JPCCP管道顶管施工方案.docx
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JPCCP管道顶管施工方案.docx
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JPCCP管道顶管施工方案
顶管工程施工方案
一、编制依据
1、编制依据
(1)现行水利工程技术标准及其它现行的标准、规范。
(2)通过现场实地调查研究所得到的自然条件、施工条件等资料。
(3)我公司相似工程施工中成熟的施工技术和管理经验,及相关项目管理办法。
2、主要应用的标准规范
(1)《建筑地基基础工程施工质量验收规范》
(2)《给水排水管道施工及验收规范》
(3)《市政排水管道工程施工和验收规程》
(4)《给水排水构筑物施工和验收规程》
(5)《地下防水工程施工及验收规程》
(6)《工程测量规范》
二、工程概况
本标段位于安阳市境内,输水管道起点位于37号输水管线汤阴县城内中华路与新横一路交叉处西南角,终点位于37号输水管线穿越石武高铁工程西侧,桩号5+200~11+,全长为,管材为PCCP管,其中桩号5+200~5+308之间的管径为DN1600,桩号5+308~11+之间的管径为DN1400;另外还包括汤阴二水厂支管线,桩号B0+000~B3+,全长为,管径为DN800,管材为PCCP管。
本工程中共有10处顶管工程,其中主线穿越中华路、新横一路、人和路、绕城北路、城七路及京珠高速顶管工程5处,汤阴二水厂支线穿越S302(人民路)、政通路、东关路、精忠路、汤上路顶管工程5处。
主线穿越工程顶管为JPCCP管;支线穿越工程顶管为C25钢筋混凝土套管,内套管径800mm钢管,并填充C15自密实混凝土。
具体工程量见表2-1。
表2-1
工作部位
工程量
单位
备注
穿中华路
75
m
JPCCP管(管径DN1600mm)
穿新横一路
40
m
JPCCP管(管径DN1400mm)
穿人和路
70
m
JPCCP管(管径DN1400mm)
穿绕城北路
70
m
JPCCP管(管径DN1400mm)
穿城七路和京珠高速
165
m
JPCCP管(管径DN1400mm)
支线穿S302路
75
m
C25钢筋混凝土套管(管径DN1400mm)
支线穿政通路
45
m
C25钢筋混凝土套管(管径DN1400mm)
支线穿东关路
39
m
C25钢筋混凝土套管(管径DN1400mm)
支线穿精忠路
75
m
C25钢筋混凝土套管(管径DN1400mm)
支线穿汤上路
58
m
C25钢筋混凝土套管(管径DN1400mm)
由于穿城七路和京珠高速顶进距离较大且有地下水,拟采用泥水平衡方式施工,具体施工方案见穿城七路和京珠高速顶管施工方案,支线穿S302路、政通路、东关路、精忠路设计变更,详见支线顶管施工方案。
三、施工总体说明
1、现场交通条件
本标段起点位于37号输水管线汤阴县城内中华路与新横一路交叉处西南角,终点位于37号输水管线穿越石武高铁工程西侧,可从京珠高速、城七路、城北路等到达现场,对外交通便利,具备施工进场道路条件,场内交通由我方在适当位置修筑一条临时道路,连接至施工便道。
2、工程特点
(1)顶管直径为1600mm~1400mm,直径较大,顶进阻力较大,需采取减阻措施。
(2)由于顶管道路均已建成通车,施工时力求避免沉降,使沉降维持在允许范围。
(3)施工沿线部分管道段地下水位位于管基以上,必须做好基坑抽、排水工作,必要时采取井点降水方法。
四、施工准备
1、选择顶进方法
结合现场施工条件,根据我公司相似工程施工中成熟的施工技术,拟采用人工顶进方式进行施工。
2、机具设备
主要机具设备为液压千斤顶及配套设备、50T吊车。
配套机具有空压机、发电机等。
