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1、第二部分 昆山城北大道頂管施工方案第一節 工程概述一、工程概況；本工程為昆山城北大道供水管穿越滬寧高速公路的頂管工程，工程位于蘇州繞城高速的西互通主線段，本工程全長為125米（樁號：MK20），公路平均黃海標高為4.00米，頂管工作井設于公路主線西側隔離柵外31.5米處，頂管接收井在公路東側隔離柵外30.4處，頂管采用外徑為2880mm“F”鋼砼管，其中穿越滬寧高速公路段約為63.1米。二、工程地質概況1、工程地質性質根據地基土的成因、年代及物理力學性質，場地勘察深度范圍內土體主要為第四系沉積，主要為粘性土及粉土，共分7層。地基土各土層分布厚度及結構特征自上而下分述見下表：層號土層名稱土層平均2、厚度(m)層底標高(m)層底深度(m)土 層描 述1素填土0.851.051.550.51.4雜色，松散，以粘性土為主，含植物根莖，局部含建筑垃圾，均勻性差，全場地分布。2粉質粘土2.75-1.95-0.873.04.4灰黃色，軟可塑，含Fe、Mn質結核，無搖振反應，稍有光澤，韌性中等，干強度高，土質不均。全場地分布。3粘土2.92-4.70-3.676.07.1褐黃色，可硬塑，含Fe、Mn質結核，無搖振反應，油脂光澤，韌性高，干強度高，土質均勻。全場地分布。4粉質粘土1.95-6.70-5.778.08.8灰黃色，軟可塑，含Fe、Mn質結核，無搖振反應，稍有光澤，韌性中等，干強度高，局部夾粉3、土薄層，土質較均勻。全場地分布。5粉質粘土夾粉砂7.8-18.20-12.0314.020.0灰色，很濕，稍密，搖振反應迅速，無光澤反應，含云母碎屑，韌性低，干強度低，局部夾薄層粉質粘土及粉砂，土質較均勻。控制區域內普遍分布。6粉質粘土夾粉土4.93-18.15-17.8219.820.0灰色，軟塑，局部可塑、流塑，無搖振反應，稍有光澤，韌性中等，干強度中等，土質不均，夾粉土薄層。控制區域內普遍分布。7粉質粘土本次勘察該層未穿透灰色，軟可塑，含Fe、Mn質氧化物，無搖振反應，稍有光澤，韌性中等，干強度高，土質均勻，控制區域內普遍分布。2、地下水特征場地勘察深度范圍內主要為淺層地下水，屬孔隙潛水4、，主要賦存于近地表的素填土及層2粉質粘土中，屬弱透水層。淺層地下水主要以地表逕流、大氣降水入滲補給，以地面蒸發和側向逕流為主要排泄途徑。深層地下水屬弱承壓水，主要賦存于層5粉土夾粉砂中，富水性中等，主要以逕流及越流為補給來源，以越流排泄為主要排泄途徑。根據區域水文地質資料，昆山地區地下水水位受季節影響較大，地下水年變化幅度1.0米左右，年最高水位埋深0.5米。根據勘察資料揭示，場區無巖溶、滑坡、古河道等不良地質作用及地下埋藏物。未發現其它不良地質作用及地下埋藏物。場區地下水位較高，在工程施工時應積極重視。3、飽和砂粉土液化判別根據地質報告計算結果表明層5為不液化土層，綜合判定場地無液化土層。