机械顶管施工方案

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机械顶管施工方案

(1)、工作坑开挖前应按照安全技术交底要求了解地下管线、人防等构筑物的情况,按要求坑深,掌握管线、构筑物的具体位置。作业中应避开管线、构筑物。在现状电力、通信电缆2m范围内和现状燃气、热力、给排水等管道1m范围内开挖工作坑时,必须在主管单位人员的监护下采取人工开挖。

(2)、工作坑应分层开挖并及时分层支护。支撑前必须检查坑壁土体的稳定性,确认安全。

3、门式起重机操作规程及注意事项

多台塔机整体作业施工方案1)门式起重机路基和轨道的铺设应符合出厂规定,轨道接地电阻不应大于4Ω。

2)使用电缆的门式起重机,应设有电缆卷筒,配电箱应设置在轨道中部。

3)用滑线供电的起重机,应在滑线两端标有鲜明的颜色,滑线应设置防护栏杆。

4)轨道应平直,鱼尾板连接螺栓应无松动,轨道和起重机运行范围内应无障碍物。门式起重机应松开夹轨器。

5)门式起重机作业前的重点检查项目应符合下列要求:

1.机械结构外观正常,各连接件无松动;

2.钢丝绳外表情况良好,绳卡牢固:

3.各安全限位装置齐全完好。

6)操作室内应垫木板或绝缘板,接通电源后应采用试电笔测试金属结构部分,确认无漏电方可上机;上、下操纵室应使用专用扶梯。

7)作业前,应进行空载运转,在确认各机构运转正常,制动可靠,各限位开关灵敏有效后,方可作业,操作人员必须持证上岗。

8)开动前,应先发出音响信号示意,重物提升和下降操作应平稳匀速,在提升大件时不得用快速,并应拴拉绳防止摆动。

9)吊运易燃、易爆、有害等危险品时,应经安全主管部门批准,并应有相应的安全措施。

10)重物的吊运路线严禁从人上方通过,亦不得从设备上面通过。空车行走时,吊钩应离地面2m以上。

11)吊起重物后应慢速行驶,行驶中不得突然变速或倒退。

12)起重机行走时,两侧驱动轮应同步,发现偏移应停止作业,调整好后方可继续使用。

13)操作人员由操纵室进入桥架或进行保养检修时,应有自动断电联锁装置或事先切断电源。

14)露天作业的门式起重机,当遇六级及以上大风时,应停止作业,并锁紧夹轨器。

15)门式起重机的主梁挠度超过规定值时,必须修复后方可使用。

16)作业后,门式起重机应停放在停机线上,用夹轨器锁紧,并将吊钩升到上部位置。

17)作业后,应将控制器拨到零位。切断电源,关闭并锁好操纵室门窗。

18)起重机使用前应检查设备的机械部分和电气部分,钢丝绳、吊钩、限位器等应完好,电气部分应无漏电,接地装置应良好。

19)起重机露天作业时,应设防雨棚。

20)作业完毕后,应停放在指定位置,吊钩升起,并切断电源,锁好开关箱。

4、临时用电的一般规定:

(1)、施工临时的输电线路必须按规定架设,闸箱应符合规定,防雨防潮;地区停电、维修设备停止作业时,应拉闸断电、箱门加锁,箱内无杂物,不能使用破损电线,架设高度应符合要求。

(2)、各种电器设备的导线均不得用金属丝绑扎固定在金属导体上,如需固定在金属导体上,应有可靠的绝缘措施;导线无老化,裸露现象,接头要绝缘良好。

(3)、管道顶进作业用的照明按规定使用不超过36V的安全压电。

(4)、顶管作业所使用的吊车、电葫芦等起重设备和吊装索具,要严格执行有关的安全操作规程、标准。

5、围挡及交通疏导措施

根据施工要求,围挡采用1.8米硬质彩钢板围挡,彩钢板下部采用混凝土墩固定,为防止彩钢板受风向外倾倒,在围挡内部采用铁丝斜拉,铁丝底部用膨胀螺丝固定。彩钢板之间用铁丝紧固。每两张彩钢板用方木条固定,以防受风向内倾倒。混凝土墩外表面刷黑黄漆。