测量仪器:
全站仪一台、水准仪一台、钢尺两把、长卷尺一把,测绳一根。
五、施工方案
1、施工程序
施工准备→工作坑→顶进设备安装调试→吊装JPCCP管(C25混凝土管)到轨道上→顶进→排运弃土→管道贯通→结束,顶管施工程序见图5-1和图5-2。
图5-1顶管施工作业示意图
图5-2顶管施工程序框图
2、施工准备
(1)进行施工测量和现场放线工作;
(2)确定管线范围内及施工需用场地内所有障碍物,如管线、电线杆、树木及附近房屋等的准确位置。
(3)按施工平面布置图修建临时设施,安装临时水、电线路。
3、工作坑布置与施工
1、工作坑布置
顶管工作井是顶管起始点,工作坑大小需考虑管道下放、各种设备进出、人员上下、坑内操作等必要的空间以及排放弃土的位置等。
工作竖井应有足够的工作面,顶管坑尺寸应按下式计算:
底宽=D1+2S
底长=L1+L2+L3+L4+L5
式中:
S----操作宽度(m),一般取~米,本工程取1米;
D1----管外径(m),本工程中;
L1----管子顶进后,尾部压在导轨上的最小长度(m),顶进混凝土管一般取~,本工程取;
L2----管节长度,本工程中为6m;
L3----出土工作间长度,根据出土工具而定,宜为~,取;
L4----液压缸长度,本工程中取;
L5----后背所占工作坑长度,包括横木、立铁、横铁,取。
底宽=+1×2=施工时取4m。
底长=++++=施工时取10m
接收坑底宽取4m,底长取8m。
工作井净深度的设计
竖井深度公式如下:
H1=h1+h2+h3
H2=h1+h2
式中:
H1----顶进坑地面至坑底的深度(m);
H2----接受坑地面至坑底的深度(m);;
h1----地面至管道底部外缘的深度(m)(每处顶管具体见设计图纸埋深,本次取新横一路处深度);
h2----管道底部外缘至导轨底面的深度(m);
h3----基础及其垫层的厚度,不应小于该处井室的基础及垫层厚度(m);
本次施工井底基础及其垫层的厚度h3=,管道底部外缘至导轨底面的深度取h2=。
故顶管坑深度H=++=;
接收坑深度H=+=。
图
顶管工作坑纵断面布置图
因此顶管坑尺寸选择10m××。
接收坑尺寸选择××
2、顶管后背施工
(1)坑壁及坑底结构设计:
地面
碎石基层
500L500
(2)顶进后背墙设计:
1.选用尺寸:
3000mm×3000mm×500mm;
2.做法:
正面(与千斤顶接触面)及侧面用20mm厚钢板焊接成型,与剪力墙预埋件焊接,中间填充C30钢筋砼。
该工作坑后背可提供的反力
可采用下列公式计算:
式中:
——总推力之反力,kN;
——系数,取
=~(本工程取);
——后座墙的宽度m(本工程3m);
——土的容重,kN/m3;(本工程取18kN/m3)
——后座墙的高度m;(本工程3m)
——被动土压系数(见表1,本工程取;
——土的内聚力,kPa;
——地面到后座墙顶部土体的高度,m。
表1土的主动和被动土压系数值
土的名称
土的内摩擦角
(º)
被动土压系数
主动土压系数
软土
10
粘土
20
砂粘土
25
粉土
27
砂土
30
砂砾土
35
则本工程中新横一路工作坑背墙可提供的顶力R=2*3*{(18*3*3*2)+(2*C*3*+(18*2**)}≥2900kN,根据后续计算中华路顶力最大,工作坑背墙满足要求。
3、导轨施工
导轨安装是一项关键工序,其位置准确与否与轨道高程的精度直接影响管子的顶进质量。
本次施工拟选用重型钢轨作导轨,保证其有足够的刚度和强度。
两导轨应平行且等高。
安装后的导轨顺直、平行、等高、牢固,其纵向坡度与管道设计坡度一致。
导轨坡度按设计要求,安装后的导轨应牢固,不得在使用过程中产生位移或过大变形。
导轨的枕木或枕铁规格及安装尺寸按下列规定执行
