顶进管穿越公路施工方案G218穿越.docx
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顶进管穿越公路施工方案G218穿越
北四县马兰基地输气管道建设工程
顶管穿越公路施工方案
(G218国道穿越)
编制\日期:
审核\日期:
审批\日期:
四川蓉通建筑工程有限责任公司
编制日期:
2012年9月27日
1、工程概况
阿洪口至和静末站,管线全长约91.5km,设计压力为10.0MPa,穿越G218国道2次,分别位于公路里程K667+525m及K660+810m处,根据设计图纸要求,结合工程特点决定采用非开挖顶管的方式穿越;穿越套管采用DN1000mm钢筋混凝土套管,穿越公路长度以穿越路面宽度确定,一般以公路路基两边各加2米;本穿越点分别暂定为22m和28m,穿越深度以公路排水沟最低点为准,套管埋深不低于1.2m。
2.施工程序
施工准备测量放线主管段预制无损检测(合格)防腐补口
回填恢复地貌安装附件基坑恢复主管穿越顶管施工
3.主要工序施工方法
3.1施工准备
(1)认真熟悉图纸,掌握穿越的结构、深度等要求.
(2)检查施工用设备、手段用料是否齐全完好。
(3)与公路主管部门联系,按要求办理好穿越施工许可手续。
(4)查明穿越段地下是否有管道、电缆、光缆等障碍物。
(5)施工现场场地平整。
3.2测量放线
根据图纸放出穿越中心线,作业带边界线,穿越起止点位置。
3.3主管段预制
(1)组对、焊接
把穿越管摆在平整好的预制场进行组对、焊接;根据现场地形情况采用n接1的方式(n≥2),施工方法与质量标准与主体管道焊接相同。
(2)无损检测
焊口焊接完后马上通知监理及检测单位进行无损检测,经无损检测合格后,对预制焊口进行防腐补口及补伤。
(3)防腐补口
无损检测合格后进行防腐补口、补伤。
施工方法、质量标准与主体管道相同。
3.4人工顶管施工
公路顶管方式如下图所示:
顶管穿越平面及断面图
(1)施工顺序
施工顺序为:
工作井施工顶进设备安装调试吊装砼管到轨道上连接好工具管装顶铁开启油泵顶进出泥管道贯通拆工具管砌检查井。
(2)施工准备工作
1)生产准备
a.进行施工测量和现场放线工作
b.确定管线范围内及施工需用场地内所有障碍物,如管线、电线杆、树木及附近房屋等的准确位置。
c.进行顶管所用设备的加工制作。
d.根据顶进长度,准备好各类管线和所需的辅助物(固定架等)。
2)技术准备
a.审查施工图纸和进行各专业图纸会审,进行施工技术交底工作。
b.做好标高点控制,施工测量和现场放线工作。
(3)主要工程项目的施工技术方案
人工顶管示意图如下:
1)人工顶管顶力的计算:
a.对于顶管顶进深度范围土质好的,管前挖土能形成拱,可采用先挖后顶的方法施工。
根据经验公式:
P=nP0
其中:
P—总顶力
n—土质系数。
土质系数取值可根据以下两种情况选取:
(1)土质为粘土、亚粘土及天然含水量较大的亚砂土,管前挖土能成拱者,取1.5~2.0。
(2)土质为中粗砂及含水量较大的粉细砂,管前挖土不易成拱者,取3~4。
取n为2.0。
Po-为顶进管子全部自重。
顶进的每节管自重约为2吨,最长段以28米计,每节管长2米,共要顶进34节管,则PO=2×28=56吨。
则总的顶力为:
P=nP0=2.0×56=112吨。
考虑地下工程的复杂性和不可预见因素,顶管设备取1.3倍左右的储备能力,设备顶进应为145.6吨,取总的顶力F=145.6吨,根据我公司设备配备情况选用1台200吨的液压顶管机即可满足施工要求。
