南水北调配套工程水厂以上输水管道工程泥水平衡管顶管施工方案Word文件下载.docx
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技
术
部
施
工
综
合
安
全
质
量
2、项目管理人员名单
序号
姓名
职称
在本工程任职
1
杨培贞
高级工程师
2
张秉光
项目副经理
3
陈清汉
技术总工负责
4
孙瑞光
工程师
现场技术负责人
5
刘红强
施工员
6
周帅
中级工程师
安全负责人
7
刘占勇
助工
质量负责人
8
陈传波
安全员
刘守富
施工组长
3、设备投入情况
机械名称
规格
单位
数量
备注
装载机
SK230-6E
辆
挖掘机
ZX240-3
台
吊车
25T
顶管掘进机
DN1000
DN2000
控制台
控压机
注浆泵
SYB50-1
9
液压油缸
1500KN
10
GPS
南方测绘
11
全站仪
KTS-422LL
12
水准仪
DS-Z32
套
13
钢筋弯曲机
Φ6-40
钢筋制安
14
钢筋切断机
20kW
15
钢筋调直机
4-14kW
16
电焊机
交流25kVA
17
直流30kW
18
对焊机
电弧型150
19
自卸汽车
8t
材料运输
20
日立230
基坑开挖
21
日立ZX220
沟槽开挖
4、拟投入人员计划表：
工种
按工程施工阶段投入劳动力情况
2014年
8月份
9月份
10月份
备注
管理人员
测量员
试验工
钢筋工
混凝土工
模板工
焊工
管道开挖
管道安装工
管道回填
管道顶管工
机电工
机械操作
司机
机修工
起重工
其他工
5、主要材料
5.1混凝土
混凝土顶管采用C50混凝土，采用III级管，工作坑和接收坑的井壁锚喷、圈梁、滑板、地锚梁、后背梁等采用C25混凝土。
以上混凝土质量要求应符合《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）有关规定。
5.2普通钢筋
设计采用钢筋为HRB400级钢筋，必须符合国家标准（GB-1499.2-2007）的有关规定。
井壁锚固采用的钢筋为HRB400、HPB300。
四、主要工程施工方法
1.开挖准备
⑴进行施工测量和放线工作。
⑵确定管线范围内及施工用地内所有障碍物，如管线、电线杆等的准确位置。
现场调查顶管地段内主要障碍物有排水管、供水管、水掣井、电力电讯管道和渠箱位置和标高，地面交通情况较复杂。
⑶修建临时设施，安装临时用水、用电线路，并试水、试电、修好临时排水沟。
⑷订购所需铁井盖、井圈、踏步。
2.技术准备
⑴组织现场施工人员学习，审查施工图纸和进行各专业图纸会审，进行设计要求和施工技术交底。
⑵编制好顶管施工工艺，做好顶管施工人员的再培训工作。
⑶绘制临时工程及施工非标准设备工具图纸。
2、沉井施工方案
2.1
沉井制作
制作程序：
场地整平→放线→挖土2～3m深→夯实基底，抄平放线验线→铺砼垫层→绑钢筋→支刃脚、井身模板→浇筑混凝土→养护、拆模。
2.1.1
施工坑开挖
沉井采取在基坑中制作，以减少下沉深度，降低施工作业面。
开挖深度为3～5米，考虑到拆除垫架和支模操作的需要，基坑比沉井宽1～2米，周围井点降水，降水井深度1使地下水位降至比基坑底面低0.5m，挖土采用1台小松pC220-3
1.0m3反铲挖掘机进行。
配合人工修坡和平整坑底，挖出的土方用自卸车运至弃土场堆放。
2.1.2
刃脚支设
本沉井高度大，重量重，地基强度较低，经检算采用垫架法支撑。
沉井刃脚铺设100mm厚的砼垫层，采用钢模或木模进行刃脚的模板的安装。
2.1.3
模板支设和钢筋绑扎
沉井制作的模板支设和钢筋绑扎与普通结构施工要求一样，只不过要考虑其地基承载力，所以要均匀对称施工，以防止不均匀沉降。
沉井壁中有预留管道连接的孔洞，为避免下沉时泥土和地下水大量涌人井内施工操作，对较大孔洞还会造成沉井每边重量不等，影响重心偏移使沉井易产生倾斜，在下沉前必须进行处理。
在沉井预制完成后，用M5.0砖砌封闭洞口，沉井封底到位后，拆除砖砌封堵。
2.1.4
混凝土浇筑
