道路顶管项目施工方案.docx
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1、顶管施工方案一、 工程概况二、施工计划本施工段计划施工时间为2008年3月27日至2007年4月27日。三、施工组织1、人员项目经理:郭文武现场技术负责人:谢海涛质控负责人:王安安全负责人:张连清测量负责人:孙向杰详见项目部织机构框图2、施工设备配备320T顶镐2套;2T卷扬机2台;5T卷扬机1台;压浆泵1套;16T吊车一台;8T吊车1台;Z50装载机1台;50KW发电机1台;电焊机2台。3、现场布置在京良路与芦求路交叉部位丁字路口绿化带上设置顶管工作坑,工作坑临时占地东西长12m,南北长20m,接收坑临时占地东西长12m,南北长15m。工作坑及接收坑临时占地全部设置在京良路两侧,施工临时占地
2、不会影响京良路及芦求路车辆通行,施工期间,车辆全部正常通行,不做导行路,只在围挡上设置警示灯及警示标志,提醒过往行人和车辆注意交通安全。详见穿京良路顶管平面布置示意图。四、施工方法1、工艺流程测量放线工作坑开挖、支护后背、导轨、顶进设备布置管道顶进检查井砌筑闭水试验土方回填。2、测量放射线采用经测量监理工程师批复的测量控制网进行施工放样,固定保护好控制点,并经常复核。工作坑定位采用全站仪,管道中线控制采用经纬仪,标高控制采用水准仪。地面坐标点导入井下采用直接导入法,利用坑口埋设的坐标点和测量控制网控制点,以支导线的形式,建立井下顶管掘进使用控制点。地面高程点导入井下采用悬挂刚卷尺,导入标高时,
3、用两台S3水准仪同时进行,并独立导入三次,其互差不超过井筒深度的1/8000。每一个工作坑设置三个水准点。3、工作坑的开挖、支护(1)工作坑位的布置本工程顶管主要是穿越京良路,根据现场道路通行条件,设计管线位置、顶进距离等因素综合,确定在桩号为0+000设置一个接收坑,0+054设置布置一个工作坑,由桩号0+054向0+000顶进,即由南向北顶进。(2)工作坑下口尺寸长度计算:L=L1+L2+L3+L4+kL工作坑的最小长度(m)L1混凝土管单根长度(m)取2 mL2下井管段长度(m)取0.3 mL3主油缸长度(m)取1.2 mL4未顶出顶的管道最小长度(m)取0.5 mk后座、刚性顶铁和环形
4、顶铁厚度之和,再加上安装富余量(m)取1.6 m则:L =2+0.3+1.2+0.5+1.6=5.6m(取6米)宽度计算:B=D+(2.02.4)B工作坑的宽度(m)D管道的外径(m)则:B =1.050+0.117*2+2.0=3.28m(取4米)深度计算:H=H1+D+hH工作坑的深度(m)H1顶管覆土厚度(m)D管道的外径(m)h操作空间高度(m)取0.5m则:H=6.10-(1.050+0.117)+(1.050+0.117*2)+0.4 =6.617m (取6.7米)经计算取为长*宽*深=6*4*6.7m。(3)施工流程人工开挖至自然地面下0.8m设第一道盘撑插大板挖土降大板第一道盘
5、撑设八字撑挖土降板至第一撑下2m设第二道撑循环施工工作坑底。(4)土方开挖工作坑开挖采用人机配合作业,在挖至距离底标高20cm时,采用人工挖土,以防拢动坑底原状土。(5)坑底支护采用钢木支撑法支护。工作坑分两层支护,第一道支护设在自然地面下80cm处,第二部设在第一道盘撑下2米位置,第三道盘撑设第二道盘撑下1.5m 位置。支撑材料采用4米长大板及30#工字钢。每步大板支撑两道盘撑,第部盘撑设不小于2m八字撑。4、顶管工作坑基础和导轨工作坑基础采用土槽木枕基础。将工作坑底部平整后,在坑底挖槽并埋枕木,枕木上安放导轨并将导轨用道钉固定于枕木上。导轨采用普通导轨,用两根槽钢相背焊接在轨枕上制成,导轨