（5、祥見地質報告）三、編制依據1、業主提供的招標文件；2、業主提供的地質報告、設計資料、設計圖紙；3、地基與基礎工程施工及驗收規范 GBJ202-834、混凝土結構工程施工及驗收規范 GBJ50204-905、市政工程施工及驗收技術規程 DBJ08-217-956、市政排水構筑物工程施工和驗收規程 DBJ08-224-967、市政排水管道工程施工及驗收規范 DBJ08-220-968、給水排水構筑物施工及驗收規范 GBJ-141-90四、施工工期本工程頂管工期為20天。五、施工辦公及臨設 施工現場辦公室及住宿根據業主按排搭建或借用。六、施工用電頂管階段施工用電量保證400KVA。七、管道采購 本工6、程用頂管管道按圖加工。第二節 施工準備一、技術準備施工技術準備工作主要做到以下幾點：1、研究和熟悉設計文件并進行現場核對：施工前，組織主要人員對工程圖紙進行熟悉、研究，使施工人員明確設計者的設計意圖，熟悉設計圖紙的細節，掌握并收集相關的各種原始資料，對設計文件和圖紙進行現場核對。其主要內容包括以下幾點；(1)各項計劃的布置、安排是否符合國家有關部門的安全方針政策及規定。(2)設計文件所依據的水文、地質等資料是否準確、可靠、齊全。(3)對水土流失、環境影響的處理措施是否合理。2、對現場進行補充調查，為編制施工組織設計收集資料，具體調查的內容如下：(1)工程地點的水文、地形、氣候條件和地質情況。(7、2)當地材料、可供利用的房屋等情況。(3)當地勞動力資源狀況、運輸條件和運輸線路的情況。(4)施工現場的水源、電源和生活物質的供應情況。(5)管材的采購地。(6)頂管工具頭選用。二、施工現場組織1、管線保護與地面監測措施： 施工前必須收集、調查，摸清地下管線的分布情況，對有疑問的或重要的管線可采用開樣洞或樣槽的方法，針對不同情況采取必要的保護措施。 在頂管施工前應對周圍建筑物和重要的管線布置若干監測點。在施工過程中應根據點的位移、沉降的變化情況及時修正各項施工技術參數和采取行之有效的保護和補救措施。 如果施工現場條件不允許直接布置監測點，則采用間接布點的方式，即在管線垂直上方布置地面沉降點，通8、過地面沉降來確定管線的下沉量。 馬路沿線設置沉降觀測點,嚴格控制沉降量。在頂管施工過程中，地面隆起的最大極限值應控制在設計要求的范圍內。2、周圍建筑物的保護查清需保護建筑物的實際情況，采取必要的措施，做好建筑物沉降觀測的標志。3、施工組織準備(1)建立組織管理機構,配備專業技術、施工管理人員,進行項目部的日常管理工作。(2)組織必要的施工作業人員及時進場開展工作，在領會設計內容和熟悉工程圖紙的基礎上，進行施工現場勘查，并做好現場平面布置。(3)認真進行施工前的技術交底工作，并會同甲方進行對現場引進紅線、基準線、水準基點的復核工作，把樁位測量和放樣等事宜落到實處。(4)業主在確保“三通一平”的基9、礎上，對施工場地的地下管線和舊基礎等障礙物的詳細了解，并提供可靠資料。在無資料的情況下,各有關單位應到現場實地解決，以確保工程施工的正常進行。(5)做好進場設備的維修保養工作，力爭做到相應配套、性能完好，應用方便,器具齊全。(6)進行施工總平面的布置，如場內臨時設施等的統籌安排和搭建，以及對供電、供水等日常生活和施工設施的完善。第三節 施工方案一、施工工藝流程施工準備測量放樣工作井內設備布置穿墻洞處理頂管設備安裝出穿墻洞安裝管道頂進進洞取工具管洞口處理。測量放線:對業主提供的控制點進行必要的復核，數據準確無誤后通過控制點將頂管軸線放設到井內，以便頂進的控制。