武汉名企:过路顶管施工及定向牵引工程专项施工方案

来源:百度文库 编辑:中财网 时间:2024/05/03 07:50:55

         过路顶管施工及定向牵引工程施工方案  

编制人:liaotouzi     201011月1

   顶管工程专项施工方案

一、 工程概况

船舶工业基地滨海路污水排水管网工程从工业污水处理厂至市政污水处理厂管道输水规模为5万m3/ d,采用DN1400缠绕结构壁排水聚乙烯(HDPE)管,重力流,全长7042m,过路及过河时改为DN1400钢管,壁厚12mm,或DN900钢管,壁厚9mm,顶管施工;市政污水处理厂至工业净水厂输水管道规模为5万m3/ d,污水处理厂至2号提升泵站前为DN1400缠绕壁结构管(HDPE),重力流,全长2848m,2号泵站后采用2根DN600给水聚乙烯(PE)管,全长6346m,过路、过河时采用DN600给水聚乙烯(PE)管,(壁厚46.3mm)定向钻敷设。

    顶管工程计五处,其中顶管部位为过34号路一处,DN900钢管,壁厚9mm,长度90m,管道底高程-3.7m;过37号路一处,DN900钢管,壁厚9mm,长度95m,管道底高程-3.6m;过一号路一处,DN900钢管,壁厚9mm,长度110m,管道底高程-6.7m;过38号路一处,DN1400钢管,壁厚12mm,长度96m,管道底高程-3.364m;过雁河一处,DN900钢管,壁厚9mm,长度110m,管道底高程-5.0m;所用钢管外壁采用环氧煤沥青特加强级(六油二布)涂料防腐层,内壁采用无溶剂型液体环氧涂料内防腐层防腐。

定向钻敷设四处,采用两根DN600给水聚乙烯(PE)管,壁厚46.3mm;其中过34号路一处,长度120m;过37号路一处,长度120m;过38号路一处,长度140m;过雁河一处,长150m。

二、 施工方案

(1)         组织措施

1.1项目部挑选具有同类项目工程施工经验的施工队长和技术员担任本工程的施工队长,将工程质量、安全、进度能否达标将直接与施工队长及全体项目人员的切身利益挂钩,调动全体施工人员的工作积极性,充分发挥人的主观能动性。

1.2开工前,由项目技术负责人组织全面的技术交底。各分项工程施工前,应由项目技术负责人向参加该项目的全体施工人员进行技术交底,其内容:尺寸、标高、预留洞口、预埋件、材料规格等要求;明确工序搭接、工种配合、施工方法、进度等施工安排;明确质量、安全、节约措施和工作目标。

1.3组织工人学习公司的各项规章制度、质量安全管理条例,使他们从思想上认识到质量、安全的重要性,从而为工程的顺利进行创造有利条件。

(2)         技术措施

2.1本工程顶管的管段计划采用2套顶管设备,几处施工段分为两处阶段顶进。

2.2工作井和接收井上部采用人机配合开完,下部采取人工开挖作法作业。为保证在工作井施工过程中避免受到地下水侵扰,采用深井井点降水法,以保证施工顺利进行,按期完工,为后续顶管施工创造有利条件。

2.3我方所需各材料时,首先对供货方进行质量保证能力评定,确保材料按质、按量、按期供应。质量保证能力评定主要按以下内容进行:

2.3.1材料供应的表现情况,如材料质量、交货期等;

2.3.2供货方质量管理体系对于按要求如期提交产品的保证能力;

2.3.3供货方的顾客满意程度;

2.3.4供货方交付材料之后的服务和支持能力;

2.3.5其他如价格、履约能力等。

2.4对材料的采购、加工和运输以及存储建立管理制度,加快材料的周转,减少材料的占用量,避免材料损失,变质、按质、按量、按期满足工程需要。

2.5原材料及成品、半成品的质量必须合格,严格按国家规范和验收标准进行检验。对水泥。钢筋、焊条等材料应有合格证,进场必须后取样要复试,不合格材料不得用于工程上。

2.6对于每道工序施工,都要进行技术交底工作,坚持“自检”、“专检”、“交接检”三检制度,坚持上道工序的施工质量达到合格标准,并及时上报监理,监理认定工序质量合格后,下道工序才能施工的原则。凡是在交接程序上出现了质量通病,项目经理必须对交接人员进行检查,项目经理不追查责任的,公司将追查项目经理责任。