6、钢丝绳安全使用交底

1)、钢丝绳用绳卡固定时,绳卡数量不应少于三个,而且绳夹底板应扣在钢丝绳的工作段上,丝扣应拧紧。

2)、对钢丝绳应适当地涂抹润滑油脂进行保养。

3)、起重机、电动葫芦操作人员应在使用前对钢丝绳进行检查,如发现有下列情形,不得使用:

(1)断股或使用时断丝速度增大

(2)钢丝绳表面磨损程度或腐蚀程度达40%,或钢丝绳被腐蚀后表面麻很清晰可见,整个钢丝绳明显变硬

(3)出现宁纽死结、死弯、牙边、波浪、钢丝外飞、绳芯挤出以及断股等现象。

4)、吊钩和吊环严禁补焊。当出现下列情况之一时应更换:

B危险断面及钩颈有永久变形;

C挂绳处断面磨损超过高度10%;

D吊钩衬套磨损超过原厚度50%;

5)、发现钢丝绳扭伤、变形、断丝、绳芯挤出和部分严重压扁时应及时更换。

6)、电动葫芦的钢丝绳应排列整齐,当出现钢丝绳重叠或斜线时应立即停机重新排列。

7)、认真做好钢丝绳检查工作,填写检查记录。

首先组织人员熟悉图纸,做好技术与质量、安全交底工作。组织有关人员研究图纸和投标阶段施工组织设计,并在此基础上编制更为详细的施工组织设计和各单项工程的施工技术方案,指导工程施工,并贯彻到管理人员和操作工人。

合理布置施工场地,根据图监理工程师提供的测设基准资料和测量标志,进行现场坐标、高程测量,并将测量结果提交监理工程师核查,作为施工放样的依据,在此基础上建立施工控制网,以便对整个标段的建筑物实行同精度控制,确保工程质量。

由于本工程质量要求高,所以对自购材料的产地、厂家、质量严格把关,按规范要求使用前分批量抽检,合格的才能使用,并经业主、监理工程师认可,有必要的质保资料和复检报告。所有材料均经现场取样试验合格后方可用于工程。

根据设计要求,管材均采用F型钢承口砼顶管管材,接口采用钢套管。选用优良管材,处理好管子接口对顶管施工是十分重要的。对于成套管材,要按有关规范对管材作现场检查验收,如发现不合格品坚决予以退回。

所有材料通过汽车运至施工现场,原材料供应从货源、规格、计划、用量、采购办法、运输管理以及进场时间等方面列出周密详细的材料计划表,以确保工程的顺利进行。

为确保工程质量,保证工程进度要求,我公司计划在工程施工过程中,利用机械顶管设备施工。

本公司其他设备充裕,状况良好,可根据工程进展情况,随时调配机械设备,具体机械设备供应状况见下表。

拟投入本工程的主要施工机械表

本次顶管工程我公司计划安排1个机械顶管施工队,1个工作井、接收井施工队,1个普工施工队。

(2)工作井、接收井施工:模板制作10人,钢筋制作5人,砼浇筑5人,辅助工5人,

顶管工程一般要求24小时连续施工,每台套顶管设备需人员配备如下:

