G216供水顶管施工方案(1)

富蕴供水工程顶管穿越G216线（K284+900）顶管施工施工技术方案新疆鼎立非开挖工程有限公司2012年3月编制人：审核人：批准人：1、编制依据：（一）、新疆建筑科学研究院《富蕴供水工程顶管穿越G216线（K284+900）顶管施工图设计》；（二）、我施工方对施工现场的实际勘察；（三）国家建设部及非开挖行业协会颁发的有关顶管施工的技术规范及标准。2、工程概况：2.1概要:依据新疆建筑科学研究院《富蕴供水工程顶管穿越G216线（K284+900）顶管施工图设计》，新建DN1200供水管道在G216线K284+900处与公路交越，设计采用顶管穿越方式从公路下方穿越。设计套管为RCPIII1800×2000mmJC/T640-2010壁厚20cm的C40钢筋混泥土套管，预计顶管穿越长度为：42米。该穿越点位于G216线（K284+900），工程地质状况：穿越位于洪积戈壁平原上，地形略有起伏，相对起伏高差1—2米。地层岩性：表层为洪积中细砂夹含砂透镜体。厚3.0—6.0米，呈杂色，结构疏松，局部含有较多石膏，芒硝等结晶体。砾石呈棱角状，砾石含量约10%—15%，成分主要由构成。下伏泥盆系上统（D3）凝灰岩，风化面呈灰紫色，新鲜面灰绿色。凝灰质结构，块状构造，岩石较为坚硬，其强风化层厚1米左右，无地下水。其岩性为洪积中细砂夹含砂透镜体。标准冻土层深1.7米，结构物埋设应大于标准冻土层。3、施工总体部署3.1质量及安全目标：确保单位工程一次合格率100%，施工安全零伤亡、零事故，认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，全面落实安全生产管理制度，实现安全生产无重大事故。3.2工期及施工进度安排：1、工期：自开工之日起15日内2、施工进度安排：详见施工进度计划表业主及主管部门验收检查测量停顶、加接管挖管内土再顶管接管顶管清除管内泥土管道就位注浆施工设施拆除及现场清理3.3总体部署该处顶管采用非开挖顶管施工技术，人工掘进出土，单向顶进，在管道上游设置工作坑，管内出土用人力车，坑道出土用小型提升机或龙门吊，配16吨吊车24小时全天候服务，负责设备安装加接套管。3.4组织及分工成立顶管穿越施工小组，负责本次穿越施工组织工作。组长：王明亮安全员：吴首成质检员：高宁宇班组长：董占强施工人员：6人（3人一组，共同2组）4、施工技术方案：4.1顶管穿越施工原理：顶管采用液压千斤顶进混凝土套管进行。在对顶管穿越的路由测量后，在公路两侧放出管道中心线，确定顶管穿越的进、出口位置，在一端挖操作坑，放入要穿越的套管及顶管设备。由人工先在套管前端掏土，待套管前端形成略大于套管外径的圆形空间后，再顶入套管。待套管顶进后再继续人工在顶管前端掏土，如此循环渐进，直到穿越公路到达接收坑。施工中的清土采用轨道小滑车（必要时配以小型卷扬机）经顶管、操作坑排出。4.2顶管施工工艺流程图边顶管边清土测量放线安装导向轨和设备制作顶管靠背挖操作坑和接收坑检查纠偏4.3本次顶管穿越示意图：详见设计图4.4顶管穿越顶进阻力计算：顶进套管DN1800(外径Φ2160)本次顶管穿越套管上方覆土厚度预计为2.8~5.0米，其顶进阻力一般可以按下列公式计算：W1=f{k1(Pv+Pn)DL+Po}式中：W1为管壁与土层的摩阻力（以吨计）f为管壁与土层摩阻系数：砂砾岩f为0.5k1顶力折减系数：L=16—30，k1=0.8Pv顶管上垂直土压力（t/㎡）Pv=rhr为管顶上土容量(t/㎡)砂砾石土层为2.0；h为管顶上方土厚度（2.8~5.0m）（包括路面厚度）；h取平均厚度4.0mPn=管壁上土的水平压力（t/㎡）Pn=Pvtg²(45°-Φ/2)Φ为土壤内摩擦角,戈壁土为30°D为管外径(m)L为顶进总长度(m)Po为顶进全部管道自重(t)，D1800混凝土套管每根(节长为2米)自重为6.8吨以本工程最多42米计算:W1=f{K1(Pv+Pn)DL+Po}＝0.5×{0.8×(4.0×2.0＋4.0×2.0×tg²30°)×2.16×42＋142.8}＝492.58t完成本工程顶管穿越理论计算需492.58吨的顶力，此次工程我公司将配备2支QYS320型顶镐，每台推力为320吨，可以满足施工顶力要求。