热力管道顶管工程施工组织设计方案.docx

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热力管道顶管工程施工组织设计方案

国投电厂高背压改造新建管网工程

顶管穿越G55长晋高速K1043+148m

 

施工方案

 

编制:

审核:

批准:

 

中石化工建设

2017年7月1日

1.工程概况

国投电厂高背压改造新建官网工程管道设计压力1.6MPa,设计总长8.94Km,分六段建设:

1段途经国投电厂—上辛安—下胡;2段途经下胡—东蜀—上胡;3段途经上胡—龙化;4段途经龙化—兰花物流园;5段途经兰花物流园—侯匠;6段途经武庄路—吕匠路—兰花路—颐翠路。

根据工程敷设计划,施工的恒力建材—中继泵站一次网管线设计长度1.341Km,设计压力1.6Mpa,设计供回水温度为130/70℃,管材选用Q235B材质,管径D1220×16mm的螺旋缝埋弧焊钢管。

根据设计走向线路需从G55长晋高速泽州县段K1043+148处,在不破坏公路、不影响交通的情况下采用顶管施工工艺穿越公路。

顶套管穿越G55长晋高速K1043+148m处顶套管采用符合《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》径2200mm三级钢筋混凝土套管(钢承插口)。

1.1建设规模

穿越段公路路面宽约10米,为填高型路基,两侧有排水沟、隔离栅;穿越套管长度86米,西侧超出隔离棚16米,东侧超出隔离棚20米,穿越角度90°。

1.2.建设地点:

G55长晋高速K1043+148处。

1.3.场地工程地貌及地质条件

1.3.1交通

本单体穿越点所在紧邻龙化村、有改线207国道可依托,交通方便,材料和工程机械运输较为方便。

1.3.2气象与水文特征

(1)气象

泽州县大陆性季风气候明显,四季分明,一般为:

春季干旱多风,夏季炎热多雨,秋季秋高气爽,冬季寒冷干燥。

泽州县年平均气温10℃-11℃,气温总的分布趋势是由南向北递减;盆地由平地向山区递减。

泽州县多年无霜期192.6天,最多为226天。

降水量的区域分布总趋势是由西北向东南递增,山区多于平川、丘陵;南部和东南部山区大于北中部地区。

降水量主要分布在夏季,占全年降水量的60%。

1.3.3地形地貌

本单体穿越处属河流阶地,平均海拔在765m左右,是陆黄土高原的一部分,相对高差在5~10m之间,场地附近主要辟为耕地及林地。

1.3.4岩土工程评价

C0+830‾C0+916段为长晋高速公路穿越段。

该段为山地地貌,地形较为平坦。

地基土为红土。

承载力满足要求。

地下水对开槽铺管无影响。

1.4各参建单位

建设单位:

省经济建设投资集团

设计单位:

华热工程设计

监理单位:

德圣工程

施工单位:

中石化工建设

2.编制依据

2.1.建设及设计单位提供的设计和地勘资料

2.2.现场交底情况及现场实际情况

2.3.施工技术标准及验收规

(1)《城镇供热管网工程施工及验收规》CJJ28-2014

(2)《高密度聚乙烯外护管硬质聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管及管件》GB/T29047-2012

(3)《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规》GB50236-2011

(4)《城镇供热直埋热水管道技术规程》CJJ34-2010

(5)《压力管道规--工业管道》GB/T20801.1~6-2006

(6)《工业金属管道工程施工规》GB50235-2010

(7)《工业金属管道工程施工质量验收规》GB50184-2011

3、施工准备

3.1施工前和G55长晋高速管辖单位沟通,做好施工前各种手续的审批工作;主要对以下几点进行确认:

3.1.1我方管道穿越点:

G55长晋高速K1043处,北侧100米有涵洞,南侧100米围无涵洞。

3.1.2套管长度为86米,西侧超出隔离棚16米,北侧超出隔离棚20米。

3.1.3套管管顶距离公路路面为20米;套管采用符合《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》径2200mm三级钢筋混凝土套管(钢承插口)。

