泥水平衡顶管施工方案样本Word格式文档下载.docx
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10.河北省工程建设原则》DB13(J)53-、DB13(J)57-、DB13(J)58-。
11.中华人民共和国非开挖技术协会行业原则《顶管施工技术及验收规范》;
12、天津市工程建设原则《土压平衡和泥水平衡顶管施工技术规程》BD/T29-93-;
二、工程概况
工作坑周边环境:
依照现场状况,所有采用泥水平衡顶管法施工。
本工程工作坑支护形式依照支护环境采用预应力复合土钉墙支护形式,支护级别一级,工作坑开挖之前应组织专家对该深基坑开挖支护方案进行论证,符合规定后方可进行施工。
工作坑采用预应力复合土钉墙支护时采用1:
0.35放坡,土钉(锚索)采用梅花形布置,土钉钢筋采用直径20、25三级螺纹钢筋,锚索采用公称直径为15.21860高强度钢绞线,土钉成孔直径120毫米,灌注1:
1素水泥浆,水灰比0.45-0.5;
锚索成孔直径150毫米,灌注1:
1素水泥浆,钢筋网采用直径6.5毫米钢筋间距200毫米x200毫米,腰梁采用20B槽钢,锚头垫板采用200毫米x200毫米x20毫米钢板,应力复合土钉墙支护喷射80毫米厚细石混凝土。
工作坑尺寸:
本工程顶管工作坑深度9.5m,依照顶进设备拟定3m如下工作坑平面净断面尺寸为:
8m长×
5m宽(3m以上工作坑断面尺寸为:
10m长×
7m宽)。
副工作坑尺寸:
6m长×
7m宽)
工作坑作用:
重要用于为顶管提供安全以便工作环境,具备承受顶管后背作用力,顶管工作坑运用时间约为30天。
三、施工进度筹划
1.工作坑施工
该工作坑涉及土方开挖(3天)、土钉锁口圈梁制作安装(3天)、喷射混凝土(15天)、围檩安装(1天)、底板封顶浇筑模板拆除(2天),钢筋混凝土后背制作(2天),共计26天完毕。
2.管材顶进
工作坑支护完毕后,设备安装3天,设备拆除2天,管材顶进每天15m,70米需要5天,管材顶进预测10天完毕。
四、施工准备
1.技术准备
前期技术准备过程中,我方认真学习和研究施工图纸及有关施工文献,理解设计意图和规定,进行图纸会审。
在设计交底时提出疑问,并依照设计交底修订了该施工方案,施工办法和施工进度筹划。
组织施工人员现场勘察,并认真学习业主单位提供施工技术文献,理解了该工程施工范畴、管道沿线地形、地貌、地质水纹条件及各种原有设施,已掌握施工工期规定、顶管施工技术规范、质量原则及规定、安全办法等,并向施工队伍进行顶管施工技术交底。
2.材料准备
●管材:
管材由具备相应资质生产厂家生产,进场时应有出场合格证或出场检查报告;
管材混凝土外表面应平整,无蜂窝麻面,回弹检测强度应不不大于该管道混凝土设计强度。
管道接口处护口铁应符合承插口处平整,管道压浆必要原则通顺。
应工程规定,本工程选用三级钢承口钢筋砼管,口径DN1500*150*2500.
