公路顶管方案.docx
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公路顶管方案
（）线路工程
顶管穿越施工方案
供审查
Rev.
版次
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日期
Issuedby
编制人
Checkedby
审核人
Project
Approval批准人
1、编制依据
1）《带混凝土套管穿越公路通用图》
2）《开挖穿越公路通用图》
3）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）
4）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
5）《混凝土结构设计规范》（GB5001-2002）
6）《钢筋混凝土工程施工及验收规范》（GB50204-2002）
7）《油气长输管道工程施工及验收规范》（GB50369）
参考书:
《地下工程设计施工手册》，夏明耀曾进伦编著
2、工程概况
2.1适用范围
本方案适用于磨溪1200净化气外输线路205省道穿越。
2.2地质状况
本工程场区地处丘陵地段，地势较平坦。
施工段土壤属于杂填土、砂质土壤。
土壤塑性差，空隙比较大，渗水性强。
开挖施工难度大，安全隐患较多。
2.3工程特点
2.3.1工期紧
首先，本工程特点为工期紧，为保证工程进度，应对措施如下：
（1）总体上要考虑多开工作面，工作井、接收井同时施工；
（2）配备一套泥水平衡顶管设备，顶管设备在运转正常情况下进行24小时连续施工，现场的协调管理需要积极到位。
2.3.2地下管线众多
管线所经过的道路的地下有电缆、通讯、供水、排水、煤气等众多管线，给施工带来很大的困难。
为保证地下管线的安全，运用专用先进设备对地下管线进行详细的探测及现场探挖明确地下管线的详细位置，以便在施工中各个阶段对其进行保护，避免造成对地下管线的损坏。
2.3.3地质恶劣
顶进断面为素填土、淤泥质粉质粘土、粉细砂，地基承载力差，由于该土层中顶进，较难形成纠偏需要的导向力，造成纠偏困难，所以一定要“勤测勤纠”，将偏位控制在较小的范围内，实现“微偏微纠”，满足规范的要求，特别在进洞15m范围环节，严格控制好顶管机的走向，形成有利的初始轨迹。
应对措施为一方面需要有施工经验丰富的施工队伍和技术力量负责施工，严格控制顶进的工艺，采用激光即时监控，并真正实现泥水及土压平衡的状态，在平衡状态下对机头即时微纠，确保顶管顺利进行。
3、施工组织部署
依据本工程施工工程量，为确保顶管施工质量，安全，有序的进行，拟设置项目管理组织机构，对施工现场技术、质量、安全全面负责。
项目组织机构组成情况如下：
项目经理：
技术部部长：
质量部部长：
HSE部部长:
外协部部长：
采购部部长：
经营部部长：
技术员：
拟投入顶管作业队1个。
按照2014年2月15日作业队进场开工，2014年3月20日完工的工期任务，安排人员及设备上线计划如下：
施工作业人员表
序号
工种
人数
序号
工种
人数
1
现场管理员
1
6
吊车司机
吊管机操作手
3
2
现场技术员
3
7
起重工
2
3
测量员
2
8
民工
40
4
顶管操作手
1
9
5
电源车操作手
1
10
以上施工人员是按一个台班配置，如果要进行24小时轮班施工作业，还应再增加两个台班的人员。
顶管穿越施工机械设备一览表
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
1
顶管机
YDT4000-1100
套
1
顶管
2
电源车
80KW
台
1
顶管
发电机
100kw
台
1
顶管
发电机
40kw
台
4
抽水
3
吊车或吊管机
25T
台
3
下管、取土
4
挖掘机
台
5
开挖基坑,引沟
5
运土车
辆
7
套管内运土、引沟转土
6
潜水泵
h=15，Q=60
台
7
降水、排水
顶管穿越施工工具材料一览表
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
1
发电机
50kw以上
台
1
2
千斤顶
YDT-3138-700
台
1
3
液压油泵
YBZ-16-50型
台
1
4
枕木
2000×200×200
根
15
自购
5
钢管轨道