(3)         合同措施

3.1根据当前实际情况,快速掌握材料质量、价格、供货能力的信息、选择好的供货厂家,从而确保工程质量。材料订货时,要求厂家提供质量保证文件。材料订货、采购质量应满足有关标准和设计要求,交货期应满足施工进度计划要求。在订货时应依据质量标准签订合同。

3.2与施工班组签订合同,实现一切管理基本原则,避免扯皮现象。在工程实施当中,合同是至高和最终的,是所有班组行为准则的基础,各班组碰到矛盾应无条件服从合同条款,以确保工程正常进行。

(4)         安全、文明施工措施

4.1机械作业要严格按文明施工的有关规定进行,严禁扰民影响市容的现象出现。

4.2严格遵守“建筑工地安全生产六大纪律”,进入人员一律戴好安全帽。

4.3车辆进出听从现场指挥,粘土必须清洁后方可外运确保市容整洁。

4.4顶管施工前,做好各施工工序的危险源辨识工作,根据危险辨识结果制定相应的安全防范措施并向施工人员进行安全交底。

4.5建立健全安全生产岗位责任制,在施工之前要逐级的分部分项的、有针对性进行安全技术交底,施工队每天作业前都要进行班前教育,并做好记录。

4.6各种工序要按照各项操作规程施工,严禁违章指挥、违章操作。

4.7编制施工现场临时用电专项方案,各种电器设备要做到一机、一闸、一箱、一漏保。

4.8操作人员应正确使用个人劳动保护用品,现场施工人员必须戴安全帽,并系好额带,上下工作坑应走安全扶梯。

4.9安全员每天做好施工现场巡视工作,发现问题及时制止纠正,重大安全隐患要下达整改通知单并报上级部门处理。

4.10做好顶管工作坑周边的环境保护工作,搞好文明施工,在基坑旁边危房醒目位置设置安全警示牌。

4.11电工、电焊工、起重工等特殊工种作业人员必须经过专业培训,持证上岗。

三、 施工测量

1、         测量准备工作

(1)             进场后对甲方提供的测量控制点、水准点和标高进行现场复测,填妥《测量复核记录》并签字备案。

(2)             测量控制网的布设:根据甲方所提供的测量控制点及国家的有关规范和有关设计、施工规范的要求进行,以测量控制网作为该工程的平面、高程控制和施工测量放样的首级控制及依据。

(3)             各种测量仪器、工具均应按有关的质量管理规定,在使用前送有关部门进行检测,取得有关持检部门的合格证书后才能使用。使用过程中有关人员应经常对所用的仪器、工具进行自检、自校使之保持在良好的状态中。

2、         测量的内容

测量放线

测量工作应有正规的测量记录本,认真仔细记录,将测量的日期、工作地点、工作内容以及司镜、记录、对点、拉练、扶尺等参加测量人员的姓名记录,测量记录均应有专人妥善保管,随时备查,作为工程竣工的原始资料。

3、         临时水准点的设置和要求

开工前根据设计图纸和建设单位指定的水准点,测设临时水准点,临时水准点应设置在不受施工影响到地方上,应妥善保护,详细记录在测量手册上。

临时水准点的设置要求

(1)           设置的临时水准点应与沿线设置的水准点相校核至符合要求;

(2)     施工设置的临时水准点、轴线控制桩、高程桩必须经复核方可使用,并应经常校核。

(3)   临时水准点的设置应与观测点靠近,不应设置在现场堆料或构筑物施工开挖处;

(4)   临时水准点应设置在交通要道、挖填方范围以外,房屋和构筑物基础压力影响线以及机械震动范围外。

4、 施工测量注意事项

(5)           在工程衔接处,所设置的临时水准点应相互测校调整,以防止差错。

(6)     适当位置设置施工控制桩,控制桩应妥善保护。

(7)           测量时,应对仪器进行检查调整,对原始记录作详细校对。

四、顶管方案

1、施工顺序

顶管施工前对顶管沿线进行调查,确定土压平衡顶管施工工艺→顶力计算及后背墙设计→工作坑、工作井及接收井施工→施做基础架设导轨/安装后背墙→管道顶进施工

2、工作井、接收井施工、平面布置、井内布置及管内布置方案

首先进行工作井与接收井的施工。工作井与接受井上层采用开挖法施工,下层在工作井和接受井四周打设钢板桩后,周围采用深井井点降水施工,根据实际情况每个工作井周围需打四眼大口深井。大口深井井壁采用直径400mm的无沙砼管护壁,井深25m,每个井中安装一台2寸深井潜水泵抽水,保证把水降至工作面以下500mm.

