φ1050鋼筋混凝土圓管頂進施工組織設計

根據(jù)工程特點，清水橋橋頭需采用頂進法施工，以維持施工期間的正常交通。

工程特點及難點：

1、施工區(qū)各種管線較多。工作坑及接收坑定位時事先需明確地下管線情況。

2、施工區(qū)處于橋頭，交通繁忙，社會車輛必須保證通行，因此，本段必須采取有利措施疏散交通，另外，由于有重車通行，工作坑必須采取護壁支護，在施工工序上分段施工，嚴重制約工程工期，并增加了人工出土工作量。

3、橋頭道路為利用河床修筑路基，土壤類別復雜，大塊石較多，對開挖進度、安全影響大。不可避免會產(chǎn)生超挖，開挖后必須及時進行處理。

4、受埋深及土質影響，工作坑開挖困難，必須采取強有力的防塌措施。

5、施工空間小，材料堆放、施工場地受限。

6、工期壓力大。

7、必須加強沉降觀測，采取有利的控制沉降措施。

為保證施工安全、質量、工期，根據(jù)橋東污水截流干管施工圖、有關變更設計、施工及驗收規(guī)范（GB50268-97）、管線主管單位現(xiàn)場交底、我單位現(xiàn)場調查，制訂如下施工組織設計方案。

一、工作坑的布置與開挖

工作坑布置在管線交接處，。工作坑底面凈空尺寸4.5×5.5m。

工作坑在不斷交的情況下施工，土質為卵石夾砂，土質極不穩(wěn)定，容易坍塌，距行車限制線距離小，為確保安全，工作坑采用人工逆做法施工，即人工分階段進行開挖，每開挖2—3m馬上澆注鋼筋混凝土護壁支撐，已開挖層確保穩(wěn)定后再開挖下一層。開挖過程中盡量減少塌方及擾動兩側原狀土。對坍塌及擾動部分在護壁澆注過程中用混凝土填充。因本工程處于鬧市區(qū)，行人、居民多，為保證正常交通及生活秩序，按業(yè)主要求工作坑混凝土采用商品混凝土。

本工程施工期間不中斷重車通行，為確保工作坑穩(wěn)固，工作坑設25#工字鋼系梁兩道，系梁與混凝土密貼，并與予埋件焊接，工字鋼聯(lián)結翼緣板必須滿焊，保證鋼度。

在工作坑底墊碎石30cm，再澆注30cm厚C25鋼筋混凝土作為底板，底板設鋼筋混凝土防滑及加勁系梁，系梁截面尺寸25×25厘米，縱橫向各設兩道。底板上上予埋鋼板，以便混凝土凝固以后安裝導向軌。

導向軌作用是保證管節(jié)按設計高程、方向、坡度入土。導向軌安裝的好壞直接影響后續(xù)施工，必須予以充分注意。導向軌用P43鋼軌。為控制管頂高程及方向，安裝導向軌必須經(jīng)過仔細測量。第一節(jié)管節(jié)安裝前要進行導向軌試運行，并及時調整到設計標高。在使用過程中要及時復核及調整、更換。根據(jù)本工程管節(jié)長度，導向軌長4m。施工前預備各種規(guī)格鐵楔。導向軌安裝前在工作平臺上放出中軸線，與管中軸線重合。用水準儀控制導向軌兩內角處標高。

本工程施工段土質復雜，特別是受卵石影響，壓力不穩(wěn)定，為最大限度增加頂進長度，避免頂進中途失敗，本工程采取注漿減阻措施，因此必須保證后封閉質量，施工中后封閉做法如下：洞口過渡段用予注漿小導管加固，導管采用鋼管，長4m，間距15cm，沿管周均勻布置，管周混凝土擋墻上設予埋件與雙層后封閉法蘭聯(lián)結，法蘭間布置后封閉止水橡膠板。

