顶管施工工程施工组织设计方案

截污管线顶管施工在管道铺设施工路线上有多处障碍物，当为永久性结构物且不能拆迁，也不能局部破坏并修复。需采用顶管办法进行施工。1 工作坑、接收坑布置工作坑布置：由于HDPE管道长度为6m，工作坑的平面布置侧尺寸为7*3.5m。接收坑的侧尺寸为5*3.5m。坑的侧第一圈维护结构为500拉森桩，拉森桩外侧为水泥搅拌桩，水泥搅拌桩直径为800mm，咬合200mm，中心为据钢板桩外边缘1m处。支撑围檩采用HW400H型钢，围檩下部每隔2m用牛腿托住。支撑钢管采用直径为200mm壁厚为10mm的钢管。基坑长度方向上中心一道长为2.7m，四角各一道长为2m且与围檩成45度的钢管。钢管的端部采用可调接头。坑底垫层为C15，厚为15CM，平面尺寸为6.2m*2.7m。基坑四周挖宽为300mm，深400mm的排水沟，在靠待施工清淤沟的一侧设直径600mm的集水井一口比排水沟深1m。设一台扬程为15米以上的潜水泵。后背墙采用2m*2m*0.4m的砼块。顶管采用直径为800的顶管，顶管后放置外圈直径为800，圈直径为600的厚为200mm的顶铁。接收坑布置：接收坑的侧尺寸为5*3.5m。坑的侧第一圈维护结构为500拉森桩，拉森桩外侧为水泥搅拌桩，水泥搅拌桩直径为800mm，咬合200mm，中心为据钢板桩外边缘1m处。支撑围檩采用H400H型钢，围檩下部每隔2m用牛腿托住。支撑钢管采用直径为200mm壁厚为10mm的钢管。四角各一道长为2m且与围檩成45度的钢管。钢管的端部采用可调接头。坑底垫层为C15，厚为15CM，平面尺寸为4.2m*2.7m。基坑四周挖宽为300mm，深400mm的排水沟，在靠待施工清淤沟的一侧设直径600mm的集水井一口比排水沟深1m。设一台扬程为15米以上的潜水泵。现场布置采用16t汽吊，设备布置采用25吨汽吊。井布置主要是后靠背、导轨、主顶油缸、油泵动力站、钢制扶梯。在此工程中的典型工作坑做法为如下三种方法：做法一：在管道高程为小于5m时，搅拌桩深为12m，拉森桩长为9m。支撑采用一道支撑，支撑中心位于距桩顶0.5m处。 做法二：在管道高程为大于等于5m小于7m时，搅拌桩深为15m，拉森桩长为12m。支撑采用两道支撑，第一道支撑中心位于距桩顶0.5m处，第二道支撑中心位于距坑底3m处。做法三：在管道高程为大于等于7m小于9m时，搅拌桩深为20m，拉森桩长为15m。支撑采用两道支撑，第一道支撑中心位于距桩顶0.5m处，第二道支撑中心位于距坑底3.5m处。 2 机械设备选型本工程顶进采用泥水平衡顶管机，其基本原理是借助于压力平衡以达到出泥平衡，从而减少地面沉降。即维持正面土压力介于土体的主动土压力与被动土压力之间，通过PLC控制正面土压力，使之在设定围浮动，当压力过小时，切土口开口量减小，大刀盘外浮，使正面压力升高，反之亦然，这一平衡过程是由一套液压伺服系统来进行控制的。除了这种机械平衡以外，还采用泥水平衡，顶进时，循环的高压水将切削下的土体搅拌成泥浆，同时平衡地下水位，使开挖面的水压与地下静水压力相近，减少地表沉降。结合本工程现有的施工条件和土质情况，我们选用地面遥控操作的泥水平衡掘进机。本掘进机优点是：A、顶管机、千斤顶、液压系统、空压系统装置成套化。B、该机能适用各种土壤条件，如粘质土、砂土、砂砾混合卵石土和软岩土。C、使用安装在轨道上的主顶油缸。一次顶进长度超过100m。D、使用主千斤顶不间断便可顶进一节管子。此机型在现今使用较广，我们有着成功的施工经验、技术成熟、可靠，对土层扰动少的特点。因此特别使用本工地顶管施工。