●工字钢:
工字钢应用于顶管工作坑支护。
应保证整体无裂缝,表面锈蚀状况不可太严重,进场工字钢选用I30b型号。
3.机具准备
重要机具:
钩机、张拉机机械,锚喷机、空压机、千斤顶、液压油泵、顶铁、与管材相应半径护口铁、导轨、枕木、泥水平衡顶进设备及附属设备、气焊机、水泵、25T汽车式起重机,200千瓦发电机、泥浆运送罐车等。
4.施工场地
顶管施工场地应平整、压实,场地大小依照现场实际状况裁定,使用围挡与外界进行隔离,围挡预留大门,便于管道进场及出土运土。
施工围挡四周应设立明显警示标志,提示过往人员或车辆注意安全。
5.施工用水、用电
本工程采用泥水平衡法顶管需使用大量水和电,施工用水采用现场打井解决,大口井直径采用Ф400,深度60米,Ф400井筒四周设碎石、中粗砂等反滤层。
大口井内设清水泵抽水。
施工用电采用200千瓦发电机机组发电。
五、顶管工作坑设计
1.地质分析
依照地质勘查报告,本工程场地类型为三类土,地层粉质粘土为主,本工程管道所有位于细砂层。
为土重度(kN/m3),取19.00;
C为内聚力(kPa),取20.00;
为内摩擦角(°
),取27.00。
2.顶管工作坑
8m×
5m×
9.5m(长×
宽×
深),工作坑采用预应力复合土钉墙支护形式见设计图纸。
工作坑底部采用300mm厚钢筋混凝土底板。
施工工艺流程如下:
沟槽开挖削坡—安装土钉、预应力锚索—连接土钉、张拉锚索—钢筋挂网—较正—焊接—喷射混凝土支护。
1)基坑土方开挖
(1)基坑边坡应分段分层分段开挖,每次超挖深度不得超过0.5m,边开挖,边人工修整边坡,坡面不平整度不不不大于20mm。
(2)土方开挖必要与土钉墙(预应力锚索)施工密切配合,施工时必要分段分层进行土方开挖,每段长度10m,最大不超过25m,预留工作面宽度10.0米;
每层挖土深度与土钉垂直间距相匹配,保证每层土方开挖超挖量不超过500mm,一则便于土钉施工,二则避免超挖导致边坡塌方。
(3)土方开挖采用小型挖掘机,挖出土方装料斗,由25吨吊车吊出基坑以外,装车外运,用于回填土方堆放在基坑上沿20米以外。
2)土钉墙、预应力锚索施工
土钉墙施工随土方开挖进行。
(1)土钉墙施工工艺及规定
①修坡结束后拟定土钉孔位,然后用洛阳铲成孔,成孔后植入土锚钢筋,孔位误差不不不大于100mm,如遇特殊状况需要移孔位,应由现场技术负责人审定;
成孔后检查孔深、孔径、锚筋长度。
②孔直径、深度、角度、注浆均要满足设计规定,做到各环节施工完后有人验收。
孔深容许偏差为+200mm~50mm,孔径容许偏差+20mm~5mm,钻孔倾角误差不不不大于3°
。
③在土锚钢筋上设立定位器(每隔2m加一组Ф6.5钢筋托架,分布呈三角形),以保证钢筋在孔内居中,土钉端头预留出坡面15cm。
④注浆前应将孔内残留及松动废土渣清除干净,浆材料宜用1:
0.45~0.50水泥净浆,孔口设立注浆袋,常压灌浆,注浆压力为0.2~0.5MPa,浆体强度不低于20MPa。
⑤喷射砼应分段分片依次进行,同一分段内喷射顺序应自下而上,喷射厚度为80mm,喷射时,喷头与受喷面应垂直,宜保持0.6m-1.0m距离,喷射手应控制好水灰比,保持砼表面平整、湿润光泽,无干斑或流淌现象。
要严格按施工配比进行配料,面层砼厚度要满足设计规定,坡面不许有钢网外露现象。
⑥喷射砼终凝2h后,应喷水养护,养护时间依气温环境条件,普通为3d~7d,依照现场实际状况可恰当调节。
面板砼强度级别不低于C20,砼最大骨料不不不大于1.5cm,喷层厚度不不大于80mm。
⑦每进行下一层土方开挖,必要在本层坡面土钉墙护坡施工结束后并达到设计强度70%后进行,并在下层土方开挖时注意对上层护坡面面层及土钉保护,避免碰触已施工完护坡面砼面层及土钉。
