长兴岛污水处理厂一期工程泵站及管网工程 尾水排放管-DN1200钢顶管施工方案

施工方案PAGE第21页共22页长兴岛污水处理厂一期工程泵站及管网工程尾水排放管——DN1200钢顶管施工方案第一节工程概述一、工程概况本段顶管属于长兴岛污水处理厂一期工程尾水排放管道，位于中船和中海之间，规格为DN1200×18mm钢管，共1根，长度为267m，管道中心标高为-3.500，覆土层约为10m。顶管工作坑采用SMW围护桩结构，穿越长江新老大堤至长江与水上埋管连接。二、工程地质概况根据地质报告：大堤内侧地基土自上而下为第①1层填土、第①3层吹填土、第②2层淤泥质粉质粘土、第②3-1层砂质粉土夹粉质粘土、第③2f层粉砂、第⑤层粘土；大堤外侧地基土自上而下为第①2层淤泥、第②3-1层砂质粉土夹粉质粘土、第③2f层粉砂、第⑤层粘土。地下水位按常年地下水位考虑（地面以下0.5m）。顶管管段所处位置为第②3-1层砂质粉土夹粉质粘土。三、编制依据1、业主提供的设计资料、设计图纸；2、《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB-50268-97）3、我公司近几年顶管工程施工经验，公司所编制的顶管施工质量、安全保障措施。四、施工工期本工程顶管项目施工工期为30日历天，起始时间从顶管工具管进洞开始。第二节施工准备施工前，组织参与施工的技术骨干和管理人员对工程图纸进行熟悉、研究，使施工人员明确设计者的设计意图，熟悉设计图纸的细节，掌握并收集相关的各种原始资料，包括长江防护大堤的原施工的竣工测量资料，对设计文件和图纸进行现场核对。其主要内容包括以下几点；(1)各项计划的布置、安排是否符合国家有关部门的安全方针政策及规定。(2)设计文件所依据的水文、地质等资料是否准确、可靠、齐全。(3)对水土流失、环境影响的处理措施是否合理。（4）对大堤的安全防护是否有影响或采取哪几种具体措施进行保护。2、对现场进行补充调查，为编制施工组织设计收集资料，具体调查的内容如下：(1)工程地点的水文、地形、气候条件和地质情况。(2)当地材料、可供利用的房屋等情况。(3)当地劳动力资源状况、运输条件和运输线路的情况。(4)施工现场的水源、电源和生活物质的供应情况。二、施工现场组织1、施工组织准备(1)建立组织管理机构,配备专业技术、施工管理人员,完善项目部的日常管理工作。(2)组织必要的施工作业人员及时进场开展工作，在领会设计内容和熟悉工程图纸的基础上，进行施工现场勘查，并做好现场平面布置。(3)认真进行施工前的技术交底工作，并会同甲方从施工现场引进规划红线、进行基准线、水准基点的测放和复核工作，把桩位测量和放样等事宜落到实处。(4)在业主确保“三通一平”的基础上，项目部应向业主及时了解施工现场的顶管范围的地下管线和旧基础等障碍物情况，并要求提供可靠资料。在无资料的情况下,各相关施工单位应到现场实地解决，以确保工程施工的正常进行。本次顶管工程的施工过程中，可能会遇到木桩、石块等地下障碍物。根据现有的设计图纸等资料和现场踏勘了解的情况，大约在大堤（堤脚-2.00m平台）外侧约17米左右范围内的覆盖层只有2.2米至4.0米，原设计要求管顶覆土不得小于3.0m。因此，我们通过对现场的踏勘了解，在对顶管工具管的选型和具体的操作方法就相应的防护应急措施方面进行了考虑，现确定采取强制式顶进和加配重的方式消除覆盖层薄及障碍物的影响。(5)做好进场设备的维修保养工作，力争做到相应配套、性能完好，应用方便,器具齐全。(6)按照甲方规划的施工总平面的布置要求进行施工布置，如：场内临时设施等的统筹安排和搭建，以及对供电、供水等日常生活和施工设施的完善。第三节顶管施工方案一、施工工艺流程施工准备→轴线放样→顶管设备安装→出穿墙洞→安装管道→管道焊接探伤→顶进→出堤坡→管道清理→管道防腐→完工验收→设备撤场其中测量放线的具体要求为:对业主或甲方提供的控制点进行必要的复核，数据准确无误后，通过原控制点将高程、坐标点引测到相应的位置（顶管轴线放设到井内，观测点和水下施工测控点沿管道敷设轴线放设到大堤顶部和需要监测的部位），以便顶进、水下开挖、安装和验收时的测量控制。