施工组织设计(顶管)

穿越大广高速公路顶管工程施工组织设计河南省中原水利水电工程集团有限公司二〇一四年七月穿越大广高速公路顶管工程施工组织设计一、工程概况濮阳市供水配套工程由35号分水口门分别为濮阳市第三规划水厂和濮阳县西水坡引黄调节池供水，分配水量11900万m3，涉及濮阳市开发区和濮阳县。濮阳境内工程输水主管线起点位于濮阳市与内黄县交界点，主管线桩号起点K65+420，从王助镇桑新庄村西入境,在桩号K68+350处穿越大广高速，沿大广高速东侧向北至绿城路南侧，向东进入濮阳市规划第三水厂。本标段主管线起点桩号为K65+420,终点桩号K70+250。主管线采用PCCP管，管径DN2600mm，长度4830m，管道设计流量6m3/s。濮阳施工02标35号供水管线干线穿越位置管线垂直与大广高速相交，由西向东已经顶进预制箱涵至中间隔离带处。现变更为从东往西顶进钢筋混凝土管。顶管顶面标高49.775m，工作坑地面高程54.128m。管线穿越大广高速采用F型钢承口钢筋混凝土专用管Ⅲ级DN3200（顶管）做防护涵，每节长2.5m。管内穿直径2600mm钢管，空隙部分采用自密式C15混凝土填充。濮阳市王助乡项目实施地项目所在地交通状况图二、项目管理机构（一）现场管理体系在组织机构的设置上，公司专题研讨了项目经理部班子问题。设置由公司领导和各职能部门负责人组成的工程管理小组，直接对项目经理部实施领导管理，委派具有丰富施工经验的项目经理组成项目经理部，负责具体施工管理。实行项目部管理人员在项目经理部的直接指挥下，做到有计划的组织施工，确保工程质量、工期、安全等方面达到目标要求。由项目经理、项目技术负责人、工长及各专业技术员组成项目经理部，中途不得随意更换，若遇特殊情况进行个别调整，则必须经甲方及监理同意。施工现场管理体系（二）项目经理部主要职责1、全面指挥、安排和布置本工程的施工全过程。2、协调各方关系，积极配合业主、设计、监理公司工作。3、负责工程施工计划、物资计划、人员计划、资料计划、机具计划，及具体生产安排和关系协调等。4、从准备到施工、最后竣工验收交付使用、维护保修，乃至终身保修。5、严格施工程序，确保质量第一。6、严格技术安全规程、文明施工条件，确保安全第一。7、严格控制工期，降低成本。8、实行岗位终身质量责任制，任务到头，责任明确。三、施工方案（一）施工工艺流程项目经理部合同财务部施工安全管理部工程技术部防汛办公室协调部物质装备部水平旋喷作业队沉井作业队土方作业队掘进作业队顶进作业队钢管安装作业队工艺流程图（二）主要施工方法选择好顶管掘进机对顶管施工至关重要，本工程顶管基本在低液限粘土、低液限粉土及粉细砂中，为保证交通畅通和顶管管道邻近构（建）筑物的安全，本工程顶管采用泥水平衡顶管机。1、沉井施工沉井内空尺寸长10米，宽8米，护壁厚1米，忍脚护壁最高处1.1米，井深按设计标高起超出地面0.5米。1.1基坑开挖及场地排水沉井采用在基坑中制作，以减少下沉深度，降低施工作业面，根据现场开挖情况，沉井下沉至原箱涵底高程以下4m，基坑每边比沉井宽2m，放坡为1:1.5，挖土采用1台反铲挖土机进行，配合人工修坡及平整坑底，挖出的土运到弃土场地堆放。基坑上自然地面进行使之有定向排水坡度的工作面，并开挖排水沟、集水井，以防地面水、雨水流入坑内，减小井内土壤的含水量。1.2垫层回填根据现场地质，在沉井制作前，要求井体四周刃脚处采用砂、石（1：1）垫层沉井设施安装测量复核机头入洞后背铁道轨开洞入土正常顶进机头出洞机头出坑泥浆置换完成开洞顶出出土顶进下管沉进制作开挖工作坑厚0.5m，宽不少于1.2m，垫层应分层（0.25m/层）采用插入振动器及平板振动器和人工夯实，表面应平整压光，标高误差8mm。1.3刃脚成形及井壁制作a.在垫层上弹出刃脚尺寸线，在其上支设刃脚模板，然后绑孔钢筋。b.钢筋工程钢筋在加工场地机械成型，现场人工绑孔，井壁竖筋一次绑好，水平筋分段绑扎，底板与墙体连接处预留连接钢筋，为保证钢筋位置正确，钢筋接头采用绑扎接头。