DN3600钢管施工方案.doc

广州市西江引水工程第三标段DN3600钢管顶管工程施工方案 施工单位：编 制：审 核：日 期：目 录第一章： 施工准备21、现场准备22、技术准备23、物资和设备准备3第二章、施工总体安排及施工计划.31、施工分段及任务划分.32、施工进度计划.43、施工总进度计划.6第三章 材料、劳动力等资源计划及控制61、现场主要材料计划及控制62、劳动力资源配置6第四章 主要项目的施工技术方案和控制措施61、顶管施工的技术要求62、管道焊接工艺.153、注浆孔的封堵措施17第五章 安全保证措施.211、安全管理措施21第六章 主要施工机械设备配置计划.24附表1：设备、仪器配置表24第一章： 施工准备为保证工程能顺利进行，必须做好施工前的一切准备工作，制定切实可行的质量工作计划，对施工机具设备、材料检验及成品检查、机具检查以及生活临时布置的各项工作应按要求完成，落实到责任人，并明确完成时间，并认真做好施工前技术准备、现场准备、物资准备。1、现场准备1.1、收集地下管线资料，向附近居民了解周围环境，交通状况等。1.2、场地平整、施工区域围蔽，悬挂施工警示、警告标志。2、技术准备组织专业工程测量组，根据业主提供的有关资料进行复测，重新测量管道穿越处的河床标高，将测得的数据与图纸核对，并将实地测量成果交监理工程师审查。由具有专业知识，经验丰富的有资格的技术人员担任测量工作，并配备符合精度要求的测量仪器。迅速组织参与本工程的工程技术人员，认真阅读设计文件、了解设计意图、熟悉设计内容、掌握设计要求，据此制订详尽的工作计划和资源配置安排。3、物资和设备准备在工程开工前应向有关部门上报管材的使用计划，以便业主对管材按计划提前采购。现场的管材要备货充足，以防管道在穿越时发生停工待料的情况。管材进场后应由监理、业主代表、或总包负责任人签字认可，管材的外观质量、防腐、强度均应满足设计和规范要求。计划投入本工程的主要设备及物资详见后附表主要机械设备机具表，中继间、纠偏油缸等设备和物资根据工程进度和总包单位的要求提前订做，尽早进场。第二章、施工总体安排及施工计划1、施工分段及任务划分根据本工程施工特点，结合现场实际施工条件，为加强现场施工管理，确保工程顺利进行，我们拟分以下几个阶段、精心组织施工。a、施工场地平整、围护、施工准备。b、设备进场、测量放样；c、设备安装、调试；d、管道顶进；e、注浆孔封堵、管内清扫；f、竣工验收、清场。2、施工进度计划2.1开、竣工日期及施工日历天本顶管工程计划工期为120天，初步拟定为2009年08月20日开工，具体以开工条件具备为准。开工日期（初拟）竣工日期施工日历天我们拟定计划2009.08.202009.12.19120我公司将集中人力、物力、财力，确保本工程按时完工。2.2进度安排和要求在安排施工进度时，我们考虑了雨季、节假日等一切可能出现的对施工不利因素的影响，并且稍留有余地，在顶管施工时把每个工作日定为12小时以上。2.2.1施工场地平整、围护、施工准备施工场地平整、围护、施工准备需在5天内全部完成。2.2.2设备进场、测量放样工作井、接收井洞口标高、最终位置需有顶管施工技术人员重新测量，顶管单位以便及时调整轴线及标高。2.2.3管道顶进3600钢管顶进，四段共计约900m。实行两班制每天掘进10m，包括设备转场时间共需100个工作日。