钢筋混凝土管顶管施工组织设计方案.docx

广州天然气利用工程迎宾路车道下管段顶混凝土套管方案一、工程概况：埋设在番禺区迎宾大道快车道及路口的管段，由于路权单位（番禺区交通投资建设有限公司）及管理部门（番禺区交通局路政管理所）要求采用非开挖施工方法施工；考虑到日后便于高压管道更换及维修，根据现场特点，采用顶钢筋碎套管，在套管内安装燃气管道的施工方法。具体位置（桩号）：4+7005+435、7+981.04-8+151.87o二、现场施工条件分析：1.4+7005+435段：该段包括两个路口及快车道，4+700位置是绿化带，图纸显示没有地下管线等障碍，可定为工作坑位置（坑）；5÷358处为塘西酒家停车场，且地下管线非常密集，不适宜做工作坑，因此，该段管线应延长至5+435处，该处为空地，障碍少，可做工作坑（5口坑）；4+915.38处为平面转点，在该处做工作坑（2坑：由于该处为转点，故该坑只能做一个方向顶进，最后做3#坑的接受坑）；3'坑及4#坑在桩号5÷000和5+171.19处，该两个地方均没有地下障碍，同时可利用一半人行道，减少快车道占用面积。接受井在工作坑之间按现场实际布置，单向顶进最大长度130米。3、7+981.04-8+151.87段：7+981.04为绿化带，地下管线较少（只有一条电力电缆,可采取保护措施），可做顶管工作坑；8÷121处地下管线较多，不宜做工作坑，应将顶管段延长至8+151.87没有地下管线,且场地较好，很适合做工作坑。接受坑在8+058.60处（绿化地上）。三、顶管工艺确定：1 .顶进施工方法选用：采用中短距离直线法顶管，人工挖土的施工方法。2 .管径及管材：建议采用DN1500M.M二级钢筋碎离心式F型顶管，橡胶圈垫板石棉水泥接口。3 .管内底用C15碎填充做安管平台。4 .最大顶力计算及设备选型：按最大单向顶进长度130M、管顶埋深5M计（1） .顶力计算:对于顶力的计算，管径、埋深、顶进长度、土质、是否采用减阻碍措施，挖土工艺等都对顶力具有一定的影响，顶管的总顶力主要分为两个部分：正面阻力和四周的摩擦力，即总顶力F=F+F20F1一一工具管的正面阻力(KN),由于该工程采用挤压式工具管，故F1=4D2(l-e)XRD工具管外径(M)；1.5+0.3=1.8Moe开口率e=SS2=l.3273÷2.545=0.5215。S1工具管开口面积;(取直径L2M,0.7854×1.3×1.3=1.3273M2)S2工具管横截面积(管道外径)；0.7854×1.8×1.8=2.545M20R挤压阻力(KN"?),取R=400KNM2;故:F=3.14÷(4×1.8×1.8)×(1-0.5215)×400=0.186(KN)。F2管道摩擦阻力(KN)：公式：F2=f2.Lo1.管道总长度(130M)；f2一一单位长度管道摩擦阻力(KNM)e管道的摩擦阻力是指管壁与土之间的摩擦阻力，由于该工程采用触变泥浆减阻措施，故f2=nDf;管道外径(M)(顶管所用管道壁厚一般为管内径为十分之一)；f一一管壁与土的平均阻力(取4.5KN/M2)；故：F2=DfL=3.14×1.8×5×130=3673.8(KN)o总顶力f=f1+f2=0.186+3673.8=3673.99(KN)。（2） .顶管设备选型：从上面的计算结果可知，本工程的最大顶力为3673.99KNo为保证管道顶进时顶力有一定的富余系数，在选用顶管设备时，每坑采用2个400T的千斤顶。单向顶进长度超过90M时，加设中继间。四、顶管施工方案:L工作坑施工：由于现场施工场地较狭窄，采用沉井施工方法，尽量减少工作面。2 .