杭金衢高速公路顶管穿越施工方案

-PAGE15-金丽温省级天然气管道金衢段配套管道工程试验段常山支线CS116-CS117杭金衢高速公路顶管穿越施工方案编制：审核：批准：上海电力安装第一工程公司20目录1工程概况 11.1工程简介 11.2工程地质 12施工人员配备 23施工机具、设备及材料准备 23.1设备一览表 23.2施工主要设备参数 43.3主要施工材料 44施工方案 54.1施工准备 54.2施工方法、技术措施 54.2.1测量放线 54.2.2工作井施工方案 64.3顶管施工技术 94.4突发事故的应急处理 114.5顶管施工质量通病及防治 125施工总体进度计划 146HSE施工措施 147应急预案 15PAGE11工程概况1.1工程简介根据设计图纸及对现场的实地踏勘，金衢段配套管道工程试验段常山支线在桩号CS116-CS117顶管穿越杭金衢高速公路，穿越位于常山县天马镇丁家桥村。本工程管道设计压力为6.3MPa，管道直径为355.6mm，壁厚为6.3mm。根据现场地形、地貌，本工程顶管操作井和接收井采用沉井法施工，穿越长度为84米。工作井井底距自然地坪高差为4.31米，长度为6米，宽度为4米，井壁厚0.5米，其中工作井后背墙壁厚为0.6米。接收井井底距自然地坪高差为5.13米，公路最低点路面与套管顶部的高差为7.08m。套管选用RCPIII1500×2000本工程拟穿越地段位于山间冲积平原地貌单元，地势稍有起伏，杭金衢高速公路路面宽约26m，高速路面与两侧场地地面高差约为5m左右，高速路北侧场地为旱地，南侧场地为水田，两侧场地都比较开阔。1.2工程地质常山县气候属亚热带季风湿润气候，有四季分明、冬夏长春秋短、光温充足、降水丰沛而季节分配不均的地带性特征。根据本地区历史地震记载，勘察区及其附近区域历史上地震活动少，震级很弱，按地震区划分，该区属少震、弱震区。地震活动具强度低、震级小、频度低等特点据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），评估区的地震动峰值加速度小于0.05g，相当于地震基本烈度小于Ⅵ度，属区域地壳基本稳定区域。根据钻探揭露和原位测试成果，现将工作井处地质情况自上而下分述如下：1）耕植土（Q4ml）：灰褐色，主要由粘性土组成，结构较松散，含有植物根系。2）粉质粘土（ Q4al+dl）：灰黄色～棕褐色，可塑，局部粘粒含量较高，近粘土，含铁锰质结核，干强度中等，韧性中等，稍有光泽，切面较光滑。局部含有少量角砾。厚度为2.30～2.50m3）全风化砂砾岩（K2j）：紫红色，结构已基本破坏，岩石已风化成土状，少量砂状，干钻易钻进。厚度为1.50～2.40m

2施工人员配备序号人员构成人数（人）备注1施工负责人12技术员13安全员14质量员15挖机操作工16挖机指挥员17电工18模板工29钢筋工410电焊工111辅助工63施工机具、设备及材料准备3.1设备一览表序号名称规格或型号数量1超高压径向柱塞泵BZ502台2双作用液压千斤顶QYZ2002台3卷扬机2T2台4卷扬机0.5T2台5潜水泵2″4台6空压机3m1台7切割机1台8龙门架2台9经纬仪DJ6-21台10水准仪DS31台11插入式振动器2台12电焊机MPS-5002台序号名称规格或型号数量13发电机50KW1台14发电机75KW1台15潜水泵4"2台16泥浆泵6"1台17挖掘机PC2001台18试压泵DSY4001台19压力自动记录仪XG1011个20安全阀DN100/PN1001个21短管φ355.64米22封头φ355.64个23闸阀DN50/PN42个24截止阀DN25/PN42个25针形阀DN15/PN42个26施工护栏40