施工技术、质量管理,数据收集分析,发现并解决问题

操作机头运转、顶进,读取测量数据,分析偏差、纠偏,记录顶进数据

操作主千斤顶、泥浆泵、压浆泵,调整顶速、泥浆流量等

拌浆,调整注浆量及注浆压力

设备及配套电器的供电及运行安全

(4)普工施工:瓦工4人,辅助工10人,总计59人。

a临时设施位置及搭建标准

工地布置时因考虑到施工方便,施工现场只搭设值班工棚。工地配备货车一辆,供工地购买零星材料。

我单位将在建设工程项目部、主要施工段的出入路口或项目监理指定的位置设置施工标志牌。

根据工程特点,主要用电设备有顶管机、潜水泵、搅拌机、现场照明等。

工作时最大用电量约100KW,实际考虑用电量100×1.2=120KW。施工用电在施工工作井附近从主电线杆400KW变压器处接总下火配电箱,按表计费,费用自理。

线路布置时按三相五线制,每处下火均布设漏电保护器,并做到一机一闸,三级保护,确保用电安全。

为确保工程顺利、安全施工,工作坑及开挖部位低压(<36V)照明,合理布置照明系统。

施工中用水,由于机械顶管施工用水量较大,就近现场用水。

顶管工作坑、检查井施工,冲洗用水,养护、闭水试验及其它施工用水等废水,通过沉淀后,排入附近的污水管线中。

在选择施工设施、设备及施工方式时,我方将细致考虑由此产生的噪声对劳动力和周围地区居民的影响。

(二)主要工程施工方案

在甲方提供完整的导线点和水准点后,组织技术人员对甲供导线点、水准点进行闭合测量,确认无误后,引测/布置各导线控制网和水准控制网。测设各附属构筑物定位线和沟槽开挖线,并标出与管线冲突的地上、地下构筑物位置,建立临时水准点,测量管线的地面高程,以确定挖深。

(2)施工控制桩的测设

测设控制桩的方法:平行线法、延长线法及根据已有交桩和导线点引测在道路外增设布置临时控制点的方法。

(3)顶管施工控制测量

a测量控制网及井下测量平台的建立

1根据测量控制点,在井周围布设一个高精度的控制网,用以测放、检查和修正工作井井区和井下的测量点,如轴线点、井下的测量起始点和后视点等。

2测量平台置于井下顶管轴线上,靠近后靠背处,通过控制网将顶管测量起始点测放其上,并在井中布设2~3个稳固的后视点,以便互相校核。起始点对顶管测量精度至关重要,故井下测量平台要单独设置,不与管道、设备、后靠背接触,不受顶管操作的影响,以保持其稳定性。

1本工程顶管测量按直线顶管测量方法施工。顶管方向与高程控制可直接用置于井下测量平台起始点上的激光经纬仪对管头上方的光靶即可。激光经纬仪发射的激光束偏离光靶中心的距离,即顶管的偏差值,但方向相反。

2随着顶管进尺的增加,激光发射距离的增长,激光会发生散射,即打在光靶上的激光点会扩大,影响目视精度。此时顶管轴线采用支导线法控制,标高采用支水准线路控制。

1由于顶管的部分操作在工作井内进行,顶管过程中起始点和后视点发生位移是完全可能的,故每周均需对其进行检查校核,发现偏移过大需查明原因并及时修正。

2地面测量控制网上的部分点在顶管轴线上或工作井附近,可能因地面沉降等原因而移动,故也需不定期进行校核检查。

1、泥水平衡式顶管的基本原理

在泥水式顶管施工中,为使挖掘面上保持稳定,必须在泥水仓中充满一定压力的泥水,泥水在挖掘面上可以形成一层不透水的泥膜,它可以阻止泥水向挖掘面里面渗透。同时该泥水本身又有一定的压力,可以用来平衡地下水压力和土压力,从而保证周围地层和建筑物的稳定与安全。

泥水式顶管施工有以下优点:

①适用的土质范围比较广,如在地下水压力很高以及变化范围较大的条件下,它也能适用。

②可有效地保持挖掘面的稳定、对所顶管子周围的土体扰动比较小。因此采用泥水平衡式顶管施工引起的地面沉降也比较小。

③与其他类型顶管比较,泥水顶管施工时的总推力比较小,尤其是在粘土层表现得更为突出。所以它适宜于长距离顶管。

④工作坑内的作业环境比较好,作业也比较安全。由于它采用泥水管道输送弃土,不存在吊土、搬运土方等容易发生危险的作业。它可以在大气常压下作业,也不存在采用气压顶管带来的各种问题及危及作业人员健康等问题。

