球墨铸铁管、钢管顶管穿路工程施工方案(编辑修改稿)

球墨铸铁管、钢管顶管穿路工程施工方案(编辑修改稿)内容摘要：

取消格栅 ,采用开敞式工具管。 F1=S1 K 其中 F1顶管正阻力 (t) S1顶管正面积 (m2) K顶管正阻力系数 (t/m2) ⑵管壁摩擦阻力：管壁与土间摩擦系数及土压力大小有关。 根据有关工程统计资料，管壁摩擦阻力一般在 100500kg/m2 之间。 通常减少管壁摩擦阻力的措施有：管壁与泥土间加泥浆套减阻，使管外壁形态规则和表面光洁、减少管道拐弯等。 ⑶ 泥水平衡压力：在封闭的冲泥舱内加泥水压力平衡地下水压力，是防止泥砂涌入的重要方法。 泥水压力一定要合理。 压力过小，大量的泥砂涌入，会造成路面破坏，压力过大，会增大主千斤顶负荷，严重的可能产生冒顶现象。 泥水平衡压阻力计算如下： F3= D2 P/4 其中 ： F3顶管泥水阻力 (t) D顶管外径 (m) P一顶管泥水最大压力 (t/m2) 在考虑最大一次顶进距离为 53m 时，顶管总阻力为以上三种阻力之和： F=F1+F2+F3360t 考虑地下工程的复杂性及不可预见因素，顶管设备取 2倍能力储备，设备顶进能力应为 700t。 七 、后背结构及抗力计算 后背作为千斤顶的支撑结构。 因此，后背要有足够的强度和刚度，且压缩变形要均匀。 所以，应进行强度和稳定性计算。 本工程采用厚钢板后 背，这种后背设置简单，安装时应满足下列要求 : 1/3； 70mm 钢板。 ⑵后背的计算 后背在顶力作用下，产生压缩，压缩方向与顶力作用方向相一致。 当停止顶进，顶力消失，压缩变形随之消失。 这种弹性变形现象是正常的。 顶管时，后背不应当破坏，以免产生不允许的压缩变形。 后背不应出现上下或左右的不均匀压缩。 否则，千斤顶支承在斜面后背的土上，造成顶进偏差。 为了保证顶进质量和施工安全，应进行后背的强度和刚度计算。 根据顶进需要的总 顶力，运用朗肯土压力公式核算后背受力及挡桩的长度，使土体所受的力小于土壤的允许承载力。 关于后背详细计算，可分为浅覆土后背和深履土后背。 具体计算可按挡土墙计算方法确定。 八 、顶进设备 顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、顶铁等。 ⑴千斤顶 千斤顶是掘进顶管的主要设备，本工程拟采用 4 台 320t 液压千斤顶。 千斤顶的工作坑内的布置与采用个数有关，如一台千斤顶，其布置为单列式，应使千斤顶中心与管中心的垂线对称。 使用多台并列式时，顶力合力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线，防止产生顶时力偶，造成顶进偏差。 根 据施工经验，采用人工或机械挖运土方，管上半部管壁与土壁有间隙时， 千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的 1/4～ 1/5处。 ⑵高压油泵 由电动机带动油泵工作，选用额定压力为 62MPa 的 ZB－ 500 柱塞泵，经分配器，控制阀进入千斤顶，各千斤顶的进油管并联在一起，保证各千斤顶活塞的出力和行程一致。 ⑶顶铁 顶铁是传递和分散顶力的设备。 要求它能承受顶压力而不变形，并且便于搬动。 根据顶铁旋转位置的不同，可分为横顶铁、顺顶铁和 U形顶铁三种。 