泥水平衡机械顶管施工组织设计

路热力管线工程机械顶管施工组织设计北京市铁源市政建筑有限公司1第一章编制说明一、编制原则1.本施工组织设计仅作为热力管线工程机械顶管的施工依据。2.确保本工程质量达到合格标准，满足业主的工期要求，有利于施工安全、环境保护、文明施工。3.根据本工程特点及工期、质量要求，合理安排人力、物力及财力。4.精心组织施工，创造精品工程。二、编制依据1.质量、环境、职业健康安全管理体系：《质量管理体系标准》（GB/T19001—2000）《环境管理体系—规范及使用指南》（GB/T24001—2004）《职业健康安全管理体系—规范》（GB/T28001—2001）2.工程技术规范及有关说明：《城镇燃气设计规范》GB50028—93（2002年版）；《输气管道设计规范》GB50251—2003；《建筑变形测量规程》（JGJ/T8—97）；《建设工程施工现场供用电安全规范》（GB50194—93）；《北京市建筑工程资料管理规程》（DBJ01—51—2003）；《建设工程项目管理规范》（GB/T50326—2001）；《北京市建筑工程施工安全操作规程》（DBJ01—62—2002）；《北京市建筑工程施工现场生活区设置和管理标准》（DBJ01—72—2003）；《顶管施工技术》(人民交通出版社，余彬权等)。2第二章工程概况一、概述本工程为路热力管线工程机械顶管穿越盖板河工程。设计采用φ1550钢筋混凝土管，双向并排两根间距（管外径到管外径1.5米）,采用泥水平衡机械顶管，管内铺设热力管道，设计管底标高为公路路基下10米，设计坡度为0，顶进长度（单根）100米。二、工程特点1、工程管线长、管径大。2、本工程是重点工程项目，必须确保施工工期。3、沿线地貌、交通状况、地质情况复杂。三、地质简况根据地质勘察报告简要说明本工程的地质情况如下表：土层名称土层厚度（M）土层描述②灰褐色粉土0.50～5.10湿,饱和,中密,含云母、氧化铁条纹。②1褐黄色粉细砂0.80～5.80湿,饱和,中密,夹粉质薄层或透镜体②2褐黄色中砂2.80～7.00湿、饱和，中密，夹粉砂,细砂,粗砂薄层或透镜体②3褐黄色粉质粘土0.30～4.50湿,饱和,硬塑，含氧化铁条纹②4褐黄色粘土0.70～2.00饱和,硬塑,含氧化铁条纹③褐灰色粉质粘土0.80～6.00饱和，软塑，含姜石,局部含螺壳,夹粉土薄层或透镜体③1褐灰色粉土0.50～4.20饱和，中密，含姜石,夹粉质粘土薄层或透镜体3④褐黄色粉细砂1.60～7.80湿,饱和,密实，夹中砂薄层或透镜体④1褐黄色中砂2.70～10.10湿,饱和,密实，含圆砾,夹细砂,粗砂,砾砂薄层或透镜体④2褐黄色砾砂1.60～3.90湿,饱和,密实④3杂色圆砾0.80～2.80湿,饱和,中密，主要成分为岩浆岩,沉积岩,砾警为0.5～2.0cm,称亚圆形,含卵石,充填中粗砂④4褐黄色粉土1.60～2.80饱和,中密④5褐黄色粉质粘土1.40饱和,可塑⑤褐黄色粉土0.60～9.10饱和,中密，夹粉质粘土薄层或透镜体,夹粉砂⑤2层(厚度0.50～2.30m)⑤1褐黄色粉质粘土1.60～6.30饱和,可塑⑥褐黄色粉细砂1.50～7.00饱和,密实，夹砾砂⑥4层,卵石⑥5层⑥1褐黄色中砂1.55～5.50饱和,密实⑥2褐黄色粉质粘土1.50～7.00饱和,可塑⑥3褐黄色粉土1.00～6.50饱和,中密本工程穿越地层为粉砂层含水量较高。4第三章泥水平衡顶管施工方案一、施工部署（一）施工准备1.建立施工组织机构：组织机构框图2.技术准备工作：(1)组织工程技术人员熟悉审核施工图纸，掌握本工程的设计意图、施工特点及特殊工序要求以及甲方对本工程的工期质量要求；编写各种技术交底。(2)技术及管理人员现场勘察地形，地貌及地下障碍物的情况。(3)测量及试验人员做好施工前的各项准备工作，检查验收场区的控制桩，编制测量放线方案，按照测量方案测设施工控制桩，并作好控制桩保护。