顶管施工组织设计 17页

'顶管工程施工组织设计 目录第一节工程概况、地质情况和工程特点1一、工程概况1第二节施工总流程2第三节主要项目施工方案3一、施工前期准备3二、测量放样及复核4三、工作井、接收井施工4四、工作井上下设备安装准备4五、工具头吊装下井、全套设备调试5六、穿墙初始顶进5七、正常顶进6第四节顶进施工进度计划10第五节各项资源需用量计划11一、机械设备计划11二、劳动力计划11三、材料计划12第七节工程项目的施工组织12第八节各项技术组织措施13一、质量措施13二、安全措施14三、现场文明施工措施15 顶管施工组织设计第1页顶管施工组织设计第一节工程概况、地质情况和工程特点一、工程概况1、工程概述及方案选择工程总情况：本工程位于广州西湾路同德围，为DN800混凝土顶管污水工程。顶管分为两段顶进，两段顶管约成100度相交。总长度约为100m。工程地质情况：本管穿越的地质为人工填土、淤泥和砂层。地下水位埋深为1.8m，属于小口径顶管中顶进距离较大的顶管，地质变化大，为水下顶管，对施工的要求高。工作井接收井：本顶管工程拟设一个工作井和两个接收井。工作井设置在两个管段的相交位置上；接收井分别设置在另外两端。工作井采用钢板桩加内支撑进行支护，井内浇筑3m高的钢筋混凝土内衬结构，井内净空为6mx6m；接收井采用人工挖孔桩工艺进行施工，接收井大小为净空Ф3500圆井。管材：污水钢筋混凝土管内径d=800mm，管壁厚度t=80mm，外径D=960mm，每节管长度2500mm，混凝土强度C50，采用“F”型接口，管的端头采用9mm的多层胶合板作衬垫，管节接口采用优质止水橡胶条止水，管壁预埋压浆管。施工工艺选择：经调查分析研究及结合本公司在设备和施工及相关的技术能力，该排水管铺设拟采用密封泥水平衡式顶管工艺进行非开挖施工。第15页 顶管施工组织设计工程开始全线复核施工检查井、回填工作井接收井竣工验收、退场工作井、接收井施工施工前期准备测量放样、复核工作井上下设备安装准备工具头吊装下井、全套设备调试穿墙初始顶进正常顶进到达顶进及准备工作出洞拆除管线、吊出工具管下一段顶管第二节施工总流程第15页 顶管施工组织设计第三节主要项目施工方案一、施工前期准备施工队伍进场后，除了首先在工作井及接收井施工范围内进行围蔽、“三通一平”、临建搭设、进行周边管线建筑物调查标志工作。(1)工作井接收井的施工现场按规范标准围蔽，平整场地，接通水电。将建设单位提供的水源，采用Æ25mm镀锌水管接到工作井，水管埋入地下200mm；用电布置如下：设置总电箱，将建设单位提供的电源接到总电箱，由总电缆线接出各电箱到工作井位置，然后按国际《建设工程施工现场供用电安全规范》要求，对施工现场的电气设备均采用具有重复接地的专用保护零线的五线制(即供电方式采用TN－S系统)，在场内分别布置动力、照明等线路。用电设备主要为：密封泥水平衡式工具头、渣浆泵、螺杆式泥浆泵、简易龙门吊、泥水处理设备、后座泵站、电焊机、水泵、照明用电，工作井施工面用电约需要提供130KW。(2)由于工作井接收井施工范围内可能有地下管线，在井制作施工阶段及顶管顶进阶段会对附近管线造成一定的影响，为保证地下管线的安全，现需要运用专用先进设备对地下管线进行详细的探测及现场探挖明确地下管线的详细位置，以便在施工中各个阶段对其进行保护，避免造成对地下重要管线的损坏。首先，先向相关单位索取地下管线资料，如规划局、电力局、电信公司、煤气公司、自来水公司、市政公司。其次，采用先进的地质雷达配合人工实地进行探测，探测范围：工作井围护外边线外围3m的范围。