天津市南水北调中线滨海新区供水一期工程输水管线工程顶管施工组织设计

1 目 录 第一章 综合说明 1 第一节 工程概述 1 第二节 编制依据 3 第三节 编制原则 4 第二章 施工现场平面布置 5 第一节 施工总平面布置原则 5 第二节 施工总平面布置 5 第三章 施工方案及方法 7 第一节 顶管施工方案 7 第二节 明挖施工方案 27 第三节 井室施工 33 第四节 水压试验和冲洗消毒 34 第四章 土方工程 36 第五章 施工进度计划及工期保证措施 38 第一节 施工进度总体安排 38 第二节 施工形象进度计划 39 第三节 施工具体进度计划安排 39 第四节 保证工期的方案 39 第五节 保证工期的组织措施 39 第六节 保证工期的技术措施 40 第七节 对施工进度进行监控 41 第六章 劳动力计划 42 第一节 劳动力人员配备 42 第二节 管理人员配备及主要职责 42 第七章 主要施工机械 设备 45 第一节 施工机械进场计划 46 第二节 机械设备配备 46 第八章 工程质量保证体系 46 第一节 工程主要管理人员质量职责 47 第九章 工程质量保证措施 51 第一节 质量管理具体措施 51 第二节 工序质量检验计划 52 第三节 主要原材料检验计划 52 2 第四节 施工过程中的标识 53 第五节 数据管理要求 53 第六节 QC 小组活动 53 第十章 冬雨季施工保障措施 53 第一节 雨季施工措施 53 第二节 冬季施工措施 56 第十一章 安全生产措施 58 第一节 安全生产目标 58 第二节 安全生产管理体系 59 第三节 安全生产措施 59 第四节 安全生产职责 61 第十二章 文明施工措施 64 第十三章 环境保护和水土保持措施 69 第一节 环境管理目标 71 第二节 施工期内的主要环境污染因素特征 71 第三节 主要环境影响的控制 72 第十四章 地下管线 地上设施 周围建筑物保护措施 74 第一节 开工前现场勘验 74 第二节 地下管线保护措施 75 第三节 地上设施 周围建筑物保护措施 76 第十五章 工程交验后服务措施 76 第一节 建立内部质量包保责任制 76 第二节 成立工程交验后缺陷期内维护小组 76 第三节 回访保修 77 第四节 专人接待品质投诉 77 1 第一章第一章 综合说明综合说明 第一节第一节 工程概述工程概述 一 工程概述 天津市南水北调中线滨海新区供水一期工程输水管线工程的任务是向天津 市滨海新区的永定河以南地区输送引江原水 本工程为 I 等工程 输水管线 铁路 公路及各类河渠穿越 连通井 分 水口等建筑物为主要建筑物 建筑物级别均为 1 级 管理用房等附属建筑物为 次要建筑物 级别为 3 级 导流工程等临时建筑物级别为 4 级 本标段为天津市南水北调中线滨海新区供水一期管线工程施工 10 标 里程 为 A18 815 B 825 A19 125 B19 135 A19 125 B19 135 A19 185 B19 195 A20 370 B20 385 A20 925 B20 940 包括津港公路穿越 卫津河穿越 津 港高速穿越 包括 0 925km 双排 DN2600 钢管 PCCPDE 管线工程 本标段管线 基本沿西南半环外环线绿化带铺设 本工程主要为津港高速穿越 总长 90 米 进出口匝道各 45 米 二 水文气象和工程地质数据 1 水文气象 工程所在区域属温带季风型大陆性气候 四季分明 雨量集中 春季干旱 多风 夏季潮湿多雨 秋季天高气爽 冬季寒冷少雪 具体气象数据数据如下 年平均气温为 12 6 12 9 极端最高气温 40 9 极端最低气温 18 3 最热月 7 月份 平均气温 26 5 26 7 最冷月 1 月份 平均气温 3 3 3 0 年平均降水量 540 570 mm 年平均蒸发量 1000 1300 mm 最大冻土深度 58 cm 封冻期由 11 月至 2 月 平均风速 2 3m s 2 最大风速可达 28m s 2 工程地质 1 地形地貌 天津市南水北调中线滨海新区供水一期工程位于广阔的河北冲积平原 冲 冲海积平原当中 沟 塘众多 总体地面高程 0 1 3 5m 地形复杂 为一级 场地 2 地层岩性 勘探深度范围内揭露的底层均为第四系全新统及更新统松散堆积物 现由 老至新简述如下 上更新统四组第 海相层 d 3 mQ 仅在海河穿越处钻孔底部揭露 为黄灰色粘质粉土 上更新统五组第 陆相层 e 3 alQ 仅在海河穿越处及丰产河附近揭露 自上而下为 粘质粉土 粘土 粉土 粉质粘土 粘土 全新统下组第 陆相层 1 4 alQ 工程区内均有分布 分布稳定 自上而下为 冲击堆积 区内岩 1 4 alQ 性以粉质粘土 粘土为主 局部分布有粘土 沼泽相沉积 灰白色 1 4 hQ 岩性有粉质粘土 粘土 泥碳质粘土 相间分布 全新统中组第 海相层 2 4 mQ 区内均有分布 一般厚度为 9 0 14 0m 顶板高程为 3 0m 左右 主要岩 性为淤泥质粉质粘土 粉土 粉质粘土 局部分布粘土透镜体 全新统上组第 陆相层 3 4 alQ 3 4 h1Q 普遍分布在工业区的上部 主要由粘土 粉质粘土 粉土和淤泥质粘土组 成 各岩性土层平面上相间分布 全新统新近组层 3N 4 siQ 主要分布在河床部位 一般厚度为 0 5m 左右 最厚处分布在海河的河床 最大厚度为 5 5m 3 