第一篇：市区河岸处卵石层内顶管施工组织设计研究
市区河岸处卵石层内顶管施工组织设计研究
摘要：针对地处河岸，存在容易塌陷、可能有地下水等诸多困难，且工作面位于卵石层内的现场实际情况制订了可操作性较强的顶管施工方案，顺利完成了同桥两侧管道的对接。
关键词：钢筋混凝土圆管，卵石层，顶管，施工组织设计
Bank gravel pipe jacking construction organization
design research
Xu Jingyuan(Quanzhou city drainage management center, Quanzhou China 362000)Abstract: Aiming at the existing located, easily collapse, there may be many difficulties such as groundwater, and a working surface is located in pebble layer within the actual situation of the development of practical pipe jacking construction scheme, completed the same on both sides of the bridge pipeline butt.Keywords: reinforced concrete pipe, Gravel layer pipe jacking, the construction organization design
1.工程特点及难点
某市主城区配套管网工程建设中，清水桥位处该市区桥东、桥西的交通枢纽地带且地下设施密集，需采用顶进法施工，以维持施工期间的正常交通。该工程特点及难点是：
(1)施工区各种管线较多。工作坑、接收坑定位时，需要事先明确地下管线的情况；(2)施工区处于桥头，交通繁忙，社会车辆必须保证通行，因此，本段必须采取有利措施疏散交通，另外，由于有重车通行，工作坑必须采取护壁支护，在施工工序上分段施工，严重制约工程工期，并增加了人工出土工作量；
(3)桥头道路为利用河床修筑路基，土壤类别复杂，大块石较多，对开挖进度、安全影响大。不可避免会产生超挖，开挖后必须及时进行处理；
(4)受埋深及土质影响，工作坑开挖困难，必须采取强有力的防塌措施；(5)施工空间小，材料堆放、施工场地受限；(6)工期压力大；
(7)必须加强沉降观测，采取有利的控制沉降措施。2.工作坑的布置与开挖
工作坑布置在管线交接处，工作坑底面净空尺寸4.5×5.5m。工作坑在不断交的情况下
[1]施工，土质为卵石夹砂，土质极不稳定，容易坍塌，距行车限制线距离小，为确保安全，工作坑采用人工逆做法施工，即人工分阶段进行开挖，每开挖2～3m马上浇注钢筋混凝土护壁支撑，已开挖层确保稳定后再开挖下一层。开挖过程中尽量减少塌方及扰动两侧原状土。对坍塌及扰动部分在护壁浇注过程中用混凝土填充.因本工程处于闹市区，行人、居民多，为保证正常交通及生活秩序，工作坑混凝土采用商品混凝土。
本工程施工期间不中断重车通行，为确保工作坑稳固，工作坑设25#工字钢系梁两道，系梁与混凝土密贴，并与予埋件焊接，工字钢联结翼缘板必须满焊，保证钢度。在工作坑底垫碎石15cm，再浇注30cm厚C25钢筋混凝土作为底板，底板设钢筋混凝土防滑及加劲系梁，系梁截面尺寸25×25cm，纵横向各设两道。底板上预埋钢板，以便混凝土凝固以后安装导向轨。
导向轨作用是保证管节按设计高程、方向、坡度入土。导向轨安装的好坏直接影响后续施工，必须予以充分注意。导向轨用P43钢轨.为控制管顶高程及方向，安装导向轨必须经过仔细测量。第一节管节安装前要进行导向轨试运行，并及时调整到设计标高。在使用过程中要及时复核及调整、更换。根据本工程管节长度，导向轨长4m。施工前预备各种规格铁楔。导向轨安装前在工作平台上放出中轴线，与管中轴线重合.用水准仪控制导向轨两内角处标高。
[2]本工程施工段土质复杂，特别是受卵石影响，压力不稳定，为最大限度增加顶进长度，避免顶进中途失败，本工程采取注浆减阻措施，因此必须保证后封闭质量，施工中后封闭做法如下:洞口过渡段用予注浆小导管加固，导管采用钢管，长4m，间距15cm,沿管周均匀布置，管周混凝土挡墙上设予埋件与双层后封闭法兰联结，法兰间布置后封闭止水橡胶板。为避免地下水影响施工，工作坑内设集水槽及集水坑，并将收集到的地下水及时排出坑外。3.顶进设施的布置及下管措施 3.1 工作坑后背