3.2施工主要设备参数a）超高压径向柱塞泵型号：BZ50额定压力功率贮油量流量尺寸重量50MPa7.5Kw50L6L48×32.5×54198Kgb）双作用液压千斤顶型号：QYZ200起重量起重高度最低高度油缸直径工作压力重量200T200mm410mm250mm50MPa216Kg3.3主要施工材料序号项目规格数量备注1U型顶铁内径1.5m1个2直顶铁3米3导轨30#槽钢8米4木板30cm×8cm×5mm20块5木板30cm×8cm×3mm34块6支撑杆3m10根7支撑杆5m4根8道木0.2×0.3×3m20根9后背钢板2m×2m×5mm2块10绝缘滑块φ355.642组11直缝电阻焊钢管φ355.660米12无缝钢管φ60×5mm8米13无缝钢管φ22×4mm8米14无缝钢管φ34×5mm30米15电源线2.5mm50米16电源线4mm100米17压力表0～6.0MPa2只4施工方案4.1施工准备工程质量的好坏以及工程是否能够顺利进行与工程开始阶段的准备工作密不可分，为此，我们将进行如下的准备工作：（1）技术准备1）熟悉、审查施工图纸及有关设计资料；2）原始资料的调查分析；3）编制施工方案（2）材料及机械的准备材料的准备主要是根据施工预算分析，按照施工进度计划要求，按材料名称、规格、型号、使用时间，编制出需要量计划，并为组织材料，确定仓库场地堆放所需的面积和组织运输提供依据。（3）施工现场准备根据施工现场实际情况决定修筑施工机具的进场道路；做好施工现场的控制网测量；安装调试施工机械；做好各种材料的储存、堆放；及时提供材料的使用申请计划；做好雨季施工安排；做好现场安全设施工作；本次顶管两侧土地使用面积为30m×25m4.2施工方法、技术措施4.2.1测量放线施工测量采取“四固定”措施，保证测量精度。测量仪器在施测前应检校，严格按测量操作规程施测。（1）施工水准控制网的建立1）根据管线走向图，在施工前利用现场水准控制网点，采取闭合导线测量方法，将水准点引测到每一个工作井位置，并且固定在相邻的建筑物上。2）在每一个水准点位置用红漆做好标志，写上高程。3）绘好水准点点位记录图，便于施工时寻找。4）做好水准点的保护工作，便于用时互相连测。（2）施工平面控制网的建立1）根据管道设计图上井位坐标用经纬仪，在施工前将每一个用木桩落实到现场。2）用经纬仪根据工作井、接收井的桩位放出工作井两侧顶管的方向轴线，并用木桩落实到工作井两侧。3）以两侧顶管方向线为依据确定工作井的中心线，按工作井施工图的长宽作为基础放工作井施工线。4）将控制点延伸到施工现场外，固定在相邻的建构筑物上，以防止施工破坏。4.2.2工作井施工方案本次顶管拟采用预制沉井作为工作井，沉井采用一次制作下沉。为防止在顶管时井体位移，因此在沉井的后靠背进行加固处理。沉井制作完成后在下沉前，井外壁刷冷底子油一道，热沥青一道。操作井尺寸为6m×4m，接收井尺寸为4m×4m，或根据现场实际情况适当调整。4.2（1）刃脚制作根据工作井的重量，我们计划采用半垫法进行刃脚模板施工。采用垫架施工可以有以下的优点：a、使地基均匀承受沉井重量，避免在混凝土浇筑过程中产生突然下沉，使刃脚裂缝破坏井身结构。b、保持沉井位置不发生倾斜和便于调整c、便于支撑和拆除模板。（2）井壁制作●钢筋工程钢筋按工程进度计划进场，为保证工程质量，根据设计图纸、设计交底及图纸会审记录及施工规范要求，钢筋工程从翻样、制作抓起，对钢筋制作、绑扎二道工序，层层把关。钢筋配料单须经工程技术负责人审核无误后，方可下料制作。钢筋按规格品种分类堆放。钢筋成品须经专职质检员复检后方可使用。钢筋在施工现场利用钢筋加工机械加工成型。井壁的钢筋绑扎分两次成型，即刃脚一次、井壁一次。在钢筋绑扎前先搭好满堂脚手架，然后绑扎钢筋并立模。刃脚钢筋与上层钢筋连接处，竖筋伸出1m高左右。错开1/4并采用焊接连接方式。a、本工程所有钢筋根据业主提供的施工图纸，及现行的国家施工验收规范在现场加工制作。b、钢筋的成品与半成品进场须根据施工速度，做到分批进场，进场时必须有出厂合格证及物理试验报告，进场时必须挂牌，按规格分类堆放，并做好钢筋的维护工作，避免锈蚀和油污，确保钢筋洁净。