(1)枕木截面采用20×20cm的轨枕,将导轨用特制道钉固定于枕木上,枕木或枕铁必须直顺平整。
(2)枕木的安装高程应严格控制,其高程按低于管外底高程2cm,纵坡应与管道纵坡一致。
(3)工作竖井底无水且土质坚实,可挖土槽放枕木。
(4)导轨一般采用24Kg/m的轻型钢轨制成,长度为3m。
导轨应直顺、平整、坡度与管道纵坡一致,导轨高程及允许偏差为±2mm,两轨中心间距允许偏差为3mm。
(5)枕木长度比导轨外缘各长出20~30cm为宜。
4、施工监测
1、施工监测的原则
1)施工监测应以获得定量数据的专门仪器测量或专用测试元件监测为主,以现场目测检查为辅;
2)各监测项目在结构施工前应测得稳定的初始值,且不少于两次;
3)各项监测工作的时间间隔根据施工进程确定,当变形超过有关标准或场地条件变化较大时,应加密观测,当有危险事故征兆时,则需要进行连续观测;
4)量测数据必须完整、可靠,对施工工况应有详细描述,使之真正能起到施工监控的作用,为设计和施工提供依据;
5)测试单位根据对当前测试数据的分析,较好的预报下一施工步骤中地层、支护的稳定与受力情况及地表沉降等,并对施工措施提出相应的建议;
6)所有测点均应反映施工中该测点受力或变形等随时间的变化,即从施工开始到完成、测试数据趋于稳定为止;
7)按规定及时向建设单位、设计单位提供量测报告,内容包括:
测点布置、测试方法、经整理的量测资料及分析的主要成果、结论及建议、量测记录汇总等。
同时,施工过程中依据监控资料进行现场分析,以便判断支护状态,采取相应变更设计参数和施工方法;
2、监控量测的重点
监控量测重点主要有以下几点,在施工过程中要特别注意加强监控量测,以指导安全施工及保护工程周边环境,采取必要的施工保护措施,确保其安全。
1)基坑结构沉降;
2)地表下沉;
3、监控量测的施工准备
1)监测项目的计划和监测方案。
根据工程的特征,制定详细的观测计划和信息传输方法。
2)监测:
监测应在基坑施工之前就开始进行,以得到可靠的初始记录。
在监测中,监测频率是根据项目的设计要求和施工情况来确定的。
3)信息传输:
所有现场测得的数据,要通过自动或人工的形式,及时安全地传送到数据库系统中,以便按时提供可靠的结果。
4)定期简报:
将现场测得的数据的分析结果和预测,定期以简报形式汇报有关单位。
分日报、周报、月报,关键时刻要进行小时报。
4、监测内容及测点布置
1)根据设计要求和相应的规范规程,为确保施工安全,做到信息化施工,拟定的施工监测项目主要有:
基坑结构位移、地表下沉等。
2)具体的监测项目、测点布置、使用仪器设备及观测频率如下表~表所示。
表 量测项目及施测方法
序号
量测项目
施测方法
1
地表下沉
级精密水准仪
2
基坑结构下沉
级精密水准仪
表 测点布置及测点安设点数
序号
量测项目
测点布置
每断面测点数
1
地表下沉
地面每50m
3~15点
2
基坑结构下沉
井口圈顶部
2点
表 施工内部量测数据控制界限
序号
量测项目
允许极限值(mm)
控制界限值(mm)
1
地表下沉
跨径≤8m
40
20
跨径>8m
55
45
跨径>8m
%~%
%~%
表 量测项目的频率表
序号
量测项目
施工掌子面距测点位置
量测频率(次/d)
1
地表下沉
距测点或超过测点3倍洞径
1/1
超过测点3倍~5倍洞径
1/2
超过测点5倍以上洞径
1/7
超过测点3~5倍洞径
1/2
超过测点5倍洞径
1/7
2
基坑结构下沉
施工期间
1/1
建成1个月内
1/7
建成1个月以后
1/30或不定期
5、监测点的布设
1)基准点设置
水准基准点(又称监控点)是沉降观测起始数据的基本控制点,拟布设深埋混凝土结构水准基准点3个,形成监控网。
