钢筋混凝土管顶管施工组织方案Word文件下载.docx
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2.管径及管材:
建议采用DN1500MM二级钢筋砼离心式F型顶管,橡胶圈垫板石棉水泥接口。
3.管底用C15砼填充做安管平台。
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计算
(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=F1+F2。
F1——工具管的正面阻力(KN),由于该工程采用挤压式工具管,故
F1=π/4D2(1-e)×
R
D——工具管外径(M);
1.5+0.3=1.8M。
e——开口率e=S1/S2=1.3273÷
2.545=0.5215。
S1——工具管开口面积;
(取直径1.2M,0.7854×
1.3×
1.3=1.3273M2)
S2——工具管横截面积(管道外径);
0.7854×
1.8×
1.8=2.545M2。
R——挤压阻力(KN/M2),取R=400KN/M2;
故:
F1=3.14÷
(4×
1.8)×
(1-0.5215)×
400=0.186(KN)。
F2——管道摩擦阻力(KN):
公式:
F2=f2.L。
L——管道总长度(130M);
f2——单位长度管道摩擦阻力(KN/M)。
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措施,故f2=π.D.f;
D——管道外径(M)(顶管所用管道壁厚一般为管径为十分之一);
f——管壁与土的平均阻力(取4.5KN/M2);
F2=π·
D·
f·
L
=3.14×
5×
130
=3673.8(KN)。
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3673.99KN。
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:
1.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,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
60~70
100
524
2~3
70~80
1.5~2
80~90
614
90~100
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30~50Kg/cm,排量为:
150~250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及周围土体的方法,具体为:
采用管道“超前小导管注浆法”,即在管道按一定间距(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。
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:
L≥b1+b2+b3+L1+L2+L3+L4
其中:
L——工作坑的最小长度;
b1——后座或后背墙厚度,设后座时取b1=40~60cm,设后背墙,无后座时取b1=50~160cm;
由于本工程顶力较大,故取b1=100cm;
b2——刚性顶铁厚度,取b2=30cm;
b3——环形顶铁厚度,取b3=15cm;
L1——下井管段长度,本工程管径DN1500,取L1=800cm;
L2——主油缸长度:
YDT4000型工作推力为4000KN,长度1657。
L3——接管时留在坑管道的最小长度,取L3=50cm;
L4——安装富余量,由于本工程地方狭窄,故不作安装富余量考虑,取L4=80CM。
故L≥b1+b2+b3+L1+L2+L3+L4=1.0+0.3+0.15+8+1.657+0.5+0.8=12.4M
取L=12.4M
2.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——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=1.5D+(2.0~2.4)=1.5×
1.8+2=4.7M,取B=4.7M。
3.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+D+h
H1——管顶覆土厚度(M);
D——管道外径(M);
h——操作空间高度(M)取h=0.8M,故工作坑的深度为
H=H1+D+h=5+1.5+0.8=7.3M;
(二).坑壁及坑底结构设计:
地面
碎石基层
500L500
(三).顶进后背墙设计:
1.选用尺寸:
3500mm×
1000mm;
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,中间填充C30钢筋砼。
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10M非常关键,允许偏差必须控制在以下围,轴线3MM,高程0~+3MM,超过此围应及时纠正。
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,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:
控制容管径
DN1500
轴线位置
50
管道底高程
+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。
(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:
顶管施工过程中或施工后,在管道轴线两侧一定围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。
(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,制定切实可行的施工方案,正确选用工具管,并对距离管道近的建筑物
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