b.对于顶管顶进深度范围土质较差的,即开挖时容易引起塌方的,可采用先顶后挖的方法施工。
根据顶管工程力学参数确定,先顶后挖时,顶管的推力就是顶管过程管道所受的阻力,主要包括工具管切土压力、管壁摩擦阻力。
(3)对于顶管顶进深度范围内的土质较差的,即开挖时容易引起塌方的,可采用先顶后挖的方法施工。
根据顶管工程力学参数确定,先顶后挖时,顶管的推力就是顶管过程中管道所受阻力,主要包括工具管切土正压力、管道摩阻力。
①工具管正压力与图层密实度、图层含水量、工具管格栅形态及管内挖土状况有关。
根据有关工程统计资料,软土层一般20~30t/m2,应图层通常在30~60t/m2。
大于40t/m2时表明土质较好。
F1=S1*K1其中:
F1-顶管正阻力(t);S1-顶管正面积(m2,管壁的正面积);K1顶管正阻力系数(t/m2)。
②管壁摩擦阻力:
管壁与土间摩擦系数及土压力大小有关,根据有关工程统计资料,管壁摩擦阻力一般在0.1~0.5t/m2之间。
F2=S2*K2其中:
F2—顶管摩擦力(t);S2—顶管侧面积(m2);K2—顶管侧阻力系数(t/m2)。
顶管阻力位以上两种阻力之和,总顶力F=F1+F2
③减少管外壁摩擦阻力减少管外壁摩擦阻力减少管外壁摩擦阻力减少管外壁摩擦阻力,使工具头比管子外径尺寸稍大一点,一般直径大4cm,就能降低管外壁摩阻力。
这样能使上层土不直接压在管体上。
只要土层有足够硬度,这种方法就会取到预期的效果。
如果管子和土层之间形成的空隙内压人支承介质,这种方法的效果更可以大大提高,并能维持一定的时间,减少突发事情发生卡管现象,支承介质在起支承作用的同时,也可以作为润滑剂起到减少摩阻力的作用。
注浆一次性顶管较长超过100米以上采用触变泥浆减阻措施:
1)、泥浆配合比压浆数量及压力的确定;
2)、注浆工艺、注浆系统及注浆孔的布置;
3)、用1m3搅拌容器将膨润土等搅拌均匀,与柱塞泵连接,出口接到混凝土管注浆口,柱塞泵压力0.3—0.5pma注浆孔的布置,每个断面可设置3~5个,直径为DN20mm;,相邻断面上注浆孔可交错布置,定制混凝土管时一般要求50%带注浆孔;
4)、泥浆的配合比,应按管道周围土层的类别、膨润土的性质以及触变泥浆的技术指标确定。
5)、触变泥浆的注浆量,宜按管道与其周围土层之间环形间隙的1~2倍估算。
6)、一般悬浮液中的膨润土含量为30--60公斤/米3时减少阻力明显
(4)顶管过程中的应急措施:
1、突然卡死不能正面顶进,采用对顶方法完成施工,对顶误差不大于20-30cm,措施,适当加大对接处的空间,将部分地方用高标号水泥堵住,再埋管预排水,留下埋管排水口支模板浇筑部分混凝土,最后留下排水管另外封堵。
2、遇有大型石块,采取部分粉碎的方法,边粉碎边顶进,塌方超过2m3以上也可以采取注入素混凝土加固,待强度达到30-50%可以继续顶进。
2)工作井和接收井的施工
工作井和接收井的施工方法采用人工挖孔护壁法施工。
a.工作井施工
工作井根据设计要求采用人工挖孔护壁支护结构。
工作井尺寸净空为8×5米,开挖深度为4~6米左右,壁厚30cm。
b.接收井施工
接收井采用人工挖孔护壁支护结构。
工作井尺寸净空为6×5米,开挖深度为2.5~3米左右,壁厚30cm。
顶管工作井内设备安装
1、导轨安装,严格控制导轨的中心位置和高程,确保顶入管节中心及高程能符合设计要求。
2、下管、顶进、出土和挖土设备:
采用电动卷扬机下管,用千斤顶、高压油泵作为顶进设备,用斗车、垂直牵引的卷扬机作为出土设备,用空气压缩机带风镐机作为挖土设备。
3、照明设备:
井内使用电压不大于12V的低压照明。
通风设备:
人工挖土前和挖土工程中,采用轴流鼓风机通过通风管进行送风。
c.引入测量轴线及水准点
1、将地面的管道中心桩引入工作井的侧壁上(两个点),作为顶管中心的测量基线。
2、将地面上的临时水准点引入工作井底不易碰撞的地方,作为顶管高程测量的临时水准点。
d.下管
1、下管前,要严格检查管材,不合格的严禁使用。
2、第一节管下到导轨上时,应测量管的中线及前后端管底高程,以校对导轨安装的准确性。
3、要安装护口铁或弧形顶铁保护管口。
e.千斤顶和顶铁的安装
千斤顶是掘进顶管的主要设备,由前面顶力计算可知,本工程最长管段的顶力为145.6吨,拟采用1台200吨液压千斤顶。
1、千斤顶的高程及平面位置:
千斤顶的工作坑内的布置顶力合力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线,防止产生顶时力偶,造成顶进偏差。
根据施工经验,采用机械挖运土方,管上部管壁与土壁有间歇时,千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4~1/5处为宜。
2、安装顶铁应无歪斜、扭曲现象,必须安装直顺。
3、每次千斤顶加放顶铁时,应安放最长的顶铁,保持顶铁数目最少。
4、顶进中,顶铁上面和侧面不能站人,随时观察有无扭曲现象,防止顶铁崩离。
f.顶进施工
工作坑内设备安装完毕,经检查各部分处于良好状态。
即可进行试顶。
首先校测设备的水平和垂直标高是否符合设计要求,合格后即可顶进工具头,然后安放混凝土管节,再次测量标高,校测无误后进行试顶,待调整各项参数后即可正常顶进施工。
在施工过程中,做到勤挖勤顶勤测,加强监控。
顶进施工时,主要利用风镐在前取土,千斤顶出搞后再背不动的情况下将污水管向前顶进,其操作过程如下:
(1)安装好顶铁挤牢,工具管前端破取一定长度后,启动油泵,千斤顶进油,活塞伸出一个工作行程,将管子推向一定距离。
(2)停止油泵,打开控制阀,千斤顶回油,活塞回缩。
(3)添加顶铁,重复上述操作,直至需要安装下一节管子为止。
(4)卸下顶铁,下管,用环形橡胶环连接混凝土管,以保证接口缝隙和受力均匀,保证管与管之间的连接安全。
做预顶试验注意事项:
检验液压系统性能,液压缸行程,传力设备的中心线和垂直度等。
对顶入管节做最后检查,如端面平直度,椭圆度,管壳任一侧母线直线度等。
顶入管节采用DN1000mm钢筋混凝土套管。
用起吊设备将管节轻放在导轨上,测量中线与前后两端高程,管节端面垂直顶管中轴线。
人工在套管前端掏土,清出的土方用小车配以小型卷扬机外运出作业坑。
待套管前端形成略大于套管外径的圆形空间后,启动主顶液压油缸,慢慢向前推动,首节套管顶入后,液压缸退回到起始位置,将第二管节与首节按照规范要求连接,合格后再依次顶进。
每一根套管顶进后,人工继续在套管前端掏土,如此循序渐进,在顶管过程中,辅以纠偏、纠扭措施,直至顶入满足设计要求,完成顶管作业。
顶管过程中,每顶进2m左右就要对顶管中线、高程进行检测,施工中采用水准仪或红外线测控仪控向,以施工放线时布置的中心桩为准进行监测,发现位移,要采取纠偏措施调整过来。
每次纠偏角度不宜过大,可根据顶进长度和土质情况来确定,一般可在5cm—15cm之间选择。
另外要严格控制纠偏油泵的压力,不使油泵压力升得过快,纠偏结束后要锁紧螺旋定位器。
g.顶进施工中的重点工序
(1)测量
1、测量次数:
在顶第一节管时及校正顶进偏差过程中,应每顶进20~30cm,即对中心和高程测量一次;在正常顶进中,应每顶进50~100cm时,测量一次。
2、中心测量:
根据工作井内侧设的中心桩、挂中心线,利用中心尺,测量头一节管端的轴线中心偏差。
3、高程测量:
使用水准仪和高程尺,测首节管前端内底高程,以控制顶进高程;
4、一个管段顶完后,应对中心和高程再作一次竣工测量,一个接口测一点,有错口的测两点。
(二)纠偏:
纠偏是指工具管偏离设计轴线后,利用纠偏油缸或套管前端加管锲,改变管端的方向减少管线偏差的过程。
由于钢筋混凝土套管是分段进行的,段与段之间是柔性连接,不传递弯矩,因此纠偏必须遵循以下规律:
1、纠偏在顶进过程中进行,静态的纠偏会对管线产生不利的影响;钢筋砼管纠偏比较灵敏,纠偏角度不宜过大,避免造成较大的弯曲;第一段管节质量要好,因为第一段管节在纠偏过程中承受多次反复应力,容易损坏管节;纠偏过程中,要在网格底上绘制工具管的测点轨迹,推算出其行轨迹,根据行轨迹及时纠偏角度,避免纠偏过大产生过度的弯曲;及时了解穿越处的土层,特别是软土层,不均匀土层的土质情况。
2、顶进过程中常常出现管道扭转,须加强控制,避免扭转角过大,纠扭预防措施:
纠偏时,注意纠偏油缸不要对管节形成扭矩;稳定主顶油缸后座,主顶油缸后座不稳容易使主顶油缸工作时方向变化,产生扭转角;纠扭管节扭转的有效方法为压重纠扭,即在管道单边压重,使管道在相反方向扭
3、当测量发现偏差在10~20mm时,采用超挖纠偏法,即在偏向的反侧适当超挖,在偏向侧不超挖,甚至留坎,形成阻力,施加顶力后,使偏差回归。
(三)管前挖土要求:
1、在道路和重要构筑物下,不得超越管段以外100mm,管周不得超挖,并随挖随顶。
2、在一般顶管地段,如土质良好,可超挖管端300~500mm,在管周上面允许超挖15mm,下面135度范围内,不得超挖。
(四)接口的处理:
由于顶管的管材为钢承口顶进施工法用钢筋混凝土管,管口为钢承口,采用承插法;顶管完毕后,对于管与管之间的缝隙,采用管道配备的密封橡胶圈套上密封。
已达到防水功能。
工作井内管道施工
管道完成后,按设计图在井内用砖砌筑检查井,井内外批防水砂浆。
待砂浆达到一定强度后,回填土至管顶面。
4.施工计划
施工总计划:
计划开始时间2012年10月5日
计划完成时间2012年10月15日
由于本工程工期较紧,因此在开工前一定要做好施工前期的准备工作,征地协调工作需及时到位,确保施工计划的顺利实施,达到工期约定的要求。
主要施工机具设备保证在施工前到位;为满足工期需要我单位加强了施工队伍力量,主要设备及人员配备如下:
4.1主要设备配备表
序号
名称
规格、型号
单位
数量
用途
1
工具头
台
2
纠偏、掘进
2
空压机
3m3/min
台
2
破岩
3
四角架
6米
副
6
出土
4
斗车
部
4
运土
5
电焊机
BX-330
台
1
型钢焊接
6
气割
套
1
型钢切割
7
卷扬机
1.5T
台
2
竖井提升
8
液压顶管机
200T
台
2
顶管
9
高压油泵
ZB-50
台
2
顶管
10
顶压装置
全套
套
2
顶管
11
鼓风机
3000L/min
台
1
通风
4.2手段用料
穿越公路主要手段用料表
序号
名称
型号
数量
1
警示标牌
4块
2
警示彩带
100m
3
电瓶
12V
4块
4
碘钨灯
1000W
4套
4.3人员配备表
序号
名称
数量
备注
序号
名称
数量
备注
1
机组长
1人
7
辅助工
4人
2
技术、质量员
1人
8
焊工
1人
3
安全监督员
1人
9
设备操作
1人
4
机械
2人
10
设备维修
1人
5
砂轮工
1人
6
起重工
1人
合计
14人
5.质量管理措施
5.1严格按图施工,认真执行施工规范。