(4)在施工组织设计基础版的基础上，结合施工图纸（资料）和现场实际情况，编制行之有效的施工组织设计。(5)会同业主及监理单位进行图纸会审和技术交底。3.施工人员准备为了保证本工程如期完成施工任务，决定发挥我们整体实力和专业施工能力，利用多年从事穿越施工的丰富经验，选派具有丰富专业施工经验的施工队伍进场施工。机械师技术负责机长技术员质检员司钻泥浆员钻具电工焊工土压平衡施工队项目部土建施工队锚喷施工队5该段泥水平衡机械顶管穿越施工由56人组成：机头控制3人测量工3人注浆工3人电工3人电焊工3人辅助工15人工作坑构筑26人4.物资设备准备：为了保证本工程有序的进行，同时不占用较多资金，根据施工的先后顺序编制可行的材料、机械设备进场计划。材料采购计划按照工程量清单及施工顺序实施。5.施工现场准备：根据业主提供的临时设施和施工需要，我方拟在现场设项目部办公室、工人宿舍、食堂。根据现场勘察情况，主体工程开工前，在主工作坑位置附近砌筑长30米，宽5米，高4米的沉淀池一座，材料选用机砖，砌筑完毕进行内外抹砂浆处理，砂浆厚度为2厘米，此沉淀池为下沉式，露出地面1.5米，墙体厚度为0.6米，中间设隔断墙2道，第一道隔断墙高度为3.4米，第二道隔断墙3.0米，隔断墙厚度为0.6米。6.施工现场布置：根据施工场地实际情况，开挖顶管工作坑，工作坑尺寸为：长8米，宽10米，深10米；另一端开挖接收坑，接收坑尺寸为长5米，宽10米，深10米。为了确保顶管工作坑内干槽施工，以保证施工安全，根据实际情况在工作坑和接收坑四周布设降水井，进行人工降水。7.施工现场交通布置：本工程需投入许多大型设备，运输管材和辅材量也比较大，需要修筑施工通道，作为施工设备、材料和施工人员的进出道路，主坑围档宽30米，长30米；接收坑围档宽20米，长20米。（二）施工安排1．对招标文件的响应招标文件中要求本工程施工工期较紧。因此我方需要科学计划，统筹管理，合理安排施工工序，确保按期完工。6招标文件中要求工程质量为合格，我单位精心制定了专项措施，争取使工程质量达到优良标准。2．施工工期按顶管施工推进速度为8-15M/天，本段顶进施工计划工期6天加设备进场安装拆卸总工期16天。3.施工进度计划为了在规定的工期内完成施工任务，我方除保证人员、机械设备、物资器材作好周密的进场计划及时供应外，计划采用每日三班8小时的工作制度。施工进度计划详见《施工进度计划表》7施工进度计划表工序天数24681012141618202224工作坑构筑10设备安装4调试及进洞施工2推进施工6出洞及设备转场284．施工顺序(1)三通一平配备200kw发电机组，架设临时线路引至施工现场。并将水源引至施工现场或打水井取水，保证施工用水。清整施工现场，保证具备施工条件。(2)工作坑构筑根据场地周围环境条件以及地层条件，结合我们公司施工经验，经过详细、认真的计算，本工程拟采用锁口圈梁+水平钢格栅+喷射砼结构支护。（a）工作坑参数设计工作坑施工应先确保结构稳定，在坑口做现浇砼（C30）锁口圈梁，断面尺寸800*400mm2，，主筋Φ25间距100mm上下两层钢筋,箍筋ф8间距200mm,待砼终凝后方可进行下步开挖，下部采用水平钢格栅﹢钢筋网﹢连接筋﹢喷射砼支护。支护的施作由上到下进行，按5厘米超挖考虑。地面以下四米内每一循环挖深0.8米设一层水平钢格栅，钢格栅断面300mm×300mm主筋ф25,箍筋ф8间距200mm。开挖后尽快架设钢格栅，施作喷射砼250mm，形成封闭结构。水平钢格栅自地面4m以下间距0.5m。预留洞口以上1m范围内设2道水平钢格栅。在每两层钢格栅间设φ18间距小于1m的钢筋拉杆，且四角两侧必设一根，挂ф8间距150mm×150mm双层钢筋网片，钢筋网搭接长度不小于2个网孔，钢筋拉杆锚入锁口圈梁内不小于35d。（b）工作坑开挖锁口圈梁的浇筑采用（C30）混凝土，待砼终凝后，工作坑土方开挖应分段进行，防止工作坑失稳整体下移。采用对角开挖，严禁整个墙体同时悬空。水平钢格栅安装要及时进行，防止土壁外露时间过长而出现塌方。