二、施工现场平面布置1、按照本工程顶管工作井的位置、平面尺寸和工作量情况，为方便操作控制和周转调遣，顶进的主要控制设备均安排在井上。2、顶管现场施工用水考虑直接利用附近池塘水源，并配备1水箱；泥浆直接排放至甲方指定的附近池塘弃土范围。三、顶管工具管选用针对本工程对施工环境和施工工期要求，我们将将选用DN1200的挤压式泥水平衡网格气压工具管，此工具管能较好的控制地面沉降，穿越构作物，保护地下管线及临近建筑物不受损坏,能较好地处理本工程顶进过程中可能遇到的石块、木桩等地下障碍物，减少因其他方式造成的超挖对大堤的沉降破坏。1、尺寸主机外型尺寸分别为:DN1200顶进工具管外径为φ1236，长为3.8m2、适用土质适用于各种粘性土和砂性土的土质。例如；淤泥、粘质土、砂土以及带卵石的砂砾土。即除了强风化岩石以外的所有土质。3、工具管构造原理挤压式泥水平衡网格气压顶管工具管正面设置泥水仓,其后设置密封气压舱,在泥水仓内的水力机械将泥土液化后，依靠自重沉入下部的吸排口进行深度液化，再通过水力输泥管道排放至地面的泥水处理池。即在顶进过程中进行冲挖，实行边顶进边冲挖。当遇有障碍物时，可安排耐压工人携带相关工具进入气压仓，关闭仓门后及时对气压仓加压顶住外侧土压力，然后打开外侧泥水仓密封门，用人工对障碍物进行清除处理。该工具管铰支部位对称设置四组纠偏油缸,可在需要时进行纠偏作业。四、顶进千斤顶设置由于本顶管工程的设计顶进距离为267m，后座的设计顶力不允许超过450吨，因此按照理论推算需要设置一个中继间。其理论推算如下：F=F1+F2+F3F总推力；F1机头的迎面阻力；F2机头的顶进阻力；F3可能遇到的木桩、石块等地下障碍物。F1=（л/4×D2）×PtD工具管外径；Pt机头底部以上1/3×D处的被动土压力（kN/m2）；其中Pt=γ×(H+2/3×D)×tg2(45º+Ф/2)；γ土体的容重（kN/m3）；H管顶土层高度；Ф土层的摩擦角；F2=л×D×f×Lf采用触变泥浆润滑取钢管在此层土中平均摩阻力为5.5kN/m2;L全部的顶进长度（m）；顶管掘进机外径D=1.236M，土的容重γ=18.0KN/M3，覆土深度H=10M，Ф＝20.75o则：1.机头迎面阻力：Pt=γ×(H+2/3×D)×tg2(45°+φ/2)=18.0×(10+0.824)×tg2(45o+20.75o/2)=194.832×1.45=282.51kN/m2 F1=л/4×D2×Pt =3.14/4×1.2362×282.51 =338.80kN2.机头的顶进阻力: F2=л×D×f×L =3.14×1.236×5.5×(3.8+267) =5780.42kN(单位长度,即L=270.8m)根据总推力公式计算，F1+F2=338.80+5780.42=6119.22kN设F3为2000kN，即：总推力为8835.76kN计算总推力远大于设计顶力,因此，如果设计不考虑加强后座顶力，则本顶管工程须设中继间进行顶力分散。根据顶力的分布情况，为减少顶管正面阻力对顶力的影响，中继间设在离工具头25米左右的地方。五、后座顶进系统1、后座主推油缸采用4只400吨千斤顶。千斤顶合力中心应在钢管中心偏下直径的1/4～1/5处，主推千斤顶安装于后座型钢支架上。千斤顶安装要求：①对称布置，保持受力均匀。②安装位置允许偏差±3mm，头部向下偏差小于±3mm，水平偏差小于±2、导轨平面布置导轨安装在前方，接近穿墙管（以能开启门洞为宜），其中心轴线与顶管轴线一致。导轨的安装方法及技术要求：由于导轨是一个定向轨道，其安装质量对管道顶进工作影响很大，因此安装后的导轨，应当牢固，不得在使用中产生位移；并且要求两导轨应顺直，其纵坡应与管道设计坡度相一致。安装导轨时，应首先确定导轨间距和平面位置，然后测出导轨各点的实际高程并与设计高程相比较，确定导轨的高程，调整后进行安装。