頂管及沉井施工方案姓名：林丹妮指導(dǎo)老師：蘭冰編寫時間：2014.04.29一．工程概況：工程概述及方案選擇工程名稱：某污水管道工程建設(shè)規(guī)模：管道全長4532m。工程范圍：完成本項目本工程明挖施工、頂管施工、管道基礎(chǔ)處理、污水管道安裝敷設(shè)、新建工作井、接受井、檢查井、溝槽回填、施工便道、路面恢復(fù)等施工圖紙和工程量清單及招標(biāo)過程中所發(fā)出的相關(guān)文件所包含的全部內(nèi)容；工期要求：施工總工期180日歷天。工程地質(zhì)情況：根據(jù)鉆探揭露，線路分布的地層主要有第四系土層依次為人工填土層（Q4m1）、海陸交互相沉積層（Q4mc）、沖積層（Q4a1）、殘積層（Qe1）。下伏基巖為燕山期花崗巖（γ53）。其野外特征按自上而下順序描述如下：、人工填土層（Q4m1）、海陸交互相沉積層（Q4mc）、沖積層（Q4a1）、殘積土層（Q4e1）、燕山期花崗巖（γ53）地下水主要為第四系砂層孔隙潛水。第四系孔隙潛水：主要埋藏于沖積砂層中，地下水位埋深一般0.6-2.0m，標(biāo)高為0.32～1.46m。由于本路段砂層連續(xù)分布，且厚度較大，透水性好，故水量豐富。由地表降雨及上游地下水逕流補給。本場區(qū)的地下水對砼結(jié)構(gòu)無腐蝕性，對砼中的鋼筋具有中等腐蝕性。圓形工作井接收井本頂管工程根據(jù)設(shè)計圖紙，設(shè)16座工作井和17座接收井，大部分工作井凈空尺寸為6.5m，一個工作井向兩個方向兩次頂進(jìn)；接收井凈空為4.0m。工作井和接收井采用機(jī)械挖土的沉井方法進(jìn)行施工，最后施工墊層、集水井、底板、后靠背。施工工藝選擇：經(jīng)調(diào)查分析，該排水管鋪設(shè)擬采用密封泥水平衡式頂管工藝進(jìn)行非開挖施工。二．頂管井的施工方案1.簡介：頂管井工程根據(jù)設(shè)計圖紙，設(shè)16座工作井和17座接收井，工作井凈空尺寸為6.5m，一個工作井向兩個方向兩次頂進(jìn)；接收井凈空為4.0m。因此該工程決定工作井與接收井均開挖至8.5米。2施工方法：由于管道穿越的地層主要為淤泥夾砂層，地下水位高，這種地層在受到擾動時容易發(fā)生流沙現(xiàn)象；且開挖深度為8.5米，如果采用大開槽方法修建深埋構(gòu)筑物會遇到很多困難，因此此工程采用沉井方法施工。又工程位于現(xiàn)有道路兩側(cè)，道路兩側(cè)為住宅區(qū)、廠區(qū)、商鋪、魚塘、河涌等，且施工中必須保證道路暢通及頂管工程的安全和質(zhì)量，又第一層為人工填土層，所以井管在原地面制備。沉管施工方案選擇：由于該工程處于嚴(yán)重的流砂地層中和滲水量大的砂層，以及地下水無法排除或大量排水會影響附近建筑物的安全和生產(chǎn)的情況。又因本工程地面易產(chǎn)生嚴(yán)重的流砂，故沉井下沉應(yīng)選擇不排水下沉。3.工藝流程：（12）基坑測量放樣→基坑的開挖→刃腳墊層施工→立井筒內(nèi)膜和支架→鋼筋綁扎→立外模和支架→澆搗混凝土→養(yǎng)護(hù)及拆模→封砌預(yù)留孔→不排水下沉→沉井下沉中的糾偏→沉井封底4.主要工序施工要點基坑測量放樣根據(jù)沉井設(shè)計圖紙和工程地質(zhì)報告所揭示的地質(zhì)情況，沉井基坑開挖深度取2米，沉井刃腳外側(cè)面至基坑邊的工作距離取2米，基坑邊坡采用1:1。整平場地后，根據(jù)沉井的中心坐標(biāo)定出沉井中心樁、縱橫軸線控制樁及基坑開挖邊線。基坑的開挖挖土采用1m3的單斗挖掘機(jī)，并與人工配合操作?