接受坑施工：与工作坑同样方法施工，在管道顶进到位时开始开挖，减少占用场地的时间。3 .管道顶进：采用两组YDT4000型主油缸配对顶进，每个油缸的工作推力为4000KN,油缸长度2657MM。土方采用人工挖掘的方法施工。4 .减阻措施：a.在管外壁均匀的涂上一层白蜡，减少管壁与土层的摩擦力；b.采用触变泥浆减阻：膨润土运到现场后分批测得膨润土的胶质值，按下表配制泥浆：膨润土胶质值膨润土水碳酸钠60701005242370801005241.52809010061423901001006141.5-2注：.泥浆要充分拌和并停滞12小时以上方可使用。.注浆泵采用BW250/50型注浆泵，压力为30-50Kgcm,排量为:150-250升/分，在注浆时压力控制在0.1-0.2Mpa左右。注浆孔位于管道两侧，每节管2个注浆孔，顶管完成后要用水泥砂浆置换触变泥浆，并将泥浆孔封堵。5 .地下水排除措施：由于本工程地下水位较高，对安全施工构成威胁，故考虑采用：a.当地下水不多时，在工作坑底板设置一集水坑，用抽水机直接排除；b.如遇地下水太大时，采用深井降水法降水。6 .遇淤泥流沙层措施：地质资料显示，沿线有淤泥流沙层，对管道顶进质量及安全施工极为不利，宜采用分层注浆加固管道内及周围土体的方法，具体为：采用管道内“超前小导管注浆法”，即在管道内按一定间距（0.5米为宜）插注浆导管，外圈导管斜插角度为15度；注浆材料为水玻璃水泥浆。五、工作坑结构设计：（一）.尺寸计算：1.长度:按正常状态顶进时计算：1.bl+b2+b3+Ll+L2÷L3+L4其中：L一一工作坑的最小长度；bl后座或后背墙厚度，设后座时取bl=40-60cm,设后背墙，无后座时取bl=50160cm;由于本工程顶力较大，故取bl=100cm;b2刚性顶铁厚度，取b2=30cm;b3环形顶铁厚度，取b3=15cm;1.l下井管段长度，本工程管径DN1500,取Ll=800cm;1.2主油缸长度：YDT4000型工作推力为4000KN,长度1657。1.3接管时留在坑内管道的最小长度，取L3=50cm;1.4一一安装富余量，由于本工程地方狭窄，故不作安装富余量考虑，取L4=80CM°故Lbl+b2+b3+Ll+L2+L3+L4=l.0+0.3+0.15+8+1.657+0.5+0.8=12.4M取L=12.4M2 .宽度:工作坑的宽度与管道外径有关，另外还与坑的深度有关。因为较浅的坑，能放在地面的设备不再下坑，如油泵车、变电箱、电焊机和顶铁等。较深的坑一般是井，为了提高施工效率，上述设备都要放在井下。所以前者工作坑较窄，后者较宽。浅工作坑：B=D+(2.0-2.4)深工作井:B=2D÷（2.0-2.4）式中：B一一工作坑（井）的宽度（M）；D管道的外径（M）；由于本工程工作坑深度在6M以上，故其宽度按深工作井计算，即取：B=l.5D+（2.0-2.4）=1.5×1.8+2=4.7M,取B=4.7M°3 .深度：自地面至基坑（井）底板面的深度称为工作坑（井）的深度，可按下式计算：H=H1+D÷h式中：Hl一一管顶覆土厚度（M）；D管道外径（M）；h操作空间高度（M）取h=08M,故工作坑的深度为H=Hl+D+h=5+l.5+0.8=7.3M；（一）.坑壁及坑底结构设计：地面%C14200KN100Omm。1620020mm厚钢板预留孔洞C30钢筋混凝土。14200碎石基层500500-+j（三）.顶进后背墙设计：1.选用尺寸：3500mm×3500mm×1000mm；2.做法：正面（与千斤顶接触面）及侧面用20mm厚钢板焊接成型，与剪力墙预埋件焊接，中间填充C30钢筋碎。