2.2.4注浆孔封堵、管内清扫每段管道顶进完毕后，拆除管内泥水管、注浆管及主动力电缆，对管内壁的注浆孔进行封堵处理、确保管道在设计的压力下无渗漏的现象，完成此工序的时间计划用10天时间完成。2.2.5竣工验收、清场计划用10天完成。根据以上各分项工程的计划安排，将各个工序合理调配，可以流水作业也可进行交叉作业，这样我们可以按以上计划的施工日历天数如期完成本工程的全部任务。3、施工总进度计划26 DN3600顶管工程进度计划表 时 间分项工程名称25305101520253051015202530510152025305101520八月份九月份十月份十一月份十二月份施工准备、材料准备技术准备设备进场、测量放样DN3600管道顶进（包括注浆孔封堵、管内清扫）竣工验收、清场第三章 材料、劳动力等资源计划及控制1、现场主要材料计划及控制进场施工前做好物资采购工作，及时编制采购计划，做好供方的管理工作，保证物资保质保量供应到场。物资到场后需经监理工程师认可签证，方能投入使用。2、劳动力资源配置根据工程施工工艺和工程数量的具体情况，本次顶管工程拟配备顶管和焊接两个专业作业队。顶管专业作业队为25人，其中机械操作工2人，电焊工2人，电工2人，普工15人、泥工为4人；管道焊接作业队为12人，其中专业焊工10人、电工2人。以上人力资源在正常施工时根据生产实际需要适时调配。第四章 主要项目的施工技术方案和控制措施1、顶管施工的技术要求1.1、顶管施工的工艺流程安装管节布置顶铁顶管机掘进管内排泥水压浆顶进停顶回程加顶铁排泥浆加顶铁停顶回程顶进渣浆泵扬升1.2 顶管设备的性能与控制对于本次顶管工程，我公司将选用目前国内较为先进适合于本地区土质，较易于控制沉降量的泥水平衡机械式顶管机。泥水平衡机械式顶管机主要组成部分及功能：（1） 机壳为两段一铰形式，前后壳体通过纠偏油缸联接，纠偏缸的各种组合动作可使前后壳体按需要的方向产生折角，在顶进过程中产生纠偏效果。前后壳体间有橡胶止水圈确保壳体外泥水不渗入机体内。（2）动力系统通过电动机、减速箱等部件为大刀盘提供足够的转矩。（3）纠偏油缸组合动作、在需要方向上使前后壳体产生折角，在顶进过程中产生纠偏效果。（4）主顶系统管道的主顶系统由6只200吨油缸组成总顶力为1200吨。行程为3.5米。主顶系统的顶进速度由VVVF控制，可实施无级变速。启动和停止由电气系统联动控制。（5）泥水系统以一定水压、流速的水流稀释、搅拌泥水舱泥浆，并将泥浆带至地面沉淀箱。该水流水压比地下水压略高，精度为0.5米水头，以平衡地下水压。这是本顶管机又一确保控制市区地面沉降的又一特点。管道及送排泥泵为4英寸系统。（6）电气控制系统传递各种操纵指令；调节各执行元件的状态；在顶管机机头内设有监听、监视、通讯、对话系统，顶管机的各部件工作情况均可通过监视屏及PLC互控传递至地面操作台，全部操作均可在地面完成。（7）机内液压接受控制系统的指令，为机内各系统液压执行元件提供液压能。 1.3、顶管基本工艺流程整个顶管过程大致可分为三个阶段：进洞前准备阶段，正常顶进阶段，出洞及后期收尾阶段。1.3.1进洞前准备阶段本阶段工作包括：起重设备就位，顶管设备进场，洞口止水装置安装，轴线放样，立后靠，机坑导轨 、主顶油缸组测量安装就位，沉降观测网点的布置和建立。泥水系统机坑旁通阀组及管道系统安装就位、操纵平台搭建。电气控制线路布置、储水箱及泥水泵安装就位、压浆系统及其管道安装就位、顶管机头下井就位、各部分设备调试运行、联机总调试、触变泥浆搅拌储存。