DN2600顶管方案-顶管和基坑相关计算.doc

目目 录录 第一章第一章 工程概况工程概况 1 1 一 编制原则 1 二 编制依据 2 三 工程概况 3 四 工程地质条件 5 五 水文地质条件 6 第二章第二章 基坑支护基坑支护设计及施工设计及施工 1010 一 基坑支护方案 10 二 工作坑 接收坑支护结构计算 11 三 基坑施工 20 第三章第三章 顶管施工方案顶管施工方案 2828 一 主要工艺流程 28 二 各分项工程工艺 28 三 顶力计算 29 四 顶进设备安装 30 五 工作坑洞口处理 32 六 管道顶进 32 七 洞口加固及顶管掘进穿墙措施 34 八 钢管焊接及防腐 35 九 基坑及河坡回填 36 十 管道水压试验及冲洗消毒 37 第四章第四章 基坑监测方案基坑监测方案 3838 一 监测目的 38 二 监测内容及监测点的布置 38 三 检测方法 38 四 监测频率及数据处理 39 1 五 沉降观测及预防措施 39 第五章第五章 资源计划资源计划 4040 一 机械设备配置计划 40 二 劳动力需求计划 41 第六章第六章 施工进度保证措施施工进度保证措施 4242 一 保证工期方案 4242 二 保证工期的计划 资金保障措施 43 三 保证工期的技术措施 44 第七章第七章 施工安全保证措施施工安全保证措施 4646 一 安全目标 46 二 安全保证措施 46 第八章第八章 文明施工及环境保护文明施工及环境保护 4949 一 文明施工 49 二 环境保护 49 第九章第九章 风险分析与控制风险分析与控制 5252 一 危险因素 52 二 基坑坍塌滑坡 52 三 支护桩侧向位移 52 四 基坑坑底隆起 53 五 涌砂涌水 54 六 高空坠物 54 第十章第十章 应急预案应急预案 5656 一 建立应急抢险领导小组 56 二 应急抢险组及成员的职责 56 三 应急抢险队伍配备 57 四 应急抢险措施和程序 57 第十一章第十一章 建筑物及地下管线保护措施建筑物及地下管线保护措施 6060 1 第一章第一章 工程概况工程概况 一 一 编制原则编制原则 1 安全第一的原则 施工组织设计的编制始终按照 安全第一 预防为主 以人为本 珍视 健康 确保安全 的原则确定施工方案 施工的全过程做到技术可靠 安全 措施落实到位 在确保万无一失的前提下组织施工 2 优质低耗的原则 加强领导 强化管理 优质高效 在施工组织设计中有明确的质量目标 贯彻执行 ISO9001 2000 质量管理体系标准 积极推广 使用 四新 技术 确保创优规划和质量目标的实现 施工中加强标准化管理 控制成本 降低 工程成本 3 方案优化的原则 科学组织 合理安排 优化施工方案是工程施工管理的行动指南 在施 工组织设计编制中 对管道顶进 工作井制作 下沉 环境保护等关键工序 进行多种施工方案的综合比选 在技术先进 实施可行的前提下 择优选用 最佳方案 4 确保工期的原则 根据招标文件和施工合同的工期要求 编制科学的 合理的 周密的施 工进度计划 采用信息化技术 合理安排工程进度 实行网络控制 搞好工 序衔接 实施进度监控 确保实现工期目标 满足业主对本工程施工的工期 要求 5 科学配置的原则 根据本合同段的工程量大小及各项管理目标的要求 在施工组织中实行 科学配置 选派有顶管施工经验的管理人员 选择专业化施工队伍 投入高 效先进的施工设备 确保流动资金的周转合理使用 并做到专款专用 选用 2 优质材料 确保人 财 物 设备等施工资源的科学合理配置 6 合理布局保护环境的原则 从节省临时占地 减少植被破坏 搞好环保 防止水土流失 认真实施文明 施工等多角度出发 合理安排生产及生活场地 大临设施做到布局合理 施 工适用并做好环境保护 施工期间保证河道行洪 工程完成后 及时平整场地 恢复耕地和植被 清理工程留下的渣土 垃圾 尽最大限度减少对生态环境 的影响 二 编制依据二 编制依据 1 1 设计文件设计文件 1 天津市华淼给排水研究设计院有限公司设计的 天津市南水北调市内 配套工程西河原水枢纽泵站工程 施工图 2 天津市南水北调市内配套工程原水枢纽泵站工程厂外出厂干管地质勘 察报告 2 2 标准 规范标准 规范 1 现场设备 工业管道焊接工程施工规范 GB50236 2011 2 工业金属管道工程施工规范 GB50235 2010 3 混凝土和钢筋混凝土管 GB T11836 2009 4 建筑基坑工程检测技术规范 GB50497 2009 5 建筑基坑支护技术规程 JGJ120 2012 6 建筑基坑工程技术规程 DB29 202 2010 7 土压平衡和泥水平衡顶管工程施工技术规程 J10498 2004 8 混凝土结构工程施工质量验收规范 GB 50204 2002 9 建筑地基与基础施工手册 3 10 顶管施工技术及验收规范 试行 三 工程概况三 工程概况 1 工程概况 本工程为南水北调配套工程西河原水枢纽泵站工程顶管部分 一趟 DN2600 穿越民房顶管工程 顶进长度 83 米 顶管管道采用 DN2648 24 钢 管 材质 Q235B 单根管长初步定为 6 米 钢管采用焊接连接 工程内容主要 包括工作井 接收井各一座和 DN2648X24 钢管 83m 工作井平面尺寸为 11m 6m 深度 8 5 米 接收井平面尺寸为 8m 6m 深度 8 5 米 序号名 