探测的深度为地面至-12m范围。探测要求：提供地下管线的分布图，分布图包括管线的中心线位置、管线类型、埋深、管外径、现场所有管线检查井的位置。提供相关管线变形的警戒值。再次，根据仪器探测的管线分布图，在排水管、给水管、电缆等管线位置探挖，进一步明确其位置，探挖范围为井的施工位置，将井围护轴线位置开挖一个矩形的沟1m宽3m深，沿围护轴线挖一周。表面的路面用风镐凿除，当地质不好探挖深度过深时，采用20#钢板桩支护木方反撑。管线的位置探挖出来后，把管线的外边线用漆引到管线旁边的固定物上，以便施工时避开管线。根据提供的“地下管线图”第15页 顶管施工组织设计在现场将已知的管线用油漆及钢筋或木牌作好标志，主要为管线的类型、埋深、走向。如果周边有需要保护的建筑物，需要将建筑物的原有裂缝用封条作好标志，并拍照，作为备用资料。二、测量放样及复核根据提供的测量基准点，按设计图纸要求进行工作井及接收井的放样工作，并放出顶管起点及终点的位置及顶进的高程，在工作井正前方墙体顶部及底部、工作井后靠背中部顶部、接收井地面用钢筋及油漆作好测量控制点的标志。测量放样需复核后方可进入下一工序的施工。三、工作井、接收井施工施工方法：工作井净空6m×6m，接收井净空为Ф3.5m，工作井采用钢板桩围护，挖掘机挖孔成井（施工1道围檩），最后施工集水井、底板、内衬墙；垫层采用素混凝土，厚度100mm；集水井尺寸为0.7m*0.7m*0.7m，位置在穿墙管附近；底板厚度300mm，配筋为单层双向ф14@200；内衬墙厚度200mm，配筋为单层双向14@200；钢筋的搭接长度按规范要求，井各个部位施工的混凝土采用商品混凝土，标号C25，内衬墙穿墙位置预留ф1200mm孔，在孔位安装好穿墙止水装置，当顶管穿墙顶进时，拔掉钢板桩，迅速顶进工具头。接收井用于接收顶管机头，为圆井，采用人工挖孔桩工艺，接收井护壁厚度200mm；井壁结构只考虑素混凝土圆周抗压受力；为防止护壁之间脱节和护壁开裂，护壁配水平和竖向构造钢筋φ8@200.四、工作井上下设备安装准备工作井施工期间，可进行工作井上的设备安装准备，包括砌好工具头系统的泥浆池砖墙及触变泥浆系统的泥浆池砖墙、安装好泥水处理系统、安装好进泥浆的渣浆泵及管道系统、压触变泥浆的螺杆式泥浆泵及管道系统、安装好地面操作系统及操作系统的防雨棚、接好水电。工作井施工完毕后，可进行工作井下的设备安装准备，包括穿墙位置止水密封橡胶的安装、整体式顶进构架的安装（最重的部件约10T）、出泥浆的渣浆泵及管道系统的安装、测量系统的安装。第15页 顶管施工组织设计五、工具头吊装下井、全套设备调试工作井上下设备安装完毕后，将运到现场的工具头(约5T)吊装下井，将电力电缆、信号线、油管接好，对整机进行现场调试、对整体式顶进构架进行调试、对泥水处理系统进行调试、调好测量系统的激光经纬仪，调试工作必须全面细致，确保正式顶进时设备的万无一失。六、穿墙初始顶进清除穿墙预留孔内杂物和混凝土，安装橡胶止水圈。将工具头吊放在顶进导轨上，顶出推进千斤顶，将环形顶铁对准工具头尾部，将工具头缓缓推进到穿墙管时停止，然后拔起穿墙洞口前端的钢板桩后，则进行正常顶进。