顶管工程施工方案 19页

'天津市DN1000管道顶管工程施工组织设计审批：审核：编制：天津畅通管道安装服务有限公司2013年7月29日 目　　录一、工程概况二、编制依据三、主要机械设备的选择四、资源配备和控制五、主要施工方法和措施六、主要工程量七、施工进度计划八、安全文明施工保证措施九、环境保护措施 一、工程概况1、工程概述本工程为天津市DN1000管道顶管工程。管材采用钢承口钢筋混凝土管材，单根管长2.5米，采用顶管的施工方法进行施工。本工程顶管长度共为100米。本工程管道覆土4米。本工程包括工作坑的制作，管道的顶进。2、本工程按照ISO9001-2000质量管理体系控制和管理。其中DN1000管道顶进过程为特殊过程。本工程质量目标：合格。二、编制依据1、设计图纸及设计说明2、《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-20083、《泥水平衡顶管掘进机作业指导书》Z/GJS011-2001三、主要机械设备的选择顶管机：根据顶进沿线的地质条件及以往同类工程的施工经验，为保证道路安全和工程进度及顶管质量，本工程选用DN1000泥水平衡顶管掘进机。泥水平衡掘进机依靠机头前端的刀盘切削土体，通过泥水搅拌仓，把切削的土体搅拌成泥浆，利用给排水循环系统，把泥浆输送到地面泥浆罐内。随着泥浆的抽出，随着顶进。通过控制顶进速度和土压来保持土体的稳定。泥水平衡掘进机适合顶进土质范围：粘土、沙土、淤泥质土、黄土等各类土质。具有顶进速度快、施工安全、顶进质量好等优点。四、资源配备和控制1、人员配备计划：序号岗位名称数量序号岗位名称数量1项目负责人1人7焊工2人 2施工员1人8测工1人3质检员1人9电工1人4安全员1人10触变泥浆调配员2人5材料员1人11管道工2人6机械手2人12配合民工4人合计19关键与特殊工序的操作人员应持证上岗。2、主要施工机械设备配备计划：序号机械设备名称型号数量1泥水平衡掘进机DN10001台2液压千斤顶200t2只3液压站31.5MPa1台4顶铁DN10001套5吊车25T1辆6挖掘机1m31台7电焊机2台8注浆泵2台9潜水泵10台由材料员兼职负责按公司《设备管理程序》和《固定资产管理规定》对现场设备进行维护管理。3、测量与监视装置配备计划：序号测量与监视装置名称型号1水准仪DZS3-12塔尺5m3激光经纬仪DJJ2-24皮尺50m 上述测量与监视装置由项目部质量负责人负责建立技术状态记录，使其处于完好工作状态，并建立测量与监视装置的发放及返还记录。由测量员负责检验试验设备仪器的使用和维护执行《测量与监视装置的控制程序》。4、物资采购及控制：本工程所需主要物资为钢承口钢筋混凝土管，甲供。辅助物资为焊条、膨润土等。辅助物资由公司供应科制定采购计划，经公司主管物资领导审批后，由供应科与合格名录下的厂家签订采购合同。采购方式为自采，由材料员负责执行《采购控制程序》。五、主要施工方法和措施㈠、工艺流程施工准备（施工人员进场—测量放线、引测施工控制点—施工设备进场）—钢板桩—工作坑开挖及支撑—工作坑底板浇筑—顶进设备安装、调试—顶管机出洞—吊放第一节管—顶进（注浆减阻）—依次循环—顶管机进洞、顶管结束—拆卸设备㈡、主要施工方法1、施工准备⑴、认真熟悉及审查图纸，领会设计意图，查看现场、校核现状资料，进一步确定管材、劳动力、机具、材料设备的供应计划。⑵、组织施工人员认真学习工程技术文件，深入了解工程性质，工程范围、设计意图、施工期限、各种管道及构筑物的具体情况，工程质量要求、技术和安全措施等，对参加施工的施工队下达施工任务，进行技术交底。⑶、开工前对地上地下障碍进行调查，搞好施工现场三通一平工作，布置好施工作业区。⑷、开工前教育职工不扰民，不乱泼乱倒，爱护周围环境，与周围居民搞好团结，讲究精神文明。