2.1工作井 

   工作井尺寸为9m×6m。工作井分两层施工,工作井上层采用大开挖法人机配合施工,坡度采用1:1.5;下层周围采用热轧U型密扣钢板桩护壁,板桩厚15.5mm,桩长12m,桩顶位于地表下2~3m,保证工作井开挖完成后,板桩在井底的入土深度为5m以上,工作井底板浇筑50cm厚C25混凝土。下部工作坑板桩护壁后采用人工开挖,由于工作坑较深土方垂直运输采用25吨汽车吊垂直吊运土方,开挖弃土随时外运。

上层工作井开挖到设计深度后进行钢板桩施工,然后进行下部工作井开挖。钢板桩施工时先放样,然后按钢板桩走向在工作井四周挖一条深1.5m左右的地槽,钢板桩按已挖好的槽打成所需形状,并保证入土深度。根据对侧土压力的计算,工作坑内用36a型工字钢焊四道支撑框架,四角用36a型工字钢与框架焊牢成八字斜撑,中间在不影响管道吊装的前提下用工字钢支两道对撑,以确保工作坑支撑牢固。支撑焊接顺序为首先挖至1m焊托架,安装事先焊好的顺水管与钢桩加固,并把支撑架准备好,做第一道支撑框架,挖至2.5m左右做第二道支撑框架,在距设计顶管部位以上0.4m范围处设置最后一道支撑框架,基坑开挖与支撑同步进行,决不允许超过框架。

工作井内主要布置主要是后靠背、导轨、主顶油缸、油泵动力站、钢制扶梯等设备。后靠背墙采用800mm厚C30砼浇注,高1.9m,宽同工作坑。

2.2接收井

顶管接收井是顶管入洞、拆卸并吊顶管机头、施工检查井的维护结构,其安全性能、尺寸关系到顶管施工的成败。盘锦船舶工业基地污水排水管网工程中顶管接收井位置非常重要。经过勘察院现场勘查,出示地质报告,我部进行科学计算,确定接收井施工方法如下:

2.2.1测量放线,确定坐标及顶管方向及夹角;测量接收井与周边建筑物的平面距离,为下一步接收井尺寸放线提供依据。

2.2.2根据接收井尺寸为8m×6m,接收井除平面尺寸与工作井不同外其施工顺序与施工方法同工作井,首先确定开挖轮廓,根据现场放线确定基坑上部开挖边线,然后按1:1.5边坡开挖上部基坑,下部基坑采用热轧U型钢板桩护壁支护,桩长12m,桩顶位于现状地表以下2~3m。周边设置大口深井井点降水,以保证工程正常施工,接收井的降水井施工方法及深度同工作井的降水井。

   2.3在工作井范围内实行全封闭隔离施工并布置以下必要的设施,地面指挥监测中心、办公室、仓库、配电间、冷作间等。布局要合理,环境整洁、卫生,并有专职人员进行管理。

   2.4现场布置采用8t汽吊,设备进场时,采用25t汽车吊车。

   2.5管道顶进时,起吊设备采用跨距为14m的龙门行车(起重能力为30t),行车导轨与顶管中心线应平行铺设,并与管中心左右对称。

   2.6井内布置

                    工作井井内布置主要是后靠背、导轨、主顶油缸、油泵动力站、钢制扶梯等并选择合适的机具。

2.7、施工临时道路

由于顶管工作井与接收井距每侧距道路的距离均为40~50m,所以需修筑一定长度的临时施工道路,以便运输施工机具与施工材料,每条临时道路长约45m,上铺山皮石,宽为4~5m。每处顶管处修建两条。道路每侧各一条。

2.8、施工用电

在本工程的几处顶管和定向钻的施工中,由于各处均无有电源,因此需自备电源,深井降水采用两台50kw柴油发电机供电,一台备用;顶管采用两台150kw柴油发电机供应施工动力及施工照明使用,其中一台备用。

