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惠南镇A30污水支管工程惠南镇A30污水支管工程施工方案编制：审核：日期：编制单位：上海顶成市政工程有限公司2009年6月28日惠南镇A30污水支管工程目录一、工程概况1、工程概况2、管道设计平面图3、施工场地平面布置示意图二、地质资料三、顶管基本工艺1、出洞前准备阶段2、出洞及正常顶进阶段3、后期收尾工作4、顶力理论计算5、管材质量与供应6、顶管触变泥浆要求7、沉降控制8、顶管质量四、过河顶管工程技术措施1、泥浆减阻技术2、顶管泥水系统3、管内动力电及照明电附表：1.主要机械设备及仪器表2.管理网络3.施工进度表惠南镇A30污水支管工程一、工程概况：1、工程概况该工程上海市南汇区，北起沪南公路，南至新河村，跨越大运河，紧邻A30公路西侧，全线长4.5km。工程建设的目的主要是解决惠南镇的污水排放问题。本标段为DN1000顶管工程，管线长约168米，位于A30高速附近，根据图纸该施工区域内埋有天然气管道1根和通信光缆2根，与设计顶进轴线不呈相交状态。工作井位于大治河东侧，接收井位于大治河西侧，河宽约为100m，河底标高不详。由于本工程段的设计管线需要穿越大治河底部，所以工程难度较大，采用顶管法施工便可以解决施工难度大的问题。我公司本着确保惠南镇A30西侧污水支管顶管工程达到业主质量标准的要求，同时尽量减少施工对该地段的影响，加快施工进度，争取早日完成本工程。我们将在工程全过程施工中，充分依靠和运用我公司在顶管施工优势和经验，选择合理、最优化的施工组织设计；选择资深的项目管理人员和技术人员参与本工程施工；在施工管理中充分发挥广大工程技术人员和管理人员的聪明才智和积极性，以领先的技术为龙头，建立完善的质量体系，齐心协力完成本工程的建设任务。在施工准备阶段，我们将和业主共同创造条件，尽早落实施工前期的准备，为工程施工创造有利条件。我公司将指派富有处理、协调前期、精通顶管技术的同志专门组成本工程的前期工作组。在施工前做好前期工作确保工程顺利开展。2、管道设计平面图（附图1）3、施工场地平面布置示意图（附图2）二、地质资料：根据地质报告，本工程段的土质状况如下：○3层灰色淤泥质粉质粘土，该层在拟建场地均有分布，属于Q43地质时代，成因类型为浅海～滨海，层厚0.50～1.80m，层地标高-2.91～-3.78m，饱和，流塑，无摇震反应，稍有光滑，干强度中等，韧性中等，含云母，有机质，夹薄惠南镇A30污水支管工程层粉沙，属高压缩性土。○4层灰色淤泥质粘土，该层在拟建场地均有分布，属于Q42地质时代，成因类型为滨海～浅海，层厚9.60～10.70m，层底标高-13.14～-13.88m，饱和，流塑，无摇震反应，光滑，干强度中高，韧性高，含云母，有机质，偶见贝壳碎屑，夹条状及团块状粉砂，属高压缩性土。三、顶管基本工艺1、出洞前准备阶段本阶段工作包括：吊车就位，顶管设备进场，洞口止水装置安装，轴线放样，立后靠背，工作坑导轨、主顶油缸组测量安装就位，泥水系统安装就位、操纵平台搭建。电气控制线路布置、储水箱及泥水泵安装就位、压浆系统及其管道安装就位、顶管机头下井就位、各部分设备调试运行、联机总调试、触变泥浆搅拌储存，洞外土体加固等工作。2、出洞及正常顶进阶段顶管机头下井调试正常后，打开预留口盖板，迅速将止水板、止水环安装在预埋筒上，顶管机头随即闷进洞口。为防止机头进洞时将橡胶止水板撕裂，预先在橡胶止水板上涂抹黄油。转接油管、电缆及泥水管后继续顶进。油缸顶到位后，拆除泥水管和电缆，第一节管子下井，设备段与第一节砼管合拢，接通泥水管和电缆继续顶进。重复上述步骤，直至机头顺利到达接收井。在顶进过程中每顶一节管子对顶进轴线作一到二次测量，确定纠偏的角度方向和时机。当管节顶到位后，由于土体压力较大，主顶油缸缩回时管节可能后退。这种情况下，可先将管节后端的钢套环与预留口止水板采用钢筋搭接。整个顶进过程中须在压浆孔向管壁外注入触变泥浆，以便顶进的定量定点压浆，减小顶进时管外壁与土体的摩阻力，填充扰动土中空隙，减小地面沉降。