五龙口球墨铸铁顶管作业指导书(机顶)

郑州市污水处理厂中水管线工程（郑州新力电力有限公司—五龙口污水处理厂）球墨铸铁管顶管施工作业指导书编制单位：河南亚伟市政工程有限公司新兴铸管股份有限公司2013年7月26日目录一、编制依据..............................................................................1二、工程概况..............................................................................1三、工艺流程及操作要点.........................................................7四、工作坑内管道连接...........................................................29五、管道功能性试验...............................................................29六、顶管施工中的常见问题及处理方法...............................32七、劳动力组织........................................................................32八、质量控制............................................................................35九、道路沉降观测方案及技术措施.......................................36十、管道周围加固...................................................................40十一、安全与环境保护及文明施工.......................................431一、编制依据1、《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-20082、《给水排水工程顶管技术规程》CECS246-20083、《工程测量规范》GB50026-20074、《水及燃气管道用球墨铸铁管、管件和附件》GB/T13295—20085、《无管沟铺设用球墨铸铁管》ISO13470-2012二、工程概况（一）建设项目概况郑州市五龙口污水处理厂位于郑州市西北部，东临蓝天路，北为环保北路，西侧毗临冉屯东路，南侧为五龙口南路，总占地13.06公顷。五龙口污水处理厂一期再生水规模为5×104m3/d，现已建成投产，目前再生水主要供给郑州燃气电站的冷却用水及金水河、熊儿河景观用水，效果良好。五龙口污水处理厂二期工程建设规模为10×l04m3/d，其设计出水水质达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中的一级A标准，则五龙口污水处理厂再生水供水总规模可达15×104m3/d。郑州新力电力有限公司位于郑州市区西部工业区，东面是以轻纺为主的轻工业区，南面是以砂轮、电缆、煤机等制造业为主的重工业区，北靠陇海铁路，西北4km为郑州高新技术产业开发区。目前，郑州新力电力有限公司有五台200兆瓦供热机组在商业运营，循环水供2水系统采用带自然通风冷却塔的二次循环供水系统，锅炉补水和生活用水由城市自来水提供。在国家环境保护部出具的《关于郑州热电厂七期工程（郑州新力电力有限公司三期工程）2×200MW供热机组环境影响报告书重新审核意见的复函》中，明确要求郑州新力电力有限公司采用城市污水处理厂的中水作为循环冷却水，为此，郑州新力电力有限公司与郑州市污水净化有限公司签订了中水用水协议，中水规划用水量为6万吨／日。本次中水供应主要用于郑州新力电力有限公司、燃气电站、泰祥电厂、管道沿线以及为纱厂明沟、市区西南部区域预留用水。