5.2积极接受现场监理的监督检查,发现问题及时解决。
5.3特殊工种必须持证上岗,严禁无证操作。
5.4对职工进行教育,提高职工的质量意识和责任心。
5.5制定质量奖惩制度提高职工积极性。
5.6设置专职的质量检查员。
5.7认真贯彻三检制度,实行班组自检、互检与专业检查相结合的检查制度,并做好各项检查记录。
6.施工安全措施
6.1沿工作井四周设置1.2米高的固定护栏,护栏上挂安全网,工作井四周要挂相应的警示标语。
6.2挖土施工时工作井必须设置爬梯,供人员上下井用。
使用的卷扬机等应安全可靠并配合有自动卡紧保险装置。
6.3挖出的土石方应及时运离工作井,不得堆放在工作井四周1米范围。
6.4顶管人员必须戴硬安全帽。
6.5顶管施工区域沿线采用标准围蔽。
6.6严格遵循土方开挖程序,控制均匀挖土,防止发生偏差,严重倾斜或管涌等现象,做好作业前和施工中的通风换气工作,每次进入管道时,保证管内通风,以免导致人身事故发生。
6.7吊车、起重设备由专人操作和专人指挥,统一信号,预防发生碰撞。
6.8加强机械设备维护、检查、保养。
机电设备由专人操作,认证遵守用电安全操作规程,防止超负荷作业。
6.9开挖前详细了解沿线管线资料,做好沿线管线保护措施。
6.10作业人员轮换制。
每个作业人员在管内作业时间不得超过1小时,避免劳动强度过大引起危险。
6.11顶进工程中,施工人员必须使用安全带,洞口必须有施工人员照应。
洞内用不大于12V照明灯照明,每班作业时必须有合格的电工当班。
6.12采用卷扬机垂直牵引出土时,井下不能站人,工作井上平台的作业人员出土时必须使用安全带。
6.13施工过程中使用的有关机械设备必须严格按照各机械的安全操作规程进行操作,全部用电设施必须符合《施工现场临时用电安全技术规范》。
7.采用空气压缩机带风镐挖土时的安全措施
7.1作业环境内保持清洁和干燥,贮气罐放在通风良好的地方,半径15m以内不得进行焊接或热加工作业。
7.2各联接部位应紧固,各运动部位及各部阀门开闭应灵活,并处于起动前的位置。
7.3起动空气压缩机必须在无载载荷状态下进行,待运转正常后,再逐步进入载荷运转。
7.4开启送气阀前,应将输气管道联接好,输气管应保持畅通,不得扭曲。
送气时,在出气口前不准有人工作或站立。
7.5发现以下情况必须立即停机检查,找出原因待故障排除后,方可作业。
a)漏水、漏气、漏电或冷却水突然中断;
b)压力表、温度表、电流表的指示值超过规定;
c)排气压力突然升高,排气阀、安全阀失效;
7.6停机时,应先卸载,然后分离主离合器,再停止电动机的运转。
8.环保及文明施工
8.1控制噪声,顶管设备施工作业、施工运输车辆特别是夜间施工所造成的对附近居民的影响,由于顶管进行连续顶进施工,采取必要的减噪措施。
8.2加强环境保护,控制空气污染,对施工作业机械,运输车辆作业时所产生粉尘进行控制,并定期对施工现场周围地面进行淋水,减少灰尘对周围环境的污染,同时做好对城市绿化、地下管线、地下文物保护。
8.3保持每天24小时对工地范围内的交通通道进行维护、清扫。
工地范围与各主要通道加强照明设施,保证车辆司机、行人能充分看清路况、警示标志以及施工围栏;并在施工路段前1000m、600m、300m、100m分别设立“限速60Km/h”、“限速40Km/h”“前方施工”等临时安全警示设施并配备现场安全员配合交警指挥交通(附图4)。
8.4当天的余泥尽量当天运走,避免污染环境。
(附图4)
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