钢筋混凝土管顶管施工组织设计方案.docx

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1、广州天然气利用工程迎宾路车道下管段顶混凝土套管方案一、工程概况:埋设在番禺区迎宾大道快车道及路口的管段,由于路权单位(番禺区交通投资建设有限公司)及管理部门(番禺区交通局路政管理所)要求采用非开挖施工方法施工;考虑到日后便于高压管道更换及维修,根据现场特点,采用顶钢筋碎套管,在套管内安装燃气管道的施工方法。具体位置(桩号):4+7005+435、7+981.04-8+151.87o二、现场施工条件分析:1.4+7005+435段:该段包括两个路口及快车道,4+700位置是绿化带,图纸显示没有地下管线等障碍,可定为工作坑位置(坑);5358处为塘西酒家停车场,且地下管线非常密集,不适宜做工作坑,

2、因此,该段管线应延长至5+435处,该处为空地,障碍少,可做工作坑(5口坑);4+915.38处为平面转点,在该处做工作坑(2坑:由于该处为转点,故该坑只能做一个方向顶进,最后做3#坑的接受坑);3坑及4#坑在桩号5000和5+171.19处,该两个地方均没有地下障碍,同时可利用一半人行道,减少快车道占用面积。接受井在工作坑之间按现场实际布置,单向顶进最大长度130米。3、7+981.04-8+151.87段:7+981.04为绿化带,地下管线较少(只有一条电力电缆,可采取保护措施),可做顶管工作坑;8121处地下管线较多,不宜做工作坑,应将顶管段延长至8+151.87没有地下管线,且场地较好

3、,很适合做工作坑。接受坑在8+058.60处(绿化地上)。三、顶管工艺确定:1 .顶进施工方法选用:采用中短距离直线法顶管,人工挖土的施工方法。2 .管径及管材:建议采用DN1500M.M二级钢筋碎离心式F型顶管,橡胶圈垫板石棉水泥接口。3 .管内底用C15碎填充做安管平台。4 .最大顶力计算及设备选型:按最大单向顶进长度130M、管顶埋深5M计(1) .顶力计算:对于顶力的计算,管径、埋深、顶进长度、土质、是否采用减阻碍措施,挖土工艺等都对顶力具有一定的影响,顶管的总顶力主要分为两个部分:正面阻力和四周的摩擦力,即总顶力F=F+F20F1一一工具管的正面阻力(KN),由于该工程采用挤压式工具

4、管,故F1=4D2(l-e)XRD工具管外径(M);1.5+0.3=1.8Moe开口率e=SS2=l.32732.545=0.5215。S1工具管开口面积;(取直径L2M,0.78541.31.3=1.3273M2)S2工具管横截面积(管道外径);0.78541.81.8=2.545M20R挤压阻力(KN?),取R=400KNM2;故:F=3.14(41.81.8)(1-0.5215)400=0.186(KN)。F2管道摩擦阻力(KN):公式:F2=f2.Lo1.管道总长度(130M);f2一一单位长度管道摩擦阻力(KNM)e管道的摩擦阻力是指管壁与土之间的摩擦阻力,由于该工程采用触变泥浆减阻

5、措施,故f2=nDf;管道外径(M)(顶管所用管道壁厚一般为管内径为十分之一);f一一管壁与土的平均阻力(取4.5KN/M2);故:F2=DfL=3.141.85130=3673.8(KN)o总顶力f=f1+f2=0.186+3673.8=3673.99(KN)。(2) .顶管设备选型:从上面的计算结果可知,本工程的最大顶力为3673.99KNo为保证管道顶进时顶力有一定的富余系数,在选用顶管设备时,每坑采用2个400T的千斤顶。单向顶进长度超过90M时,加设中继间。四、顶管施工方案:L工作坑施工:由于现场施工场地较狭窄,采用沉井施工方法,尽量减少工作面。2 .接受坑施工:与工作坑同样方法施工