2.9、施工用水

由于顶管施工及定向牵引施工需要大量淡水,施工现场附近无有淡水,因此施工用水需用8吨水罐车到水库运水,平均运距6km。

3、机头选型

本工程顶进地段较多.顶进距离较长,为确保工程质量万无一失,确保绝对工程安全,我公司决定施工采用具有破碎功能的泥水平衡顶管掘进机。

(1)具有破碎功能的泥水平衡顶管掘进机有多种形式。

其基本原理是主轴偏心回转运动而破碎的泥水平衡顶管机,其刀盘的正面,开口比较大,便于大块的碎石等能进入顶管机内,刀盘正面上下两个泥土和石块的进口,其开口的面积约占顶管机全断面的15%——20%。

     刀盘由设在主轴左右两侧的电动机驱动。电动机是通过行星减速器带动小齿轮,然后再带动设在中心的大齿轮。大齿轮与主轴及轧辊联接成一体。主轴的左端安装有刀盘。这样,只要刀盘驱动电动机转动,刀盘也就转动,同时轧辊也转动。在掘进机工作时,刀盘在一边旋转切削砂的同时还一边做偏心运动把土块轧碎。被轧碎的泥土进入掘进机的泥水仓,然后从排泥管中备排出。 另外,由于刀盘运动过程中,泥土仓和泥水仓中的间隙也不断地由最小变到最大这样循环变化关,因此,它除了有轧碎小块石头的功能以外还始终能保证进水泵的泥水能通过此间隙到达泥土仓中,从而保证了掘进机不仅在砂土中,即使在粘土中也能正常工作。

一般情况下,刀盘每分钟旋转4~5转,每当刀盘旋转一圈时,偏心的轧碎动作达20~23次。由于本机有以上这些特殊的构造,因此它的破碎能力是所有具有破碎功能的掘进机中最大的,破碎的最大粒径可达掘进机口径的40%~45%之间,破碎的卵石强度可达200Mpa。

(2)本掘进机的优点:

  特点:

   A、顶管机、主千斤顶、泥水循环系统和泥水分离装置

(DESANDMAN)成套化。

   B、还锥形破碎机的条幅刀盘,能破碎小于外径30%,一轴强度

(2000Ppa(2000kg/cm2)的砾石。

    C、该机能适用各种土壤条件,如粘质土、砂土、砂砾混合卵石土和软岩上。

    D、使用安装在轨道上的主顶油缸。一次顶进长度超过100m

    E、该机由一人在地面遥控操纵即可。

    F、可在控制台上进行电视监测及方向控制,精度高。带有ISEKI专利的RSG双光靶方向控制系统,有经验的操作人员可以将方向误差控制在10mm之内! 

    G、使用主千斤顶不间断便可单独顶进一节管子。

        H、泥水分离装置DESANDMAN是一种密封性好,操作灵活的分离系统,且能节省安装空间。

4、出土方案

         泥水平衡式顶管的出土采用全自动的泥水输送方式,被挖掘的土通过在机舱内的搅拌和泥水形成泥浆,然后由泥浆泵抽出,高速排土。

            建两个沉淀池。沉淀的余土外运需按文明施工要求和渣土处理办法,运到永久堆土点,不得污染沿途道路环境。

5 顶力计算

      5.1、推力的理论计算:(以Ф1000mm计算)

      F=F1+F2

      其中F—总推力

          F1—迎面阻力         F2—顶力阻力

F1=л/4*D2*P (D—管外径1m  P—控制土压力)

  P=Ko*γ*Ho

  式中Ko—静止土压力系数,一般取0.55

      Ho—地面至掘进机中心的厚度,取最大值6m

      γ—土的湿重量,取1.9t/m3

  P=0.55*1.9*6=6.27t/m2

  F1=3.14/4*1*6.27=4.29t

F2=лD*f*L

  式中f—管外表面平均(根据顶进距离平均沙砾土)综合摩阻力,取0.8t/m2

   D—管外径1m

   L—顶距

             F2=3.14*1*0.96*220=663.17t。

6、出洞方案

为防止出洞口及顶进过程中泥水压力过大涌入工作井内,在洞口内预先安装一个单法兰穿墙钢套管,用于安装橡胶止水圈及止水封板。由于顶进距离长,造成管材表面及F型钢套环、砂等对橡胶止水圈不可避免的磨损,需经常更换橡胶止水圈。因此,我们在洞口里侧增加一道橡胶止水圈,当需更换外部橡胶止水法兰时,洞口内部的橡胶止水圈可防止地下水进入井内。