称数 量 1工作井 长 11m 宽 6m 深 8 5m1 座 2接收井 长 8m 宽 6m 深 8 5m1 座 3泥浆池 长 25 米 宽 10 米 深 1 5 米1 座 平面位置图如下 4 2 工作井周边情况 工作井位于西河原水枢纽泵站院内 无明显建筑物 3 接收井周边情况 接收井位于子牙河南路子牙河河堤上 无明显建筑物 工程施工前 对河堤 进行拆除作业 5 四 工程地质条件四 工程地质条件 1 工程地质条件 1 人工填土层 Qml 全场地均有分布 厚度为 0 70 3 20m 底板标高为 2 77 0 15m 主要由 杂填土组成 杂填土 地层编号 1 主要分布于场地内 呈杂色 多为煤灰 碎石 子 砖块及混凝土路面 2 第四系全新统上阻陆相冲基层 Q43al 全场地均有分布 厚度为 1 00 3 20m 顶板标高为 2 77 0 15m 主要由 粘土 地层编号 1 组成 呈灰褐 黄褐色 多呈可塑状态 局部呈软塑状 态 无层理 含铁质 属中等 高压缩性土 局部为粘性较大的粉质粘土 3 第四系全新统上组湖沼相沉积层 Q43l h 全场地均有分布 厚度为 2 20 4 20m 顶板标高为 0 17 1 56m 主要由 粘土 地层编号 2 组成 呈灰绿 灰黄色 以可塑状态为主 局部为软塑 无层理 含铁质 属中等 高压缩性土 局部夹黏性较大的粉质粘土 4 第四系全新统中组海相沉积层 Q42m 全场地均有分布 该层局部钻孔未揭穿 厚度为 6 80 7 70m 顶板标高 为 3 62 4 32m 主要由粉质粘土 地层编号 1 组成 成灰色 以软塑为 主 局部呈可塑或流塑状态 有层理 含贝壳碎屑 属中等压缩性土 土质 不均匀 局部夹粉土薄层 5 第四系全新统下阻陆相冲积层 Q41al 该层钻孔深度内未揭穿 最大可见厚度为 5 70m 顶板标高为 10 94 11 34m 该层从上而下可分为 2 个亚层 第一亚层 粉质粘土 地层编号 1 顶部见灰白色粉质粘土 厚度不 均匀 下部呈褐黄色 可塑状态 有层理 含铁质 数中等压缩性土 局部 6 夹粉土薄层 分布不连续 钻孔深度内未揭穿 最大可见厚度 5 70m 第二亚层 粉土 地层编号 2 成灰黄 黄褐色 密实状态 有层理 含铁质 为中等压缩性土 土质不均匀 局部夹粉砂薄层 分布不连续 钻 孔深度内未揭穿 最大可见厚度 1 80m 地基土渗透系数表和物理力学指标分层统计表如下 五 水文地质条件五 水文地质条件 7 1 经过勘察得 2014 年 6 月场地静止水位埋深一般 3 00 3 10 标高 0 44 0 25m 表层地下水属潜水类型 主要由大气降水及附近河流补给 以蒸发形式 排泄 水位随季节有所变化 一般年变幅在 0 50 1 00 左右 根据现场实测地下水位 水位年变幅综合考虑 建议本场地抗浮设计水 位可按大沽高程 3 50 考虑 2 环境水水质及腐蚀性评价 为判定环境水的腐蚀性 共采取了地下水水样 6 组 地表水水样 1 组 做水质简分析试验 成果见地下水水化学分析成果 根据试验成果得知 地下水化学类型为氯硫酸钠钾镁型水 氯硫酸钠钾 钙型水 重碳酸氯钠钾钙镁型水 重碳酸氯钙钾镁型水 重碳酸硫酸钙钠钾 镁型水和硫酸重碳酸镁钙钠钾型水 PH 值 6 85 7 78 属中性 弱碱性水 水 的矿化度 1 19 8 43g L 属微咸水 咸水 总硬度 24 61 76 18 德国度 属于 极硬水 地表水化学类型为氯硫酸钠钾钙型水 PH 值 8 11 属弱碱性水 水的矿化度 1 19 g L 属咸水 总硬度 28 08 属于极硬水 腐蚀性评估 场地环境类型判定 本场地环境为 II 类 根据 岩土工程勘察规范 GB50021 2001 2009 年版 对地下水腐 蚀性综合评估如下 a 有干湿交替作用时 地下水对混凝土结构腐蚀等级为中等腐蚀性 地 表水对混凝土结构腐蚀等级为弱腐蚀性 腐蚀介质为 有干湿交 2 4 SO 替作用时 地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋具有中等腐蚀性 地表水 对钢筋混凝土结构中的钢筋具有弱腐蚀性 腐蚀介质为 lC b 无干湿交替作用时 地下水对混凝土结构腐蚀等级为弱腐蚀性 地表 8 地表水对混凝土结构腐蚀等级为微腐蚀性 腐蚀介质为 长期浸水 2 4 SO 地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性 地表水对钢筋混凝土 结构中的钢筋具有微腐蚀性 腐蚀介质为 lC 建议设计根据不同情况采取抗腐蚀措施 3 地下水有毒物质分析 根据水质分析检测结果 地下水中 Cr Pb Cd CN 及酚有害组分含 6 量很小 小于饮用水水质常规指标限值 六六 工作井 接收井的土质情况工作井 接收井的土质情况 9 1 工作井处的钻孔柱状图 10 2 接收井处的钻孔柱状图 11 第二章第二章 基坑支护基坑支护设计及施工设计及施工 一 基坑支护方案一 基坑支护方案 1 基坑布置 基坑布置 1 位置的确定 按照施工现场平面布置图进行布置 2 工作坑 接收坑 尺寸 工作坑底宽 W 2 6 1 1 5 1 5 5 6m 本工程取 6 米 工作坑底长 L L1 L2 L3 L4 L5 L6 式中 L 工作井底长 m L1 管子顶进后 尾压在导轨上的最小长度 此处取 0 5m L2 每节管子长度 