6、面标高与管子内管底面的标高相等。两导140mm733mm导轨安装图25mm1050轨要顺直、平行、等高,其纵坡与管道设计坡度一致。安装后的导轨要牢固,不得在使用中产生位移,并应经常检查校核。导轨安装允许偏差为轴线位置:左右3mm;顶面高程:0+3mm;两轨内距:2mm。两导轨净距计算B=2*(D-h-e)*(h-e)0.5=2*(1050+117*2-140-25)*(140-25)0.5=733mm其中:B基坑导轨间距(mm)D管外径(mm) h导轨高(mm)e管外底距枕铁面的距离(mm)按上述公式求出DN1050顶管导轨之间的宽度为733mm。5、顶管后背墙设计 顶管利用坑壁土体作后背,后
7、背所能承受的最大的顶力取决于顶管管道所能承受的最大顶力,在最大顶力确定后,据此可进行后背的结构设计。后背的尺寸主要取决于管径大小和后背土体被动土压力。所设计的后背具有充分的强度、刚度、且后背墙表面要平直。(1)后背墙布置顶管后背采用拼装式,在墙面横排200mm200mm枕木,枕木前密排30#工字钢,在工字钢前再横排顶铁。横排枕木是为了使顶力均匀的分散在后背墙上,同时将工字钢下扎500mm是为了加强锚固。后背墙布置详见顶管后背图顶管后背图 (2)后背墙核算 工作坑后备的受力分析受力分析见右图:反力R应为总推力P的1.21.6倍,确保安全后背墙每米宽度上的被动土压力:P被=0.5*rh2* KP+
8、2chKP0.5=0.5*17.5*4*4*3+2*5*4*1.732 =489.28kN/m总被动土压力R总= P被*B*H=489.28*4*4=7972.48 kN式中:P被:每米宽度上的被动土压力(kN/m) R总 总的被动土压力kNg:土的容重(KN/m3) 取17.5 KN/m3h:后背墙的高度(米) 取4m(入土1米)B:后座墙的宽度 取4m KP:被动土压系数 KP= tg2(45+f/2) f 取30 c:土的内聚力(KPa) 取5 kN/m2R/P=7972.48/5226.27 =1.53,可确保安全(P值计算详见P7)6、起重架及顶管平台搭设(1)起重架下管起重架采用4
9、根219厚壁钢管L=9m,顶部用60mm圆钢连接,两端索紧,架底部焊接在平台上横向放置的30槽钢上,支架加肋。出土及下管采用卷扬机,设2t卷扬机1台,5t卷扬机1台。先在地面上组装好四根腿柱及顶部穿械,挂好定滑轮及钢丝绳,再用吊车吊起人工定位焊接。架子顶部用60圆钢连接,两端锁紧,架底部焊接在平台上横向放置的30槽钢上,支架加肋,增加稳定性。出土及下管采用卷扬机,设2T卷扬机1台,5T卷扬机1台。下管用5T卷扬机,吊土用2T卷扬机。安装要牢固、线路要清晰,滑轮要转动灵活。(2)平台主梁使用40#工字钢四根,其上满铺150*150方木,留出下管管口位置,焊接好工字钢使其稳定。下管及出土口尺寸为3
10、.5*2.5m,三面用架子管焊出围栏。详见工作平台及起重架示意图。7、设备安装(1)千斤顶固定在、支架上,并与管道中心的垂线对称,其合力作用点在管道中心的垂直线上。(2)油泵宜设置在千斤顶附近,油管要顺直、转弯少,油泵与千斤顶相匹配,并有备用油泵,油泵安装完毕,进行试运转。(3)安装后的顶铁轴线与管道轴线平行、对称,顶铁与导轨和顶铁之间的接触面不得有泥土、油污。顶铁要原地足够的刚度,顶铁单块放置时能够保护稳定。顶铁的相邻面互相垂直,顶铁上有锁定装置。顶铁与管口之间采用缓冲材料衬垫,当顶务接近管节材料的允许强度时,管端应增加U型或环形顶铁。(4)管节未进入土层前,接口外侧垫麻丝、油毡或木垫板,管
11、口内侧留有1020mm的空隙;顶紧后两管间的孔隙宜为1015mm。8、顶铁布置顶铁选用1组4000kN(400t)级专用配套顶铁(顺铁)。每组配套顶铁的规格为200*300顶铁L=mm600250备注顶铁数量(块)229、顶进作业顶管采用加重D1050钢筋混凝土企口管顶管,油麻接口,管节接口内侧的间隙采用石棉水泥砸实。(1)顶力计算及顶镐选择计算总顶力:P=f*r*D12H+(2H+D1)tg2(45-/2)+ w/rD1*L+Pf =0.4*17.5*1.2842*3.7+(2*3.7+1.284)*tg2(45-30/2)+10.75/(17.5*1.284)*54+0=8.988*(7.