⑤由于泥水输送弃土的作业是连续不断地进行的,所以它作业时的进度比较快。

2、泥水平衡顶管机头、配套设备选择

根据工程区土质情况,采用MEP型刀盘可伸缩式泥水平衡顶管掘进机施工,该机的主要结构为无铰式结构,对称分布6只500kN单作用油缸,既起连接两端机头的作用,又起纠偏作用,机头前端一次组装有刀盘、泥浆仓、胸板、机头倾斜仪传感器、变速箱、电动机等液压控制柜及操纵平台安装在机头后的管节中,机头空间设计合理。

①进排泥泵:我们选用r=1.3以下的离心泵作为进排泥泵,不仅能泵送清水,而且可泵送泥浆。

②基坑旁通:基坑旁通可改变泥水循环方向,防止管内堵塞。

③泥水管路系统:包括泥水钢管、泥水软管、手动明杆式闸阀、流量系统、隔膜式压力表等。

该机械施工特点:机头前端的挖掘装置由自动伸缩的全断面刀盘及随动刀架组成。掘进时预调刀盘推力后,刀盘随土壤变化而前后移动,刀盘、刀夹相互配合自动调节切土口大小,保持预定推力不变,达到自动平衡正面土体压力的目的,机头前部还有与动力装置密封隔离的泥仓,调节泥仓内的泥浆压力即可平衡地下水。该设备是一种具有自动平衡作用的顶管机头,是目前最适合软土地层顶进,扰动土体最小的机种。

①顶管工程的测量工作是整个顶管工程质量的关键,它的实施好坏将直接影响到管线线形的平顺,甚至影响到顶管的顺利贯通,因此需精心实施,确保无误。

②本工程测量包括高程测量和左右偏差测量两部分。

③高程测量:在地面上把永久性水准引测至井边,通过垂直吊钢尺引测至井下,设临时水准点,再在管道内架设水准仪测至机头内标靶,即可知道机头高程偏差。

④左右偏差测量:可在后座设一激光经纬仪,在满足通视的条件下,直接看机头内标靶就可知道左右偏差。

⑤根据接收井预留口间隙,考虑到沉井土建施工存在误差,机头操作也存在误差,我们把管道内导线测量误差控制在±25mm。导线测量测回数定为一测回,必要时增加测回数。

①顶进工艺规定,允许顶力范围内最大顶距计算

根据设计要求,本工程管道顶进允许最大顶力Fmas=4000KN,因此,根据地质勘测报告给出的地质报告计算允许最大单向顶管长度LmasF=F1+F2F为顶力,F1为机头正向顶力,F2为管道摩阻,当采用泥水平衡法施工时,F1=1/4πD2γH(注浆减阻条件下)D为管道外径γ为土的容重,取20KN/m3H为管顶覆土高度,顶部硬壳层不计取最大值H=7米,F2=πDf,f为管壁与土的平均摩擦阻力。

本工程管道穿越土壤为软土类,f=4.0~6.0取f=4.5

4000=1/4π×0.962×20×7+π×0.96×4.5×Lmas

Lmas=279.9m

本标段最大顶距为60米,根据计算,本工程管道顶进只采用注浆减阻,各顶段均不需要安装中继间。但由于地下土质变化的偶然性,现场仍应准备两套中继间,以备土质变化时使用。

②工作坑设备的安装与拆除导轨安装的质量是保证管道顶进质量的重要一环,导轨采用50Kg/m导轨,导轨与支架连接采用铁路防爬器,避免由于钢轨可焊性差采用焊接时造成月光焊或断裂。导轨安装的标高,坡度、轴线位置必须准确无误,导轨要牢固可靠,中间不得有接点,安装完毕后要认真对其安装尺寸标高、轴线位置进行复核,符合规范要求后,方可进入下道工序施工。顶管后背必须坚固,并对其强度进行顶力计算,如不能满足要求对其进行加固处理。本工程顶进距离较长,采用3.0m×2.0m组合型钢后背,后背安装必须平整,钢后背后面用砂石塞实,确保不位移。液压千斤顶及油泵的选择应根据每个工作坑的顶进长度、土的内磨擦角、管道直径,管道重量进行计算,合理选用千斤顶及油泵。本工程φ800顶管采用400t液压千斤顶两台为一组。液压千斤顶应对称布置,顶力中心应在管底以上1/3管径位置,其方向必须与管道顶进方向平行,千斤顶底部支承平台要搭设牢固,确保千斤顶的稳定性。