3.1.4穿越角度90°;

3.1.5管线穿越后,将检漏管引至北侧进行安装。

3.2确定施工用料及时达到施工现场,施工机具完好,满足施工需要;

3.3做好施工人员的技术培训工作;

4、施工技术措施

4.1未来公路扩建时,为保证套管能够承受来自路基压力、施工荷载及行车载荷的作用力,穿越管顶部距离公路路面距离为20米。

4.2顶管施工工艺

根据G55长晋高速K1043+148m处两侧现场地形及交通情况,顶管施工采取单向顶进,操作坑设置在公路南侧;

顶管工作坑尺寸为6米长×6米宽,7米深。

顶管选用钢筋混凝土套管径2200mm三级套管。

顶管时将第一节管全部压入土层后,便把第二节管子与第一节管子连接再继续顶进。

在顶进的同时应将管的泥土用机械结合人工随掏出随运走。

当第二节管压入土中并将管的渣土清理干净后再下第三节、第四节等。

顶管时校核顶管千斤顶的顶力,需克服在顶管时所产生的重力,摩擦力和端头的切土力,且顶管用钢筋混凝土制造,不能将管顶裂。

为了确保公路路基的稳定性,采取“少挖勤顶”的方式,顶管时严禁超前开挖,不扰动套管上部土层,管道顶进路基及边坡围,每次顶进距离不大于15cm;施工时在路缘石和分隔带设置沉降观测点,顶管过程中随时进行沉降观测,确保公路路基的稳定性。

施工结束后在穿越点公路两侧设置永久性警示标志。

4.3顶管施工工艺流程如下:

 

安装

电源

安装机电设备

管材

运输

管件

加工

挖操做坑

作后背墙

铺设后背

安装顶管机

清理槽坑

铺设枕木导轨、加固坑槽

沿线复测

顶管挖土、运土

缩小导轨、加顶铁

下管

机械拆运

穿内管封管头

回填土

余土运输

 

 

1—后座墙;2—后背;

3—立铁;4—顶铁;

5—千斤顶;6—混凝土套管;

7—涨圈;8—基础;

9—导轨;10—掘进工作面

 

4.3.1场地平整、测量放线

4.3.2.1场地平整

根据现场情况,在工作坑一侧平整出一块施工场地。

4.3.2.2测量防线

1)根据设计给定的控制桩位,用经纬仪放出穿越中心轴线,并定穿越中心桩,施工带边线桩,撒上白灰线。

2)防线同时放出操作坑与管坑的位置和开挖边线。

3)保护好公路两侧中心线上的标志木桩,以便按该测量、审核操作坑开挖深度和穿越准确度。

4.3.2工作井开挖:

工作井尺寸与管径大小、管节长短,顶管形式,施工方法等方面有关,并受土的性质、地下水位条件等影响,以及各机械安装的位置,操作空间,现场条件,工期长短,垂直运输等各方面因素有关。

将工作井地面宽度及长度、

高度计算出来后即可进行开挖。

挖掘采用挖掘机进行开挖。

根据现场具体情况,操作坑设置公路南侧,接收坑设置路北侧;

1)工作井地面的宽度:

B=D+2b+2c

式中B—工作井地面宽度(m);

D—顶进管节外径(m);

b—工作井稳好管节后两侧空间(m):

根据本工程套管直径,b取1.3m;

C—两侧支撑材料厚度,取0.1m;

2)工作井地面长度

L=L1+L2+L3+L4+L5

式中:

L—工作井底面总长度(m);

L1—套管管节长度(m);

L2—千斤顶长度;

L3—后背墙垫木厚度;

L4—顶进管节预留在导轨最小长度

钢筋混凝土管取0.3—0.5m;

L5—管出土在管尾留出空间长度,输送带运土1.6m;