填筑土 rQ 主要有粘质粉土组成 硬塑 主要分布在道路路基和堤防 3 水文地质条件 据室内渗透试验可知 各土层渗透系数平均值在 10 5 10 6之间 均为弱 透水性 本工程地下水位埋深一般为 1 2m 输水管顶板埋深一般在 3m 左右 因此本工程输水管运行期位于地下水位以下 三 施工条件 本工程区域经济较发达 铁路 公路交通便利 工程范围与天津市区连通 的津沧高速公路 津静高速公路 津杨公路 中北大道 卉康道 紫阳道 大 学道 宾水西道延长线 津涞公路 津淄公路 友谊路延长线 津港公路和津 港高速公路等数条公路与工程线路相交 第二节第二节 编制依据编制依据 一 编制依据 天津市南水北调中线滨海新区供水一期工程输水线路工程 施工 10 标 招 标档 天津市南水北调中线滨海新区供水一期工程输水线路工程 施工 10 标 施 工图纸 水工建筑物地下开挖工程施工规范 GB5749 2006 水利水电工程施工测量规定 SL52 1993 水利水电工程施工通用安全技术规程 SL398 2007 给水排水管道工程施工及验收规范 GB50268 2008 热轧钢板和钢带的尺寸 外形 重量及允许偏差 GB709 2006 埋地钢质管道阴极保护技术规范 GB T 21448 2008 水工金属结构防腐蚀规范 SL 105 2007 土压平衡和泥水平衡顶管施工技术规范 J 10452 2004 国家 行业 地方颁布的其它有效的现行标准 规范 因本工程项目施工是极其复杂的系统工程 施工组织设计对各项工艺不可 能面面俱到 本施组未做说明之处按照国家 行业 地方颁布的现行相关标准 规范 规程 规章和操作规程 常规工艺 常规做法等执行 4 第三节第三节 编制原则编制原则 1 施工总体布置体现统筹规划 布局合理 节约用地 减少干扰和避免环 境污染的原则 2 施工环境保护工作 必须贯彻 全面规划 合理布局 预防为主 综合 治理 强化管理 的方针和 谁污染谁治理 谁破坏谁恢复 的原则 3 严格按招标档中的工期 质量 安全目标等要求编制施工组织设计 使 建设单位各项要求均得到有效保障 4 遵循 施工设计图纸 的原则 在编制施工组织设计时 认真阅读核对 所获得的设计文件数据 理解设计意图 掌握现场情况 严格按设计数据和设 计原则编制施工组织设计 满足设计标准和要求 5 遵循有关施工技术规范和验收标准原则 在编制施工组织设计时 严格 按施工技术规范要求优化施工方案 认真执行工程质量检验及验收标准 6 遵循实事求是的原则 在编制施工组织设计时 根据工程特点 从实际 出发 科学组织 均衡施工 达到快速 有序 优质 高效 7 遵循 安全第一 预防为主 的原则 从制度 管理 方案 资源等方 面制定切实可行的措施 确保安全施工 服从建设单位及监理工程师的监督 监理 严肃安全纪律 严格按规章程序办事 8 遵循 科技是第一生产力 的原则 广泛应用新技术 新工艺 新设备 新材料 四新 成果 充分发挥科技在施工生产中的先导 保障作用 9 遵循专业化队伍施工和综合管理的原则 在组织施工时 以专业队伍为 基本型式 配备充足的施工机械设备 同时采取综合管理手段合理调配施工资 源 以达到整体优化的目的 10 遵循贯标机制的原则 确保 ISO9001 质量标准体系在本项目得到有效 运行 5 第二章 施工现场平面布置第二章 施工现场平面布置 第一节第一节 施工总平面布置原则施工总平面布置原则 结合本工程的实际特点 在进行现场平面布置规划时 要考虑到以下几个 原则 1 既要满足施工 方便施工管理 又要能确保施工质量 安全 进度和环 保的要求 不能顾此失彼 2 沿线同时布置多处施工场地 形成尽可能多的施工作业面 使施工范围 覆盖全面 3 在允许的施工用地范围内布置 避免扩大用地范围 合理安排施工程序 分期进行施工场地规划 将施工道口交通及环境影响程度降至最小 将现有场 地的作用发挥到最大化 4 处理好交通线路与临时道路的关系 保证该地区交通运行通畅 5 施工布置需整洁 有序 同时做好施工废水排放措施 防尘 防噪措施 创建文明施工工地 6 场地布置还应遵循 三防 原则 消除不安定因素 防火 防水 防盗 设施齐全且布置合理 第二节第二节 施工总平面布置施工总平面布置 一 总体布置 本工程考虑施工作业面的安排以及施工的先后顺序 项目部设置于施工现 场两侧或者空旷位置 具体位置见施工现场平面布置图 施工时将项目部内的 功能区域划分 功能区域主要包括项目部人员办公及生活区 民工生活区 机 械设备停放区 原材料存放区 拌合场地等 平面图见附件五 施工总平面图 二 现场临时路 施工时充分利用原状路 局部地区修建临时路 工厂内道路沿管线纵轴向 布置 距管道中心 12m 路宽 7m 高出原地面采用 20cm 泥结石 路面设 1 的 排水横坡 坡向路外排水沟侧 可以满足发包人提供的材料和设备运输车辆最 大吨位 70t 运输要求 三 四通一平 6 1 临设搭建 根据施工现场情况 临时场地设施全部自建 现场临时设施主要为办公室 原材料存放场 拌合场地等 现场临设搭设标准按国家 地方有关规定执行 2 施工用电及照明 向电力管理部门申请 将电源接入施工现场 供电方式采用 TN S 系统 即 三相五线制 线路采用电缆架空或埋设 同时自备 2 台 120kw 发电机 供停电 和电力短缺时急用 主体施工用电 办公用电 生活用电 每隔 40 50m 设置 