沉井和顶管工程专项施工方案研究

1、沉井和顶管工程专项施工方案研究1目 录 编制依据及原则2 工 程 概 况3 施 工 部 署4 主要施工工艺1 编制依据及原则编制依据编制依据1.1 图纸依据1.2 法律、法规、标准、规范依据1.3 施工组织设计 1.4 建质200987号文关于印发危险性较大的分部分项 工程安全管理办法的通知2工 程 概 况工程概况工程概况1、工程简介武汉中央商务区排水出口污水管道顶管，从振兴三路W1沉井开始，沿常飞路、复兴三路W17为止，管道规格和长度依次为：d1200mm长约179m、d1350m长约1014m、d1500mm长约77m长度总计约。顶管处于淤泥质粘土中，部分位置管道断面含有粘土和粉质粘土，顶

2、管覆土深度约79m。管道中线在复兴三路凯旋佳园住宅楼水平距离仅4m，在常青路铁路北侧距既有箱涵水平距离约6m，在顶管施工时必须加以防护，防止损坏现有房屋、箱涵等构筑物。本工程在污水检查井位置设置顶管工作井及接收井，本标段有工作井8座，顶管接收井9座，均采用沉井施工,沉井形式如下：井号形式管径mm长度（m）埋深（m）W1接收井8.88912009010.138W2工作井120088.45W3接收井9.914135050W4工作井10.043135052.66W5接收井9.668135080W6工作井9.726135080W7接收井9.314135080W8工作井9.762135057W9接收井9

3、.717135034.38W10工作井10.19135096.57W11接收井9.648135067W12工作井10.167135078W13接收井10.179135082W14工作井10.293135085W15接收井9.678135085W16工作井9.393135085W17接收井9.645150077.36工程概况工作井尺寸：圆形工作井（）；矩形工作井：8m5m；矩形接受井：。工程概况序号项 目内 容1工程名称武汉市中央商务区排水出口项目施工2标段工程2建设地点江汉区发展大道常飞路、复兴三路3工程类别市政公用工程4建设单位武汉中央商务区投资控股集团有限公司5设计单位武汉市政工程设计研究

4、院有限责任公司6监理单位武汉飞虹建设监理有限公司7施工单位武汉市桥梁工程有限公司8工程内容图纸范围内的地基加固、管线迁改、排水导流、工作井、接受井、顶管施工9计划工期199日历天，2015年4月15日2015年10月30日工程概况表工程概况2、周边环境常飞路及复兴三路现状分布大量老旧房屋、高压电杆等，在顶管施工前需进行拆迁，部分保留的房屋应采取地基加固处理措施，防止顶进过程中发生沉降、变形。常飞路现状房屋工程概况常超路常飞路周边房屋常青路常超路高压电杆工程概况3、设计概况（1）管材：钢筋混凝土管（III级）；（2）公称内径：12000mm；1350mm；1500mm（3）连接方式：“F”型承插

5、式混凝土级管 接口方式：橡胶圈接口；（4）H=7-9米，h=2-3米；（5）埋深：11米左右。工程概况4、工程地质情况 在勘探控制深度范围内，拟建道路沿线场地地层自上而下可为4个不同的单元层，各单元层因物理力学性质的差异又可分为若干不同的亚层，具体为：（1-1）层人工杂填土（Qml）、（1-2）层湖塘沉积淤泥（Ql）；（2-1）（2-4）层第四系全新统冲积一般粘性土、淤泥质土及淤泥质土夹粉土（Q4al）；（3）层第四系全新统冲积粉砂夹粉土（Q4al）；（4）层第四系全新统冲积粉砂夹粉土（Q4al）。由于拟建污水管道于该里程段设计标高已调整至左右，较详勘时规划标高（约）深，依据补勘结果管底已进入

6、场地（2-4）淤泥质粉质黏土夹粉土层。建议对管底以下该层土采取止水与加固措施，并对上部（2-3b）粉土透镜体也应采用相同的止水与加固措施。工程概况淤泥质粉质黏土夹粉土层（覆土深度米）工程概况5、管线调查根据管线调查资料现状有给水、雨、污水、电讯、电力（杆）、燃气等管线等，分布杂乱。设计路段常飞路、复兴三路雨水箱涵施工断面宽度大，为在施工过程中不影响原有道路管线的正常使用功能必须对原有管线进行改迁。待顶管及雨水箱涵施工完毕后迁回原址。据现场管线调查和由商务区提供的原道路管线施工图参照，对道路管线做如下统计：工程概况商务区2标段管线统计表工程概况3施 工 部 署施工部署施工部署武汉中央商务区排水出

