机场大道顶管施工组织设计.doc

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1、第一章 工程概况及特点分析工程概况本工程位于某某浦东机场航飞路与机场大道交叉路口范围，输油管道穿越浦东大道和航飞路采用双管D1000混凝土顶管穿越，其中浦东大道顶距为双管分别长65m，航飞路顶距为双管分别长45m，顶管总长度约为220m。每个顶段分别设一个工作井及一个接收井，顶管机根据设计要求及地质情况采用外径为1200的泥水平衡顶管机，全线坡度、标高根据设计图纸要求进行控制施工。航飞路工作井尺寸为8.7m6.0m8.4m (井内净空为7.5m4.7m)。采用钢筋混凝土沉井结构，沉井结构根据现场实际情况确定分段浇筑；接收井尺寸为6.0m4.7m8.4m (井内净空为4.7m3.5m)。机场大道

2、工作井尺寸为8.7m5.9m5.4m (井内净空为7.5m4.7m)。采用钢筋混凝土沉井结构，沉井结构分两次浇筑；接收井尺寸为5.9m4.7m5.4m (井内净空为4.7m3.5m)。顶管管径为DN1000的平口式钢筋混凝土管，管道接口采用“T”型钢套环齿形橡胶圈接口，每节长度为3m。本工程中的纬五路由护航路至启航路穿过磁悬浮高架过隋塘河到东启航路拟采用非开挖定向牵引法施工，材料为D273的10厚钢管。本工程在施工中，我们将以科学的管理，创优良工程为目标，确保优质地完成本工程地施工任务。工程所处地质状况：以浦东机场地区为参照。本顶管工程项目穿越土层，具体评价为：粉质粘土,有机质夹薄层状粉砂（具

3、体以甲方提供的地质报告为准进行调整）根据各层地基土分布特点与工程特点，需注意的是:管线穿越不同地貌单位地基土会产生一定的差异沉降，对管道基础应采取相应的结构、构造措施，防止产生较大差异沉降，均是我们在顶管施工中需要密切注意的。第二章 主要的施工方法和技术措施管道顶进施工顶进工艺流程：测量放样井下机架、后靠等设备安装地面辅助设施安装顶管机出洞正常顶进顶管机进洞，详见顶管施工工艺流程图。流程测量桩位（由业主提供） 建立测量控制网 由监理复核、认可 顶进轴线测量 轴线复核 进洞前定向测量（复核机头方位） 竣工测量出洞前的测量放样按甲方提供的城市坐标点，连接出洞井和进洞井之间的进、出洞门的两点坐标及高

4、程，以坐标值的计算建立独立坐标系为顶进轴线，高程之差决定顶管顶进坡度。井上、井下建立测量控制网，并监理工程师复核、认可，同时做好测量放样、复核的内业资料。平面控制以甲方提供的平面控制点为依据，以导线形式引测至工作井的固定测台。高程控制根据甲方提供的高程控制点，测得各端头井近井点高程（埋设固定点），按国家3等水准测量规范（往返测）。地面控制和井下控制连测平面坐标的传递采用定向仪器定向，以两组方位传递至井下固定起始边。高程点的传递应用经检定合格后的钢尺，挂重垂10kg，用二台水准仪同步观测，用6至8个视线高，最大高差不得大于23mm。整个区间施工中高程点的传递次数不得少于3次。井下控制网井下导线以

5、定向结果的起始边为支导线的起始点，布设直伸导线，边长为200m左右。导线采用全测回观测，测回闭合差不得大于2”3”，导线中误差不得大于2”n1/2 (n为测站数)。井下水准首先以100120m埋设一固定水准点，水准点间距应尽可能相等。按国家三等水准测量观测，往返相同测点高差23mm，全程高差闭合差15mmS1/2（S为全程长度，单位: Km）。顶进测量测量是顶管施工的眼睛，是确保施工轴线与设计轴线一致的保证。顶管每一节顶进结束，立即对隧道轴线进行测量，为顶管下一节的顶进提供依据。具体测量方法如下：测顶管外壳，求出顶管机轴线和纵坡，在顶管铰接前段安装前后测量标志（保证整个施工期间不被破坏），安装