⑧遇到坡面有渗水现象时,面层上要安装导流管。
⑨基坑四周土钉墙坡顶设变形观测点,随着基坑开挖定期进行观测,发现异常要及时采用有效办法。
⑩由于地质条件复杂性,如施工现场实际状况与方案不统一、土层状况与勘察报告不符、成孔遇地下障碍物时,边坡土钉实际排数、长度和间距可依照实际状况由设计人员现场进行相应调节。
2)预应力锚索张拉注浆施工工艺规定
依照设计规定,预应力锚索埋设和注浆办法同土钉施工,预应力锚索注浆孔内水泥浆达到设计规定后进行预应力张拉,张拉采用手持式千斤顶进行,施工时注意如下几点:
①浆孔内水泥浆达到设计规定后进行预应力张拉,20B槽钢规定与张拉方向垂直;
②进场预应力钢绞线、锚具需通过质量检查,合格后方可容许使用;
③施加预应力千斤顶和油泵压力表需通过有关单位校核,标定,依照标定回归方程计算出张拉力时油泵压力表读数,同步用预应力锚索伸长值进行校核;
④千斤顶操作人员应具备上岗证书,经培训后方可容许施工。
⑤预应力锚索张拉完毕后24小时内及时注浆。
3.工作坑底板
为了安装导轨,工作坑底板浇筑300mm厚C20混凝土。
工作坑底板下设500mm×
500mm积水坑一座做排水使用,深度600mm,集水坑底板及坑壁用C30混凝土浇筑,积水坑需做5厘米厚木板做盖板。
4.工作坑后背
为了保证工作坑顶管后背强度和稳定性,顶管后背采用钢筋混凝土构造,厚度500mm×
高度2200mm×
宽5000mm,制作采用Φ18mm钢筋进行双排连接成形,三层双向间距200mm(保护层50mm),进行绑扎,模板直护完毕后进行浇筑,浇筑后背混凝土强度为C30,混凝土达到设计混凝土强度时方可进行施工顶进。
选用3m长15cm×
15cm方木横向码放、高度与后背墙高齐平,后背墙平面应垂直于管道中心线,方木前埋设立铁三根,间距1.0m,横铁高度要与顶镐高度相似。
核算后背受力宽度,应依照需要总顶力,使土壁单位宽度上受力不不不大于土壤总被动土压力。
后背墙施工容许偏差(mm)
项目
容许偏差
装配式后背墙
垂直度
0.1%H*
水平扭转度
0.1%L**
*H为后背墙高度(mm);
**L为后背墙长度(mm)。
5.工作坑后背墙反力计算
后背反力计算:
忽视钢制后座影响,假定主顶千斤顶施加顶进力是通过后座墙均匀地作用在工作坑后土体上,为保证后座在顶进过程中安全,后座反力或土抗力
应为总顶进力
1.2~1.6倍,反力
可采用公式计算:
=12156.15kN
式中:
——总推力之反力,kN;
——系数,取值范畴1.5~2.5,取2.5;
——后座墙宽度,7m;
——土容重,19kN/m3;
——后座墙高度,2.2m;
——被动土压系数,取2.46;
——土内聚力,取18kPa;
——地面到后座墙顶部土体高度,取5.4m。
6.工作坑设立上下爬梯
为了保证人员上下工作坑,在工作坑墙壁上设立人员上下爬梯。
爬梯外侧设立护笼,爬梯采用φ22钢筋,爬梯宽度为1000mm露长度200mm、内插长度200mm,护笼同样采用φ22钢筋,外露长85cm,内插长度200cm,护笼宽度1300mm垂直步距300mm。
7.工作坑周边防护
工作坑四周所有用彩钢板维护,维护高度不低于2500mm,并按照交通管理部门规定设立爆闪灯、防撞桶、反光贴等交通疏导标记及安全设施,设立专人配合交警部门疏导交通。
为避免雨水进入工作坑内,在接近路中一侧用沙袋搭设围堰,围堰外侧砌筑200高120mm砖墙,抹防水砂浆,围堰高度不低于0.5m,以防止工作坑四周有水或其她杂物进入围挡内,影响施工。
8.工作坑施工监测
●监测目
根据信息化施工原则、依托监控量测数据指引施工。