顶铁的选择应小于液压千斤顶的行程,并考虑适当的安装间隙。工作坑集水井内设φ100排水泵一台,并备用一台,确保工作坑内不间断抽水。顶管工作坑内应设置低压照明设施,其电压不超过36V安全电压。导轨和后背安装完毕要由安质部组织自检,自检合格后报验监理合格后方能开始顶进工作。

顶管工作中的管道进、出洞口工作是一项很重要的工作,施工中要充分考虑到它的安全性和可靠性,要派专职安全员负责整个开洞的安全工作。进出洞的成功是整个顶管工程顺利完工的关键。预留的管道进出洞口直径应比管外壁大150mm,预留的洞口处应预埋环形钢板,环形钢板上焊接螺栓,在管道进出洞前安装止水橡胶板.

每个工作井边应设置一个不小于4m*4m*1m*3格的砖砌泥浆池,以便泥浆的沉淀,沉淀出的泥浆应用封闭完好的罐车运至指定地点。

整套顶管机械由顶管机头(含纠偏系统)、主千斤顶系统、排泥系统、触变泥浆系统、承力钢构件组成,安装分为井内、井外两部分。

参见设备安装工艺流程图。

4.4.5、顶管施工中要注意的问题

①当掘进机械停止工作时,一定要防止泥水从土层中或洞口及其他地方流失。不然,挖掘面就会失稳。尤其是在出洞这一段时间内更要防止洞口止水圈漏水。

②在掘进过程中,随时注意观察地下水压力的变化,并及时采取相应的措施和对策。

③在顶进过程中,随时注意挖掘面是否稳定,要随时检查泥水的浓度和相对密度是否正常,还要注意进排泥泵的流量及压力是否正常。防止排泥泵的排量过小而造成排泥管的淤积和堵塞现象。

④机头、管道刚入土时必须直顺,前10m顶进速度控制在20mm/min左右。

⑤由于机头在软土中顶进,且覆土深度足够,为减少地面沉降,顶进主要以控制土压力为主,土压力控制在90~110kN/m2间,顶进速度根据土压力随时进行调整。

⑥软土中纠偏反力小,纠偏灵敏度低,纠偏时以较大的纠偏角度进行,可采用“校正”、“恢复”两种方式。“校正”方式是根据机头轴线与设计中心线之间夹角大小,确定是否需要采取纠偏措施,纠偏角约为0.5°~0.8°,“恢复”方式是根据机头轴线与设计中心线之间的累积偏差量,确定是否需要采取纠偏措施,纠偏角约为0.4°~0.7°。

⑦注浆:以控制注浆量为主,控制在0.5~0.6m3/m,此时注浆具有填充纠偏形成的椭圆土洞的作用。

⑧到顶管机头距接收井约20m左右时,将管道轴线再精确复核一遍,为最后方向修正做好准备。

4.4.6、沉降控制及保护措施

根据过去经验,在顶进过程中,控制好顶进压力、注浆量、推进速度,以及控制好轴线测量工作,作到勤纠勤测,精心操作,精心施工,并在顶管沿线及路边重要建筑物设置沉降观测点,这样可有效的控制沉降,使最大沉降量控制在规范允许范围以内,达到预期的控制目标,确保管线与建筑物的安全。重要建筑物的沉降量和不均匀沉降量控制值,需会同业主及有关部门研究确定,施工中据此进行专人定期严格监测,确保建筑物万无一失。

该工程的检查井在工作坑的位置上,采用常规的方法施工,其它的检查井则采用倒挂的施工方法砌筑。

4.5.1、倒挂井施工

开挖时上部路面采用机械破除,下部土方进行人工开挖,开挖至1.0~1.5m左右开始四周砌砖,并铺设作业平台,竖立垂直运输用扒杆,为保证雨天能够施工,在顶部设工作棚。边挖四周边用红砖支护,每次倒挂深度不超过60cm,井中对称施工,随砌随粉,若遇土质情况较差时,每次倒挂深度不超过30~40cm,必要时安放2Φ6钢筋作为结构拉结筋。每次向下倒挂时必须保证上层砖墙具有足够强度,砂浆配合比正确,井壁相互垂直,无通缝,砌筑砂浆饱满,抹面压光,无空鼓、裂缝等现象。