；拥酌娴母∧鄳?yīng)清除干凈并保持平整和干燥，在底部四周設(shè)置排水溝與集水井相通，集水井內(nèi)匯集的雨水及地下水及時用水泵抽除，防止積水影響刃腳墊層的施工。刃腳墊層施工刃腳墊層采用砂墊層和混凝土墊層共同受力。立井筒內(nèi)模和支架由于頂管沉井高度達(dá)8米左右，因此井身混凝土分三節(jié)澆搗，內(nèi)模同樣分三節(jié)按裝。井筒模板采用組合鋼模與局部木?；ハ啻钆?，以保證內(nèi)模的密封性。刃腳踏腳部分的內(nèi)模采用磚砌結(jié)構(gòu)，寬度與刃腳同寬。井身內(nèi)模支架采用空心鋼管支撐。鋼管支架必須架設(shè)穩(wěn)固，如有必要，可采用對撐支架，增加內(nèi)模的穩(wěn)定性。鋼筋綁扎鋼筋的表面應(yīng)潔凈，且鋼筋應(yīng)平直，無局部彎折，預(yù)制構(gòu)件中的主鋼筋均采用對焊，鋼筋接頭應(yīng)互相錯開，并嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》（GB50204—92）中的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行；現(xiàn)場鋼筋綁扎時，其交叉點應(yīng)用21＃鐵絲綁扎結(jié)實，必要時用電焊焊牢。鋼筋規(guī)格、尺寸應(yīng)符合設(shè)計圖紙要求和規(guī)定，綁扎鋼筋時應(yīng)采用撐件將二層鋼筋位置固定，保證鋼筋設(shè)計間距。為了保證保護(hù)層的厚度，應(yīng)在鋼筋與模板之間設(shè)置同強度標(biāo)號的水泥砂漿墊塊，墊塊應(yīng)與鋼筋扎緊并互相錯開。鋼筋綁扎完成后，待隱蔽驗收合格后，方可進(jìn)行立外模。立外模和支架鋼筋綁扎驗收后，應(yīng)進(jìn)行架立外模和支架。井壁內(nèi)外模用串心螺絲固定，串心螺絲采用φ16的圓鋼，中間設(shè)置止水片，兩端設(shè)置鐵片控制井壁厚度尺寸，圓鋼兩端頭上鉸成螺紋，用定制鋼螺帽固定，拆模時拆去鋼螺帽，割去外露部分，再用同標(biāo)號防水砂漿二度抹平，確保不滲水。外模支架必須穩(wěn)、牢、強，保證在澆搗混凝土?xí)r，模板不變形，不跑模。（7）澆搗混凝土混凝土的澆搗。為縮短施工周期和保證工程質(zhì)量，采用泵送商品混凝土。泵送混凝土可將輸送管的軟管直接放入澆搗段，距離澆搗面1米左右，保證混凝土不離析。混凝土澆搗前應(yīng)嚴(yán)格檢查各種預(yù)留孔、預(yù)留管和預(yù)埋件的位置和幾何尺寸，嚴(yán)禁漏放和錯放?；炷琳駬v采用插入式振搗器振搗，振搗棒插入時應(yīng)離開鋼筋，但應(yīng)防止混凝土振搗不勻和振搗過密而產(chǎn)生混凝土離析現(xiàn)象的發(fā)生?；炷猎趽v搗振時應(yīng)隨時檢查模板受力和鋼筋受力情況，防止模板因混凝土振搗的原因而跑模。井身澆搗混凝土分三段施工：工作井——總高度為8.3米，分三次澆搗完成，一次下沉。第一次澆搗刃腳部分，高度2.4米；第二次澆搗高度3.0米；第三次全部澆搗完成，澆搗高度2.6米。地面以上用M10砌筑30cm高240磚墻。接收井——總高度為8.3米，分三次澆搗完成，一次下沉。第一次澆搗刃腳部分，高度2.4米；第二次澆搗高度3.0米；第三次全部澆搗完成，澆搗高度2.6米；最后在地面以上用M10砂漿砌筑30cm高240磚墻。采用分段澆搗混凝土?xí)r，嚴(yán)格按規(guī)范要求做好施工縫。