6、,在管道顶进到位时开始开挖,减少占用场地的时间。3 .管道顶进:采用两组YDT4000型主油缸配对顶进,每个油缸的工作推力为4000KN,油缸长度2657MM。土方采用人工挖掘的方法施工。4 .减阻措施:a.在管外壁均匀的涂上一层白蜡,减少管壁与土层的摩擦力;b.采用触变泥浆减阻:膨润土运到现场后分批测得膨润土的胶质值,按下表配制泥浆:膨润土胶质值膨润土水碳酸钠60701005242370801005241.52809010061423901001006141.5-2注:.泥浆要充分拌和并停滞12小时以上方可使用。.注浆泵采用BW250/50型注浆泵,压力为30-50Kgcm,排量为:150-

7、250升/分,在注浆时压力控制在0.1-0.2Mpa左右。注浆孔位于管道两侧,每节管2个注浆孔,顶管完成后要用水泥砂浆置换触变泥浆,并将泥浆孔封堵。5 .地下水排除措施:由于本工程地下水位较高,对安全施工构成威胁,故考虑采用:a.当地下水不多时,在工作坑底板设置一集水坑,用抽水机直接排除;b.如遇地下水太大时,采用深井降水法降水。6 .遇淤泥流沙层措施:地质资料显示,沿线有淤泥流沙层,对管道顶进质量及安全施工极为不利,宜采用分层注浆加固管道内及周围土体的方法,具体为:采用管道内“超前小导管注浆法”,即在管道内按一定间距(0.5米为宜)插注浆导管,外圈导管斜插角度为15度;注浆材料为水玻璃水泥浆

8、。五、工作坑结构设计:(一).尺寸计算:1.长度:按正常状态顶进时计算:1.bl+b2+b3+Ll+L2L3+L4其中:L一一工作坑的最小长度;bl后座或后背墙厚度,设后座时取bl=40-60cm,设后背墙,无后座时取bl=50160cm;由于本工程顶力较大,故取bl=100cm;b2刚性顶铁厚度,取b2=30cm;b3环形顶铁厚度,取b3=15cm;1.l下井管段长度,本工程管径DN1500,取Ll=800cm;1.2主油缸长度:YDT4000型工作推力为4000KN,长度1657。1.3接管时留在坑内管道的最小长度,取L3=50cm;1.4一一安装富余量,由于本工程地方狭窄,故不作安装富余

9、量考虑,取L4=80CM故Lbl+b2+b3+Ll+L2+L3+L4=l.0+0.3+0.15+8+1.657+0.5+0.8=12.4M取L=12.4M2 .宽度:工作坑的宽度与管道外径有关,另外还与坑的深度有关。因为较浅的坑,能放在地面的设备不再下坑,如油泵车、变电箱、电焊机和顶铁等。较深的坑一般是井,为了提高施工效率,上述设备都要放在井下。所以前者工作坑较窄,后者较宽。浅工作坑:B=D+(2.0-2.4)深工作井:B=2D(2.0-2.4)式中:B一一工作坑(井)的宽度(M);D管道的外径(M);由于本工程工作坑深度在6M以上,故其宽度按深工作井计算,即取:B=l.5D+(2.0-2.4

10、)=1.51.8+2=4.7M,取B=4.7M3 .深度:自地面至基坑(井)底板面的深度称为工作坑(井)的深度,可按下式计算:H=H1+Dh式中:Hl一一管顶覆土厚度(M);D管道外径(M);h操作空间高度(M)取h=08M,故工作坑的深度为H=Hl+D+h=5+l.5+0.8=7.3M;(一).坑壁及坑底结构设计:地面%C14200KN100Omm。1620020mm厚钢板预留孔洞C30钢筋混凝土。14200碎石基层500500-+j(三).顶进后背墙设计:1.选用尺寸:3500mm3500mm1000mm;2.做法:正面(与千斤顶接触面)及侧面用20mm厚钢板焊接成型,与剪力墙预埋件焊接,

