DN1600人工顶管施工方案.docx
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DN1600人工顶管施工方案
北京市东北热电中心重生水供水工程
东坝南二街重生水管线
(机场二通道~东高路)
顶管施工专项方案
编制人:
审查人:
审批人:
北京城建企业有限责任企业
2014年6月20日
八、设备的安装.........................................................................................................................
(二)应用触变泥浆设备包含:
泥浆关闭设备、调浆设备和灌浆设备.....................
(五)注浆工艺程序.........................................................................................................
(三)顶管排水.................................................................................................................
一、工程概括
1.1整体概略
为配合东北热电中心工程建设,知足其冷却循环用水需求,新建重生水供水
专用管线。
本工程重生水供水水源为酒仙桥重生水厂,重生水用户为北京市东北
热电中心。
本工程采纳压力供水,设计供水规模6.0万m3/d,西起机场二通道
东,向东与东高路订交。
1.2顶管工程概略
本工程顶管段分为3段,均为人工顶管,人工顶管处砼管分为DN1600和
DN2400两种,套管内穿重生水管为DN1020的螺纹钢管,每节钢管长6m。
顶管段概略表:
序号
顶管段
长度(m)
顶管方法
备注
1
5#—7#DN1600
人工顶管
1.3加固办理
本工程顶管段为人工顶管,人工顶管处砼管分为DN1600和DN2400两种,
因为地质勘探报告中显示地面9米以上为杂填土,为防备开挖过程中土体塌落需
沿管线对管体上方进行注浆加固,孔距1m梅花形部署,加固范围管中心外扩
(即管外壁外扩2m),加固宽度6.88m,施工工艺同竖井注浆加固方案,
注浆量:
3.14*2.962
附图:
1.4过河段办理举措
1、本工程为北京市东北热电中心重生水供水工程东坝南二街重生水管线(机场二通道—东
高路)中水人工顶管段,管材为DN1600双胶圈钢承插口钢筋混凝土排水管,本段设计
为人工顶管,但顶管需下穿18米宽的河流,且管线在河流下方的覆土为1.2米。
2、施工中碰到的问题
在顶管下穿河流时因为覆土为1.2米,且河流内有水,淤泥为0.5米,顶管管头顶到河
道下方时,管道上方的土体因为河流内的水长时间浸泡开始出现塌方。
3、施工举措
因为管道上方覆土较浅,所以采纳开槽方式,第一对管线双侧10米河流进行截流,然
后在把截流段内的水抽干,进行前边钩机开槽0.5米,人工配合清槽,后边推顶0.5米,
重复施工的方法推动。
管线施工达成后再对河流进行恢复。
4、人工、资料、机械
项目名称工程量
150钩机6天
土车7车次
人工
100工日
5KW
水泵
5天
5、附图
现况平面图
剖面图
二、顶管方法
依据地质资料揭穿状况,本工程管线穿越之处均处于地下水位以下,依据图