第15页 顶管施工组织设计七、正常顶进1、泥水平衡式工具头顶管施工工艺流程泥水平衡式工具头顶管施工工艺流程图：④⑤⑥拆开各管路、砼管吊装、各管路安装②顶进、调整进出渣浆泵流量到达平衡①工具头刀盘转动、开进出渣浆泵顶进前准备①所有机械设备交班检查泥水处理系统处理砂土、⑥装车、外运顶管工种：①工具头机械工兼测量工②泥浆工③电工④电焊工⑤起重工⑥杂工顶管管内管道：A电缆管B触变泥浆管C进泥浆管D出泥浆管E信号线F油管1个顶进循环结束、重复顶进1个行程⑤整体式顶进构架调节顶块①测量工具头的偏位、作好记录、纠偏②泥浆制作1节砼管顶进1个行程顶进结束②压触变减阻浆2、各个主要工序施工方法(1)顶进前准备所有机械设备交班检查顶进前，机械工需要进行交接班手续，将记录的设备运转情况表交个下一个班组的机械工，并进行口头的设备运转状况交班，刚上班的机械工需要对控制台、各个泥浆泵、管道、测量系统、工具头等进行例行检查。第15页 顶管施工组织设计(2)工具头刀盘转动、开进出渣浆泵交班和例行检查完毕后，接通电源，将工具头的刀盘转动，当设备的参数稳定后，开进出渣浆泵，开始泥浆循环。(3)顶进、调整进出渣浆泵流量达到平衡工具头的操作全部采用在管道外(工作井上)控制台控制，只需1个机手操作，可实现对工具头刀具的转动、纠偏控制、压力显示、实时监控(工具头安装了摄像头、控制台上安装了电视机)。顶进千斤顶，观察工作仓的土压力表，调节渣浆泵的流量达到工作仓的泥水平衡，其平衡的原理是，当进泥和吸泥泵稳定工作时，调节进泥和吸泥的泵量，使工作仓内应保持一定压力，仓内泥水压力应与地下水压力相平衡，泥水压力过大，地面隆起；泥水压力过小，地面沉陷，所以控制顶进与出泥的速度相当关键。(4)泥水处理系统处理好砂土、装车、外运采用泥水平衡式工具头出土，需要在工具头中注入含有一定泥量的泥浆，通过大刀盘切削工具头前方的原状土，与注入的泥水搅拌，泥水通过吸泥泵排到地表泥水处理系统处理，泥浆可以反复循环使用，处理好的泥沙用泥浆车外运。(5)测量工具头的偏位、作好记录、纠偏测量方法，在工作井后座位置设置测量机座，测量基座由地面引入地下，避免工作井的变形引起的误差，将激光经纬仪放置在其上调平后，使激光经纬仪发射的激光沿着顶进方向水平射出，打在工具头的测量靶位上，通过望远镜读出工具头的偏差。每隔0.5m记录一次。（辅以人工测量校对）纠偏办法，顶进中发现管位偏差5mm左右，即应进行校正。纠偏校正应缓缓进行，使管节逐渐复位，不得猛纠硬调。校正方法采用工具头自身纠偏法：控制工具头的状态(向下、向上、向左、向右)，这种方法纠偏方法良好，每次纠偏的幅度以5mm为一个单元，再顶进1m时，如果根据工具头的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势没有减少时，增大纠偏力度（以5mm为一个单元），如果根据工具头的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势稳定或减少时，保持该纠偏力度，继续顶进，当偏位趋势相反时，则需要将纠偏力度逐渐减少。(6)1个行程顶完后，整体式顶进构架调节顶块当顶完1个行程后（1m），停止顶进，调节整体式顶进构架顶块，可继续顶进下一个行程。第15页 顶管施工组织设计(7)触变泥浆系统顶进过程中，需要经常进行压触变泥浆工作，以减少顶进的阻力，触变泥浆系统由拌浆、注浆和管道三部分组成。拌浆是把注浆材料兑水以后再搅拌成所需的浆液(造浆后应静置24小时后方可使用)。注浆是通过注浆泵进行的，根据压力表和流量表，它可以控制注浆的压力(压力控制在水深的1.1—1.2倍)和注浆量(计量桶控制)。管道分总管和支管，总管安装在管道内一侧，支管则把总管内压送过来的浆液输送到每个注浆孔上去。注浆孔布置为：工具头后3节砼管各设一道、之后每间距5m设一道补浆孔(间隔2节砼管)。注浆流程：造浆静置――注浆――顶管推进(注浆)――顶管停顶――停止注浆(8)顶完一节管后，拆开各管路、砼管吊装、各管路安装顶完一节管后，拆开所有管线（电力电缆、信号线、油管、进出泥浆管、触变泥浆管），进行砼管吊装后，安装好所有管线（电力电缆、信号线、油管、进出泥浆管、触变泥浆管），继续顶进。