⑸、落实好驻地的安全、防火、防盗措施。 ⑹、临时路的铺设视现场实际情况而定。2、测量放线施工前由设计、甲方、施工单位三方确定轴线及水准点高程，并建立相应的地面控制点，便于施工时复测，经监理部门进行验收后再进行施工。建立地面地下测量控制系统，控制点设在不易扰动，视线清楚，方便校核，易于保护处。3．工作坑（1）工作坑的位置与尺寸工作坑尺寸根据顶进管道和施工设备的实际情况。为满足施工设备安装、运行及操作、材料存放场地、人员上下、下管、出土等施工作业面。拟定主工作坑尺寸为：主工作坑：长8米，宽4米副工作坑：长5米，宽4米（2）主工作坑作法①主工作坑（见附图）首先进行工作坑的测量放线，然后制作工字钢支护。主工作坑后背采用12米长36b#工字钢竖排密打，其它侧采用12米36b#工字钢一横一丁咬打。工字钢支护施工完毕后即可进行工作坑的开挖，工作坑采用人机配合开挖，工作坑内用36b#工字钢焊接二道矩形支撑框架，框架采用36b#工字钢双拼，支撑四周加焊三角支撑。第一道框架位于地面以下1.3米处，第二道框架设置在距离设计管顶以上0.5米的位置。②基础做法：基础做法参照设计图纸进行施工，底板采用C30砼300mm厚，底板内预埋尺寸为300mm×150mm铁板，对称分布在两条管道中心线的两侧，每隔0.8 米铺设两块。其上焊接两条导轨，安装完成后应对其质量进行检查，每条导轨测其4点高程，高程必须一致。③主工作坑排水措施：坑内采用集水井排水的方法进行降水。主工作坑内对角设集水井两座，井径0.5米，主工作坑基础下1米，坑底四周设0.3×0.3米排水沟,1%坡度坡向集水井，井内稳泵，昼夜排水。4．顶管施工（1）、顶进设备安装①、把地面上建立的测量控制网引至工作井内，并建立相应的地面控制点，便于顶进施工时复测。②、工作坑内精确测放轴线。③、稳置轨道轨道采用钢制轨道，表面平直光滑无毛刺，轨道高20cm。根据设计管道的标高、坡度进行轨道安装，轨道中心线与管道中心线在同一垂直平面内，轨道与底板基础连接牢固。④、主顶油缸架稳置依照轨道和管道中心线、高程为参考，进行稳置主顶油缸底架，油缸底架中心线与所顶管道中心线在同一垂直平面内，油缸底架及主顶油缸稳置要牢固并在允许偏差范围内。⑤、后背铁稳置DN1000顶管后背铁采用2m×2m后背铁，厚度40厘米并以钢板为模板打C20砼300厘米厚，后背铁受力面平直，具有足够的刚度和强度。后背铁安装要紧靠工作井后背工字钢，与工作井底板充分接触并与管道中心线垂直，安装偏差要在允许范围内。⑥、设备联接 主顶油缸的油路应并联连接，每台油缸应有独立的进油、回油的控制系统。其它各设备之间按规范进行连接安装，安装完毕后进行调试。⑦、供电系统的设置供电系统由变压器（若无电源采用发电机）、总控箱、分配箱、开关箱和用电设备及输电线路组成，总控箱、分配箱、开关箱及升压装置的布置应符合相关规范要求，并采取防雨、防晒措施；输电线路采用线板架设并标识，线路架设应横平竖直、符合相关要求，管内线路架设采用在钢套管上焊接一块扁铁作为支架。、⑧、泥水循环系统的设置泥水循环系统由进水泵、回水泵、4寸管路组成。进水泵放置在事先制作好的清水池内，通过进水管道与掘进机进水管道连接。回水泵放在工作坑内通过管道与掘进机回水管道连接，回水泥浆通过管道排至泥浆沉淀池内。在工作坑内进回水管道分别设置蝶阀。⑨、设备调试A、所有的电控系统安装完毕后对电控系统的连接及控制开关进行调试，检验线路连接是否正确、开关是否灵敏。B、对主顶油缸及油泵站进行调试，检查油管是否连接正确、油泵站运转是否正常、油路控制闸阀是否完好、顶镐出镐缩镐是否正常，对油管进行排气处理。C、对测量系统进行校验，检验支架的稳定性和安全性，对仪器进行摆放调试。