纸设计状况,本工程沿线管段均为直线段顶管,在顶管过程中,应控制顶管的走
水方向,以及坐标控制,保证管道顶进以后,其坡度、坐标切合设计要求。
为保证管道顶进、挖土作业顺利进行,管内及工作井不可以有积水现象,在工
作井设置集水井,用抽水机抽出至地面的积淀池,经积淀后排至市政雨水井。
顶管时,在防备塌方管头加一个及可纠偏挤压式工具管,并采纳触变泥浆减
阻举措,采纳机械配合人工掘出入土的方法进行管道顶进。
三、施工工艺流程工作开始
丈量放线
放样复核
基坑修建
四、地质状况及工作井、接收井的设置
(一)地质状况
详看法质勘探报告
(二)、顶管工作井及接收井的设置
1、工作井的地点
顶管工作井是顶管开端点,这里除安装有顶进设置外,还设置有穿墙孔、后
背以及各样预埋件。
工作井依据设计尺寸已考虑管道下放、各样设备出入、人员
上下、井内操作等必需的空间以及排放弃土的地点等等。
本工程顶管工作井的地点设计院已充足考虑,依据设计院所设计的工作井进
行施工。
2、后背及后座
后背是将主油缸顶力传达到承重工作井墙。
后背的结构要依据计算而定,其结构是整体的。
本工程井设计考虑了顶管的顶力诸多要素。
五、顶管工具管
顶管专用钢砼管前方的是工具管,在下钢砼管前,需先顶进工具节,而后顶进钢砼管。
工具管主假如控制管线方向、坐标、高程。
六、顶力计算及顶时设备的配置
关于顶管顶力的计算,管径、埋深、顶时长度、土质能否采纳减阻举措,挖
土工艺等都对顶力拥有必定的影响,顶管的总顶力主要分为两个部分:
下边阻力
和四周的磨擦力,即总顶力F=F1+F2。
本工程采纳挤压式工具管。
F1—工具管的正面阻力(KN),因为该工程采纳挤压式工具管,故F1=πD2
(l-e)×R
D—工具管外径(m)
E—张口率e=S1/S2
S1—工具管张口面积
S2—工具管横截面积
22
R—挤压阻力(KN/M),取R=300~500KN/M
F2—管道磨擦阻力(KN),F2=f2·L
L=管道总长度(m)
F2—单位长度管道磨擦阻力(KN/M)。
管道的摩阻力是指管壁与土之间的磨
擦阻力,因为该工程采纳触变泥浆减阻举措,故f2=π·D·f
D—管道外径(m),顶管采纳的管材一般其壁厚为其内径的1/10。
F—管壁与土的均匀阻力(KN/M2)(见下表)
触变泥浆中管壁与土地的均匀磨擦力(
f)
土的类型
软黏土
粉黏土
粉细土
均匀磨擦阻力
砼管
(KN/M2)
钢管
本工程采纳双胶圈钢承插口钢筋砼管,其顶力计算以下。
故5#-7#最大顶力:
F=F1+F2
=(π/4)/[D2(l-e)R]+f2L
=(π/4)/[D2(l-S1/S2)R]+πDfL
=()/[1.922(l-0.4)
序号
顶管段
长度(m)
最大顶力(KN)
备注
1
5#—7#DN1600
工具管外径、管道外径(m)
2
S1—工具管张口面积(m)
2
S2—工具管横截面积(m)
2
R—挤压阻力,取R=300~500KN/M
D—管道外径(m)
f—管壁与土的均匀阻力(KN/M2)(见下表
L=管道长度(m)
在采纳顶管设备时,每坑采纳2个200t的千斤顶作业,上下各两个,额定最大顶力为400t,最大顶力均不超出2个200t千斤顶的顶力,最大工作顶力为
,这里暂以1712KN考虑。
七、顶管工作平台及棚架搭设
(一)顶管工作平台
1、工作平台搭设在工作井的顶面,主梁采纳型钢,上边铺设150*150枋木,
作为承重平台,在平台上口装设有带转动轮和导轨的活动盖板。
2、承重主梁一定依据荷载计算采纳,一般采纳30号以上工字钢,本工程拟
