地输水管线穿越高速公路顶管工程施工组织设计

课题名称某地输水管线穿越高速公路顶管工程施工组织设计

一、工程概况 -3-二、施工方案 -3-（一）施工工艺流程 -3-（二）主要施工方法 -3-1、沉井施工 -4-2、水平旋喷桩 -6-3、洞口土体加固 -9-4、顶管施工方法和技术方法 -9-5、顶进就位钢管 -11-三、施工现场平面布置图 -12-四、施工进度计划及确保方法 -12-（一）工期计划 -12-（二）施工确保方法 -12-1、加大劳动力投入 -12-2、加强施工方案优化和技术核定 -13-3、周转材料调整 -13-4、作业时间与工序调整 -13-5、雨季施工方法 -13-五、劳动力及材料供给计划 -13-六、施工机械设备 -13-七、质量确保体系及方法 -14-（一）质量管理体系 -14-（二）质量确保方法 -14-八、安全生产、文明施工方法 -14-（一）现场施工安全 -14-（二）运输安全方法 -15-（三）用电安全方法 -15-参考文件 -16-

一、工程概况某市供水配套工程由35号分水口门分别为市第三规划水厂和县区引黄调整池供水，分配水量11900万m3，包括某市开发区和县区。境内工程输水主管线起点位于某市与县域交界点，主管线桩号起点K65+420，在桩号K68+350处穿越大广高速，沿大广高速东侧向，至绿城路南侧，向东进入市规划第三水厂。本标段主管线起点桩号为K65+420,终点桩号K70+250。主管线采取PCCP管，管径DN2600mm，长度4830m，管道设计流量6m3/s。施工02标35号供水管线干线穿越位置管线垂直与大广高速相交，由西向东已经顶进预制箱涵至中间隔离带处。经技术研究后变更为从东往西顶进钢筋混凝土管。顶管顶面标高49.775m，工作坑地面高程54.128m。管线穿越大广高速采取F型钢承口钢筋混凝土专用管Ⅲ级DN3200（顶管）做防护涵，每节长2.5m。管内穿直径2600mm钢管，空隙部分采取自密式C15混凝土填充。二、施工方案（一）施工工艺流程图1施工工艺流程图（二）主要施工方法选择好顶管掘进机对顶管施工至关主要，本工程顶管基本在低液限粘土、低液限粉土及粉细砂中，为确保交通通畅和顶管管道邻近构（建）筑物安全，本工程顶管采取泥水平衡顶管机。1、沉井施工沉井内空尺寸长10米，宽8米，护壁厚1米，忍脚护壁最高处1.1米，井深按设计标高起超出地面0.5米。1.1基坑开挖及场地排水沉井采取在基坑中制作，以降低下沉深度，降低施工作业面，依照现场开挖情况，沉井下沉至原箱涵底高程以下4m，基坑每边比沉井宽2m，放坡为1:1.5，挖土采取1台反铲挖土机进行，配合人工修坡及平整坑底，挖出土运到弃土场地堆放。基坑上自然地面进行使之有定向排水坡度工作面，并开挖排水沟、集水井，以防地面水、雨水流入坑内，减小井内土壤含水量。1.2垫层回填依照现场地质，在沉井制作前，要求井体四面刃脚处采取砂、石（1：1）垫层厚0.5m，宽不少于1.2m，垫层应分层（0.25m/层）采取插入振动器及平板振动器和人工扎实，表面应平整压光，标高误差<8mm。1.3刃脚成形及井壁制作a.在垫层上弹出刃脚尺寸线，在其上支设刃脚模板，然后绑孔钢筋。b.钢筋工程钢筋在加工场地机械成型，现场人工绑孔，井壁竖筋一次绑好，水平筋分段绑扎，底板与墙体连接处预留连接钢筋，为确保钢筋位置正确，钢筋接头采取绑扎接头。垂直钢筋间距采取开出槽口木卡尺控制，水平筋间距，选取一批竖钢筋按间距焊上短钢筋头控制。c.模板工程本工程模板采取定型木模板支撑，钢管支撑，井壁采取组合木模板，与混凝土接触面先进行刨光，与刃脚接触空隙要塞严预防漏浆。