φ108×8
根
2
自购
6
顶铁
500×200×200
块
2
自做
7
顶铁
1000×200×200
块
2
自做
8
受力板
1800×550×180
块
2
自做
9
后受力板
1800×500×200
块
1
自做
10
钢板
20平方米
块
1
厚14mm（自购）
11
钢板
6平方米
厚10mm（自购）
12
钢板
1300×6000
块
1
厚20mm（自购）
13
钢管
φ325
根
8
3M（自购）
14
钢管
4分
根
6
自购
15
抓钉
个
30
自购
16
钢丝绳
5分
米
15
吊套管
17
钢丝绳
3分
米
30
提土
18
电缆线
2芯4平方
米
200
自购
19
电缆线
3芯25平方
米
100
自购
20
碘钨灯座
个
10
自购
21
碘钨灯
500W
个
20
自购
22
普通灯座
个
3
自购
23
普通灯
100W
个
5
自购
24
橡胶手套
双
10
自购
25
帆布手套
双
10
自购
26
沥青漆
公斤
视具体情况定
自购
27
麻丝
公斤
视具体情况定
自购
28
沥青调配盆
个
1
自购
29
铁锤
个
2
自购
30
钢钎
个
4
自购
31
彩条布
30米
自购
32
手推车
1
自购
33
吊环
个
6
自购
34
潜水泵
个
2
自购
35
电焊机
台
1
自购
36
电焊线
米
40
自购
37
氧气表乙气表
套
各1套
自购
38
焊枪.割枪
把
各1套
自购
39
氧气管乙气管
米
各30米
自购
40
电钻
10mm
个
1
自购
41
手砂轮
100mm
个
1
自购
4、顶管施工
4.1、施工概述
顶管采用全封闭式泥水平衡式、挤压式土压平衡式顶管机进行施工；根据本工程地质条件，泥水平衡式顶管机具备PLC自动控制的泥水平衡系统功能；挤压式土压平衡式顶管机具备挤压段可控制前端面的水土平衡；顶管过程中应用注浆减阻技术进行顶进；工作井上采用25t汽车吊作为垂直运输设备。
4.1.1顶管施工一般布置示意图
4.1.1-1顶管施工一般布置
4.1.2泥水平衡顶管形象示意图
顶管形象示意图如图4.1.2-1所示：
主要包括工作井、接收井、砼管、泥水平衡顶管机、整体式顶进系统、进泥泵、排泥泵、泥水分离器、泥水管道、激光导航系统、遥控室，起重采用25t汽车吊。
4.1.2-1泥水平衡顶管形象示意图
4.2工作井施工方法和技术措施
4.2.1进场准备施工
进场后首先在工作井及接收井施工范围内进行地面平整、清理工作，材料设备进场。
测量放样及复核，根据提供的测量基准点，依据设计图纸要求进行工作井及接收井的放样工作，并放出顶管起点及终点的位置及顶进的高程，在工作井正前方墙体顶部及底部、工作井后靠背中部顶部、接收井地面用钢筋及油漆作好测量控制点的标志。
测量放样完成后，需报工程监理单位复核，并确认无误后方可进入下一工序的施工。
4.2.2工作井施工
顶管工作内侧净空面积为4m×10.2m；顶管接收井内侧净空为Φ4m；工作井围护结构设计采用混凝土C25的沉井结构，需不排水下沉，水下混凝土封底；外加Ø500mm搅拌桩进行止水帷幕、地基加固、穿墙止水。
工作井结构施工采用二次制作，一次下沉，包括上部350mm厚、下部500mm厚沉井壁，450mm厚底板，1000mm厚的C20混凝土封底；接收井内结构的施工包括400mm厚井壁，450mm厚底板，C20混凝土封底。
地基加固、穿墙止水、止水帷幕Ø500mm搅拌桩按下图进行设置
4.2.2-1工作井剖面图
4.2.2-2护壁大样4.2.2-3工作井平面图
4.3顶进施工
本顶管工程的顶进系统采用整体式顶进构架，由主顶油缸及附件、导轨、主顶油泵及控制阀组成，其作用是把顶管机从工作井内穿过土层顶进接收井内,与此同时，将紧随顶管机头后的管道埋设在工作井与接收井之间。
采用一级主顶油缸，为了弥补一级主顶油缸行程较短的缺点，一般都是采用加顶铁来增加顶进行程，但顶进施工中加顶铁比较费时。
本工程针对该情况特将顶进系统进行改进，可将顶进行程增加到2.5m—3.0m，从而避免加顶铁的麻烦，使顶进施工更加顺利进行。
4.4测量、纠偏施工
测量方法，在工作井后座位置设置测量机座，测量基座由地面引入地下，避免工作井的变形引起的误差，将激光经纬仪放置在其上调平后，使激光经纬仪发射的激光沿着顶进方向水平射出，打在安装在顶管机的测量靶位上，通过望远镜读出顶管机头的偏差。