12、4+2.892+0.478)*54=5227.24KN其中:P计算总顶力 KNr管道所处土层的重力密度 取17.5kN/m3D1管道的外径 取1.284mH管道顶部以上覆盖土层的厚度 取3.7m管道所处土层的内磨擦角 取30w管道单位长度的自重 取10.75 kN/mL管道的计算顶进长度 取54mf顶进时,管道与周围土层之间的内磨擦系数 取0.4选用2台320吨顶镐(行程1.2m)(2)施工顺序导轨、后背完成顶管设备安装就位后,即可进行顶进工作。将第一节管下至导轨上,校核导轨的中线和高程以及坡度,合格后即可顶进。第一节管安放合格后,管前端安装钢刃角开启高压油泵、千斤顶工作管道顶入土内300mm
13、停止顶进,进行人工掏土作业,到管前端钢刃角边止开启高压油泵再顶进300mm人工的掏土,以上操作反复进行,最终达到全部顶完。(3)顶进由于本工程顶管穿越的障碍物为路面,所以在顶管作业中必须严格遵守“先顶后挖”的原则,严禁超挖。人工掏土必须先上部后下部,挖土坡度不得大于60,以防止塌方事故。管前掏土距离50cm/镐,管顶超挖不超过1.5cm,管下部135范围内严禁超挖。出土有固定的出土方向,出土采用专用运土斗车,每处二台交替使用。斗车行进由卷扬机拉动,斗车装土运到工作坑内后由升降滑动组设备吊到自然地面,按固定的出土方向,堆入在规定的弃土场。施工人员应协调配合,随时清走坑上堆土。顶进过程中,应随时进
14、行高程和中心的校核测量,每班应有顶管记录和交接班记录,及时控制高程与中线,随时纠偏。对顶管施工,在两管端相距100cm时,在两管端中心挖一个小洞,贯通后,校核两管的中心线,做最终纠偏、对口。顶进过程中,要随时检查顶铁情况,特别注意顶铁摆放是否直顺、换放顶铁时,要用1.2米的长铁。200300型顶铁双行每镐顶进长度不大于2.5米。顶管结束后,管节接口的内侧间隙采用石棉水泥或水泥砂浆密封,填塞物要抹平,不得凸入管节。(4)测量、纠偏1)顶进高程测量首先在顶管工作坑内设置两个稳固的临时水准点,每次高程测量都要进行闭合检验。在第一节管入土时,高程测量间隔为30cm/次。特别注意第一管节的末端高程的测量
15、,以掌握首节管坡度。在以后的正常顶进中,测量间隔放大至50cm/次。每顶完一程后,对前端进行水平测量,若发现“扎头”或“抬头”问题,认真作记录,为下一程顶进时纠正提供依据。2)中心偏差测量中心测量采用经纬仪定位。在顶管的前端及最后端管内顶部标注顶进中心轴标尺,用经纬仪测量每顶一程的左右偏差变化,认真作顶进测量记录,为下一程顶进时纠偏调整提供依据。3)纠偏误差校正应逐步进行,测量密度增加到10cm20cm/次。视管道偏差量采用超挖纠偏和顶土纠偏。超挖纠偏一般在12cm偏差时采用,在管子偏向的反侧适当超挖,而在偏向侧留土坎,形成阻力,使管在顶进中向阻力小的超挖侧偏向。顶土纠偏适用于偏差大于2cm的
16、情况,用方木顶在管子偏离中心一侧的外管壁上,另一端在垫有钢板或木板的管前土壤上,经顶镐施力,使管子得到校正。D1050顶管允许偏差见下表:序号项目允许差(mm)检验频率检验方法范围点数1中线位移30每节管1测量并检查测量记录2管内底高程+10 -20每节管1用水准仪检查3相邻管间错口10每个接口1用尺量工具管开始顶进510m的范围内,允许偏差为:轴线位置3mm,高程0+3mm。当超过允许偏差时,采取措施纠正。(6)顶管过程需注意的问题1)顶管施工中的测量,要建立地面与地下测量控制系统,控制点设在不易扰动、视线清楚、方便校核、易于保护处。2)全部设备经过检查并经过试运转。3)顶进开始时,要缓慢进
17、行,待各接触部位密合后,再按正常顶进速度顶进。4)顶进中若发现油压突然增高,立即停止顶进,检查原因并经过处理后方可继续顶进。5)千斤顶活塞退回时,油压不得过大,速度不得过快。6)下管时工作坑内严禁站人,当管节距导轨小于50cm时,操作人员方可近前工作。7)顶进时,工作人员不得在顶铁上方侧面停留,并随时观察顶铁有无异常情况。8)顶管完成后的工作坑应及时进行下步工序,经检验后及时回填。10、地面沉降控制措施(1)加强管理,严格遵守操作规程,严禁超挖,避免塌方。(2)加强测量控制,尽量避免大角度纠偏。(3)根据土质合理选择工具管。(4)覆盖层不能太薄。(5)加强地面沉降观测,发现异常,及时上报并采取
18、相应措施。11、土方回填(1)土方回填在管道安装完成,经检验合格后进行。为便于达到夯实的密实度标准,填土的含水量要接近最优含水量。回填之前对填土进行击实试验,以求出最优含水量和最大干容重。(2)管顶50cm以下回填以机械以电动蛙夯为主,边角部位用冲击夯辅助,管顶50cm以上回填机械采用振动碾或装载机,管道两侧三角部位由人工回填。(3)回填土采用分层夯实,蛙夯、冲击夯每层虚铺厚度不大于25cm,振动碾每层虚铺厚度不大于40cm,填土分层取样检查,合格后进行下一层回填。(4)回填土方采用运输车装运到现场,在管顶500mm以下土方采用装载机运土到基槽,人工摊铺,蛙夯结合电夯、木夯夯实。管顶500mm
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