人工加機械頂管施工方案

人工加機械頂管專項施工方案編制單位：審批負責人：審核人：編制日期：施工單位：工程概況琿春集中供熱二期工程，本段施工供熱管徑為1.2米供熱管線。施工工藝的選擇依據(jù)施工場地的實際狀況和地質狀況，本工程采納人工加機械頂管施工。施工部署施工現(xiàn)場場區(qū)：施工區(qū)域采納彩色鋅瓦2米高全封閉圍蔽，在路邊設置標記牌和反光標記，夜間設警示燈。開挖土方隨挖隨運到棄土場堆放；臨時用電主干線采納380V三相五線制，接通工作井；坑內及管道內照明采納12V平安溝通電源供電。供電擬采納市電和現(xiàn)場發(fā)電機組相結合；在條件許可的狀況下盡量接入市電。頂管施工措施依據(jù)現(xiàn)場布置，先施工頂管工作井（拉森鋼板樁施工）。頂管實行24小時不間斷施工，以縮短工期。頂管施工流程圖：工作井施工工作井施工澆筑砼鋼筋制安工作井后背施工頂管設備安裝檢查頂管設備備備開機頂進管內挖泥下一節(jié)管吊裝接管正常頂進回收掘進管道貫穿回填泥土外運測量限制及糾編注漿減阻竣工驗收測量定位砌筑井體砌筑井體2、頂管頂力計算頂管的推力就是頂管過程管道受的阻力，包括工具管切土正壓力、管壁摩擦阻力等。(1)頂力計算（以d1200管頂進40m為例）頂管機頭正面擠壓段壓力：F1=×D2/4×P 其中F1--頂管泥水阻力(t)D--頂管外徑(m)P--頂管泥水最大壓力(t/m2)P與土層密實度、土層含水量、地下水位狀況有關。依據(jù)有關工程統(tǒng)計資料和本工程的分析，估算頂管前端面壓力為20-30t/m2，F(xiàn)1=×D2/4×P＝×1.802/4×30＝76.34T管壁摩擦阻力：F2=S×L×f其中S—頂管外周長(m)L—最長一段頂管長度(m)f—綜合摩擦力系數(shù)(T/m2)f與管道的埋設深度、土質、地下水位等因素有關。依據(jù)有關工程統(tǒng)計資料和本工程的分析，估算綜合摩擦力系數(shù)f=1.1T/m2。F2=S×L×f=×1.80×40×1.1＝248.81T管自重：F3=B×L=1.95×40=78T在考慮一次頂進距離為40m時，頂管總阻力為以上阻力之和：F=F1+F2+F3=403.15T頂進的后座采納2個500T的千斤頂，采納的減阻措施，通常削減管壁摩擦阻力的措施有：管壁與泥土間壓觸變泥漿減阻(優(yōu)質膨潤土拌制而成)，注漿須要管節(jié)間的密封良好，否則漿體會在管節(jié)間泄漏起不到應有的作用，減阻效果好時，f—綜合摩擦力系數(shù)可以降低到0.3-0.8T/m2左右，將觸變泥漿的減阻作為保險系數(shù)。(2)管材受力計算鋼管內徑d=1200mm，防腐保溫厚度t=2000mm，外徑D=1400mm，每節(jié)管長度12000mm?？沙惺艿淖畲箜斄?平安系數(shù)為4)：F=s×5000T/m2/4=437.5T>403.15T；滿意要求。3、頂進設備頂進設備主要包括千斤頂、高壓油泵、頂鐵、工具管等。（1）千斤頂千斤頂是掘進頂管的主要設備，本工程采納2臺500t液壓千斤頂。千斤頂在工作坑內的布置應與管體中心線一樣，頂力合力作用點與管壁反作用力作用點應在同一軸線，防止產(chǎn)生頂時折力偶，造成頂進偏差。依據(jù)施工閱歷，采納人工挖運土方時，管上半部管壁與土壁有間隙時，千斤頂?shù)闹c作用在管子垂直直徑的1/4～1/5處為宜。（2）高壓油泵由電動機帶動油泵工作，選用額定壓力為62MPa的ZB－500注塞泵，經(jīng)安排器，限制閥進入千斤頂。（3）頂鐵頂鐵是傳遞和分散頂力的設備。要求它能承受頂壓力而不變形，并且便于搬動。依據(jù)頂鐵位置的不同，可分為橫頂鐵、順頂鐵和U形頂鐵三種。（4）其它設備工作坑上設活動式工作平臺，平臺用30號工字鋼梁，上鋪15×15cm方木。