基准点设置在所观测建筑物50m的沉降影响变形区以外;工作基点距离拟建建筑物的距离不得小于建筑物基础深度的~倍,工作基点与联系点也可在稳定的永久建筑物墙体或基础上设置,点与点之间的距离小于30m,要求埋设于车辆、行人少,通视情况良好且便于保存的地方。
基准点埋设深度应达到原状土层,具体深度以勘察报告或实际揭露为准。
采用洛阳铲钻孔,直径为150mm,灌注混凝土,中间埋设直径Φ25mm左右的螺纹钢筋。
混凝土浇注养护稳定后方能开始引测基准点标高,并进行首次联测。
2)变形监测点的埋设
根据规范及设计要求,沉降观测点标志制作采用埋设L形螺纹钢(Φ=22mm)的方案,并用红油漆标记编号,基坑周围地表沉降标志采用钻孔法或探井法埋入,标志形式为直埋式。
具体规定按《建筑物变形测量规程》第条规定执行。
监测点保护措施
1)监测点是一切测试工作的基础,因此特别加强对各监测点的保护工作,完善检查、验收措施。
2)在每个监测点埋设完成后,应立即检查埋设质量,发现问题,及时整改;
3)确认埋好后,埋设人员应及时填写埋设记录,并准确测量初始数据存档,作为开挖时监测的参考;项目负责人应进行实地验收,并在埋设记录上签字确认;
4)对于所有预埋监测点的实地位置应做精确记录,露出地坪的应做出醒目标志,并设保护装置;
6、施工监测
1)基坑施工现场必须组织专职量测小组。
量测小组在施工单位项目部技术负责人领导下,负责测点埋设、日常量测和数据处理等工作,并及时向主管技术领导和部门反馈量测数据。
2)五固定:
固定观测人员;固定观测仪器;固定观测水准尺;固定观测路线;固定观测方法。
3)每次观测之前将仪器露天放置30分钟。
4)烈日下观测使用观测伞;温差变化较大时使用仪器罩。
5)常规水准观测顺序为后前前后。
6)在线路上预先测量距离,水准仪与水准尺之间的距离不超过50m,分别在水准尺和水准仪摆设处作相应标志。
7)基坑支护过程监控测量
8)异常情况的判别和对策
制定量测监控方案时应根据有关规范、规程、计算资料和设计文件确定监控量测项目的管理基准值,并把管理基准值的70%时定为监控量测项目的警戒值。
在量控监测的过程中,若发现观测值达到了警戒值,则应进一步加大观测频率,密切观测。
当监测数据达到或超过管理基准值时,应停止施工,报告监理,并向监理报送应急补救措施,修正支护参数后方能继续施工,警戒值见表。
表警戒值设定表
监测项目
警戒值(mm)
管理基准值(mm)
地表沉降
21
30
基坑支护结构水平位移
21
30
地下管线变形
7—21
10—30
7、数据处理
1)鉴于量测数据控制界限尚未有统一的规定,为了施工本身及基坑施工影响区范围的地上、地下建(构)筑物的安全,施工过程中必须按表4-2控制界限(严于国家GBJ86-85和铁道部标准)进行控制,表中数据与国家、地方、设计标准矛盾时,执行后者规定界限。
2)量测数据处理,遵守下列规定:
(1)现场量测数据及时绘制位移–时间曲线图或位移–进尺曲线图。
(2)当位移–时间曲线图或位移–进尺曲线图趋于稳定时,进行数据处理以推算最终位移值和掌握位移变化规律。
(3)数据处理一般采用回归分析方法。
3)施工现场必须建立下列量测记录图表,并按规定填报、绘制。
(1)现场监控量测记录表参见表;
(2)现场监控量测信息反馈分日、周、旬、月报表;
(3)现场监控量测位移–时间曲线图或位移–进尺曲线图。
(4)回归分析拟合曲线和位移趋势预测曲线。
8、信息反馈
在施工过程中,对现场测得所有观测数据,均实行信息化管理,由富有经验的专职人员根据不同的观测要求,绘制不同的变形或形变曲线,并打制相应表格,预测变形发展趋向,定期以简报的形式汇报,分为日报、周报、月报等。
根据工况,监测人员做到随叫随到。
1)一般情况的处理
一般情况下,下一次观测时应提供上一次的观测成果。
既在开挖15天内,一日一报,16—30天两日一报,30天以后一周一报。