3、其他附属施工方法(1)顶管工作面排水地下水由工作面流向工作井集水坑，再用泵排出地面。(2)管道渗漏的治理对管道渗水和漏水点，先凿V形槽，埋入导水水管，用快凝水泥封闭管周，待水泥由一定强度后，用手动泵压入水泥水玻璃浆液封堵。(3)顶管内通风顶管内面无人，如果需要进去维修设备等，进管之前需要通风，采用压入强制性通风措施，用风机通过1.5英寸铁管向顶管工具头压风。(4)照明及用电施工用电主干线采用380V三相五线制，接通地面、工作井、管道内、工具头、管道照明采用12－24V低压电源供电。(5)顶管坑内检查井的砌筑管道完成后，按设计图在坑内用砖砌筑检查井，井内外批防水砂浆。待砂浆达到一定强度后，回填石屑至管顶面，用水冲实，其上用土回填，分层夯实。第15页 顶管施工组织设计4、顶管工程力学参数确定顶管过程是一个复杂的力学过程，它涉及材料力学、岩土力学、流体力学、弹塑性力学等诸多学科。但顶管计算的根本问题是要估计顶管的推力。顶管的推力就是顶管过程管道受的阻力，包括工具头正面泥水压力、管壁摩擦阻力。泥水平衡压力：在封闭的工作仓内加泥水压力平衡地下水压力，是防止泥砂涌入的重要方法。泥水压力一定要合理。压力较小，大量的泥砂涌入，会造成路面破坏，地表设施受损；压力过大，会增大主千斤顶负荷，严重的可能产生冒顶现象。(1)顶力计算工具头正面泥水压力：F1=p×D2/4×P其中F1--顶管泥水阻力(t)D--顶管外径(m)σ--顶管泥水最大压力(t/m2)σ与土层密实度、土层含水量、地下水位状况有关。根据有关工程统计资料和本工程的分析，估算工具头正面泥水压力为50t/m2左右，F1=p×D2/4×P＝p×1.22/4×50＝56T管壁摩擦阻力：F2=S×L×f其中S—顶管外周长(m)L—最长一段顶管长度(m)f—综合摩擦力系数(T/m2)f与管道的埋设深度、土质、地下水位等因素有关。根据有关工程统计资料和本工程的分析，估算综合摩擦力系数f=1.3T/m2。F2=S×L×f=p×1.2×76×1.3＝373T在考虑一次顶进距离为60-70m时，顶管总阻力为以上阻力之和：F=F1+F2»440t根据该管径混凝土管的要求，其承受的顶力不大于340T，顶力较大，需要增加中继环外，顶进的后座采用4个200T的千斤顶，中继环采用10个30T千斤顶，共计300T。顶管中继环布置按照“工具头20m—中继环—后座60m”来布置；第一个中继环需要承受顶力为：56T+p×1.2×20×1.3=154T<300T；后座需要承受最大顶力为：p×1.2×60×第15页 顶管施工组织设计1.3=294T<340T。另外，顶管过程还要采用减阻措施，尽量减少顶力，利于保证混凝土管的安全、后靠背的安全，同时，尽量减少启动的中继环数量，可提高施工效率。通常减少管壁摩擦阻力的措施有：管壁与泥土间压触变泥浆减阻(优质膨润土拌制而成)，注浆需要管节间的密封良好，否则浆体会在管节间泄漏起不到应有的作用，减租效果好时，f—综合摩擦力系数可以降低到0.3-0.8T/m2左右，将触变泥浆的减租作为保险系数。(2)管材受力计算污水管内径d=800mm，管壁厚度t=80mm，外径D=960mm，每节管长度2500mm，混凝土强度C50，“F”型接口钢筋混凝土管，管的端头采用12mm的多层胶合板作衬垫。端面受力面积s=p×(1.16×1.16-1×1)/4=0.27m2可承受的最大顶力为：F=s×5000T/m2/4=340T；(安全系数为4)5、顶进设备顶进设备主要包括整体式顶进构架(含千斤顶及顶块)、高压油泵、工具头及泥浆系统设备等。