混凝土采用商品砼，并用砼输送泵或吊车送至沉井浇筑部位，沿井壁均匀对称浇筑。
浇筑采用分层平铺法，每层厚
30cm
，将沉井沿周长分成若干段同时浇筑，保持对称均匀下料，以避免一侧浇筑，使沉井倾斜，要求2h内浇筑一层。
两节混凝土的接缝处按设计要求设置止水钢板，上节混凝土须待下节混凝土强度达到
70%后浇筑，接缝处经凿毛及冲洗处理，并浇10cm
厚减半石子混凝土。
2.2
沉井下沉
沉井下沉采用排水下沉。
下沉前应进行井壁外观检查，检查混凝土强度及抗渗等级，并根据勘测报告计算极限承载力，计算沉井下沉的分段摩阻力及分段的下沉系数（≥1．15～1．25），作为判断每个阶段可否下沉，是否会出现突沉以及确定下沉方法及采取措施的依据。
第一节模板、支架的拆除，混凝土应达到设计强度的100%始可拆除。
抽除刃脚下的支架应分区、分组、依次、对称、同步地进行。
每拆除一根支架和模板后，刃脚下应立即用砂卵石或砾砂填实，在刃脚内外侧应填筑成适当高度小土堤并分层夯实使下沉重量传给垫层。
模板及支架拆除时加强观测，注意下沉是否均匀。
2.2.1
下沉速度的控制
根据土质情况，采用台阶形挖土自重破土方式。
采用从中间开始向四周逐渐开挖，并始终均衡对称地进行，每层挖土厚度为
0.4～0.5m.刃脚处留1.2～1.5m宽土垅，用人工逐层全面、对称、均匀地削薄土层，每人负责
2～3m
一段，方法是顺序分层逐渐往刃脚方向削薄土层，每次削5～15cm，当土垅挡不住刃脚的挤压而破裂时，沉井便在自重作用下破土下沉，削土时应沿刃脚方向全面、均匀、对称地进行，使均匀平衡下沉。
沉井挖土下沉采用人工挖土，一台吊车吊运出土，由于挖土施工困难，综合考虑挖土、吊运的施工能力，研究沉井下沉的安全控制，沉井下沉速度控制为30cm/天。
沉井下沉中，如遇到砂砾石或硬土层，当土垅削至刃脚，沉井仍不下沉或下沉不平稳，则按平面布置分段的次序，逐段对称地将刃脚下掏空，并挖出刃脚外壁10cm
，每段挖完后用小卵石填满夯实，待全部掏空回填后，再分层刷掉回填的小卵石，可使沉井因均匀地减少承压面而平衡下沉。
在沉井开始下沉和将沉至设计标高时，一次周边开挖深度小于10cm，避免发生倾斜，尤其在开始下沉
5m以内时，其平面位置与垂直度要特别注意保持正确，否则继续下沉不易调整，在离设计深度20cm
左右停止取土，依靠自重下沉至设计标高。
2.2.2下沉观测
沉井位置的控制是在井外地面设置纵横十字控制桩、水准基点。
下沉时，在井壁上设十字控制线，并在四侧设水平点。
于壁外侧用红铅油画出标尺，以测沉降，井内中心线与垂直度的观测系在井内壁四边标出垂直轴线，各吊垂球一个，对准下部标志板来控制，并定时用两台经纬仪进行垂直偏差观测。
挖土时随时观测垂直度，当垂球离墨线边达50mm
或四面标高不一致时，立即纠正，沉井下沉过程中，每班至少观测两次，并在每次下沉后进行检查，做好记录，当发现倾斜、位移、扭转时，及时通知值班队长，指挥操作工人纠正，使允许偏差范围控制在允许范围以内。
沉井在下沉过程中，最大沉降差均控制在250mm以内。
当沉至离设计标高2m时，对下沉与挖土情况应加强观测，以防超沉。
2.2.3下沉纠偏
沉井下沉过程中，有时会出现倾斜、位移及扭转等情况，应加强观测，及时发现并采取措施纠正。
产生倾斜的可能原因有：
⑴
刃脚下土质软硬不均；
⑵
拆刃脚支架及模板时，抽出支架未对称同步进行，或未及时回填；
⑶
挖土不均，使井内土面高低悬殊；
⑷
刃脚下掏空过多，使沉井不均匀突然下沉；
⑸
排水下沉，井内一侧出现流砂现象；
⑹
刃脚局部被大石块或埋设物搁住；
⑺
井外弃土或施工荷载对沉井一侧产生偏压。
操作中可针对原因予以预防，如沉井已经倾斜，可采取在刃脚较高一侧加强挖土并可在较低的一侧适当回填砂石，必要时配以井外射水，或局部偏心压载，都可使偏斜得到纠正。
待其正位后，再均匀分层取土下沉。
位移产生的原因多由于倾斜导致，如沉井在倾斜情况下下沉，则沉井向倾斜相反方向位移，或在倾斜纠正时，如倾斜一侧土质较松软时，由于重力作用，有时也沿倾斜方向产生一定位移，因此预防位移应避免在倾斜情况下下沉，加强观测，及时纠正倾斜。