6、后应自检测量结果并留有记录。按独立坐标系放样后靠观测台（后台）使它精确地移动至顶管轴线上，用它正确指挥顶管的正确施工，以后按施工的情况，决定定期复测后台的平面和高程位置。在后台架设激光经纬仪一台以出洞口红三角为后视（红三角位于顶进轴线上）测顶管机的前标及后标的水平角和竖直角，顶进时激光仪对准机头靶子，来正确指挥顶管的施工。在正常段顶进过程中，工程技术员应根据每节管节的轴线报表绘制出管道的高程、平面曲线图，以掌握机头动态，保证今后的顶管轴线。当顶管机头逐渐靠近接受井时，应适当加强测量的频率和精度，减小轴线偏差，以确保顶管能正确进洞。轴线复测在顶管顶进一段里程后，管道在周边土压力、浮力等各种外在条

7、件的影响下，管道轴线将出现比报表值上浮、下沉等现象，严重的将会影响管道的竣工验收。为避免此类质量为题的发生，在顶管顶进一定里程后，专门对已成管道的实际轴线作全线复测，并绘制出管道的实际平面、高程曲线图与报表的曲线作比较，掌握已成管道的实际轴线，了解管道的隆沉情况，以便指导以后段顶管轴线的控制值，保证管道的竣工质量。进洞前的定向测量顶管贯通前的定向测量是复核顶管所处的方位、确认顶管状态、评估顶管进洞时的姿态和拟定顶管进洞的施工轴线及施工方案等的重要依据，使顶管机在此阶段的施工中始终按预定的方案实施，以良好的姿态进洞，正确无误地座落到接受井的基座上。顶管机选型本次顶进主要在粉质粘土层中，根据该土层

8、的特性及以往的施工经验，并结合本公司的设备状况，决定在本工程中投入一台1220泥水机械平衡顶管机。基本原理是借助于压力平衡以达到出泥平衡，从而减少地面沉降。即维持正面压力介于土体的主动土压力与被动土压力之间，使之在设定范围内浮动，当压力过小时，切土口开口量减小，大刀盘外浮，使正面压力升高，反之亦然，这一平衡过程是由一套液压伺服系统来进行控制的。除了这种机械平衡以外，还采用泥水平衡，顶进时，循环的高压水将切削下的土体搅拌成泥浆，同时平衡地下水位，使开挖面的水压与地下静水压力相近，减少地表沉降。该顶管机具有遥控操作系统，开挖、出土、纠偏、测量均可在管道外进行遥控，对于小口径管道施工较为有利。由于采

9、用泥水机械双重平衡，能有效支护开挖面土体，控制地表沉降。主顶装置主顶装置由底架、油缸组、顶进块、钢后靠及液压动力站等组成，是顶管施工的重要组成部分。底架主要承载顶管机、中继顶、管节之用，底架为拼装式钢结构件，可根据不同系列顶管工程组装而成。底架前端和两侧设置水平支撑，能将底架与井壁撑实，防止底架移位。油缸组油缸分两组，按设计顶力配置2只油缸，并用可分式结构的支座固定，可用连接梁连成一体。油缸组可以根据不同系列的顶管工程任意组合，与拼装式底架组合使用。顶进块顶进时顶进块伸入管节尾部，起对中及导向作用，并传递油缸的顶力，使管节均布受力。后靠主要承受油缸顶进时的反力，并将其均匀地传递到工作井后靠。主

10、顶装置液压系统根据要求1000mm钢筋混凝土管节轴向顶力为3000KN，本机装备顶力为6000KN。选用双作用双冲程等推力油缸2只，每只油缸最大推力为3000KN，施工时主顶额定顶力不大于4000KN。并确保工作井安全。油缸行程S3500mm，钢管节长度为3000mm，施工中顶进需安装垫块。主顶装置技术参数油缸尺寸：DdL油缸数量：2只油缸行程：S3500mm装备顶力：Fmax6000KN（Pmax30Mpa）额定顶力：F额3200KN（P额22.5Mpa）顶进速度：V050mm/min顶力计算(以顶进65m为例)本工程每一顶程为50m，且在全断面粉质粘土中顶进，管中心埋深h=7m，如果设定土