11、中间填充C30钢筋碎。六、顶管工艺流程的质量控制:顶管工作能否顺利,导轨的安装非常关键,本工程导轨采用轨道钢,在安装时应顺直、平行、等高,纵坡与管道设计纵坡一致,安装误差为:轴线:3MM;顶面高程:0+3MM;两轨内距:2MM;安装轨道时应与底板预埋铁牢固焊接,不能在使用中跑位。在顶管开始入土前,再仔细检查一遍油泵,千斤顶的安装及运作状态,注意设备的状态,后背及轨道的安装精度,准确无误后,方可放下工具管开始顶进工作。手工掘进顶管法前IoM非常关键,允许偏差必须控制在以下范围内,轴线3MM,高程0+3MM,超过此范围应及时纠正。在挖土时,要严格按下列要求挖掘,先中间,后四周,不超挖,勤收边,四周

12、的超挖量不大于1.5CM。在顶进过程中要时刻观察,并做好以下记录:油泵油压表读数;注浆泵压力读数,过行管头高程、轴线偏差;导轨及后背铁的稳定程度;土质变化。如以上内容正常,则继续顶进;如发现异常,要仔细分析原因,并采取相应措施。七、顶管施工测量:先准确定出工作坑及接收坑的位置,坑底及走轨的标高;施工过程中重点控制轴线位置及高程;一般每顶进0.5米应对高程及轴线复核一次。八、顶管纠偏:纠偏是指工具管偏离设计轴线后,利用工具管的纠偏机构或其它措施,改变管端的方向,减少轴线偏差的方法。当测量结果超出允许偏差范围外,就要进行纠偏,纠偏主要靠工具管进行。纠偏时应做到以下几点:1 .纠偏应在顶进过程中纠偏

13、,边顶进边纠偏;2 .纠偏应用小角度来逐渐进行,不能急拐或突升突降;3 .纠偏时应注意轴线校正后顶管头的复位;4 .每次纠偏均要仔细记录其过程及纠偏值。九、顶管常见通病的分析与防治:顶管允许偏差控制:DN1500轴线位置50管道内底高程+30、-40相邻管间错口20(一).管道轴线偏差过大:1 .现象:管道轴线与设计轴线偏差过大,使管道发生弯曲,甚至造成管节损坏,接口渗漏。2 .原因分析:(1) .地层正面阻力不均匀,使工具管受力不均匀,形成导向偏差,造成管道轴线偏差。(2) .顶管后背发生位移或不平整,使顶力合力线偏移,造成管道轴线偏差。(3) .千斤顶不同步,或千斤顶间顶力相差较大,或安装

14、精度不够,造成顶力合力线偏差,使管道轴线发生偏差。3 .预防措施:(1) .顶管施工前应对管道通过地带的地质情况认真调查,设置测力装置,指导纠偏。纠偏应按照勤测量、勤纠偏、小量纠的操作方法进行。(2) .采用同种规格的千斤顶,使其顶力、行程、顶速相一致,保持顶力合力线与管道中心线相重合。(3) .加强顶管后背施工质量的控制,确保后背不发生位移,并应使后背平整,以保证顶进设备的安装精度。(4) .顶进过程中应随时绘制顶进曲线,以利指导顶进纠偏工作。4 .治理方法:(1) .重新调整千斤顶行程、顶力、顶速,或重新调千斤顶的安装精度。(2) .对顶管后背进行加固,防止位移继续发展,并确保后背平整。(

15、3) .纠偏前应认真分析顶进曲线的发展趋势,采取适当的纠偏量,循序渐进,切不可操之过急,适得其反。(二) .地面沉降与隆起:1 .现象:顶管施工过程中或施工后,在管道轴线两侧一定范围内发生地面沉降或隆起,使管道周围建筑物和道路交通及管道等公用设施受到影响,甚至危及到正常使用和安全。2 .原因分析:(1) .开挖端面的取土量过多或过少,使工具管推进压力与开挖土体压力不平衡,造成地面沉降或隆起。(2) .管道轴线偏差,或纠偏不当造成的土层土体损失。(3) .管道外围环形空隙(工具管外径与管外径之差)引起的土层土体损失,或顶管完成后未置换泥浆造成的土体损失。(4) .管道接口不严密造成的水土流失。3 .防治措施:(1) .施工前应对工程地质条件和环境情况进行周密细致的调查,制定切实可行的

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