2)特殊情况的处理
特殊情况施工单位必须随时向业主或监理书面报告(紧急情况可口头报告),提供技术资料,必要时提供阶段性报告。
量测数据遇有下列情况必须立即向上级或上级部门技术领导反馈反馈:
(1)支护结构出现大量明显裂缝;
(2)实测数据绝对值已达到或超过表所列控制界限值;
(3)实测数据绝对值已接近表所列允许极限值;
(4)量测数据绘制的散点图出现不符合正常图形规律的异常变化;
(5)量测数据接近表的规定,或国家规范、设计及建设单位规定的允许值。
9、监测管理
1)监控量测小组与监理工程师密切配合工作,及时向监理工程师报告有关情况和问题,并提供真实可靠的量测资料;
2)仪器在安装埋设的全过程中,对仪器、监测元器件和设备工艺等进行连续性的检验,以保证其质量的稳定性,并作安装记录。
组长负责监测工作的组织计划、外协及监测资料的质量审核;
3)制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施;
4)成立专门监测组承担施工监测,量测人员保持固定,保证资料的连续性;
5)仪器采用专人专用,专人保养,专人校检的方法管理;
6)仪器设备和元器件在使用前均经严格的校验,合格后方可投入使用;
7)在监测过程中,必须遵守相应的测试细则及相应的规范要求;
8)量测资料均应经现场检查、室内复核两道程序后方可上报;
9)量测资料的储存、计算、管理均采用计算机系统管理,进行信息化管理。
10、测量安全保证措施
1)监测人员须将工作日程通知现场负责人,得到现场负责人的批准后方可进入现场;
2)监测人员进入施工现场要戴安全帽,佩带标识,服从指挥;
3)未经工地批准,监测人员不得随意移动或操作工地的施工设备,不得擅自拉引电源线;
4)监测人员登高时,应使用坚固可靠的工作梯,不得登踏斜木板或木箱;
5)监测人员在有车辆通行的路面工作,应穿好安全背心,必要时要设置车辆绕行或缓行标志。
5、顶进设备安装调试
(1)照明设备:
坑内使用电压不大于12V的低压照明。
(2)通风设备:
人工挖土前和挖土过程中,采用轴流鼓风机通过通风管进行送风。
风量的计算:
按洞内同时工作的最多人数计算:
Q=k×m×q
式中:
Q-所需风量,m3/min;
k-风量备用常用系数,常取k=~
m-洞内同时工作的最多人数
q-洞内每人每分钟需要新鲜空气量,通常按3m3/min计算。
现管内有两人工作,一人开挖,一人负责运余泥,取k=,m=2,则有Q=k×m×q=×2×3=m3/min
Q供=P×Q
式中:
Q-计算风量
P-漏风系数
采用Ф1600PCCP管,每百米漏风率一般可控制在2%以下。
取P=,则Q供=P×Q=×=m3/min
取风量大于7000L/min离心鼓风机(或高压空气压缩机)作为通风设备则可以满足要求。
(3)千斤顶和顶铁的安装
千斤顶是掘进顶管的主要设备,对于顶管顶力的计算,管径、埋深、顶时长度、土质是否采用减阻措施,挖土工艺等都对顶力具有一定的影响,顶管的总顶力主要分为两个部分:
下面阻力和四周的磨擦力,即总顶力F=F1+F2。
本工程采用挤压式工具管。
F1—工具管的正面阻力(KN),由于该工程采用挤压式工具管,故F1=π/4D2(1-e)×R
D—工具管外径(m);中华路(DN1600)+*2=,其余道路(DN1400)+*2=
e—开口率e=S1/S2;中华路(DN1600)=,其余道路(DN1400)=
S1—工具管开口面积;中华路(DN1600)**=,其余道路(DN1400)**=
S2—工具管横截面积(管道外径);中华路(DN1600)**=,其余道路(DN1400)**=
R—挤压阻力(KN/m2),取R=400KN/m2
故中华路F1=÷(4×××()×400=(KN)。