1.3.2进洞及正常顶进阶段打开洞门、机头顶入洞口后下设备段。转接油管、电缆及泥水管后继续顶进。油缸顶到位后，拆除泥水管和电缆，第一节管子下井，设备段与第一节管子合拢，对接好后接通泥水管和电缆继续顶进。重复上述过程。在顶进过程中每顶一节管子对顶进轴线作一到二次测量，确定纠偏的方向和时机；每顶2m管节对机头切口前10米，后20米的地面沉降监测点作一测量，并立即绘成图示曲线，以便当班施工人员能及时分析总结并采取相应措施，控制沉降幅度。整个顶进过程中须从压浆孔向管壁外注入触变泥浆，减小顶进时管外壁阻力，填充扰动土中空隙，减小地面沉降。严格执行班长交接班一小时衔接制度，交待上班各类情况，共同观察工作现状，以保证全顶程的连续无间断。1.3.3出洞及后期收尾工作本部分工程包括：接收导轨就位，机头偏差复测，井位复测，打开洞门，机头进洞，管道内清理，机坑内设备拆除和吊运。管道清洗，管节偏差测量记录。1.4、 顶力的理论计算按DN3600顶管长度260m计算：.顶力：FF1+F2+F3 式中 F总推力 Fl正面阻力 F2机头摩阻力 F3顶进阻力F1D2P设/4 式中：P设正面土压力D管外径3.660m L1机头长度3.80mP主0Htg2（45-/2）5.24tm2P被0Htg2（45+/2）12.2 tm2式中0浮容重，取0.8tm3 H地面至掘进机中心的厚度，取最大值10m等代摩擦角，此处取12。P设=2/3（P被- P主）+ P主=12.77tF13.14*3.0722*12.77/4=94.6tF2=F*(Pv+Ph)*D*L+W)式中：F2无采取注浆工艺的机头外壁与土层间的摩擦力Pv管顶以上土压力Pv=*H=18t/ m2土的容重，取1.8 tm3H管顶的覆土厚度Ph管壁上土的侧向水平压力Ph=Pv*tg2（45-/2）=11.79t /m2等代摩擦角，此处取12D管节外径3.072 mL机头长度3.80 mW机头自重35tF管壁与土层的摩擦系数，根据土的类别和不同含水量取用，此处取0.42F2168tF3D fL 式中：f管节浮在浆套中的摩阻力，取0.2tm2L顶距260mF3501t即每顶进lm顶力增加1.9t。因此，总推力F95+168+501764（t）当然，依据图纸及地质资料进行理论计算可能会与实际存在一定的偏差，所以中继间的布置及启动时间可根据具体施工时管道的实际推力随时调整。这样，同时采用6只200吨的等推力油缸即可满足本次顶管施工的要求。1.5 顶管触变泥浆顶管施工中，顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效的方法是进行注触变泥浆。触变泥浆使管周外壁形成泥浆润滑套，从而降低了顶进时的摩阻力。1.5.1 订购顶管管材时要求供应商在管子上预埋注浆孔，前三节管材均要有压浆孔，每一节管材设6只浆孔，压浆孔的设置为浆套的形成的必要措施。以后按每6m布置6个注浆孔即可满足注浆要求。 1.5.2膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间。本工程触变泥浆选用标准配方的浆料，在搅拌筒内按一定比例兑水充分拌制后，储放24小时后使用。浆液配合比为：膨润土 CMC 纯碱 水 104 1.05 3.05 800(KG)1.5.3 压浆方式要以同步注浆为主，补浆为辅，并在顶进过程中，要每天以放浆查压的方法检查各推进段的浆套完整情况，并按实际注浆量作好原始记录。