7、测量及设备安装

7.1、测量的方法 

通视条件下的测量

7.1.1使用交汇法引工作井及接收井预留洞口中心至各自的井壁。置经纬仪至A点,后视B点,作BA直线的延长线,并在工作井后部定出一点C。保证C、A、B在一条轴线上,置经纬仪在C点上,后视A点,在工作井井壁上定出一点A,置激光经纬仪基座于井下D点,并抄出D点,D点同A,A、B点在竖直方向上成一直线,安装激光经纬仪于仪器架上,对中D点,后视A点,依设计轴线打好角度,即可定出轴线母。

7.2不能通视条件下的测量

7.2.1引出A、B两点后可根据导线法以及平移法定出C、D、A,其余步骤同通视条件下测量定位。

7.2.2后靠背导轨及后顶的安装

    轴线确定后先安放后靠背,后靠背后部距离井壁800mm,调整后靠背前后以及左右方向,应尽量保证后靠背的中心于轴线相重合。 在轴线定好后即可安装导轨以及后顶,先根据导轨本身的尺寸计算出导轨顶面至轴线的高差h,置水平仪于井下,在井四周作出4~6个临水点,保证轴线标高-临水点高程=h,安放导轨时可用线绳在相对的两个临水点拉出一条直线,使导轨顶轻触于线绳即可,然后根据轴线调整导轨轴线在竖直方向上于已知轴线的竖直投影线重合,导轨轴线方向调整好后再精调导轨的高程,最后支撑导轨至井壁上。

引轴线至井底前后两侧A、B两点,分中后靠背,在后靠背上作一分中点C,开始放置后靠背时尽量使C点在AB的延长线上,此值可肉眼鉴定,误差不应大于10cm,在后靠背边缘定出任意等高两点D、D,,测量AD和A D,的距离,只需保证AD的距离约等A D,的距离即可,误差不应大于3cm,导轨左右方向确定后既固定下面两侧各一点,后使用线坠调整前后方向即可,最后根据实际情况填塞C15-C30的混凝土至井壁到后靠背的间隙,后方顶的安装在后靠背的安装完毕后进行,抄平后顶后只要保证所以千斤顶后平面贴实后靠背即可固定。

导轨安装完毕后需在预留洞口内安装副导轨,副导轨的轴线以及高程抣要与主导轨保持一致,此副导轨用于防止机头进洞后低头

8 泥水系统的安装

    泥浆池采用并联法尽量靠近工作井边,可以减少排泥管路过长而且产生的管路摩阻力,沉石箱的配置可沉淀块状物,防止块状物直接进入排泥泵引起排泥泵堵塞和损坏。

注浆系统应尽量使用螺杆泵以减少脉动现象,浆液应保证搅拌均

匀,系统应配置减压系统,在泵出口处1米外以及机头注浆处各安装一只隔膜式压力表。

9、顶管前的材料准备工作

  9.1材料准备 由于所购钢管长度均为12m长,必须先切割成适当长度 ,本工程用钢管采用3m长,钢管切割采用专用切割机切割,钢管切割完成后,进行内外除锈,做内外防腐,对管道接口做坡口,以便保证焊接质量。

  9.2 准备润滑剂,顶管时抹在管外侧以减少顶管阻力。

10、顶进开始调试阶段以及土体取样:

顶管下井前应作一次安装调试,油管安装先应清洗,防止灰尘等污物进入油管,电路系统应保持干燥,机头运转调试各部分动作正常,液压系统无泄漏。

机头下井后刀盘应离开封门1米左右,放置平稳后重测导轨标高,高程误差不超过5mm即可开始凿除砖封门,砖封门应尽量凿除干净,不要遗留块状物,同时可进行土体取样工作,使用Ф100,L=500mm的两根钢管在洞口上下部各取长400mm的土样,取样工作完成后随既顶机头,使机头刀盘贴住前方土体。

TCZ机头属于刀盘不可伸缩型,土压力表所显示的土压力为泥仓土压,显示的土压力与实际顶进的土压力存在一个压力差△P,此值一般取15-30T,由于进泥口是衡定的,TCZ机头的土压控制主要通过顶速来调节,每次初顶时先调节好送水压力,然后打开机内止水阀,转动刀盘,关闭机内旁道,待流量达到额定值的80%时即可开始顶进,送水压力可通过机内压力调节即可完成。