二、施工現場平面布置及工期安排 1、10、由于本工程頂管位置工作井內凈尺寸為 9*7*11.2米，因此，頂進設備按現場實際情況進行安排。2、現場泥漿池和清水池設置按實際情況而定。三、工具管選用針對本工程的施工環境和施工工期要求，施工單位將選用外徑2880的泥水平衡頂管工具頭，此工具管能較好的控制地面沉降，保護地下管線及臨近建筑物不受損壞。 1、尺寸工具管外型尺寸分別為：外徑為2880，長為4.8m； 2、適用土質適用于各種粘性土和砂性土的土質。例如；淤泥、粘質土、砂土以及帶卵石的砂礫土。即除了強風化巖石以外的所有土質。四、中繼環選用及設置 由于本工程直徑為2.880米的泥水平衡頂管，雖然距離不長，但由于直徑較大，后座的設計頂力不允許超11、過800噸，因此按照實際頂進需要設置中繼間1個中繼間，其安裝位置設在工具管后約30米處。其理論推算如下：（以下按最大因素考慮）F=F1+F2F -總推力；F1-機頭的迎面阻力；F2-機頭的頂進阻力；F1=（/4D2）PtD -工具管外徑；Pt-機頭底部以上1/3D處的被動土壓力（kN/m2）；其中Pt=(H+2/3D)tg2(45+/2)；-土體的容重（kN/m3）；H -管頂土層高度；-土層的摩擦角；F2=DfLf-采用觸變泥漿潤滑取鋼管在此層土中平均摩阻力為6kN/m2;L-全部的頂進長度（m）；1.機頭迎面阻力：Pt=(H+2/3D)tg2(45+/2)=17(10+1.92)tg2(412、5o+30o/2)=202.641.73=350.57kN/m2 F1=/4D2Pt =3.14/42.882350.57 =2282.60kN2.機頭的頂進阻力:F2=DfL=3.142.886.0(4.8+125)=7042.84kN (單位長度,即L=129.8m)根據總推力公式計算， F1+F2=2282.60+7042.84 =9325.44kN計算總推力大于設計頂力,因此本頂管工程須設中繼間進行頂力分散。根據頂力的分布情況，中繼間安放時，考慮到砼管的特殊性，以及管材與井壁的允許頂力，中繼間應放在距工具頭后30米處。五、后座頂進系統（見后座頂進系統布置圖） 1、后座主推油缸采用4只413、00噸千斤頂。主推千斤頂安裝于后座型鋼支架上。千斤頂安裝要求： 對稱布置，保持受力均勻。 安裝位置允許偏差2mm，確保頂進時處于受力良好狀態。 2、導軌平面布置 導軌安裝在前方，接近穿墻管（以能開啟門洞為宜），其中心軸線與頂管軸線一致。導軌的安裝方法及技術要求：由于導軌是一個定向軌道，其安裝質量對管道頂進工作影響很大，因此安裝后的導軌，應當牢固，不得在使用中產生位移；并且要求兩導軌應順直，其縱坡應與管道設計坡度相一致。安裝導軌時，應首先確定導軌間距和平面位置，然后測出導軌各點的實際高程并與設計高程相比較，確定導軌的高程，調整后進行安裝。導軌采用固定在工作井底板的預埋件上，用電焊將導軌架與預埋件14、焊牢，導軌四周與工作井壁撐緊，并焊接牢固。導軌的安裝精度必須滿足施工要求，其允許偏差為軸線偏差2mm ,兩軌間距偏差在2mm范圍內。根據此次工程中工作井尺寸為9米長，導軌設計長度為6m，為了便于施工及轉場的順利進行，導軌與千斤頂支架分成二個單體形式。