集中供热工程顶管穿越洋河老桥北侧十字路口施工组织设计

宣化区洋河区域集中供热工程顶管穿越洋河老桥北侧十字路口施工组织设计二○一六年十月五日44 第一章编制依据本工程为张家口宣化建投供热有限责任公司（业主）拟建的宣化区洋河区域集中供热工程顶管穿越洋河老桥北侧十字路口工程。施工方案以比选文件中要求的技术规程和规范及质量要求，及国家颁发的其他相关技术规程和规范为编制主要依据。施工执行规范为：（1）《工程测量规范》（GB50026－2007）（2）《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46—2005）（3）《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》的通知（建质[2009]87号）（4）《顶管施工技术及验收规范》中国非开挖技术协会行业标准（5）《城市供热管网工程施工及验收规范》（CJJ28-2004）44 第二章工程概况2.1工程简介本工程施工地点位于河北省张家口市宣化区洋河老桥东北侧。热力管道在洋河老桥北侧东边自南向北顶管至十字路口北边东侧便道。顶管套管采用φ1800钢筋混凝土管材，管节长度2ｍ。顶管长度30米，并排2根，最大覆土深度（路面至混凝土管外顶）约4米。两条套管外间距0.5米。为响应业主的工期要求，我单位计划采用钢木支护结构制作工作坑，25吨吊车出土和下管，两条管道全天24小时不间断施工，现场配备50KW发电机组供电。确保2016年10月30日完工。2.2场地地质情况根据工程勘察报告，施工场地处于洋河漫滩与宣化冲洪积扇前缘相交互地带，局部为一级阶地，地形基本平坦、开阔。地面标高变化于600.00米左右。管道穿越场地地层为杂填土及砂土层。地下水位埋深情况不明。44 第三章施工部署3.1施工准备1．建立施工组织机构：组织机构框图机械师技术负责人机长技术员质检员机手泥浆员吊具电工焊工顶管施工队项目部2．技术准备工作：(1)组织工程技术人员熟悉审核施工图纸，掌握本工程的设计意图、施工特点及特殊工序要求以及甲方对本工程的工期质量要求；编写各种技术交底。(2)技术及管理人员现场勘察地形，地貌及地下障碍物的情况。(3)测量人员做好施工前的各项准备工作，检查验收场区的控制桩，编制测量放线方案，按照测量方案测设施工控制桩，并作好控制桩保护。(4)在施工组织设计基础版的基础上，结合施工图纸（资料）和现场实际情况，编制行之有效的施工组织设计。3．施工人员准备为了保证本工程如期完成施工任务，决定发挥我们整体实力和专业施工能力，利用多年从事穿越施工的丰富经验，选派具有丰富专业施工经验的施工队伍进场施工。4．物资设备准备：为了保证本工程有序的进行，同时不占用较多资金，根据施工的先后顺序编制可行的材料、机械设备进场计划。材料采购计划按照工程施工顺序实施。44 3.2施工安排1．施工工期总工期为17天。3.施工进度计划为了在规定的工期内完成施工任务，我方除保证人员、机械设备、物资器材作好周密的进场计划及时供应外，计划采用每日三班8小时的工作制度。工作坑开挖支护：7天设备安装：2天顶进施工：7天注浆加固：1天4．施工顺序(1)三通一平；(2)工作坑构筑，采用钢木支护结构；(3)设备安装及顶进施工。3.3施工人员配备序号名称单位数量备注1项目经理人12项目总工人13测量员人14安全员人15电工人16焊工人17技术工人人163.4施工机械设备序号设备名称规格单位数量备注1顶镐QYS3.2台444 2高压油泵SCYIA-B台23导轨套24顶铁套25电焊机台16吊车25T台17工具车辆18搅拌机台19注浆泵UBC-3台110水泵2t台244 第四章主要施工技术方案测量定位4.1顶管施工工艺流程工作坑开挖支护工作坑后背施工检查顶管设备备备备顶管设备安装注浆减阻测量控制及纠编开机顶进出土吊运管内挖土吊装下管接管正常顶进回收掘进管道贯通竣工验收44 4.2顶管施工技术方案1、测量放线首先认真学习设计图纸，根据复核合格后的导成点、水准点放出具体线位，引出控制桩，确认合格后方可进行顶管施工。