m 此处取 3 m L3 出土工作间隙 根据出土工具确定 此处取 0 5m L4 千斤顶长度 m 此处取 1 5 m L5 后背所占工作井厚度 m 此处取 1 0m L6 内衬管井底焊接长度 4 5 m L L1 L2 L3 L4 L5 L6 0 5 3 0 5 1 5 1 4 5 11 本工程取 11m 工作坑 平面尺寸为 11 6m 基坑开挖深度 8 5 米 接收坑 接收坑按与顶坑同宽 其长度小 3 m 平面尺寸为 8m 6m 基坑开挖深度 8 5 米 12 2 2 工作坑 接收坑 支护方案 工作坑 接收坑 支护方案 DN2600 工作井 接收井尺寸为 工作井 接收井尺寸为 工作井 长 11 米 宽 6 米 深 8 5 米 接收井 长 8 米 宽 6 米 深 8 5 米 工作井位于施工现场内 施工过程中没有障碍 接收井位于河坡上 施 工过程中对河坡进行拆除 从而减少地面的高程 进而减少土压力 由于现 场无地势 土方必须外运 在工程完工后再运回回填 施工过程中进行拆除 河堤 施工完成后进行恢复 具体平面位置见下图 3 工作坑 接收坑 支护图示 工作坑 接收坑 支护图示 DN2600 工作井作法工作井作法 工作井后背采用 I40b 工字钢竖排密打 其它三侧采用 I40b 工字钢一丁 一横 桩长 12 米 工作井采用人机配合开挖 工作井内用双层 I40b 工字钢 焊接三道双矩形支撑框架 每道支撑四周加焊三角支撑 长 2 5m 三角支 13 撑选用无缝钢管 三道支撑框架的位置距离桩顶 0 5 米 3 5 米和219 6 5 5 5 米 高压旋喷桩直径为 600 旋喷桩互相咬合 200mm 工作井平面图如下 工作井剖面图如下 DN2600 接收井作法接收井作法 14 由于 DN2600 接收井位于子牙河河堤且距离民房较近 外围采用高压旋喷桩 进行蔽水 高压旋喷桩直径为 600 互相咬合 200mm 长度为 14 米 高 压旋喷桩内侧进行 I40b 工字钢一横一丁进行基坑支护 在距离桩顶 0 5 米 3 5 米和 5 5 米位置设置第一 二 三道支撑 每道支撑采用双层 I40b 工字 钢组合焊接 三角支撑选用无缝钢管 土方开挖后再进行打桩施工 219 6 5 由于现场无地势 土方必须外运 在工程完工后再运回回填 平面图如下 接收井占用大堤示意图如下 15 接收井基坑支护示意图 工作井 接收井 基础做法工作井 接收井 基础做法 采用碎石垫层 200mm 厚 其上做 C30 混凝土底板 厚 300mm 基础内 预埋 20 钢筋 焊成 0 2x0 2m 网状 上下双层设置 其上焊接导轨基架 安装完成后应对其质量进行检查 每条导轨测其 4 点高程 高程必须一致 导轨间每隔一米加设一根槽钢支撑 同时 在距离洞口 0 6m 处 设置长为 2m 宽为 0 8m 深为 0 5m 的焊口窝子 保证钢管焊接工作面 柴油打桩机 场外运输 6 次 基坑打拔工字钢工作井 接收井各 1 次 掘进机进洞 出洞 拔龙门口工字钢各 1 次 工作井 接收井上反拔龙门口工字钢各 1 次 封底 井身开挖及支护至设计标高后 回填碎石垫层封底 井底预留集水井 二 工作坑 接收坑支护结构计算工作坑 接收坑支护结构计算 本章的相关计算包括井壁计算 土压力计算 入土深度计算 板桩断面选 择 后背侧顶力核算 水平支撑计算 水平支撑和斜撑计算 底板计算 后背水平支撑计算 16 17 基本条件 井内径 11m 6m 深 8 5m 地面有吊车 基坑以上 2 20 qkN m 钢管管径 DN2600 m m 长度 83 m 3 19 4 24 kN m 1 井壁计算 井壁使用 40B 钢板桩 设三道工字钢环梁做内支撑 每道支撑采用双层 40B 工字钢 井底采用钢筋混凝土底板 第四道支撑 三道支撑的位置从上至 下依次为 0 5 2 5 2 5 米位置处 底板距离第三道支撑为三米 满足 DN2600 的要求 土压力计算 主动土压力系数 2 23 450 421 2 a Ktg 被动土压力系数 2 23 452 37 2 p Ktg 2 22 5 452 326 2 p Ktg 20 1 03 19 4 hm M 点主动土压力 2 19 4 8 5 1 03 0 42177 83 aMa Hh KkN m C 点主动土压力 2 C 19 4 5 5 1 03 0 42153 33 aa Hh KkN m B 点主动土压力 2 B 19 4 3 1 03 0 42132 91 aa Hh KkN m A 点主动土压力 2 19 4 0 5 1 03 0 42112 50 aMa Hh KkN m 入土深度 盾恩近似法 因底板为底层支撑 故 L5 0 2 5 0 paaa KKxK HxK HL 2 2 3260 421 0 421 11 50 xx 2 1 8154 8420 xx 解2 67xm 入土深度取1 23 2xm 则桩长 采用标准的 12 米工字钢 1 28 52 410 9LHxm 板桩内力及断面选择 1 板桩最下跨度 22 2 671 78 33 DM Lxm 18 板桩最下跨度弯矩 22 M 11 1 577 8314 59 1212 DMaM MLkNm 板桩最下跨度剪力 11 77 83 1 558 37 22 MaM QLkN 2 第三道支撑处弯矩及剪力 2 12 53 0 53 3333 