3、后座安裝后座反力墻上預先安裝后座，其允許誤差為5毫米，使頂力均勻擴散至后座上。4、后靠背與頂鐵安裝后靠背是指后座中安裝在后座墻與主頂油缸之間的鋼結構件。利用工作井壁作為后背。為了擴散油缸的反力以保護井壁，后靠背采用50mm的厚鋼板，立面垂直不傾斜，在頂進時應注意防止后座位移。頂鐵其外徑與管材相同,有一定厚度的鋼結構件。作用主要是把主頂油缸的幾個15、點的推力比較均勻地分布到管材端面上,同時還起到保護管端面的作用。本工程選用馬蹄形頂鐵,其安放在基坑導軌上時開口朝下。這樣在主頂油缸回縮以后加頂鐵時不需要拆除泵送排泥管道。六、注漿設備 本工程設置一套注漿設備，注漿泵選用BW200，拌漿泵采用3”立式泥漿泵，拌和的泥漿儲存在泥漿箱中，減阻泥漿通過2”管道分接到每道注漿孔處，注漿孔處設置一只閘閥，根據實際頂力的大小來進行注漿，頂進過程中確保最前方3道注漿孔處于開啟狀態。七、出土系統泥水平衡式頂管掘進機排出的泥漿通過管路輸送到地面泥漿池，出土系統選用進泥泵、排泥泵及地面泥漿池。八、止水措施 當工具管進出洞時，防止洞口的泥水流入是影響頂管工程能否順利進16、行的重要環節之一。若洞口止水不好，土體中的水和泥砂將不斷涌進工作坑內，對施工造成影響，嚴重時將造成施工的中斷,因此本工程洞口止水措施是采用止水橡膠圈，當工具管進洞時，橡膠圈向內翻起，使土體中的水和泥砂不流進工作坑。（軋蘭內套牛油盤根止水，當工具管進洞時，利用牛油盤根與法蘭橡膠止水條共同抵擋土體中的水和泥砂不流進，效果極佳。） 止水圈安裝方法（見穿墻止水示意圖）：首先在預留洞的預埋件上根據止水圈上螺栓眼的位置焊上螺栓，把止水圈穿在螺栓上面，外面再安上弧形月亮壓板，以使止水圈和井壁緊密接觸。注意預埋件法蘭底盤應中心正確,端面平整,安裝牢固，螺栓的絲口應妥善保護,水泥漿應清除。軋蘭止水安裝方法（見穿17、墻止水示意圖）：首先把工具頭于軌道上就位，把特制加工的止水軋蘭按先內后外的順序安裝到工具頭上，往外軋蘭內圈繞工具頭纏45圈的牛油盤根，然后根據工具頭尺寸對止水軋蘭進行定位并與工具頭臨時連接成整體，隨工具頭同步頂至穿墻管法蘭，最后利用大小夾碼把止水軋蘭與穿墻管焊牢連成整體，同時與工具頭分開。止水防塌的另一個辦法是在穿墻洞外側5米范圍內進行壓密注漿，由于頂管穿墻洞外側地基受沉井下沉影響而產生土體擾動，砂土容易液化，土體承載力降低，以至工具頭出洞后出現下沉的狀況，為此必須采取地基加固措施，主要采用壓密注漿來提高穿墻洞外側管底的承載力，確保管子沿軸線方向正常頂進，具體辦法如下：穿墻洞外側緊貼井壁打設鋼18、板樁：鋼板樁打設必須密實，樁與樁之間的縫隙越小越好，不能使用變形的鋼板樁，以防流砂涌入井內，破壞井外土體。注漿范圍：以井外壁沿軸線方向至圍幕，寬為4米，深為頂管軸線以下3米。注漿布置：間距為1米，呈梅花形布置。注漿配比：水泥：粉煤灰：陶土粉為1：0.30：0.30注漿壓力：0.20.6Mpa，穩壓時間為2030min。養護時間：1天（具體觀測試驗結果）。九、地面沉降的控制1、如果頂管掘進過程中，工作面的前方出現坍方現象，這將造成地面的沉降。坍方造成超重出土或覆蓋層土體松動，以致地面沉降。因此在頂進時必須加以注意，嚴格及時控制進出水量，控制頭部土壓力來控制出土量。