在施工中注意保护桩位不丢不移。2、顶管工作坑制作（1）工作坑的尺寸根据现场实际情况，计划在洋河大桥北端路口北侧开挖顶管工作坑一座，顶管工作坑大小为6×6（长×宽）米，深6.5米。依据《顶管施工技术及验收规范》要求顶管覆土深度为1.5D(D为管材外径)本工程中采用管材为DN1800，管材外径为2160mm，因此顶管覆土深度不能小于3.2米。本工程中管顶覆土深度约为4.0米，满足设计要求（附图路面与顶管关系示意图）。①管线调查：工作坑施工前需进行地下管线的调查，提出对原有管线的保护方案，施工中不得损坏原有管线。②探槽：工作坑施工须先开挖探槽，开挖相互垂直的二条探槽，分别平行于工作坑的两边，其长度须大于工作坑开挖范围1米，深度的确定须配合地下管线调查资料，通常在2米左右。44 ③工作坑采用钢木支护结构工作坑上部土方采用机械开挖，下挖3米后四壁立柱，每侧两根，焊接水平横撑和水平斜撑，水平横撑与立撑的焊接要牢固，下面焊托板。随及四面满插护壁板，护壁板要随挖随插，板厚为5cm，护壁板插至坑底。工作坑开挖过程中，边开挖边支护，并预留顶管洞口。密切注意土质情况和支撑受力情况，必要时采取缩短步距和加密支撑的安全措施。工作坑挖方完毕，搭设安全爬梯至坑底。④土方开挖：采用人工配合机械（挖机、吊车）开挖。3、顶力计算本工程管顶埋深约5.0米，根据经验公式：P=NGL式中N：土质系数，取2.0G：单位长度管体自重，D1800管取2.5t/mL：顶进管道的长度，取30m则：P=2×2.5×30=150t=1500KN；据此，选用两个300t顶镐并联即可满足本工程需要。(2)管材受力计算管内径d=1800mm，管壁厚度t=180mm，外径D=2160mm，每节管长度2000mm，混凝土强度C50，“F”型接口钢筋混凝土管。端面受力面积s=p×(2.16×2.16-1.8×1.8)/4=1.12m2可承受的最大顶力为(安全系数为4)：F=s×5000T/m2/4=1400T>250T；满足要求。(3)后背选用20cm×20cm方木横排，方木前放置立铁，立铁前横向放置横铁，方木应卧到工作坑底1~1.5m深处。4、设备安装（1）制作混凝土木枕基础考虑到顶进工程质量，采用铺设20cm厚石子，埋设20×20cm的方木做轨枕。（2）安装导轨安装导轨44 导轨采用定型钢轨，要求两导轨平行放置，安装要牢固，与管道设计坡度一致。在顶进过程中不得产生位移。导轨间距如下：A=2[（2D-h+e）（h-e）]1/2式中：A—两导轨上部的净距（mm）D—管外径（mm）h—导轨高度（mm）e—管外底距枕木的距离（一般25mm）（3）设备安放安放顶镐、油泵、顶铁，进行油路、电路连接，确认无误后进行试机。（4）安装完毕正式顶进作业前组织有关人员对起吊索具、安全防护、机械设备、顶管后背和通风设施进行验收，完全合格后方可进行施工。5、顶进施工（1）下管前先对管子外观进行检查，主要检查管子有无破损及纵向裂缝，端面要平直，管壁无坑陷或鼓包，必须光洁，全面合格后，方可用起吊设备吊到工作坑导轨上就位，下管时对起重设备必须检查，确认安全可靠方可下管，下管时注意工作坑内严禁站人。（2）第一节管子下到导轨上，测量管子中心及前后端的管底高程，确认安全合格后方可顶进，因为第一节作为工具管，顶进方向与高程的准确是保证整段顶管质量的关键。（3）掘进时自上而下分层开挖，管前超挖量根据土质条件确定；管下部135°范围内不得超挖；管顶以上超挖量不得大于1.5cm。44 （4）顶进开始时，注意缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常速度顶进，顶进时注意顶铁上方及侧面不得站人，顶进中如遇下列情况时应停止作业：a管子前方发生坍塌或遇不明障碍物。b后背倾斜或严重变形。c顶力突然增大，超过管口的承受能力。d管子线位偏差大，并且校正已无效。（5）挖土要及时外送，及时顶进，使顶力限制在较小的范围内。（6）顶铁与钢管之间要加设钢防护圈以增加钢管的受力面积。