D、对机头的各项开关进行调试，检验电压表、电流表；检验刀盘转向是否与控制相符；检验纠偏系统是否运转正常；检验土压表是否灵敏。（2）、顶进：本工程采用DN100 0泥水平衡顶管掘进机，顶进分为初始顶进和正常顶进两个阶段，掘进机从顶进开始到第一节管子接上并与掘进机连接好之前的顶进称为初始顶进，在此以后的顶进称为正常顶进。在这两个阶段“报警系统”必须开启，予以监视。A、初始顶进初始顶进阶段缓慢进行不可以进行纠偏，要始终注意观察掘进机与基坑导轨的接触情况是否正常，如果不正常或有大的变化，必须停止顶进，经原因分析后，再决定是否继续顶进。启动刀盘、打开进回水系统，出水口正常出泥浆后，顶镐徐徐顶进，速度小于30mm/min，有异常立即停进。B、正常顶进泥水平衡顶管施工在正常顶进中，开顶前观察进回水系统是否正常，然后打开进回水截止阀，关闭旁通阀。再观察出水口出水是否正常，泥水仓水压是否正常，正常后开动千斤顶顶进。顶进过程中，严格控制泥水仓的压力，刀盘扭矩电流，并随时观察出水口出水情况。一节管顶完后，先关闭千斤顶和刀盘，然后打开旁通阀，关闭进回水截止阀。C、管节止转的方法和措施顶管时，机头在刀盘及出土机的作用下会发生旋转，对机头的旋转主要采用加压重块的方法，先在机头两侧做好放压重块的架子，并均衡放置重块，当机头右转时，将右侧压重块搬向左边，反之将左侧压重块搬至右侧。压重块应采用铅块，因其体积小、比重大，便于搬运。（3）、测量、纠偏方法：泥水平衡顶管掘进机的纠偏系统是由四组纠偏油缸构成的，纠偏的控制是根据管道激光测量定位系统来决定的。在顶进过程中，激光经纬仪从始至终进行跟踪测量，激光纠偏系统随时根据激光点的左右上下进行纠偏。顶进第一节管时，每顶进0.2~0.3m即对中心线和高程测量一次，顶进正常时，每顶进0.5~1 .0m测量一次，发现偏差及时调整纠偏，加以修正控制。做到勤测勤纠，先纠高程偏差后纠左右偏差，并做好纠偏记录。在顶进轴线的沿线需设置沉降点,每50米应设定一个坐标点,及时掌握每个坐标点的动态和数据，以便及时调整顶进的相关数据。（4）、泥浆减阻的方法和技术措施长距离顶管的成败在于减阻的好坏，采用触变泥浆减阻护壁的施工措施，即在管壁与土壁之间注入触变泥浆。本工程专用的顶管机外径尺寸比管节外径大20mm，故顶管机在土层中顶进时使管节外围形成20mm的空隙，如能及时有效向该空隙注入触变泥浆填充在管节外围，形成一个较完整的泥浆套，顶进时既可有效减阻又能起到支撑土层的作用，加快顶进速度。反之，泥浆套不能形成，顶力将急剧上升，严重时将可能顶坏管节，甚至使顶管工作失败。①、触变泥浆的配比触变泥浆配制：选用较好的钠基膨润土，膨润土：水=1：8（重量比），采用机械定量搅拌桶把水与膨润土搅拌均匀然后打入几个注浆罐，静置12小时，使其充分吸水，膨润成胶体，利用比重计测其比重，掌握在1.15g/cm为宜。②、注浆孔布置顶管机机尾部均匀设置三只压浆孔，顶进时及时跟踪注浆，确保在顶管机后面及时形成完整的泥浆套。每两节管安排一节有浆孔的混凝土管，管内三只压浆孔120°对中。通过1寸高压注浆软管接通三个压浆孔与输浆总管，每个注浆孔均安装闸门进行独立控制。③、同步跟踪注浆 制作触变泥浆采用机械定量搅拌罐把水与膨润土搅拌均匀，静置12小时，使其充分吸水、膨润成胶体。将地面配制好的触变泥浆经注浆泵增压后进入输浆管，通过环形管注入顶管机及管节的压浆孔，形成泥浆套。当管节顶进时，利用顶管机尾部环向均匀布置的三个压浆孔，与顶进同步跟踪注浆，以确保当掘进机向前时在其后形成的环向空隙立即被泥浆充填，从而形成完整的泥浆套。④、补压浆管节在顶进过程中，由于部分浆液流失到土层中，因此必须间隔一段时间后进行补浆。⑤、压浆量与注浆压力压浆量原则上控制在同步跟踪注浆量为管节外理论空隙体积的4倍左右，注浆压力值不宜过高和过小，依据采用浆液的粘度和管路长度，压浆站的压力初步控制在20~50KPa。