60 122 C MkNm 1 2 75 53 3373 33 2 C QkN 3 第二道支撑处弯矩及剪力 2 12 52 5 32 9117 14 122 B MkNm 1 2 5 32 9141 13 2 B QkN 4 第一道支撑处弯矩及剪力 2 12 50 5 12 52 43 122 A MkNm 1 1 5 12 59 37 2 A QkN 根据上述的四项计算 按照第三道支撑选板桩断面 4 3 33 6 10 210 1600 C C M Wcm 选用 I40b 工字钢 一横一丁进行施工 33 142 2284210 y wcmcm 在顶管后背侧的顶力核算板桩断面 由于被动土压力系数大于主动土压力系数 故井后背侧在顶管时承受 P K a K 被动土压力 土压力 M 点处 2 19 4 8 5 2 37390 8 MP eHKkN m C 点处 2 19 4 5 5 2 37252 8 CCP eH KkN m C 点弯矩 22 1132 5 252 8 159 3 12122 CCC Me LkNm 4 3 159 3 10 995 6 1600 C M Wcm 选用 40B 工字钢一横一丁 995 6 即能够满足要求 3 96 2 1140 2968 0 40 0165 Wcm 考虑到施工过程中后背侧的顶力影响 故后背侧钢板桩采用竖排密打 其他 三侧侧用一横一丁进行施工 接收井全部用一横一丁 C 点处剪力 32 5 252 8695 2 2 c QkN m 2 水平支撑 腰梁 计算 19 按第三道水平支撑 C 梁 计算 水平支撑 C 梁承受水平荷载 2 53 0 53 33146 65 2 c qkNm 取 C 梁长跨11Lm 2 5 0 91 2 75 n 22 C1 0 0930 093 146 65 2 75103MqlkNm 1C 0 5920 592 146 65 2 75238 7QqlkN 左 断面选择 4 3 103 10 644 1600 C M Wcm 选 I40B 考虑到施工安全采用双层 I40b 工字钢双层咬合 3 1140644Wcm 斜撑 近似按中心受压构件计算 斜撑长度 305 B nQkN 左 3 4Lm 12 0 sin36 3 4 sin0 5888 计算长度 0 3 4Lm 设圆撑 管 的半径5 0cm 细长比 查表 0 340 68 5 0 L 0 849 斜撑断面 2 2 305 10 38 3 0 849 1600 0 588 N Acm 选用无缝钢管 219 6 5 2 43 3Acm 7 55 0icm 2 43 338 3Acm 3 底板计算 底板荷载 按不抽水计算时 查构筑物工程常用数据速查手册 2 10 Qt m 双向板计算系数 20 由 6 0 545 11 x y L L 22 0 07850 0785 10 628 2 xx MQLtm 22 0 02750 0275 10 69 2 yx MQLtm 查混凝土结构常用数据速查手册 4 4 矩形和 T 形截面受弯构件承载力计算表 及其 2 1 材料强度 设板厚 30cm 混凝土 C20 2 2100 g Rkg cm 0 25hcm 查表得 5 22 0 19 6 10 31 4 100 25 x x M A bh 1 86 则 选 2 0 1 86 100 25 46 5 100100 gx bh Acm 25 100 2 49 1 g Acm 查表得 5 22 0 6 4 10 10 2 100 25 y y M A bh 0 52 选 2 0 0 52 100 25 13 0 100100 gy bh Acm 14 100 2 15 4 g Acm 剪力核算 底板上浮力 10 5 8 400Qt 浮 砼抗拉强度 2 6 4 kg cm 砼底板周边抗剪力 安全 2 0 3 85 2 64 499Ct m 1 24K 4 顶管后背的水平支撑验算 取 C 点 第三排腰梁计算 252 8 C EkNm 被 按第三跨计算 1382 7 QkN m 顶 1 0 5 2 n 则 22 1 0 0880 088 1383 2487 B MQLkNm 1 0 580 58 1383 21604 B QQLkN 左 水平支撑断面选择 21 选 4 3 487 10 3044 1600 B M Wcm 3 50 23720Icm 斜撑 1604NkN 360 809COSCOS 斜撑长3 4Lm 设9 0cm 则细长比 查表 0 340 37 8 9 0 L 0 946 则 2 2 1604 10 131 cos 0 946 0 809 1600 N Acm 选用无缝钢管 351 14 2 148 22Acm 三 基坑施工三 基坑施工 1 1 施工程序 施工程序 工字钢桩施工 高压旋喷桩施工 土方开挖 第一层钢支撑施工 挖 基坑至腰梁位置 腰梁及水平撑 继续开挖至第三道支撑位置 第三 道支撑及水平撑 继续开挖至基坑底标高 施工顶管底板 砼强度达到 要求后 施工顶管后背墙 砼强度达到要求后 进行顶管施工 顶管 施工完毕后对称分层回填素土 拆除支撑 回填至设计高程 2 施工排水 施工排水 基坑开挖过程中 每次开挖前 先进行排水沟 集水坑施工 采用水泵将水 统一抽至沉淀池 经沉淀后排放 开挖至基底后 设排水盲沟将基底的水汇 聚到集水井 