7、口项目施工2标段工程顶管施工，设计考虑到道路全线分布有软土，从经济、安全考虑宜采用泥水平衡式顶管的施工方法进行施工。据地勘成果报告，顶管施工层面位于（2-4）淤泥质粉质黏土夹粉土层，施工前需采取降排水和加固措施，提高施工过程中的安全性。根据现场施工条件顶管施工流程分为三段：第一段： W10W14位于复兴三路上，初步具备施工条件，因此选择此段先行施工。第二段：W1-W10，常飞路段房屋拆迁工作未完成，顶管施工暂无工作场面，待房屋拆除后再进行顶管作业。第三段：W14-W18，待远洋地产地下室底板施工完毕后再施工此段。（顶管位置离武勘围墙较近，拆除后方可施工）施工总体计划施工准备施工部署项目部组织机

8、构图施工部署劳动力分配计划人数劳动力分配计划人数工 长1人机械顶管4人测量员2人井坑施工30人材料员1人焊 工4人质控员1人杂 工20人安全员1人吊 车2人电 工1人监 控4人合 计71人工程施工人员计划表 （1）技术准备：方案、现场调查、测量放线。 （2）人员准备 （3）材料准备 施工部署（4）机械准备 序号机械设备名称规 格单位数量备注1泥水平衡顶管机3000套12电焊机22KW台23注浆泵台14搅拌机台15主顶泵站台16主顶油缸2.4个67全站仪台18水准仪台19吊车70T台1下机头用100T10运土车辆211空压机台112水泵台413挖掘机EX300台114装载机ZL50台1施工总平面

9、布置施工部署临时驻地组织人员，调配部分机械进入施工现场工作。同时经理部要密切与建设单位、设计单位、监理单位关系，作好施工准备；并积极地与地方政府及有关部门取得联系，征得支持和协助组织。施工管理和技术人员，对整个合同段进一步现场调查，结合工程任务划分，安排队伍驻地，认真调查水电及料源情况、协助和进行进场道路的设计、施工等。临时设施临时用水：生活用水从附近解决。临时用电：施工用电，由我司向当地单位进行借电，并沿线布置供电线路、连通各施工点。同时我项目部在施工现场自己配备2台150千瓦的发电机组，如遇突然停电或用电高峰时，我项目部将自行发电补充。加工厂位置 加工厂设置在临时驻地内，对沉井、顶管施工所

10、需材料进行加工。材料堆场 所有进场材料分类放置临时驻地的厂区内，满足装卸要求。施工部署施工临时路本工程沿现状道路右人行道外侧修建一条临时便道，便道宽度为6m，便道基础铺设30cm厚毛渣层。施工平面布置 选好弃土暂存场地及施工配套设施的安装场地。 加工场地的布置 材料堆场的布置 生活设施的布置沉井：W1、W3、 W5、W7、 W9、W11、 W13、W15、W17为矩形接收井；W2、W4、 W6、W8、W12、 W14、W16为矩形工作井；W10为圆形工作井。施工部署4主要施工工艺施工工艺施工工艺井点降水说明初步选定管井孔径为550mm，管径为250mm，管井长度为30m，滤水管有效长度不小于1

11、6m，设计单井出水量不小于50t/h。管井距离基坑边缘应有2m以上，应将承压水水位降至基坑底标高以下1m。在降水施工实施过程中，必须先施工具有代表性的单井，并进行试验性抽水。在校核当地水文地质设计参数和明确抽排效果的前提下，再适当调整管井降水的具体实施方案，并用以指导其他地段降水井施工。施工工艺涌水量的估算按均质含水层、稳定流、潜水承压水、非完整井考虑 ，采用建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012中（公式）对开挖段进行估算： Q=1.366(2H-M)M-h2/lg(1+R/r0)式中：Q涌水量(m3/d)； k含水层渗透系数； M含水层厚度； R抽水影响半径； r0基坑折算半径。施工工艺