一个分配箱 电闸箱使用建委认可的标准闸箱 整个施工现场的夜间照明 采 用钢管搭设灯架 设置投光灯 3 生产 生活用水 生产 生活用水报自来水管理部门 在区域内经当地部门及业主许可下 将周围水源引入 自来水管网挂表使用 生活用水设专人维护 消防水管一律 用 50 管 并配置足够数量的消防软管 所有水管均沿工程走向设置 并设警 示标志 在顺线路方向布设水龙头 以方便施工用水 4 通讯 现场安装工作电话 供施工过程中与外界联系使用 其中 2 部计算机接入 互联网 主要施工管理人员均配备无线电通讯工具 同时配备计算机作信息化 管理平台 四 项目经理部占地及布置 本工程项目经理部设在临时占地范围内 占地面积 200m2 内设办公用房 职工宿舍 食堂 餐厅 会议室 浴室 卫生间及活动室等 项目部建设前对原地面进行压实 上面铺垫 2 步 8 灰土 石灰土上铺垫砂 垫层 表面铺设花砖 在铺设过程中 对项目部庭院做成双向 5 横坡 以利 于雨水的排放 建成后的项目部庭院 高程高于周边 0 3m 项目部内办公及生 活房间采用彩板房 彩板间填充阻燃材料 符合防火要求 五 民工生活区占地及布置 民工生活区同样布置在临时用地范围内 位于项目部后面 民工宿舍采用 板房 板房选用阻燃材料 为满足住宿要求 共搭设板房宿舍 6 间 每间板房 面积为 20m2 前后设有房门 满足防火要求 板房间距横向为 2m 纵向为 3m 民工生活区场地需进行硬化处理 首先对原地面进行压实 其上铺垫两步 50cm 7 厚 8 灰土并压实 六 其它临时占地 其它临时占地包括原材料存放区 机械设备停放区 拌合场地等 七 场地围蔽 根据现场实际环境和工程施工需要 对临时用地进行整体封闭 临时用地 内部各个功能区域用挡板进行分隔 整体分隔采用钢制挡板 挡板表面干净整 洁 挡板间接缝严密 下部采用钢筋钉入地下 项目经理部办公区及生活区四周采用铁艺栏杆与其它区域进行隔离 项目部 在门内设洗车台 洗车台下设污水过滤池 并与场地内的排水沟连通 污水经 沉淀排入周围市政污水管网 冲车台式意图 冲车台护栏 排水槽 盖栅板 集水井地下连通管 地下沉淀池 地下排水管 地下集水井 第三章 施工方案及方法第三章 施工方案及方法 第一节第一节 顶管施工方案顶管施工方案 一 施工工艺 测量放线 修进场路 水泥搅拌桩 砌沉淀池 打钢板桩 打大口井降水 土方开挖运输与支护 打混凝土基础 后背 前防水密封环 轨道 后背 前密封安装 顶进设备安装调试 测量原沉降观测点原始高程 检查下管 顶 进 出土 观测沉降 一节顶进完成 下管 焊接 接口 探伤检查 补做接 头防腐 顶进观测出土循环 注触变泥浆减阻 接收井出管口加固 顶进完成 泥浆置换结浆及封堵注浆孔 补做管内防腐层 与两端管道连接 管件安装 分段打压 还填 拔桩 恢复地貌 全线打压 终验收 撤点 二 测量放线 8 有关水平点及规划桩号按照甲方提供的数据进行引导 并且按照设计线位 及图纸内容用全站仪 经纬仪 水平仪和钢尺进行施工放线 经监理验线合格 后进行施工 1 管道中心线引至坑外固定 2 顶管范围线 3 工作坑 接收坑位置线 4 地面沉降观测线管中位道路上每 5m 设一点 两侧 2m 一点 每断面 5 点 顶进前测量原始高程 顶进中每日测 3 次 顶完后 1 天 3 天 7 天 14 天再 测 至沉降每间隔不超过 5mm 为止 5 水平点设在施工影响范围外 30m 坑边设临时点 每三天校核一次 三 工作坑的布置 1 工作坑亦称竖井 其位置可根据地形 管线设计 地面障碍物等因素决 定 是顶管施工现场设置的临时性设施 在顶进过程中 顶管的管节从外面吊 入工作坑内安装顶进 管内的出土通过工作坑提升到地面运走 工作坑中除安 装有顶进系统外 还设有导轨 后背及后背墙 密封门 排水坑等设备 2 工作坑的宽度 B D1 2b 式中 D1 管材的外径 b 管两侧的操纵空间 一般取 1 2 1 6m 工作坑的长度 L L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 式中 L1 前一节已顶进管留在导轨上的最小长度 L2 顶管机头的长度 4m L3 O 型顶铁和 U 型顶铁的的长度 顶进管材的长度 6m L4 管尾出土所留的工作长度 通常为 1 2 2m L5 千斤顶的长度 2 5 3 0m 9 L6 整体钢后背的厚度 0 4m L7 砼后背墙的厚度 0 5m 根据计算得出 主坑内径设置面积 12m 12m 接收坑内径设置面积 7m 12m 四 进场路及场地 进场道路及场地要根据施工点位进行修筑 施工点内路按各点总平面图修 点厂进行硬化处理 管材堆放场地硬化垫一条厚 5cm 宽 20cm 的木板架管防点破 坏防腐 场内布置图见总图 厂区总平面布置图 五 水泥搅拌桩施工 本工程的工作坑及接收坑均打双排水泥搅拌桩 桩径 0 7 米 咬合 0 20 米 10 桩长 12 米 水泥含量 20 因地下土质为粉土淤泥质 粉质粘土地下水位高 而成流砂 需进行加固 所以打双排水泥搅拌桩 根据测量人员给出的坐标点 放出顶管坑的数据 打入控制木桩 并用白石灰粉画线 用人工刨土方法 刨 出水泥搅拌桩沟 挖深 1 米 宽度 0 8 米 水泥搅拌装采用计量泵注浆 保证 延米用量 应满足 三喷六搅 均匀搅拌操作方法成桩 必须连续性完成该工 程 为保证水泥强度 