10.1顶进过程中的方向控制

由于TCZ机头本身所具有的方向诱导装置,纠偏操作就变得简单易行了,操作员只要通过纠偏动作,始终保证激光点在二号光耙的中心即可。

11、测量与方向控制要点

11.1有严格的放样复核制度,并做好原始记录。顶进前必须遵守严格的放样复测制度,坚持三级复测:施工组测量员→项目管理部→监理工程师,确保测量万无一失。

11.2布设在工作井后方的仪器座必须避免顶进时移位和变形,必须定时复测并及时调整。

11.3顶进纠偏必须勤测量、多微调,纠偏角度应保持在10’20’不得大于0.5°。并设置偏差警戒线。

11.4初始推进阶段,方向主要是主顶油缸控制,因此,一方面要减慢主顶推进速度,另一方面要不断调整油缸编组和机头纠偏。

11.5开始顶进前必须制定坡度计划,对每一米、每节管的位置、标高需事先计算,确保顶进时正确,以最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。

12、顶管动力、照明配套

12.1顶管动力配套

序号

设备名称

数量

总功率(kw/h

1

刀盘电机

2

44

2

螺旋输送泵电机

2

11

3

纠偏油泵电机

2

8

4

排水泵

4

30

5

电焊机

2

60

(注:以上所列设备,并不都是同时启动。)

动力电缆设置:管内设置一二路电缆,按其配套动力负载功率,

选择电缆规格,供电采用TN—S方式,三相五线制移动电缆装接。

13、管接口质量控制

13.1本工程所用为钢管,焊接接口,焊接使用满焊,使焊接缝严密。

13.2选用优良管材并处理好管子接口顶管施工是十分重要的。要按有关规范对管材现场作检查验收,如发现不合格品坚决予以退回。

13.3管材运送、起吊均应有专用夹具。

13.4接管前再次检查钢管接头的尺寸。确认合格后进行焊接。

14、顶进中注意事项

14.1工作管开始顶进5——10cm的范围,允许偏差为:轴线位置5mm,高程0—+5mm,当超过允许偏差时,应采取措施纠偏。

14.2顶管应连续作业,管道顶进过程中遇到特殊情况应暂缓顶进,及时处理。

15、纠偏

  管道偏离轴线主要是由于作用工具管的外力不平衡造成的,外力不平衡的主要原因有:

15.1推进管线不可能绝对在一定直线上;

15.2   管道截面不可能绝对垂直管道轴线;

15.3   管节之间垫板的压缩性不完全一致;

15.4   顶管迎面阻力的合力不与管道后面推进顶力的合力重合一致。

15.5  推进的管道在发生挠曲时,沿管线纵向的一些地方会产生约束管道挠曲的附加抗压力。

以上几条原因造成的直接结果就是顶管顶力产生偏心,要了解各接头上实际顶合力与管道轴线的偏心度,只能随时监测顶进中心管接缝上的不均匀压缩情况,从而推算接头端面上应力分布情况及顶推合力的偏心度,并以此调整纠偏幅度,防止因偏心度过大使管节接头压缩。因为管节发生裂缝就无法保证管道外围泥浆环的支撑和减摩作用,造成顶进困难和地表沉降。

   顶进纠偏采用调整纠偏千斤顶的编组操作,若管道偏左则千斤顶采用左伸右缩方法,反之亦然。如同时有高程和方向偏差,先应纠正 偏差大的一面。除此之外,采用封闭式顶进管掘进机,有条件可用削土盘上可伸缩的超挖刀,超挖正面局部土体,常用 为改变切削刀盘的转动方向和在管内的相反方向方面增加压重块直至正常。

16、施工技术措施

16.1井壁中的钢筋及洞口加强筋必须用焊接连接,连接形式为单面焊,焊缝长度不小于10d。

16.2顶管施工过程中,应密切注意井、周围建筑物及各种管线的变化,做好施工监控,发现异常情况,及时通知有关各方做好处理工作。井口处设临时的维护措施,上下井及井内作业必须有可靠的安全保障措施。

五、定向牵引法(定向钻)施工方案

1 工艺流程

牵引施工的工艺流程为:施工准备→打导向孔→扩孔、成孔→牵引管道→工作井、接收井→验收→清场

1.1准备工作

   前期调查:进场后调查施工范围内地下管线情况,摸查清楚后才能进行施工。

  方位定位:根据施工图纸,进行测量放样。并根据施工范围的地质情况、埋深、管径确定管材和一次牵引的管道长度,并设计好钻杆轨迹。

 1.2打定向孔

首先将探测棒插入定向头内,定向头后端与钢管连接,然后用顶管机给钢管施加压力,推进定向头,将定向头打入地下;定向仪可随时接收定向头的方位与深度,顶管机可根据此信息及时旋转定向头,使定向头随时改变深度和方向,在地下形成一条直径为100mm的圆孔通道,孔道中心线即为所需敷设管道的中心线。