垂直钢筋间距采用开出槽口的木卡尺控制，水平筋间距，选用一批竖钢筋按间距焊上短钢筋头控制。c.模板工程本工程模板采用定型木模板支撑，钢管支撑，井壁采用组合木模板，与混凝土接触面先进行刨光，与刃脚接触的空隙要塞严防止漏浆。沉井的外侧模板采用竖缝支立，立好后严格核对上下口各部分尺寸、井壁的垂直度。考虑浇筑速度快，对模板产生很大的侧压力，采用φ12@500纵横向螺栓拉结加固，防止模板侧向变形，拉结螺栓中部设钢板止水片，横向@500，纵向@1100设加固围楞沉井内用钢管相互支撑顶牢，确保整体模板的刚度、稳定性和不变形，使砼的几何尺寸，外观有绝对的保证。d.砼工程沉井采用不小于C40商品砼，在对钢筋模板进行验收合格后，进行浇筑砼，浇筑刃脚、井壁砼要注意浇筑顺序，每层30cm，将沉井沿周长设多个振捣组，同时浇筑。保证对称均匀下料，防止一侧受压而使模板产生位移、变形，每层必须在2h之内浇筑完毕，振捣时振动器移动间距不大于0.5m。振捣器应避免碰撞钢筋、模板。振捣器插入下层砼内不小于0.05M，要快插慢拔，每一振点的振捣时间应使砼表面呈现浮浆和不再下沉。在砼浇筑过程中，应经常观察模板、支架、，当发现问题及时采取措施处理。e.水平施工缝的选择及处理沉井整个高度设一道施工缝。施工缝采用凹槽，该处砼应确保密实平整，无高低起伏，砼后期接面要打凿清理，并浇10cm厚减半石子砼，下沉时第一次浇筑的砼强度必须达到100%，第二次浇筑的砼达到75%以上。1.4沉井下沉施工a.沉前准备将所有模板拆除干净，拉结螺栓从根部切割干净用1：2水泥砂浆粉平压光，井内预埋钢筋向上1/7坡向理顺，沉井外侧回填碎石粉夯实，在沉井外壁弹出水平，中分线并在离沉井10米左右设固定水平控制和中分控制。b.沉井下沉在刃脚处砼达到设计强度的100%，上部砼达到75%后，开始沉井下沉挖土，井内土方采用人工开挖，每次取土深度为30-40cm，自井的中部向四边对称取土，以保证沉井在下沉过程中，不出现倾斜。自井中取出的土方应堆放在离井3米以外，避免因外部土的压力增大，使井发生倾斜，一轮下沉到位再进行下轮开挖下沉，在离设计深度20cm左右应停止取土观察两天，如靠沉井自重下沉不到位，再用人工慢慢取土，使沉井到达设计深度。c.助沉纠偏①沉井下沉过程中，刃脚下产生地基反力，当沉井下沉系数小于设计下沉系数时，允许采用加载助沉，加载平台应符合重物堆放方便和结构安全等要求，重物堆放重心应根据施工组织设计规定，加载时加载范围内的其他工作应停止。沉井下沉到设计标高时应先卸载，卸下的重物应随卸随运，不应堆放在沉井边。②沉井纠偏应根据测量资料随偏随纠，当沉井偏斜达到允许值的1／4时便要纠偏，沉井下沉过程中要做到勤测、勤纠、缓纠。③沉井初沉阶段纠偏应根据“沉多则少挖”“沉少则多挖”的原则在开挖中纠偏。刃脚下挖土要逐步扩大，不能一次过量掏挖，不要通过大量挖土来纠偏。④水或冲气方法纠正井体倾斜时，可在沉井偏高的一例在井壁外插入射水管或冲气管进行射水或冲气，减少井壁摩阻力。射水或冲气管亦可预埋设在井壁内适当位置，供纠偏时按照偏斜方法进行纠偏。用射水法纠偏后如留有射水孔宜用厚触变泥浆或砂土填满。⑤井下沉过快时，在沉井外壁间填粗糙材料，或将井筒外的土夯实，加大摩阻力。d.下沉观测①沉井下沉时应注意观测，刃脚标高每班至少测量一次，轴线位移2～3天测一次，当沉井每次下沉稳定后应进行高差和中心位移测量。②初沉阶段每2h至少测量一次，必要时应连续观测、及时纠偏。③终沉阶段每小时至少测量一次，在软土地层中如停止挖土后沉井仍不能自沉时应立即采取措施控制下沉。当沉井下沉接近设计标高时应加强观测，待8h内沉井自沉累计不大于10mm时方可进行封底，此时井体的标高位移和倾斜应在允许偏差范围内，并经检验合格。1.5封底位于沉井中心设置渗井一个，先将沉井内土形整理成锅底形，自刃脚向中心挖放射形排水沟填以石子做滤水暗沟，中心井深1-2m，插入直径0.6-0.8m周围有孔的砼或钢套管，四周填以卵石，使井底的水都汇集到集水井中，用潜水泵排出，使地下水位保持低于井底面30-50cm。