沉井外侧模板采取竖缝支立，立好后严格查对上下口各部分尺寸、井壁垂直度。考虑浇筑速度快，对模板产生很大侧压力，采取HYPERLINKmailto:φ12@600φ12@500纵横向螺栓拉结加固，预防模板侧向变形，拉结螺栓中部设钢板止水片，横向@500，纵向@1100设加固围楞沉井内用钢管相互支撑顶牢，确保整体模板刚度、稳定性和不变形，使砼几何尺寸，外观有绝正确确保。d.砼工程沉井采取大于C40商品砼，在对钢筋模板进行验收合格后，进行浇筑砼，浇筑刃脚、井壁砼要注意浇筑次序，每层30cm，将沉井沿周长设多个振捣组，同时浇筑。确保对称均匀下料，预防一侧受压而使模板产生位移、变形，每层必须在2h之内浇筑完成，振捣时振动器移动间距小于0.5m。振捣器应防止碰撞钢筋、模板。振捣器插入下层砼内大于0.05M，要快插慢拔，每一振点振捣时间应使砼表面展现浮浆和不再下沉。在砼浇筑过程中，应经常观察模板、支架、，当发觉问题及时采取方法处理。e.水平施工缝选择及处理沉井整个高度设一道施工缝。施工缝采取凹槽，该处砼应确保密实平整，无高低起伏，砼后期接面要打凿清理，并浇10cm厚减半石子砼，下沉时第一次浇筑砼强度必须达成100%，第二次浇筑砼达成75%以上。1.4沉井下沉施工a.沉前准备将全部模板拆除洁净，拉结螺栓从根部切割洁净用1：2水泥砂浆粉平压光，井内预埋钢筋向上1/7坡向理顺，沉井外侧回填碎石粉扎实，在沉井外壁弹出水平，中分线并在离沉井10米左右设固定水平控制和中分控制。b.沉井下沉在刃脚处砼达成设计强度100%，上部砼达成75%后，开始沉井下沉挖土，井内土方采取人工开挖，每次取土深度为30-40cm，自井中部向四边对称取土，以确保沉井在下沉过程中，不出现倾斜。自井中取出土方应堆放在离井3米以外，防止因外部土压力增大，使井发生倾斜，一轮下沉到位再进行下轮开挖下沉，在离设计深度20cm左右应停顿取土观察两天，如靠沉井自重下沉不到位，再用人工慢慢取土，使沉井抵达设计深度。c.助沉纠偏①沉井下沉过程中，刃脚下产生地基反力，当沉井下沉系数小于设计下沉系数时，允许采取加载助沉，加载平台应符合重物堆放方便和结构安全等要求，重物堆放重心应依照施工组织设计要求，加载时加载范围内其余工作应停顿。沉井下沉到设计标高时应先卸载，卸下重物应随卸随运，不应堆放在沉井边。②沉井纠偏应依照测量资料随偏随纠，当沉井偏斜达成允许值1／4时便要纠偏，沉井下沉过程中要做到勤测、勤纠、缓纠。③沉井初沉阶段纠偏应依照“沉多则少挖”“沉少则多挖”标准在开挖中纠偏。刃脚下挖土要逐步扩大，不能一次过量掏挖，不要经过大量挖土来纠偏。④水或冲气方法纠正井体倾斜时，可在沉井偏高一例在井壁外插入射水管或冲气管进行射水或冲气，降低井壁摩阻力。射水或冲气管亦可预埋设在井壁内适当位置，供纠偏时按照偏斜方法进行纠偏。用射水法纠偏后如留有射水孔宜用厚触变泥浆或砂土填满。⑤井下沉过快时，在沉井外壁间填粗糙材料，或将井筒外土扎实，加大摩阻力。d.下沉观察①沉井下沉时应注意观察，刃脚标高每班最少测量一次，轴线位移2～3天测一次，当沉井每次下沉稳定后应进行高差和中心位移测量。②初沉阶段每2h最少测量一次，必要时应连续观察、及时纠偏。③终沉阶段每小时最少测量一次，在软土地层中如停顿挖土后沉井仍不能自沉时应立刻采取方法控制下沉。当沉井下沉靠近设计标高时应加强观察，待8h内沉井自沉累计小于10mm时方可进行封底，此时井体标高位移和倾斜应在允许偏差范围内，并经检验合格。