1.3扩孔、成孔

在孔洞形成后,将定向头卸下,装上一钻头,钻头孔径比孔洞大1.5倍,然后将钻头往回拖拉至初始位置,卸下该钻头,换上更大的钻头,来回数次,直到符合回拖管道要求。为了防止塌孔,在注射的水中加入外加剂,该外加剂有固化洞壁。润滑钻杆等作用。

1.4牵引管道

钻孔完成后,将管材按连接成需要长度,将管材两端封闭,一端与钻头相连,将其一次性拖入已形成的孔洞中,即完成整个埋管工序。

1.5砌筑工作井、接收井

牵引管施工完成后需要进行工作井、接收井施工。

1.6验收

   根据设计及验收规范进行闭水试验等验收工作。

2 管材的选择

本工程过路、过河采用DN600给水管(PE100、壁厚46.3mm)进行定向钻铺设,该管材符合以下要求

2.1抗外压能力强,能承受较大拉力的管材。

2.2能较好的适应沉降,从而提高管道的抗震能力。

2.3在牵引过程中减少与孔壁的摩擦力,在管壁外侧涂抹润滑剂,提高施工效率和节约成本。

 3 主要施工技术措施

3.1   施工准备工作

3.1.1地下管线测量:

3.1.1.1图纸校核:到规划局查阅工程施工地点的管线布置情况,并在现场进行校核,在现场找出图纸标示的管线。

3.1.1.2现场探测:利用地下管线探测仪器对地下管线的分布、位置、走向、管径进行调查探测。

3.1.2钻杆轨迹设计

根据地下管线布置图设计钻杆的钻进轨迹。轨迹包括三个部分,斜下降段、直段和上升段。因为该段管为压力流管,按设计标高埋设,埋深按照设计提供的标高确定。

斜下降段和上升段:

3.1.2.1斜下降段距离L:

   L=[h(2R1-h)]0.5

式中:h—埋深,R1—造斜段曲率半径,取1200d,代入数据计得L=22米

3.1.2.2钻杆入射角a:

    a=0.5tg-1{[h(2R1-h)]0.5/h}

式中各字母意义同上式,计得a=41o

3.2 工作井、接收井施工方案

每段牵引需要挖掘2个工作井,包括工作井、接收井。均采用人工开挖,采用密扣钢板桩、工字钢支护。

工作井是为了检测钻杆的钻进角度和旋转扭动等工作状态而设的工作坑。在钻机前面6~10米处挖掘。尺寸为1.5×6米,挖深由地面渐变到深4.5米。

施工工序为:挖工作井上层土→打钢板桩支护→挖土→清运余泥→工作坑围蔽支护。其施工方法和施工程序同顶管工作井施工。

人工挖泥过程注意不要损坏已铺设完的地下管线。

接收井是回拖时提供排水管入洞工作坑,接收井和施工方法与入口工作井相同。

3.3   钻进技术方案

定向钻机的主要部件为:轮式钻机、操作系统、动力站、液压系统、钻头、钻杆等,对照安装使用规范进行安装。

钻机运到现场必须先锚固稳定,钻机如果锚固不稳,将会发生功率损失或者功率作用在机器身上,造成机器和人的伤害。钻机是依靠地锚座和后支承与地基固定的,安放钻机前应先平整场地,根据预先设计的的钻机倾斜角度进行调整,依靠钻机动力将锚杆打入土中,使后支承和前底座锚与地层固结稳定。

定向钻进原理:钻机的钻头的一侧为斜面的鸭舌形状,钻头通入高压水射流切割土体,若钻头旋转和加压钻进同时进行,由于四周受力方向均一,钻头呈直线钻进;若只加压钻进而钻头不旋转,由于受到斜面的反作用力,钻头则朝斜面法线反方向钻进,实现造斜钻进。

