夯管机施工指导作业书.doc
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1、一、概述夯管法施工是指用夯管锤(低频、大冲击功的气动冲击器)将待铺设的钢管沿设计路线直接夯入地层,实现非开挖穿越铺管。施工时,夯管锤的冲击力直接作用于钢管的后端,并通过钢管将冲击力传递到前端的管鞋上切削土体,克服土层与管体之间的摩擦力使钢管不断进入土层。随着钢管的前进,被切削的土芯进入钢管内。待钢管全部夯入后,通过压气、高压水射流或螺旋钻杆等方法将泥土排出。由于夯管过程中钢管要承受较大的冲击力,因此一般使用无缝钢管,而且壁厚要满足一定的要求。钢管直径较大时,为减少钢管与土层之间的摩擦力,可在管顶部表面焊一注水钢管,随着钢管夯入而不断注入水或泥浆,以润滑钢管的内外表面。夯管法施工的优点是:1、不
2、妨碍交通。2、对路面不会造成任何破坏。3、施工费用比传统的施工方法要低得多。4、施工速度快,一般情况下可达到712m/h,最快可达20m/h。5、不污染环境。6、设备简单、投资少,施工成本低。夯管法的缺点:1、 纠偏系统不完善,在钢管被夯进地层1.52m后,几乎不能再改变穿越方向。2、清除管内泥土较困难,清管设备不配套不完善。夯管法施工的适用范围:1、管径为2001000mm2、管线长度为1070m3、钢材为钢套管。4、适用于不含大卵砾石、基岩层的各种地层,包括含水地层,小于管径的卵石地层,粘土层、粉质粘土、粉土、黄土、耕植土、杂填土、砂土层以及强风化的泥岩、粘土岩等二、工作原理夯管过程中,夯
3、管锤产生的巨大冲击力直接作用于钢管的后端,通过钢管传递到最前端钢管的管鞋上,克服管鞋的贯入阻力和管壁(内、外壁)与土之间摩擦阻力,将钢管夯入地层。随着钢管的夯入,被切削的土芯进入钢管内,待钢管抵达目标坑后,将钢管内的泥土柱用压气或高压水排出,钢管则留在孔内。有时为了减少管内壁与土的摩擦阻力,在施工过程中夯入一节钢管后,间断地将管内的土排出。三、 夯管机的技术性能夯管机的冲击力一般情况下可达到500T,更高时可达800T,夯击力沿钢管的轴线方向。在钢管夯进1米之后,其方向就基本确定,因此夯击钢管之前必须对钢管的方向进行反复校正以保证穿越钢管的准确性。夯管机在工作过程中不会产生巨大的竖向振动,其振
4、动主要是沿钢管的轴线方向,因此对周围地层不会造成挤压破坏。在夯击过程中钢管对周围土体的挤压变形量沿钢管的切线方向不超过4cm,其破坏力影响半径不超过1.0m。四、 施工工艺1、 施工工艺流程施工准备修筑施工便道场地平整测量放线工作坑的开挖设备进场摆放导轨的安装定位管鞋的制作设备的连接夯进作业管口的处理管口焊接及防腐继续夯进作业清除管内泥土主管穿越设备撤离管够回填。2、 施工过程1)、施工准备a、 施工勘察和图纸准备施工前,组织有关人员到施工现场进行现场调研,熟悉施工图纸,在了解地质条件、施工场地的基础上选择可行的施工方法。根据场地情况选择施工设备、施工机具和其它临时施工用料。编写施工技术方案和
5、施工技术措施。b、 机具准备做好施工机具、施工设备的维护和检修,保证施工机具完好率达到100%。c、 地质资料的准备积极与有关部门取得联系,了解掌握施工地段的地质状况的详细技术资料,探明操作坑周围及路肩、路面下是否有油、气、水管道及通讯电缆、电力电缆、光缆和其它地下埋设物,并确定操作坑下是否符合开挖条件。d、 施工材料的准备施工主材的准备应根据设计要求,选择合适的管材,一般情况下管材均为无缝钢管,如果管径较大壁厚较厚也可以用螺旋卷制的钢管。e、 施工辅助设施的准备。施工开工前,应做好施工警示标志,安全标志,并做好其它的施工临时设施如 。2)、修筑施工便道根据现场情况,在穿越点除与公路之间应修筑