1.5封底位于沉井中心设置渗井一个，先将沉井内土形整理成锅底形，自刃脚向中心挖放射形排水沟填以石子做滤水暗沟，中心井深1-2m，插入直径0.6-0.8m周围有孔砼或钢套管，四面填以卵石，使井底水都聚集到集水井中，用潜水泵排出，使地下水位保持低于井底面30-50cm。刃脚砼凿毛处应洗刷洁净，然后浇筑块石砼，强度达成30%，铺设底板钢筋浇筑砼，并捣固密实，砼养护14d期间，在封底集水井中应不停抽水，待底板砼达成70%设计强度后，抽除井筒中水后立刻向滤水井管中灌入C30早强干硬性混凝土捣实，装上法兰，再在上面浇筑一层砼，使之于底板一平。如地下水较少或无地下水时可一次性浇筑底板砼。2、水平旋喷桩2.1总体施工布署（1）人员项目部安全及技术质量管理人员5人，工区施工责任人1人，作业班长2人，作业工人12人.（2）主要机械设备配置计划表1主要机械设备配置计划序号名称规格型号数量（台）1水平钻机75KW22高压泵160KW23泥浆泵BW-25024潜水泵QS25X40X5.525交流电焊机BX3-5016搅拌机（搅浆桶）27空压机20m318钻杆3m26根（3）主要材料配置计划注浆用PO42.5水泥，浆液配比1:1，依照试验桩结果，水泥用量为200kg/m（4）进度计划表2水泥喷桩进度指标作业名称钻机定位钻进成孔旋喷时间共计作业时间2.5h2h1.5h考虑各方面影响，按照一台机器天天成桩3根计算，每循环旋喷桩施工时间约10天.2.2、总体施工概况2.2.1施工原理采取水平定向钻机打设水平孔，钻进至设计深度后，拔出钻杆，且同时经过水平钻机，钻杆，喷嘴以大于35MPa压力把配置好浆液喷射到土体内，借助流体冲击力切削土层，使喷流射程内土体遭受破坏，与此同时钻杆一面以一定速度旋转，一面低速渐渐外拔，使土体与水泥浆充分搅拌混合，待胶结硬化后形成直径比较均匀柱体，具备一定强度（0.5-8.0MPa）。旋喷桩相互咬接后，在管道拱顶及周围形成封闭水平旋喷帷幕，同时旋喷桩是沿着区间管道相互咬合拱形分布，具备支撑拱效应，又能作为超前管棚使用，具备防流沙，抗滑移，防渗透，抗剪切作用，确保管道顶进安全。2.2.2施工方案依照前述原理及特点，并结合管道地质情况，顶进管道段布设范围为管道上部以管道中心为圆心，以2.8m为半径两排半环布置，旋喷桩径为350mm，环向搭载100mm，沿管道轮廓线形成旋喷桩套拱。水平旋喷桩对旋喷桩咬合要求很严格，依照第一环经验，仍先打设15m,探索经验总结后，逐步打设长度至顶管段末端.因为设备尺寸及高度问题，旋喷桩起钻点距离初支面要有20cm左右，为了使旋喷桩在管道四面形成有效支护，必须沿径向向管道外侧按照一定角度打设旋喷桩，所以每段旋喷桩前面几米大部分在掘进过程中被破除，而后面几米则远离了掘进轮廓线，除不能很好控制掘进外，还可能存在桩间间距分离过大，不能形成支护套拱现象，特采取每环水平旋喷桩循环搭载3m方式处理。2.2.3施工方法（1）钻机安装（2）平整工作平台，铺设轨道，安装立柱。场地要求平整，设排水沟。（3）对孔位。设备安装好后，调整钻机角度，方位，对准孔位，孔位误差控制在±50mm以内。（4）制订浆液。依照施工方案配比配制水泥浆，浆液搅拌必须均匀，在制浆过程中应随时测量浆液比重，每孔高喷灌浆结束后要统计该孔材料用量。浆液用高速搅拌机搅制，拌制浆液必须连续均匀，搅拌时间不少于3分钟，一次搅拌使用时间亦控制在4h以内。（5）钻进开孔并安装孔口管，退出钻具，将一根直径为￠127mm，长0.8m孔口管埋入已开好孔内，作为孔口管，孔口管外露0.3m。在掌子面植￠12mm钢筋4根，钢筋用锚固剂固结，将钢筋与孔口管焊接牢靠，加固孔口管。