1)横向顶铁安装在千斤顶与方顶铁之间，将千斤顶的顶推力传递给两侧的方顶铁上。 使 用时与顶力方向垂直，起梁的作用。 横顶铁断面尺寸为 300 300mm，长度按被顶管径及千斤顶台数而定，本工程选用长度为 的横顶铁；用型钢加肋和端板焊制而成。 2)顺顶铁 (纵向顶铁 )放置在面铁与被顶的管子之间，使用时与顶力方向平行，起柱的作用。 在顶管过程中起调节间距的垫铁，因此顶铁的长度取决于斤顶的行程、管节长度、出土设备等而定 ,通常有 100、 200、 300、 400、 600 等几种长度。 横截面为 250 300mm，两端面用厚 25mm 钢焊平。 顺顶铁的两顶端面加工应平整且平行。 防止作业时顶铁发生外弹。 3)U 形顶铁 安放在管子端面，顺顶铁作用其上。 它的内、外径尺寸与管子端面尺寸相适应。 其作用是使用顺顶铁传递的顶力较均匀地分布的到顶管端断面上，以免管端局部顶力过大，压坏混凝土管端。 大口径管口采用环形，小口径管口可采用半圆形。 ⑷其它设备 工作坑上设活动式工作平台，平台用 25 号工字钢梁，上铺 15 15cm 方木。 工作坑井口处安装一滑动平台，作为下管及出土使用。 在工作平台上设起重架，上装电动卷扬机，其起重量应大于管子重量。 工作棚用帆布遮盖，以防雨水。 九 、 顶进施工 工作坑内设备安装完毕，经检查各部处于良好状态，即可 进行开挖和顶进。 首先将管子下到导轨上，就位以后，装好顶铁，校测管轴线和管底标高是否符合设计要求，合格后即可进行管前端挖土。 顶进利用千斤顶出镐。 在后背不动的情况下将被顶进管子推向前进，其操作过程如下 : 安装好顶铁挤牢，管前端已一定长度后，启动油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作行程，将管子推向一定距离。 停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞回缩。 添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管子为止。 卸下顶铁，下管，用钢套环连接混凝土管，在混凝土管接口处放一圈麻绳，以保证接口缝隙和受力均匀或彩和其他防渗漏 措施，保证管与管之间的连接安全。 重新装好顶铁，重复上述操作。 顶进时应注意事项 : ⑴顶进时应遵照“先挖后顶，随挖随顶”的原则。 应连续作业，避免中途停止，造成阻力增大，增加顶进的困难。 ⑵首节管子顶进的方向和高程，关系到整段顶进质量，应勤测量，勤检查及时校正偏差。 ⑶安装顶铁应平顺无歪斜扭现象，每次收回活塞加放顶铁时，应换用可能安放的最长顶铁，使连接的顶铁数目为最少。 ⑷顶进过程中，发现管前土方坍塌、后背倾斜，偏差过大或油泵压力表指针骤增等情况 ,应停止顶进，查明原因，排除故障后，再继续顶进。 管前挖土是保证 顶进质量及地上建筑物安全的关键，管前挖土的方向和开挖形状，直接影响顶进管位的准确性，因为管子在顶进中是循已挖好的土壁前进的。 因此，管前周围超挖应严格控制。 对于密实土质 ,管端上方可有≤ 空隙，以减少顶进阻力，管端下部 135176。 中心角范围内不得超挖，保持管壁与土壁相平，也可预留 1cm厚土层，在管子顶管过程中切去，这样可防止管端下沉。 在不允许顶管上部土壤下沉地段顶进时，管周一律不得超挖。 