其余道路F1=÷(4×××()×400=(KN)。
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,由于该工程采用触变泥浆减阻措施,故f2=π·D·f
D—管道外径(m)。
F—管壁与土的平均阻力(KN/M2)(见下表5-1)。
表5-1触变泥浆中管壁与土地的平均磨擦力(f)
土的类别
管材
软粘土
粉粘土
粉细土
平均磨擦阻力(KN/M2)
砼管
~
~
~
平均磨擦阻力(KN/M2)
钢管
~
~
~
本标段为地质概况为软粘土,摩阻力取KN/M2
故:
F2=π·D·f·L=×D×5×L
经计算,中华路F2=××5×75=
新横一路F2=××5×40=
人和路F2=××5×70=
绕城北路F2=××5×70=
穿汤上路F2=××5×58=
在选用顶管设备时,每坑采用1个320t的千斤顶作业,估计实际利用率为80%,即最大顶力2560KN,
a、安装前应对高压油泵、液压油缸、液压管路控制系统、顶铁和压力表等进行检查,设备完好方可安装。
b、。
油泵宜设置在液压油缸附近,油管应直顺、转角少,油泵与液压油缸相匹配,并有备用油泵。
c、液压油泵的油路应合并,每台液压油缸应有进油、退油的控制油泵。
d、液压油缸的着力中心宜位于管子总高的1/4左右处,且不少于后背高度的1/3。
e、本工程使用多台液压油缸同时工作,工作时,各液压油缸中心线与管道叫线对称。
多台液压油缸宜配置油缸台架,且应使用油缸布置对称。
6、触变泥浆减阻
为了减少顶时阻力,增大顶进力度,并防止塌方,顶管时一般管壁与土壤的缝隙间注入一种具有润滑作用的泥浆,形成泥浆套,减少管壁与土壤之间的磨擦阻力,这种泥浆就是触变泥浆。
触变泥浆除起润滑作用外,静置一定时间泥浆固结,产生强度。
泥浆在输送和灌注过程中具有流动、可泵性,灌注主要从顶管前端进行,顶进一定距离后应从后端及中间进行补浆。
泥浆在高于水压力的情况下向周围渗透,同时在土体表面形成泥皮,泥皮的形成阻止泥浆向土中渗透,泥皮在泥浆压力的作用下又平衡土压力,不使土体坍塌。
触变泥浆套的形成依赖于工具管,工具管的外径一般比管道外径大2~5CM,随着管道的顶进,工具管后面逐渐形成1~2.5CM厚的环状空间。
与此同时,工具管向管外压注触就泥浆,填充环状空间,形成泥浆套。
7、管道顶进施工
下管就位
1、检查管子:
下管前应对管子外观进行检查,管子应无破损及纵向裂缝,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:
本工程使用汽车吊,施工时应经检查、试吊,确认安全可靠方可下管,下管时工作井内严禁站人。
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,测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,顶进方向与高程的准确,是保证整段顶管质量的关键。
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构筑物安全的关键,因此管前挖土有如下要求:
1、管前挖土的长度:
在一般顶管地段,土质良好,可超越前端30~50CM;上面有一般构筑物地段,不昨超越端以外1.5CM,随挖随顶,在构筑物下方外附近,不得超过1.5CM。
2、管子周围的超挖:
在不允许土下沉的顶管地段(如上面有重要构筑物或其它管道),管子周围一律不得超挖。
在一般顶管地段,上面允许超挖1.5CM,但在下面135°范围内不得超挖,一定要保持管壁与土基表面吻合。
管道顶进
1、顶进开始时,应缓慢进行,待各接触部
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