安装法兰盘和球阀（6）配制循环浆液，用膨润土配制循环浆液。（7）钻孔打设为确保钻孔质量，首先应先打设1-2个探孔，查明地质改变情况及地层对钻孔角度影响，然后依照探孔情况确定旋喷桩钻孔打设角度。（8）高压旋喷高压旋喷前应检验高压注浆泵，查看泵压读数是否达成设计要求大于5MPa，泵压达成设计要求时才能开始喷浆。（9）水平旋喷咋桩施工技术关键点：①导向领导孔施工采取水平定向钻进行打设，利用导向定位系统跟踪检测预导孔打设角度和方位改变，发觉钻进角度偏差应及时进行纠偏，导向定位系统包含导向钻头及导向定位挥棒。②旋喷参数选择采取水平定向钻机打设水平孔，钻进出设计深度后，拔出钻杆，且同时经过水平钻机、钻杆、喷嘴以大于35MPA压力把配置好浆液喷射到土体内，借助流体冲击力切削土层，使喷流射程内土体遭受破坏，与此同时钻杆一面以一定速度（20Y/min）旋转，一面低速（砂层10-12cn/min，砾砂及碎石土层6-8cn/min渐渐外拨，使土体与水泥浆充分搅拌混合，胶结硬化后形成），直径比较匀称，具备一定强度（0.5-8MPA）桩体，从而使地层得到加固，当旋喷相互交接后，便以同心圆形式在管道拱顶及周围形成封闭水平旋喷帷幕体。3、洞口土体加固3.1进洞口土体加固因本工程为粉细砂地层，对管道两侧和顶部一定宽度和长度范围内土体进行加固,提升这部分土体强度,从而使掘进机在进出洞中不发生坍塌现象。计划在洞口纵向长度5m、左右各6m宽度、顶管断面上3m厚度范围内采取压密注浆法对土体进行加固。采取直径42mm钢管作为注浆管，钢管长度6m，管壁加工梅花状透浆孔。配置主要设备有钻机2台、注浆泵一台、高速及低速搅拌机各一台分别用于制浆和储浆。3.2出洞口土体加固对圆管与箱涵连接3m长度，预先进行土体回填注浆加固。采取直径42mm钢管作为注浆管，钢管长度4.0m，管壁加工梅花状透浆孔，注浆完成后，拔除注浆管，回填5%水泥碎石土，回填至坡率约1:0.3止。按照水灰比0.9，水泥、粉煤灰重量比1:4配比进行浆液制备；注浆过程中，采取先低压、中流量注入，注浆过程压力逐步升高，注浆流量逐步降低；当压力升至0.5MPa后稳定数分钟达成设计注浆量后结束注浆，拔出注浆管，清洗注浆管后进行下一个孔注浆施工。在实际注浆施工前进行现场原位注入试验，确定最优注浆参数等来指导注浆，确保注浆效果。4、顶管施工方法和技术方法4.1导轨安装导轨安装是顶管施工中一项主要工作，安装准确是否直接影响管道顶进质量。4.2管内照明管道内照明采取36V安全电压，照明电源由工作坑内操作平台上配电箱供电。工具管处安装lKVA36v变压器,管道内照明灯每三节管节上装一只,功率为60w。管道内还设有应急照明系统，因故突然停电时，使用应急照明，确保施工人员安全撤离。4.3顶管机就位用50吨龙门吊吊装顶管机，将顶管机放入顶进坑内导轨上，顶管机前端距井壁约0.3m。就位后先检验顶管机轴线是否与机坑轴线、导轨轴线以及主顶油缸轴线保持一致，发觉偏差立刻调整。无误后再进行顶管机电路、油路、注浆系统安装调试。4.4机头入洞先将洞口处墙壁凿除，洞口处，人工向前挖土500～800mm，再将机头渐渐推进洞口里，然后开动顶管机刀盘开始入土。开始顶进时机头外露，只存在轨道对机头摩擦力，机头易发生旋转，故在入土前两米顶进时，顶进速度控制在5mm/min以下，以防机头整体旋转，并观察机头倾角和旋转改变，及时修正和调整。倾角改变用纠偏千斤顶调正，顶进2米以后在机头不旋转情况下可逐步加大顶进速度。