每隔0.5m记录偏位一次，将测量数据进行分析后，通过PLC全自动操控台控制顶管机的纠偏节进行砼管的纠偏。
顶管机测量及纠偏如下图所示:
4.4-1顶管机测量靶及纠偏节示意图
纠偏办法，顶进中发现管位偏差5mm左右，即应进行校正。
纠偏校正应缓缓进行，使管节逐渐复位，不得猛纠硬调。
校正方法采用顶管机头自身纠偏法：
控制顶管机头的状态（向下、向上、向左、向右），这种方法纠偏方法良好，每次纠偏的幅度以5mm为一个单元，再顶进1m时，如果根据顶管机头的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势没有减少时，增大纠偏力度（以5mm为一个单元），如果根据顶管机头的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势稳定或减少时，保持该纠偏力度，继续顶进，当偏位趋势相反时，则需要将纠偏力度逐渐减少。
4.5触变泥浆压浆减阻施工
顶进过程中，需要经常进行压注触变泥浆工作，以减少顶进的阻力，并能有效减少地表沉降。
触变泥浆系统由拌浆、注浆和管道三部分组成。
拌浆是把注浆材料兑水以后再搅拌成所需的浆液（造浆后应静置24小时后方可使用）。
注浆是通过注浆泵进行的，根据压力表和流量表，它可以控制注浆的压力（压力控制在水深的1.1—1.2倍）和注浆量（计量桶控制）。
管道分总管和支管，总管安装在管道内一侧，支管则把总管内压送过来的浆液输送到每个注浆孔上去。
注浆孔布置为：
每节钢管各设一道，孔位位于钢管中部，环周分120度对称布置3个1″孔。
注浆孔在管材加工时已预埋。
注浆流程如下图:
4.5-1触变泥浆注浆流程图
5、引沟开挖
线路S205段周围建筑、农田密集，交通繁忙。
穿越管段的引沟开挖不同于一般线路，应着重考虑到场地选择、安全防护以及交叉施工的影响问题。
5．1测量放线
测量队伍根据顶管接收坑位置放出引沟开挖的中心线，并根据设计提供的地勘资料在地面固定位置鲜明的标示出地下障碍物尺寸、深度、材质等情况。
并划定引沟开挖施工作业带边界线。
5.2引沟开挖
根据施工带地下构筑物情况，顶管作业坑开挖深度定为6米，除去封底和安装轨道的高度，实际套管底部距地表相差5米，则穿越管道引沟开挖深度也将达到6米。
结合该处地质情况，对于这样的长断面、大深度的土方开挖必需加打钢板桩以防止引沟塌陷或地基下沉。
引沟开挖采取多台挖机同时进行，由于开挖方量比较大，为了避免影响路桥施工以及周围环境，开挖的土方部分需要及时外运。
开挖过程中，还应开挖临时排水沟，以保证挖掘机的正常运作和安全。
开挖断面及平面示意图如下：
5.2.1-1引沟开挖断面图
5.2.1-2引沟开挖平面图
6、管段穿越
该段顶管长度比一般道路穿越施工长度有所增加，穿越管段重量较大为了防止在管道通过水泥套管时损伤防腐层，穿管前需在管道下方均匀安置三组滑动轴承，管段采用两台吊车和前端卷扬机钢索配合向前推进。
管段分四段依次通过套管。
穿管示意图如下：
6-1发送管道示意图
7、套管管口封堵
主管道安装就位后，应将混凝土套管两端进行封堵处理，管道封堵24cm厚的砖块码砌，然后再用沥青麻丝进行封口处理。
见下图：
7-1套管口封堵示意图
8、安全施工措施
8.1.地下水埋设较浅时，应采取排水措施进行降排水。
保证施工过程中基坑内不能积水。
8.2.施工过程中，应在公路两侧设置明显的施工警示标志和车辆减速标志。
8.3.夜间施工时，应有明亮的照明设施和夜间施工警示标志。
8.4.顶管进行穿越施工时，工作坑要足够宽敞，留有安全操作空间，工作坑要排水防灌、防止塌方。
8.5.顶管作业时，非专职操作人员未经允许不得进入坑中或工作间。
8.6.顶管机必须远离高压线20m以外。
8.7.设立安全施工标志。
8.8.圈定安全施工场地范围，设立施工场地维护栏。
8.9.设备操作人员必须严格按照操作规程操作。
8.10.施工人员必须穿戴劳动保护用品。
8.11.套管内施工时，套管内照明电必须降压使用。
8.12.套管掘进时，必须按照技术人员的要求进行。
8.13.在穿越点两侧设立警示牌、减速标志牌、施工标志牌、安全通过牌和夜间照明装置。
8.14.其它要求按照HSE体系文件的有关规定执行。
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