4.5.2、检查井施工

1、砌井前检查基础尺寸及高程是否符合图纸规定。

2、用水冲净基础后先铺一层砂浆,厚1厘米,再压砖砌筑,必须做到满铺满挤,砖与砖间灰缝保持1厘米。

3、井身为方形时,采用满丁满条砌法,为园形时采用丁砖砌法。外缝用砖渣嵌平,平整大面向外,砌完一层后,再灌一次砂浆,使缝隙内砂浆饱满,然后再铺上一层砖,上下两层砖之间竖缝应错开。

4、砌至井身上部收口时,按坡度将砖头打成破茬,以便于井顺坡抹面。

5、井内壁砖采用缩口灰,抹面时能抓得牢,井身砌完后,将表面浮灰残渣扫净。

6、井壁与混凝土管接触部分,必须满砂,砖面与管外壁缝1~1.5厘米,用砂浆堵严,并在井壁外抹管箍,以防漏水,管外壁抹箍处提前洗刷干净。

7、支管或预埋管按设计高程、位置、坡度随砌井即安好,做法与上条同,管口与内壁取齐,预埋管在还土前用干砖堵抹面,不得漏水。

8、井身砌完后,外壁用砂浆搓缝,使所有外缝严密饱满,然后用扫帚将灰渣清扫干净。

9、检查井井盖、井框,完整无损,安装平稳,位置正确。

10、井身长宽,直径偏差控制在±20mm之内,井盖高程与道路一致,井底高程偏差控制在±15mm之内,并做好闭水试验。

工作坑内的检查井砌筑到一定高度达到一定强度后,即可施工工作坑回填土,土方回填前,要清除坑内的淤泥等杂物,抽净积水。

土方要分层回填,分层厚度为30cm,采用机械夯实,对于边拐机械无法夯实的部位,用人工认真夯实,回填土要分层取样做干容重试验,确保每一层的夯填质量。

本工程为污水管道工程,须通过闭水试验要求,方可交付使用。

4.5.1、闭水试验在管道及检查井外观质量合格;管道内未余土且无积水;全部预留孔洞封堵且不漏水;管道两端堵板承载力经过核算且大于水压力的条件下才可进行。

试验管段按井距分隔,长度不大于1KM,带井试验。当相邻两检查井的坡降大于0.5米时,这两个检查井的距离(及250米)即为最小的闭水试验检测长度。

按规范长度做闭水试验,先在管内灌水24h,使管道及井室砌体充分润湿,然后加水至闭水规定高度30分钟,待水位下降稳定后正式做闭水试验。并对实验过程(包括加水标准高度、水位下降情况、30分钟水位下降平均值)进行记录,闭水试验合格后,经业主代表及监理签认后方可进行下道工序的施工。

实际渗水量按下式计算:q=W/T×L

式中:q——实测渗水量(L/(min));

T——实测渗水量观测时间(min)

DB/T 51-2012标准下载L——试验管段长度(m)

管道允许渗水量按下式计算:Q=1.25√D

式中Q——允许渗水量(m3/(24h.km));

对施工结束的工程部位,在下道工序开工前,制定明确的保护措施,以免污染或损坏已完成的工程部位,具体措施为:

1、管材在运输、下车、安装等过程中,注意防护,避免损伤。

2、在施工过程中砼及砂浆严禁直接倒在工作坑内,对散落在工作坑内的砂浆及时安排专人清理,未到龄期的砼路面严禁车辆、行人在其上通行。

3、及时做好各种予埋工作HJ 1014-2020 非道路柴油移动机械污染物排放控制技术要求.pdf,严禁乱凿乱开洞。

4、工程完工后,交付使用前安排专人看管,保护管道、砼路面不受损坏。

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