6、一条临时的施工便道,以便施工机具、施工设备和其它运输车辆的进入,施工便道根据需要可适当加宽,一般情况下,施工便道的宽度为6m。长度视穿越点距主要交通线路的距离而定。3)、测量放线、平整场地。根据穿越公路、铁路两边的管道中心线的木桩及作业带的宽度测放出施工作业带的边界线,一般情况下施工作业带的宽度为18m,长度为1825m。在实际施工过程中可以根据场地具体情况测平出一块施工作业带,主要用于停放各种施工设备、施工机具,堆放穿越管材、搭设临时设施等。两个施工操作坑的开挖边界线的测量主要根据管道埋设中心线的木桩测量出穿越套管的中心线与自然地面的高差,并根据穿越套管管径的大小,土质情况,单根钢管的长度确
7、定操作坑坑底边界线和放坡边界线。4)、操作坑的开挖操作坑主要作用是在穿越施工时安放导轨、夯管机和钢管及其它设备,在操作坑能完成施工作业。根据穿越管径的不同,单根钢管的长度不同,操作坑的大小也不同。一般情况下,操作坑的大小可以按下面的尺寸进行开挖: 起始作业坑的长度(L)单根钢管的长度(L1)+夯管机的机身长度(L2)+1.5m。起始作业坑的宽度为(B) 钢管的直径(D)+1.0m。交汇作业坑的长度为(L) 5m。(根据具体的施工条件和要求可适当调整)。交汇作业坑的宽度为(B) 钢管的直径(D)+2.0m。作业坑的深度根据待穿越钢管的埋置深度而定。在测放完开挖边界线以后,可用人工或单斗挖掘机沿着
8、测放出的开挖边界线开挖出两大施工作业坑。开挖出的泥土应堆于基坑的一侧,另外,在起始工作坑的前端还应开挖出一焊接作业坑。焊接作业坑的大小可根据实际情况而定,只要方便焊接作业为宜。焊接作业坑的大小一般可按以下尺寸开挖:宽度为:钢管的直径(D)+1.0m。长度为:1.0m。深度为:0.5m。(管底距焊接坑底的深度)。操作坑开挖完以后,根据土质情况对基坑边坡作适当的支护处理,以防基坑边坡滑坡垮塌影响施工。在基坑坑底中轴线方向上还应开挖出一排水沟,排水沟的深度为2030cm,宽度为20cm。排水沟的作用是将基坑内的渗水排向基坑尾部的积水坑中集中排出。 如果基坑内的土质较松软,则应在坑底浇筑一定厚度的C1
9、0素混凝土垫层。坑底必须保持水平,在坑底平整的过程中应随时用水准仪进行找平,以保证穿越管道的精度。交汇坑的坑底标高应比起始作业坑的标高底2030cm。在起始作业坑的前端距入土点约2.0m的位置开挖出两个锚固坑。锚固坑的深度可尽量开挖深些,开挖的为长度为1.0m1.5m左右。其主要目的是在开始夯击钢管时,通过预埋的锚固桩将钢管拽紧,以防钢管的窜动。另外,在起始作业坑的尾部同样要开挖一锚固坑,以便在夯完一根钢管后,通过锚固坑内预埋的锚固桩将夯管机拖回基坑的尾部。基坑在开挖时,基坑的前端开挖断面应距公路、铁路路基基脚一定的距离,一般应保持在2m以上,以保证路基的稳定。5)、导轨、枕木的安装定位。导轨
10、的安装定位是否精确将决定着整个穿越的精度,因此导轨的安装定位必须认真仔细。在安装导轨之前必须再次测量基坑的平整度,然后将道木每隔2m安放一根,并固定在基坑底部并用水准仪将其顶部调整在同一高度。道木安放完以后,用吊车将导轨吊下基坑,并将其安装在道木上并用道钉固定牢。轨道在安装的过程中应随时用经纬仪、水准仪和水平尺进行测量调整。两轨道之间的距离应根据穿越管径的大小作适当的调整,一般情况下两轨道之间的距离为280mm。轨道的长度为12m,以保证夯管机在轨道上有足够的活动距离。注意,轨道在安装时,轨道的前端应距基坑壁1.01.5m,以留出钢管的焊接基坑,方便焊接。6)、设备的进场及作业场地的布置。基坑
11、开挖完以后,所有的施工设备应同时进场,其它临时设施也应相继搭设完成。设备的摆放应当合理,以方便施工。由于夯管穿越施工工艺简单,所需的施工设备较少, 在一般情况下可将设备摆放在基坑的一边。设备的摆放和临时设施布置可参见施工场地布置附图。具体布置应根据场地情况而定。7)、第一根钢管的准备。A、钢管的选择。由于采用夯管法进行穿越施工,夯管机的夯击力可以达到800T,另外夯管机的夯击力是通过套在钢管管口内的夯环来传递夯击力的,因此,在夯击过程中,钢管要承受轴向上的夯击力和切向上的挤压力,从而造成钢管端头发生张口变形。为了减少钢管的过渡变形,因此在选择钢管时应适当选择壁厚较厚的钢管,如果钢管的壁厚较薄,