工作坑井口處安裝一滑動平臺，作為吊土運用。工作平臺上設起重架，上裝電動卷揚機。工作棚用彩瓦遮蓋，以防雨水及陽光，便于人員在不同氣候下的正常操作。4、工作井（1）工作坑的布置工作坑是頂管施工的工作場所。其位置可依據(jù)以下條件確定:①單向頂進時，應選在管道下游端，以利排水；②考慮地形和土質狀況,有無可利用的原樣土做后背；③工作坑與可能穿越的管線，建筑物要有肯定平安距離；④距水、電源較近的地方；⑤工作井不影響地面交通等。（2）工作坑的尺寸工作坑應有足夠的空間和工作面，保證下管、安裝頂進設備和操作間距，坑底長、寬尺寸可按如下公式：底寬W＝D＋(2.4～3.2)式中W──工作坑底寬度(m)；D──被頂進管外徑(m)；底長L＝L1＋L2＋L3＋L4＋L5式中L──工作坑底長(m)；L1──管子頂進后，尾端壓在導軌上的最小長度，一般留0.2米；L2──每節(jié)管子長度(m)；L3──出土工作間隙，依據(jù)出土工具確定,一般為1.0～1.5m；L4──千斤頂長度(m)L5──后背所占工作坑厚度(m)?？紤]到坑內后背采納鋼板，本工程工作井為內徑4.5m×4.5m的工作井，（3）工作井施工頂管工作井場地地質條件一般，開挖工作面旁邊來往車輛較多，所以工作井開挖過程中必需有牢靠的擋土措施。本工程的工作井采納拉森鋼板樁施工，當土層條件較好時，可從上到下分層開挖，并在肯定高度做圍檁支護。（4）工作坑基礎加固工作坑底依據(jù)土質、管重量及地下水狀況,做好基礎，以防止工作坑底下沉，導致管子頂進位置的偏差。采納級配碎石基礎，當工作坑底土質松軟，有地下水時,應采納強度為C25混凝土封底,厚度為20cm，混凝土底板漏水處應采納灌注水泥漿。井內設一個集水坑，平面尺寸為50cm×50cm，深50cm，用磚砌筑，水泥砂漿抹面，以便收集地下水和雨水，用潛水泵將水排出地面。（5）工作坑導軌設置導軌：作用是引導管按設計的中心線和坡度頂進，保證管在頂入土之前位置正確。導軌安裝堅固與精確與否對管子的頂進質量影響較大。因此，安裝導軌必需符合管中心、高程和坡度的要求。（6）接收井施工方法同工作井（略）管節(jié)安裝1、接口質量保證措施（1）施工員必需督促保證施工人員在駁接管材時安裝橡膠止水帶，且位置、方向正確。（2）在駁接頂進時，要邊頂邊視察止水帶的位置，發(fā)覺偏差要剛好訂正。（3）嚴格按圖紙及施工規(guī)范的要求操作；2、管體材料每節(jié)長度為12000mm，供熱鋼管。出土與頂進工作坑內設備安裝完畢，經(jīng)檢查各部處于良好狀態(tài)，即可進行出土和頂進。首先將管子下到導軌上，就位以后，裝好頂鐵，校測管中心和管底標高及接口處是否符合設計要求，合格后即可進行管前端取土，鑿開護壁進行進洞施工；當管體進洞后，不要急于頂進，首先要封堵好洞口處管體外壁與土體之間的縫隙，保證管體外壁泥水不會滲漏入工作坑，以免因出洞引起的護壁外土體的塌方。1、頂進施工頂進利用千斤頂出，靠在后背不動的狀況下將被頂進管子推向前進，其操作過程如下:⑴安裝好頂鐵擠牢，管前端已掏挖肯定長度后（視土質狀況而定最長不得大于30㎝），啟動油泵，千斤頂進油，活塞伸出一個工作行程，將管推向肯定距離。⑵停止油泵，打開限制閥，千斤頂回油，活塞回縮。⑶掏挖取土，添加頂鐵，重復上述操作，直至須要安裝下一節(jié)管子為止。⑷卸下頂鐵，下管，接下一節(jié)管。⑸重復上一工藝流程，直至全段貫穿。2、頂管工作面排水地下水由工作面流向工作井集水坑，再用泵排出地面。3、管內作業(yè)面平安措施管內主要采納人工來掘進、糾偏、排土及頂進，考慮管內工作環(huán)境要求，必需實行以下措施：⑴管內施工屬于潮濕環(huán)境，管內照明必需采納平安低壓照明，管內沿線間距10m，在管體右角上安裝一盞12V、60W的燈泡。⑵在頂管中，通風是一個不容忽視的問題。