采用砂管 深度 1m 内 保证基底无积水 降水期间安排人 员日夜值班 进行降水控制操作 备好备用电源 保证抽水连续 正常进行 顶管施工过程中 集水井正常抽水 保证工作坑内无积水 3 工字钢支护施工 工字钢支护施工 基坑开挖采用 I40b 型 12 米长工字钢支护 施打前一定要熟悉地下管线 构筑物的情况 认真放出准确的支护桩中线 考虑到工字钢较长 在施打中 工字钢容易向一边倾斜 由于倾斜误差积累不易纠正 难以控制工字钢的平 22 直度 所以工字钢施工采用逐根打入法 逐根打入法可以确保工字钢不发生 屈曲 扭转 倾斜和墙面凹凸 打入精度高 易于实现封闭合拢 施工时 将 1 根工字钢插入导架内 用缆风绳固定确保不摇摆 然后再施打 1 工字钢施工的一般要求 a 工字钢的设置位置要符合要求 b 基坑护壁工字钢的平面布置形状应尽量平直整齐 避免不规则的转 角 以便标准工字钢的利用和支撑设置 c 整个基础施工期间 在挖土 吊运 等施工作业中 严禁碰撞支撑 禁止任意拆除支撑 禁止在支撑上任意切割 电焊 也不应在支撑上搁置重 物 2 施工工艺 a 打桩机械选择 工字钢可采用锤击打入法 振动打入法 静力压入 法及振动锤击打入法等施打方法 本段挡土墙施工考虑工程地质 现场作业 环境 工字钢形式 重量 长度 总数量等具体条件 选用振动锤击打入法 进行施打 b 工字钢的检验及矫正 用于基坑支护的成品工字钢均为新品 可按 出厂标准进行检验 重复使用的工字钢使用前 应对外观质量进行检验 包 括长度 宽度 厚度 高度等是否符合设计要求 有无表面缺陷 端头矩形 比 垂直度和锁口形状等 c 施打围檩支架 导向架 的设置 为保证工字钢沉入的垂直度及施 打工字钢墙面的平整度 控制桩的打入精度 防止板桩的屈曲变形和提高桩 的贯入能力 一般都需要设置一定刚度的 坚固的导架 亦称 施工围檩 围檩支架由围檩及围檩桩组成 围檩可以双面布置 也可以单面布置一般 下层围檩可设在离地约 500mm 处 双面围檩之间的净距应比插入工字钢宽 度放大 8 10mm 3 工字钢的吊装 堆放 工字钢吊运 装卸工字钢宜采用两点吊 吊运时 每次起吊的工字钢根 23 数不宜过多 吊运方式有成捆起吊和单根起吊 成捆起吊通常采用钢索捆扎 而单根吊运常用专用的吊具 工字钢堆放 工字钢堆放的地点 要选择在不会因压重而发生较大沉陷 变形的平坦而坚固的场地上 并便于运往打桩施工现场 4 工字钢施打 工字钢施工关系到基坑支护和安全 是本工程施工最关键的工序之一 在施工中要注意以下施工有关要求 a 全段采用 I40b 型 12 米长工字钢支护 工字钢采用履带式挖土机 带震动锤机 施打 施打前一定要熟悉地下管线 构筑物的情况 认真放 出准确的支护桩中线 b 打桩前 对工字钢逐根检查 剔除变形严重的工字钢 不合格者待 修整后才可使用 c 打 桩前 在工字钢的头部涂油脂 以方便打入拔出 d 在插打过程中随时测量监控每块工字钢的斜度不超过 2 当偏斜过 大不能用拉齐方法调正时 拔起重打 e 工字钢施打采用逐根打入法施工 打入时能够确保工字钢不发生屈 曲 扭转 倾斜和墙面凹凸 打入精度高 易于实现封闭合拢 施工时 将 1 根工字钢插入导架内 用两根缆风绳固定好 防止工字钢摇摆 确保与回 流线距离不小于 2 米 然后再施打 将工字钢打至设计标高或一定深度 并 严格控制垂直度 用电焊固定在围檩上 施打顺序对工字钢垂直度 位移 轴线方向的伸缩 基坑墙的凹凸及施打效率有直接影响 按先后顺序施打 施工中根据具体情况变化施打顺序 采用一种或多种施打顺序 逐步将工字 钢打至设计标高 一次打入的深度一般为 0 5 3 0 米 f 密扣且保证开挖后入土不小于 2 米 保证工字钢顺利合拢 特别是 工作井的四个角均要使用工字钢施打使之合拢 g 打入工字钢后 每天派专人进行检查工字钢 5 工字钢的拔除 24 基坑回填后 要拔除工字钢 以便重复使用 拔除工字钢前 应仔细 研究拔桩方法顺序和拔桩时间及土孔处理 否则 由于拔桩的振动影响 以 及拔桩带土过多会引起地面沉降和位移 会给己施工的地下结构带来危害 并影响临近原有建筑物 构筑物或底下管线的安全 设法减少拔桩带土十分 重要 目前主要采用灌水 灌砂措施 a 拔桩方法 本工程拔桩采用振动锤拔桩 利用振动锤产生的强迫振 动 扰动土质 破坏工字钢周围土的粘聚力以克服拔桩阻力 依靠附加起吊 力的作用将桩拔除 b 拔桩时应注意事项 拔桩起点和顺序 对封闭式工字钢支护结构 拔桩起点应离开角桩 5 根以上 可根据沉桩时的情况确定拔桩起点 必要时也可用跳拔的方法 拔 桩的顺序最好与打桩时相反 振打与振拔 拔桩时 可先用振动锤将工字钢接口振活以减小土的粘 附 然后边振边拔 对较难拔除的工字钢可先用柴油锤将桩振下 100 300mm 再与振动锤交替振打 振拔 有时 为及时回填拔桩后的土 孔 当把工字钢拔至比基础底板略高时暂停引拔 用振动锤振动几分钟 尽 量让土孔填实一部分 起重机应随振动锤的启动而逐渐加荷 起吊力一般略小于减振器弹簧 的压缩极限 供振动锤使用的电源为振动锤本身额定功率的 1 2 2 0 倍 对引拔阻力较大的工字钢 采用间歇振动的方法 每次振动 15min 振动锤连续不超过 1 5h 4 高压旋喷桩施工 高压旋喷桩施工 测量定位 先采用液压锤破除路面砼 再依据控制桩和设计图 准确放出旋喷桩孔 位 钻机就位 钻孔 25 