4.5正常顶进触变泥浆减阻：顶管过程中，须同时注入减阻泥浆，它是降低顶进阻力、提升顶进速度主要一环，减阻泥浆采取膨润土配制而成，膨润土泥浆拌和时间通常为20至30分钟。泥浆制备后，须静置二十四小时方可使用，使其充分吸水，膨润成胶体，使用比重计测其比重，掌握在1.15g/cm3为宜。4.6顶进测量初始顶进每0.5米测量一次，并做统计。正常顶进时，每顶进2米测量一次，遇有纠偏每0.5米测量一次，测量时要注意照射到机头激光靶上激光点和管道中心轴线一致性，若出现偏差通知机手及时调整。测量人员分别绘制出管道中心及高程曲线图，随时预测机头前进趋势。4.7顶进纠偏不停地观察光靶上激光点行走轨迹，如发生偏移大于20毫米，预测机头又有向偏差大方向发展趋势时，要采取纠偏方法。纠偏时开动纠偏千斤顶。纠偏时每1米测量一次，并做机头和机尾数据比较，有回归趋势时，保持一段顶进距离后，要停顿纠偏，预防左右摆动。纠偏标准是勤纠、微纠，每次纠偏量不要过大，而且要注意发展趋势，当上下、左右均发生偏差时，先纠上下、后纠左右。4.8顶进速度顶进速度控制在每工作日3～4米，入洞后前10米以及纠偏时用较低速度，以后视出土情况、刀盘扭矩情况适当加紧顶进速度。4.9出土外运掘进机刀盘切削破碎土体，由泥浆管将泥土输送到地面，倒入泥土暂存区，定时外运。4.10安装管节管节下坑前先进行外观检验，包含管端面是否平直、管壁表面是否光洁、管体上有没有裂缝等等，检验合格管子用龙门吊放到顶进坑内导轨上，进行顶进。4.11机头出洞机头推进到与原顶进箱涵距离2.0m处，从接收洞口中心部位打进一根钢钎寻找机头，洞口处土体开裂并向外凸出，仔细测量机头上、下、左、右四个方向，与出洞口大小、位置适宜时，开启主顶油缸继续推进。当顶进至与原顶进箱涵接头长度1.0m时，停顿推进，挖除前端加固土体。安置机头接收托架，然后，慢慢将机头牵引入接收坑内，采取龙门吊吊出顶管机机头。顶管继续顶进至预定位置。4.12泥浆置换顶管完成后及时对管道外壁进行充填加固，把原注入膨润土浆置换为水泥浆。每二节混凝土管编为一组，分为注浆孔与排浆孔。将注浆泵清洗洁净，吸浆龙头放入灰浆池内，开启注浆泵，打开第一组注浆孔，当第一组排浆孔冒出灰浆后，关闭阀门，再打开第二组，以这类推，直到全线完成。再关闭全部阀门，保压三十分钟，保压时注浆压力为0.5MPa。泥浆置换完成后，应拆除主通道浆管和管内弧形浆管就地清洗，以免浆液凝固堵塞。5、顶进就位钢管5.1铺设滑轨在外套管内用槽钢铺设两道滑轨间距1米。滑轨铺设要求平整定位准确，坚固。5.2钢管安装首节钢管使用75t吊车，吊入工作坑内滑道上，安装滑行支墩，顶进一个管长，测量管道高程和轴线数据满足要求后，安装下一节钢管，焊条、焊丝应依照母材化学成份、机械性能合理选取在使用前必需检验其质量合格证实书和产品是否相符。焊条、焊丝焊条存放地点应符合焊材对温度、湿度要求，按时填写保留环境统计。假如焊条受潮，焊材使用前应按其使用说明进行烘干。焊接人员必须有上岗证，而且在要求范围内。管道焊接前用气焊打坡口，打完坡后对管口处出现焊渣等物应用绞磨机进行清理，使坡口面出现金属光泽。以此安装完成。5.3砼填筑连接上下钢管，满足钢管安装规范要求。对顶管两端进行砖砌封堵，顶管与钢管间填筑自密实混凝土。