压浆分三类，分别控制：（1）机尾同步压浆：以形成原始浆套，填充固有间隙，定量为每节为3040次。（2）沿线（及洞口）压浆：以补充管道不直形成的沿线浆套缺损，分开计量并填表。（3）定点压浆：根据沉降测量反馈数据，对沉降过大处补偿性压浆，以支承地表荷载。1.5.4注浆设备和管路要可靠，具有足够的耐压和良好的密封性能。 1.5.5注浆工艺由专人负责，质量员定期检查。1.6、测量与方向控制1.6.1测量的方法（1）顶进的测量与方向的控制，主要是采用全站仪，辅以激光经纬仪和水准仪测量。（2）在工作井后靠前设置牢固的测量平台。平台高度与轴线标高相匹配,激光经纬仪设置在平台上,调整红外线激光方向,高度与设计轴线一致,在机头后壳体圆心处有一激光靶,光靶上的光点位置读数就是机头尾部的实际偏差。机头前壳体土舱上有一前尺，前尺和激光靶的水平相互位置指示了机头运动的水平趋势。同时，在机头放置一坡度板，挂好铅锤，通过铅锤的左右偏移可以知道机头的转向，通过机头的前后偏移可以知道机头的上下运动趋势，从而便于控制机头的走向。顶进施工时结合机头前壳激光点读数，坡度板读数,倾斜仪读数,即可算出机头的现存偏差及发展趋势，从而确定纠偏动作的方向大小及时调整机头。1.6.2测量与方向控制要点（1）有严格的放样复核制度，并做好原始记录。顶进前必须遵守严格的放样复测制度，坚持三级复测：施工组测量员项目管理部监理工程师，确保测量万无一失。（2）布设在工作井后方的仪座必须避免顶进时移位和变形，必须定时复测并及时调整。（3）顶进纠偏必须勤测量、多微调，纠偏角度应保持在1020不得大于10。并设置偏差警戒线。（4）初始推进阶段，方向主要是主顶油缸控制，因此，一方面要减慢主顶推进速度，另一方面要不断测量并调整油缸编组以实施机头纠偏。（5）开始顶进前必须制定坡度计划，对每一米、每节管的位置、标高需事先计算，确保顶进时正确，以最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。（6）前20m每顶1m测轴线一次并记录，所有报表须按实填写。1.7沉降控制由于顶管要穿越航务比较繁忙的淡水河上，因此顶管的沉降控制对本工程的顺利完工尤为重要。为了更好的控制地面沉降，我们将采取以下措施：1.7.1调整压力控制刀盘正面水土压力不平衡，就会引起地面隆起或失土沉降，根据管道的埋深及地下水位情况，泥水系统的设定压力一般比地下水压高5千帕。由于实际土压力与初步计算设定土压力必定有出入，所以在起始顶管时要勤对地面进行沉降观测。由于顶进过程中，土质难免有变化，所以顶进操作特别是土压力设定必须与沉降测量分析密切相关。事前对沿线各分段进行测控布点，并以测量反馈数据随时调整。1.7.2顶管施工中控制（1）在顶进初始阶段，设立地面沉降实验段，通过对地面沉降的反复测量、监控，掌握沉降变化规律，以便更好的调整顶进压力、机头仓内泥水压力、机尾及沿线压浆量。以控制沉降量以及推进速度。（2）顶进轴线偏差也会引起较大的地面沉降，故在顶进操纵时，操纵人员要认真仔细分析机头偏差量，谨慎纠偏，确保管道偏差控制在尽可能小的范围内。（3）顶完每一节管材后，截止阀必须确保关死，防止土体从截止阀出流出而产生沉降。 1.7.3沉降监测：测量频率为机头切口经过前后范围内每顶进5米测一次。并要将测量结果绘成图上报备案。 