六、顶管工艺流程的质量控制:顶管工作能否顺利，导轨的安装非常关键，本工程导轨采用轨道钢，在安装时应顺直、平行、等高，纵坡与管道设计纵坡一致，安装误差为：轴线:3MM；顶面高程：0+3MM;两轨内距：±2MM；安装轨道时应与底板预埋铁牢固焊接，不能在使用中跑位。在顶管开始入土前，再仔细检查一遍油泵，千斤顶的安装及运作状态，注意设备的状态，后背及轨道的安装精度，准确无误后，方可放下工具管开始顶进工作。手工掘进顶管法前IoM非常关键，允许偏差必须控制在以下范围内，轴线3MM,高程0+3MM,超过此范围应及时纠正。在挖土时，要严格按下列要求挖掘，先中间，后四周，不超挖，勤收边，四周的超挖量不大于1.5CM。在顶进过程中要时刻观察，并做好以下记录：油泵油压表读数;注浆泵压力读数，过行管头高程、轴线偏差；导轨及后背铁的稳定程度；土质变化。如以上内容正常，则继续顶进；如发现异常，要仔细分析原因，并采取相应措施。七、顶管施工测量：先准确定出工作坑及接收坑的位置，坑底及走轨的标高；施工过程中重点控制轴线位置及高程；一般每顶进0.5米应对高程及轴线复核一次。八、顶管纠偏：纠偏是指工具管偏离设计轴线后，利用工具管的纠偏机构或其它措施，改变管端的方向，减少轴线偏差的方法。当测量结果超出允许偏差范围外，就要进行纠偏，纠偏主要靠工具管进行。纠偏时应做到以下几点：1 .纠偏应在顶进过程中纠偏，边顶进边纠偏；2 .纠偏应用小角度来逐渐进行，不能急拐或突升突降;3 .纠偏时应注意轴线校正后顶管头的复位;4 .每次纠偏均要仔细记录其过程及纠偏值。九、顶管常见通病的分析与防治：顶管允许偏差控制：DN1500轴线位置50管道内底高程+30、-40相邻管间错口20(一).管道轴线偏差过大：1 .现象：管道轴线与设计轴线偏差过大，使管道发生弯曲，甚至造成管节损坏，接口渗漏。2 .原因分析：(1) .地层正面阻力不均匀，使工具管受力不均匀，形成导向偏差，造成管道轴线偏差。(2) .顶管后背发生位移或不平整，使顶力合力线偏移，造成管道轴线偏差。(3) .千斤顶不同步，或千斤顶间顶力相差较大，或安装精度不够，造成顶力合力线偏差，使管道轴线发生偏差。3 .预防措施：(1) .顶管施工前应对管道通过地带的地质情况认真调查，设置测力装置，指导纠偏。纠偏应按照勤测量、勤纠偏、小量纠的操作方法进行。(2) .采用同种规格的千斤顶，使其顶力、行程、顶速相一致，保持顶力合力线与管道中心线相重合。(3) .加强顶管后背施工质量的控制，确保后背不发生位移，并应使后背平整，以保证顶进设备的安装精度。(4) .顶进过程中应随时绘制顶进曲线，以利指导顶进纠偏工作。4 .治理方法：(1) .重新调整千斤顶行程、顶力、顶速，或重新调千斤顶的安装精度。(2) .对顶管后背进行加固，防止位移继续发展，并确保后背平整。(3) .纠偏前应认真分析顶进曲线的发展趋势，采取适当的纠偏量，循序渐进，切不可操之过急，适得其反。(二) .地面沉降与隆起：1 .现象：顶管施工过程中或施工后，在管道轴线两侧一定范围内发生地面沉降或隆起，使管道周围建筑物和道路交通及管道等公用设施受到影响，甚至危及到正常使用和安全。2 .原因分析：(1) .开挖端面的取土量过多或过少，使工具管推进压力与开挖土体压力不平衡，造成地面沉降或隆起。(2) .管道轴线偏差，或纠偏不当造成的土层土体损失。(3) .管道外围环形空隙(工具管外径与管外径之差)引起的土层土体损失，或顶管完成后未置换泥浆造成的土体损失。(4) .管道接口不严密造成的水土流失。3 .防治措施:(1) .施工前应对工程地质条件和环境情况进行周密细致的调查，制定切实可行的