為避免地下水影響施工，工作坑內設集水槽及集水坑，并將收集到的地下水及時排出坑外。                                            

二、頂進設施的布置與安裝

1、工作坑后背

后背承受千斤頂巨大的作用力，必須保證后背的穩(wěn)定性及剛性。才能避免頂進過程中因后背失穩(wěn)而影響頂進施工質量和造成安全事故。

根據(jù)本工程所處施工環(huán)境，工作坑開挖后土體情況事先難以確定，因此決定組合式后背。組合如下：工作坑鋼筋混凝土檔墻、鋼軌后背樁、橫向分配方木、豎向分配鋼梁、σ=30mm分配面板。

鋼軌后背樁埋入底板深度不得小于1m。 

2、頂管設備布置

本工程頂進設備布置如下圖，頂力由千斤頂通過U型頂鐵、環(huán)型頂柱傳至管端。千斤頂選用2只200T千斤頂及配套油泵。起重能力400t，最大行程100cm，重340kg。為避免頂進過程中造成千斤頂刮土現(xiàn)象，將千斤頂放在鋼制托盤上。為保證管節(jié)按預定方向前進，千斤頂頂力的合力位置和頂進抗力的位置在同一軸線上，根據(jù)施工經(jīng)驗，φ1050管著力點在靠近管底30-40cm處。

頂鐵用20mm厚鋼板焊接而成，頂鐵制作80cm、60cm、20cm、各制作1組。為保證施工安全，頂鐵設鎖定“U”型卡。

三、出土及下管措施

考慮到本工程所處環(huán)境，無法設置出土及下管坡道，因此，確定采用12t汽車吊下管及出土。

四、頂進施工

頂進工藝流程如下：

下管—測量—挖土—出土—安裝預制塊導向滑道—測量—注漿—頂進—校測

1、下管

管材采用φ1050專用頂管，生產(chǎn)廠家為北京市韓村河管廠。

管材進場后打蠟減阻。

管材場內人力運輸，下管采用吊車，將管節(jié)吊起后放在工作坑內的導軌上。

2、穩(wěn)管及接口

穩(wěn)管：每下一節(jié)管子馬上檢查管節(jié)高程和方向及是否完全臥貼于導軌之上。

接口：本工程采用雙插式專用頂管，接口前將密封橡膠圈按要求套在插口上，接口定位依靠導向軌。

3、挖土

本工程采用人工出土頂管，挖土使用短把小平鎬、短把鐵鍬。施工過程中挖土要與頂管密切配合，挖土過程中及時注意、調整管節(jié)“低頭”、“昂頭”現(xiàn)象。

管前端挖土時，坑碧與管上方可有1—2cm空隙，以減少頂進阻力，管節(jié)下部135°置換為諭旨塊滑道。管前端可視土質情況超挖5-30cm。

鑒于本段塊石多的特殊地質情況，挖掘過程中采用挖除、破碎、下放等綜合作業(yè)方法。

為確保卵石層地質條件下的施工安全，隨開挖隨施設防護小導管管棚。小導管間距15cm，施設在上部90°范圍內。

4、出土

管內水平運輸采用四輪小平車放活底弧形土斗裝土，人力運輸。垂直運輸用12t汽車吊。

5、安裝預制塊導向滑道

鑒于本段塊石多的特殊地質情況，開挖過程中將嚴重擾動沙礫層，人工無法修筑滑道，為避免頂進過程的“低頭”現(xiàn)象，施工中將管底置換為預制塊滑道?；篮?st1:chmetcnv w:st="on" UnitName="cm" SourceValue="15" HasSpace="False" Negative="False" NumberType="1" TCSC="0">15cm，倒角弧度同管外壁。使用前面層打蠟減阻。

6、注漿

為保證頂進工作順利，施工中采取觸變泥漿減阻。頂進時，工具管后面的三節(jié)混凝土管上都有壓漿孔，以便及時進行跟蹤壓漿，取保形成有效的泥漿套，在往后每三節(jié)管上有一個壓漿孔，頂進過程中及時進行補強壓漿，壓漿總管采用φ50mm鐵管，支管采用軟管，以三通連接并設截止閥。