（5）顶管施工重要工序质量技术措施：A.测量仪器的安放：采用激光经纬仪监测施工，仪器可固定在主顶油缸架中间，镜管轴线与顶管中心线在一条线上，仪器托架做成可调的，便于调整，做到在顶进过程中随时监测顶管的顶进趋势。B.测量：1）地面监测采用0.5”级全站仪直接布置地面控制桩。在顶管施工期间必须对控制桩进行复测，每顶80m对控制桩进行复测一次。2）井内测量通过控制桩用仪器定出井下管道顶进轴线测量仪器的位置，同时在测量仪器对面井沿口与井壁上分别设置测量仪器的复测校核点与线，以便在管道顶进轴线测量过程中对仪器自身位置的位移进行检查；仪器位置的复核每隔6小时一次。3）管道顶进轴线测量顶管掘进机内垂直面设置顶进轴线灯箱型光靶。顶管掘进机内水平面设置坡度板，测量顶管掘进机的倾斜和旋转。 在顶进过程中要随时对顶进轴线的测量，并记录3次/节管子，顶进轴线与设计轴线一旦发生偏差，要及时采取纠偏措施，减少偏差数值。在出洞、进洞及纠偏过程中，适当增加测量次数。4）设置对工作井位移与倾斜的监查点，实行不定时监查，随着顶力的增加而增加对工作井位移与倾斜监测频率。C.工作坑挖到位后，应人工清底,以免土体扰动。D.安放机头：利用吊车平稳的吊装到导轨上，要保证机头外皮下部一定与导轨接触密实，不能有翘起或偏斜，以确保顶进质量。E.顶进：顶进过程中，管材供应必须及时，避免机头顶进停止造成轴线偏差；或者顶进完毕的管道与周围的土体固结，增大摩擦阻力。应在保证顶进50厘米纠偏一次的频率下，根据实际情况进一步增加检测频率，确保管道的高程控制及轴线控制的误差在允许范围内。同时，管道进出洞口时应加以重视，接收坑的围护工字钢必须在管道顶进到离进坑0.3米范围内再拔除，避免过早拔除后顶进对土体产生过度扰动发生塌方或滑坡。当遇到软质土层或流砂情况时，容易使顶管机自身产生旋转，这是由于刀盘的旋转而顶管无法克服刀盘的反向转矩，遇到这种情况，可暂时关掉进排水泵再徐徐顶进，目的也是提高刀盘的转矩。必须同时准确判断刀盘的转向，千万不可逆向旋转。必须注意的是泥水仓的压力绝不允许其超过顶管机所能允许的最高压力。F.减阻泥浆质量控制：拌制后的浆液，注入储浆池，其功能一是存放浆液，更重要的是使浆液得到充分的膨胀，一般停置时间为24小时。顶进施工中，要保证浆液能注入到管壁外，填充管外土体间隙后形成完整的浆套达到减少阻力的目的。材料方面，采用触变泥浆，拌浆工作应提前于顶管进行，因膨润土系列的润滑浆，不仅需要搅拌，而且要有足够的时间浸泡，这样才能使膨润土颗粒充分吸水、膨胀。膨润土的储藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间，应参照规范进行，使用前必须先进行试验。 G.测量纠偏：在顶进中纠偏，小角度纠偏，做到勤纠少纠。为控制质量，在顶管施工过程中，如果出现异常的偏差或纠偏失效，必须在允许偏差标准以内就停下来，分析原因，找出对策再继续顶进，质量负责人要实行现场监控。六、主要工程量序号名称数量1工作坑2座2DN1000顶管长度100米七、施工进度计划根据建设单位要求制定施工进度计划，总工期为20天。八、安全文明施工保证措施1、安全施工保证措施⑴、组织全体施工人员学习国家和地方的施工安全法规，建立出入施工基地和现场的管理制度，严格执行安全操作规程。⑵、各施工现场设置专职安全员，并授予对施工生产中出现的不安全的因素，采取措施的权力，防止事故发生。本工程容易出现的不安全因素为：塌方、火灾、中毒、触电、物体打击、机械伤害。⑶、工作坑四周设护栏，要牢固，不得堆放各种材料及设备，坑内设置带护栏的爬梯，夜间设防水照明灯与警示灯。⑷、工作坑开挖前必须作好降（排）水。⑸、作业时要随时注意检查土壁变化，发现有裂纹或部分塌方，必须采取果断措施，将人员撤离排除隐患，确保安全。