施工縫做成凸縫，并在后澆時將連接處的混凝土鑿毛，并用水清洗干凈，澆搗時先用12%的UEA砂漿座漿，然后輕倒第一層混凝土并振搗密實，以免形成蜂窩，影響沉井的質(zhì)量。在混凝土澆搗過程中，還應(yīng)做好混凝土的試塊工作，保證質(zhì)保資料的完善。養(yǎng)護(hù)及拆?；炷翝矒v完成后應(yīng)及時養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)方法可采用自然養(yǎng)護(hù)和塑料膜覆蓋法。在養(yǎng)護(hù)過程中，對混凝土表面需澆水濕潤，嚴(yán)禁用水泵噴射而破壞混凝土。養(yǎng)護(hù)時應(yīng)確保混凝土表面不發(fā)白，至少養(yǎng)護(hù)七天以上。養(yǎng)護(hù)期內(nèi)，不得在混凝土表面加壓、沖擊和污染。在拆模時，應(yīng)注意時間和順序。拆模時間控制在混凝土澆搗后的3～4天內(nèi)進(jìn)行。封砌預(yù)留孔嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙的要求，設(shè)置和封砌各種預(yù)留孔，并保證在沉井下沉過程中，預(yù)留孔內(nèi)不滲水。不排水井管下沉（本工程是采用邊澆搗邊下沉）做好下沉前的各項準(zhǔn)備工作：在混凝土達(dá)到設(shè)計強度的70％方可拆模，拆除模板時，應(yīng)對混凝土表面進(jìn)行外觀檢查，下沉前，須將井筒內(nèi)的滿堂架全部拆除。沉井下沉：各項準(zhǔn)備工作就緒，待混凝土強度達(dá)到100％后方能開始挖土下沉。在井面上搭架放置沖抓錐或用吊車配合抓斗先挖掘井內(nèi)中央部分的土體，沿沉井刃腳四周保留土堤，使沉井?dāng)D土下沉，再續(xù)挖刃腳周邊的土堤，如此往復(fù)，最終使沉井底面形成鍋底。當(dāng)鍋底比刃腳低1~1.5M時，沉井即可靠自重下沉，因為要穿越淤泥夾砂層，所以在粘質(zhì)土或中粗砂層中，刃腳下土體不會向中央塌落，則應(yīng)配以射水管松土。即用高壓水泵將高壓水流通過進(jìn)水管分別送進(jìn)沉井內(nèi)的高壓水槍和水力吸泥機(jī)處，利用高壓水槍射出的高壓水流沖刷土層，使其形成一定稠度的泥漿匯流至集泥坑，然后用水力吸泥機(jī)將泥漿吸出，從排泥管排出井外棄土處。注意：應(yīng)保持沉井內(nèi)水位高出井外水位1～2m。沉井下沉中的糾偏1.加強沉井過程觀測和資料分析，發(fā)現(xiàn)傾斜及時糾正；2.嚴(yán)格控制沉井制作尺寸，使偏差在允許范圍以內(nèi)；3.從傾斜高起的一端，也就是從土質(zhì)硬的一端挖土，同時向土質(zhì)軟的一端；遞減挖土深度逐漸開挖，使沉井兩端基本保持在同一水平面上，這樣沉井就由傾斜逐漸擺平。（13）沉井封底采用提升導(dǎo)管法，導(dǎo)管可按擴(kuò)散半徑均布置在井內(nèi)，上部帶有裝料漏斗，間距一般為2.5～4m，深點應(yīng)布置有導(dǎo)管。導(dǎo)管骨料多采用細(xì)砂粗細(xì)骨料之比為l:1～1:1.35，坍落為18~20mm．灌注先從低點開始，當(dāng)混凝土表面與左右基底相平后，再開始其余導(dǎo)管的同時灌注，避免混凝土從上往下流淌。采用多導(dǎo)管同時灌注混凝土，每根導(dǎo)管的灌注強度應(yīng)不小于5～l0m3/m2，相鄰兩管混凝土的高差不得超過管距的1/l5～1/20混凝土灌注應(yīng)連續(xù)同步進(jìn)行。