严格执行班长交接班一小时衔接制度，交待上班各类情况，共同观察工作现状，以保证全顶程的连续无间断。3、后期收尾工作○1机坑内千斤顶支架、后座顶铁、至顶千斤顶、导轨等设备拆除。○2清理管道内泥浆。○3管节与管节之间环缝用聚硫密封膏嵌缝，压浆管口用M10砂浆抹平。惠南镇A30污水支管工程4、顶力理论计算按φ1000顶管长度168m计算：.顶力：F＝F1+F2+F3式中F—总推力Fl—正面阻力F2—机头摩阻力F3—顶进阻力F1＝π×D2×P设/4式中：P设—正面土压力D—管外径1.2mL1—机头长度2.5mP主＝γ0×H×tg2（45°-ψ/2）＝6.196t／m2P被＝γ0×H×tg2（45°+ψ/2）＝12.498t／m2式中γ0—浮容重，取0.8t／m3H—地面至掘进机中心的厚度，取最大值11mψ—等代摩擦角，此处取10°。P设=2/3（P被-P主）+P主=10.397tF1＝3.14*1.22*10.397/4=11.753tF2=F*(K*(Pv+Ph)*D*L+W)式中：F2—无采取注浆工艺的机头外壁与土层间的摩擦力Pv管顶以上土压力Pv=γ*H=19.8t/m2γ—土的容重，取1.8t／m3H—管顶的覆土厚度Ph—管壁上土的侧向水平压力Ph=Pv*tg2（45°-ψ/2）=13.941t/m2ψ—等代摩擦角，此处取10°D—管节外径1.2mL—机头长度2.5m惠南镇A30污水支管工程W—机头自重8tF—管壁与土层的摩擦系数，根据土的类别和不同含水量取用，此处取0.6K—系数。当管道位于潮湿或复杂的土层时，取K=2F2＝53.387tF3＝π×D×fˊ×L式中：fˊ—管节浮在浆套中的摩阻力，取0.3t／m2L—顶距168mF3＝189.907t即每顶进lm顶力增加1.13t。因此，总推力F＝11.753+53.387+189.907=255（t）5、管材质量与供应○1、管材供应在顶进过程中，管材的质量及准时供应非常重要，如果供应不及时造成顶进停止，后果非常严重，由于机头重量一般较大，长时间的滞留会造成机头沉降，使轴线发生偏差；泥浆液化或使已顶好的管子和周围土体黏结，使得摩阻力增大。因此，在开始顶进前，需指定详细周全的供应计划，现场应备有足够余量。每批管材至工地后，会同工程师代表一起逐节检查管节质量。具体有以下几个方面：管身裂缝情况；承插口圆度、端面平行度。对质量有问题的管节做好标记，通知工程师代表或厂方，及时采取修补或更换措施。○2、管材运送、起吊均应有专用夹具，搁置时应用方木垫高，防止“F”型钢板受压变形。○3、接管前再次检查管子接头的承插口尺寸，橡胶圈的弹性强度和衬垫板的外观和质地，确认合格后可在接口处均匀涂抹薄层硅油等对橡胶无侵蚀性的润滑材料以减少摩阻力。承插接管时要保证与上节管的钢套环同轴度、同圆，并且加力要均匀，应保证橡胶圈不移位，不反转，不露出管外。惠南镇A30污水支管工程6、顶管触变泥浆要求顶管施工中，顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效的方法是进行注触变泥浆。触变泥浆使管周外壁形成泥浆润滑套，从而降低了顶进时的摩阻力。1)、选择优质的触变泥浆材料，对膨润土取样测试。主要指标为造浆率、失水量和动塑比，泥皮厚度。2)、订购顶管管材时要求供应商在管子上预埋压浆孔，压浆孔的设置主要为有利于浆套的形成，3)、膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间，听取供应商的建议但都必须按照规范进行，使用前必须先进行试验。4)、压浆方式要以同步注浆为主，补浆为辅，并在顶进过程中，要经常检查各推进段的浆液形成情况。压浆分三类，分别控制：①机尾同步压浆：以形成原始浆套，填充固有间隙；②沿线（及洞口）压浆：以补充管道不直形成的沿线浆套缺损。③定点压浆：根据沉降测量反馈数据，对沉降过大处补偿性压浆，以支承地表荷载。5)、注浆设备和管路要可靠，具有足够的耐压和良好的密封性能。