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穿越S219省道箱涵顶进工程施工方案一、编制依据(1)南水北调受水区供水配套工程施工…标《招标文件》；(2)南水北调受水区供水配套工程施工…标《投标文件》；(3)已批复的…标《施工组织设计》；(4)穿越S219省道顶管工程施工图纸：(5)现场实际地形条件。二、工程概况1、工程概况…省南水北调受水区…供水配套工程施工…标段为35号口门输水干线，位于鹤壁市浚县境内，起点桩号K28+500，终点桩号K33+290.461。本标段管线下穿省道S219公路，为不影响公路正常交通，采用预制箱涵顶进施工方案，输水管道架设其中。施工方案采用管棚箱涵顶进法。预制箱涵采用钢筋砼结构，设置支墩架设PCCP输水管道。箱涵断面外部尺寸6.4m*6.1m（宽*高），箱涵孔内断面净尺寸4.9m*5.1m（宽*高），内设倒角。箱涵顶高程为55.07m，箱涵底高程为48.57m，箱涵顶距路面厚度为3.73m。省道S219箱涵顶进长度55m，共设4节，节长13.75m，砼浇筑量774m3。2、相关参数S219省道穿越处路面宽度为15m，与管道交叉角度为87°，穿越的省道运营桩号为61+680。交叉地点位于…县…区秦禹庄村西北，管道埋深5.34m，管径为3m，管壁厚度0.22m，输水主管线的管内工作压力为1.0MPa。3、地质概况1)地质概况位于…县禹庄西北，中心桩号为K29+111.424。勘察区地貌单元属黄卫冲积平原，地势平坦，地面高程57.6～58.6m，路面宽约15m，施工场地开阔，交通便利。场区地层结构为粘砂双层结构。地层岩性主要为第四系全河南省南水北调受水区鹤壁供水配套工程施工07标穿越S219省道顶管工程施工方案新统冲洪积层((alplQ41)细砂、低液限粉土、低液限粘土和((alplQ42)低液限粉土、低液限粘土。2)工程水文地质条件场区地质结构为粘砂双层结构。建基面位于第①层低液限粘土((alplQ42)、①-1、①-2层低液限粉土和②层(alplQ42)低液限粘土中。勘察期间地下水位高程为47.5m，位于管底面以下，不存在施工降排水问题。地基承载力相对较低。低液限粉土、低液限粘土工程分级为Il类土。采用顶管施工。工程场区土对钢结构腐蚀等级为中等腐蚀性。地下水对混凝土均不具腐蚀性，地下水对混凝土中的钢筋无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。3、工程量表工程量表序号项目名称计量单位工程量备注7穿路工程7.1穿越219省道顶管工程7.1.1箱涵顶进m557.1.2管棚内土方开挖m333157.1.3管道底座混凝土C15m31617.1.4预制箱涵混凝土C30W6F150（二）m37747.1.5箱涵钢筋t77.407.1.6PCCP管DN=3.0m，壁厚0.22mm55发包人提供三、施工方案1、箱涵顶进方案及施工流程省道S219箱涵顶进长度55m，采用两端分别设始发坑和接受坑，箱涵在始发坑的滑板上预制、养护，再从由始发坑向接受坑顶进，箱涵顶进采河南省南水北调受水区鹤壁供水配套工程施工07标穿越S219省道顶管工程施工方案用“管棚箱涵顶进”施工方案。箱涵顶进工艺流程，见图：2、顶进设备选型（1）土方施工设备挖掘机2台、推土机1台、装载机1台等。（2）钻孔设备FDP-15B水平定向钻机1台，英国386定向仪1台。（3）砼施工设备砼运输、浇筑，以及钢筋、木工加工设备。（4）箱涵顶进设备选用20台200t液压千斤顶及其控制系统。（5）注浆及泥水系统箱涵顶进注浆系统，采用在管内共设置两根总管、三套管路系统。一套采用液压注浆泵把储浆箱内的浆液压入，箱涵顶进时同步向其四周注浆，另一套采用液压注浆泵进行补浆。再在地面设置一套管路系统，用箱涵顶进工艺流程图场地平整始发坑、接受坑开挖支护管棚施设箱涵分段顶进始发坑、接受坑回填回填灌浆入洞泥浆拌制箱涵预制、养护施工准备箱涵内土方分段开挖箱涵两端砌砌封挡场地恢复河南省南水北调受水区鹤壁供水配套工程施工07标穿越S219省道顶管工程施工方案于补浆、输送浆液及对出洞口补浆。