采纳32b工字钢,主梁两头伸出工作坑壁搭地不得小于。
3、平台口的长度和宽度各大于管节长度及管外壁,即平台口的尺寸为:
长度
宽度
式中:
L1—管子长度(M)
D1—管外径(M)
本工程预计每节管道长度为3M,故
B>D1+0.8=3.36+0.8=4.16M,取。
4、工作井口上的平台孔口一定安装护拦,上下入设置坚固的爬梯。
(二)、棚架
本工程起吊设备采纳门吊,详细详见本章第四节顶管设备的采纳中的吊装设
备,支搭于工作平台上的门吊宜安装在防雨棚下边,防雨棚采纳铁支架,上盖镀
锌涟漪铁皮,并安装坚固。
八、设备的安装
(一)顶管设备安装
1.后背安全系数的核算
土体的被动泥水力:
式中:
p-土壤的总被动泥水力
3
r—土壤容重(KN/m)
Ф—(土壤的内摩擦角度)
Ф=15.6°
2
c=27
c—土壤的粘聚力(KN/m)
h—天然土壁后背墙高度
以上土质参数是依据岩土勘探报告中的数据,按不一样的土层厚度加权均匀,
计算得出。
则:
P
1
2tg2(45
15.6)219.810.4tg(45
15.6)
2
2
2
=2282(kN/m)
顶进时所需最大后背宽度:
式中:
B—后背受力宽度
F—顶管中的最大顶推力,F=3516KN
P—土体被动泥水力,P=2558kN/m
经计算,顶管过程中,需要后背宽度为1米,实质施工时考虑顶镐架后背
宽度设为5米,能够知足施工需要。
2.后背安装
基坑查收合格后,安装顶管设备,第一安装后背。
(1)机械顶管后背结构为:
锚喷墙+混凝土后背+后背铁。
(2)混凝土后背为钢筋混凝土结构,与锚喷墙浇筑成为一个整体,长度
为5米,高度为5米,厚度米。
Φ22钢筋双向双层摆列,混凝土强度C30。
(3)在混凝土后背前垂直地面搁置后背铁,后背铁与锚喷墙面之间的空
隙以C10素混凝土灌溉填补。
(4)后背墙表面要平顺,并且垂直于顶进管道的轴线,防止产生偏爱受
压。
(5)后背的安装同意偏差为:
垂直度:
0.1%H
水平扭转度:
0.1%L
此中H为后背的高度,L为后背的宽度。
(6)顶管达成后需对后背进行破除。
3.基坑导轨安装
导轨安装是顶管施工中一项重要的工作,安装的正确与否直接影响管道的
顶进质量。
1.导轨内距确实定:
此中:
A—两导轨内距(mm)
D—管内径(mm),D=1600mm
d—管壁厚(mm),d=160mm
则:
A2(1600160)2
(1600)2=1061(mm)
2
2
导轨安装内距为1061毫米,这样确立的导轨顶面与管道流水面高程同样。
2.导轨安装
1.在基坑底部设置150×150毫米的方木,方木长度为2米,方木间距为400毫米,丈量每根方木的高程,使其与顶进坡度相一致。
2.将钢质导轨平铺于方木之上,丈量导轨的中线地点与高程偏差,其同意偏差为:
导轨内距:
±2mm;
中心线:
3mm;
顶面高程:
0~10mm。
3.两导轨要平行、等高,或略高于该处管道设计高程,其纵坡与管道设计坡度一致。
4.使用30#工字钢坚固导轨,工字钢一端须紧紧抵在基坑侧墙上,另一端与导轨焊接,每根导轨不小少三根工字钢。
5.安装后导轨要坚固,不得在顶进施工中发生位移,且设专人每日进行检查。
(二)、洞门办理
若土质松懈,为防备顶管入洞时土体滑塌,涌入基坑,可对洞门采纳全断面注浆加固。
设置DN32、长度米的注浆导管,导管之间间隔米,加固范围宽度5米、高度5米。
向小导管内注入水泥+水玻璃浆液,注浆压力保持到。