因為在頂進過程中的時間比較長，人員在管子內要消耗大量的氧氣，時間長了，管內就會出現(xiàn)缺氧，不僅影響作業(yè)人員的健康,而且影響測量。因此需解決好通風問題。由于本工程施工管道長度不大，采納鼓風式通風，選用小型風扇。在施工人員下井前必需先通風，并利用鳥類以及有害氣體檢測設備對井內氣體進行檢測，確認平安后方可下井操作。4、糾偏頂進措施⑴頂管測量：采納經(jīng)緯儀和光學水準儀。①測量次數(shù)：起先頂?shù)谝还?jié)管子時，每頂進20—50cm/次，正常頂進時，每頂進1m/次。校正時，每頂進50cm即測量一次。②中心線測量：首先在地面用經(jīng)緯儀確定頂管方向樁，然后在工作坑邊的兩方向樁上掛小線，其上吊2個垂球到工作坑底部，在工作坑中用激光水準儀照準兩垂球，讀管前端的中心尺刻度，若與中心尺的中心刻度相重合，說明其方向精確，否則其差值即為偏差值。③高程測量：在工作坑內引設水準點，停止頂進，將激光水準儀支設工作坑同內，測量前端管底高程。⑵頂進偏差的校正頂進中發(fā)覺管位偏差10mm左右，即應進行校正。糾偏校正應緩緩進行，使管子漸漸復位，不得猛糾硬調。5、減阻潤滑 觸變泥漿通過制造、儲存、壓漿系統(tǒng)，從第一節(jié)管注漿孔處壓入觸變泥漿，形成肯定厚度（15mm左右）的泥漿套，間距6～8m設一道補漿孔，使頂管在泥漿套中向前滑行，削減摩阻力，依據(jù)壓力表和流量表，計量桶限制注漿量，壓力應限制在地下水位的1.1—1.2倍。材料：膨潤土：燒堿：水=1：0.05：4.5配比，經(jīng)試驗，確保泥漿性能良好，必要時加其他外加劑。為使泥漿能剛好將管壁空隙灌滿，灌漿速度要與頂進速度相適應，留意視察，防止跑冒，并保證泥漿達到量。造漿后應靜置24小時后方可運用。6、排土和泥土外運頂管土體在管內用人力手推車運輸?shù)焦ぷ骺?，由提升設備將泥土運至地面堆土區(qū)，然后用環(huán)保運輸車運至棄土場。7、正常頂進施工頂進速度應依據(jù)出土狀況確定，要即挖即頂，防止塌方。頂進過程中，若摩擦力過大時，實行邊壓觸變泥漿邊頂進，以削減管體的阻力。頂進一節(jié)后，回縮千斤頂，拆開通風、照明等管線，吊入下一管段，校直對中，接好接頭，安裝回各頂鐵，接通各管線，開動油泵頂進一千斤頂行程，回縮千斤頂，測量、加頂鐵，重復頂進至一節(jié)管體后，又重復上述流程。8、主要技術措施為了限制好路地面沉降，使其保證在規(guī)范要求以內，主要實行了以下措施：（1）等體積置換：即在管內挖掘土方的體積Q土完全等于頂入管子的體積Q管（Q土=Q管），所以每次頂進都經(jīng)過肯定的計算，盡可能相等。若Q土＞Q管時，地面易于沉降；Q土<Q管時，地面易于隆起。（2）削減擾動：頂管是靜荷載作用于土體，然而，頂管在實行糾偏措施時，雖然仍屬靜力范圍，但對土體卻有周期性的擾動。因為糾偏時對土體一側加荷的同時，另側又強迫卸荷，促使土體內發(fā)生應力改變，導致擾動和變形，而且，這樣的改變是周期性的，即擾動還沒有復原其次次擾動又發(fā)生，如此重復動作，使土體疲憊，以致變形加劇，并擴散至地表。為了削減這種對土體擾動，故盡量；①削減糾偏次數(shù)：壓注泥漿不使管壁與土體之間形成空隙：頂管設計時，為了削減摩擦阻力，降低主千斤頂?shù)捻斄?，工具頭的外徑常常比頂入管材的外徑大10mm~20mm，因此，頂管時在頂入管與土體之間就存在肯定的空隙，導致土體可能的沉落，為此，必需剛好壓注泥漿于空隙中，并且邊頂進，邊壓注，更須要在中間補漿，使在頂管中形成完整的泥漿套，既消退了空隙，又能平衡其上土體之自重，防止沉落。②使土體中不產(chǎn)生附加應力：土的變形，歸跟究竟是主體有了附加應力，頂管時，此類附加應力源于以下幾種外力：A、泥漿壓力的影響。