后背承受千斤顶巨大的作用力，必须保证后背的稳定性及刚性。才能避免顶进过程中因后背失稳而影响顶进施工质量和造成安全事故。根据本工程所处施工环境，工作坑开挖后土体情况事先难以确定，因此决定组合式后背.组合如下:工作坑钢筋混凝土档墙、钢轨后背桩、横向分配方木、竖向分配钢梁、σ=30mm分配面板。钢轨后背桩埋入底板深度不得小于lm.3.2 项管设备布置
本工程挺进的顶力由千斤顶通过U型顶铁、环型顶柱传至管端，千斤顶选用2只200T千斤顶及配套油泵。起重能力400t，最大行程100cm,重340kg。为避免顶进过程中造成千斤顶刮土现象，将千斤顶放在钢制托盘上。为保证管节按预定方向前进，千斤顶顶力的合力位置和顶进抗力的位置在同一轴线上，根据施工经验，D1050管着力点在靠近管底30～40cm处。顶铁 用 2 0mm厚钢板焊接而成，顶铁制作80cm、60cm、20cm各制作1组。为保证施工安全，顶[3]铁设锁定“U”型卡。3.3 出土及下管措施
考虑到本工程所处环境，无法设置出土及下管坡道，因此，确定采用12t汽车吊下管及出土。
4.顶进施工
顶进工艺流程如下:下管→测量→挖土→出土→安装预制块导向滑道→测量→注浆→顶进→校测。4.1 下管
管材采用D1050专用顶管。管材进场后打蜡减阻。管材场内人力运输，下管采用吊车，将管节吊起后放在工作坑内的导轨上。4.2 稳管及接口
稳管:每下一节管子马上检查管节高程和方向及是否完全卧贴于导轨之上。
接口:本工程采用双插式专用顶管，接口前将密封橡胶圈按要求套在插口上，接口定位依靠导向轨。4.3 挖土
本工程采用人工出土顶管，挖土使用短把小平镐、短把铁锹。施工过程中挖土要与顶管密切配合，挖土过程中及时注意、调整管节“低头”、“昂头”现象。管前端挖土时，坑壁与管上方可有1～2cm空隙，以减少顶进阻力，管节下部1350置换为预制块滑道。管前端可视土质情况超挖5～30cm。鉴于本段块石多的特殊地质情况，挖掘过程中采用挖除、破碎、下放等综合作业方法。为确保卵石层地质条件下的施工安全，随开挖随施设防护小导管管棚。小导管间距15cm，施设在上部900范围内。4.4 出土
管内水平运输采用四轮小平车放活底弧形土斗装土，人力运输。垂直运输用12t汽车吊。4.5 安装预制块导向滑道
鉴于本段块石多的特殊地质情况，开挖过程中将严重扰动沙砾层，人工无法修筑滑道，为避免顶进过程的“低头”现象，施工中将管底置换为预制块滑道。滑道厚15cm，倒角弧度同管外壁。使用前面层打蜡减阻。4.6 注桨
[4]为保证顶进工作顺利，施工中采取触变泥浆减阻。顶进时，工具管后面的三节混凝土管上都有压浆孔，以便及时进行跟踪压浆、取保形成有效的泥浆套，在往后每三节管上有一个压浆孔，顶进过程中及时进行补强压浆，压浆总管采用Φ50mm铁管，支管采用软管，以三通连接并设截止阀。触变泥浆配合比:膨润土:石膏:水=1:0.5:6(重量比)4.7 顶进
顶进要坚持“先挖后顶”、“随挖随顶”的原则，事先检查顶铁安装是否平直，以防顶
[5]进时产生偏心荷载，顶铁崩出伤人。顶进程序如下: 安装顶铁开油泵(千斤顶开始伸出活塞)→千斤顶不断伸出活塞管节前进→关油泵(千斤顶伸出活塞全长)→开截门回油(千斤顶退活塞)→加顶铁→拧紧截门→开油泵前进。
顶进过程中注意以下事项:(1)及时注意油泵上的压力表的变化，发现压力骤然增大时，应立刻停泵检查原因。(2)千斤顶活塞伸出长度，应在规定冲程之内，不要超出，防止损坏设备。(3)连续顶进，不能长期停顿。4.8 测量
测量的目的是:检查首节顶管的高程、中线、坡度，以了解顶管质量、决定校正方法。一般 每 顶 进lm测量一次，首节管起导向作用，要求质量高，因此开始顶进时要随时检查，一般每30～50cm检查一次。5.事故预防及其处理
（1）为加大操作空间及方便处理顶进工作面处的孤石、大漂石等障碍物，第一节管前设工具管，工具管采用。=20mm钢板卷制而成。钢板宽2m，与混凝土管前的预埋钢板焊接。
（2）根据污水管道埋设经验，本段顶管施工过程中很有可能遇到旧堤坝、孤石、粉砂层及受地下水等情况。为此采取如下措施：
①体积较小者可将周围土体挖除整体取出。②如遇到孤石体积较大者或旧堤坝，人工用风镐破碎影响顶进部分或用风钻引孔用膨胀[6]炸药或劈石器破碎。
③如遇粉砂层，减少超挖尺寸并用厚木板或铁板封头或不超挖切土进尺。