位移纠正措施一般是有意使沉井向位移相反方向倾斜，再沿倾斜方向下沉，至刃脚中心与设计中心位置吻合时，
再纠正倾斜，因纠正倾斜重力作用产生的位移，可有意向位移的一方倾斜后，使其向位移相反方向产生位移纠正。
沉井下沉产生扭转的原因是多次不同方向倾斜和位移的复合作用引起的，可按上述纠正位移、倾斜方法纠正位移，然后纠正倾斜，使偏差在允许范围以内。
2.3
下沉到位、封底
当沉井沉到设计标高，经2～3天
，下沉已稳定，在8h内累计10mm时，即可进行沉井封底。
沉井封底有排水封底和不排水封底两种方案，本沉井对封底质量要求严格，不允许出现渗漏，再者涌水量不大，井底土质较密实，因此确定采取排水封底方案，如四周深井井点降水达不到要求时，分两步进行处理。
第一步进行土形整理，使之呈锅底形，自刃脚向中心挖放射形排水沟，填以石子做成滤水暗沟，在中部设2～4
个集水井，井深1～2m
，插入直径
0.6～0.8m，周围有孔的混凝土或钢套管，四周填以卵石，使井中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.刃脚混凝土凿毛处洗刷干净。
封底一般铺一层15-50cm,厚碎石或卵石层，再在其上浇一层厚约0.5-1.5m的混凝土垫层，在刃脚下切实填严，振捣密实，以保证沉井的最后稳定。
达到50%设计强度后，在垫层上绑钢筋，两端伸人刃脚或凹槽内，浇灌上层底板混凝土封底。
浇筑应在整个沉井面积上分层由四周向中央进行，每层厚
30～40cm
，并捣固密实。
混凝土养护期间，在封底的集水井中应不间断地抽水，待底板混凝土达到70%设计强度后，进行第二步，对集水井逐个停止抽水，逐个进行封堵。
方法是在抽除井筒水后，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，再在上面浇筑一层混凝土，使之与底板平。
封底时因上部结构尚未施工，设备管道未安装，应验算沉井的抗浮稳定性。
3、工作坑导轨设置及基础加固
工作井布置图如上图所示：
⑴导轨的作用是引导管子按设计的中心线和坡度顶进，保证管子在顶入土之前位置正确。
导轨安装牢固与准确对管子的顶进质量影响较大，因此，安装导轨必须符合污水管中心、高程和坡度的要求。
本工程采用38kg钢轨作导轨。
⑵基础
导轨采用混凝土基础。
4、后背结构及抗力计算
后背作为千斤顶的支撑结构。
因此，后背要有足够的强度和刚度，且压缩变形要均匀。
所以，应进行强度和稳定性计算。
本工程采用厚钢板后背，这种后背设置简单，安装时应满足下列要求:
A.使千斤顶的着力中心高度不小于后背高度的1/3；
B.后背垫铁可用70mm钢板。
C.后背后松散砂层灌注水泥砂浆。
⑵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相一致。
当停止顶进，顶力消失，压缩变形随之消失。
这种弹性变形现象是正常的。
顶管时，防止产生不允许的压缩变形。
后背不能出现上下或左右的不均匀压缩。
否则，千斤顶支承在斜面后背的上，造成顶进偏差。
为了保证顶进质量和施工安全，应进行后背的强度和刚度计算。
根据顶进需要的总顶力，运用朗肯土压力公式核算后背受力，使沉井后背土体所受的力小于土壤的允许承载力。
关于后背详细计算，可分为浅覆土后背和深履土后背。
具体计算可按挡土墙计算方法确定。
5、顶进设备
顶管机操作系统
顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、顶铁等。
⑴千斤顶
千斤顶是掘进顶管的主要设备，本工程拟采用3台200t液压千斤顶。
千斤顶的工作坑内的布置与采用个数有关，如一台千斤顶，其布置为单列式，应使千斤顶中心与管中心的垂线对称。
使用多台并列式时，顶力合力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线，防止产生顶时力偶，造成顶进偏差。