⑹、氧气瓶和乙炔气瓶工作间距不小于5米，并运离火源和高压线。氧气瓶、乙炔气瓶应分别稳固放置，不得混放一起，气瓶要防止暴晒。⑺、对易燃易爆危险品，严格进库、发放、领用登记手续，库存和在用的易燃易爆物品定期清理盘查，严加保管。 ⑻、严格易燃易爆危险品安全检查制度，及时发现问题，消除隐患，对检查情况做好记录，确保安全。⑼、在工作井内施工前要利用小动物或检测仪进行检测。在确认无危险的情况下进行施工。⑽、施工现场要做好食堂和食物的卫生防止食物中毒。⑾、为了防止在施工过程中意外停电，本工程配备一台180KW发电机。施工现场临时用电必须执行三相五线制，三级控制两极保护，做到一机一闸一箱一漏。⑿、所用电气设备的类型必须与工作环境相适应，必须按规定做好接地或接零保护，使用前必须进行绝缘检测并定期进行检查，雨雪天或修理后，检测合格方可使用。⒀、电工必须持证上岗，作业时必须穿好防护用品。⒁、起重吊装作业时臂杆要与高压线保持必要的安全距离，一般禁止在高压线下方进行吊装作业。在高压线一侧作业又不能保证安全距离（小于6米）时应采取防护措施。⒂、管道内照明必须使用24V低压照明设备，灯线用二芯胶皮线引入管内。有接头的地方需用防水胶布封好。手持电动工具应使用专用的电闸箱。⒃、各岗位人员在工作前要认真观察周围环境，对环境四周要有一个整体的印象，防止周围物体伤到自己。⒄、现场人员不得在起重吊装的重物下停留或站在起重臂杆下。⒅、凡操作机械设备的人员要熟知本岗位的安全操作规程，不得违章作业。⒆、机械设备的防护罩等装置必须齐备，不得有裸露的旋转部位。⒇、进入工地人员必须佩戴安全帽，非工作人员禁止进入工作区内，顶铁使用前要检查，顶进时顶铁两侧不得站人。退镐时人员也要离开镐头，以免发生意外，出现工伤事故。 （21）、管道卸车、安装时，起吊管子设专人指挥。进入现场的操作人员必须佩带安全帽，重物下严禁站人。（22）、夜间施工时严格控制照明、噪音,及其它影响居民休息的施工.（23）、当穿越地下障碍施工时，要采取必要的保护措施，尽量避免对原有地下各种管线的损坏。（24）、电工、焊工、起重工等技术工种人员必须持证上岗。（25）、顶进时，不得在顶铁上面或侧面站人。（26）、下管时，确定安全后方可起吊，工作井内严禁站人。当管节距导轨小于50cm时，人员方可靠前工作。（27）、顶进过程中应用有毒有害气体检测仪进行检测，如果管内有害气体含量超过临界值或氧气缺乏时要进行管道内强制通风。（28）、施工现场要做好食堂和食物的卫生防止食物中毒。2、文明施工措施⑴、施工现场根据临时征地范围分生产区、生活区、办公区，有明显的标识和界线。施工现场和生活区不乱堆、乱放、乱泼、乱倒、乱排积水，施工现场设置围挡，保证施工现场整洁。⑵、教育全体参加施工人员少扰民，尽量减少施工给周围群众带来的不便。⑶、施工人员统一着装，佩戴标识，统一指挥。⑷、施工中无法避免的对各种设施的影响，应复原使监理工程师满意。⑸、竣工后，立即从现场搬走，清除施工机械、多余材料、垃圾及各种临时设施，保持现场清洁整齐。九、环境保护措施1、采取合理的措施，保护现场附近施工基地的环境，应尽量避免因施工引起的污染河水、噪声和其它因素对公众或公众生产、生活等造成伤害或妨碍。 2、现场材料堆放，机械停放，要做到整齐有序。减少扰民降低污染和噪音。3、运料车辆经过居民区道路要慢行，严禁遗洒。4、对废油、废水、废渣到指定地点排放，以免污染空气和水源。5、对周围的水电设施及交通道路要做好保护，不得损坏。6、控制使用柴油机做动力机械，以防制造太大噪音。工程完工后，要做到工完、料净、场清。7、施工过程中注意对原有建筑物、构筑物和地下管线等设施的保护。8、施工排水排至河道中或指定地点，并应设置沉淀池，以免泥砂沉积堵塞河道。 '