1.7.4进出洞口阶段控制1.7.4.1、顶管进洞口防止沉降措施a、除了在工作井预留孔处安装橡胶止水圈外，根据地质情况，如有必要将在洞口外侧进行压密注浆加固。洞口无剩余硬块，使工具管推进无阻碍。b、为防止工具管出洞以后发生“磕”头现象，在底部安装延伸导轨，宽度与井内导轨一致。c、当工具管推进完毕，安放第一节管时，应将机头与导轨焊接牢固，防止主顶缩回以后，由于正面土压力的影响使工具管弹回。1.7.4.2、顶管出洞口防止沉降措施当机头顶进距接收井还有一段距离时，应放慢速度，关闭水仓，使机头刀盘旋转，待作好出洞及封洞的准备工作以后方可将机头推进接收井。吊起机头及设备段以后，立即将预留孔和管壁之间的空隙用砖块和快硬水泥堵住，并预留好应急明水卸压口。2、管道焊接工艺2.1焊接设备及焊接施工工艺本工程钢管管道连接采用对焊接口，接口焊缝形式及尺寸按GB50268-97规定执行，质量应符合其施工及验收规范标准。施工时本工程全部采用二氧化碳保护焊进行焊接。2.1.1钢管焊接施工工艺2.1.1.1、管道焊接工艺流程如下内外侧焊接内外侧去渣清根内外侧焊接内外侧去渣清根内外侧焊接内外侧去渣清根外侧焊接外侧清根内侧焊接管口拼缝对接焊接原材料跟踪、作标识焊接外观检验X射线、超声波探伤检测不合格重焊，直至合格为止合格 进入下道工序2.1.1.2、 为保证焊接质量，本工程全部采用二氧化碳保护焊进行焊接。2.1.1.3、焊接工艺 本工程钢管接焊缝采用 60V 型剖口如下图：、接焊缝采用全焊透。对全焊透的对接焊缝，应做背面清根焊接，施焊后的焊缝应进行垂直焊缝方向打磨，和顺过渡，其突出弧面的高度不应超过1mm。、焊工必须持有国家权威机构颁发的焊工合格证书方可担负相应的焊接工作，按照焊接工艺施焊。凡焊接对接接头的焊缝应有编号、焊工工号等标识。、施焊前，焊工应复查焊件接头质量和焊区的处理情况，当不符合要求时，应经修整合格后方可施焊。、采用多层焊，应将前一道焊缝表面清理干净后再继续施焊。、要求焊透的对接双面焊缝和T型接头角焊缝的背面，可用清除焊根的方法施焊。2.1.1.4、焊缝外观检验质量标准应符合国家规定，具体如下：、所有焊缝必须进行外观检查，不得有裂纹、未熔透和夹渣、气孔、咬肉、未填满弧坑等缺陷。焊缝外形均匀一致，焊道和焊道、焊道和母材之间平滑过渡。、焊缝出现超标裂纹、气孔、夹渣、未熔透时焊工不得擅自处理，应申报技术人员查清原因，制定出修补措施后，用碳弧气刨清除缺陷，用原焊接方法进行返修焊。、返修焊后的焊缝应随即铲磨匀顺，并按原质量要求进行复检。、返修焊次数不宜超过两次，返修做好记录。2.1.1.5、无损检验：构件的焊缝应在焊接后进行无损检验。、对接焊缝按国家规定进行超声波探伤，其它有关技术要求按对接焊缝超声波探伤标准执行。、对接接头焊缝内部质量按国家规定进行X射线探伤检验。焊缝接头抽其数量的2.5%，并不得少于一个接头。3、注浆孔的封堵措施3.1封堵前的准备工作3.1.1、当管道顶进全部结束后，拆除管内电缆、泥水管等配套设备。彻底清理管内积水、污泥等杂物。3.1.2 、拆除管内所有主、支注浆管，并确保各注浆管截止阀严密关闭，以防漏浆，造成管道上方土体沉降。3.2、封堵措施与要求为保证该工程管道设计压力等技术要求，以防产生质量隐患，我方对管道注浆孔的封堵拟采用一堵、二内焊、三闷焊、四防腐的操作程序进行。a、在封堵前应准备好充足的棉纱、25mm的钢质丝堵等材料。