钻杆轨迹的第一段是造斜段,控制钻杆的的入射角度和钻头斜面的方向,缓慢给进而不旋转钻头,就能使钻头按设计的造斜段钻进。钻头到达造斜段完成处,接下来的是排水管流水段的钻进。旋转钻头,并提供给进力,钻头就能沿水平直线钻进,由于在钻头位置安装了最先进的探测仪器,在钻进过程中通过地面精密接收仪器,通过接收仪器数据调整钻头角度,使得钻进按照流水线标高路线前进。到达接收井,完成钻孔工序。

3.4钻进操作:

4.1检查钻机的测量仪器的电源是否充足,不足的更换电池,特别是探头电池更不可马虎。

4.2按照测量仪器使用规范操纵仪器。

4.3探头装进探头盒内,打开接收机和同步显示器,转动探头盒检查仪器是否正常。

4.4把探头盒与钻头接好并连接在钻杆上,开机输送钻进液,检查钻头喷嘴是否畅通。

4.5启动机器进行造斜和水平导向钻进。

钻进操作需要注意的事项:

4.6钻杆的上、下接头对正,边缓慢给进动力边慢转上扣,,不得拧得过紧。

4.7不允许使用弯曲和有伤的钻杆。

4.8钻进速度不宜过快,应根据地层条件合理调定给进力。

4.9造斜顶进时,每次顶进进尺控制在0.5m左右为好,曲线要缓。

4.10钻杆内不得进脏物,以免堵塞钻头喷嘴。

4.11当机油压力报警指示灯亮时,说明油压不正常,要进行检查。

4.12当机油堵塞报警指示灯亮时,要更换机油滤心。

4.13改变水泵排量时,先摘开离合器,不得带速换档。

4.14当水泵较长时间不工作的情况下,应将其变速箱挂空挡,后合上离合器,以保持离合器操纵系统中的分离轴承。

4.15按规范开动钻机后,不允许马上用全负荷钻进,必须先进行试运转,确定各部分运转正常后,方可开始钻进。

3.5钻头位置监测

钻机随机配有一手提式地表导航仪,用以确定钻头在地底的位置,监测钻头是否偏离设计轨迹。在造斜段,钻头每钻进10cm就测一次钻头的位置,在平铺段每隔20cm就监测一次。如果发现偏离轨道,就通过调整钻头斜面的方向,进行纠偏。但纠偏不能太急,因为钻杆毕竟具有一定的刚度。应该在几根钻杆内完成纠偏,不能在一根钻杆内完成纠偏,同时也要注意不要纠偏过度。

3.6回拉扩孔

钻头到达出口工作坑,钻进工作完成,但是孔径还没有达到铺设要求。本工程拟多次扩径,第一次扩孔为200mm,第二次扩孔为400mm,如此类推,扩孔到1000mm。具体操作为:卸下钻头,在钻杆尾端连接孔径200mm的回扩头,回扩头后面再连接钻杆,开动钻机旋转、回拉扩头进行扩径。回拉过程中必须不断加接钻杆,始终保持钻杆不能没入孔洞。扩头回拉到达接驳坑,在接驳坑卸下200mm的回扩头,再在出口工作坑的钻杆尾端接上400mm的回扩头, 如此扩孔到1000mm。

3.7注浆和泥浆的处理

在钻杆回拉扩径的过程中,必须通过钻杆注入膨润土浆,以减少摩擦,降低回转扭矩和回拉阻力,同时膨润土浆还有固壁防止孔洞塌土、冷却钻头的作用。更重要的是通过旋转回扩头切削下来的泥土,会溶融在膨润土浆里,形成泥浆,流到出口工作坑的集浆坑里。集浆坑里放设泥浆泵,把泥浆抽到泥浆池。

3.8 回拉敷设管道

扩孔成功到600mm后,可以进行回来管道工序。在回拖前要进行管线连接的工序,用电焊法将钢管连接成与成孔长度相当的管道。准备好后,将管道与扩孔器相连,回拉将管道牵引进孔洞内。

六、拆除工程施工方案

1、本工程的几处顶管施工管道部分工作井、接收井内的钢板桩型钢支护、及混凝土后背墙需要拆除。

2、工作井及接收井中的钢板桩采用25吨吊车进行拆除。

3、拆除前,先用切割机把需要拆除的部份和不用拆除的部分切割分开,避免拆除及土方开挖时破坏不须拆除的路面。

4、拆除注意事项:

4.1避免使用大型机械,注意周围环境进行保护;

4.2搬运时小心轻放;

4.3施工时,要特别注意对管线的保护,确保管线安全。