泥水系统由泥浆池、搅拌机、注浆泵及连接管路等组成。本系统进水相对密度控制在1.1～1.16。整个泥水系统由流量调节阀来控制流量。3、施工准备3.1平整场地、规划施工现场箱涵顶进施工队进场，先平整场地，根据施工需要规划施工现场，并着手进行场地布置。3.2现场布置箱涵顶进施工前，先修建临时通道；架设临时用电及临时用水管线；选好泥浆处理场地、规划临时堆土场，以及施工配套设施安装场地，开挖始发坑和接受坑，并进行护底、护壁。（1）泥浆沉淀池在顶进坑附近布置一个泥浆沉淀池。泥浆沉淀池，设计其长×宽×深为5m×4m×2m，在地面开挖或砖砌而成。（2）供水系统在箱涵顶进始发坑附近设置5t水箱，供应箱涵顶进机工作需要的清水。水源使用地下水或就近抽取。（3）始发坑、接受坑施工始发坑、接受坑的长宽尺寸根据箱涵顶进方法、箱涵预制场地布置和坑内顶进设备的尺寸确定。始发坑、接受坑的深度则主要由设计箱涵底部高程和地面高程决定：箱涵底部高程加上基坑轨道及基础（滑板）厚度，就是需开挖的坑底标高。结合箱涵顶进机具的尺寸、作业要求及箱涵顶进位置纵断面图，顶进始发坑尺寸下口为计划60m（长）×8.6m（宽）×8.9m（深），上口尺寸根据坑深和土质放坡确定。河南省南水北调受水区鹤壁供水配套工程施工07标穿越S219省道顶管工程施工方案顶进始发坑上口采用砖砌地圈梁护口；墙壁采用10cm厚C10砼护壁；顶进始发坑底板采用现浇30cm厚的C25砼，面层铺设φ6@200双向钢筋网，用于固定导轨的预埋铁并与底板钢筋焊接。接受坑下口净尺寸为20m×8.6m（宽）×8.9m（深），放坡和坑壁支护措施同始发坑。底板现浇5cm厚C10素砼垫层。接受坑与始发坑同期施工。始发坑和接受坑均按1:1放坡，始发坑和接受坑均设坡道与外围施工道路相接。3.3施工排水始发坑和接受坑四周设排水沟，四角设集水坑，坑外设截水沟，以保证箱涵顶施工顺利进行。3.4后背设计1）箱涵顶进后背结构设计为：槽钢井架后背+后背顶铁5cm厚+C25砼填充。2）先加工25号槽钢成井子架并与后背铁焊牢，将后背铁固定在箱涵顶进始发坑的池壁上，背铁土墙面之间空隙以C25素砼浇灌填充，厚度不小于50cm，平面尺寸8×2m。3）顶进坑后背要有足够的强度，在顶进过程中能承受千斤顶的最大作用力。4）后背墙表面要平顺，并且垂直于顶进箱涵的轴线，避免产生偏心受压。4、管棚施工4.1管棚管布置管棚箱涵顶进断面周边线80cm布设成“门型”，钢管采用直径φ245mm的无缝厚壁钢管，间距50cm。布设方向与箱涵顶时方向平行并带1～3°仰角。管棚管采用有孔钢花管。注浆孔孔径10mm，间距10cm，在管上梅花型布置，管尾部留1.0m的止浆段。管棚打设，相邻管节间接头位置相互错开。钢管入土端制作成尖靴状或楔形，沿着布设轮廓线，以较小的外插角，河南省南水北调受水区鹤壁供水配套工程施工07标穿越S219省道顶管工程施工方案向开挖面前方打入钢管，钢管内灌注水泥浆或水泥砂浆，以便提高钢管自身刚度和强度。灌注固结箱涵周边土体，形成对开挖面的预支护。4.2管棚施工材料（1）管棚钢管采用φ245mm*10mm无缝钢管按间距15cm、梅花型钻孔加工而成，钢管节分6米和4米两种规格，钢管接头采用φ245mm*10mm丝扣连接，丝扣长30cm，管棚纵向同一断面处的接头数不大于50%，相邻钢管的接头至少需错开1m。钢管入土端制作成尖靴状或楔形。（2）注浆浆液采用水泥浆，水灰比1：1（重量比）,注浆压力为0.5～2.0MPa。水泥砂浆主要成分为P.O42.5级及以上的硅酸盐水泥；配比应根据工程土质条件，经试验确定。注浆前，选在拱脚处选2个孔作试验孔，找出地层特点，并进行注浆充填试验。4.3管棚施工工艺流程管棚施工工艺流程，见图：4.4管棚施设根据经验，本工程管棚施设，采用“导向扩孔顶管法”。