采用双轴或三轴式打桩机 保证搅拌桩的垂直度和桩体 的搭接 工作坑平面图 六 大口井的施工方法 用排水固结法固结原土 防止与外环河串通 降低坑周 顶管沿线地下水 使土质稳定便于施工 沿线打大口井 近河侧间距 8m 另一侧间距 12m 采用 回旋钻机 孔径比井管外径 包括滤层 大 30 以上 钻冲成孔后井孔内的泥 浆应稀释 置换 而后沉井设井筒 跟着洗井 井筒的底部 用草袋片或土工 布 30 40 包裹 下面用粗砂 滤石作反滤层 厚度约 20 井筒与井孔 之间的空隙 用砾石或石销等滤料回填至地下水位 地下水位以上可用途土回 填 大口井施工完成后立即进行排泥及抽水 防止淤塞 因土质渗透系数只有 0 1 1 2m d 故抽水一周左右才能达到要求 若试抽水 6H 后出水仍含有大量土 颗粒呈混浊水时 立即检查井筒封底 管口连接 过滤层等 如发现问题应及 11 时修复或重新打井 在大口井开始抽水至基坑 槽 回填到地下水位前 不中 断抽水 可使用水位自动开关控制井内水位 在抽水期间应经常检查水泵出水 地下水位变化 井底回淤等情况 防止潜水泵或水泵进水管被回淤掩埋 大口 井停止抽水后 应立即拆除抽水设备 将井孔回填粗砂密实 根据施工工艺结 合现场状况 工作坑外打设 4 眼大口井 位置在工作坑 4 个边角上 根据计算 大口井直径 0 5 米 井深 15 18 米 管材为无沙砼管 每个大口井内设 1 台 2 寸潜水泵 扬程 30 米 坑内加 2 座排水井 用于抽坑内水 七 打钢板桩 施工前根据施工图纸放出工作坑的位置 根据井位打出工作坑边线 钢桩选 用工字钢 工作坑及接收坑四面选用 I40b 型号工字钢 长 12 米 两侧及前端采 用一横一纵密排的方法 后背及前端纵向密排打入 打桩时首先挖出桩沟 用两 根 15 15 厘米方木做水平控制梁 用 10 10 厘米角钢做垂直控制架 用振动 式打桩机沿坑内口线打入 16T 吊车配合施工 打桩时应保证钢桩的垂直度 缓慢地将钢桩全部打入地下 桩顶高出原地面 20cm 挡板加土捻 防止水流入及 向井下滚掉物品 坑壁稳定框架支撑二步用双层 I40 焊成一体 角部加斜撑 八 土方的开挖与支护 1 挖工作坑第一步土 工作坑均采用机械挖土 土方全部外运 设 2 步框架 第一步框架距地面 0 8 米 最后一步框架距离管顶 0 5 米 框架为 40 号 B 型双排对焊工字钢 中 间支撑采用 325 7 厚壁钢管与框架焊接 四周加焊 45 度斜撑 焊口要牢靠 不得漏焊 施工时从原地面先向下挖 1 0 米 即焊工作坑第一步水平框架 2 焊接安装一步框架 根据计算工作坑做 2 步支撑 此为第一步 位置在距地面 0 8 米处 采用 40 工字钢 2 根卧焊 4 个交角处的角撑用钢管 120 T 1 2 或工字钢 支架采用工字钢短头一割为二或用三角形钢板制成 施工时 先将加工好的支 架与立工字钢桩焊接 每一面 3 个 再将组装好的框架吊放到支架上 形成四 方框架 并将两者焊接 最后焊接 4 个角撑 将顺水与立工字钢桩之间用木楔 备严 加固 并用 16 钢筋将顺水钢桩焊接牢固 然后焊 DN325 7 支撑 12 3 挖第二步土 作第二步框架 利用挖掘机挖土 到第二部框架位置处 然后停止挖土 焊第二部框架 做法同第一步框架 4 挖最后一步土 采用 20T 吊车吊土 人工挖土 挖至槽底 做焊沟 排水沟和水窝子 清 平槽底 当挖至基坑底时 底板下平 四边挖排水沟 深 0 3 米 宽 0 3 米 沟内安装 200 无砂砼管 坡度 1 空隙的地方用石硝填充 在工作坑底的两 个角 相对角 上做水窝子 共计 2 个 直径内口 0 5 米 深 1 0 米 周圈及 底面用红砖干砌 外压草垫子 水窝子内设 1 台 2 寸潜水泵 扬程 17 米 以 备坑内的排水 清平基坑地面 遇有腐软的地方要挖掉软土回填片或混渣石料 以加固土体 九 主坑底板 后背 焊沟 前密封混凝土浇注 清底至设计标高后 先做排水盲沟 排水井后 浇筑 C10 砼垫层 达到强 度后根据设计井内底高程浇筑 C30 砼底板 底板厚 300mm 底板施工时首先根 据图纸尺寸用全站仪或经纬仪定出井中 底板长及宽的边线 砼从中央浇筑 均匀由里向外周圈式扩散 浇筑时使溜管自始至终垂直底板的平面 用插入式 振捣棒进行振捣 浇筑砼前将导轨预埋钢板安装到位 后背采用 C30 钢筋混凝土结构 墙厚 40cm 1 垫层砼 挖槽至管下底 60cm 清平浇垫层砼 C10 厚 10cm 包括焊接槽底 砼 13 2 后背砼 高 3m 宽 4m 厚 40cm C30 砼双层钢筋 18 20 网格面与 管中心线垂直 3 底板砼 C30 长为 12m 宽 41m 厚 40cm 双层钢筋同后背 加轨道预 埋件 底板高程比管外皮低 20cm 两条管分别浇注 轨道位加预埋件 4 焊沟砼 槽内尺寸 60 60cm 底垫层砼加厚至 20cm 砼壁 20cm 加单层 筋 12 间距 200mm 5 前密圈砼 C30 内圆外方尺寸为中心与管中心重合 内径 2 72m 外方 3 22m 厚 20cm 6 接收井底板砼 C30 厚 20cm 顶面高低于管底 20cm 垫层厚 10cm 十 设备的安装与调试 1 轨道安装 安装导轨前先复核管道中心线的位置 导轨由钢轨 横梁和 垫板组成 采用 60kg 重轨或钢材焊制整体轨枕 安放在混凝土基础面上 导轨 定位时必须稳固 准确 