(1)整体式顶进构架(含千斤顶及顶块)整体式顶进构架(含千斤顶及顶块)是顶管的主要设备，本工程拟采用4台200t液压千斤顶，行程1100mm，根据顶块的组合，一次顶进最大距离为3300mm。(2)高压油泵由电动机带动油泵工作，选用额定压力为31.5MPa的柱塞泵，经分配器，控制阀进入千斤顶，各千斤顶的进油管并联在一起，保证各千斤顶活塞的出力和行程一致。(3)工具头及泥浆系统设备密封式顶管采用泥水平衡式工具头，泥浆系统分两部分，属于顶进的配套设备，由搅拌系统、渣浆泵、注浆泵、3条泥浆管路、沉淀池组成。(4)其它设备工作井上采用40T吊机和5T小龙门吊起重。工作棚用帆布遮盖，以防水第四节顶进施工进度计划在工作井准备就绪的情况下，工作井施工需要7天时间，设备就位调试需要4天，根据该复杂的地质情况，顶管顶进平均速度为20米/天(一天顶进8节管)，一段需3天左右，工具头出洞吊装设备拆除需要2天，整个顶管工程共需22天工期。第五节各项资源需用量计划第15页 顶管施工组织设计一、机械设备计划机具名称规格、性能单位数量用途泥水平衡式工具头台1顶管发电机150kw台2发电吊机40T辆1起重工具头、其他设备整体式顶进构架20T1顶进设备中继环套5顶进设备泥水处理系统套1泥水处理渣浆泵台2泥浆系统泥浆泵台2泥浆系统管道4”无缝钢管m200泥浆系统泥浆车辆1运泥浆水泵QS32×25－4台4基坑排水钢筋调直机GJ4－14/4台2钢筋调直钢筋切断机GJ5－40～1台1钢筋切断电焊机BX－330台5钢焊接油压千斤顶200t台4顶管高压油泵ZB－50台2顶管蛙式打夯机H－201型台3回填土实二、劳动力计划根据顶管工程本身特点及工期上的要求，一般将工人及管理人员分为2班，必须及时组织足够的各工种劳动力进场，组织施工。顶管过程劳动力使用计划如下：施工总项目劳动力计划如下：序号工种人数备注1管理人员52顶进操作工(机工)63修理工24测量工25泥桨工26起重工47电工28司机（包括吊车）39木工110试验工111钢筋工(电焊工)212材料113食堂414杂工1015共计44三、材料计划主要材料的准备计划如下：序号材料名称规格型号单位数量用途备注第15页 顶管施工组织设计1水T/m10造浆用水2电Kw150顶进时设备用电3优质膨润土T/m0.2触变泥浆及工具头用浆4无缝钢管4"，2米一段段200进浆出土管道5快速接头4"，2米一个个200进浆出土管道6阀门4"个6进浆出土管道7弯头4"个10进浆出土管道8高压软管4"，10米1条条2进浆出土管道9电缆300m200工具头10镀锌钢管1"m200第七节工程项目的施工组织顶管工程项目部管理构架图为保质保工期完成甲方的工程任务，巩固和提高我司在顶管工程领域的优势，将组织具有多年顶管工程施工经验、计划性强、质量意识强的精英力量负责本工程的施工管理；调动最好的施工队伍，投入先进的施工机械设备，建立一套完善的管理体系和质量控制体系；科学组织，严格管理，精心施工，严格按照施工图纸及规范施工，确保工程验收达到甲方要求。总项目部管理构架如下：项目经理现场负责技术负责施工员机械员安全员质量员资料员预决算员行政管理员测量班起重班泥桨工钢筋电焊电工班木工试验工机械班司机班第15页 顶管施工组织设计第八节各项技术组织措施一、质量措施建立质量管理体系，落实组织机构与人员，现场以项目经理为首，组织项目经理部及其有关业务人员，明确规定质量工作中具体任务、责任、权利及惩罚，做到事事有人管，上下有人抓，人人有专职，办事有标准，工作有检查。