根据现场放线移动钻机 使钻杆头对准孔位中心 同时为保证钻机达到 设计要求的垂直度 钻机就位后必须作水平校正 使其钻杆轴线 垂直对准 钻孔中心位置 保证钻孔的垂直度不超过 1 在校直纠偏检查中 利用垂 球 高度不得低于 2 米 从垂直两个方向进行检查 若发现偏斜 则在机座 下加垫薄木块进行调整 钻进成孔 孔径为 125mm 严格按已定桩位进行 成孔 平面位置偏差不得大于 50mm 采用原土造浆护壁 插管 试喷 引孔钻好后 插入旋喷管 进行试喷 确定施工技术参数 注浆材料 普硅 42 5R 水泥 水泥浆 单液 水灰比 0 8 1 0 参考参数见高压旋喷桩 施工技术参数表所示 高压旋喷注浆 A 施工前预先准备排浆沟及泥浆池 施工工程中应将废弃的冒浆液导 入或排入泥浆池 沉淀凝结后集中运至场外存放或弃置 B 旋喷前检查高压设备和管路系统 其压力和流量必须满足设计要求 注浆管及喷嘴内不得有任何杂物 注浆管接头的密封圈必须良好 C 做好每个孔位的记录 记录实际孔位 孔深和每个钻孔内的地下障 碍物 注浆量等资料 D 当注浆管贯入土中 喷嘴达到设计标高时 即可按确定的施工参数 喷射注浆 喷射时应先达到预定的喷射压力 量正常后再逐渐提升注浆管 由下而上旋喷注浆 E 每次旋喷时 均应先喷浆后旋转和提升 以防止浆管扭断 F 配制水泥浆时 水灰比要求按设计规定 不得随意更改 在喷浆过 程中应防止水泥浆沉淀 使浓度降低 每次投料后拌合时间不得少于 3min 待压浆前将浆液倒入集料斗中 水泥浆应随拌随用 G 高压喷射注浆过程中出现骤然下降 上升或大量冒浆等异常情况时 应查明产生的原因并及时采取措施 H 一旦出现中断供浆 供气 立即将喷管下沉至停供点以下 0 3m 待 26 复供后再行提升 I 当提升至设计桩顶下 1 0m 深度时 放慢提升速度至设计高程 J 喷射作业结束后 用冒出浆液回灌到孔内 直至不下沉为止 废弃浆液处理 喷射注浆施工中 将产生不少废弃浆液 为确保场地整洁和顺利施工 在施工前拟在场地内设置泥浆池 泥浆在施工中抽排汇入泥浆池中 待泥浆 固结后再外运处理 冲洗机具 当高压喷射注浆完毕 应迅速拔出注浆管彻底清洗浆管和注浆泵 防止 被浆液凝固堵塞 因故停工 3h 时 妥善清洗泵体和喷浆管道 移动旋喷机具至下一孔位 5 基坑开挖 基坑开挖 基坑土方开挖采用从上至下 分层 对称 开挖 每层开挖深度不大 于 2m 严禁在一个工况条件下一次开挖到底 弃土堆设置在远离基坑顶边 线 10m 以外 严格遵守 开槽支撑 先撑后挖 分层开挖 严禁超挖 的原 则 挖到支撑位置 进行支撑安装 每一工况挖土及钢支撑的安装时间控制 在 16 20 小时之内 基坑开挖注意事项 基坑开挖严格按批准的专项施工方案进行 按照施工要求 在不影响土方外运的情况下必须及时安装支撑 支撑 位置 准确 为保证支撑安装质量 在开挖每一层的每小段的过程中 当开挖出一 道支撑的位置时 即按设计要求在桩两侧断面上测定出该道支撑两端与桩的 接触位置 以保证支撑与支护结构面位置准确 为做到坑底平整 防止局部超挖 在设计坑底标高以上 30cm 的土方 需用人工开挖修平 对局部超挖的部分要用砂 碎石或混凝土填充 超挖量 过大时须会同设计 监理共同确定处理方法 基底要平整压实 其允许偏差 27 满足设计及规范要求 基底经检查合格后 要及时施工混凝土垫层 当基底与设计不符或扰动 水浸 发现淤泥 土质松软等现象时 应 做好记录 并会同有关单位研究处理 基坑严格按设计分层位置进行施工 及时施加角撑等加强措施 确保 基坑坑壁稳定 施工过程中 密切与施工监测配合 加强信息化管理 若有 不稳定的因素存在 及时报请工程师和设计人员调整施工方案 将基坑开挖 对周围环境的影响减至最小程度 确保基坑成型 基坑开挖应把基坑侧壁的 稳定成型放在首位 己开挖的基坑侧壁不稳定时应及时处理 不许再向下开 挖 土方开挖中如发生漏水现象 应立即进行堵漏处理 不能形成较大的 流量再去处理 保证基坑内无水作业施工 施工过程中基坑周边 10m 范围内严禁堆载 严禁过重型车辆 施工荷载不得超过 15KN m2 支撑上方严禁堆载 6 6 钢支撑 角撑安装 钢支撑 角撑安装 土方开挖至水平支撑位置以下 0 5m 3 5m 5 5m 时 进行钢支撑安装 水平钢支撑采用 I50 双层工字钢拼接进行支护 角支撑采用无缝钢管 219 6 5 钢支撑安装顺序 根据方案量测钢支撑 安装前现场量测 以量测值为 准 拼装支撑 根据施工方案确定钢支撑位置 包括横 纵向中心线 位置 在钢支撑下方设计位置焊接牛腿 吊装钢支撑就位 待钢支 撑安装完成后 安装角撑 定期检查 钢支撑 角撑安装控制要点 1 牛腿与钢桩焊接必须保证焊缝长度 焊缝厚度 2 牛腿 钢桩 角撑轴线位置 中线位置由测量班控制 必须保证 28 横撑贴紧钢桩 3 钢角撑安装须在本层钢板桩安装完成后进行 必须对称安装 7 7 砼底板施工砼底板施工 基底经验收合格后 排水沟还填碎石 汇水井用砂滤管作好后按设计要 求施工 20cm 厚 C3 0 混凝土底板 首先由测量班测放垫层四角标高控制点 工作坑按顶管轴线及标高安放 七道预埋铁件 槽钢 20cm 长 1 5m 以安 装导轨 预埋钢板上的锚固钢筋要旱牢并有足够的锚固强度 预埋钢板的位 置与基坑顶管导轨相吻合 以便导轨与之焊接 底板混凝土采用商品混凝土 由混凝土输送车运至现场 采用泵车浇筑 