在顶进过程中承受各种荷载时不位移 不变形 不沉 降 导轨面上的中心标高按顶管管底内底标高设置 两根导轨必须保持相互平 行 等高 导轨坡度应与设计管道坡度一致 轨道尽量前伸接近钢桩位置 枕木与轨道用钢板形钢焊制成整体不得使用钢轨 防止点接触摩擦破坏防 腐层 为防止轨角与管子接触面为线接触磨坏管子防腐层 在轨角处焊成与管子 外径相同斜坡面宽 100mm 厚 34mm 钢板 管子放好后调整轨道高程及中心线 最后固定焊牢 轨道间距高程 方向反复找准达到标准要求 2 后背安装 顶管后背采用整体钢板焊接的后背 后背铁和灌注桩之间间距为 0 5 米 后背内置双层钢筋 采用 C30 混凝土进行浇注 这样使千斤顶集中应力传导至 后背铁上 最后逐步扩散到后背土体 由土的被动土压力承担 整体后背铁的 尺寸为 3 4m 型钢 钢板焊直制 作用将 4 台千斤顶的力经后背紧靠混凝土面 上传至桩及后面土体 后背铁的摆放垂直度满足规范的要求 后背铁的摆放要 对称于管道中线 后背和管道轴线必须垂直 同时千斤架的摆放满足对称要求 后背安装完成后应再次找垂直度 后背的上部和预埋连接防止倾倒 3 前密封圈安装 作用 防止管子四周水土流向坑内及注浆时泥浆流入坑内 由直径 20mm 橡 14 胶圈及钢法兰组成 法兰固定在砼墙上压紧胶圈 胶圈内径小于管外径 顶进 时卷入管外皮起止水作用 胶圈尺寸厚 20mm 安装圈和管子同心 顶距小于 50m 土质好也可不加 用填塞缝法止水 4 液压泵安装 因管道间距大 液压泵可以放在地上 也可放在坑中 后背中间处 安装前应对高压油泵 液压油缸 液压管路控制系统 顶铁和压力表等 必须经过标定方可使用 根据顶管坑的施工设计 安装高压油泵 管路及控制系统 油泵宜设置 在液压油缸附近 油管应顺直 转角少 油泵应与液压油缸相匹配 并应有备 用油泵 液压油缸的着力中心宜位于管子总高的 1 4 左右处 且不小于组装后背 高度的 1 3 5 泥浆搅拌注浆设备 按总图位置安装泥浆提前拌好备用 供浆设备安放在工作坑右侧边沿 有导管通向管道内 做润滑浆用的彭润 土堆放在设备附近 设防水棚 泥浆沉淀循环设备 采用 2 个尺寸为 2 8 泥浆罐作为泥浆反应池 6 照明 吊装 上下坑梯子 电气调备扩拦 围堤等安装调 7 用土压平衡机头在地面上调试好再放入轨道上试车 复测没问题后再开 龙门口顶入 8 顶铁 与管子接触用环形顶铁 顶铁前端部分插入管内 50mm 间隙比 管径小 5mm 防止顶进时钢管椭圆变形 其余顶铁要有足够强度尺寸准确无变 形 千斤顶的固定布置根据个数按对称形式布置 固定在支架上 千斤顶轴 线垂直后背 并与混凝土管轴线平行 千斤顶规格应一致 压力油管路均为并联 各千斤顶均设单独的控制阀 千斤顶伸出最大行程应小于千斤顶行程的 10cm 千斤顶的安装高程 一般宜使千斤顶的着力点位于管端面垂直直径下部 的 1 3 左右处 马蹄形顶铁和环形顶铁要求有足够的强度 相邻面应垂直 单块放置稳 15 定性好 与导轨接触面必须平整 顶铁设锁定装置 防止顶铁受力不均 发生 崩铁事故 必须使顶铁与管道轴线平行 使千斤顶轴线 顶铁轴线和管道轴线 处于平行 环型顶铁与混凝土管口之间加缓冲衬垫 9 测量仪器安装 为保证在顶管过程中顶进方位的准确 我们采用激光经纬仪对顶进方位进 行测量 在沉井工作坑地板预埋好钢板 位置为管线中心后背前方 待坑内其 它设备安装完毕后 再进行激光经纬仪安装 水平点 中心线控制桩设置 校 核临时点 沉降观测点设置观测 10 起重设备安装 顶管工作坑须配备起重设备 采用汽车起重机 起重能力必须满足吊装 顶管机组 混凝土管和顶进设备的拆装要求 选用 40t 吊车 吊车梁必须与支脚基础平面平行 支脚基础要稳固 起重钢绳安全系数为 8 必须要有合格证 起重机操作有专人负责 严格执行操作规程 正式作业前应试吊 吊离地面 10cm 左右时 检查重物的捆扎情况和制动 性能 确认安全后方可起吊 十一 顶进施工 1 第一步 拔桩 开镐 下机头 用 50 吨吊车将机头吊至井内 平稳放 在导轨上 要保证管外皮与导轨之间接触严实 并使其靠近洞口 在工作坑洞 口范围内的钢桩都要拔掉 用吊车将钢桩拔起 不要全部拔出 钢桩底只要比 管外皮稍高 20 厘米 即可 此时 应立即开镐将稳好在导轨上的机头顶到洞 口 使机头正面和洞外的土体紧密顶严 迅速顶机头入土 为预防刃机头时下 跌应加强机头与机头后第 1 管联结 开镐下机头时 只开千斤架下面的 2 个镐 上面的 2 个镐关闭不开 以防扎头 16 土 步骤 1 拔桩 刃机头纵断面图 全 2 第二步 机械出土 土压平衡机头顶管原理见下图 利用工作坑内顶镐 做动力 机头向前方顶进 同时机头大刀盘旋转搅土到底部 通过螺旋输土机 将底部的土搅升至机头内 从出土口处将土挤出 再以人工用小运土车将土运 走 一般顶镐开动前应先开动大刀盘使其旋转 再开镐 机头开始切割水泥搅 拌桩 放慢速度 保持标高 方向准确 运土设备是在钢管内铺设轻型轨道 材料为 8 厘米宽的槽钢 下面用同型 号的槽钢做横梁 横梁间距 1 米 轨道和横梁之间焊接 做成长为 2 米的轻型 小骨架 骨架与骨架之间用 14 螺栓连接 骨架应提前在地面上制作好 摆放 整齐 放在离工作坑稍远处 由于管线较长 管内运土采用卷扬机和人工配合 推动小车 将土运到工作坑内 用吊车将土吊至地面上的运土车内运走 土 土 