根据施工经验，采用人工或机械挖运土方，管上半部管壁与土壁有间隙时，千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4～1/5处。
⑵高压油泵
由电动机带动油泵工作，选用额定压力为62MPa的ZB－500柱塞泵，经分配器，控制阀进入千斤顶，各千斤顶的进油管并联在一起，保证各千斤顶活塞的出力和行程一致。
⑶顶铁
顶铁是传递和分散顶力的设备。
要求它能承受顶压力而不变形，并且便于搬动。
根据顶铁旋转位置的不同，可分为横顶铁、顺顶铁和U形顶铁三种。
1）横向顶铁安装在千斤顶与方顶铁之间，将千斤顶的顶推力传递给两侧的方顶铁上。
使用时与顶力方向垂直，起梁的作用。
横顶铁断面尺寸为300×
300mm，长度按被顶管径及千斤顶台数而定，本工程选用长度为1.6m的横顶铁；
用型钢加肋和端板焊制而成。
2）顺顶铁（纵向顶铁）放置在面铁与被顶的管子之间，使用时与顶力方向平行，起柱的作用。
在顶管过程中起调节间距的垫铁，因此顶铁的长度取决于斤顶的行程、管节长度、出土设备等而定,通常有100、200、300、400、600等几种长度。
横截面为250×
300mm，两端面用厚25mm钢焊平。
顺顶铁的两顶端面加工应平整且平行。
防止作业时顶铁发生外弹。
3）U形顶铁 安放在管子端面，顺顶铁作用其上。
它的内、外径尺寸与管子端面尺寸相适应。
其作用是使用顺顶铁传递的顶力较均匀地分布的到顶管端断面上，以免管端局部顶力过大，压坏混凝土管端。
大口径管口采用环形，小口径管口可采用半圆形。
⑷其它设备
工作坑上设活动式工作平台，平台用25号工字钢梁，上铺15×
15cm方木。
工作坑井口处安装一滑动平台，作为下管及出土使用。
在工作平台上设起重架，上装电动卷扬机，其起重量应大于管子重量。
工作棚用帆布遮盖，以防雨水。
6、机械顶管施工工艺步骤：
测量放线→工作坑开挖、锚喷、支护→顶进设备安装、作顶管后背→混凝土管道顶管始发→检测、纠偏→循环顶进→接口处理→检查井、回填施工→验收
6.1顶进施工
1）顶进机械就位：
用吊车吊装顶管机就位，前端距井约300mm。
检查及调整顶管机轴线与导轨轴线及油缸轴线一致，调试设备。
2）机头入洞，先用人工向前挖土500mm-800mm再将机头徐徐推进洞口，待刀盘全部入洞在开动顶管刀盘。
掘进机开始入土时机头外露，只存在导轨对机头的摩擦力，机头为发生旋转，故在入土前两米顶进时，顶进进度控制在5mm/分钟以下。
防止机头整体旋转，并观测机头倾角和旋转变化及时修正和调整。
3）待接触部位密实后，再按正常顶进速度顶进。
4）为了防止钢筋砼管在顶管中错口，有利于导向，顶进的前数节管中，在接口处应安装内胀圈，通过背偰或调整螺栓，使胀圈与管壁成为一个刚体。
膨胀圈一定要对正接口缝隙，安装牢固，并在顶进中随时检查调整。
5）在顶第一节管时，以及校正偏差过程中，测量间隔不应超过30cm，保证管道进入土的位置正确，管道进入土层后的正常顶进，测量间隔不宜超过100cm。
6）顶进进度控制在5mm/分钟，也可根据土质及出土情况刀盘扭矩适当加快或减慢顶进速度。
7）高程测量：
用水准仪及特制高程尺，根据工作坑内设置的水准点标高，测头一节管前端馆内底高程，以掌握头一节管子的走向趋势，测量后应与工作坑的另一水准点闭合。
8）激光测量：
用激光经纬仪安装在工作坑内，并按照管线设计的坡度和方向调整好，同时在管内装上标识牌，当顶进的管道与设计位置一致时，激光点即可射到标示牌中心，说明顶进质量无偏差，否则根据偏差进行校正。
9）全段顶完后，应在每个管节接口处测量其中心位置和高程，有错口时，应测出错口的偏差。
10）触变泥浆减阻:
根据施工需要顶进过程中同步注入减阻泥浆，减少顶进阻力，提高顶进速度。
减阻泥浆采用膨润土及外加剂混制而成，必要时对管道外壁涂蜡减阻。
11）出土外运（见下图）:
掘进机刀盘切削破碎土体，由旋转运输机将泥土输入管道内部，人工装车至工作坑，吊车运至坑外，运输车运到指定存土位置。
12）顶进下管时机头应停止工作，关闭排土液压门，断电，在顶进时应先开刀盘，在依次开螺旋运输机，推进系统。
13）机头出动：
顶至接收坑时应及时安装机头托架，用吊车把机头吊出。