應(yīng)避免一根導(dǎo)管單獨進(jìn)行灌注，防止分層軟弱混凝土被遮蓋，造成封底混凝土內(nèi)形成很多灌弱夾層和斜搓接縫，影響質(zhì)量。三．頂進(jìn)方案1簡介：因為該工程地表降雨及上游地下水逕流補給，地下水豐富，地下水位埋深一般0.6-2.0m。且頂管施工精度要求高，管道要從橋梁、其它市政管線、路面、河道等地面結(jié)構(gòu)物下面穿過，地面構(gòu)造物不能受頂管影響，而管道穿越的地層主要為淤泥夾砂層，在管道施工范圍的路面下有給水管、通信電纜、高壓電纜等管線，且管道長4532m。故此該工程考慮用泥水平衡式頂管進(jìn)行非開挖施工。該頂進(jìn)工程的主要工程量：序序井段管長度覆土厚度管道所在層號號徑地質(zhì)情況1W4-17＃～45＃D15002221m5.0m~6.5m淤泥夾砂層2W4-45＃～配水井D1650861m6.0m~8.4m淤泥夾砂層（2）管材的選擇：地表降雨及上游地下水逕流補給，本場區(qū)的地下水對砼結(jié)構(gòu)無腐蝕性，對砼中的鋼筋具有中等腐蝕性，所以該工程選擇用玻璃鋼夾砂管（簡稱GRP管）。GRP頂管管接頭選用“F”型連接型式，GRP連接管箍帶橡膠密封圈。為了減少頂進(jìn)摩擦力，每三節(jié)設(shè)置一節(jié)帶有注漿孔頂管，注漿孔設(shè)置在頂管中間，同一斷面3個注漿孔，相互間隔120°，注漿孔由外套管、單向閥和絲堵所組成。工藝流程：測量放樣→井下導(dǎo)軌機(jī)架、液壓系統(tǒng)、止水圈等設(shè)備安裝→地面輔助設(shè)施安裝→頂管掘進(jìn)機(jī)吊裝就位→掘進(jìn)機(jī)出工作坑→正常頂進(jìn)頂力的計算：最大推力計算，采用經(jīng)驗公式，按最大頂距170米計算：F=F1+F2上式中：F—總推力；F1—端阻力；F2—側(cè)壁摩阻力；F1=п/4×D×P式中D—管外徑；P—控制土壓力；P=Ko2γ2Ho式中：Ko—靜止土壓力系數(shù)，一般取0.55Ho—地面至掘進(jìn)機(jī)中心的高度，取值6.5mγ—土的重量，取1.9t/m3F2=πD2f2L式中：f—管外表面綜合磨擦阻力，根據(jù)地質(zhì)勘察報告，取值0.40T/m2D—管外徑L—頂距F=F1+F2=402.6T最大頂力為DN1650，F(xiàn)=402.6T由于該工程頂管線路長，區(qū)域跨度大，地質(zhì)條件復(fù)雜，地下設(shè)施多，有很多不可預(yù)見的因素，要準(zhǔn)確地計算最大頂進(jìn)力是一件非常困難的事情，故在選用液壓缸和液壓系統(tǒng)時備有一定的富裕量，以防止在頂進(jìn)過程中遭遇地質(zhì)突變，糾偏等引起的頂進(jìn)力異常增大的情況，兩種頂管機(jī)液壓系統(tǒng)選型配置見表1表1兩種頂管機(jī)液壓系統(tǒng)選型配置表產(chǎn)產(chǎn)品名稱規(guī)格型號單位數(shù)量/總頂進(jìn)力液壓千斤頂DN1500：250Tⅹmm1850根2/500(t)DN1650:DN1650:250Tⅹ1850mm根2/500(t)液壓動力站343MPa36L/min30KWMPa34336L/min30KW臺臺11液壓操作盤1.2m頂管機(jī)13主要施工要點測量放樣：根據(jù)設(shè)計軸線、高程、進(jìn)行頂管中線、高程放樣，以確定導(dǎo)軌的安裝高度和方向，測量放樣嚴(yán)格按三級放樣制度進(jìn)行測放復(fù)核，確定無誤后，放可進(jìn)行下道工序施工。導(dǎo)軌，基礎(chǔ)及后靠背處理由于本工程地下水豐富且水位高，地基承載力較差，在工作坑澆筑20cm厚的C10混凝土，同時預(yù)埋方木做軌枕。