通过监控量测,掌握施工过程中,地面建筑物状况及地下开挖当前形势、支护受力状况等,依照这些反馈信息,调节当前设计、施工以适应当前工况,保障工作坑在施工过程中运营安全,从而达到安全、高质量准时完毕施工任务目的。
●监测内容及办法
1)监测内容:
基坑边沿以外1~2倍开挖深度范畴内需要保护物体均作为监控对象。
基坑工程施工时应对周边环境进行现场巡逻。
巡逻对象应涉及地表与周边建筑物、围墙、道路等裂缝及异常水位渗漏等内容。
基坑位移量测;
地表开裂态(位置、裂宽)观测;
基坑渗、漏水和基坑内外地下水变化;
运用降水井应定期对地下水进行监测,及时掌握地下水位变化。
2)监测办法:
对施工场地范畴内重要建筑物可采用倾角传感器、水准测点办法监测其水平变位和沉降变化。
在基坑开挖过程中,应随时观测基坑侧壁、基坑底渗水现象,并应查明因素,及时采用工程办法。
在基坑支护施工阶段,每天监测不少于1~2次;
在完毕基坑开挖、变形趋于稳定状况下可恰当减少监测次数。
施工监测过程应持续至整个基坑回填结束。
对基坑支护位移量测至少应有基坑边壁顶部水平位移与垂直沉降,测点位置应选在最大或局部地质条件最不利地段,测点总数不少于3个。
当基坑附近有重要建筑物设施时,也应在相应位置设立测点。
3)基准点设立:
水准基准点(又称监控点)是沉降观测起始数据基本控制点,依照本工程规定精度,拟布设深埋砼构造水准基准点3个,其为埋设永久性标志,形成监控网。
4)监控警戒值拟定:
普通咱们取最大容许变形值70%作为警戒值。
一旦观测到实测数据达到警戒值(如下表),及时作出报警解决。
其他观测值依照所绘时间(深度)观测值曲线图,观测曲线上有无明显折点变化,及时作出报警解决。
监测项目
最大值
警戒值
周边位移
20mm
14mm
建筑物沉降
地面沉降
30mm
21mm
5)监测时间:
暂定至区间工程施工监测结束。
9.接受井
接受井施工尺寸6m长×
7m宽×
8.2m深、支护办法同工作井。
接受井不做后背墙、轨道。
六、顶管
1.顶管方式选取
顶管机:
依照顶进沿线地质条件及以往同类工程施工经验,为保证道路安全和工程进度及顶管质量,本工程选用DN1500泥水平衡顶管掘进机。
泥水平衡掘进机依托机头前端刀盘切削土体,通过泥水搅拌仓,把切削土体搅拌成泥浆,运用给排水循环系统,把泥浆输送到地面泥浆池内。
随着泥浆抽出,随着顶进。
通过控制顶进速度和土压来保持土体稳定。
泥水平衡掘进机适合顶进土质范畴:
粘土、沙土、淤泥质土、黄土等各类土质。
具备顶进速度快、施工安全、顶进质量好等长处。
施工现场平面布置如下图:
泥水平衡顶管施工工艺流程
2.顶管设备安装
(1)把地面上建立测量控制网引至始发井内,并建立相应地面控制点,便于顶进施工时复测。
(2)始发井内精准测放顶管轴线和高程。
(3)稳置导轨
导轨采用钢制轨道,表面平直光滑无毛刺,轨道高20cm,采用槽钢对焊而成,导轨长度6m,导轨高程误差和中线位移应控制在2mm内。
依照设计管道标高、坡度进行轨道安装,轨道中心线与管道中心线在同一垂直平面内,轨道与底板基本连接牢固。
导轨平面图
(4)主顶油缸架稳置
依照导轨和管道中心线、高程为参照,进行稳置主顶油缸底架,油缸底架中心线与所顶管道中心线在同一垂直平面内,油缸底架及主顶油缸稳置要牢固并在容许偏差范畴内。
后机架示意图
(5)后背铁稳置
后背铁采用定型后背铁。
本工程后背铁采用宽*高*厚为3米*3米*0.4米,后背铁与后背梁尽量贴紧,若有缝隙用混凝土(C20)填充。
使后背墙平面垂直于导轨。
(6)设备联接
主顶油缸油路应并联连接,每台油缸应有独立进油、回油控制系统。