三、施工现场平面布置图图2施工总平面设置示意图四、施工进度计划及确保方法（一）工期计划穿越工程总工期安排为48天。沉井20天水平旋喷桩15天设备安装及调试7天圆管顶进5天设备机头出坑及钢管焊接12天（二）施工确保方法1、加大劳动力投入依照本工程施工进度计划及其本工程工程量，项目部在原计划人员基础上增加多一倍施工作业人员及管理人员。因为正值雨季高峰期，施工难度大为增加。在技术可靠，质量安全确保基础上，以最经济方式达成工程各项管理目标。因为劳动力有较大幅度增加，后勤、保安、仓库对应适度扩充，为确保职员生活及工作安定有序，对应幅度增加生活设施及其施工用具和工具、设备等。2、加强施工方案优化和技术核定结合工程及气温特点，混凝土工程从时间上能够提前拆模，可提前进行下道工序施工；管道安装工程勤报验，勤验收，缩短下道工序间隔停留时间，达成预期目标。3、周转材料调整结合本工程施工工期紧迫要求，沉井模板不再进行周转。一次安装到位并浇筑成型。4、作业时间与工序调整为使施工工序能紧密链接，确保进度计划实施，现场施工必须大量增加工作作业时间，并从以下几个方面确保作业质与量。（1）认真做好业主赶工需要宣传，营造现场赶工气氛，认真作好工人作业思想工作，并依据劳动法对工人给予对应经济补助，使工人有一个自愿、主动、愿意进行加班工作，以降低现场各工种作业时段协调难度。（2）施工现场照明设施加大一倍，使各工作点保持充分照明，确保满足职员依照需要加班。（3）施工对应增加现场施工管理力量及力度，确保工人作业时质量监控与技术指导。5、雨季施工方法抓住晴好天气，加大投入，备足备齐各种原料，确保日施工计划实现，确保阴雨天气也能正常施工。各班组做好后勤保障工作，现场采取搭雨棚，雨来躲避，雨后继续干活，灵活施工抢工期。五、劳动力及材料供给计划依照本工程特点，顶管全长54m，结合实际顶进作业。选取人工配合机械挖土掘进，顶进设备采取4台320t液压千斤顶。为加紧施工进度，确保公路行车安全，施工作业安排4个班组，挖土掘进2个班组12个人轮番作业，顶管设备操作2个班组4人轮番作业，钢管焊接安装3个班组进场材料及设备堆放在指定存放场地，使用完后及时退场，降低场地占用，砼成品顶管管材堆放在顶管工作坑附近，同时抓好管材供给计划，降低场地占用。六、施工机械设备表3顶管施工主要机械设备表序号机械设备名称规格单位数量备注1泥水平衡顶管机3500套1含液压顶镐、液压油泵2电焊机22kw台33注浆泵台14灰浆搅拌机台15全站仪台16精密水准仪台17龙门吊50T台18空压机台19反铲挖掘机1.2m3台210自卸汽车10T台411装载机ZL50台412柴油发电机150kw台113变压器315kva台114钢筋设备套套1七、质量确保体系及方法（一）质量管理体系成立以项目经理为首和技术责任人、专职质检员、安全员及各施工班组长组成质量确保机构。建立由企业质量工程师终检、项目质检员复检和工区质检员初检工程质量三级检验制，明确各级管理职责，管生产必须管质量。建立严格考评制度，并将经济利益与质量挂钩，负责监督指导规程、规范、标准执行，参加编制和审批质保方法计划、施工方案和技术方法，参加图纸会审、重大事故调查分析。（二）质量确保方法质量检验科将依照本工程质量管理目标要求制订质量监督工作计划和质量检验方法，设置质量控制点，并明确责任制度。现场检测试验由现场试验室完成，现场试验室将配置试验工作技术水平高、工作经验丰富、认真负责工程技术人员和先进试验仪器设备完成现场检测各项任务。八、安全生产、文明施工方法（一）现场施工安全1、施工现场总平面布置符合防火、防爆、防雷电等要求和文明施工要求，施工现场生产、生活与办公用房、仓库、材料堆放、停车场、修理场等按同意总平面布置图进行布置。现场道路保持平整、坚实、保持通畅，危险地点挂按照GB2893-82《安全色》和GB2894-82《安全标志》要求标牌。2、现场生产、生活区设置足够消防水源和消防设备器材，经过地方政府消防部门检验认可