管棚施工工艺流程图测放管棚轴线架设轨道钻机就位钻水平导向孔顶管至设计位置注浆(管内、管周)扩孔（1～2次）入洞废浆沉淀外运浆液制备管节连接管端砼封堵搭建工作平台钻机调试测量定位冲洗液循环回次打尺河南省南水北调受水区鹤壁供水配套工程施工07标穿越S219省道顶管工程施工方案（1）测量定位按设计测放出管棚轴线位置，并在打设钢筋标定。（2）搭建施工平台，架设导轨。导轨位置设在管棚轴线内侧，按设计准确放样，架设导向拱架，并在导向拱架上安装工字钢导向钢轨，间距50cm（同管棚孔距）。（3）定孔位按设计孔间距，测放孔位，标记，并同时在导轨上标定。（4）钻机就位、钻孔、扩孔①采用水平定向钻机钻孔，配φ73mm钻杆，钻杆每节长3米，共配备钻杆31根。②开钻时首先低速钻进，钻孔顺序从棚顶中心线位置隔孔向两侧跳打直至棚脚，安装管棚管并灌浆后，再从棚顶位置按分两侧施设其余管棚。③每孔开始钻进时，先低速钻进，待钻进达到50CM以后再高速钻进，当第一节钻杆尾部剩余20-30CM时停止钻进，用管钳人工卡紧钻杆，钻机低反转，脱开钻杆，钻机退回至原位，工人安装下一节钻杆，继续钻进，依些循环钻至90m完成一根管棚的导向钻孔。钻孔过程中，采用英国386导向仪全程监控，以保证钻孔过程中，操作工能及时及时纠偏，保证钻孔位置正确。④一根管棚的导向孔钻进完成后，将φ73mm钻杆换成φ168.3mm钻杆回钻，沿导向孔钻进，作一次扩孔。（5）管棚管顶进管棚管顶进利用钻机的冲击和推力将钢管分节推进至已扩孔的孔内，管节间采用丝扣连接。（6）注浆、封堵在管棚管顶进的同时，用水泥浆弃填管道的环状间隙；管棚管顶进后，在管道的低端安装注浆嘴，用注浆机注浆，至管腔内充满浆液，从高端流出规定浓度的浆液，再用细石砼封堵管两端。河南省南水北调受水区鹤壁供水配套工程施工07标穿越S219省道顶管工程施工方案5、箱涵顶进5.1施工工艺流程箱涵顶进施工工艺流程，见图：5.2箱涵预制（1）基坑开挖箱涵在基坑内进行制作，所以必须先挖好基坑。土体放边坡开挖土方，或者采用钢板桩作围护，并辅以井点降水开挖基坑的方法。土方是利用履带式吊车抓斗挖土，人工进行边坡修正面开挖到基坑设计要求。（2）滑板浇筑在基坑开挖到设计要求时进行滑板制作，箱涵将在滑板上进行预制，然后利用油压千斤顶的顶进使箱涵在滑板上滑行，逐渐进入前方土体，所以从其作用来讲，称为滑板。滑板须承受箱涵自重和箱涵顶进时克服滑板与箱涵间摩阻力而产生的拉力，因此必须有足够的拉力强度。防止箱涵顶进拉断滑板，造成箱涵顶进围难。滑板采用25cm厚C25砼现浇，滑板面层铺设φ6@250双向筋，以箱涵顶进施工工艺流程图始发坑开挖、支护滑板浇筑箱涵预制顶进设备安装调试挖收尾工作洞内挖土、箱涵顶进入洞砼拌制、运输箱涵养护河南省南水北调受水区鹤壁供水配套工程施工07标穿越S219省道顶管工程施工方案增强其抗能力。为了尽量减小箱涵与滑板产生的摩阻力，所以表面必须满足一定的平整度要求，在滑板表面并涂上润滑剂。采用粗制黄色石腊涂刷表面。滑板砼熟料，采用商品砼，6～9m3砼搅拌车运至施工现场，HBT30输送入仓，人工平仓，机械振实。（3）箱涵预制、养护箱涵是钢筋混凝土箱形结构，共分4节，按顶进顺序依次在始发坑内滑板上预制、养护。箱涵预制采用商品砼，6～9m3砼搅拌车运至施工现场，HBT30输送入仓，人工平仓，机械振实。每节箱涵分两次浇筑，第一次浇筑底板及底板以上侧墙50cm，第二次浇筑侧墙及顶板，一次浇筑完成。每次依照设计要求分层、分段进行制作，并留出施工需要预留孔洞和埋设预埋件，便于施工。如安装千斤顶的中继间位置和控制侧向移动的预埋件。箱涵预制后，精心养护，等强度达到设计强度的70%，才能移动。箱涵顶进时，要求强度达到100%的设计强度，为提高早期强度，可采取掺加早强剂等方法，以加快施工进度。5.3箱涵顶进（1）后背制作根据箱涵顶进所需最大的顶力来设计后背。后背须承受箱涵顶进最大顶力和一定的变形量，进行设计后背的强度和刚度。一般后背的后座力是利用土体的被动土压力抵消后背的后反力来设计后背。在必要时，为了满足后背的足够稳定，可以加高后面的土体高度以增加在后背的被动土压力。