并依次逐个封堵，拆除一个、封堵一个，不宜同时打开多个注浆孔。b、拆除浆孔截止阀，迅速塞入棉纱，以免浆液泄漏。c、割掉浆孔管箍突出管内壁部分，上入丝堵，且使之底于管内壁35mm左右。d、将丝堵与管壁接缝处满焊，每层焊完后，立即对层间进行清理，发现无缺陷后方可进行下一层的焊接。e、待焊口冷却并清渣后，再次检查焊缝有无缺陷，然后将其打磨平整。并将焊口15mm的范围内除锈清理。f、将直径为100mm和厚度均为10mm的圆形钢板重叠置于封堵好注浆孔上，沿圆周均匀满焊，至少两遍为佳。g、管内所有注浆孔全部封堵完毕后方可进行防腐。3.3焊接质量控制3.3.1焊前准备a、抽调专业性强、焊接技术精湛的操作人员进行封堵焊接。b、焊件组对前将坡口及其内外侧表面100mm范围内的油、漆、垢、锈毛刺等清除干净，且不得有裂纹、夹层等缺陷。c、只能从单面焊接的纵向和环向焊缝，其外壁最大错边量不超过1mm。d、焊件组对时垫置牢固，并采取措施防止焊接过程中产生附加应力和变形。e、焊条在焊接前按规定进行烘干，并在使用过程中保持干燥。使用前清除表面的油污、锈蚀等。3.3.2、焊接中间检查：a、定位焊缝焊完后，清除渣皮进行检查，对发现的缺陷消除后方可进行焊接。b、中断焊接的焊缝，继续焊接前清理并检查，消除发现的缺陷并满足规定的预热温度后方可施焊。3.3.3、焊缝的返修：a、以无损探伤检验不合格的焊缝必须进行返修。b、需要返修的地方，用手提磨光机进行打磨，彻底清除缺陷后，按原工艺进行焊接。c、需要预热的管材，返修时采用坻氢型焊条。d、返修后的焊缝按原方法进行探伤检查。3.4 焊后检验焊缝的外观质量要求序号项目技 术 要 求1外观不得有熔化的金属流到焊缝外未融化的母材上，焊缝和热影响区表面不得有裂纹、气孔、弧坑和灰渣等缺陷，表面光顺，均匀，焊道与母材平缓过渡2宽度焊出坡口边缘23mm3表面余高小于或等于1+0.2倍坡口边缘宽度，且不大于4 mm4咬边深度小于或等于1.5 mm，焊缝两边咬边总长不得超过焊缝长度的10%，且连续长不大于100 mm5错边小于或等于0.2t（壁厚），且不大于2 mm6未焊满不允许第五章 安全保证措施1、安全管理措施1.1、在现场成立以各层主要领导为主要负责人的安全领导小组，具体负责安全施工和消防保卫工作。1.2、在各分项工程施工技术方案中，要有安全技术措施，并成为向项目队交底的重点内容，依据这些措施落实材料、器具、检查人员和检查方法。1.3、安全工作必须做到预测预控，对工程对象预先进行分析，找出安全控制点，有针对性的制定预防措施。本工程安全工作的重点是地下作业、施工机械作业、施工用电作业、消防安全四个方面。1.3.1、地下作业进入顶管和制井现场作业人员必须戴好安全帽，配合起吊人员统一行动。现场施工作业人员做到不随意向工作坑内和沟槽内抛掷工具或其它杂物，不在槽顶随意遗弃、堆放材料和工具。1.3.2、施工机械作业在高压线下作业时施工机械和人员与上方的高压线要保持安全距离，起吊作业时派专人指挥，确保人员与机械的安全。吊车吊运管材下管时，重物不得从正在作业的人群上面通过，吊物和吊臂下严禁站人。下管时，坑内人员均应离开，当管材距坑底平面高度小于50cm时，操作人员方可近前。重物不得在空中停留时间太长，起落速度要均匀，不得紧急制动和高速下落。正式作业前先进行试吊，吊离地面10cm左右时，检查重物紧固情况和制动性能，确认安全后再进行起吊作业。动力机械在交接班