c、钢筋的数量、规格、接头位置、搭接长度、间距严格按施工图操作绑扎。●模板工程本沉井的模板除刃脚和底板与壁板相交处凹槽用木模外，其余均采用组合式钢模板进行拼装组合。池壁模板均采用竖横楞配置形式。内模用满堂脚手架固定，外模用对拉螺栓同内模固定。对拉螺栓的间距根据计算取为600×600mm。考虑到本井仅作为顶管用的工作井，对抗渗要求不太高，因此，对拉螺栓不考虑采用止水螺栓，所有螺栓均采用穿墙管进行配置，以提高螺栓的周转次数，降低工程造价，待模板拆除后用膨胀水泥堵住套管洞，防止漏水。对模板配置及安装、拆除须遵循以下要求：a、模板及其支撑系统必须具有足够的强度、刚度和稳定性，对拉螺杆必须具有足够的拉力。b、模板应根据图纸及规范要求进行合理配料。c、模板施工前要按照设计图纸要求翻样，然后按大样图配置模板。d、做好模板工程施工技术交底，依据图纸需交清以下几点：①设计图中的尺寸、轴线、标高、位置等；②预埋件、洞口的位置尺寸及规格；③所用模板材料及支撑、对拉螺杆的品种规格及质量要求。e、立模前要在施工缝接口处模板底部采用海绵胶条垫底封口，且模板外侧采用1：3水泥砂浆封底，模板组装时，每条板缝要用海绵胶带或海绵条粘贴，使模板接缝严密，不易漏浆。f、模板及对拉螺杆必须有足够的强度、拉力。对拉螺杆能可靠地承受新浇砼的侧压力，以及施工中产生的荷载。g、洞口、预埋件安放必须平整，标高位置准确且不得遗漏，预埋件采用螺丝或电焊固定牢固。h、模板拆除要按照模板拆除时间对照表和《砼结构工程施工及验收规范》的有关规定执行。●混凝土工程本工程砼拟采用商品混凝土。(3)沉井下沉沉井下沉前先将井壁上的预留口用砖砌好堵牢，所有螺栓均抽除，对于个别未能去除的螺栓须用氧气割除。外壁应保证光滑，所有螺栓孔均用砂浆堵实。然后涂刷冷底子油一道、热沥青一道。待井壁砼强度达到设计要求后即可准备下沉，在沉井下沉之前要做好轴线观测点和下沉标高测量点设置。刃脚下部的砼垫层在下沉之前用空机风镐凿除，抽取时要做到对称同时进行，防止井体在初沉阶段就发生倾斜。沉井下沉将采取不同的环境采用不同取土方式，对于紧靠河边的工作井用水力冲土吸浆的取土方式，对于无水力冲土条件的则采用人工挖土，用卷扬机将士吊出的取土方式。沉井下沉时不管是采用水力冲土还是人工挖土，其取土方式及原理都是相同的。取土时采用碗形挖土自重破土方式，即先挖沉井中间锅底呈碗状土形后，逐渐冲向四周刃脚留设的土堤，每层挖土厚40～50cm、宽60～80cm，相互深度保持一致高差不得大于50cm，以保证井体均匀下沉。挖出的土方由井中心集中运出。挖土时施工负责人根据观测人员的测量数据，随时指挥进行挖土顺序的调整。在沉井下沉过程中须注意以下几点事项：a、井下沉位置的正确与否，与刚开始下沉时有很大关系，要特别注意保平面位置与垂直度的正确，以免继续下沉时，不易调整。b、为减少下沉的摩擦力和以后的清淤工作，最好在下沉时在井外壁采用随下沉随填砂的方法，以减轻下沉困难。c、挖土应分层进行，防止锅底挖得太深，或刃脚挖土太快，突沉伤人。再挖土时刃脚处不准有人操作或行走，以避免刃脚处切土过多伤人。d、在沉井开始下沉和将至设计标高时，周边开挖深度应小于30cm或更簿一些，避免发生倾斜。4.3顶管施工技术（1）顶管工艺流程测量确定轴线、标高安装桁吊设备安装后靠背安装液压千斤顶、轨道安装液压泵站、水泵、泥浆泵选择并围护好泥浆沉淀池安装掘进机头调试电器线路调试液压系统安装第一节钢筋混凝土管掘进机头穿墙进洞启动清水泵、使高压枪冲释土体启动泥浆泵泵出泥浆到沉淀池通过坐标观察机头的具体位置，随时控制机头走向。从而控制管道的走向正确，保证管道正常顶进符合设计要求。当管道顶进时，顶力如增大较快，应用预行准备并调试好注浆系统，及时注触变泥浆进行减阻。（2）主要设备的安装①导轨的安装因为导轨是支托未入土的管段和顶铁，起导向作用，所以导轨的安装对管道的轴线和高程存在着很大的关系，须十分重视，要认真做到以下几点：a、确保导轨中心线和顶管走向轴线在一条直线上，等高或略高于该处管道的设计高程，其纵坡应于管道的设计一致。