本工程用重軌剛導(dǎo)軌，導(dǎo)軌采用固定安裝，安裝應(yīng)按管道設(shè)計高程，方向及坡度鋪設(shè)導(dǎo)軌，要求兩導(dǎo)軌平行，各點的軌距相等。安裝完應(yīng)檢查，測其高程，允許偏差0~3mm。穩(wěn)定首節(jié)管后，應(yīng)測量其負(fù)荷后的變化，加以矯正，還應(yīng)檢查導(dǎo)軌，兩軌內(nèi)距±2mm。后靠墻方木采用15cm*15cm，立鐵用20cm*30cm工字鋼，橫鐵用15cm*40cm工字鋼板由于土質(zhì)較松軟，做后靠墻可以在方木前加鋼板。由于本工程是雙向頂進(jìn)則需要做第一個工作坑的后靠背，其余的均可以利用已頂進(jìn)的管段做為后靠背。工作坑的附屬設(shè)施工作坑的附屬設(shè)施有工作臺，工作頂進(jìn)口裝置。工作臺，位于工作坑頂部上，由U型鋼支架而成，上面鋪設(shè)方木和木板，在承重平臺的中部有下管孔道，蓋有活動板蓋。工作棚：目的為防風(fēng)雨。頂進(jìn)口裝備：由于本工程土質(zhì)差，在坑壁的頂口處局部澆筑素混凝土壁，壁中應(yīng)預(yù)埋鋼環(huán)和螺栓，安裝處留有混凝土臺，臺厚最少為橡膠墊厚度與外部安裝環(huán)厚度之和，要求安裝環(huán)上將螺栓壓固壓緊橡膠止水。（4)頂進(jìn)設(shè)備的安裝千斤頂：頂力合作用點與作用點管壁反作用力作用點應(yīng)在同一軸線上，防止產(chǎn)生頂進(jìn)力偶。采用人工挖土，管上半部管壁與土壁有間隙時，千斤頂?shù)闹c作用在管子直徑的1/4~1/5處為宜。高壓軸泵：一般選用32MPa的柱塞泵。頂鐵：要求便于搬動。掘進(jìn)機(jī)方向控制保證頂管機(jī)嚴(yán)格按設(shè)計軸線推進(jìn),不偏離設(shè)計軸線方向,必須及時觀測頂管動態(tài)數(shù)據(jù),從而調(diào)整頂管各施工參數(shù),指導(dǎo)頂管正確、安全推進(jìn)。在工作井后靠背前設(shè)置一牢固的測量平臺，平臺高度與軸線標(biāo)高相匹配，并可作不量調(diào)節(jié)，經(jīng)緯儀安置在平臺上，調(diào)整經(jīng)緯儀方向、高度與設(shè)計軸線一致。在機(jī)頭后殼體圓心處有一測量尺，根據(jù)經(jīng)緯儀的觀察即可讀出尾部的實際偏差，現(xiàn)場結(jié)合機(jī)頭前后殼體間隙角、機(jī)頭滾動角、二維傾斜讀數(shù)即可算出機(jī)頭的現(xiàn)存偏差及發(fā)展趨勢，從而進(jìn)行糾偏操作。另外，在機(jī)頭前方筒還安裝有傾斜儀傳感器，向操作人員顯示機(jī)頭的傾斜角度，以指導(dǎo)糾偏。頂進(jìn)首先是機(jī)頭“出洞”，即機(jī)頭穿過砼墻，大部分機(jī)頭頂入之后，停止前進(jìn)，液壓缸回縮，把后方筒吊入井內(nèi)和頂管機(jī)頭連接上，如果沒有后方筒，直接吊入3m長GRP頂管，進(jìn)行頂進(jìn)，依此類推，用同樣的方法把頂管一節(jié)一節(jié)地頂進(jìn)到設(shè)計位置上。頂管機(jī)頭到最后從接收井里破土頂出來的過程叫“進(jìn)洞”，機(jī)頭從接收井里吊上來，隨后進(jìn)行中心線測量，灌漿和復(fù)測，這樣就完成了一個頂段的頂管施工工作。在頂進(jìn)過程中，機(jī)頭調(diào)偏和泥水系統(tǒng)管理是十分重要的，要不斷地通過實際頂進(jìn)去摸索總結(jié)。