14）顶管施工结束后应及时拆除千斤顶，导轨及后背铁铸设备。
五、质量保证措施
1.推行全面质量管理，广泛开展群众性的QC小组活动，重点部位和关键工序均设质量管理点。
2.对关键工序制定详细的施工过程控制程序和操作细则，并对技术人员实行专业分工负责责任制。
3.实行逐级技术交底制度
做好生产班组的自检、互检和交接检，以及专检工作。
施工前对工程所采用的原材料进行严格检验，并报监理工程师审批后方可使用；
施工中实行工序交接单制度，上道工序完成，经检验合格后方可交接，进行下道工序的施工。
4.积极采用成功的先进经验，新技术、新工艺、新材料，确保施工质量。
5.科学化、标准化、程序化作业，实行定人、定点、实岗施工，各自负责相应责任，接受全方位全过程监督。
6.加强质量教育，提高全体工作人员质量意识。
7.完善经济责任制，工程质量的优劣与奖金挂钩，严格奖惩制度
六、安全文明施工
（一）、安全措施
1.开挖边坡土方,严禁切割坡脚,以防导致边坡失稳；
不得在挖方上侧堆士。
2.机械行驶道路平整、坚实；
底部应铺设路基箱垫道,防止作业时下陷；
3.机械挖土分层进行,合理放坡,防止塌方、溜坡等造成机械倾翻、淹埋等事故。
4.多台挖掘机在同一作业面机械开挖,挖掘机间距应大于10m;
多台挖掘机械在不同台阶同时开挖,应验算边坡稳定,上下台阶挖掘机前后应相距30m以上,挖掘机离下部边坡有一定的安全距离,以防造成翻车事故。
5.机械施工区域禁止无关人员进人场地内。
挖掘机工作回转半径内不得站人或进行其他作业。
挖掘机、装载机卸土,应待整机停稳后进行,不得将铲斗从运输汽车驾驶室顶部越过；
装土时人都不得停留在装土车上。
6.挖掘机操作和汽车装土行驶要听从现场指挥；
所有车辆必须严格按规定的开行路线行驶,防止撞车。
7.挖掘机行走和自卸汽车卸土时,必须注意上空电线,不得在架空输电线路下工作;
如在架空输电线一侧工作时,垂直与水平距离分别不得小于2.5m与4~6m（110~22OKV时）。
8.基坑四周做1.2米高的临时围栏，采用密目网封闭，1米以内不得堆土堆料。
夜间设红色警示标志。
9．安全要求与产品保护
（1）相关轴线引桩、标准水准点要注意防护，挖运土时不得碰撞以免影响测量精度。
（2）土方开挖时，应防止周边临近的建筑和构筑物、道路管线等发生下沉和变形，必要时与设计甲方协商采取防护措施，并在施工中加强观测。
（3）施工中若发现文物或古墓等，应妥善保护，并应立即报请当地有关部门处理后，方可继续施工。
（4）基坑积水应及时排出，可在基坑边修一排水沟至集水抗，以便排出。
工人在水中清挖土时，不得带电作业，并应做好三级保护。
（二）、文明施工
1、做好职工进场的各项安全教育，进行安全技术的交底。
2、现场各岗位人员必须在现场，尤其是安全员要随时巡视，做好一切应急措施，及时发现隐患，避免事故的发生。
3、装车时严禁装的过满，避免沿途抛洒。
4、周边用防护栏杆围护，且用警示牌示警，夜间做好安全值班工作。
5、进入现场必须严格遵守安全生产纪律和操作规程。
6、基坑开挖前，必须摸清基坑下的管线排列和地质资料，以利考虑开挖过程中的意外应急措施。
挖土中发现管道、电缆及其它埋设物应及时报告，不得擅自处理。
7、挖土时要注意边坡的稳定性，发现有裂缝及倾坍可能时，人员要立即离开现场并及处理。
8、每日或雨后必须检查土壁情况，在确保安全的情况下继续工作。
9、机械挖土启动前应检查离合器、钢丝绳等，经空车试运转正常后开始作业。
10、电缆两侧一米范围内应采用人工挖掘。
配合挖铲的清坡、清底的工人，不准在机械回转半径下工作。
11、向汽车上卸土应在车停稳定后进行，禁止铲斗从汽车驾驶室上越过。
12、场内道路应及时整修，确保车辆安全畅通，各种车辆应有专人负责指挥引导。
13、坑内施工要设专用通道，夜间施工要有足够的照明。
14、防止尘土飞扬，每天派专人清扫，车辆、机械出工地必须除泥除尘，严禁将泥土带出工地。
五、
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