施工方案机械顶管.docx

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施工方案机械顶管

机械顶管工程专项

施工方案

2014年12月10日

机械顶管工程专项施工方案

一、工程概况

1、工程名称：

常村煤矿顶管工程

2、工程地点：

常村煤矿

二、主要施工内容

本工程用DN400PE管，采用机械顶管施工，管道热熔焊接。

电缆安装另行编制专项方案。

三、顶管前准备工作

1、顶管施工方法的选定应根据施工沿线的地形、工程和水文地质、交通状况、地上建筑物、地下管线和有无地下障碍物等实际情况和对地表变形控制的要求综合考虑后作出决定，必须确保安全，保证质量，经济适用，节约用地。

2、顶管的施工顺序，计划从东向西顶进。

施工当中合理组织操作人员，随着时光进度逐步调整各项施工技术参数，优化下一步顶管施工工艺。

3、所有顶管设备必须经过维修保养，经检验合格后方可进入施工现场。

在进入工作坑安装时必须进行单机和整机联动调试，在顶进中必须贯彻例行保养制度。

4、应按保证工程质量、安全、文明施工、保护地面建筑物与地下管线、维持道路交通等要求，根据不同的工程地质、水文地质与施工环境和条件合理选择顶管机头。

5、在综合考虑了上述各种因素后，合理选择顶管施工方法。

四、顶管施工顺序及工艺流程

1、施工顺序：

基坑挖掘─安装板桩─基坑底基础及后靠背安置─安装导轨─安装主顶设备─安装顶管顶帽─安放管节─顶进

2、顶进工艺流程：

基坑中心线测量放样──安装顶机架与主顶装置──安装顶铁，吊下一节管节──管节顶进──顶完第一节管，吊下一节管──管节拼装──顶力接近许用力──同上继续再顶──出洞，顶管机与管节分离。