（7）认真做好顶管交接班工作及原始记录工作。6、顶管质量控制顶进过程中及时测量轴线位置和高程，第一节管每顶进30cm测量一次，正常顶进时每100cm测量一次。当超过允许偏差时，及时采取措施纠正，保证管道按设计方位及坡度顶进。7、纠偏方法在顶进过程中发生偏差，当偏差在1～2cm采用超挖纠偏法，当偏差大于2cm时采用顶木校正法纠偏，必要时采用小千斤顶校正法。顶管允许偏差项目允许偏差（mm）检验频率检验方法范围点数中线位移50每节管1测量并查阅记录管内底高程DN≤1500+30-40每节管1用水准仪测量DN≥1500+40-50每节管相邻管间错口15%管壁厚且≤20每个接口用尺量对顶时管间错口50对顶接口用尺量8、触变泥浆44 为保证管道顶进顺利，顶管施工时将在管道顶进后与土壁的缝隙间注入触变泥浆，形成泥浆套减阻。触变泥浆从前向后依次注入，顶进一段距离后及时进行补浆。为了使膨润土充分分散，泥浆拌和后停滞时间在12h以上。管道顶进时向管外压注触变泥浆，降低管道延程摩擦阻力。根据经验采用触变泥浆减阻，预计可减少顶力的30％。(1)．应用触变泥浆的设备泥浆封闭设备：包括前封闭环及后封闭圈，主要作用是防止泥浆从管端流出。调浆设备：包括搅拌机及储浆罐等。灌浆设备：包括泥浆池注浆泵、泵管、分浆罐及喷浆管等。具体见下图：(2)．触变泥浆配置触变泥浆的主要成分是膨润土，掺入碱（碳酸钠）和水配制而成。膨润土运到现场后分批测得膨润土的胶质价，按下表配置泥浆。膨润土的胶质价膨润土水氢氧化钠60-701005242-370-801005341.5-280-901006142-390-1001006141.5-2(3)．触变泥浆一般拌合程序将定量的水放入搅拌罐内，并取其中一部分水溶化碱。在搅拌过程中，将定量的膨润土徐徐加入搅拌罐内，搅拌均匀。将溶化的碱水倒入搅拌罐内（碱水必须在膨润土搅拌均匀后加入）。再搅拌均匀，放置12h后即可使用。(4)．加浆设备及加浆压力加浆设备采用1-1B泥浆泵。加浆前先通过注水检验注浆设备，确认设备正常后方可灌注，压力控制在0.2Mpa左右，在灌注过程中按实际情况调整注浆压力。防止泥浆短路外溢，随着顶进不断进行注浆，并观察后背顶镐的顶力变化。44 (5)．注浆孔的设置注浆的效果的好坏，与注浆孔的布置有很大关系，过去注浆孔设计在管子的中间位置，按90°或120°设置4个或3个，这样做的效果不佳，因为从孔里往外注出的浆液大多往土里渗透，不容易形成浆套，且土体坍落时容易堵塞注浆孔，为此，我们在管材加工时采取特别加工的的管材，注浆孔在管顶设置一个，180°两侧各设置一个，共设置3个。9、管道通风采用轴流鼓风机对管内送风。每次进入管道作业时，用鼓风机通过通风管输送空气进入管内，加强管内空气的流动和循环，保证管内通风。10、加固注浆管道顶进施工完成后，使用高压注浆泵向管外注入水泥、粉煤灰浆液置换管壁外的触变泥浆，并加固管道周围土体，最大限度减少地面沉降，水泥浆填充可以有效的补偿顶管外侧空隙部分，从而达到管体外侧土体的密实度。使用的泥浆置换材料为水泥加粉煤灰浆，其配比为水：水泥：粉煤灰=5：1：3。通过管道内部的压浆孔压注，注浆次数不少于三次，两次间隔时间不大于24小时。每二节钢管编为一组，分为注浆孔与排浆孔。将注浆泵清洗干净，吸浆龙头放入灰浆池内，开启注浆泵，打开第一组注浆孔，当第一组排浆孔冒出灰浆后，关闭阀门，再打开第二组，以此类推，直到全线完成。再关闭所有阀门，保压三十分钟，保压时注浆压力为1MPa。泥浆置换完成后，拆除主通道浆管和管内弧形浆管就地清洗，以免浆液凝固堵塞。注浆设备：泥浆泵、搅拌机、注浆管，注浆机械设备由专人进行全面设备维护检修，确保设备完好可用，并随时由维修人员在施工现场负责设备的维修工作。所有注浆设备加装隔膜型压力表，确认注浆压力，并为注降记录提供参考压力数据。注浆管要求无破损，接头牢固，不堵塞，使管内浆液使输送流畅。参见下图。44 4.3监控量测为了保证工程顺利地进行，确保施工人员的安全、道路及周边构筑物的安全，本工程须对基坑、周边构筑物进行全程监控量测。