為此，在壓漿時要限制好壓力。恰好能平衡“泥漿套”以上主體的壓力，故事先要依據(jù)估計上壓力確定泥漿的壓力，并非泥漿壓力越大越好。B、道路汽車行駛時的荷載，包括重載汽車急駛中的輪壓力，主體的疲憊反應，以及緊急制動壓力等。C、鄰進施工影響及堆載影響等等。（3）頂進中導向要好，除了管端正面挖掘要均衡、對稱外，還要：①常常檢查工作井內的導軌，穿墻門洞與頂管間的空隙等有無異樣；②千斤頂?shù)闹行膽驼孀枇澳ψ枇Φ暮狭χ睾?，盡量削減偏心，這一點在起先安裝時必需考慮，若在起先頂進之后調正，就困難了；③常常留意后座的剛度是否足夠，其變形的大小和勻稱度，以及彈、塑性變形值的比例等，隨時設法消退各種影響異向精度的因素；④頂進不宜求快，在穿越道路的頂進中，更須要慢，通常每次頂20~30cm。在過道路時，改為10~15cm。每次頂進少一些，異向就相對易于駕馭。9、其它有關問題的處理后座土體支持力不足時：①在座土體表面堆放壓重決，使主體封板樁墻或其它型式的后座墻增加被動上壓力，提高土體的支持力。但這種措施只適用于墻后的正常土質條件下的土體，如砂性土或粘土；肯定不能用于淤泥質土和其它穩(wěn)定性差的土層。采納這類措施時，假如擋土深度較大，插入深度較小，可能造成滑波或向坑內涌土。因此肯定要經(jīng)過土力學計算確定。②在后座土體中灌注水泥砂漿，填充土體空隙，增加上體的抗剪強度，彌補土體支持力的不足。這種方法只適用于砂性土層，如屬粘土層，灌漿可能失效。10、遇到流沙、流泥軟土層超前注漿處理措施（－）、超前注漿主要是在頂管施工過程中針對流沙、流泥等不利地質的一種施工措施；本頂管工程的地理位置處于新地涌邊，地質條件差，管體主要穿越于淤泥層，場地不宜采納攪拌樁進行淤泥層處理，所以采納本措施是對流沙、軟泥層的一種行之有效的施工方法。（二）、超前注漿是將管體須要穿越的路徑四周的土體，在管體未頂進之前，用高壓注漿泵將水泥漿注入土體，使土體在水泥漿的作用下凝聚硬化，使之在將要頂進的管體路徑四周形成一周環(huán)形的水泥混合層，工人在挖掘施工中不會產(chǎn)生流沙流泥，便于頂管工作能夠順當?shù)拇┻^不利土層，以達到完成施工任務的目的。施工方法（一）、頂管施工過程中，如遇流沙流泥時，馬上停止頂進，在管內前端工作面上用錘擊法，將預先加工好的專用注漿鋼管打入工作面前端的土體中，打入注漿管時要成放射狀沿管子四周向外圍打入。打入深度一般為2～4米為宜（以土質狀況而定）。（二）、用高壓注漿軟管將打入土體的注漿鋼管接口與工作井上的注漿泵連接好，連接處必需堅固，不滲漏漿液。（三）、用拌合機調制好水灰比為1：0.5的水泥漿，儲存于儲漿箱，將注漿泵進料吸管頭放入儲漿箱漿液內，然后開啟注漿泵將漿液通過注漿管壓入流沙或流泥層中。（四）、注漿完成后4h即可復原正常頂進，待頂完注漿段后，又可重復上敘注漿操作，如此循環(huán)直至穿過不利土層為止。注漿留意事項（一）、統(tǒng)計好注漿量，一般每米注漿用水泥量約為90～100kg為宜，若注入過多會造成不必要的奢侈，注入太少又形成不了足夠厚度的愛護層。（二）、調制水泥漿要限制好水灰比（1：0.45～0.5），水灰比太小難以注入，簡單堵塞注漿管，影響水泥漿的滲透；水灰比太大又起不到凝聚硬化土體的作用。（三）、注漿壓力一般可限制在0.8～2.5Mpa左右，對于管頂覆土較淺的地段，注漿壓力不行過大，以免引起地表面膨脹隆起，或影響旁邊原有的地下構筑物和管道的運用，因此，一般每1m覆土厚度的注漿壓力可按0.44Mpa考慮。（四）、注漿時要留意視察管內工作面漿液流淌狀況，以工作面有少量漿液滲出為宜，即可停止注漿。1、主要施工機具設備機具名稱規(guī)格、性能單位數(shù)量用途翻斗汽車陜汽奧龍臺1運土注漿泵L150臺1灌注水泥砂漿灰漿攪拌機150L臺1攪拌砂漿水泵QS32×25－4臺2