设计规模为10万吨／日，管径定为DN1200；郑州新力电力有限公司中水管设计规模为6万吨／日，管径定为DN1000。根据《郑州新力电力有限公司中水回用选线规划》，设计DN1200中水管，自五龙口污水处理厂供出后，沿五龙口南路、秦岭路敷设，沿线与冉屯东路、化肥东路、化肥路、白庄路、冉屯北路、冉屯路、冉屯南街、西流湖路、西站路等道路相交，终点至郑州新力电力有限公司，并向南段预留DN1000中水管。考虑以后为燃气电站、泰祥电厂、纱厂明沟供水的需要，在冉屯路口与现状至燃气电站DN600中水管碰接，在陇海铁路南侧与现状雨水（入纱厂明沟）相接。中水管线全部在现状路上敷设，考虑到开挖施工对现状道路、既有设施的破坏及开挖堆土对交通、环境的重大影响，以及社会舆论等因素，根据现有的施工能力、施工手段及现场情况，采用顶管与开挖相结合（以顶为主）的施工方式。3工程建设内容包括：0+000~2+195与五龙口污水处理厂内部管网连接处施工图范围内全部施工内容（不含ZS-19井）。由于管材供应地较远及场地的局限性，施工现场存放1-2天管材，剩余管材存放在秦岭路和西站路交叉口料场，使用前使用自吊车倒运管材。（二）试验段及管材概况1、地形地貌根据郑州市市政工程勘测设计研究院2011年5月所作的本工程岩土工程勘察报告，该工程位于郑州市区西北部。地形整体呈南高北低，场地标高约105.37-121.85m，最大高差约16.48m。地貌单元属郑州西部倾斜平原区，地貌单一。2、地质条件根据现场钻探揭示，标贯、静力触探测试结果，勘探孔揭露15.0m深度范围内，为第四系全新世、晚更新世冲积形成的地层，以粉土（低液限黏土）为主。将勘察深度内的土层按其不同的成因、时代及物理力学性质差异划分为4个工程地质单元层。各层特征分述如下：(1)杂填土(Q4ml)：层底埋深1.5-7.3m，层底高程102.54-119.85m，层厚1.5-7.3m。一般厚度1.5-4.Om左右。地层呈褐色、灰褐色，局部为杂色，主要为新近堆填粉土，稍湿，结构松散，力学性质不均匀。浅部（0.5m以上）多为沥青路面或水泥路面及灰土垫层，含碎砖块约15%，主要以粉土填充。里程0+030—0+536.51为陇海铁路下穿隧道，主要以粉土填充，浅部0.4m以上为含钢筋的水泥路面。4(2)粉土（低液限黏土）(Q4al)：层底埋深4.0-9.Om，层底高程100.84-107.82m，层厚1.2-6.5m。褐黄色、灰黄色，稍湿，中密。无光泽，干强度低，韧性低，见少量小粒径(0.5-1.5cm)钙质结核，偶见白色钙质条纹及蜗牛碎片。触摸有砂感。局部夹有粉质黏土薄层，可塑。(3)粉土（低液限黏土）(Q3al)：层底埋深10.5-12.4m，层底高程94.17-95.44m，层厚6.0-7.6m。黄褐色、褐黄色，稍湿，中密。无光泽，干强度低，韧性低，含少量小颗粒(0.5-2.0cm)钙质结核，见白色钙质条纹及蜗牛碎片，本层砂感较强，局部夹有粉砂薄层。局部夹有(3)-1层粉土，黄褐色，稍湿。密实。(4)粉土（低液限黏土）(Q3al)：本层勘探深度内未揭穿。地层呈褐黄色，稍湿，密实。无光泽，干强度低，韧性低，触摸有砂感。含少量钙质结核，粒径约0.5-2.Ocm，偶见白色钙质条纹。局部夹有粉质黏土薄层，可塑。3、水文条件本场地勘探期间未发现地下水位，据调查：0+000--2+630段近5年最高水位大于勘探点深度，2+630—3+530段近5年最高水位埋深约12.0-12.5m（高程93.37m）左右。属第四系松散岩类孔隙潜水，地下水的补给主要为大气降水，场地环境类别属Ⅲ类。本场地管线、道路施工可不考虑地下水的影响。4、不良地质作用根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)，郑州市抗震设防5烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组第二组。依据《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2008)，本工程抗震设防类别均为标准设防类（丙类）。