4.5施工准备:A、穿越方案编制、报审，材料进场报验，穿越手续办理；B、施工人员、设备、工程材料进场就位；C、组织施工技术人员熟悉施工图，进行施工技术交底；D、向国道公路、通信等有关部门了解清楚穿越部位地段内地下是否有通信线缆，管道等设施，请相关主管部门给予确认，作业场地平整完成。E、测量放线，根据设计给定的桩位用经纬仪放出穿越轴线，在公路两侧打控制桩点，控制桩点是穿越精确对接的关键，因此，一定要精确且牢固，控制桩点要用混凝土对桩点底部浇筑，确保桩点在施工过程中不移位。F、顶管设备、配套设备及其它各种机具准备齐全。G、在穿越点两侧分设施工警示标志、减速标志、安全通过标志和夜间照明标志。4.6作业坑挖：A、放线：依图纸在公路两侧放出操作基坑的灰线；B、沿所放操作基坑灰线四周人工开挖探坑，探明地下缆线或管线分布；C、在公路两侧利用水准仪测出高差，在两侧设置基准点；D、在确认无地下设施的情况下机械开挖公路两侧的操作基坑，开挖操作坑时要以两侧的高程基准点为依据，控制开挖深度，确保套管穿越的轴线沿水平顶进，公路路基两侧为护坡道高两米顶宽两米，操作基坑开挖尺寸（底长×底宽×深）为6.0m×5m×5.2m，操作坑采用采用放坡开挖，坑底标高比顶管底标高低0.2m，操作坑要按规范要求放坡，坑上口边沿设挡土堰，以防地表水汇入坑内。坑边用钢板桩挡土，防止沟壁坍塌。操作基坑一侧开挖人员逃生通道。作业区域设置安全防护，操作坑作业带宽度和防护要达到15m×15m。E、在开挖操作基坑时，后背墙的原土层不得破坏，机械开挖完成后由人工开挖保证与顶管穿越方向垂直，要与钢质后背墙紧密结合。F、操作基坑机械开挖完成后，利用水准仪对坑底进行测量，由人员抄平确保高程达到设计要求及套管穿越的轴线要求。4.7顶管设备安装就位：A、设备下坑前，要对已挖好的操作基坑进行重复测量，符合设计要求；B、预先制做后靠背墙(钢筋混凝土现浇)，吊装钢质后靠背墙，要确保与套管穿越轴线方向相垂直，后靠背必须牢固、稳定、坚实。C、导向轨的安装：导向轨选用钢制材料制作，两导轨应顺直、平行、等高。导向轨安装的允许偏差应为：轴线位置3mm、顶面高程0～+3mm、两轨内距±2mm。安装后的导向轨应牢固，不得在使用中产生移位，并应经常检查校核。D、架设激光指向仪：激光指向仪是本次穿越成功对接的关键控制设施，其架设的精度及稳定性是本次工程质量的关键，因此，激光指向仪的固定架必须选用钢质材料焊接安装，底部用混凝土浇筑固定。利用经纬仪和水准仪反复测量以减小人为测量误差。E、并根据现场情况在操作坑四壁利用架子管和钢模设置全方位的档土墙，安装吊装设备，本工程出土采用小型龙门架吊装，设备安装和加接套管采用吊车吊装。4.8顶管施工措施：1、顶管选用钢承插口钢筋混凝土管，内径1800mm、壁厚180mm。执行标准《混凝土和钢筋混凝土排水管》（GBT11836-1999）的规定。2、顶管作业时，首先把顶管在导向轨上稳定好，测量顶管中线与前后两端的高程(高差为25mm)，校核顶管轴线与测量中心线之间的偏差，要达到设计要求，每顶进一节管必须对套管高程进行认真复测核对，达到轴线及高程要求后方可加接管。3、对套管的前进方向的控制要有效的利用激光指向仪，因为这是全天候24小时发挥作用，掏土过程中要以激光靶做为依据，保持激光靶始终为于洞的中心点，每日对激光靶进行校核，确保激光靶准确无误。但对套管前进方向的控制和检查激光指向仪仅是保证措施之一，还必须定期利用水准仪和经纬仪测量方可做到准确无误。4、为使后背受力均匀，顶管设备与后背接触面加δ=30mm的钢板和钢制后靠背；为使顶管受力均匀，在顶管设备与顶管间加δ=30mm的承力盘；为保证顶管前进的方向，千斤应按顶管中轴线对称布置。