b、导轨应牢固地固定在底板上，底板上用预埋钢板与导轨连接。c、导轨安装的允许偏差为轴线位置：左右3mm，顶面高0±3mm，两轨间距±3mm。②主油缸的安装主油缸是顶进系统的核心，安装时应注意以下几点：a、主油缸的布置原则是左右对称，主油缸轴线应与管轴线平行与后背(或后坐)垂直，油缸着力点无间隙。b、油缸的高度应考虑到管道覆土层的深浅。根据计算，油缸的合力中心位置在管中下方，当覆土层较厚时，顶力的合力中心要低于管中心近R/4。覆土层较薄时，顶力合力中心要低于管子中心约R/5～R/4。c、主油缸一般放在支架上，对于自重较轻的主油缸可不用支架。③顶铁顶铁是为了弥补油缸行程不足设置的，顶铁要传递顶力，顶铁两面要平整，厚度要均匀，受压强度要高，刚度要大，以确保工作时不失稳。钢筋混凝土管一般用弧形顶铁，弧形顶铁的内圆与钢筋混凝土管内径相等。④后背及后坐a、工作井是钢筋混凝土，为了使作用于井壁上的油缸反力扩散，保护井壁不受损伤。在井墙前加上后坐，根据经验，和井墙接触部垫上30-50cm厚的硬木，再加上钢板或钢后靠背，对于顶力较大的主油缸，是十分必须可行的。b、在顶力逐渐增大的过程中，要经常注意后靠背的位移情况，如有较明显的位移，立即采取有效的措施。⑤吊装设备管道上下的吊装安装门式吊车。门吊要做成固定的，还可以做成变跨度的，以适应大小不一的工作坑使用。（3）关键部位的施工方案①穿墙(进洞)从打开穿墙洞闷板，将顶管机头顶出井外，到安装好穿墙止水环，这一过程通称穿墙(进洞)。穿墙是顶管中一道非常重要的工序，因为穿墙后工具管机头方向的准确与否会给以后管道的方向控制和井内管道的拼装带来影响。穿墙时，首先要防止井外的泥水大量涌入井内。严防塌方和流沙，其次要使管道不偏轴线，顶进方向要正确。为此，我们采用以下措施：a、由于该地段为淤泥质泥土具有流塑性，穿墙时要慢慢的，均匀顶进，暂不出土，以防止正面大量塌方，无法施工。b、穿墙管内应填充物，起临时止水与挡土作用，如黄土夯实。c、工具管机头要严格调零，工具管机头外形在轴线上要调整为一条直线，此时仪表反映的角度为零，调整后将油缸销住，不在让工具管机头纠偏角度变动。d、工具管机头穿墙时须带一个向上的初始角(约5”②初始位置施工测量a、山于刚穿墙进洞时，管道进洞较短，不能形成套筒，因此容易穿偏。这样就要求我们在刚开始顶进时，要勤则勤量。b、根据实际测量经验积累，要做好工具管及第一节管子在轨道上和穿墙后的底标高测量，并认真做好记录，比较分析其数据，对控制管道以后的走向有很大的指导作用。③钢筋混凝土管的纠偏应遵循以下原则：a、纠偏应在顶进过程中进行。在静止状态下纠偏，首先纠偏力度大，其次有时纠偏测点偏差反而增大。在顶进中纠偏，纠偏逐渐增加，不会发生上述情况。b、应小角度纠偏，纠偏角不宜过大，否则会造成轴线较大的弯曲。c、为了提高管段纠偏的灵敏度，第一段管段选用长度1m的钢筋混凝土管。d、第一段管段的质量要好，第一段管段要承受工具管纠偏的反复应力，而且最大。为此，第一节管段的端部钢筋加密，并在端部予埋钢板，防止管端破坏。e、为了及时知道工具管端的偏差，可以通过测点的偏差，工具管第二节的斜率和工具管的纠偏角推算。④注触变泥浆当管道在顶进中，阻力较大时应及时注触变泥浆以减小管道阻力，注泥浆时应遵循下列原则：a、先压后顶，随压随顶，这是一条很重要的原则问题，如果先顶管，工具管机头向前移动时泥浆套的容积扩大，产生抽吸作用，极容易造成洞穴坍塌，使注浆失效。b、对注浆孔的设置应均匀的布置在管道四周，但管道底部不设注浆孔。⑤沉淀池的设置由于本工程采用封闭式泥水平衡机头施工工艺，将产生大量的泥浆，就必须对泥浆进行处理。针对现场实际情况，我们拟设置沉淀池，泥浆经沉淀后用泥浆车运出进行集中处理。沉淀池设置在两个工作井的中间，即每两个工作井共用一个沉淀池以节约用地。⑥接收井施工方案接收井具体施工方法同工作井相同，此处不再详述。