8 8 基坑回填基坑回填 顶管完成后方可基坑回填 回填时应采取人机配合施工 按设计要求分 层 逐层夯实对称分层回填素土并夯实 直到地表 29 第三章第三章 顶管施工方案顶管施工方案 一 主要工艺流程一 主要工艺流程 施工准备 施工人员进场 测量放线 引测施工控制点 施工设备进场 一 基坑制作 后背制作 洞口止水圈制作及顶进设备安装 调试 顶管机出洞 吊放第一节钢管 顶进 注浆减阻 依次循环 顶管机进洞 顶管结束 拆卸设备 恢复地貌 二 各分项工程工艺二 各分项工程工艺 1 施工准备 1 认真熟悉及审查图纸 领会设计意图 查看现场 校核现状资料 进 一步确定管材 劳动力 机具 材料设备的供应计划 2 组织施工人员认真学习工程技术文件 深入了解工程性质 工程范围 设计意图 施工期限 各种管道及构筑物的具体情况 工程质量要求 技术 和安全措施等 对参加施工的施工队下达施工任务 进行技术交底 3 开工前对地上地下障碍进行调查 搞好施工现场三通一平工作 布置 好施工作业区 4 开工前教育职工不扰民 不乱泼乱倒 爱护周围环境 与周围居民搞 好团结 讲究精神文明 5 落实好驻地的安全 防火 防盗措施 6 根据工程质量 工期 施工进度计划以及公司具体的机械 人员情况 按施工组织设计要求组织采购各种材料进场 2 顶管施工 本工程的基础数据 基坑深度 8 5 米 钢管规格 DN2648X24mm 顶管长度 83 米 30 三 顶力计算三 顶力计算 1 顶力计算 0PkF FD LfN 式中 顶进阻力 KN P F D0 管道的外径 m L 管道设计顶进长度 m fk 管道外壁与土的单位面积平均摩阻力 KN m2 3 14 2 648 6 83 4140KN 0k D Lf 666 8KN F0 22 3 14 4 2 64 8 19 6 6764rh ND 经过计算得 4807KN 施工中我们采用泥浆护壁进行减阻 F 总 P F 1 20 3845KN 据计算的顶力大小 我们计划用 4 台 200t 的千斤顶 P F 进行施工 2 管材允许顶力计算 FDt t fk 式中 管材承受的最大推力 KN F 安全系数 1 2 1 5 k 管道内径 m D t 管壁厚度 m 管材的轴心抗压强度计算值 Kpa f 27684KN K 取 1 5 FDt t fk 34605KN K 取 1 2 FDt t fk 经过计算管材允许的顶力 27684KN 34605KN 所加千斤顶的顶力完全 在钢管承受的范围内 即本施工方案确实可行 31 3 后背承载力的相关计算 式中 S 安全系数 被动土压力系数等于 被动 2 45 2 tg 土的重力密度 3 KN m 承压壁各段高度 m 1 23 hh h 承压壁宽度 m b 顶管顶推力的总和 PKN 1 76 18 8 后背混凝土的尺寸为 4m 4m 0 8m 设 被动 2 45 2 tg S 1 b 4m h1 6m h2 4m h3 2m 代入承载力计算公式的 P 9706KN 后背承载力能够满足施工过程中顶力的要求 4 测量放线及土方开挖外运 施工前由设计 甲方 施工单位三方确定轴线及水准点高程 并建立相 应的地面控制点 便于施工时复测 经监理部门进行验收后再进行施工 建立地面地下测量控制系统 控制点设在不易扰动 视线清楚 方便校 核 易于保护处 施工过程中开挖废土及时运走 避免乱堆乱放 污染周边 场地 土方外运及时遮盖 一面沿运土路线散落 四 顶进设备安装四 顶进设备安装 1 把地面上建立的测量控制网引至工作井内 并建立相应的地面控制点 便于顶进施工时复测 2 工作坑内精确测放轴线 3 稳置轨道 32 轨道采用钢制轨道 表面平直光滑无毛刺 轨道高 20cm 根据设计管 道的标高进行轨道安装 轨道不设坡度 轨道中心线与管道中心线在同 一垂直平面内 轨道与底板基础连接牢固 轨道安置在工作井前段 距洞口 止水圈 30cm 安装误差在允许范围内 4 主顶油缸架稳置 依照轨道和管道中心线 高程为参考 进行稳置主顶油缸底架 油缸底 架中心线与所顶管道中心线在同一垂直平面内 油缸底架及主顶油缸稳置要 牢固并在允许偏差范围内 5 后背铁稳置 后背铁采用 4m 4m 0 2m 钢制后背铁 后背铁受力面平直 具有足够 的刚度和强度 后背铁安装要在后背铁与工字钢之间浇注 C30 混凝土 0 6 米 厚 与工作井底板充分接触并与管道中心线垂直 安装偏差要在允许范围内 6 设备联接 主顶油缸的油路应并联连接 每台油缸应有独立的进油 回油的控制系 统 其它各设备之间按规范进行连接安装 安装完毕后进行调试 7 供电系统的设置 供电系统由发电机 总控箱 分配箱 开关箱和用电设备及输电线路组 成 总控箱 分配箱 开关箱及升压装置的布置应符合相关规范要求 并采 取防雨 防晒措施 输电线路采用线板架设并标识 线路架设应横平竖直 符合相关要求 8 设备调试 A 所有的电控系统安装完毕后对电控系统的连接及控制开关进行调试 检验线路连接是否正确 开关是否灵敏 B 对主顶油缸及油泵站进行调试 检查油管是否连接正确 油泵站运 33 转是否正常 油路控制闸阀是否完好 顶镐出镐缩镐是否正常 对油管进行 排气处理 C 对测量系统进行校验 检验支架的稳定性和安全性 对仪器进行摆 放调试 D 对机头的各项开关进行调试 检验电压表 电流表 检验刀盘转向 是否与控制相符 