工作井内吊土示意图 17 3 第三步 回镐 下顶铁 当顶镐油缸伸出长度 0 7 米 够下 1 块顶铁的 长度时 应将镐回油 下 1 块顶铁 以确保平稳顶进 土 回镐 下顶铁示意图 全 回镐 下顶铁示意图 局部 4 第四步 出镐顶顶铁 顶进 出土 注浆 根据计算 注浆量控制在理论计算值的 1 5 倍左右 实际压浆量要根据具 体情况测定 如果压浆量超过理论压浆量数倍 则应改变泥浆配方 增加泥浆 的粘度和稳定性 例如提高含土率 增加化学浆糊等等 注浆孔一般设置在环 形套筒的下面 套筒向后开口 环向连通 同一断面上设置 4 个 环向均匀布 18 置 注浆时要遵循 先压后顶 随顶随压 的程序 第一节 二节管前端加注 浆孔后每隔 2 节管加注浆孔 顶进时要及时有效地进行同步跟踪注浆 确保形成完整的泥浆套 同时在 管道四周定时补压浆 确保泥浆套不流失破坏 触变泥浆配合 用膨润土 为 增加强度及粘稠防管子浮起特加 CMC 石膏初定配比 土 水 碱 CMC 石膏 100 400 3 2 2 现场试验合格后使用 注入压力 0 2MPa 0 4MPa 以地面不冒浆 泥浆套完 整为准 全线顶完后用水泥浆置换 注浆口除封堵平外再内焊厚 34mm 园钢板垫 封盖 尽量减少浆孔数量 机头后加注浆孔后面尽量不加 原则上 20m 加一处 补浆孔 管道内注浆示意图 随开镐随注浆 5 第五步 开镐顶进测量 顶管时测量非常重要 要勤顶勤测 随时校正 切不可单纯为了求快而少测 漏测 一般在下管前和下管开一镐后都应测一次 此时若发现偏移容易校正 正常顶进时每顶进 1 米时测 1 次 测量采用激光经 纬仪和水平仪配合进行 19 激光激光靶 运土车 主轴 顶进方向 开镐顶进测量机头光靶示意图 6 第六步 回镐下管 下管前 将镐回到头 将管道内所有的工艺管路全 部临时断开 管内及坑内所有电源断掉 坑内的人员全都走道管内或上到地面 上 下管前检查钢管焊口防腐完整性 有破损修补 接口圆度 平整 坡口等 情况 合格后下管 下管要由专人指挥 管子下到导轨上时 管外皮与导轨之 间不能有空隙 纵断面图 全 7 第七步 钢管焊接与界面防腐 钢管管壁的对接为双面焊接 坡口为机械加工的双 V 型 一端无破口 坡 口角度在规定要求内 然后进行点焊 长度控制在 80 100mm 之间 点焊间距 不大于 400mm 坡口尺寸应满足规范 GB985 GB986 的要求 焊接尽量平焊 减 20 少仰焊 以保证质量 见下图 施焊前 应将坡口及其两侧 10 20mm 范围内的铁锈 熔渣 油垢 水迹等 杂质认真清理干净 直至漏出金属光泽为止 焊接完成后需进行质量检查 焊缝质量等级需达到 I 级 焊缝边缘咬边深度 0 5mm 咬边连续长度 100mm 每道焊缝咬边的总长 度 焊缝两侧之和 不得超过该焊缝长度的 10 焊缝表面加强高与表面凹陷在图纸要求的合格范围内 焊缝接头坡口错位小于 0 25 倍管厚 最大不得超过 4mm 所有焊缝须进行渗油试验 试验时 在焊缝的一侧涂刷白垩粉浆 干燥后 在焊缝另一侧刷三遍煤油 30 分钟后 若刷白垩粉浆侧不出现油斑则为检验合 格 焊缝检验方法 X 光检验 各环 纵缝皆为一类焊缝 X 光评片一级焊缝率 不得低于 80 其它不得低于 级焊缝标准 检验合格后做外防腐 外防腐采用特加强级环氧树脂玻璃钢外防腐层 特加强级环氧树脂玻璃钢外防腐层结构表 特加强级 材料种类 构造厚度 mm 1 底层树脂 2 面层树脂 3 玻璃布 4 面层树脂 5 玻璃布 6 面层树脂 环氧树脂玻璃钢 7 玻璃布 3 5 S 10 20 P 0 3 C 2 A 60 5 21 8 面层树脂 9 面层树脂 环氧树脂玻璃钢外防腐层施工应符合下列规定 施工前管体表面应清除污垢 灰渣 铁锈 人工除锈应达到 St3 级 焊接表面应光滑无刺 无焊瘤 无棱角 应按产品说明书的规定配制环氧树脂 施工可采用间断法或连续法 间断法每次铺衬间断时应检查玻璃布衬层的质量 合格后再涂刷下一层 连续法作业 连续铺衬到设计要求的层数或厚度 并应自然养护 24h 然 后进行面层树脂的施工 玻璃布除刷涂树脂外 可采用玻璃布的树脂浸揉法 外观平整光滑 色泽均匀 无脱层 起壳和固化补完全等缺陷 环氧树脂玻璃钢外防腐层厚度大于 3 5mm 以小刀割开一舌形切口 用力撕开切口处的防腐层 管道表面仍为漆皮所 覆盖 不得露出金属表面 8 第八步 下顶铁 出镐顶进 重复步骤 3 4 下弧形顶铁 再下 型 顶铁 后开镐 先顶 型顶铁 再顶弧形顶铁 再顶管子 将刚稳定好的管子 与前 1 节管子顶严紧 同时连接好各种注浆管路 行灯电路 机头连接电路 出土车轻轨 9 第九步 重复 2 7 步骤 进行 10 第十步拔桩 进副坑 当机头顶到接近副坑时 易带土顶要放慢 顶 速减少前板压力 对出土体进行予压支顶 防止坍塌 开始拔副坑进洞口范围 内的钢桩 采用 25t 吊车或振锤 桩拔起后不要全部拔出 比管外顶稍高即可 当机头全部被顶进副坑内 再将桩拔出 倒换或木板支护防塌 11 将机头吊至地面上 运回到主顶坑 开始施工另一排顶管 过程同以 上 十二 测量与偏差 1 测量 顶管施工中的测量 应建立地面与地下测量控制系统 控制点应设在不易 扰动 视线清楚 方便校核 利于保护处 在管道顶进的全部过程中应控制工 22 具管前进的方向 并应根据测量结果分析偏差产生的原因和发展趋势 确定纠 偏的措施 