注浆24小时后,使用风镐将洞门处的混凝土凿除,洞口为圆形,直径为1500
毫米。
洞门处使用Φ2钢筋将钢格栅内、外连结焊牢后,再将其钢格栅切断。
洞口处,人工向前挖土300~500毫米,将混凝土、钢筋及其他杂物消除干
净。
(三)、出泥设备
本工程因为顶管的管段距离较长,出泥拟采纳轨道矿车进行运输,采纳人工手推车运土。
(四)、通风设备及送风
关于长距离和超长距离顶管,操作人员在地下作业要不断增补新鲜空气,作业中产生的废气需要实时清除,管道通风是必需的。
地下作业通风的最低标准是
3
每人每小时30M,即0.5M/min。
管内通风往常采纳鼓风机,并配上鼓风管。
鼓风管一般采纳塑料布加工的软皮管,距离增添后再设轴流风机接力通风。
但它受季节性的影响。
本工程拟采纳一套专用通风设备,该设备采纳压缩空气通风。
九、顶进设备的试车运转
1、设备试车运转及顶进时,工作人员不得在顶铁上方及侧面逗留,并应随
时察看顶铁有无异样迹象。
2、顶进开始时,应迟缓进行,待各接触部分密合后,再按正常顶进速度顶
进。
3、顶进中若发现油压忽然增高,应立刻停止顶进。
4、液压油缸活塞退回时,油压不得过大,速度不得过快。
十、顶管施工照明
一、施工照明要求
1、一般场所采纳电压220V的照明器械。
对以下特别场所及地下管道应采纳
低压36V安全电压照明。
(1)管内照明灯具高度为2.2米电源电压不大于36V。
(2)在湿润和易涉及带电体场的照明电源电压都不得大于36V。
(3)在特别湿润的场导电优秀的地面或金属容器内的工作照明,电源电压
不得大于12V。
2、照明系统工有每一单相回路上,灯具数目不、超出25个,每个照明开关
箱控制均为3KW功率,电流为15A。
3、适用行灯应切合以下要求:
(1)电源电压不得超出36V。
(2)灯体与手柄坚固,绝缘优秀并耐高湿润,灯头无开关。
(3)灯泡外面有金属保护网。
(4)金属网、反光罩、悬节挂钩应固定在灯具的绝缘部位上。
4、照明变压器一定使用比绕组型,禁止使用自藉变压器。
5、单相及二相线路中,零线截面与相线截面同样。
6、三相四线制线路中,当照明器为白炽灯时,零线截面按相线载流量的50%
选择。
当照明器为气体放电进,零线截面与相线截面相等,若数条线路共用一条
零线时,零线截面按最大负荷相的电流选择。
7、照明灯具的金属外壳一定做接零保护,单向回路的照明,开关箱内一定
设置隔走开关及漏电保护器。
十一、触变泥浆减阻
为了减少顶时阻力,增大顶进力度,并防备塌方,顶管时一般管壁与土壤的缝隙间注入一种拥有润滑作用的泥浆,形成泥浆套,减少管壁与土壤之间的磨擦阻力,这类泥浆就是触变泥浆。
触变泥浆除起润滑作用外,静置一准时间泥浆固结,产生强度。
泥浆在输送和灌输过程中拥有流动、可泵性,灌输主要从顶管前端进行,顶进必定距离后应从后端及中间进行补浆。
泥浆在高于水压力的状况下向四周浸透,同时在土体表面形成泥皮,泥皮的形成阻挡泥浆向土中浸透,泥皮在泥浆压力的作用下又均衡土压力,不使土体坍塌。
触变泥浆套的形成依靠于工具管,工具管的外径一般比管道外径大2~5CM,跟着管道的顶进,工具管后边渐渐形成厚的环状空间。
与此同时,工具管向管外压注触就泥浆,填补环状空间,形成泥浆套。
在长距离或超长距离顶管中,因为施工工期较长,泥浆的失水将会将会致使触变泥浆无效,所以一定在管道沿程,工具管开始每隔必定距离设置补浆孔,实时增补新的触变泥浆,本工程拟在中继环邻近均设置被浆孔。
(一)触变泥浆的配制