在挂网之前先由人工整修坑壁，然后挂网，上下网片之间重叠不少于30cm，整个壁面挂网以后再进行加强筋的焊接，加强筋和水平钢格栅应焊接牢固。挂网后立即进行喷射砼施工，要求砼强度不低于C20。（c）顶管后背的制作顶管后背采用浇筑C30混凝土，配置竖向ф25钢筋，间距100mm，后背面积为6m×5m，厚度为0.8m。详见工作坑构筑纵断面图。9泥水平衡顶管工作坑构筑纵断面图连接筋钢筋混凝土圈梁300×300顶管工作坑纵断面图坑口钢筋混凝土圈梁800×400钢筋混凝土后背厚800挂网喷混凝土底板标高比套管外底低30钢筋混凝土底板200预留洞口(3)按照施工方案要求的各种施工设备进场作业。二、顶管机、配套设备选择（一）顶管机的选择针对业主方提供的地质情况，我们选用Φ1550泥水平衡式工具管机头。该种工具管有如下特点：1、刀盘切削装置由3组电机提供动力，保证具备足够的扭矩力穿越可能存在的障碍物，3组变速箱为整机进口件，保证设备的可靠运行；2、土压平衡，能较精确的控制地面沉降。（二）主要施工设备序号设备名称数量备注1φ1550泥水平衡顶管机1台2推进系统1套3液压动力站1套104电气设备1套5测量设备1套6同步注浆系统1套7排泥系统1套8200KW发电机组1台925T吊车1台1050T吊车1台（三）管材与接口1、管材根据设计要求,采用F口钢筋砼管，接口采用契形橡胶密封圈。2、管材与接口验收选用优良管材并处理好管子接口对顶管施工是十分重要的。对于成套管材，要按有关规范对管材作现场检查验收，如发现不合格品坚决予以退回。3、施工期间的复验施工前再次检查接口尺寸，橡胶圈和衬垫板的外观和质地，确认合格后方可使用。接管前要将橡胶圈和垫衬板用硅胶牢牢粘在管材上，保证接管时橡胶圈不移位，不反转，不露出管外。11三、施工工艺流程施工工艺流程框图工程开始测量放样放样复核基坑构筑工作坑设备安装地面设备安装进洞准备注浆材料准备机头进洞中继间安装顶管推进注浆减摩下管、接口安装水平顶进顶管出洞结束四、顶进控制（一）土压力控制：控制土仓压力值：Pmin、Pmax被动土压力PpPp=htg2(45°+φ2)+2Ctg(45°+φ2)=195KPa12主动土压力PaPa=htg2(45°φ2)2Ctg(45°φ2)=37KPaP0=Koh=52KPa设定土舱压力P0为80KPa土舱压力控制值:Pmin=P0－15=65KpaPmax=P0+15=95Kpa（二）顶进速度控制：调节顶进速度使出泥量控制在95%～98%左右，土压力控制在设定范围内，顶进中，根据地面沉降观测反馈的数据及时调整土压力和顶进速度，使沉降量控制在允许范围内，以确保地面上构筑物的安全。（三）轴线和高程的控制：1、测量工作是整个顶管工程质量的关键，它的实施好坏将直接影响到管线线形的平顺，甚至影响到顶管的顺利贯通，因此需精心实施，确保无误。2、测量包括高程测量和左右偏差测量两部分。3、高程测量较简单，在地面上把永久性水准引测至井边，通过垂直吊钢尺引测至井下，设临时水准点，再在管道内架设水准仪测至机头内标靶，即可知道机头高程偏差。此水准还可从机头测出来，闭合差按二级水准控制。4、轴线测量，在井内设固定的测站，根据设计坡度，经纬仪调好垂直角度，从镜子看光靶上刻度。5、根据接收井预留孔间隙，考虑到沉井土建施工存在误差，机头操作也存在误差，我们把管道内导线测量误差控制在±25mm。导线测量测回数定为一测回，必要时增加测回数。6、顶进中要做到勤测量、勤纠偏、微纠偏，在进洞和出洞阶段适当增大测量密度，出现偏差应马上纠偏，减少与轴线的偏差次数。前两节连接成整体。五、推进顶力的理论计算和中继间的设置（一）推进顶力的理论计算F=F1+F2其中：F—总推力F1—迎面阻力F2—顶进阻力F1=π/4*D*P（D—管外径1.6mP—控制土压力）13F2=πD*f*L2（f—摩擦系数L2—最大推进长度）式中：P=KO*γ*HOHO--地面至掘进机中心的厚度，取平均值1