管道公路顶管施工方案

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管道公路顶管施工方案

顶管穿越施工设备主要包括千斤顶、高压液压站、发电机、工具管、顶铁、轻型井点降水设备、轻轨发送设备及运土设备等。

施工前开挖工作坑,将设备安装就位,吊装套管、安装顶环,利用液压千斤顶顶推套管,每顶进一定行程,退回顶缸,操作人员进入套管内挖土外运,然后加入顶铁或套管继续顶进,循环作业,直至套管顶至对面接收坑;拆除设备,清理套管内余土,进行主管穿越。

根据总顶力经验计算公式F=n·G·L

其中n——土质粘滞系数

GBT50326-2006标准下载每米套管自重=材料密度×每米套管体积=2.45×103kg/m3×[π×(1.8+0.2)×0.2]×1m3=3.077t

顶管长度按50m计算,土质按粘土、粉质粘土,含水量较小时,挖后能短期形成土拱,土质系数取1.5~2。

总顶力=n·G·L=2×3.077×50=307.7t

土质按密实砂土、含水量大的粘土、亚粘土,挖后不能形成土拱,土质系数取3。

总顶力=n·G·L=3×3.077×50=461.55t

根据以上计算,穿越地段为粘土、粉质粘土、细砂,含水量较小,穿越长度在50米以内采用400吨电动液压千斤顶进行施工。穿越地段为含水量较大的粘土、亚粘土、粗砂、密实砂土,穿越长度在50米以上采用600吨液压千斤顶进行施工。

4主要工序施工方法及措施

1)组织施工人员熟悉施工图,进行技术交底。

2)开工前预先与公路主管部门联系,按照路政部门的要求办理穿越施工手续,按照路政部门的要求设置相应的警示标志。

3)应向路政等有关部门了解清楚穿越地段内地下是否有通讯线路、管道等设施,对于此类设施应请主管部门的有关人员现场指定位置,人工开挖,使之暴露,保护方案应得到主管部门认可。

4)顶管设备、配套设备及各种机具材料准备齐全。

1)根据设计给定的控制桩位,用经纬仪放出穿越中心轴线,并确定穿越中心桩,施工作业带边线桩,撒上白灰线。

2)放线的同时放出操作坑与接管坑的位置和开挖边线。

3)保护好公路两侧中心线上的标志木桩,以便按该桩测量、审核操作坑开挖深度和穿越准确度。

1)根据设计要求,在穿越道路两端各开挖一个工作井,在公路一侧开挖一个顶进工作井,在另一侧开挖一个接收工作井,工作井尺寸为长×宽=8m×4m,深度按设计要求定。若公路两侧有水沟,在公路一侧修筑5m宽的两道围堰,在另一侧修筑4m宽的两道围堰,并用抽水泵将围堰内的水抽干净。

2)工作井的基础,在土质较好并无地下水时,采用方木基础;如有地下水时则用C20混凝土基础500mm厚。工作井的基础用于固定导轨,导轨通常是敷设于基础上的方木或钢轨,用地脚螺栓固定或在混凝土中埋钢件,而后将钢轨焊接在上面。工作井的开挖以机械开挖为主,人工配合进行。如果地下水位高于出发井和接收井基坑底部,在两井处各设一套轻型井点降水装置,井管直径为φ400mm,深度10~15m,数量为每个工作井周围设5个井点,抽水泵采用4寸潜水泵。

3)工作井后背墙采用30cm厚钢筋混凝土,并在后背中夹设槽钢以加强后背强度。

4)根据土质情况,必要时工作井井壁要采取相应的支撑措施,例如加道木、钢板及钢桩,避免造成塌方现象。

4.4顶管设备安装就位

1)设备下井前,要对已挖好的井底基础进行测量找平,符合技术要求。

2)工作井处理完毕,用汽车吊安装后背墙挡板,支撑托架及推进轨道等,测量校正导轨面,保证套管中心线与设计中心相吻合,保证施工精确度。

刃脚装于首节管端部,刃脚由外壳、内环和筋板三部分组成,刃脚外壳套于顶进管外部,遮板端部呈20~30°,尾板宽度15~20cm。管道前端面安装刃脚,起切土的功能,减小顶进阻力,控制塌方。

1—遮板2—尾板3—套管壁4—环梁5—筋板

管节安装下井前应先进行外观检查包括管端面的平直度,管壁表面的光洁度及端面上有无纵向裂缝,检查合格的管子用吊车吊到顶管工作导轨上,准备连接顶进。详见顶管穿越示意简图。