刃脚砼凿毛处应洗刷干净，然后浇筑块石砼，强度达到30%，铺设底板钢筋浇筑砼，并捣固密实，砼养护14d期间，在封底的集水井中应不断抽水，待底板砼达到70%设计强度后，抽除井筒中水后立即向滤水井管中灌入C30早强干硬性混凝土捣实，装上法兰，再在上面浇筑一层砼，使之于底板一平。如地下水较少或无地下水时可一次性浇筑底板砼。2、水平旋喷桩2.1总体施工部署1、人员项目部安全及技术质量管理人员5人，工区施工负责人1人，作业班长2人，作业工人12人.2、主要机械设备配置计划主要机械设备配置计划序号名称规格型号数量（台）备注1水平钻机75KW22高压泵160KW23泥浆泵BW-25024潜水泵QS25X40X5.525交流电焊机BX3-5016搅拌机（搅浆桶）27空压机20m318钻杆3m26根3、主要材料配置计划注浆用PO42.5水泥，浆液配比1:1，根据试验桩结果，水泥用量为200kg/m。4、进度计划水泥喷桩进度指标作业名称钻机定位钻进成孔旋喷时间合计作业时间2.5h2h1.5h考虑各方面的影响，按照一台机器每天成桩3根计算，每循环旋喷桩施工时间约10天.2.2、总体施工概况1.施工原理采用水平定向钻机打设水平孔，钻进至设计深度后，拔出钻杆，且同时通过水平钻机，钻杆，喷嘴以大于35MPa的压力把配置好的浆液喷射到土体内，借助流体的冲击力切削土层，使喷流射程内土体遭受破坏，与此同时钻杆一面以一定的速度旋转，一面低速徐徐外拔，使土体与水泥浆充分搅拌混合，待胶结硬化后形成直径比较均匀的柱体，具有一定强度（0.5-8.0MPa）。旋喷桩相互咬接后，在管道拱顶及周边形成封闭的水平旋喷帷幕，同时旋喷桩是沿着区间管道相互咬合拱形分布，具有支撑拱的效应，又能作为超前管棚使用，具有防流沙，抗滑移，防渗透，抗剪切的作用，保证管道顶进安全。2.施工方案根据前述原理及特点，并结合管道地质情况，顶进管道段布设范围为管道上部以管道中心为圆心，以2.8m为半径两排半环布置，旋喷桩径为350mm，环向搭载100mm，沿管道轮廓线形成旋喷桩套拱。.水平旋喷桩对旋喷桩咬合要求很严格，根据第一环经验，仍先打设15m,摸索经验总结后，逐渐打设长度至顶管段末端.由于设备的尺寸及高度问题，旋喷桩的起钻点距离初支面要有20cm左右，为了使旋喷桩在管道四周形成有效支护，必须沿径向向管道外侧按照一定的角度打设旋喷桩，所以每段旋喷桩的前面几米大部分在掘进的过程中被破除，而后面几米则远离了掘进轮廓线，除不能很好的控制掘进外，还可能存在桩间间距分离过大，不能形成支护套拱的现象，特采取每环水平旋喷桩循环搭载3m方式解决。2.3、施工方法1、钻机安装2、平整工作平台，铺设轨道，安装立柱。场地要求平整，设排水沟，要求如下：1）钢垫板规格：长X宽=250mmX250mm;高强螺栓直径：￠16mm；钢垫板与基础固定要牢，强度要高.2）H型钢轨找平误差﹤3mm.3）底盘对角线找平误差±3mm.4）斜拉筋需绷紧，交叉拉力基本相等.5）四柱对角误差±5mm.6）升降系统：卡瓦等上紧，加强整体性.7）新有螺母必须拧紧，发现溢扣者必须换掉.8）油泵，高压泵安装，要求场地平整，场地硬化，高压泵安装平稳，管路安装摆放整齐.3、对孔位。设备安装好后，调整钻机角度，方位，对准孔位，孔位误差控制在±50mm以内。4、制定浆液。根据施工方案的配比配制水泥浆，浆液搅拌必须均匀，在制浆过程中应随时测量浆液比重，每孔高喷灌浆结束后要统计该孔的材料用量。浆液用高速搅拌机搅制，拌制浆液必须连续均匀，搅拌时间不少于3分钟，一次搅拌使用时间亦控制在4h以内。5、钻进1）开孔并安装孔口管（根据现场地质条件确定是否需要孔口管开孔器开孔，采用￠130mm钻头钻进，钻进深度1.6m,初始开孔角度1%。2）退出钻具，准备安装孔口管。3）将一根直径为￠127mm，长0.8m的孔口管埋入已开好的孔内，作为