觸變泥漿配合比如下：

膨潤土：石膏：水=1：0.5：6（重量比）

7、頂進

頂進要堅持“先挖后頂”、“隨挖隨頂”的原則，事先檢查頂鐵安裝是否平直，以防頂進時產(chǎn)生偏心荷載，頂鐵崩出傷人。

頂進程序如下：

安裝頂鐵—開油泵（千斤頂開始伸出活塞）--千斤頂不斷伸出活塞管節(jié)前進—關油泵（千斤頂伸出活塞全長）--開截門回油（千斤頂退活塞）--加頂鐵—擰緊截門---開油泵前進

頂進過程中注意以下事項：

⑴及時注意油泵上的壓力表的變化，發(fā)現(xiàn)壓力驟然增大時，應立刻停泵檢查原因。

⑵千斤頂活塞伸出長度，應在規(guī)定沖程之內，不要超出，防止損壞設備。

⑶連續(xù)頂進，不能長期停頓。

8、測量

測量的目的是：檢查首節(jié)頂管的高程、中線、坡度，以了解頂管質量、決定校正方法。

一般每頂進1m測量一次，首節(jié)管起導向作用，要求質量高，因此開始頂進時要隨時檢查，一般每30-50cm檢查一次。

9、接收

為保證工程連續(xù)性，本工程在頂進終點處設接收井，接收井一端與已安裝管道連接，另一端與待頂進管道連接，與待頂進管道連接端予留接收空間。接收井為磚砌37墻，凈尺寸3.5×3.5。

10、與相臨管道連接

頂管至接收井后，在工作坑及接收井內砌筑連接井，將頂管與明槽開挖安管管道連接成一體。

11、拆除工程

本工程處于主要城區(qū)，按有關要求，施工附屬結構在施工完成以后必須拆除，所以，本工程工作井、接收井在施工完成以后拆除，方法是用人工風鎬。

五、頂進過程中的事故預防及其處理

1、為加大操作空間及方便處理頂進工作面處的孤石、大漂石等障礙物，第一節(jié)管前設工具管，工具管采用σ=20mm鋼板卷制而成。鋼板寬2m，與混凝土管前的予埋鋼板焊連。

2、根據(jù)橋西區(qū)污水管道埋設經(jīng)驗，本段頂管施工過程中很有可能遇到舊堤壩、孤石、粉砂層及受地下水等情況。

⑴體積較小者可將周圍土體挖除整體取出。

⑵如遇到孤石體積較大者或舊堤壩，人工用風鎬破碎影響頂進部分或用風鉆引孔用膨脹炸藥或劈石器破碎。

⑶如遇粉砂層，減少超挖尺寸并用厚木板或鐵板封頭或不超挖切土進尺。

⑷如遇地下水為保證出土及開挖方便，必須保證排水暢通，管內不能積土，工作坑集水井處設水泵兩臺（一臺備用）并配專人抽水。

另外，有地下水地段容易產(chǎn)生塌方、流沙現(xiàn)象，開挖過程中必須貫徹“短開挖、快頂進”的施工方法，若出現(xiàn)塌方及流沙現(xiàn)象及時采取措施封閉管端。

3、本次頂進施工很有可能處于砂卵層中，必須采取有力措施進行減阻，施工中采取如下措施：對于管周粒徑大于10cm的卵石全部進行托換。確保摩阻力穩(wěn)定并避免卵石卡管造成工作管破裂，方法是將卵石取出后用粘土回填，回填必須保證密實，嚴防土體坍塌后附近卵石接觸工作管，為進一步減少阻力，回填物與工作管間設油氈隔離層。施工中注意油氈搭接方向。

4、不穩(wěn)定土層加固：施工過程中對不穩(wěn)定土層如碎砂層、垃圾土層等為確保安全，采取通過小導管管棚注漿加固措施。施工中注意控制注漿量與注漿壓力，注漿壓力控制在0.15-0.25Mpa。

