某污水管网工程Ф2000钢筋砼顶管施工方案.doc

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1、 第一章工程概况 *污水管网工程位于*城南街道，管段全长7439米，口径为4002000，其中干管主要采用顶管法施工，支管主要采用拖管施工。我们通过详细的现场调查，认为本工程有如下特点和难点：1.1 工程特点本管段在路上施工，交通压力较大，对文明施工的要求很高。施工期间必须做好和道路管理部门、交通管理部门、园林绿化部门、片区派出所和居委会以及沿线经过单位的协调关系。 1.2 施工难点a. 本工程主要为2000钢筋砼顶管，工期较短，压力较大。在合理组织施工的同时，必须在管理人员、作业工人、资金、物资设备等方面保证供应，并制定详细可行的工期保证措施。b. 根据地质资料，顶管段大部分处于回填土上，夹

2、有大量石块等建筑垃圾，土质很差，其中76#-85#段处于砂岩上，85#-87#地质不明确，可能部分处于砂岩上，顶管难度很大，且顶管段为曲线顶管，曲线半径较小，施工中在曲线顶进工艺和沉降控制措施上要求严密。2、工程所在地的自然条件2.1工程地质条件地质报告揭示：管段区主要为第四系全新统人工素填土杂填土，厚度约32m，成分较杂乱，据钻探揭露人工填土成分主要为粉质粘土类碎块石及少量炭渣和砖头等，粉质粘土含量2070%，褐色，可塑硬塑状，碎块石含量2040%，主要成分为砂质泥岩和砂岩，粒径20600mm，棱角形，硬质物含量2090%左右，局部堆填生活垃圾，松散较密。部分地段为IV类砂岩。2.2水文地质

3、条件2.2.1地下水根据地质勘测报告，本工程管段土层厚度大且分布不稳定，第四系人工填土、砂卵石层，均属相对透水层，原地形有利于地表地下水的排泄。场内地下水主要接受大气降水、生活污水及长江补给，在本次钻探中未见地下水，据收集资料，其地下水位接近1520米深。可以看作不受长江水位的影响或受影响较微弱。2.2.2 水文条件本工程位于亚热带季风区，气候温和，潮湿，各工程区域的气候差异很小。该地区的具体气候特征描述如下：独特的季风气候，冬季较暖，夏季较热，四季分明，降雨大都集中在6月份至10月份，少霜雪，弱风，多阴天，湿度大，多雾天气是这一地区的气候特征。年平均16.918.5，平均温度17.8，最热月

4、份平均温度是31.2（最高为37.4），最冷月份的平均温度6.5（最低为2.9）。每年的无霜期超过300天。每年平均风速，冬季为1.5m/s，夏季1.0 m/s，风向主要为北风。最高的风速记录为26.6 m/s，大部分时间风速平缓。每年平均相对湿度为80.5%。年平均降雨量1,518.7mm。长江115月为枯水期，水位通常在170m以下，610月为洪水多发期，20年一遇洪水位为191.04m。2.3现场施工条件2.3.1现场环境管段位于菜袁路旁和长江滨江公路主干道下，沿管道走向标高为187.156187.786 m，相对高差不大。2.3.2施工道路本标段施工场地处于市政道路上，交通方便，满足各

5、种施工车辆进入工地。2.3.3施工用水施工用水就近联系使用市政自来水。2.3.4施工用电采用正式电源，满足施工要求。2.2.3.5现场通讯主要施工人员有移动电话。3、工期安排 根据总工期计划要求，采用三套顶管机具同时顶进，每套顶管机具顶进速度平均为6米/天，在2004年8月30日之前完成。4、顶管施工工艺和方法4. 1顶管设备选择本标段管道穿越土层大部分为素填土及杂填土，综合分析穿越土层的地下水及含水量、渗透系数、内摩擦角和粘聚力，可看到管道穿越土层比较复杂，土质自立性较差，硬质物含量高，因此我们选用全断面机械式掘进机。这种机具是全断面挖掘，顶进时机具上口帽檐切入前方土体中，确保土体的稳定，利