导轨采用固定在工作井底板的预埋件上，用电焊将导轨架与预埋件焊牢，导轨四周与工作井壁撑紧，并焊接牢固。导轨的安装精度必须满足施工要求，其允许偏差为轴线偏差±3mm,两轨间距偏差在±2mm范围内。根据此次工程导轨设计长度为6.5m，为了便于施工及转场的顺利进行，导轨与千斤顶支架分成二个单体形式。3、后座安装为提高后座顶力,后座采用一块整体专用后座,并在后座与后靠墙之间浇灌混凝土,使顶力扩散到最大和最有效的位置,后座反力墙上预先安装后座，其允许误差为±5毫米，使顶力均匀扩散至后座上。4、后靠背与顶铁安装后靠背是指后座中安装在后座墙与主顶油缸之间的钢结构件。利用工作井壁作为后背。为了扩散油缸的反力以保护井壁，后靠背采用60mm的厚钢板，立面垂直不倾斜，在顶进时应注意防止后座位移。顶铁其外径与钢管相同,有一定厚度的钢结构件。作用主要是把主顶油缸的几个点的推力比较均匀地分布到钢管端面上,同时还起到保护管端面的作用。本工程选用马蹄形顶铁,其安放在基坑导轨上时开口朝下。这样在主顶油缸回缩以后加顶铁时不需要拆除泵送排泥管道。5、后座墙体外侧土体要求根据设计要求，后座受力需控制在450吨以内，由于顶管距离较长，由顶管推力计算结果来看，远大于其设计顶力要求。根据我公司以往的施工经验，长距离顶管SMW工法顶管工作井相对于沉井，整体受力较差，所以后座部分的墙体外侧应进行压密注浆。注浆过程中应适当加大粉煤灰的比例，以增强土体的刚度和地基承载力。六、减阻措施本工程设置一套注浆设备，注浆泵选用BW200，拌浆泵采用3”立式泥浆泵，拌和的泥浆储存在泥浆箱中，减阻泥浆通过2”管道分接到每道注浆孔处，注浆孔处设置一只闸阀，根据实际顶力的大小来进行注浆，顶进过程中确保最前方3道注浆孔处于开启状态。七、出土系统泥水平衡网格式顶管掘进机排出的泥浆通过管路输送到顶管轴线终端覆盖层较溥的部位，或现场泥浆池，出土系统选用进泥泵、排泥泵。八、止水措施当工具管进出洞时，防止洞口的泥水流入是影响顶管工程能否顺利进行的重要环节之一。若洞口止水不好，土体中的水和泥砂将不断涌进工作坑内，对施工造成影响，严重时将造成施工的中断,因此本工程洞口止水措施是采用止水橡胶圈，当工具管进洞时，橡胶圈向内翻起，使土体中的水和泥砂不流进工作坑。止水圈安装方法：首先在预留洞的预埋件上根据止水圈上螺栓眼的位置焊上螺栓，把止水圈穿在螺栓上面，外面再安上弧形月亮板，以使止水圈和井壁紧密接触。注意预埋件法兰底盘应中心正确,端面平整,安装牢固，螺栓的丝口应妥善保护,水泥浆应清除。九、地面沉降的控制1、如果顶管掘进过程中，工作面的前方出现坍方现象，这将造成地面的沉降。坍方造成超重出土或覆盖层土体松动，以致地面沉降。因此在顶进时必须加以注意，必要时，及时控制进出水量，来控制出土量。当穿越大堤时，建议业主请第三方对大堤进行监控，以防失控。使沉降控制在最小范围之内。2、工具管向前顶进时，掘进面土体产生较大的应力，掘进时土体向工具管移动、坍方、应力降低，产生松动。如果土体松动范围超出了工具管，必将造成工具管和后续管周围的土层也被松动。因此在掘进时应注意推进速度。3、对顶管线路的纠偏而引起工具管周围土体受力不均,可能出现土体发生松动的现象而造成沉降，因此在顶进过程中做到勤测，确保管线的直线顶进。4、在砂质粉土层顶进时，砂质粉土容易塌方，为此应泥水仓内加入适量的气压，使泥水保持平衡，不易塌方。十、顶管施工技术措施1、工具头穿墙工具头穿墙质量的好坏，直接影响整个管道施工的质量，特别要防止穿墙过程中大量的土涌进来。因此,穿墙准备工作要充分、细致，具体做好以下工作：(1)沉井内顶进导轨、千斤顶的位置应安装准确、牢固。(2)顶进泵液压系统应工作可靠，千斤顶伸缩自如。(3)工具管下井后，应对其中心及前后高差进行复核，严禁头部低、尾部高，允许头部稍微抬高3～5毫米。(4)吊机应工作正常。(5)穿墙前应对工具管进行检查调整并试验。