5、顶管前进时，顶程在不停的发生变化，因此要配备不同尺寸的顶入传力设备:顶柱。顶柱可用多根型钢加横梁焊接而成,或用铸铁铸造而成。顶柱尺寸要求能够满足最小和最大顶程的需要，从短到长每根相差500mm。6、为防止操作坑塌方造成路基失稳及施工人员和设备损伤，操作坑四壁采用钢筋混凝土浇筑，操作坑外四周临边围挡，工作坑需设置人员逃生梯等安全设施。7、顶管顶进过程中，人工在顶管前端掏土，整个顶进过程为边掏土边顶进，为保证顶进过程中的施工安全和道路安全，须严格控制掘进长度，采用“小进尺，多频次”的方式，在土质条件较好的情况下，每次掘这长度控制在30～50cm，若土质条件较差，应将每次掘进长度控制在10～20cm之内。套管与周围土层之间的超大型挖量不得大于1.5cm。8、在顶管过程中，每次掘进完成后应及时顶进，若因故出现施工中断，需对掘进断面支护回填处理，采用砂袋等对断面进行堆筑支护，避免塌方对道路产生不利影响。9、顶管过程中，架设水准仪控制中心线，每顶进30—50cm左右就要对顶管中心线、高程等进行观测，以施工放线时布置的中心桩为准进行监测，发现位移，要采取适当措施予以调整，每次纠偏角度不宜过大，可根据管径、顶进长度和土质情况来确定，一般可在5´—20´之间选择。纠偏可采用调整顶力作用点、在顶进管前端挖土或在顶管前端加木楔子纠偏等措施处理.10、顶管每前进2000mm接管一次，每节顶管采用吊车安装，在导向轨上安稳后一定要进行重复测量，保证顶管前进方向和接管质量。钢筋混凝土管接口处垫上油毛毡、麻辫圈等，起缓冲作用及密封防水处理。11、顶管作业开始后，应24小时连续作业，无不可抗力因素不能中途停止作业。12、顶管穿越示意图如下：4.9泥浆配置及注浆：顶管穿越成功后,混凝土套与周围土质间总会存在间隙，若不做处理时间长会造成路面下陷等隐患，因此，注浆是顶管施工不可省缺的工序。1、注浆所用的压浆泵采用螺旋泵。管路接头选用拆卸方便、密封可靠的活接头。2、在顶管施工过程中就因考虑到后期注浆作业，一般应将注浆孔向上，注浆孔一般为顶管材料上自带，为保证后续注浆效果在主材供应时就应要求厂家将注浆孔套丝。3、注浆前应对套管入口和出口处与周围土层之间隙进行填充密封，以防注浆时泥浆泄压和泄漏。4、泥浆的配合比应按管道周围土层的类别、注浆材料的性质以及泥浆的技术指标确定，确定配合比后，在现场监理工程师的见证下进行配合比试验，实验合格后方可注浆。5、注浆材料可采用粉煤灰、水泥和膨润土的混合泥浆，其比例为5：2：1。6、泥浆的注浆量按管道与其周围地层之间环形间隙的1—2倍估算。7、泥浆的灌注应符合下列规范：a)搅拌均匀的泥浆应静置0.5～１小时后方可灌注；b)注浆前应通过注水检查注浆设备，确认设备正常后方可灌注；c)注浆压力按不大于0.1Mpa开始加压，在注浆过程中的注浆量、压力等施工参数，应按减阻及控制地面变形的量测资料调整。d)每个注浆孔安装阀门，注浆遇有机械故障、管路堵塞、接头渗漏等情况时，经处理后方可继续面进。4.10套管接缝处理：为防止因渗漏、套管跑水等对道路产生破坏，在套管顶进就位后，必须对其接缝进行防渗处理，对套管接缝处理分两步进行：1、在顶进施工加接套管时：在加接套管时，在管接缝内需填充浸泡热沥青的油主要技术参数项目单位参数出浆量L/H15002500电机功率KW4砂粒粒mm≤3W/C≥0.3灌（注）浆压力Mpa2.5~4.0(可调)输送距离水平米180垂直40（水泥砂浆）/60(水泥浆)料斗容积L130整机重量KG230外形尺寸mm1360х580х800麻，一来起缓冲作用，二来起密封作用；2、套管顶进就位后：用防水材料及水泥砂浆等材料进行沟缝；4.11顶管施工检查及验收:顶管验收执行GB50268-2008《给水排水管道工程施工及验收规范》中顶管部分标准；顶管作业完成后，顶进管道应满足如下要求：a)顶进管道不偏移，轴向、径向最大偏差不得超过10cm，累计偏差最大不得超过20cm，管道不得出现“人”字或“U”字坡，否则会出现套管两端或中部集水现象；b