五、顶管设备安装

1、顶管基坑挖掘与维护

基坑的尺寸根据PE管的管径与长度合理布置，暂定6*10m。

用挖掘机挖至顶管深度（8-9m），然后用人工清理基坑，使基坑基本水平。

2、顶管顶帽选型

本施工段管道内底标高至路面下8-9米，管顶覆盖厚度已达到要求。

根据地质状况及实际情况，拟采用PE管前头用钢板圏制加工顶帽，用来解决水泥管壁厚顶进主力大的问题，并在顶帽上焊制格板，防止上面塌方。

3、顶力计算与后背设计

后背作为千斤顶的支撑结构，要有足够的强度和风度，且压缩变形要均匀。

所以，应进行强度和稳定性计算。

本工程采用组合钢结构后背，这种后背安装方便，安装时应满足下列要求：

使用千斤顶的着力中心高度不小于后背高度的1/3。

3.1顶力计算

推力的理论计算：

（以Φ1000mm计算）

F＝F1＋F2

其中F—总推力F1—迎面助力F2—顶力阻力

F1＝π/4×D2×P（D—管外径0.4mP—控制土压力）

P＝Ko×γ×Ho

式中Ko—静止土压力系数，一般取0.55

Ho—地面至顶进机中心的厚度，取8m

γ—土的湿重量，取1.9t/m3（暂定）

P＝0.55×1.9×8＝8.36t/m2

F1＝3.14/4×0.4×2×8.36＝5.25t

F2＝πD×f×L

式中f—管外表面平均综合摩阻力，取0.8t/m2（暂定）

D—管外径0.4m

L—顶距，取最大值300m

F2＝3.14×0.4×0.8×300＝301.44t。

因此，总推力F＝5.25+301.44＝306.69t。

根据总推力选用千斤顶总推力600t即可满足要求。

3.2后背的计算

后背在顶力作用下，产生压缩，压缩方向与顶力作用方向一致。

当停止顶进，顶力消失，压缩变形随之消失。

这种弹性变形即象是正常的，顶管中，后背不应当破坏，产生不允许的压缩变形。

后背不允许出现上下或左右的不均匀压缩。

否则，千斤顶在余面后背上，造成顶进偏差。

为了保证顶进质量和施工安全，施工时应后背的强度和刚度计算后靠背受力计算公式

R=αB（γH2Kp/2+2Ch

+γhHKp）

式中：

R-总推力之反力（一般大于推力的1.2－1.6）

a－系数（取1.5－2.5之间），此处取2

B－后座墙的宽度（M）此处暂定取5米

γ－土的容重（KN/M3）

H－后座墙的高度（m），此处暂定取4.5米

Kp-被动土压系数tg2（45°+ø/2）

c-土的内聚力（kPa）一般情况下取10

h-地面到后座墙顶部土体的高度（M），此处取3米

按上式计算，圆形工作井加护套后能承受1291.5T顶力＞实际顶力600T。

完全能满足要求。

靠背受力分析图

4、顶管设备安装

a、安装导轨

导轨采用装配式导轨，安防在砼基础面上，导轨定位后，必须稳固正确，在顶进中承受各种负载时不位移，不变形，不沉降，导轨安放前应先复核管道中心位置。

二根导轨必须互相平行，等高，导轨面的中心标高应按设计沟底标高设置，在顶进中必须经常复测调整，以确保顶进轴线的精度、导轨的坡度应与设计管道坡度相一致。

导轨采用轻型导轨，由钢轨、横梁和垫板组成。

b、安装后靠背

后背作为千斤顶的支撑结构，要有足够的强度，且压缩变形要均与。

所以，应进行强度和稳定性计算。

本工程采用组合钢结构后背，这种后背安装方便，安装时应满足使用千斤顶的着力中心高度不小于后背高度的1/3。

后靠背与板桩之间的空隙用C20砼灌实。

c、安装主顶设备

主顶设备由以下几部分组成：

①主顶千斤顶2只②油泵站及管闸③组合U型顶铁④O型接口顶铁

2台千斤顶应共同作用，规格一致，行程同步，每台千斤顶的使用压力不大于额定工作压力，油路必须并联，每台千斤顶均备有独立的控制阀，千斤顶伸出的最大行程应小于油泵行程10cm左右。

油泵设置在距离主顶千斤顶处，油管安装应顺直，减少转角，接头不漏油，油泵应在雨棚内工作。

油泵的最大工作压力不大于32kpa，装有限压阀，溢流阀和压力表等指示保护装置，安装完毕后必须试车，在顶进中应定时检修维护，及时排除故障。

U型顶铁必须符合要求，刚度大，受力后无变形，相邻面垂直，排列不扭曲，单块放置稳定性好，连续部位不脱焊，不凸面，与导轨的接触面必须平衡，顶进前滑动部分应抹牛油润滑。

环形接口顶铁应与钢管口相吻合，中间用软木板衬垫，避免管口处破损。

d、安装顶管顶帽

顶管顶帽用的尺寸和结构应符合要求，焊接在第一节管子的钢护套上。

机头焊接完成后，应测定前后端的中心方向偏差和相对高差，并做好记录，机头和导轨的接触面必须平衡、吻合。

4、顶进工作井安装管节程序：

基坑中心线测量放样——安装顶机架与主顶装置——安装顶铁，吊下一节管节——管节顶进——顶完第一节管，吊下一节管——管节拼装——顶力接近许用力——同上继续再顶——出洞，顶管机与管节分离。

顶管工作井安装以下设备：

①导轨②后背③下管设备④顶进设备（包括顶镐、摇镐机或高压油泵）⑤出土设备⑥照明设备⑦工作平台

六、管道顶进施工技术措施

1、顶进方法要点

（1）开始顶进前应检查下列内容，确认条件具备时，方可开始顶进。

（2）全部设备经过检验并经过试运转。

（3）顶管在导轨中心线、坡度和高程应符合规定。

（4）防止流动性土或地下水由洞口进入工作井的措施。

2、顶进

第一节管的顶帽切入土体后应严格控制其水平偏差不大于5mm，高程符合设计高程及角度要求。

第一节管与第二节钢管连接时，其尾部至少须搁在导轨上20~30cm，并立即进行热熔焊接。

3、测量

顶管必须按照设定的管道中心线和工作井位建立地面和地下测量控制系统，控制点应设在不易扰动，视线清楚，方便校核的地方，并加以保护。

顶进坑内应设置由地面水准点引入的临时水准点，在交接班时进行仪器高程的校对和调整，顶进轴线由设计管道中心通过经纬仪引入坑内，然后对中观测。

4、纠偏测量及控制

本工程的地下导向采用J2激光经纬仪，由一束红色的激光直至机头尾部的激光靶，在顶进的过程中，操作者随时可以得到偏差值，保证顶管方向的精确要求。

在布置工作井后方的测量仪基座时，必须避免由于顶进内沉井受力使得仪器座产生移动或变形，如果仪座发生微小位移，应及时对轴线和标高进行调整。

顶进纠偏必须勤测量。

纠偏角度应保持在1.0°以内，最大不得大于1.5°。

由于在起始推进阶段，顶帽和方向主要通过主顶油缸进行控制，所以一方面要减慢主顶的推进速度，另一方面在不断的调整油缸组以及最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。