6、用机内挖斗进行挖土，如遇到大的石块可利用人工破除和爆破破碎，挖出土方通过皮带输送机装入土斗车，然后利用卷扬机将土斗车拉至工作井，在利用井上架设的门式起重机将土吊出至土方运输车辆。我们选择的顶管掘进机，针对本工程土质，机具上方帽檐可以切入土中，安全、可靠并能有效控制顶进过程中的地面沉降及偏差，同时本机结构简单、拆装维修方便。针对交通压力，本工程顶管井净尺寸已经缩至很小，选用这种顶管机施工非常适用。4. 2顶管施工工艺4. 2.1 顶管施工工艺流程图安装管节弃土顶进压浆管内排泥土顶进结束、设备拆除放置顶环顶进、停顶回程设备安装测量放样管接口处理闭水试验4.2.2 顶管施工基本原理顶管施工是借助于主

7、顶油缸及管道间中继站等的推力，把顶管掘进机从工作坑内穿过土层一直推到接收坑内吊起，紧随掘进机后的管道埋设在两坑之间，并将两坑连接。顶管施工除井室外其余不需开挖，占地少，对环境和交通、既有设施及建构筑物影响小。4.3主要施工技术参数的确定4.3.1顶管掘进机顶进阻力由于所提供地质资料相关数据，机具的迎面阻力即为机具外壳与土体间摩擦力。F1=f1k(PVPH)DLW式中：F1机具顶进阻力（KN）； PV管顶以上垂直土压力（KN/m2）, PV=H； 管顶以上土的天然重度（/m3）；20 KN H管顶的覆土厚度（m）；H=6.509mPH管壁上土的侧向水平压力（KN/m2），PHPVtg2(45-/

8、2)；土的内摩擦角（）；12.6D顶管机外径（m）；D=3.39mL顶管机总长（m）；L=4.8mW顶管机自重（KN）；W200 KNf1管外壁与土层的摩擦系数；f10.4k系数；取k=1经计算，F1=147.12t4.3.2每米长度管外壁摩阻力计算F3=DLf=3.3610.5=5.3Tf-注入膨润土泥浆后的管外壁摩阻力，这里取0.5t/m2。4.3.3管材端面允许推力Fr=A=1700/4(3.362-2.82) =4605T-C50混凝土抗压强度（1700T/m2）A-管端面积（m2）4.3.4顶管工作井所能承受的推力由于顶管中最大允许推力受设备、工作坑承受推力及管材轴向允许承压力的限制

9、，因此，取以上诸因素的最小允许承载力作为顶进时总推力。因工作井设计变更，根据我们施工经验，初步考虑工作井可以提供500t允许顶力。在工作坑内我们安装四台200t油缸共计800T。4.3.5中继环安放位置和需要数量的计算顶管施工中，顶管中继环位置的设置与顶进允许推顶力有关。管道的顶进总推力由掘进机的正面阻力和管道外围的摩阻力组成。4.3.5.1第一中继环位置的计算：由于顶管属于地下施工，为了防止因地质条件与实际不符等不可预见情况造成的迎面阻力增大，第一中继环计算时要有一定的富余,通常顶力按允许顶力的80%考虑.即T80% F阻=F1+F2+F3L147.12+5.3L400L47.7m每节管材长

10、2.5m，为了确保顶进，我们在机头后安放第一个中继环。4.3.5.2两个中继环的之间的距离设置在每段顶管时除第一中继环承受迎面阻力外，其余各中继环均只承受管外壁的摩阻力。由于顶管中不断的纠偏，导致总阻力会有所增加，为了保证一定的安全系数，其余中继环最大顶力按允许顶力的90%取值。 则两个中继环的安放距离最大为L=50090%/5.3=84.9m理论计算中继环的设置数量，在实际施工时，会有许多不可预见的情况发生，实际数量根据现场情况和主顶压力以及允许顶力进行调整安放。4.3.6顶管段线型 顶管段主要是曲线顶管：曲线半径R，弧长L2； 始曲点B.C坐标（X1，Y1）； 终曲点E.C坐标（X2，Y2