當穿越高速公路時，應對高速公路進19、行監控，以防失控。使沉降控制在設計規范的要求內。2、工具管向前頂進時，掘進面土體產生較大的應力，掘進時土體向工具管移動、坍方、應力降低，產生松動。如果土體松動范圍超出了工具管，必將造成工具管和后續管周圍的土層也被松動。因此在掘進時應注意推進速度。3、對頂管線路的糾偏而引起工具管周圍土體受力不均,可能出現土體發生松動的現象而造成沉降，因此在頂進過程中做到勤測，確保管線的直線頂進。4、層5土地質報告說不會產生液化，但該土層搖振反應迅速，韌性低，干強度低，所以在頂進過程中，如果頭部機械在同一個位置上轉動時間太久，土體還是會產生液化，因此要杜絕這種現象的發生。5、如果在頂進過程中遇到流砂，除了要控制速20、度、壓力、進水量、出泥量以外，還要改變進水成分，在進水中適量加入陶土粉和粘土漿，以使土體與泥漿之間形成泥模，減少流砂現象的發生。6、觸變泥漿不宜太厚。必要時，后期用遲凝泥漿置換觸變泥漿。十、頂管施工技術措施 1、工具頭穿墻工具頭穿墻質量的好壞，直接影響整個管道施工的質量，特別要防止穿墻過程中大量的土涌進來。因此,穿墻準備工作要充分、細致，具體做好以下工作：(1)沉井內頂進導軌、千斤頂的位置應安裝準確、牢固。(2)頂進泵液壓系統應工作可靠，千斤頂伸縮自如。(3)工具頭下井后，應對其中心及前后高差進行復核，嚴禁頭部低、尾部高。(4)吊機應工作正常。(5)穿墻前應對工具管進行檢查調整并試驗。 (6)21、糾偏液壓系統無滲漏，工具管糾偏靈活，測角表調零。 (7)各種機械試運轉半小時正常工作，管路無漏水等。(8)壓縮空氣系統，泥漿減阻系統通風系統運轉正常。(9)一切設備調試正常后并將臨時止水裝置安裝在工具管前方，將工具管頂進到鋼封門前，用吊車吊出鋼封門，同時將工具管快速頂進穿墻管，橡膠止水自動壓緊，達到止水效果，待頂至泥漿環時撤除臨時止水安裝永久止水裝置。(10)配備足夠農用泵以備洞口土體塌方進水和流砂時的應急措施。頂管施工中的進出洞口工作是一項很重要的工作，施工中應充分考慮到它的安全性和可靠性。 在洞口外打入壓漿管，并在工具管進洞前24小時之內在洞口四周土體中壓入水泥漿。水泥漿的多少視現場情況而22、定。當工具管進洞后，拔除外圍壓漿管。 在硬土內推進速度緩慢,一般在0.5cm/分以內，這是觀察工具管內的推力表。在工具管進入洞口時，應用水平尺來觀察工具管的傾斜度，視情況是否在工具管尾部壓配重控制工具管磕頭。 2、定向測量 工作井制作結束后，按穿墻孔的實際坐標進行測量放線，定出控制軸線，然后將控制軸線設放到工作井測量平臺。測量井平臺的標高應按管道設計標高及工具頭測量點的位置來確定。 3、頂進糾偏作業 工具頭在頂進過程中可能受不均勻外力的作用，頭部會產生偏離設計軸線及標高的現象，因此在頂進過程中需不斷的對工具管進行糾偏操作，根據激光視頻所顯示的頭部偏差情況應及時糾偏，糾偏角度一般不大于0.5度,23、最大不超過2度。小角度糾偏：每次糾偏角度應控制在1.02.0，最大不得大于2。糾偏操作不能大起大落，如出現較大的偏差，應小角度連續糾偏，保持適當的曲率半徑返回到軸線上來，避免管道頂進時產生過大的側向應力。同時嚴禁出現糾偏方向上的操作失誤。