12、则一定不能选用螺旋管或直缝管。在一般情况下钢管的选择应按照如下(表一)提供的管径、壁厚来选择钢管。表一:夯管机施工管径与壁厚的选择情况表序号管径(mm)壁厚(mm)备 注1300以下大于7采用无缝管(钢管)2300600大于8采用无缝管(较厚螺旋管或直缝管)3600以上大于10根据壁厚可采用卷管或直缝管(钢管)B、管鞋的制作首先将待穿越的第一根钢管的一端用火焰烧烤掉钢管表面的防腐层,然后用砂轮机将钢管表面打磨干净,打磨长度为70cm。再将打磨干净的钢管切割下两段,每一段长度为15cm,将切割下的两段钢管沿纵向分别切割成68等份的小块。然后将这些小块分别焊接在第一根钢管的前端形成管鞋以加强管端部
13、分。注意,管鞋的外圈在焊接时必须留出约1/51/4的部分不焊接加强缘,内圈则必须全部焊接不留任何间隙,管端加强缘必须焊接牢固。在焊接时,外圈应沿钢管的端头向后缩回11.5倍管壁厚度的距离,而内圈则应向前伸出约11.5倍管壁厚度的距离,从而使待穿越管的前端形成一锥形头。外圈起超挖作用,即在钢管夯进过程中管头外圈的加强缘形成超挖,从而减少钢管在夯进过程中的夯击阻力。内圈则是将进入钢管内的泥土柱缩小,并形成一定的间隙,以便在清除管内的泥土时注入的水能浸入管内润滑管壁。另外,由于管内泥土柱的缩小减小了夯击过程中的泥土摩擦,使夯击作业更易进行。另外,在钢管的前端紧接加强缘尾部在钢管的上部切割一直径为20
14、30mm的小孔,以便插入并焊接一润滑管(注水管),注水管的前端部必须用钢板遮盖并焊接牢固,以防在夯进过程中注水管磨损。C、挂环的制作。挂环的制作是钢管夯击能否顺利进行的关键工序,挂环将钢管和夯管机连接在一起,以保证夯管机的高效率工作。因此在制作过程中,挂环所使用的材料必须具备一定的强度,焊接必须牢固。为了保证挂环的牢固,挂环可用1622mm厚的钢板制作,或用1622mm的园钢制作而成,挂环的形状为S型。挂环制作完成后应将其焊接在被夯击的钢管的尾部,在钢管的端面视图上,两挂环的焊接位置成V字型,两挂环分别处在时钟的10点和2点钟的位置。8)、基坑中设备的安装A、导轨的安装。基坑准备完以后,先将枕
15、木沿基坑纵向布置在基坑的底部 ,第一根枕木距基坑前坑壁约1.5m。枕木必须埋置在基坑底一定深度位置,在埋置枕木时,需用水准仪进行找平,使枕木的顶部表面处于同一高度位置。然后,将导轨安放在枕木上。导轨之间的距离根据穿越管径的大小确定,但是两导轨必须对称安装在待穿越管道中心线的两边,在安装导轨时必须用经纬仪校正轨道的方向。轨道位置确定以后,应立即用道钉将轨道固定在枕木上以防轨道移位。B、设备的安装就位导轨安装好以后,可将钢管托架,夯管机托架放置在轨道上,然后将已经制作好的第一根待穿越钢管放置在钢管托架上,并用手扳葫芦将其紧抵在基坑的前壁上,手扳葫芦的一端挂在钢管的尾部,另一端挂在基坑前端的预埋钢管
16、上。注意,钢管在安装时必须将管头留出的约1/51/4没有焊接加强缘的部分向下,此时钢管尾部的挂环正好处于时钟的2点和10点的位置。如果不对,应及时调整挂环的位置。钢管安装好以后,应将夯管机吊下基坑并放在夯管机托架上,(注意,夯管机在吊装时只能用呢绒吊带进行捆绑吊装,捆绑必须牢固。)将夯管机放置在导轨的尾部,夯管机与待穿越钢管之间应留出约0.51m的间隙以便安装夯环。注意,在安装夯管机时,夯管机必须放置在托架上,不能直接将夯管机安放在导轨上,否则在夯击过程中夯管机直接与导轨进行摩擦而损坏。夯管机安放在轨道上后,接着将需要的夯环逐个套在一起,并将夯环组的一端插入钢管的尾部,另一端与夯管机锥部连接。
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- 夯管机 施工 指导 作业
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