管道顶进过程中 应对工具管的中心和高程进行测量 测量工作应及时 准确 以便管节正确地就位于设计的管道轴在线 测量工作应频繁地进行 以 便及时发现管道的偏移 当第一节管就位于导轨上以后即进行校测 符合要求 后开始进 一般在工具管刚进入土层时 应加密测量次数 常规做法每顶进 30cm 测量不少于 1 次 进入正常顶进作业后 每顶进 100cm 测量不少于 1 次 每次测量都以测量管子的前端位置为准 一般情况下 高程测量可用水平仪测量 轴线测量可用经纬仪监测 转动 测量常用垂球进行测量 如采用较先进的测量方法 可采用激光经纬仪测量 测量时 在工作坑内安装激光发射器 按照管线设计的坡度和方向将发射器调 整好 同时管内装上接收靶 靶上刻有尺度线 当顶进的管道与设计位置一致 时 激光点直射靶心 说明顶进质量良好 没有偏差 如下图所示 方形靶 装有硅光电池的圆形靶 全段顶完后 应在每个管节接口处测量其轴线位置和高程 有错口时 应 测出相对高差 测量记录应完整 清晰 2 顶管常见问题的防治 1 管道轴线偏差过大现象 管道轴线与设计轴线偏差过大 使管道发生 弯曲 A 原因分析 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 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 千斤顶不同步 或千斤顶间顶力相差较大 或安装精度不够 使顶力合 力线偏差 使管道轴线发生偏差 23 B 预防措施 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 采用同种规格的千斤顶 使其顶力 行程 项速相一致 保持顶力合力 线与管道中心线相重合 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 顶进过程中应随时绘制顶进曲线 以利指导顶进纠偏工作 C 治理方法 重新调整千斤顶行程 顶力 顶速 或重新调整千斤顶的安装精度 对顶管后背进行加固 防止位移继续发展 并确保后背平整 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 2 地面沉降与隆起现象 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 A 原因分析 开挖端面的取土量过多或过少 使掘进机推进压力与开挖士体压力不平 衡 造成地面沉降或隆起 管道轴线偏差 或纠偏不当造成的地层土体损失 管道外围环形空隙引起的地层上体损失 或顶管完成后未置换泥浆造成 的全体损失 管道接口不严密 造成的水土流失 B 防治措施 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 对距离管道近的建筑物和其它设施采取相应的加固保护措施 设置测力装置 以便掌握顶进压力 保持顶进压力与前端土体压力的平 衡 严格控制顶管轴线偏差 执行勤测量 勤纠偏 小量纠的操作方法 在顶进过程中应及时足量地注人符合技术标准的润滑支承介质填充管道 24 外围环形空隙 施工结束及时用水泥或粉煤灰等置换润滑泥浆 3 顶力突然增大现象 在顶进过程中顶进压力突然增大 A 原因分析 七层塌方 或掘进机前端遇障碍物 使摩阻力增大 管道轴线偏差形成弯曲 使摩阻力增大 减阻介质 膨润泥浆配比不当或注入不及时 或注入量不足 减阻效果 降低 使摩阻力增大 顶进设备油泵 油缸 油路发生故障 顶进施工中 因故停顶时间过久 润滑泥浆失水后 使减阻效果降低 B 防治措施 顶进过程中应严格执行勤测量 勤纠偏 小量纠的操作要求 使管道轴 线被控制在允许偏差范围以内 按不同地质条件配制适宜的泥浆量地注入泥浆 并采取同步注浆的方法 及时足量地注入泥浆 顶进施工前应对顶进设备进行认真的检修保养 停顶时间不能过久 发生故障应及时加以排除 4 发生顶力过大的情况时 应立即停止顶进 查找原因 判明情况后采 取相应措施进行处理 A 原因分析 管节和密封材料质量不符合技术标准或在运输 装卸 安装过程中管节 被损坏 管道轴线偏差过大 造成接口错位 间隙不均匀填充材料不密实 接口或止水装置选型不当 B 预防措施 严格执行管节和接口密封材料的验收制度 严格控制管道轴线 按技术标准和操作规程进行施工 在管节的运输 装卸 码放 安装过程中 应做到吊 支 点正确 轻装 轻卸 保护措施得当 认真进行接口和止水装置的选型 C 治理方法 25 可采用环氧水泥砂浆或化学注浆的方法进行处理 5 顶管前端正面土体拥塌现象 顶管施工中实际出土量远远大于理论出 土量 地面有明显塌陷 A 原因分析 前端土层性质发生变化 顶进量过小 没有起到防护和平衡的作用 遇有流砂情况 B 预防措施 顶进施工中应采取短开挖 勤顶进的方法 严禁超挖 并随时注意到土 质的变化情况 以便采取相应措施防止明塌 认真做好土体的降水工作 6 管道纠扭造成管道扭转的原因主要有以下几点 管道向左 向下纠偏 管道反时针扭转 后座或后背不稳或主油缸与管轴线不平行 使主油缸在工作时方向变化 因此管道形成一个扭矩 促管道扭转 全段面钻削机具单方向旋转 使管道反方向扭转 管道内施工设备布置不对称 构成一个固定方向的扭矩 使管道按某一 方向触预防管道扭转 措施为 管内设备布置重量要对称 主油缸安装要稳 并且要与管轴线平行 