触变泥浆是由膨润土、水和掺合剂按必定的比率混淆而成,此中膨润土是主要万分,水占大多数,而掺合剂对触变泥浆的影响极大,含量虽小,也不容忽略。
膨润土运到现场后要分批测得触变泥浆的胶质值,并按下表配制泥浆。
触变泥浆胶质值
触变泥浆
水
碳酸钠
60~70
100
524
2~3
70~80
100
524
1.5~2
80~90
100
614
2~3
90~100
100
614
1.5~2
泥浆要充足拌归并阻滞
12小时以上方可使用。
为了在顶进完成后使触变泥浆固结增强,可掺入凝结剂(石灰膏),但为了
在施工使用时保持流动性,还一定掺入缓凝剂(工业六糖)和塑化剂(松香酸钠),
本工程触变泥浆总用量(详见主要举措资料汇总表)
膨润王石膏工业六糖
,其配比(重量比)按下表:
松香酸钠(千重)水
100
42
1
28
附注:
石灰膏的含水量为110%,实质石灰占膨润土的比重为20%
(二)应用触变泥浆设备包含:
泥浆关闭设备、调浆设备和灌浆设备
泥浆关闭设备包含前关闭管(产端刃脚工具管设关闭环)及后关闭圈,主要
作用是防备泥浆从管端流出。
前关闭管的外径比所顶管子的外径大40~80MM,即管外形成一个20~40MM厚的泥浆环。
前关闭管前端应有刃脚,顶进进切土行进,使管外土壤紧贴前关闭管的外壁,以防漏浆,或许前关闭前另行安排拥有刃脚并有调向设备的顶进工具管,调浆设备包含拌合机及储浆罐。
灌浆设备包含泥浆泵、输浆管、分浆罐及喷浆管等。
注浆泵采纳BW250/50型注浆泵,压力为20~50Kg/CM。
排量为:
150~250L/min,在注浆时压力控制在0.1~0.2Mpa左右。
(三)注浆孔的设置
注泥孔一般设置在环形套筒的下边,套筒向后张口,环向连通。
同一断面上一般设置3个,顶面一个,双侧各一个,底部不设注浆孔,管道在泥浆中都成上调状态。
所以在正常状况下,管道向洞窟的顶部凑近,管道底部的泥浆会自动向下贱动,故管道底部不设压浆孔。
(四)触变泥浆的拌合程序
1、将定量的水放入搅拌罐内,并取此中一部分水熔解碱;
2、在搅拌过程中,将定量的膨润土渐渐加入搅拌罐内,搅拌均匀;
3、将熔解的碱水倒入搅拌罐内(碱水一定在膨润土搅拌均匀后放入),再搅
拌均匀,入置12h后即可使用。
4、触变泥浆掺入凝结剂时的拌合程序:
A、用规定比率的水分别将工业六糖及松香酸钠熔解;
B、将熔解的工业六糖放入石灰膏,拌合成均匀的石灰浆;
C、再熔解的松香酸钠放入石灰浆内,拌合均匀;
D、将上述拌合好的掺入剂,按规定比率倒入已拌合好并搁置12h的触变泥
浆内,搅拌均匀,即可使用。
(五)注浆工艺程序
顶管的注浆工艺程序是:
先压后顶,随顶随压。
假如先顶管,工具管向前移时泥浆套的容各扩大,产生抽吸作用,极简单造
成洞窟的坍塌,特别是砂性土,砂土坍入泥浆套,使泥浆套残破不全,所以先停
顶管。
(六)触变泥浆使用应注意事项
1、注浆孔的部署宜按管道直径的大小确立,一般每个断面可设置3~4个,
并具备排气功能。
2、搅拌均匀的泥浆应静置一准时间后方可灌输。
3、灌浆前,应经过灌水检查灌浆设备,确认设备正常后方可灌输。
4、灌浆压力可按不大于0.1Mpa开始加压,在灌浆过程中再按实质状况调整。
5、灌浆时,按灌浆孔断面地点的前后次序挨次进行,并应与管道和中继环
间的顶进同步。
6、灌浆遇有机械故障、管路拥塞、接头渗漏等状况时,应经办理后方可继
续顶进。
十二、建筑物邻近监测
1、测点部署
纵断面观察点沿顶管轴线每隔10m部署一个,横断面观察点,每断面为轴线左右3米,设置五个沉降观察点,以下图:
3m3m3m3m
2、监测方法实时间:
采纳水平仪、经纬仪进行静态连续路面位移及沉降观察。
观察时间为:
①.顶进前测定桩顶原始标高;
②.顶进抵达时测定地面隆陷状况;
③.机头通事后的沉降值;
④.1—3往后的沉降值及沉降速率;
⑸.7—10往后的沉降值;
⑹.在有特别要求时还须测最后沉降值;
在坚固路面处设置观察点,应凿除坚硬路面及基层,将桩埋入土体。
3、数据收集及办理方案
数据收集采纳人工记录方式,并需多人观察记录。
数据用软件办理,做到数据清楚、剖析合理、实时正确。
4、减少丈量偏差的举措
①、对丈量仪器进行准时检查。
②、观察时须多人进行观察,保证观察值正确。
③、采纳模型更正法减小偏差。
④、连续长时段进行观察。
十三、管道顶进施工
(一)下管就位
1、检查管子:
下管前应付管子外观进行检查,管子应无损坏及纵向裂痕,端面要平直,管壁无井陷或鼓包,管壁应光洁。
检查合格的管子方可用起重设备+吊到工作井的导轨上就位。
2、检查起重设备:
本工程使用门吊,施工时应经检查、试吊,确认安全可
靠方可下管,下管时工作井内禁止站人。
当距导轨小于50CM时,操作人员方可
进前工作。
3、管子就位:
第一节管子下到导轨上,丈量管子中心及前端和后端的管底
高程,确认安装合格后方中顶进。
第一节管为工具管,顶进方向与高程的正确,
是保证整段顶管质量的重点。
(二)顶管挖土
管前挖土是控制管节顶时方向和高程,减少偏差的重要作业,是保证顶管质
量及管上修建物安全的重点,所以管前挖土有以下要求:
1、管前挖土的长度:
在一般顶管地段,土质优秀,可超越前端30~50CM;
上边有一般修建物地段,不昨超越端之外,随挖随顶,在修建物下方外附
近,不得超出。
2、管子四周的超挖:
在不一样意土下沉的顶管地段(如上边有重要修建物或
其他管道),管子四周一律不得超挖。
在一般顶管地段,上边同意超挖,但在下边135°范围内不得超挖,必定要保持管壁与土基表面符合。
(三)穿墙
从翻开穿墙管闷板,将工具管顶出井外,到安装好穿墙止水,这一过程中叫穿墙。
穿墙是顶管中一道重要工序,因为穿墙后工具管方向的正确与否将会给予后管道的方向控制和井内管道的拼装工作带来影响。
穿墙时,第一要防备并外泥水大批涌入井内,严防塌方、流砂和流泥,其次要使管道不偏离轴线,顶进方向正确。
穿墙塌方时有发生,特别是深工作井处,水柱压力高,。
更简单发生。
为了
防止地下水和泥砂大批涌入工作井造成塌方,拟采纳以下举措:
1、穿墙孔应昼置于粘性土内,并要求该土层有必定的强度,土体基本稳固,
2、在流塑状态的淤泥中穿墙林防备管道回弹。
因为穿墙时,工具管下边阻
力较大,管壁四周的摩阻力很小。
流塑状态的淤泥,能够促进工具管回弹,严惩
时主油缸回缩,管道同时回缩,致使造成正面大批塌方,没法正常施工。
3、在砂性土中穿墙,则需要对穿墙管外处基局部加固或降低地下水位。
地
基加固方法有深层搅拌,旋喷加固等。
采纳深层搅拌机和旋喷加固土体时,在井
壁邻近必定存在盲区,自穿墙壁管管口开始应等于或大于工具管的长度,但不小
于3M,如采纳降水固结土体,应降至管底。
4、穿墙管内应充填填补物,起暂时止不睦挡土的作用于。
穿墙时防备塌方是保证管道按设计轴线面进首要条件,为了使管道顶进方向
不偏离轴线,除采纳防备塌方的举措外,还应采纳以下举措:
1、工具管要严风
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