3 千斤顶顶力计算推力的理论计算：（以直径800为例）F=F1+F2 式中 F总推力，F1迎面阻力，f1顶进阻力F1=*D*P/4（D管外径，P控制土压力）P=K0*Y*H0式中K0静止土压力系数，一般取0.403Y土的湿重量取1.9t/m2H0地面掘进机中心厚度，取最大值。F2=*D*f*L式中f管外表面平均综合摩阻力，取0.6t/m2（因在管道顶进时管外壁加注了减阻泥浆）。4 施工工艺流程顶管施工的工艺流程见下图。施工准备顶管井施工设备安装调试顶进出洞检查井施工回填路面恢复管材吊装入井下一循环顶管施工工艺流程图5 工作井、接收井施工（一）钢板桩施工打钢板桩准备工作，在需打设拉森钢板桩位置施工放线，在需打设拉森钢板桩位置两侧各400mm位置撒白灰，采用人工挖宽800mm，深1.5m探沟，在与沟槽垂直方向上每隔20m人工挖一道宽800mm，深1.5m探沟。确定在拉森钢板桩施工位置的障碍物。钢板桩施打采用打桩机屏风打入法施工，提高打桩质量。施工时重点控制第一根打入钢板桩，采用经纬仪从两个方向严格控制钢板桩垂直度，便于后面钢板桩嵌入。当打桩时发现相邻钢板桩跟随向下移动，需将相邻钢板桩与其他已打设钢板桩局部焊接在一起以增加向下移动摩阻力。（二）土方开挖及支撑开挖时先挖至第一层支撑底部0.5m，安装第一道支撑，支撑端部采用可调接头进行连接，连接时用千斤顶施加预加顶力，然后用钢销进行固定；然后开挖至第二层支撑底部0.5m，安装第二层支撑，支撑端部采用可调接头进行连接，连接时用千斤顶施加预加顶力，然后用钢销进行固定，最后开挖至距基底20cm处采用人工清底。钢板桩侧采用钢板设置牛腿，围凛工字钢架设到牛腿上，支撑布置在井的四个角，组成三角形，提高钢板桩稳定性。（三）水泥搅拌桩施工水泥搅拌桩起到止水、加固土体作用。桩直径800mm，搭接200mm。在钢板桩支护工程完成后再进行水泥搅拌桩施工。1、施工安排水泥搅拌桩试桩在试桩完成取得试验数据，根据试验参数进行水泥搅拌桩的施工，每台桩机正常施工400延米每日。2、施工方法工艺参数确定：从施工工艺上可采用变参数施工，根据成桩试验搅拌机的钻进控制在2m/min左右，提升速度宜控制1.0m/min，转速控制在0.4左右。水泥浆的配制严格控制水灰比，根据成桩实验确定为0.45为宜。水泥必须是新近出厂的，水泥浆必须用砂浆搅拌机搅拌，每次时间不小于3min。制备好的水泥浆不得停置时间过长，超过2小时应降低标号使用。浆液在砂浆搅拌机中不断搅拌，直到送浆前。（1） 定位：塔架式起重机悬吊搅拌机到达施工的桩位后对中，并抄平塔架平台，使搅拌钻杆铅垂于地面。为保护桩的垂直度，应注意机架的平整和导向架的垂直度，垂直度偏差不宜超过1.0%。桩径的偏差不宜大于4%。根据施工顺序及桩位布置，移机至指定桩位，对中后用经纬仪观测垂直度，保护桩位中心与地面桩桩位点在同一条直线上，桩的孔径与图纸位置偏差不得大于50mm，垂直度偏位不得大于1.5%。（2）预搅拌将搅拌头下沉：搅拌杆沿导向架切土徐徐下沉，下沉速度应由电机的电流表监测，工作电流不得超过60A。（3）围檩下部每隔2m用牛腿托住。（4）提升喷浆搅拌：当搅拌头抵达设计深度时，应在桩底部停留30秒，进行磨桩端，将搅拌头反转，同时喷浆提升搅拌，严格控制搅拌速度，边喷浆边搅拌边提升，将所喷浆液充分与粘土拌和均匀。（5）重复下沉，上升搅拌，进行第二次复搅，以达到充分搅拌的要求。水泥搅拌法设计停浆面应高出桩顶设计高20cm，在桩顶围再铺设一层50cm砂垫层。桩身搅拌采用“四搅四喷”工艺，且最后一次提升搅拌采用慢速提升。当喷浆口达到桩顶标高时，停止提升，搅拌数秒。做好施工记录，实际的孔位、孔深、钻孔下的障碍物、工程地质等均做详细记录。（6）洗管：向集料斗中注入清水，用灰浆泵送水清洗管路和搅拌头。（7）移位：重复上述步骤，制作下一根桩。