管前挖土深度，一般等于千斤顶出镐长度，如土质较好，可超前。 超挖过大，土壁开挖形状就易控制，容易引起管位偏差和上方 土坍塌。 在松软土层中顶进时，应采取管顶上部土壤加固或管前安设管檐，操作人员在其内挖土，防止坍塌伤人。 管内挖土工作条件差，劳动强度大，应组织专人轮流操作。 管前挖出的土，及时外运。 管径较大时，可用双轮手 推车推运。 管径较小，应采用双筒卷杨机牵引四轮小车出土，土运至管外，再用工作平台上的电动卷扬机送至平台上，然后运出坑外。 顶管遇流砂层或淤泥层时，采用泥水压力平衡顶管，使工具管内保持一定压力，平衡土体和地下水压力，使土体保持稳定。 应及时封闭工具管，采用水力出泥。 在工具管中接入含有一定泥量的泥浆，通过水枪射水 冲泥，泥水通过吸泥泵排到地表泥浆池中沉淀，反复循环使用，泥浆用槽车运走。 冲泥和吸泥泵稳定工作时，调节冲泥和吸泥的泵量，冲泥舱内应保持一定压力，舱内泥水压力应与地下水压力相平衡，泥水压力过大，将增加主千斤顶负荷，泥水冲破上覆地层，达到地表，造成突顶事故；泥水压力过小，地下水涌入冲泥舱，工具管前方塌方，将破坏上覆地层，造成地面建筑物破坏。 在顶管过程中，由于泥水平衡压力控制不当或停顿时间过长，可能会造成突水冒顶事故和工作面塌方事故。 发生突顶时：应该逐渐降低工具管内泥水压力，使泥水压力略小于地下水压力，关闭冲 泥水枪和吸泥泵，启动千斤顶缓慢顶进一缎距离，待顶力升高，采用小水力冲泥，间歇启动吸泥泵排泥，做小量排泥。 发生塌方时：应该逐渐升高工具管内泥水压力，使泥水压力略大于地下水压力，关闭冲泥水枪和吸泥泵，启动千斤顶缓慢顶进一缎距离，待顶力升高，采用小水力冲泥，间歇启动吸泥泵排泥，做小量排泥。 十 、管道渗漏的治理 对管道渗水和漏水点，先凿 V 形槽，埋入导水水管，用双快水泥封闭管周，待水泥由一定强度后，用手动泵压入水泥水玻璃浆液封堵。 十一 、顶管作业面通风 顶管作业面通风采用压入强制性通风措施，用风机通过 英寸铁管 向工作面压风。 十二 、测量与纠偏 ⑴顶管测量：采用经纬仪和激光水准仪。 1)测量次数，开始顶第一节管子时，每顶进 20～ 100cm/次。 校正时，每顶进一镐即测量一次。 2)中心线测量，根据工作坑内用经纬仪设置的中心桩挂小线，使拉线对准垂球，读管前端的中心尺刻度，若拉线与中心尺上的中心刻度相重合，其差值即为偏差值。 3)高程测量一般在工作坑内引设水准点，停止顶进，将激光水准仪支设在顶铁上，测量前端管底高程。 ⑵顶进偏差的校正 顶进中发现管位偏差 10mm 左右，即应进行校正。 纠偏校正应缓缓进行，使管子逐渐复位，不得 猛纠硬调。 钢管安装 本标段管道穿越形式设计钢管外套钢筋混凝土管型式，在钢筋混凝土管顶管工程施工完毕验收合格后进行钢管安装， 钢管和钢筋混凝土管之间用 C15 自密实混凝土填筑，达到钢管管中心高程。 焊接 根据设计文件及施工现场的具体情况，焊接采用手工电弧焊，二氧化碳保护焊和埋弧焊相结合的焊接方式，一般情况下，钢板接料和管道的纵缝焊接采用埋弧焊，二氧化碳保护焊和手工电弧焊，管道环缝及加劲环采用二氧化碳保护焊和手工电弧焊，其余部分采用二氧化碳保护焊或手工电弧焊焊接。 一、 坡口 加工预制 （ 1） 管道坡口加工时，由于壁厚均小于 25mm，故均采用 V 型坡口（ 25176。 ～30176。 ）。 （ 2） 管道坡口采用氧气 乙炔半自动割刀加工，半自动割刀无法加工的特殊部位可采用手工切割加工。 （ 3）坡口加工后必须除去坡口表面的氧化皮、溶渣及影响接头质量的表面后，并应将凹凸不平处打磨平整。 二、 焊接工艺 （ 1） 工程管道焊缝按其重要性分为三类。 其中： 一类焊缝： A、岔管的所有焊缝。 B、主管管壁纵缝。 C、主厂房内明管环缝。 D、凑合节合拢环缝。 E、闷头与管壁的连接焊缝。 此类焊缝若用超声波探伤抽查率为 50%，射线探伤复查率为 5%，质量要求为B1级合格。 二类焊缝： A、钢管管壁环缝； B、止水环、加劲环的对接焊缝及其与管壁之间的组合焊缝。 此类焊缝若用超声波探伤抽查率为 50%，质量要求为 B2级合格。 三类焊缝： 受力很小，且修复时不致停止发电或供水的附属构件焊缝。 （ 1） 焊缝组对前应将坡口及其内侧表面不小于 10mm 范围内的油、漆、垢、锈、毛刺等清除干净，且不得有裂纹、夹层等缺陷。 （ 2）管子或管件对接焊缝组对时，内壁应齐平，内壁错边量不 宜超过管壁厚度的 10%，且不应大于 2mm； （ 3） 焊条使用前应按规定进行烘干，并应在使用过程中保持干燥。 焊丝使用前应清除其表面的油污、锈蚀等。 （ 4）焊接材料应按下列要求进行烘焙和保管： 焊条、焊剂应放置于通风、干燥和室温不低于 5℃ 的专设库房内，设专人保管，烘焙和发放，并应及时作好实测温度和焊条发放记录。 烘焙温度和时间应严格按厂家说明书的规定进行。 烘焙后的焊条应保存在 100150℃ 的恒温箱内，药皮应无脱落和明显的裂纹。 现场使用的焊条应装入保温筒，焊条在保温筒内的时间不宜超过 4h，超过后，应重 新烘焙，重复烘焙次数不宜超过 2次。 焊丝使用前应清除铁锈和油污。 （ 6）遇有穿堂风或风速超过 8m/s 的大风和雨天、雪天以及环境温度在 5℃以下、相对湿度在 90%以上时，焊接处应有可靠的防护措施，保证焊接处有所需的足够温度，焊工技能不受影响，方可施焊。 （ 7）施焊前，应将坡口及其两侧 50100mm 范围内的铁锈、熔渣、油垢、水迹等清除干净。 （ 8） 焊缝（包括定位焊）焊接时，应在坡口上引弧、熄弧，严禁在母材上引弧，熄弧时应将弧坑填满，多层焊的层间接头应错开。 （ 9） 定位焊焊接应符合下列规 定： 一、二类焊缝的定位焊焊接工艺和对焊工要求与主缝（即一、二类焊缝，下同）相同； 对需要预热焊接的钢板，焊定位焊时应以焊接处为中心，至少应在 150mm 范围内进行预热，预热温度较主缝预热温度高出 2030℃ ；定位焊位置应距焊缝端部 30mm 以上，其长度应在 50mm 以上，间距为 100400mm，厚度不宜超过正式焊缝高度的二分之一，最厚不宜超过 8mm；施焊前应检查定位焊质量，如有裂纹、气孔、夹渣等缺陷均应清除。 （ 10）工卡具等构件焊接时，严禁在母材上引弧和熄弧。 （ 11）双面焊接时，单侧焊接后 应用碳弧气刨或角向砂轮机进行背面清根，将焊在清根侧的定位焊缝金属清除。 采用碳弧气刨清根时，清根后应用砂轮修整刨槽。 （ 12）焊缝组装局部间隙超过 5mm，但长度不大于该焊缝长的 15%时，允许在坡口两侧或一侧作堆焊处理，但应符合下列规定： a、 严禁在间隙内填入金属材料； b、 堆焊后应用砂轮修整； c、 根据堆焊长度和间隙大小，对堆焊部位的焊缝应酌情进。