检验纠偏系统是否运转正常 检验土压表是否灵敏 检查 齿轮油箱是否满足设备要求 检验螺旋出土机转向是否与控制开关一致 运 转是否正常 五 工作坑洞口处理五 工作坑洞口处理 为阻止地下泥水及触变泥浆从管外壁与土体形成的缝隙流入工作井 特 制作双层止水圈 止水圈主要由四片 14mm 钢制法兰盘和两片橡胶垫组成 橡胶垫内含胶量应大于 50 要求双层封闭圈中心线与管中心线一致 而且 在洞口正上方处预埋三根 6 注浆管 顶管开始 使管节一出洞就被泥浆包 裹 减少摩阻 洞口止水圈做法 首先将预制的止水圈钢法兰焊接在进洞不受影响的井 壁上 然后两侧缝隙处支模打灰 最后用钢制法兰及橡胶圈与螺栓连接 将 橡胶圈压紧 掘进机头推进土层前 拔掉龙门桩以使掘进机头顺利推入土层 9 机头吊装 机头吊装使用 100T 吊车 为防止机头进洞后扎头 故在顶管前 将导轨延 长至坑壁前 六 管道顶进六 管道顶进 1 机头入洞时 随时跟踪观测机头的状态 及时指导用主顶油缸编 组进行纠偏 保证顶进轴线的准确 2 本工程采用泥水平衡顶管掘进机 顶进分为初始顶进和正常顶进 34 两个阶段 掘进机从顶进开始到第一节管子接上并与掘进机连接好之前的顶 进称为初始顶进 在此以后的顶进称为正常顶进 A 初始顶进 初始顶进阶段缓慢进行不可以进行纠偏 要始终注意观察掘进机与基坑 导轨的接触情况是否正常 如果不正常或有大的变化 必须停止顶进 经原 因分析后 再决定是否继续顶进 B 正常顶进 泥水平衡顶管施工在正常顶进中 开顶前先打开排泥系统和注水系统 运行 30 秒后再开启切削口 在仪表盘上观察泥水仓内泥水压力 两数值都 在设定的范围内时才能顶进 停止顶进时 先关闭顶进系统 然后关闭掘进 进前方的泥水仓门系统 再关停排泥系统 顶进过程中 正面土压值的变化是通过仓前的压力表来观察的 顶进前 根据理论计算设定一个泥水压力值 顶进时通过调节排泥量和顶进速度保证 掘进机正面的稳定压力在设定值的范围内 操作者应始终注意观察各电流表 及电压表是否在正常范围内 应通过改变推进速度 排泥速度使泥水仓压力 始终控制在上下限之内 3 机头进接收井 掘进机应在进接收井前 50m 处调整好掘进机姿态 以保证掘进机能够顺 利进接收井 顶进结束后 采用水泥砂浆置换触变泥浆 拆除注浆管路后将 管道上的注浆孔封闭严密 4 测量 纠偏方法 泥水平衡顶管掘进机先进有效的纠偏系统是由四组纠偏油缸构成的 纠 偏的控制是根据管道激光测量定位系统来决定的 在顶进过程中 激光经纬 仪从始至终进行跟踪测量 激光纠偏系统随时根据激光点的左右上下进行纠 偏 顶进第一节管时 每顶进 0 2 0 3m 即对中心线和高程测量一次 顶进正 35 常时 每顶进 0 5 1 0m 测量一次 发现偏差及时调整纠偏 加以修正控制 做到勤测勤纠 先纠高程偏差后纠左右偏差 并做好纠偏记录 七 洞口加固及顶管掘进穿墙措施七 洞口加固及顶管掘进穿墙措施 12 泥浆减阻的方法和技术措施 长距离顶管的成败在于减阻的好坏 采用触变泥浆减阻护壁的施工措施 即在管壁与土壁之间注入触变泥浆 经计算 本工程共使用触变泥浆 40 53m3 触变泥浆的配比 触变泥浆配制 选用较好的钠基膨润土 膨润土 水 1 6 5 重量比 采用机械定量搅拌桶把水与膨润土搅拌均匀然后打入几个注浆罐 静置 12 小时 使其充分吸水 膨润成胶体 利用比重计测其比重 掌握在 1 15g cm 为宜 注浆孔布置 顶管机机尾部均匀设置三只压浆孔 在顶部 120 范围内均匀分布 3 个 浆孔 同时在洞口注浆 顶进时 及时跟踪注浆 确保在顶管机后面及时形 成完整的泥浆套 每间隔 1 节混凝土管予留注浆孔进行补浆 每个注浆孔均安装闸门进行独立控制 并在第一节管的注浆孔前安置注 浆压力表 36 同步跟踪注浆 制作触变泥浆采用机械定量搅拌罐把水与膨润土搅拌均匀 然后打入两 个钢制注浆箱 静置 12 小时 使其充分吸水 膨润土成胶体 将地面配制 好的触变泥浆经注浆泵增压后进入输浆管 通过环形管注入顶管机及管节的 压浆孔 形成泥浆套 当管节顶进时 利用顶管机尾部环向均匀布置的三个 压浆孔 与顶进同步跟踪注浆 以确保当掘进机向前时在其后形成的环向空 隙立即被泥浆充填 从而形成完整的泥浆套 补压浆 管节在顶进过程中 由于部分浆液流失到土层中 因此必须利用混凝土 管节上的压浆孔进行补压浆 一般在一节管顶进结束后就应进行补压浆 且 还要视每段顶进的阻力情况 压浆量与注浆压力 压浆量原则上控制在同步跟踪注浆量为管节外理论空隙体积的 4 倍左右 注浆压力值不宜过高和过小 依据采用浆液的粘度和管路长度 压浆站的压 力初步控制在 20 50KPa 37 预留注浆孔补孔措施 将螺丝拧进预留注浆孔 拧至管外壁 八 钢管焊接及防腐八 钢管焊接及防腐 1 下管采用 50t 吊车在专人指挥下将钢管吊放坑内逐根依次焊接 焊 接严格依照 现场设备 工业管道焊接工程施工及验收规范 GB50236 98 实施 组装前必须进行清扫 管内不得有泥土 石块 杂物 焊接前应 将坡口表面及坡口内 外侧表面不小于 10mm 范围内的油 漆 锈 垢 毛 刺等清除干净 且不得有裂纹 夹层等缺陷 焊缝各部位尺寸 焊接坡口为 V 型 坡口角度为 60 5 钝边 1 2mm 错边 3mm 对口间隙 2mm 焊缝宽度 12 14 mm 焊缝边缘咬边深度 小于 0 5 mm 咬边连续长度小于 100mm