5、地表沉降控制：本工程處于市內，必須嚴格控制地表沉降，施工過程中盡量減少超挖，必須超挖處控制好托換回填密度。

6、管道糾偏：

必須加強第一節(jié)管道頂進質量控制，減少起頂誤差，因此導向軌、千斤頂受力點、管底滑道、管側超挖必須嚴格按施組要求進行。

偏差主要是由于開挖斷面形狀不正確、工作面土質不均勻、千斤頂位置不正確等引起，施工中必須予以重視，必須加強量測及調整工作，規(guī)定：中心偏斜誤差超過+20mm，高程誤差超過+15mm必須及時進行糾偏。

頂管過程中偏差以預防為主，糾正為輔。鑒于土層土質的特殊性，本工程施工中采取了綜合防偏措施，具體如下：

⑴加強管道聯(lián)結鋼性，管口用膨脹螺栓做予埋件，管道接口施工完成后用σ=1cm鋼板焊接聯(lián)結。焊接聯(lián)結完成以后用鋼板接口設內外鋼套環(huán)補充加強管道接口鋼性，減小局部不平衡力對管道頂進方向的影響，確保管道不因局部外力而發(fā)生軸向變形。外套環(huán)利用承插鋼圈，內套環(huán)利用σ=1cm的鋼板制作，套環(huán)寬0.3m。

⑵管底設置混凝土預制塊滑道，用滑道控制頂進方向及高程。

⑶工具管上設糾偏千斤頂組，及時小范圍調整工具管方向。

⑷工具管前端兩側及時用木楔穩(wěn)定頂進方向?？障队蒙暗[回填。

偏差不可避免，發(fā)生時隨時糾正，糾偏工作按下列情況采取相應方法進行：

⑴發(fā)現(xiàn)管段左右偏斜，在偏的一側少挖土，在另的一側多挖土，逐漸調整糾偏。

⑵管子發(fā)生“低頭”現(xiàn)象，且誤差不大時，可將小千斤頂放在墊木上，著力點在管端上口，隨頂進隨放松千斤頂，使管節(jié)逐漸恢復到正確位置。

⑶管節(jié)低頭嚴重時，在管內設千斤頂拖架，用千斤頂予以校正，校正時應將

固定管節(jié)用的臨時聯(lián)接內漲圈木楔松開，俟校正完成以后再用木楔楔緊。

⑷當管節(jié)出現(xiàn)“昂頭”現(xiàn)象，可將管底土適當多挖，或將千斤頂著力點向上少許移動，俟恢復正常后再將著力點移回原位。

六、工期安排

按日進度3m組織施工，為確保工期、合理調配施工資源，各施工段采用分段流水作業(yè)法，進場后先集中力量施工工作坑。

七、勞動力組織

根據(jù)工期要求， 按日進尺3m考慮，采用三班制作業(yè)，每組15人，具體如下：

頂管作業(yè)勞動力組織 

另電工、電焊工、混凝土工由項目部統(tǒng)一調度。

八、機械設備投入 

九、臨時工程施工

1、土方工程施工

受場地條件限制，現(xiàn)場無土方堆放地點，施工中，工作坑及頂管開挖棄土人工臨時推運堆放在施工場地外，然后用汽車運到棄土場。

工程完工后，工作坑土方回填時，借土回填。

2、施工用水

   現(xiàn)場不具備用水接引條件，生產(chǎn)及生活用水用撒水運輸車供應。

3、施工用電

    受現(xiàn)場條件及施工實際情況限制，幾處施工地點均處于橋頭，根據(jù)施工調查，供電局不同意進行施工臨時用電接引，因此決定采用發(fā)電機發(fā)電保證施工用電。