七、施工计划

1、施工进度计划

工程开工前一定要做好施工前期的准备工作：

首先要落实挖掘机、吊机、槽钢、管材等关键设备和材料以及人员，保证工程开工能够即刻到位；测量人员根据甲方提供的控制点加密导线点水准点、测放中线点标高点以及探测地下管线、构筑物等，根据中线点确定开挖范围以及范围内的拆迁物，在现场和平面图上作标记；搭好工地办公室、小型仓库、工棚以及清理停车场等前期工作。

2、主要施工机具设备

机具名称

规格型号

单位

数量

用途

备注

挖掘机

300

台

1

挖掘

千斤顶

320吨

台

4

顶管

高压油泵

ZB-50

台

6

顶管

顶压装置

套

1

顶管

含全套顶铁、垫座、滑道等

八、质保体系

为保证本顶管穿越工程能够按甲方要求的工程质量标准圆满完成，特制订工程质量保证体系，其内容主要包括：

质量方针和目标、质量管理组织、主要岗位的质量职能、质量保证措施等。

1质量方针

高质量、高起点，争创一流工程，确保用户满意。

2质量目标

①单位工程交工合格率100%；②单位工程优良率90%以上；

3质量管理组织

成立质量管理领导小组

3主要岗位质量职能

3.1项目经理

全面领导和组织项目部的质量保证工作，对定向穿越工程的质量管理组织负全面责任。

贯彻执行质量管理的政策、规定、制度和要求。

结合施工实际组织对职工的质量教育。

3.2技术负责人

质保工程师对工程质量保证活动的开展及结果负全面责任。

贯彻各项质量政策、规定，及时组织项目施工中各项质量管理活动的实施。

监督检查质检人员发现问题有权及时处理解决，执行工程质量奖惩制度。

3.3专职质量检查员

专职质量检查人员是严把质量关、对工程质量实行全面监督检查的特殊岗位工作人员，必须持证上岗，对其所辖范围的质量监督检查和质量保证工作负全面责任。

发现施工中出现违反操作规程、技术措施、设计图纸等现象时，应坚持原则，立即指出，责令其整改或停工，并向技术负责人汇报。

4质量管理措施

强化质量教育，贯彻“质量第一”的方针，开工前组织施工人员学习质量体系文件及施工技术要求，并做好记录；做到严格按照设计要求及规范规定施工，以良好的工作质量来保证工程的质量。

千斤顶及配套设备就位准确可靠，各岗位要严格按规定做好相应工作并认真填写施工记录。

九、应急救援预案

为了工程顺利完成，针对本工程的特点，特制定本应急预案。

一、突发事件应急预案

1、防塌方

工作坑设置支护后，一旦支护挡板断裂，塌方的土方进入工作坑，施工人员应立即撤离工作坑，重新设置维护挡板，确认安全后，方可继续施工。

2、防触电

由于本工程工期短、施工场地狭小，施工临时用电线路比较密集，为防止触电使用橡皮电缆，配电箱设置触电保护器。

工作坑中必须使用安全电压（36伏），绝对禁止把220伏和380伏电缆、电线引入工作坑。

3、防交通事故

本工程因为在路旁施工，所以施工车辆在路段行驶出入频繁，为防止出现交通安全事故，从施工场地进入主要车道前要注意观察来往车辆情况。

十、穿越施工安全防护措施

配合相关部门以及施工现场可能涉及的单位的协调工作，并做好安全防范，主要采取以下措施：

①进入施工现场必须佩戴安全保护设施；

②施工现场周围设置防护设施；

③夜间施工安装警示灯；

④专人看护机器设备，严格按照规则操作；

⑤管道穿越施工时，要查看清周边管线，尤其是国防线缆，确保万无一失后方可施工。