采用巡视检查与仪器观测二种监测方法：1）巡视检查施工现场设专职巡视检查人员一名，在工作坑施工及顶管施工过程中每天不间断地进行巡视；巡视检查以目测为主，辅以量尺、摄影等器材进行。巡视检查应对自然条件、支护结构、施工工况、周边环境、监测设施等检查情况进行详细记录，如发现异常，应及时报告。巡视检查记录应及时整理，并与仪器观测数据结合，进行综合分析。巡视检查内容：支护结构的巡视包括：支护结构成型质量；工字钢支撑有无较大变形；墙后土体有无沉陷、裂缝及滑移现象；工作坑底部及侧墙有无涌土、流砂、管涌、进水等现象。工作坑周边环境的巡视包括：地下管线有无破损、泄露情况；周边构筑物有无裂缝出现；周边道路及地面有无裂缝、沉陷；河沟情况。监测设施的巡视包括：基准点、测点的完好状况；有无影响观测工作的障碍物；监测设施的完好及保护情况。2）仪器观测观测项目：工作坑检测分为水平位移监测竖向位移监测：A．水平位移观测采用经纬仪进行观测，按照国标“44 建筑基坑工程监测技术规范（GB50497-2009）”规定（见下表）的基坑围护墙顶部水平位移监测精度确定。B．竖向位移观测基坑为二级基坑，采用水准仪进行竖向位移的观测，按照国标“建筑基坑工程监测技术规范（GB50497-2009）”规定的基坑顶部竖向位移监测精度确定。仪器观测要求：应采用有效措施保护基准点及观测点能正常使用；定期检查基准点的稳定情；对同一观测项目采用相同的观测路线和观测方法；每天固定时间、固定人员、固定同一仪器进行观测；观测初始值应至少连续观测三次，取其平均值；每天对观测数据进行整理、上报，当数据发生较大幅度的变化时，需立即上报。3）监测周期、频率与控制值4）观测报警：工作坑变形分为黄、橙、红三级预警设：F＝实测值/允许值黄色：当F<0.6时，安全，正常施工；橙色：当0.8>F≥0.6时，警示，小心施工，准备补救措施；红色：当F>0.8时，报警，停止施工，查明原因，实施补救措施4.4主要技术控制措施1、沉降控制措施44 通过沉降观测，取得精确可靠的沉降数据，掌握路基在施工期间不同的时间而发生的变形规律，并且要加强控制沉降措施：（1）掘进时自上而下分层开挖，管前超挖量根据土质条件确定；管下部135°范围内不得超挖；管顶以上超挖量不得大于1.5cm。（2）根据以往经验，在顶进过程中，作到勤纠勤测，少挖多顶，精心施工，沉降量可以做到0.5cm～1.0cm以内,这样可有效的控制沉降。（3）顶管跟踪注浆控制沉降顶管顶进过程中，通过提高触变泥浆的稠度，可以起到控制触变泥浆的流失，防止地面沉降发生的效果。（4）顶管结束注浆控制沉降顶管完毕后，在管道周围与土层的空隙之间注水泥浆，防止地面沉降发生。（5）当路面沉降达到1cm时为报警值。应立即停止施工，对管道上部土体注浆加固。2、工作坑变形报警时应急控制措施工作坑监测发现以下情形时：a、基坑附近地面荷载突然增大或超过设计限值；b、工作坑变形增大；c、支护结构出现开裂；d、周边地面突发较大沉降或出现严重开裂；应连续观测，取得精确可靠的数据，采用针对性控制措施：（1）降低工作坑附近地面荷载；（2）工作坑内增加临时支撑。（3）注浆控制沉降在工作坑周围与土层的空隙之间注水泥浆加固3、邻近建筑突发较大沉降、不均匀沉降或出现严重开裂；针对顶管线路上建筑物密集这一情况，在施工过程中，将加强对周边建筑物的监测，必要时采取顶撑的措施临时加固建筑物和跟踪注浆等措施来控制建筑物的沉降变形，并制定以下预案，确保万无一失。在监测中发现周围建筑物有明显沉降时，采取措施：44 （1）提前准备一定数量的钢支撑，及时架设临时支撑。（2）提前准备双液注浆、旋喷注浆机械各一套，编织袋、短木桩等相关应急物资若干。根据预案，进行地基加固处理。（3）加大对地面沉降监测的频率，随时观察变形动态，发现异常，立即增设或加密支撑，并以监测信息指导开挖。4、顶进控制措施：（1）等体积置换：即在管内挖掘土方的体积Q土完全等于顶入管子的体积Q管（Q土=Q管），所以每次顶进都经过一定的计算，尽可能相等。若Q土＞Q管时，地面易于沉降；Q土