止水试验不小于0.2Mpa的压力下工具管不漏水方可使用。(6)纠偏液压系统无渗漏，工具管纠偏灵活，测角表调零。(7)各种机械试运转半小时正常工作，管路无漏水等。(8)压缩空气系统，泥浆减阻系统通风系统运转正常。(9)配备足够农用泵以备洞口土体塌方进水和流砂时的应急措施。顶管施工中的进出洞口工作是一项很重要的工作，施工中应充分考虑到它的安全性和可靠性。①在洞口外打入降水井点，当工具管进洞后，拔除外围压浆管。②在硬土内推进速度缓慢,一般在0.5cm/分以内，这是观察工具管内的推力表。③在工具管进入洞口时，应用水平尺来观察工具管的倾斜度，视情况是否在工具管尾部压配重控制工具管磕头。2、定向测量工作井制作结束后，按穿墙孔的实际坐标进行测量放线，定出控制轴线，然后将控制轴线设放到工作井测量平台。测量井平台的标高应按管道设计标高及工具头测量点的位置来确定。顶管工具头气闸门中心轴线位置设置测量把，以便工作井内的仪器进行工具头头部左右及上下偏差侧量监控，顶进过程中必须视线畅通，确保监控的及时性和准确性。3、顶进纠偏作业工具头在顶进过程中可能受不均匀外力的作用，头部会产生偏离设计轴线及标高的现象，因此在顶进过程中需不断的对工具管进行纠偏操作，纠偏角度一般不大于0.5度,最大不超过1度。勤测勤纠:每顶进90cm左右测量一次掘进机偏差，分析管道运行轨迹，并决定纠偏大小。小角度纠偏：每次纠偏角度应控制在1.0°～2.0°，最大不得大于2.5°。纠偏操作不能大起大落，如出现较大的偏差，应小角度连续纠偏，保持适当的曲率半径返回到轴线上来，避免管道顶进时产生过大的侧向应力。同时严禁出现纠偏方向上的操作失误。严禁在主千斤顶停顶的情况下进行纠偏，严禁大角度纠偏并严格按照操作规程进行操作。纠编前后应按规定及时准确地做好各项原始记录。纠偏时要防止工具管发生扭转，一旦出现类似情况采用偏心压重法纠扭。4、触变泥浆减阻本工程顶管施工中顶进时为了减少管壁四周摩擦力,采用触变泥浆减阻的方法顶进，以满足设计中继环的数量，因此触变泥浆减阻工作是确保顶管顺利进行的关键工作，必须达到以下要求：（1）工具管尾部压浆速率控制在0.04～0.08m3/（2）在管道顶进过程中根据实际情况应设置补浆孔进行补浆,除工具管头部压浆孔外另外每间隔20米设置一道补浆孔。每道分上左右3(3)严格按照配合比配制触变泥浆，以保证泥浆的触变性及稳定性，起到真正的减阻、护壁的作用，泥浆的配合比参照如下配制：水：膨润土：纯碱5.5:1:0.04根据试配情况可作适当调整,每立方泥浆需膨润土208kg，纯碱10.25kg，水920kg。另外,粉质土层顶进过程中,触变泥浆中应加入适量CMC,也可购置膨润土袋装复合材料,在施工现场加水搅和。(4)泥浆拌制好后应静止24小时方可使用，压浆时应随时观察出浆情况。在顶进过程中应遵守同步注浆原则，重新顶进前应先出浆后顶进的原则，以防止土体塌方，并破坏泥浆护套的整体连续性，并做好压浆记录。压浆压力应大于地下水土压力。泥浆压注设备采用压浆泵，通过φ50钢管分送到各泥浆口，压浆过程要做好注浆记录。5、测量测量仪器包括J2级电子经纬仪，以及S3级水平仪各一台。A、管道在顶进过程中，测量员要随时观测工具管的偏差情况，及时提供数据以指导纠偏。B、测量员应至少每顶进一块顶铁的距离就测量一次工具管的偏差情况，偏差较大时应加密测量次数。C、应注意测量校核并做好记录。6、通风、通讯系统在本工程施工中，由于顶管管路较长,空气流通不畅，工具管头部操作人员进入头部，应向操作头部管的中部，输送新鲜空气。具体方式为用鼓风机通过Φ100PVC管道向内输送空气，使空气产生流通。如不够理想，还应配置抽风机一并使用，确保管内空气新鲜。工具头、头部、管内维修点、中继环、主推千斤顶、泥浆房、控制室等，各部门应安装程控交换机一台，在各岗位设置一门电话便于工作联系。7、顶管不良土层的处理技术措施。为防止因遇到承压水而产生流砂及渗漏的现象，应在工具头头部增加气压，以保持泥水平，减少塌方，在非顶进过程中，如果时间较长，格仓内加水平衡，在顶进过程中应勤测勤纠，以保持轴线顺直，并且在中继间设置注浆孔，如情况紧急时可注入聚氨脂来堵漏。