11、）； 曲线圆心坐标（Xo，Yo）； 始曲点前直线长度L1，终曲点后直线长度L3； 本段曲线顶管总长度为：L= L1 + L2 + L3；4.4主要工序的施工方法4.4.1顶管设备的安装和调试4.4.1.1 顶管施工质量的好坏与设备的安装精确度有直接的关系。安装前，根据已知的控制点、标高，准确无误的测放出进出洞口的标高和顶管的轴线，并依次测放设备的安装位置。4.4.1.2 止水胶板、导轨、千斤顶支架、靠背等设备必须安放准确、牢固，以保证顶管按照设计轴线顺利进行。在正式顶进前对掘进机、油泵、油缸、注浆设备进行试运转，确定符合性能要求后方可正式顶进。重点注意以下几点：止水胶板的安装必须保证胶板的圆心

12、和顶管洞口轴线重合，压紧胶板的钢环板中心也必须保证和洞口轴线重合，使工具头进洞时胶板切入均匀，保证泥浆和土体不从此处流出。靠背安放时必须精确测放，保证靠背和顶管轴线垂直。14 123546789顶管系统总体布置图1 顶铁 2油缸架 3油缸 4-测量系统 5后背6导轨 7止水胶板 8管道 9掘进机 10-油泵11门市起重机 12-泥浆池 13-通风 14-管材10111213千斤顶和导轨的安装除保证水平位置和顶管轴线重合外，必须保证标高符合设计要求。基坑的导轨尽可能延长至坑壁洞口附近。导轨要有足够的刚度，且安装焊接牢固。安装后的导轨轴线和标高误差小于2mm；主顶油缸和后座的安装也要满足牢固的要求

13、，其水平和垂直误差小于10mm。 导轨、千斤顶支架必须保证加固牢靠，防止顶进过程中发生位移，影响顶力的传递造成顶管偏差。4.4.2管道顶进4.4.2.进洞口处理措施及掘进机进洞进洞口处的止水胶板安装质量的好坏对后续顶管施工影响较大。为了保证顶管进洞及后续顶进的顺利进行，控制管道外部水土和注入的膨润土泥浆流入顶管工作井，必须采取有效的处理措施。根据地质资料，本工程未有地下水，所以洞口不会出现涌砂等水土流失,不需要进行地基加固。在顶管机具进洞前，在洞口内侧安装止水胶皮板，并用外夹钢板夹紧固定，完全可以满足顶管进洞要求。如下图所示。 洞口止水胶皮板安装示意图工具头进洞前必须对所有设备进行全面检查，并

14、经过试运转无故障，同时认真核对止水胶板安装位置是否准确，外夹板安装是否牢固，确认无误后才可破除洞口外护壁。进洞时注意止水胶板压入是否均匀，有无翻转、破损等问题，如有将工具头拔出处理好后重新进洞。掘进机进洞时，要严格控制进洞时的顶进偏差。中心偏差不得大于20mm，高低偏差宜抛高510mm。若达不到上述要求，也应拉出作第二次进洞。顶进初始阶段的质量对后续管道轴线等有重要的影响。 1、预埋钢板 2、钢压板 3、止水胶皮板 4、安装钢环 5、砼管 6、井壁洞口止水圈工作状态4.4.2.2管道顶进在掘进机进洞时，严格控制其水平偏差不大于2mm，其高程为设计标高加以抛高数（其数值可根据土质情况、管径大小、工具管自身重量和顶进速度等因素设定），以抵消工具管出洞后的“磕头”引起的误差。为防止工具管出现“磕头”，可采用以下措施：在工具管后两节管子上预埋钢板，通过