11、体湿重度=1.7t/m3，则正面静止土压力E0=K0hA，K0静止土压力系数取0.7，A管道断面积，E0=K0hR2=0.71.770.49=12.816t顶进时正面阻力假定为1.2倍的静止土压力，则顶进正面阻力为15.4t。管壁摩阻力F=f,其中D管道外径为1.4m，L顶进长度按最长65m进行计算f摩阻系数(即每平方米管外壁的摩擦力)，取0.5t/m2， 则F=f=1.4650.5=142.12tFmax15.4142167.4t可见，总顶进阻力约为167.4t，小于管节许用顶力和工作井允许顶力。工作坑后靠土体的稳定验算当顶力作用点与后靠反力的合力作用点相一致，后靠的土体所允许抗力为：PB(

12、rh1Kp)(2h2h1)(2K2)式中：P计算最大顶力（KN）B承压壁宽度（m）h1承压壁高度（m）h2承压壁高度r土的天然重度（KN/m3）Kp被动土压力系数K2工作坑土体的稳定系数，宜取1.001.2B(rh1Kp)(2h2h1h3)(2K2)3172tg0(45/2)(277)4819.5KN481.95t由于P=167.12 t481.95t,因此工作坑安全可靠.顶进设备安装工作井施工完成后，进行沉井作业，井壁接高至地面上20cm，顶进施工时可以作为井圈挡水。把地面上建立的测量控制网络引放至工作井内，并建立相应的地面控制点，便于顶进施工时进行复测。工作井内测量放样，精确测放出顶进轴线

13、。安装顶进后靠。顶进后靠的平面应垂直于顶进轴线，后靠与井壁结构之间的空隙要用砂浆或是砼填塞密实。安装主顶装置和导轨。先将它们大致固定，然后在测量的监测下，精确调整它们的位置，直至满足要求为止，随即将它们固定牢靠。工作井内的平面布置。搭建井内工作平台、安装配电箱、主顶动力箱，控制台等，敷设各种电缆、管线、油路等。井内平面布置要求布局合理，保证安全，方便施工。地面辅助设备的安装及平面布置。辅助设备主要有拌浆系统、供电系统等的安装及调试，此外还有轨道拼接、管节堆场、临时弃土场地的安排以及吊车泊位、安全护栏等的布置。地面辅助工作及井内安装结束后，吊放顶管机，接通电气，液压等系统，进行出洞前的总调试。后

14、靠加固本工程由于工期紧、工序紧凑，工作井结束后，打算在后靠处堆土加载，提高后靠稳定性。顶管机出洞在预留洞内接长顶进导轨。拔除导墙前拉森板桩。凿除内封门内土体。将顶管机顶入橡胶止水带内，至顶管机头部离外封门约10cm时停止顶进。顶管机继续顶进，至主顶油缸行程伸足。在顶管机尾部烧焊限位块，防止主顶油缸缩回时顶管机在正面土体作用下退回。缩回主顶油缸，吊放钢管节。割除限位块，继续顶进。出洞后，顶管机和其后的第一节管节用拉杆连在一起，形成一个整体。顶管机和管节连在一起后增加了稳定性，对出洞后的一个阶段的顶进施工十分有利，同时也便于在以后的顶进施工中对顶进轴线进行控制。顶进施工主顶进主顶进位置按设计轴线进

15、行准确放样，安装时按照测量放样的基线，吊入井下就位。基座上的轨道按照实测洞门中心居中放置，并设置支撑加固。顶进速度控制主顶启动时，必需检查千斤顶是否靠足，开始顶进和结束顶进之前速度不宜过快，每节每节顶进开始时，应逐步提高顶进速度，防止启动速度过大。油压控制油压设定时，溢流阀应由低逐步向高调节，严禁油压超过额定油压。总顶力控制实际施工过程中，根据具体情况优化组合不同的千斤顶，如果组合千斤顶的合力高于工具管的中心轴线，工具管在出洞时极易产生磕头现象；反之，则会造成上抛现象，考虑到工具管的自重，尤其工作井洞口外侧土层较软，多台千斤顶的合力应略低于工具管的中心轴线。总顶力应控制在千斤顶最大允许顶力的80（不超过设计最大允许顶力）。顶进施工期间，管道内的动力、照明、控制电缆等接头要安全可靠。管道内的各种管线应分门别类地布置，并固定好，防止松动滑落。在顶管机操作面应放置应急照明灯具，保证断电或停电时管道内的工作