④如遇地下水为保证出土及开挖方便，必须保证排水畅通，管内不能积土，工作坑集水井处设水泵两台(一台备用)并配专人抽水。
另外，有地下水地段容易产生塌方、流沙现象，开挖过程中必须贯彻“短开挖、快顶进”的施工方法，若出现塌方及流沙现象及时采取措施封闭管端。
（3）本次顶进施工很有可能处于砂卵层中，必须采取有力措施进行减阻施工中采取如
[7]下措施:对于管周粒径大于l0cm的卵石全部进行托换。确保摩阻力稳定并避免卵石卡管造成工作管破裂，方法是将卵石取出后用粘土回填，回填必须保证密实，严防土体坍塌后附近卵石接触工作管，为进一步减少阻力，回填物与工作管间设油毡隔离层。施工中注意油毡搭接方向。（4）不稳定土层加固:施工过程中对不稳定土层如碎砂层、垃圾土层等为确保安全，采取通过小导管管棚注浆加固措施。施工中注意控制注浆量与注浆压力，注浆压力控制在[8]0.15～0.25MPa。
（5）地表沉降控制:本工程处于市内，必须严格控制地表沉降，施工过程中尽量减少超
[9]挖，必须超挖处控制好托换回填密度。
（6）管道纠偏 :必须加强第一节管道顶进质量控制，减少起顶误差，因此导向轨、千斤顶受力点、管底滑道、管侧超挖必须严格按施组要求进行。偏差主要是由于开挖断面形状
[10]不正确、工作面土质不均匀、千斤顶位置不正确等引起，施工中必须予以重视，必须加强量测及调整工作，规定:中心偏斜误差超过+20mm，高程误差超过+15mm必须及时进行纠偏。
顶管过程中偏差以预防为主，纠正为辅。鉴于土层土质的特殊性，本工程施工中采取了综合防偏措施，具体如下: ①加强管道联结钢性，管口用膨胀螺栓做予埋件，管道接口施工完成后用δ=1cm钢板焊[11]接联结。焊接联结完成以后用钢板接口设内外钢套环补充加强管道接口钢性，减小局部不平衡力对管道顶进方向的影响，确保管道不因局部外力而发生轴向变形。外套环利用承插钢圈，内套环利用δ=1cm 的钢板制作，套环宽0.3m。
②管底设置混凝土预制块滑道，用滑道控制顶进方向及高程。③工具管上设纠偏千斤顶组，及时小范围调整工具管方向。
④工具管前端两侧及时用木楔稳定顶进方向。空隙用砂砾回填。偏差不可避免，发生时随时纠正，纠偏工作按下列情况采取相应方法进行: ⑥发现管段左右偏斜，在偏的一侧少挖土，在另的一侧多挖土，逐渐调整纠偏。
⑥管子发生“低头”现象，且误差不大时，可将小千斤顶放在垫木上，着力点在管端上口，随顶进随放松千斤顶，使管节逐渐恢复到正确位置。
⑦管节低头严重时，在管内设千斤顶拖架，用千斤顶予以校正，校正时应将固定管节用的临时联接内涨圈木楔松开，候校正完成以后再用木楔楔紧。
⑧当管节出现“仰头”现象，可将管底土适当多挖，或将千斤顶着力点向上少许移动，待恢复正常后再将着力点移回原位。6.文明施工措施 6.1 临时工程施工
（1）土方工程施工受场地条件限制，现场无土方堆放地点，施工中，工作坑及顶管开挖弃土人工临时推运堆放在施工场地外，然后用机动翻斗车运到弃土场。工程完工后，工作坑土方回填时，借土回填。
（2）施工用水现场不具备用水接引条件，生产及生活用水用撤水运输车供应。
（3）施工用电受现场条件及施工实际情况限制，几处施工地点均处于桥头，根据施工调查，供电局不同意进行施工临时用电接引，因此决定采用发电机发电保证施工用电。6.2 施工安全
本工程施工必须将安全控制放在首位，除建立完善的管理体系及管理制度必须对以下事项予以充分注意:（1）本工程处于交通要道，施工前用彩钢瓦对施工区予以封闭.（2）车辆通行予留临时通口，不用时及时封闭，彩钢瓦周边挂红色警示灯。（3）工作坑开挖前人工挖探坑明确管线走向、种类，尽量使工作坑避开管线。（4）围护距离距槽边大于lm.（5）管节就位时选好重心位置，本次施工采用人工喂管，工作坑顶设阻挡装置，吊车放管时穿绳控制管节摇摆。
（6）开挖过程中及时观测掌子面土质稳定情况。（7）洞内照明采用36V安全电压。（8）洞内设安全换风系统。
（9）顶进、下管时技术人员必须旁站监督。（10）压浆过程中，操作人员戴防护眼镜。
（11）施工区间全封闭，除业主、监理等人员外，外部人员一律不得入内。7.结语
本工程顶管施工位于砂卵层内，地处河岸存在容易塌陷、可能有地下水等诸多困难。本次的施工组织设计即针对砂卵层顶进而完成的可操作性较强的施工方案。由于顶进前期准备工作充分，最终顶程86米，顺利完成了同桥两侧管道的对接。
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