做好地质勘察及资料整理工作，摸清顶管工程范围内的地质、水文情况，尤其是透水砂层的分布范围。认真编制好施工方案和通过不同土层的技术措施及纠偏措施。组织好设计和施工技术交底，确保管道的顺利顶进。健全班组，明确责任。电工、起重工、机工等重要工种应持证上岗。出泥、顶进、测量、焊接、等作业作好记录，各工种之间密切协同工作。严格执行专检、自检、互检、工序交接、质量评定制度。认真做好钢筋、水泥、砂子、石子等原料检验。严格检查配合比。搞好计量、混凝土试块专人制作和管理。做好管节、承压环顶进各阶段受力稳定计算，制定合理的技术措施。使后背地基受力和管节受力控制在允许范围之内。加强操作控制，使顶管均匀平稳。受力均匀。尽可能减少顶进过程中倾斜、偏移、扭转，防止管壁出现裂逢、变形等情况。好测量控制检查，及时分析纠正顶进过程中出现的倾斜偏位和扭转，保证顶管位置正确。做好各项施工记录，责成专人进行施工技术总结，做到工程完工资料齐全。第15页 顶管施工组织设计二、安全措施在工地现场成立安全、消防工作委员会，具体负责安全施工和消防保卫工作。在各分项工程施工技术方案中，另制定详细的、有针对性的安全技术措施，这些必须成为向施工班组交底的重点内容，并根据这些措施落实材料、品具和检查人员检查方法。安全交底和每周的安全活动要作为制度，成为安全工作检查的主要内容。配备足够的安全用品，购置足够的消防器才，组织义务消防抢险队，制定工地用火制度，对各用火单位指定专门的看火负责人，宣传消防知识，杜绝在工地现场吸烟，现场要设立安全宣传牌和消防宣传牌。建立严格的奖惩制度，以经济手段进行安全管理，防止工伤事故的发生。加强上下联系，组成一个统一的安全消防保卫系统，经理部到各系统、各班组应有专人负责。做到既有分工又有联系，形成上下同心的保安全力量。加强安全教育，提高全员安全意识。主要是安全第一的教育，本职工作安全基本知识技能教育，操作规程，排除险情和应急措施的教育，遵守规章制度和岗位作业标准教育，行车安全教育。工作井上部设安全平台,周围设护栏杆,井口高出地面30厘米,防止井周围物体滑落进入井内,井内上下层立体交叉作业，设安全网，安全挡板，井下作业戴安全帽。起重设备由专人操作和专人指挥，统一信号，预防发生碰撞。车靠近工作井边坡行驶时，加强对地基稳定性检查，防止发生倾翻事故。加强机械设备维护、检查、保养。机电设备由专人操作，认真遵守用电安全操作规程，防止超负荷作业。临时用电要求一律用“三相五线制”配线，两极漏电保护。所有用电设备要做好接零接地保护，传动部分要设安全罩，地下照明采用12－24V低压照明。作好防洪、防雨、防雷措施，机电、起重设备做好接地。定期和不定期开展安全检查评比工作，查违章，查隐患，查措施，抓落实，表扬先进，树典型，使安全工作常备不懈。第15页 顶管施工组织设计三、现场文明施工措施遵守广州市有关环卫、市容、场容管理的有关规定，汽车驶出现场设专人检查装土情况，以防途中撒土，对进出场车轮胎要进行清洗，在工地现场布置高压洗车喷枪、洗车槽、排水沟，保证在车辆出工地之前轮胎、车身干净，无泥污。按规定的场地、道路进行作业，不乱挖弃，天气干燥，注重道路洒水养护，降低粉尘对环境的污染，雨季做好沟渠疏通，防止填料因水剥离冲入下水道或河流造成污染。及时修理机械设备，防止跑、冒、漏油，已污染的地面要及时清理。噪音大的工序安排在白天进行。在施工的过程中，加强对周围环境的观测，及时发现问题，及时报告，及时进行处理。工程竣工后，认真清理沿线杂物，拆除临建，并将上述垃圾弃至监理工程师指定地点。第15页'