嚴禁在主千斤頂停頂的情況下進行糾偏，嚴禁大角度糾偏并嚴格按照操作規程進行操作。糾編前后應按規定及時準確地做好各項原始記錄。糾偏時要防止工具管發生扭轉，一旦出現類似情況采取措施。 4、觸變泥漿減阻 本工程頂管施工中頂進時為了減少管壁四周摩擦力,采用觸變泥漿減阻的方法頂進，以滿足設計中繼環的數量，因此觸變泥漿減阻工作是確保頂管順利進行的關鍵工作，必須達到以下要求：24、 （1）工具管尾部壓漿速率控制在0.040.08m3/s左右。 （2）在管道頂進過程中根據實際情況應設置補漿孔進行補漿,除工具管頭部壓漿孔外另外每間隔20米設置一道補漿孔。每道分上左右3個孔。這些拌制好的泥漿應具較好的潤滑性和穩定性。（見頂管壓漿系統布置圖）(3)嚴格按照配合比配制觸變泥漿，以保證泥漿的觸變性及穩定性，起到真正的減阻、護壁的作用。(4)泥漿拌制好后應靜止24小時方可使用，壓漿時應隨時觀察出漿情況。在頂進過程中應遵守同步注漿原則，重新頂進前應先出漿后頂進的原則，以防止土體塌方，并破壞泥漿護套的整體連續性，并做好壓漿記錄。壓漿壓力應大于地下水土壓力。泥漿壓注設備采用壓漿泵，通過5025、鋼管分送到各泥漿口，壓漿過程要做好注漿記錄。5、工具管出洞處理工具管出洞處理往往被人們所忽視，在流沙層中頂管，或在水壓力較大的土層頂管，工具管出洞處理是十分重要一個施工環節，梢有差錯，便會出現水土大量涌入井中，很難處理。根據本工程的地質情況，我們應當作夠重視洞口處理問題，首先要在洞口外側3米范圍內進行土體加固，具體加固措施采用壓密注漿，漿液以粉煤灰為主，適當加入陶土粉和水泥等參量。在工具管出洞前還應配備一些破舊棉被、木鎮、水泥等材料，以備在工具管出洞時可能出現的泥水滲漏時及時堵塞，同時及時進行水泥粉刷，對滲漏較嚴重地方應采用引流管，在水泥達到一定強度后才將引流管拆除并堵塞。十一、頂管質量要求 26、1.施工現場直接在工具頭布置監測點,確保管線的頂進標高和水平距離。 2.頂進不偏移。 3.管線軸線偏移： L100m 按設計 （L為頂進長度） L 100m 按設計 4.管內底標高偏差：L100m 按設計 （L為頂進長度） L100m 按設計 十二、安全生產與文明施工1. 安全管理措施建立、健全各級安全生產責任制，責任落實到人；進行全面的針對性的安全技術交底；特種作業人員必須持證上崗；建立定期安全檢查制度，查出隱患必須定人限時整改；施工用電中照明、配電箱、架空線、接地線必須嚴格按規程操作；2. 現場文明施工措施積極開展文明施工達標活動，做到“兩通三無五必須，便民利民不擾民”。兩通：施工現場人行道暢通；沿線居民道路暢通。三無：施工中無管線事故；無重大傷亡事故；場地道路無積水。五必須：施工區域與非施工區域必須嚴格分隔；現場施工人員必須持證上崗；現場材料堆放必須整齊；工地生活設施必須清潔文明；工地職工必須遵守“七不”。表二：主 要 設 備 表名稱規格數量泥水平衡工具管28801臺進水泵22KV4臺出泥泵22KV4臺農用泵7.5KV4臺平底潛水泵7.5KV4臺管道泵22KV2臺電焊機50KVA2臺配電箱200A6臺激光經緯儀J22臺水平儀S32臺壓漿泵22KV3臺汽車吊50t1輛門吊20t1輛千斤頂400T6只油泵車22KV3臺附圖一：頂管工程質量網絡圖