3、水泥搅拌桩施工要点（1）施工场地要求平整，并清除杂物，在桩顶部位铺设砂垫层。（2）钻孔前准确测放轴线和桩位，用木桩定位，桩位布置与设计图误差不大于5cm。（3）严格控制桩的垂直度，注意桩机导向架对地面的垂直度，垂直度偏差不超过1.0%。（4）采购的水泥符合设计要求，有出厂合格证及水泥检验报告单。（5）水泥倒入浆筒，结硬块体要捡出，防止堵管。（6）桩体搅拌要一次呵成，按理论计算量往浆桶投料，投一次料，打一根桩，确保成桩质量，喷浆深度在钻杆上标线控制。（7）施工过程中经常检查电流、浆泵、输浆泵。 （8）输浆过程中，如出现送浆不出等现象，停止提升，原地搅拌，及时查明原因，重新输浆复打，并保证1.0m以上的重叠。 （9）严格控制好单位桩长的喷浆量，实际每米喷浆量与设计要求的喷浆量误差不超过2Kg。 （10）专人记录每米下沉时间、提升时间，记录送浆时间、停浆时间等有关参数的变化。 4、施工注意事项 深层搅拌桩要控制水泥用量，喷浆均匀性、搅拌时间要足够，要有现场监督，做好现场记录。 （1）水泥：水泥采用普通水泥或矿碴水泥； （2）水泥搅拌桩施工应根据成桩实验确定的参数进行，随时记录有关参数的变化。 （3）在机械就位后，按技术现场放样的桩位进行振动成孔，成孔深度控制在钻杆上标出钻孔深度位置线。（4）桩身喷浆采用“四搅四喷”工艺，严格控制喷浆时间、停浆时间和水泥掺入量，确保桩长度。 （5）做好施工记录，实际的孔位、孔深、钻孔下的障碍物、工程地质等均应做详细记录。 5、质量检测1）、成桩检验 成桩检验符合水泥搅拌桩允许偏差表的要求。2）、质量检测 （1）、质量控制：水泥搅拌桩必须打入地基持力层50，采用强度等级为32.5的普通硅酸盐水泥，在施工前必须做好水泥土的配合比试验。 （2）、质量检测：桩头检测开挖深度不少于1.5m，检查搅拌桩的均匀性、桩径是否满足设计要求，频率为2%。钻芯取样按2%随机抽检，并进行无侧限抗压强度试验。静载试验取三根桩，同一路段不小于3组。桩身28天无侧限抗压强度不小于0.8Mpa，90天无侧限抗压强度不小于1.2Mpa，承载力大于140Kpa。 6 顶管工程施工（一）顶管施工工艺1）测量放线测量控制目标 a、测量放线合格率100%，确保达到施工精度和进度要求。b、平面的控制线测量精度不低于1/10000，其测角精度不低于20。c、标高控制：每连续墙施工段层间测量偏差3mm，全高10mm。定位及轴线尺寸控制 通视条件下的测量：使用交汇法引工作井及接收井预留洞口中心至各自的井壁。置经纬仪至A点，后视B点，作BA直线的延长线，并在工作井后部定出一点C。保证C、A、B在一条轴线上，置经纬仪在C点上，后视A点，在工作井井壁上定出一点A，置激光经纬仪基座于井下D点，并抄平固定激光经纬仪架，置经纬仪于A点，后视B点，在激光经纬仪器架上定出D点，D点同A、B点在竖直方向上成一直线，安装激光经纬仪于仪器架上，对中D点，后视A，点，依设计轴线打好角度，既可定出轴线。不通视条件下的测量：引出A、B两点后可根据导线法以及平移法定出C、D、A，其余步骤同通视条件下测量定位。2）顶进顶管机初始顶进是顶管施工的关键环节之一，其主要容包括：出洞口前地层降水和土体加固、设置顶管机始发基座、顶管机机组装就位调试、安装密封胀圈、顶管机试运转，拆除洞临时墙、顶管机贯入作业面加压和顶进等。准备工作a）洞门止水设施安装完毕；b）轨道、基座安装完毕；c）主顶、后背设施的定位及调试验收合格；d）顶管机吊装就位、调试验收合格。顶管机出洞在顶管机出洞前，需重点对洞圈外部土体的加固效果进行检查，只有在确认出洞口土体达到止水效果后，方可进行顶管出洞施工。对顶管机、主顶进装置等主要设备进行一次全面的检查、调试工作，对存在问题及时解决；同时，充分准备好顶管