（三）试验段及管材概况1、试验段概况由于本工程采用泥水平衡机械顶管，管材使用球墨铸铁管，在国内尚属首次，为确保工程顺利进行，在施工前确定试验段进行试验，为今后施工提供参数及依据。根据现场情况，确定试验段为ZS-13——ZS-12，试验段长度为232.77m，管径DN1200。ZS-13位于秦岭路和西流湖路交叉口，向南顶进。2、管材概况新兴铸管生产的球墨铸铁顶管是在普通承插式球墨铸铁管基础上，外包一层钢筋混凝土结构，做到管外形尺寸与承口的最大外径一致，达到便于顶推施工目的的一种特殊的球墨铸铁管。新兴铸管公司自1998年就开始进行球墨铸铁管顶管产品的开发与生产工作，成功开发出了DN250~DN2000规格的顶管产品并成功应用于新加坡、科威特等国的多个工程项目。目前，可以按照ISO13470标准提供DN200~2000所有规格的顶管，管子有效长度为2米、4米或6米，本次施工使用6米定尺的顶管。新兴铸管的顶管接口型式为滑入式（T型）柔性接口，它具有密封性能好、安装简便及施工速度快等特点。与常用的其他类型的顶管6相比，其优势有：1.DN1200，纠偏角为2°，单向最大偏转角为1.5°，有一定的纠偏能力；2.顶推力较大，DN1200的许用顶推力为740吨，并且根据客户要求可以提供更高顶推力的产品；3.可以按客户要求开设润滑孔;4.长度选择较多，可以生产2米,4米,6米的管节；5.接口密封性能好，泄漏率低；6.继承了所有球墨铸管的优点，具有耐蚀性能好，不易结垢，抗沉降性好等优点。（四）顶管施工概况在市政或工业管道工程施工中，必然要铺设很多不同直径的管道。传统的挖沟埋管法具有很多缺点，如影响交通、破坏路面、破坏地表植被、影响正常的商业活动和居民的日常生活、大量的土方工程等。ZS-13工作井位于秦岭路和西流湖路交叉口，向南顶进。泥浆池位于西流湖路北侧，长40米，宽5米，深1.5米，泥浆池四周用C25砼、钢丝网片喷锚支护。泥水平衡机械顶管其基本原理是：泥水平衡顶管机，其刀盘的正面，开口比较大，刀盘由设在主轴左右两侧的电动机驱动。电动机是通过行星减速器带动小齿轮，然后再带动设在中心的大齿轮。大齿轮与主轴及轧辊联接成一体。这样，只要刀盘驱动电机转动，刀盘也就7转动，同时轧辊也转动。在掘进机工作时，刀盘在一边旋转切削土块，还能通过刀盘后的网片把大土块轧碎。被轧碎的土块只能进入与泥水仓联接的进出水管，然后从后续连接的排泥管中被排出，进入泥浆池。经过沉淀，循环使用。由施工人员在工作井上面操作台，通过顶管机里面的摄像头，控制机头方向和顶进速度。三、工艺流程及操作要点本工程顶管施工的基本工艺流程为：施工准备→工作坑开挖→工作井施工→设备安装、调试、试运行→顶进→机头吊出→设备拆除、转场→功能性试验1．施工准备在工程施工准备阶段，应编制详尽的施工组织设计，并做好如下几项工作：（1）施工场地地质条件、施工内容、范围确定场地地质条件是选择施工方法的前提，工程施工前，应根据业主提供的地堪报告确定施工工艺，必要时应进行补充勘察；工程施工前，应组织施工人员认真学习施工图纸、相关规范、标准，明确工程施工内容和技术要求，对图纸中与现场不符内容联系设计人员进行补充设计或变更设计。（2）对沿线管线的调查开工前对地下管线、构筑物进行全面现场调查，标注与设计管线8交叉的管线，逐个绘出图纸，并结合现场实际提出解决方案，确保掘进机安全顶进。现场管线位置平面图经现场实地勘察，未发现影响施工的管道及构筑物。（3）施工工艺参数的计算工艺参数计算主要包括：后背承载力的计算、管段顶力的计算等。（4）施工工艺确定根据场地地质条件、顶管设备及工艺参数确定施工工艺。施工工艺主要包括：初始顶进的方案及措施；测量及纠偏的方法；长距离顶进减阻的方案及措施等。（5）设备安装调试的技术措施施工设备的安装、调试的技术措施主要包括：施工设备的安装位置、安装精度和牢固要求、安装顺序、调试方法和要求等。（6）施工过程控制的技术措施秦岭路西流湖路泥浆池ZS-13井232.77mZS-12井9施工过程控制的技术措施