时向前顶进压紧土体,必要时用临时封门将窗口封闭。继续顶进当土质变软后要安装二级环,使土体挤入速度保持缓慢。在排除障碍物时如遇地下水丰富,开挖面失稳,应该适当增加降水井,将地下水抽至设计标高以下在进行顶进。二、顶管设
13、备安装顶管设备主要包括后背、油缸支架、主顶油缸、主顶泵站、导轨、穿墙止水等。三三、工作井地面设备安装地面设备包括:1、起重门吊。在本工程中按管节重量选用起重量为5t的门吊,吊放管节,安装顶管设备等用途;(1)起重门吊材料及结构根据现场实际情况、顶管工作井的尺寸和管节的重量,选用一根长20.0m的I45a工字钢为主梁,单跨最大间距为6.50m,立柱架采用I25a的工字钢制作,每跨的间距为4.5m,垂直高度为7.0m(如附图所示),节点均采取焊接形式进行。 (2)起重门吊基础的制作根据行车架跨度和管节总重量,立柱直接安装于混凝土路面上,地面钻孔镶膨胀螺丝固定;部分井口基础选用砼墩,长宽高为0.80
14、.81.0m的基础,并在基础上预埋50050016mm钢板,并在钢板上焊5根16钢筋,钢筋与钢板焊接时,钢筋必须弯成900与钢板紧密接触焊接。 (3)起重门吊安装1、行车架立柱先在地面上按设计要求进行拼装焊接,待拼装焊接完毕,用16吨汽车吊装,竖立于砼基础墩上与预埋钢板进行焊接。在吊装前,在单榀立柱横梁上绑上粗麻绳打结,吊车将立柱缓缓吊起,每榀立柱与砼基础墩上与预埋钢板紧密接触后,每边麻绳与地锚固定稳住,然后进行施焊连接。2、每榀立柱按设计竖立好后,再用两台16吨吊机将主梁缓缓吊起与立柱横梁紧密接触后,用吊板将主梁与立柱横梁相连接,再进行施工焊接。3、当主梁安装完毕,采用吊机将电动葫芦吊进主梁
15、,按照电动葫芦安装图和安装说明书进行安装。4、当电动葫安装完毕,松开行车架体上的绳索,行车架体安装完毕。5、行车架安装完毕,将电动葫芦电源接通,做行走和起升的调试。起升调试时,先采用2.5吨的顶铁起吊1.0m,来回走动,观察架体焊缝和变形量,架体无问题后,局部加载至管节重量,来回走动无问题,架体和基础无变形,进行吊装投入使用。(4) 起重门吊拆除当顶管任务施工完毕后,采取如下施工方法进行拆除:1、首先通过架体立柱上的爬梯上到主梁上,系好电动葫芦的吊点,将电动葫芦用吊机吊御。2、其次通过架体立柱上的爬梯上到主梁上,系好主梁上的吊点,用吊机稳柱主梁割开主梁与立柱横梁的节点,缓缓平放于地面。3、最后
16、通过架体立柱上的爬梯上到横梁上,系好立柱横梁的吊点和麻绳,稳住立柱,同时,一边安排四人拉好立柱上的麻绳,再进行割开立柱与砼墩的焊缝。最后缓缓将立柱平放在地面上进行拆除。 (5)吊装与使用、拆除时的注意事项1、在起吊安装和拆除时,有专人进行指挥。2、在绑扎吊点时,由有经验的老师傅进行指挥操作。3、在起吊安装时,严禁不戴安全帽进行操作,严禁在吊车起重臂下站人。4、在主梁解除、绑扎主梁吊点钢丝绳、吊具和高空施焊气割时,必须系好安全带。5、行车架在起吊重物试运行时,架下严禁站人,远离行车架3m进行观察。6、行车架在投入使用过程中,定专人进行操作和专人指挥。7、在投入使用过程中,经常检查吊装的绳具和电动