全段面钻进机要经常变换方面 尽量要采用小角度纠偏 其次是纠扭 十三 地面沉降测量与控制 以保证地面沉降不超过 3 5cm 不影响正常 通行 26 附图一 津港高速路进口顶管平面示意图 外环河外环河 大口井 两管中心线 接收坑 12 顶进坑 12 津 港 高 速 路 进 口 津港高速路进口顶管平面示意图 附图二 津港高速路进口顶管施工示意图 附图三 津港高速路出口顶管施工纵断面图 27 外环河外环河 大口井 两管中心线 接收坑 12 顶进坑 12 津 港 高 速 路 出 口 津港高速路出口顶管平面示意图 附图四 津港高速路出口顶管施工纵断面图 第二节第二节 明挖施工方案明挖施工方案 一 测量放线 1 开工前由业主组织有关部门进行交桩 交线 并提供测量控制点 穿越 两端钢管明开段较小和临标相连 穿越中间为 PCCPDE 管 2 根据桩 线位置和施工图放出管道中心线 中心线每隔 50 米设中心桩 和临标校核统一 3 沿线每坑引测一临时水平点 经闭合无误后方可使用 4 用经纬仪放出管线中心桩 然后再放出沟槽边线 经监理工程师验线后 方可进行下道工序 28 二 沟槽支护 沟槽为直槽 槽宽 10 72 米 槽深 6 5 米 沟槽两侧采用横排密打 40C 工 字钢桩支护 桩长 12 米 沟槽每隔 6 米用 DN300 钢管加设一道撑杠 撑杠两端 支撑在 40C 工字钢横撑上 三 大口井降水 沿线单侧每隔 20 米打一大口井降水 与穿越段排水结合定位 沿沟槽两侧 布置 口径为 500mm 深为 12 米 大口井上方铺盖铁板 沟槽两侧每三眼大口 井出水口排放到 6 寸临时排水管中 定向排放到铺设的临时排水管内 临时排 水管长度视排放地点而定 大口井上方铺设铁板 四 沟槽开挖 支护桩打好后 用挖掘机开挖沟槽 计划使用 2 部挖掘机 1 部挖掘机用 于开槽 1 部挖掘机用于倒运土 将挖出的土用 6 立方米的翻斗车倒至堆土区 沟底预留 200mm 土层 待做管基础前统一由人工进行清底至设计标高 用于回 填部分的沟槽土向沟槽一侧堆放 其余沟槽土及时外运弃掉 1 常规开挖 1 根据设计图纸 现场土质 地下水位 现有的地下及地上设施 附近建 筑等情况 拟定开挖面 开挖机械及边坡保护措施等细节 并将此开挖程序提 交给项目监理审批 2 在开挖沟槽中所选用的方法 施工设备和临时工程不得影响任何公共设 施 包括管道 排水沟 电缆 通道 也不得使任何地下的构筑物下沉 倾斜 应采取适当的措施保护这些设施 必要时 应请这些设施的主管部门到现场 3 沟槽开挖后 若地质情况与清单报价中不符 立即通知项目监理 并提 出处理方案以求批准 4 开挖不应过早开始 开挖后应立即布置施工 开挖应按照图纸所示的界 线进行 所有挖槽边坡一开始就要确保安全 以防地面塌陷 或影响附近的铺 装地面和构筑物 为安全起见 根据现场土质情况用支撑加固 5 当采用机械开挖时 应保证不扰动基础底部的土层 沟槽设计底高程以 上 200 毫米内的土应由人工挖掘 6 在达到沟槽底高程时 须经建设单位 项目监理 设计单位验槽 超挖 的沟槽应用石料 砂回填 直填至沟槽底高程 29 7 沟槽开挖后的表面要求平整 确保基础土层未扰动 基础应建在一个坚 固完好和干净的沟底之上或紧靠着坚固的地层 2 开挖中的不良物质 挖掘到不良物质 应立即通知项目监理 项目监理将书面通知承包单位是 否需要对不良杂物进行处理 如果被证明是不良物质 承包单位应按项目监理 的要求将这些物质运出现场并处理 这些杂物包括树根 有机物质 淤泥 残 留建筑材料和有毒物质 3 掘出物的处置 1 施工中将所有开挖出来的 不为工程需要的物质运走并处置掉 找一个 经建设单位批准的合适的地方堆放上述物质 且将其与他物分开堆放 2 除了工程所要求的剩余物质外 除非建设单位指示或允许 所有开挖出 来的有用的物质不得从现场运走 3 按设计图中堆土范围或建设单位指定的地点堆土 任何沟槽边缘外 1 0 米范围内不得堆放挖出的土 堆土边坡不能陡于 1 1 5 堆土的最大高度不得 危及到邻近的建筑物 或对工程及工作人员的安全产生任何危险 4 土方开挖方式 能使用机械的地段采用机械开挖 边挖边装车外运 为确保沟底土层不被 扰动 槽底应预留 200mm 厚的土层暂时不挖 待铺管前人工清理至设 计标高 严格禁止超挖 如超挖 150mm 以内无地下水时 用原土夯实 如遇地下水时 采用砂夹石回填 5 沟槽开挖注意事项 1 沟槽开挖应连续作业 不能长时间晾槽 2 开挖时应注意淤泥或泥性土壤 这种松软的土层易产生塌陷 事先加以 支撑 以防电杆等倒塌 3 现场不具备堆土条件 挖掘出的土方全部在监理指定下外运 4 前期勘察现场时遇到的有地下管线的位置必须采用人工开挖 以保护其 它管线设施 5 开挖的槽底标高在地下水位以下时 应先设法降低水位 不得湿作业 6 无论人工或机械挖土都应严格按沟槽断面尺寸进行 禁止超挖 7 当开挖接近槽底深度时 应随时复核槽底标高 开挖设槽底标桩 避免 30 超挖 8 在街道 厂区 居民区及公路上开挖沟槽 应在沟槽施工两端设立警告 标志 夜间悬挂红灯 红灯的间距约 30 米 五 沟槽基础处理 下管前人工清底至设计标高 然后铺设 200mm 碎石垫层 碎石层上再铺设 200mm 粗砂垫层 上述回填均夯实 六 管件安装 1 装卸与堆放 现场钢管焊接施工主要是弯头的连接或与已顶完管段及