在每一注浆孔中设置一个单向阀，使浆液管外的土颗粒不能倒灌而堵塞注浆孔，影响注浆效果。6)、注浆工艺由专人负责，质量员定期检查。7)、注浆泵选择液压泵，流量与顶进速度相匹配。7、沉降控制1）、调整压力控制刀盘正面土压力不平衡，就会引起地面隆起或失土沉降，根据管道的埋深及地下水位情况，泥水系统的设定压力一般比地下水压高5千帕。切削土壤的刀盘土压力可按塔萨基公式计算。在本段顶管过程中，土压力初始设定值为每平方米8吨，在顶进第一节管节时，即可把正面土压力调整到最佳值。惠南镇A30污水支管工程2）、顶管施工中控制①在顶进初始阶段，设立地面沉降实验段，通过对地面沉降的反复测量、监控，掌握沉降变化规律，以便更好的调整顶进压力、机头仓内泥水压力、注浆量以及推进速度。②顶进轴线偏差也会引起较大的地面沉降，故在顶进操纵时，操纵人员要认真仔细分析机头偏差量，谨慎纠偏，确保管道偏差控制在尽可能小的范围内。3)出洞口阶段控制a、顶管出洞口防止沉降措施①在工作井预留孔处安装橡胶止水圈外，根据地质情况，有必要在洞口外进行土体加固，其范围深度为管底以下1.8m,宽度、高度为管外径外面1.8m。②为防止工具管出洞以后发生“磕”头现象，可以在底部安装延伸导轨，宽度与井内导轨一致。③当工具管推进完毕，安放第一节管时，应将工具管与导轨焊接牢固，亦可在洞口内壁的C型预埋件，用型钢拉住工具管，防止主千斤顶缩回以后，由于正面土压力的影响使工具管退回。8、顶管质量质量检测类别标书要求偏差施工设计偏差钢筋砼管最大偏角0.500.50管线轴线偏差L≤100m50mm50mm管线轴线偏差L100m100mm100mm标高偏差L≤100m+30~-40+30~-40标高偏差L100m+60~-80+60~-80管节错口偏差≤15mm≤15mm外观标准：管节无碎裂、内腰箍不渗漏，橡胶圈不脱出四、穿河顶管工程技术措施1、泥浆减阻技术：在直线顶管施工中，注浆减摩的作用显的也很重要.触变泥浆的应用是减小顶进阻力，确保顶管成功的重要措施。泥浆润滑减摩惠南镇A30污水支管工程剂俗称触变泥浆，是由陶土粉、羧甲基纤维素CMC(粉末化学浆糊)、纯碱Na2CO3和清水H2O按一定比例配方组成。浆液重量配合比为：陶土粉CMC纯碱清水104（kg）1.05（kg）3.05（kg）800（kg）触变泥浆配比，根据不同土质确定。本顶管土层含水量高，渗透性强。管道在软性土层中穿越，最容易产生偏差。因此要求浆液粘度要高，失水量要小，以对土层能起到一定的支承作用。利于管道出洞后管节周围能迅速形成泥浆润滑外套。触变泥浆减摩效果的好坏，除了与上述选用的浆液材料和配比泥浆搅拌后储存时间有关外，还与注浆孔的布置、注浆泵的选用、注浆压力的大小及浆液量多少跟顶进速度快慢有很大的关系。顶进施工中，泥浆的用量主要取决于管道周围压等空隙的大小及周围土层的特性，由于泥浆流失及地下水稀释及水中氯根离子等的作用，泥浆的实际使用量要比理论计算量大得多，一般可达到理论值的4-5倍，但在施工中还要根据土质情况、顶进力大小、地面沉降等因素作适当的调整。因在土质较软的情况下顶进，故需防止压力过大而冒浆，应严格控制泥浆泵压力。在过河顶管中,压浆的方法和在一般土层中的顶管有所不同，为了防止河底土层因压浆过多和过猛造成河水贯穿。所以在过河顶管中,我们将根据顶力的大小来决定压浆方量的多少,严格控制河底管节的压浆方量,密切注意河底管节的顶进里程,以便更好的掌握压浆点的位置。2、顶管泥水系统管节顶进过程中，进水与出水是控制顶进速度的关键，进水系统与出水系统都需要达到一定的压力以保证机头内外水土压力平衡。以一定水压、流速流量，将切削下来的泥块在泥水舱内搅拌成泥浆，并将其携送至地面废浆沉淀池。废浆经沉淀池沉淀后用水泵抽回储水箱循环利用。由于该工作井深约为11米,在泥水泵输送泥水的过程中易产生压力不足。针对这种现象在尾水输送管顶管中将增设1台排泥接力泵。排泥接力泵设置在离工具头50米处，以满足进水压力和泥水输送要求。顶管工作井内设置一台22KW渣浆泵，此类大功率渣浆泵能将泥水提升至20