1.边坡2.套管3.环向顶铁4.纵向顶铁5.横向顶铁

6.千斤顶7.集水坑8.方木9.基础

管道顶进时所用顶铁包括环形顶铁,方顶铁和横铁。

环形顶铁安放在管端面处,它的内、外径尺寸要与管端面尺寸相适应,厚度300~500mm。它的作用是使方顶铁传来的顶力较均匀地分布到被顶管端面上,以免管端面顶坏。

方顶铁是在顶管过程中调节间距的垫铁,因此方顶铁的长度要根据千斤顶的冲程、管节长度而确定。方顶铁的两顶端面严格要求平整与平行,若达不到这一要求时不可使用。因为顶端间不平行,在作业时容易发生顶铁外弹。顶管横铁安在千斤顶与方顶铁之间,将多只千斤顶的顶推力传递到两侧的方顶铁上。横铁断面尺寸300×300mm,长度按被顶管口径及千斤顶数量确定,公路套管规格为DN1800mm砼管,横铁长度应为1.6m。制做时,要求工作面要平行和平整,特别是中间一条焊缝要避免凸出。

1)顶进也就是把管节沿导轨推顶到已挖好的土洞内的作业,顶进操作要坚持“先挖后顶,随挖随顶”的施工原则。

千斤顶顶进一个冲程后,千斤顶复位,在横铁和环形顶铁间装进合适的顶铁,然后继续顶进。

顶铁安装应平直,顶进时严防偏心,以免使顶铁崩出伤人。顶进时注意油压变化,发现不正常时立即停止顶进,并检查原因。千斤顶活塞伸展长度应在规定范围内,以免损坏千斤顶结构。在整个顶进操作中应坚持连续作业,若顶进间隔时间过长,土拱容易下塌,使顶力增大。

管节稳定后,在管内侧两管节对口的地方按设计要求用垫油毡或麻辫—石棉水泥填充密封,在管内用钢涨圈将两节管接口支撑牢固,使接口处于刚性连接,避免在顶进中受力产生错口,保证顶进过程中高程和方向的准确性。

1—木楔2—套管3—钢涨圈4—麻辫

顶进管节的方向和高程的控制,主要取决于挖土操作,工作面上挖土不但影响顶进效率,更重要影响质量控制,这就要求对挖土有严格的要求。

(1)必须在规定的范围内开挖,不得超挖,管底土基弧度在120°~135°范围内一定要保持管壁与原土层表面吻合。

(2)在人工挖土时,不得搅动管底下部的地基土。

(3)根据土质情况,工作面向前挖至0.1~0.2m时,顶进一次,挖出的土要及时外运。

(4)开挖后要及时顶进,及时测量,可使顶力限制在较小的范围内。

采用双轮小推车运土,从工作面挖下来的土,要及时通过管内用小推车水平运输至工作坑内,然后垂直提升至地面。

当套管顶进至对面接管坑时,套管穿越完毕,吊拆设备,清除管内余土,进行误差测量。进行主管穿越施工。

1)在穿越套管之前,根据设计要求,选择接收工作坑的施工作业带作为穿越管段预制场地,进行布管,然后用内对口器进行组装。

2)组装焊接技术要求应同一般地段相同。

4)探伤合格后,按设计要求进行防腐补口、补伤,补口采用聚乙烯三层结构热收缩带。防腐补口、补伤分别执行《西气东输二线管道工程管道防腐补口补伤技术规范》(Q/SYGJX0113—2007)。防腐补口前,应对钢管表面进行喷砂除锈处理,除锈质量应达到《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB/T8923中规定的Sa2.5级要求。

5)按设计和规范要求,对组焊完的管道进行单独试压。管道试压前必须进行清管,确保将管道内的污物清除干净.清管过程中,开口端不再排出杂物为清管合格,停止清管。套管穿越段管道试压采用洁净水作为试压介质,先进行强度试压,持续稳压时间不得少于4h,无泄漏为合格。合格后降到严密性试验压力(设计压力),持续稳压时间24h,合格标准为压降率不大于1%,水压试验合格后应清扫、排净管内积水后方可密封,以免穿越就位后管道低点积水,增加管道干燥时的难度,影响干燥效果。连接管道试压及本设计段管道干燥随所在线路段一起进行。试压结束后,将管内水排净,并在管段两端进行防水密封。

1)按图纸要求先在预制好的主管段上安装支撑,支撑安装好后用3台吊管机把主管段吊起就位穿进套管。移动时两台吊管机要由一人统一指挥,两台吊管机的动做要协调一致,移动要缓慢,防止套管擦伤管子。

2)按设计要求进行套管与主管之间的封堵工作和阴极保护工作。

1)在穿越主管工程完毕后,应进行回填,靠近公路侧的回填土应夯实,恢复边沟、排水沟等道路设施。路旁有电缆线或管道的应按图纸的要求进行相应防护后回填,并恢复至原地貌。

2)将穿越施工中留下的废钢铁、防腐材料、污水、油迹及其它废弃物等全部清除。

5Q/HSE管理措施与误差校正

5.1.1顶管质量的检测

管节在顶进时,必须对顶进管段中线的方位及高程严格控制,以保证顶管的质量。顶管时的中线容易产生方位和高程上的偏差。其原因有以下几个方面:

(1)由于两侧千斤顶的顶力不对称,或后背发生倾斜,造成中线左右偏离。

(2)由于顶力作用点和管中线不一致,造成中线左右偏差。在前方挖土时,管底超挖而使高程起伏的不均现象。

(3)顶管的端面或后背上下部位的土壤承载力相差较大。

(4)导轨安装有较大误差。

(5)顶铁制造质量差,受力后变形。

根据设计要求,工作井的方位、高程、标定管道中心线、设定临时水准点等,都要进行精心测量,开始顶进的首节测量非常重要,首节管顶进好坏、方位是否正确直接关系到顶进的质量。

对每节管吊装下井组对时,要及时进行相关的测量,并在正常顶进1~3米时就应测量一次,管线位置发生顶偏移时,要及时采取校正措施。

5.1.2顶管质量的控制

(1)顶管高程的控制,可在顶井中悬空固定水准仪,在顶管首端设立十字架。每次测量时,若十字架在管首端的相对位置不变,水准仪的高程亦固定不变,只要量出十字架交点偏离的垂直距离,就可读出顶管的高程偏差。若水准仪从坑外引进绝对高程,那么顶进管段的各点高程也可推测出来。顶管时的方位偏差,可在坑上面引出中线,在中线方位的两点向坑内吊设两根垂球线,若管首端通过中心点的垂球线和上两垂球线在一条直线上,则顶管方位是准确的,否则存在偏差。

(2)对管内工作面已挖成形,要由专检人员进行质量检验符合要求后,方准进行顶进作业。

(3)对含水量大的粉土、砂土、砂砾土挖土后不能形成土拱,可采取润滑处理,以减少管壁与土壤的摩擦。采用触变泥浆可减少顶管顶力达2/3左右,同时在松散的土层中顶进,用它可对管周围土质起到加固作用。防止土拱的坍塌。

应用触变泥浆顶管时,在管前方外缝隙处加前封闭管,在工作井管外壁缝隙处加后封闭圈。泥浆调剂后通过压缩空气经压浆罐,输浆管、分浆罐及喷浆管等送至管外壁四周。形成一个泥浆环。

(1)管道穿越工程施工应遵守国家和行业有关健康、安全与环境的法律、法规及相关规定。

(2)管道穿越工程施工应制定可行的施工作业安全措施和应急预案,配备足够的应急资源并进行应急演练。

(3)应做好施工交通安全管理工作,运输机械应定期保养,各机械部件运转安全可靠。

(4)施工中应佩戴防护服、安全帽和工作鞋等劳保用品。

(5)管道穿越工程施工应限制在施工便道及施工作业带的占地宽度内。弃渣、施工废弃物应按要求进行处理,并避免泄露和扬尘。

(6)施工中造成的土地、植被等原始地貌、地表的破坏,应按设计要求予以恢复。

(7)施工中配电箱应放置在避水、干燥的地方,且接地良好,并应密封。应设专人管理并定期检查、维修和保养,不应私自乱接电源。

(8)施工中应采取措施减少施工噪音和振动。

(9)穿越施工作业区应设置安全警戒区,防止无关人员进入穿越施工现场,避免发生安全事故。

(10)施工人员必须经过安全培训后持证上岗。各类机械必须有专人负责,做到定人定岗。

(11)试压要有专人负责,严格按照试压方案去做,要做好试压时安全防护工作。

(12)穿越施工要由专业起重工指挥吊装,要采用通俗、易懂的专业手势、旗语等,要平衡操作,严格遵守安全管理条例。

(13)液压顶管机油管接头要经常检查,防止工作时松动。

(14)如发现机械设备有故障或有其它因素影响时D匝道桥桩基施工组织设计,应暂停挖土。顶进要坚持“先挖后顶、随挖随顶”的原则,每次挖土不得超过刃角前端。每次挖土之后应立即进行施力顶进,停歇时间不易超过12小时。

在顶管过程中校正偏差是保证顶管质量的有力措施,偏差是逐渐积累起来的,也只有逐渐校正过来,偏差过大校正就很困难,因而在顶管过程中应勤校测,发现偏差及时校正。校正的方法分坑内和管端面纠偏这两类方法,具体作法如下:

1)挖土校正法:在管子偏向设计中心的一侧适当超挖,而在相对的一侧不超挖或留坎,使管子在继续顶进中,逐渐回到设计位置,校正中不得猛纠硬调,以防产生相反结。

2)顶木校正法:当偏差大于20毫米或者用挖土法校正无效时,可用圆木或方木一端顶在管子偏离设计中心的一侧管壁上,另一端装在垫有钢板或木板的管前土壤上,支架稳固后开动千斤顶,利用顶进时顶木斜支管子所产生的分力,使管子得到校正。

3)千斤顶校正法:这种矫正法基本上同顶木校正法,即用小千斤顶接一短顶木,利用小千斤顶的顶力使管位得到校正。

4)加垫块校正法:即在顶管末端与顶铁间的适当位置垫上一块相应厚度的楔形钢板,使顶铁和管间形成一角度,顶进时可使被顶管得到纠正。

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