尤其是泥水系統(tǒng)，不同的地質(zhì)條件泥水濃度也不一樣。泥漿套頂進(jìn)：注漿減摩是頂管施工中非常重要的一個環(huán)節(jié),尤其在長距離頂管中,它是頂管成功與否的一個極其重要性的環(huán)節(jié)。一般如果注漿效果較好，土的周圍摩阻系數(shù)f可從0.8下降到0.4～0.5,大大加強了頂管的頂進(jìn)長度。注漿可在管道外周形成一漿套，填補了工具管在頂進(jìn)過程中形成的空隙，其對地面沉降有一定的防護(hù)效果。注漿減摩措施可分兩種，第一種是頂管機(jī)頭尾端的同步壓漿；第二種是中繼間和混凝土管適當(dāng)點進(jìn)行跟蹤補漿。兩種注漿措施采用同一種漿液。掘進(jìn)機(jī)后設(shè)置的３～４帶注漿孔的管節(jié)進(jìn)行頂管機(jī)頭尾端的同步壓漿，使?jié){液能連續(xù)充滿整個空隙。在整個管道中每間隔４個管子設(shè)１個補漿斷面，每個補漿斷面設(shè)３～４個注漿孔。補漿應(yīng)按順序依次進(jìn)行，定量壓注。注漿壓力為２～３rH。注漿量為管道外周環(huán)行空隙的2.5～3倍。糾偏：頂管允許偏差值：中心線位50mm；高程+30mm，-40mm。設(shè)置報警中心線：中線±25mm，高程+15mm，-20mm。在頂管中，由于周圍穿越土層的變化，頂力的不均勻，管道聯(lián)接的誤差等因素，均可能造成頂管中線偏離設(shè)計中線位置，當(dāng)管道偏差超過10mm時，需采取糾偏措施。四．質(zhì)量控制措施11頂管井方面：（1）沉井下沉中的糾偏措施加強沉井過程觀測和資料分析，發(fā)現(xiàn)傾斜及時糾正；嚴(yán)格控制沉井制作尺寸，使偏差在允許范圍以內(nèi)；從傾斜高起的一端，也就是從土質(zhì)硬的一端挖土，同時向土質(zhì)軟的一端；遞減挖土深度逐漸開挖，使沉井兩端基本保持在同一水平面上，這樣沉井就由傾斜逐漸擺平。2.頂進(jìn)方面（1）、機(jī)頭出洞和頂進(jìn)時，必須采取措施，防止機(jī)頭旋轉(zhuǎn)和沉落。（（2）、頂進(jìn)過程，時刻注意出土情況、頂推力的變化。根據(jù)各方面數(shù)據(jù)及時調(diào)整推進(jìn)速度。（3）、頂力控制的關(guān)鍵是減低頂進(jìn)阻力，而減低頂進(jìn)阻力的有效方法是科學(xué)地實施頂管注漿工藝，我們將認(rèn)真地執(zhí)行頂管注漿操作規(guī)程。從材料、配方、攪注漿方法和人員方面都給予高度重視，力求使頂進(jìn)阻力減低到最低限度。（4）、方向控制的關(guān)鍵有兩個方面：第一，而且機(jī)頭出洞時要求準(zhǔn)確。第二，就是測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，糾偏要得當(dāng)。在測量過程中，我們要貫徹勤測量，多微調(diào)，并在機(jī)頭內(nèi)安裝傾斜儀傳感器，以指導(dǎo)糾偏操作。我們要求多微調(diào)勤糾偏，糾偏弧度不宜太大。如果萬一頂管偏差超過了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)范圍，必須立即停止推進(jìn)，逐級上報。使工程質(zhì)量能夠得到有效控制。測量定位所用的儀器，必須符合工程精度要求。所有測量觀測點，樁位嚴(yán)格保護(hù)，埋設(shè)可靠堅固，堅持三級復(fù)核制度，確保測量結(jié)果，并報方、監(jiān)理書面認(rèn)可使用。、工程使用的