4.4突发事故的应急处理（1）当在顶进过程中遇到障碍物时：如果在顶进过程中遇到的障碍物可破碎时可以用工具管机头的搅刀破碎来去除障碍物。（2）遇到机头快速下沉时当遇到软土层时，或遇到地下暗河（塘）时，机头将会下沉而无法纠偏，此时可采用加固的方法，如注浆等，或降低地下水位(井点降水)，以保证工具管机头不下沉。4.5顶管施工质量通病及防治（1）在顶进过程中压力突然增大首先要分析原因是以下几种情况引起的：工具管前段遇到障碍物，管道轴线偏差形成弯曲：减阻介质注入不及时或不足；顶进设备发生障碍；停顶时间过久等几种情况引起的。防止措施：顶进过程中严格执行勤测量、勤纠偏，小量纠偏操作要求。按不同的地质条件配置适宜的泥浆，并做到“同次、及时、足量”。施工前对设备进行认真的验收保养，发生故障及时排除。发生顶力过大的情况时，应立即停止顶进，查明原因，判明情况后采取相应的措施进行治理。（2）地面的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范围内发生地面沉降与隆起，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）原因分析：a、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，造成地面沉降与隆起。b、管道轴线偏差或纠偏不当造成的地层土体损失。c、管道外围环空隙引起的地基土体损失或顶管完成后未置换泥浆造成的土体损失。2）防止措施：a、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和其他设施采取相应的加固保护措施。b、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平衡。c、严格控制顶管轴线偏差，执行勤测量、勤纠偏、小量纠偏的操作方法。（3）工具管沿圆周方向旋转，使顶进操作发生困难。1）原因分析：a、工具管前端上层软硬不均匀，使工具管受力不均匀，造成工具管向土层软的方向旋转。b、顶进千斤顶及油路布置不合理，千斤顶之间存在着顶进时间差，使顶进合力线偏移，造成工具管旋转。c、顶管轴线偏差时，纠偏量过大，使工具管发生旋转。2）预防措施：a、遇前端土层软硬不均匀，采取多控硬、少控软的办法。b、顶进前应将千斤顶逐台试好，要采用同规格油缸，并使液压泵到千斤顶之间的距离相等、管径一致。c、严格控制轴线的偏差，执行勤测量、勤纠偏，小量纠偏的操作方法。3）治理方法：a、可采用单侧配重的方法加以纠正。b、可以利用纠偏同旋转间的规律，配合上下方向的纠偏，造成一定的左右偏差使工具管得到一个反方向旋转的力，将工具管逐渐纠正。（4）钢筋混凝土管纵向和环向有明显裂缝，造成管道漏水1）原因分析：a、管节质量不合格。b、顶进过程中顶力超过管节的承压强度使管节损坏，或轴线偏差较大，致使管节应力集中而损坏。c、运输、装卸、码放安装方法不当造成管节损坏。2）预防措施：a、严格执行各管节质量验收标准。b、顶进时应严格控制管道轴线偏差，控制顶力在管节允许的承压范围之内。c、管节运输过程中采取管垫等保护措施，并应做到吊(支)点正确，轻装轻卸。3）治理方法：认真分析裂缝产生的原因和性质，根据不同的受力情况分别采用不同的治理方法，处理后保证结构原有承载能力、整体性，如果仅仅是渗漏，可采用环氧水泥砂浆或化学注浆的方法进行处理。5施工总体进度计划顶管计划工期：45天6HSE施工措施a）进场前对每个施工人员进行一次安全教育，使每个人从思想上真正确立“安全第一”的思想。b）坚持“三同时”制度：安全技术措施与生产计划同时下达；安全操作规定与施工技术质量要求同时交底；安全设施落实与工程进度、质量同时检查。c）施工现场人员必须遵守劳动纪律和安全生产制度，非施工人员不准在作业区逗留或做其它工作。进入施工现场须穿戴必要的防护用品。d）整个工地