17、葫芦上的钢丝绳子是否有打结、起毛现象,若有必须换掉,才能使用。8、在起吊重物时,必须清楚起吊重物的重量,起吊重物底下严禁站人。2、主顶站液压系统。包括油泵、分压阀、油箱、油管等。高压油泵为42Mpa压力2台;3、膨润注浆系统。包括膨润土拌合池、压浆泵、管道等。对于长距离顶管,泥浆泵的泵压能力要求更高,压力不得低于3Mpa;四、 施工的主要工序1、管材的检验、卸载与存放、厂家供货时必须同时提供管材的内压、外压报告及产品出厂合格证。管材运至现场时必须对管材的外观进行检查,内容包括规格尺寸是否符合设计要求、管材表面是否有蜂窝麻面、管身是否有细裂纹、接口是否有破损现象、钢套是否有碰撞变形、预埋件位置是
18、否正确等,对存在问题的管节坚决退换。管材运至现场,经验收合格由吊车卸至施工现场管材存放区域,场地必须平整,地基牢固,防止因地面沉陷造成管端钢套环挤压变形。另外管材禁止多层堆码。2、顶进顶管的进出洞是顶管成功与否的关键所在,由于掘进机进出洞持续时间较长,必须有效的防止地下水及流砂涌入井内,避免洞口的坍塌。根据以往的施工经验,我方拟在进出洞口处采用水泥搅拌桩对土体进行加固处理,这样既可以有效防止流砂及泥水在顶进初期的涌入,顶管中根据我们的经验,在井壁上预埋钢板并焊接螺栓,顶管进洞前安装止水胶板,并用外夹钢板夹紧固定来施工洞口止水圈。工具头进洞前必须对所有设备进行全面检查,并经过试运转无故障,同时认
19、真核对止水胶板安装位置是否准确,外夹板安装是否牢固,确认无误后才可破除砖封门。进洞时注意止水胶板压入是否均匀,有无翻转、破损等问题,如有应将工具头拔出处理好后重新进洞。掘进机出洞时,要严格控制出洞时的顶进偏差。中心偏差不得大于50mm,高低偏差宜抛高510mm。若达不到上述要求,也应拉出掘进机,作第二次出洞。顶进初始阶段的顶进质量对后续顶进的管道轴线等有重要的影响。在进洞口处,掘进机距洞口外壁还余200mm时割掉洞口封堵钢板,快速推进掘进机进入接收井。管节外壁和工作井、接收井预留洞的环向间隙使用快硬微膨胀水泥进行封堵,封堵在顶管结束时迅速进行。掘进机出洞后顶进的起始阶段,机头的方向主要受导轨安
20、装方向控制,一方面要减慢主顶推进速度;另一方面要不断地调整油缸纠偏和机头纠偏。严格控制前5m管道的顶进偏差,其左右及高程偏差均不能超过50mm。在顶进过程中坚持“勤测、勤纠”的原则。纠偏角度保持在1020,不大于1。如果产生偏差,及时纠正。纠偏应逐步进行,坚持“缓纠、慢纠”的原则。注浆应和顶进同步进行,其原则是先注浆,后顶进;随顶进,随注浆;以保证管外围泥浆套的形成,充分发挥减阻和支承作用。在顶进过程中避免长时间的泥浆停注,保证顶进过程中的全部管段充满良好的泥浆套。顶进过程中根据顶力变化和偏差情况随时调整顶进速度,速度一般控制在30mm/min左右,最大不超过50mm/min。顶进过程中根据顶
21、力计算和实际顶力变化情况及时安放中继环,坚持安放后即使用,以减小后方千斤顶的工作负荷,减小设备磨损。管道顶进至离工作井前方内壁50cm时,应卸载,收回油缸和垫铁安装管节,然后继续顶进。.3安装管节(1)管材的选用选用符合设计要求的成品管材。管材在厂家供货时必须同时提供管材的内、外压报告及产品出厂合格证。并按管材的验收要求对管材进行进场验收。顶管管材为“F”型钢承口式钢筋砼管;采用“F”型钢套环,楔形橡胶圈接口。(2)管材接口管端之间的木衬垫是管节间均匀传递后方顶力、防止混凝土直接接触造成管端损坏的重要措施。衬垫材料为多层胶合板,厚12mm,误差5%。作为管材接口止水的楔形橡胶圈的外观和任何断面
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