其他各设备之间按规范进行连接安装,安装完毕后进行调试。
(7)供电系统设立
供电系统由变压器(若无电源采用发电机)、总控箱、分派箱、开关箱和用电设备及输电线路构成,总控箱、分派箱、开关箱及升压装置布置应符合有关规范规定,并采用防雨、防晒办法;
输电线路采用线板架设并标记,线路架设应横平竖直、符合有关规定,管内线路架设采用在钢套管上焊接一块扁铁作为支架。
、
(8)设备调试
A、所有电控系统安装完毕后对电控系统连接及控制开关进行调试,检查线路连接与否对的、开关与否敏捷。
B、对主顶油缸及油泵站进行调试,检查油管与否连接对的、油泵站运转与否正常、油路控制闸阀与否完好、顶镐出镐缩镐与否正常,对油管进行排气解决。
C、对测量系统进行校验,检查支架稳定性和安全性,对仪器进行摆放调试。
(9)测量装置安装
在工作坑后机架中部安装测量台,测量台座在底板混凝土上,测量台上放置激光经纬仪。
激光经纬仪安顿前,在测量台上打设管道中心点,在工作井墙壁上也打设中心点,依照中心点安装激光经纬仪。
3.顶管施工
1.顶进前准备工作:
(1).把暂时水准点、中线定好位置,准备测量校核使用,由于已知控制点位置所限,满足不了施工需要,因此要增长一定数量暂时控制点,以保证施工正常进行。
暂时控制点平面坐标及高程测定办法同已知点复核测量相似。
坑内中线点使用红色记号笔设立坑内框架上,以便顶管施工时使用。
(2).液压系统、顶进系统安装试运营正常。
(3).检查后背加固与否牢固
(4).检查轨道安装与否牢固
(5).吊装设备运营正常,吊具、吊索准备齐全。
(6).膨润土准备一种井段用量,注浆泵、管路、阀门等配件齐全且运营正常。
(7).管外用照明设备、管内用安全电压变压器、灯具线路正常。
(8).防雨设备齐全。
(9).顶铁配备齐备。
(10).人员安全防护用品、手用品等配备齐全。
(11).发电设备试运营正常备用。
2.顶管施工
本工程采用DN1500泥水平衡顶管掘进机,顶进分为初始顶进和正常顶进两个阶段,掘进机从顶进开始到第一节管子接上并与掘进机连接好之前顶进称为初始顶进,在此后来顶进称为正常顶进。
在这两个阶段“报警系统”必要启动,予以监视。
(1)、初始顶进
初始顶进阶段缓慢进行不可以进行纠偏,要始终注意观测掘进机与基坑导轨接触状况与否正常,如果不正常或有大变化,必要停止顶进,经因素分析后,再决定与否继续顶进。
启动刀盘、打开进回水系统,出水口正常出泥浆后,顶镐徐徐顶进,速度不大于30mm/min,有异常及时停进。
(2)、正常顶进
泥水平衡顶管施工在正常顶进中,开顶前观测进回水系统与否正常,然后打开进回水截止阀,关闭旁通阀。
再观测出水口出水与否正常,泥水仓水压与否正常,正常后开动千斤顶顶进。
顶进过程中,严格控制泥水仓压力,刀盘扭矩电流,并随时观测出水口出水状况。
一节管顶完后,先关闭千斤顶和刀盘,然后打开旁通阀,关闭进回水截止阀。
(3)、管节止转办法和办法
顶管时,机头在刀盘及出土机作用下会发生旋转,对机头旋转重要采用加压重块办法,先在机头两侧做好放压重块架子,并均衡放置重块,当机头右转时,将右侧压重块搬向左边,反之将左侧压重块搬至右侧。
压重块应采用铅块,因其体积小、比重大,便于搬运。
(4)、测量、纠偏办法:
泥水平衡顶管掘进机纠偏系统是由四组纠偏油缸构成,纠偏控制是依照管道激光测量定位系统来决定。
在顶进过程中,激光经纬仪从始至终进行跟踪测量,激光纠偏系统随时依照激光点左右上下进行纠偏。
顶进第一节管时,每顶进0.2~0.3m即对中心线和高程测量一次,顶进正常时,每顶进0.5~1.0m测量一次,发现偏差及时调节纠偏,加以修正控制。
做到勤测勤纠,先纠高程偏差后纠左右偏差,并做好纠偏记录。