顶管按每节2.5m考虑,500吨油压千斤顶长度1.7m,后背墙为两层道木加一层钢板约为0.8m,采用土斗车取土,得出总长度约为6m。

 

4.3.3坑挖好后还需要进行坑底处理,坑底铺设厚0.2m砂石,为了安放导轨,坑底上还需要设枕木,枕木间距为500—700mm。

在套管低必须敷设导轨(见下图),一般选用钢轨43Kg/m型即可。

导轨必须牢固地固定在枕木上。

钢轨间距为

A0=2

A0——导轨上部的净距(mm);

D——管径(mm);

t——管壁厚(mm);

h——导轨高度(mm);

c——预留空隙高度(mm)

一般选用50-70mm。

 

4.3.4千斤顶选择

顶管法的计算公式较为复杂,为了减少计算复杂的程序和施工方便,结合以往的实践,按下列经验公式进行计算。

T=Kq*p

式中:

T——为总顶力;

Kq——为顶管段土质系数;

当粘土、沙粘土、天然含水量的沙质土挖洞时能形成Kq值为1.5—2;当土质为含水量很低的沙质土、沙砾土,回填土等不能形成供的Kq值取3

P——为被顶管的全部自重(t)。

G5512长晋高速K3+620处顶管长度约62m,采用单向顶进方式,其土质系数取2,考虑其摩擦系数及施工安全,可选500t油压千斤顶进行顶进,配备相应油压泵。

4.3.5顶铁安装:

预备1—0.01m长度的多种型号的顶铁,以利于施工减少顶管机空运转。

顶铁要平稳放在顶铁运行轨道上,轨道选用[18—20钢槽。

顶铁位置设在管下面。

作用点在1/4—1/5D处。

以便于出土及工作人员进出管外为宜。

4.3.6掏土:

顶管采用人工掏土,自制运土小车在管进行运土。

管应暗设便于作业的安全照明,一般用低于32V的安全电压、外应规定明确安全信号;工人在管时,不得将头或身体伸出管外,以防塌方伤人,管四周必须均匀清土,不能留残土。

在含有地下水的土中挖土,可采用自上而下的挖土方法,底部应挖的平整,管低坡度始终应符合设计要求,防止弯曲、扭转。

边挖土边顶进,挖土直径小于管口直径,可以预留10mm,让管子在前进时切去。

4.3.7后背墙的处理:

后背墙墙结构示意图如下

 

4.3.8套管的连接:

在顶管施工中,套管的选用钢筋混凝土管,套管接口封堵采用专用橡皮圈,缝隙用石油沥青麻丝抹平。

4.3.9顶进施工

工作坑设备安装完毕,经检查各部处于良好状态,即可进行开挖和顶进。

首先将管子下到导轨下,就位以后,装好顶铁,校测管轴线和管底标高是否符合设计要求,合格后即可进行管前端挖土。

顶进利用千斤顶出镐。

在后背部动的情况下将被顶进管子推向前进,其操作过程如下:

安装好顶铁挤牢,管前端已一定长度后,启动油泵,千斤顶进油,活塞伸出一个工作进程,将管子推向一定距离。

停止油泵,打开控制阀,千斤顶回油,活塞回缩。

添加顶铁,重复上述操作,直至需要安装下一节管子为止。

卸下顶铁,下管,套管接口封堵采用专用橡皮圈,缝隙用石油沥青麻丝抹平。

重新安装顶铁,重复上述操作。

顶进时应注意事项:

(1)顶进时应遵照“先开挖后顶,随挖随顶”的原则。

应连续作业,避免中途停止,造成阻力增大,增加顶进困难。

(2)首节管子顶进的方向和高程,关系到整段顶进质量,应勤测量,勤检查及时校正偏差。

(3)安装顶铁应平顺无歪斜扭现象,每次收回活塞加放顶铁时,应换用可能安放的最长顶铁,使连接的顶铁数目为最少。

4.3.10顶管作业面通风

顶管作业面通风采用压入强制性通风措施,用风机通过1.5英寸铁管向工作面压风。

4.3.11测量与纠偏

(1)顶管测量:

采用经纬仪和激光水准仪。

1)测量次数,开始顶第一节管子时,每顶进20~100cm/次。

校正时,每顶进一镐即测量一次。

2)中心线测量,根据工作坑用经纬仪设置的中心桩挂小线,使拉线对准垂球,读管前端的中心尺刻度,若拉线与中心尺上的中心刻度相重合,其差值即为偏差值。

3)高度测量一般在工作坑引设水准点,停止顶进,将激光水准仪支设在顶铁上,测量前端管底高程。

(2)顶进偏差的校正

顶进中发现管位偏差10mm左右,既应进行校正。

纠偏校正缓缓进行,使管子逐渐复位,不得猛纠硬调。

4.3.12顶管结束后,管节接口处用水泥砂浆将缝隙抹平;

4.4.穿越管道的安装

顶管施工之前,在预制场地完成穿越段钢管线组对、焊接、保温、试压工作,为主管穿越做好准备。

施工完毕后,及时组织钢管线穿越施工;

4.5管端封堵

钢管线穿越完毕后,混凝土套管与钢管之间用砂填充,管端采取封堵措施。

4.6在线监测安装

管端穿越完毕后在线监测光缆敷设。

5、施工进度计划

根据本工程的工程量和所使用的施工方法,拟定工期为60天,我单位将合理安排施工,尽可能争取提前完工。

6、劳动组织

采用混合工作队形式,以便相互配合,充分发挥多面手作用,现场配备较强技术力量,顶管采用2班连续作业,每班组配吊运土方,挖运土方4人,顶进4人,共16人。

7、质量保证措施

7.1地质勘察及资料整理工作,摸清顶管工程围的地质情况。

7.2严格执行专检、自检、互检、工序交接确保施工质量;

7.3做好管节、承压环顶进各阶段受力稳定控制,采取合理的技术措施。

使后背的基受力和管节受力控制在允许围之。

加强操作控制,使顶管均匀平稳。

受力均匀。

7.4搞好测量控制检查,及时分析纠正顶进过程中出现的倾斜偏位和扭转,保证顶管位置正确。

7.5做好各项施工记录,责成专人进行施工技术总结,做到工程完资料齐全。

8、控制地面隆起、沉降的措施

为了确保顶管施工的顺利进行,不发生冒顶现象,且对现有最浅深度区极其周围管线的影响降至最低,我们将采取以下技术措施。

1具体措施

1路面沉降量的计算

施工前我们将按以下公式估算顶管施工期间路面的沉降值,从而为以后施工做到心中有数,尽量减少对路面的影响;

沉降槽图式如下:

 

计算穿越操作坑前距现有自然地平最小深度段

δmax=V/2.5i(φ1000)

δx=δmax*exp(—X2/2i)

式中:

δmax—管中心处最大沉降值

δx—距中心处X米处的沉降值

V—顶管引起的土质损失量,V=V1+V2+V3

V1—切削面土质失量,本工程取0.02

V2—纠偏引起的土质损失量

V2=1/2x2.3*R*la%

=1/2x2.3x0.6x(0.5x3.14/180)

=0.006

V3—管道外周环形空隙引起的土质损失量,V3=3.14xDxK(a为刀头与管子之间的半径之差,K为注浆充满系数,注浆良好时K=0.2~0.4)

V3=3.14*D*a*K

=3.14x3.56x0.001x0.2

=0.002

i—沉降槽宽度系数,i=R(Z/2*R)0.8,(Z为地面到管中心的深度,本工程取7.5m)i=R(Z/2*R)0.8

I=R(Z/2*R)0.8

=0.6x[7.5/(2x0.6)]0.8=2.6

则管中心处最大沉降值δmax:

δmax=V/2.5i

=(0.006+0.02+0.002)/(2.5x2.6)