十、施工安全

本工程施工必須將安全控制放在首位，除建立完善的管理體系及管理制度外，必須對以下事項予以充分注意：

1、本工程處于交通要道，施工前用彩鋼瓦對施工區(qū)予以封閉，

2、車輛通行予留臨時通口，不用時及時封閉，彩鋼瓦周邊掛紅色警示燈。

3、工作坑開挖前人工挖探坑明確管線走向、種類，盡量使工作坑避開管線。

4、圍護距離距槽邊大于1m。

5、管節(jié)就位時選好重心位置，本次施工采用人工喂管，工作坑頂設阻擋裝置，吊車放管時穿繩控制管節(jié)搖擺。

6、開挖過程中及時觀測掌子面土質穩(wěn)定情況。

7、洞內照明采用36V安全電壓。

8、洞內設安全換風系統(tǒng)。

9、頂進、下管時技術人員必須旁站監(jiān)督。

10、壓漿過程中，操作人員戴防護眼鏡。

11、施工區(qū)間全封閉，除業(yè)主、監(jiān)理等人員外，外部人員一律不得入內。

十一、附件一

（一）、千斤頂?shù)倪x用及一次頂進長度確定：

φ1050鋼筋混凝土管自重：V=π×D×L×σ

=3.14×1.05×2×0.117=0.771m³

W=0.771×2.8=2.16t/根

P=W/2=2.16/2=1.08t/m=10.8KN/m

需用頂力計算：

采用人工超前出土，所以管端端頭阻力不計。本段為回填的砂礫石土，按經(jīng)驗公式估計其阻力值為：

W1=4.5×P×L=3×P×L=4.5×10.8×60=2916KN=292t（按管重）

W2=K（34D1-21）×L=1.2×（34×1.284-21）×60

=1631KN=163t（按卸荷拱）

P=max（W1，W2）=163t

選用400t級千斤頂。

能量儲備：（400-292）/400=27%

綜上，一次頂進長度不得超過60m，否則需另外設工作坑。

（二）、管端混凝土強度驗算

P=1631KN

S=π（D1-D2）/4=3.14×（1.284²-1.05²）/4=0.4287m²

б=P/S=1631000/0.4287=3.80×10⁶Pa=3.80MPa

б=3.80Mpa≤[C30]=15MPa

核！      

附件二：

 注漿加固及管道接口處理施工專項施工組織設計

鑒于本工程土質特殊性，大塊石多，管道周圍塊石在頂進過程中必須全部取出以保證頂進方向，不可避免在管道周圍產(chǎn)生較大空隙，另外，為最大限度增加頂進長度，施工中采取了注漿減阻措施，頂進完成以后必須對觸變泥漿予以置換。因此，為避免施工完成以后發(fā)生地表沉降造成質量隱患，頂進完成以后必須進行置換壓漿及填充壓漿加固處理措施。

本工程采用專用雙插口頂管管材，頂進完成以后管道間以鋼套環(huán)聯(lián)結，為避免截流后污水腐蝕鋼套環(huán)，截流前必須對管道接口進行密封性處理措施。確保污水不與鋼套環(huán)接觸。

一、施工程序

管道接口密封處理-----泥漿孔密封處理--------壓漿------置換壓漿孔密封處理

二、具體施工方案

1、管道接口及泥漿孔密封處理

管道接口及泥漿孔密封材料采用雙組份聚硫密封膏進行處理，施工時先將接口用鋼絲刷及小掃帚打掃干凈并用電熱風吹干，用橡膠刷將混合好的密封膏逐層摸平至與管道接口平齊。

2、壓漿

壓漿泵選用UB3C型注漿泵，額定壓力2.0Mpa，支管及總管采用D40高壓管，連接處設三通及止回閥。

根據(jù)土層特點，壓漿材料用水泥漿液。漿液制備在拌和廠集中攪拌，混凝土攪拌運輸車運輸。

漿液水灰比控制在0.8-1.0之間。

注漿壓力控制在0.4-0.6之間。施工中控制注漿壓力與注漿量。

注漿量控制按有效擴散范圍1m考慮。

3、安全施工

   施工過程中注意安全，照明、通風等按施組要求進行，另外，注漿過程中工人必須佩帶防護眼鏡。