8、顶进轴线控制根据以往施工经验，顶管轴线宜低不宜高，在顶进过程中，可有意识地向下偏，到大堤下面时可向下偏10cm左右，在终顶前可向下偏20cm左右，由于顶进结束时，工具管受浮力的作用，管段会向上作用，这样才能使终顶标高达到理想状态。如果终顶阶段覆盖层太薄，浮力过大，在压铁不能满足压力需要时，应立即停止顶进，并进入下道工序，进行水下埋管。十一、施工计划：1、施工进度计划：本顶管工程，计划2007年3月7日开工，2007年4月7日竣工。计划工期为30日历天。实际开工时间将由井交付情况决定。2、机械设备配备和选择：钢管顶管采用DN1200泥水平衡网格式顶管工具头。各配备主顶设备、触变泥浆系统一套，中继间1只（视工程实际需求），16T汽车吊一台吊装钢管、机头和设备安装。主要施工机具设备表如下：名称规格数量工具管DN12001台进水泵22KW2台出泥泵22KW2台农用泵7.5KW4台平底潜水泵7.5KW2台管道泵22KW2台电焊机50KVA4台配电箱200A4台经纬仪J21台水平仪S31台压浆泵22KW2台汽车吊16t1辆千斤顶400T4只油泵车22KW1台十二、劳动力组织：顶管开始后，采用两班制，24小时施工。为保证工程质量和进度，每班均配置足够的管理人员和监测人员。施工人员配备表如下：序号工种职能数量备注姓名一现场管理人员7职称1项目经理1工程师2责任工程师1工程师3施工员1助理工程师4质量员1助理工程师5安全员1助理工程师6技术员1助理工程师7测量员1助理工程师二操作人员26等级1吊车司机2六级以上2电焊工6四级以上3测量工2四级以上4电工2四级以上5钳工2四级以上6机工2四级以上7普工10十三、质量要求和措施：1、顶进质量控制标准：1.）管线轴线偏移：L≤100m50mmL＞100m100mm2.）管内底标高偏差：L≤100m+30mm-40mmL＞100m+60mm3.）相邻管间错口：≤2mm4.）地面沉降控制在+40mm，-50mm之间。2、质量目标：a、）合同履约率100%b、）分项工程质量合格率100%c、）分部工程质量优良率达到100%d、）综合管理创文明工地3、质量保证措施：施工前，认真做好质量技术交底。学习质量计划，明确各岗位职责。施工及现场管理人员务必做好交接班工作，填写交接班记录。按业主要求，每天提交顶进记录和监测记录给业主或指定的监理。按要求进行沉降和位移监测，定期进行轴线复测，并做好相应记录。施工人员严格遵守勤控、勤顶、勤测和勤纠偏制度，做好施工记录。临时堆放的管材，做好成品保护；在核实质保资料和实体外观检查后，方可使用。不合格的，在管外表进行不合格标识后，另处堆放。顶管时，管内如出现异常现象，立即停工并报项目部，采取相应措施后方可继续施工。建立质量奖惩制度。各岗位人员持证上岗，计量仪器校验登记，机械设备报审。顶管工程质量网络图项目质量监控项目质量监控程序控制和制度执行材料质量保证工程质量保证分部分项质量保证技术复核质量监控材料管理计量级别方针目标技术规程质量标准项目经理部工程质量十四、顶管安全保证措施(一)安全生产目标认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，加强安全管理，本工程安全生产目标为确保无安全事故，建成安全达标工地。(二)安全管理网络现场设立以项目经理为主的安全管理网络，项目生产负责人具体负责安全生产工作，项目设专职安全员落实安全措施、监督各班组安全生产，形成有效的安全保证体系。(三)安全管理制度1.安全责任制度根据谁负责生产谁就负责安全的原则，确立项目经理为第一安全责任人,并对施工安全总负责；分管生产的项目副经理对安全生产负直接领导责任，具体组织实施各项安全生产措施和安全制度；施工员负责分管施工范围内的安全生产负责，贯彻落实各项技术措施；工地设专职安全员，负责安全管理和监督检查。2.