=0.004m=4mm

根据计算,顶管最大沉降值可控制在4mm以,对地面及地下管线影响很小,可以保证现有道路及地下管线的安全。

2施工检测

在管道沿线上方的地面上设置一组路面沉降监测点,监测点公路两旁各设一个,路中间隔离带设一个,共计3个观测点,观测点高1.4m,自带刻度(类似塔尺),避免操作人员上路。

距200m以外设置一个基准点,作为永久控制桩,对公路检测点进行不间断测量,观测点设置前与管理部门联系,在取得同意并确保安全的情况下派工作人员去设置观测点。

顶管穿越道路期间每天定期观测,通过观测点和基准点的相对观测数据来测定地面的沉降量,每顶进一节,顶前顶后各测一次,已记录土体沉降、隆起曲线和最大沉降、隆起量。

测出的每个沉降点位的原始数据,编制成册,并根据监测点的变化,以便有针对性地对顶进速度及土压力的控制进行调整,从而保证顶管对路面的影响降到最小。

同时在顶管穿越前,根据上述计算公式计算出土体的最大隆起、沉降值,以便有针对性地对顶管施工工艺及时进行调整,以对地面产生最小的沉降值而控制其穿越道路期间的速率。

在整个顶管施工期间对测点的监测始终全过程跟踪测量。

另外,在顶进施工期间,必须连续顶进连续顶进,不得中断,顶进过程中必须掌握好顶进速度与出土速度保持平衡。

严禁出现顶进速度过快,出土速度过慢,始终应保证土体的稳定,确保顶管稳中求进。

操作人员在顶管顶进过程中加强对施工参数的监控,一旦发现土体不稳定、波动较大等现象,应立即停止推进,并查明原因。

对顶进操作人员进行重点交底,严格控制顶管轴线的偏差,确保顶管从工作坑按设计标高顶进到达收坑。

9、安全措施

9.1施工前办理部门施工许可手续,施工过程中;

9.2施工前对所有施工人员进行一次路附近特殊地段施工安全教育;在施工位置处前后200m位置设置明显标识牌“前方施工,减速慢行”,以提示车辆安全通过穿越点路面;

9.3施工过程中施工主要负责人及安全人员进行现场监护,严防施工人员跨越安全网及防护栏,并做好施工安全警示标示工作;

9.4施工完毕后及时对套管口进行封堵及对操作坑回填处理;

9.5严格执行有关安全生产制度和安全技术操作规程,对安全关键部位进行经常性的安全检查,及时排除部安全因素,确保安全施工。

9.6吊车、起重设备由专人指挥,统一信号,预防发生碰撞。

吊车靠近工作进边坡行驶时,加强对地基稳定性检查,防止发生倾翻事故。

9.7加强机械设备维护、检查、保养。

机电设备又专人操作,认真遵守用电安全操作规程,防止超负荷作业。

9.8开挖前详细了解沿线地下建筑物资料,做好沿线保护措施,特别是电压电缆的保护工作。

10.套管穿越施工机具配置

10.1、施工所用的措施用料的规格及用量见下表

序号

名称

规格

数量

用途

1

钢管

Φ114×6mm

150米

桩管

2

枕木

25cm×25cm×4m

30根

轨道枕木和档墙

3

水龙带

4吋

100米

抽水

4

电缆线

三相四芯

200米

水泵电源

5

照明线

二相

100米

照明用

6

石子

20米3

基础和施工便道

7

铁锹

5把

掏土

8

卷扬机

5T

2台

提升土

9

钢丝绳

2吋

60米

卷扬机用

10

手推翻斗车

2辆

运土

11

麻绳

若干

拉车运土

11示意图

附图1:

G55长晋高速K1043+148m处穿越平面示意图

 

附图2:

G55长晋高速K1043+148m处穿越纵断面面示意图

附图3:

G55长晋高速K1043+148m处穿越横断面面示意图

 

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