在顶进轴线沿线需设立沉降点,每50米应设定一种坐标点,及时掌握每个坐标点动态和数据,以便及时调节顶进有关数据。
(5)、泥浆减阻办法和技术办法
长距离顶管成败在于减阻好坏,采用触变泥浆减阻护壁施工办法,即在管壁与土壁之间注入触变泥浆。
本工程专用顶管机外径尺寸比管节外径大20mm,故顶管机在土层中顶进时使管节外围形成20mm空隙,如能及时有效向该空隙注入触变泥浆填充在管节外围,形成一种较完整泥浆套,顶进时既可有效减阻又能起到支撑土层作用,加快顶进速度。
反之,泥浆套不能形成,顶力将急剧上升,严重时将也许顶坏管节,甚至使顶管工作失败。
①、触变泥浆配比
触变泥浆配制:
选用较好钠基膨润土,膨润土:
水=1:
8(重量比),采用机械定量搅拌桶把水与膨润土搅拌均匀然后打入几种注浆罐,静置12小时,使其充分吸水,膨润成胶体,运用比重计测其比重,掌握在1.15g/cm为宜。
②、注浆孔布置
顶管机机尾部均匀设立三只压浆孔,顶进时及时跟踪注浆,保证在顶管机背面及时形成完整泥浆套。
每两节管安排一节有浆孔混凝土管,管内三只压浆孔120°
对中。
通过1寸高压注浆软管接通三个压浆孔与输浆总管,每个注浆孔均安装闸门进行独立控制。
③、同步跟踪注浆
制作触变泥浆采用机械定量搅拌罐把水与膨润土搅拌均匀,静置12小时,使其充分吸水、膨润成胶体。
将地面配制好触变泥浆经注浆泵增压后进入输浆管,通过环形管注入顶管机及管节压浆孔,形成泥浆套。
当管节顶进时,运用顶管机尾部环向均匀布置三个压浆孔,与顶进同步跟踪注浆,以保证当掘进机向前时在其后形成环向空隙及时被泥浆充填,从而形成完整泥浆套。
④、补压浆
管节在顶进过程中,由于某些浆液流失到土层中,因而必要间隔一段时间后进行补浆。
⑤、压浆量与注浆压力
压浆量原则上控制在同步跟踪注浆量为管节外理论空隙体积4倍左右,注浆压力值不适当过高和过小,根据采用浆液粘度和管路长度,压浆站压力初步控制在20~50KPa。
4.泥浆外运
采用泥水平衡顶管法施工会产生大量泥浆,现场无法存储,需采用8mm厚钢板焊接一长8米,宽4米,高1.5米水柜,用于存储泥浆泵抽出泥浆,水柜内泥浆盛满后,用泥浆泵再抽至水泥罐车进行外运,运距20公里。
5.成品保护
⑴管材进场时应有专人在现场对管材进行外观质量检查及混凝土强度检查,对外观质量及回弹强度不合格管材应予及时退场。
⑵管道顶进过程中如遇阻力过大,应采用触变泥浆润滑办法。
不得强行顶进以导致管材损坏。
⑶管道顶进完毕后应有专人进行全线巡逻,遇有施工时导致管材损坏应及时进行修补。
⑷管道压浆完毕后对压浆孔进行密封解决。
管道接口完毕后应对管线整体进行清理,不得在管道内残留各类杂物及水渍。
⑸管线施工完毕后未经验收禁止通水及容许支线擅自接入。
七、质量保证办法
1.质量保证体系
质量控制网络见图
八、应急救援预案
1.应急预案方针与原则
发生事故时应遵循保护人员优先,防止和控制事故蔓延为主;
“统一指挥、分级负责、区域为主、单位自救与社会救援相结合”原则。
达到控制事故,有效地急救伤员,减少事故损失,防止事故扩大。
2.应急预案工作流程图
依照本工程特点及施工工艺实际状况,认真组织对危险源和环境因素辨认和评价,特制定本项目发生紧急状况或事故应急办法,开展应急知识教诲和应急演习,提高现场操作人员应急能力,减少突发事件导致损害和不良环境影响。
其应急准备和相应工作程序见下图:
3.明挖深基坑开挖存在危险因素及防止、应急办法。
危险因素:
●违规违章作业、安全防护办法缺陷,基坑发生坍塌滑坡。
●受到应力影响基坑坑底隆起。
●地质复杂发生涌砂涌水。
●高空坠物
3.1基坑坍塌滑坡
3.1.1防止办法
①严格按