12、高压旋喷桩加固根据设计图纸要求，沉井、顶管施工前应及时对施工区域内采取加固措施。顶管区间位于常飞路及复兴三路上，周边房屋、商铺距顶管中轴线较近，暂时未能拆迁。为使沉井及顶管施工顺利进行，根据施工环境及地质、水文条件建议采用高压旋喷桩加固方案。高压旋喷桩加固参数1、加固平面：顶管施工范围内加固。2、加固深度：管底以下3米至原地面（见常飞路及复兴三路加固断面图）3、桩间距：桩径，600mm；间距，500mm。施工工艺高压旋喷桩施工技术高压旋喷桩施工采用三重管法，如图，XJ-100型钻机钻孔，使用分别输送水、气、浆三种介质的三重注浆管，在以高压泵等高压发生装置产生20MPa左右的高压水喷射流的周围，

13、环绕一股左右的圆筒状气流，进行高压水喷射流和气流同轴喷射冲切土体，形成较大的空隙，再另由泥浆泵注入压力为25MPa的浆液填充，喷嘴做旋转和提升运动，最后在土中凝固为直径较大的圆柱状固结体。施工工艺高压旋喷注浆示意图工作井（接收井）结构形式施工工艺为节约成本和优化施工，根据施工图设计基础，采取检查井所在位置设置工作井，避免修筑检查井时重复开挖，且检查井间距根据发展大道-常飞路-复兴三路-京广铁路段）污水管工程施工图设计设定。根据武汉中央商务区地质勘察报告及水文地质资料显示，本工程确定工作井（接收井）采用沉井施工法施工，沉井结构为矩形（W10为圆形工作井），钢筋砼工作井外径尺寸：L*B=8*5m，

14、壁厚；接收井，壁厚；混凝土采用C30商品砼，沉井施工采取分节制作、分次下沉和排水、干封底的施工方法。沉井施工平面图施工工艺沉井施工断面图施工工艺施工准备测量放样，确定井位基坑施工第一、二节沉井制作砂垫层和素混凝土垫层施工第二次下沉第三节沉井制作第一次下沉底板浇筑沉井干封底施工工艺沉井施工流程图施工工艺沉井施工示意图施工工艺基坑放样沉井位置根据设计图纸中的坐标确定，按照沉井轴线控制桩和中心桩，在地面上放出沉井基坑。基坑底平面尺寸比刃脚外壁每侧各大，基坑底部四周设置排水沟，并接入基坑内的集水井中，集水井至少应比水沟深50cm。用排水泵将集中井内的水排到远离基坑以外处，集水井内经常保持最低水位。沉井

15、制作为保证沉井制作均匀下沉，先将井区范围的障碍物与表层土挖出。根据设计要求及考虑沉井整体制作的方便可行，基坑底平面尺寸为沉井结构外边线放宽2米（长：L+2；宽：B+2）。基坑垫层制作在刃脚底部设置50cm砂垫层和垫木，砂垫层砂垫层（外墙尺寸+100mm）分2层夯实。同时砂垫层做好防水措施，应避免受水浸泡。垫木采用250*20*16cm的枕木，枕木对称摆放，对称枕木中线必须通过沉井中心，对称的枕木应编上相同的号码，枕木间隔20cm摆放。钢筋工程绑扎刃脚钢筋时，因竖向井壁插筋较高，为确保钢筋位置正确，在绑扎前先搭设钢管支架（兼浇混凝土平台），竖向钢筋的间距按设计图纸要求分布，应严格按设计的搭接长度

16、和锚固长度，焊接钢筋应留有足够的焊接规定长度。钢筋绑扎时铁丝必须扎紧，其两头应向内，不得有滑动、折断、移位等情况。立模前钢筋两侧绑好保护层垫块，确保钢筋的保护层厚度。施工工艺临时施工悬挑平台悬挑平台采用钢筋支撑加固，框架内采用16螺纹钢筋做内撑，保证悬挑平台的稳定性。钢筋框架支撑间距，沿沉井周围布置。悬挑平台宽60cm，提供施工作业人员行走，浇筑混凝土、绑扎钢筋等（见临时工施工平台断面图）模板工程施工中模板采用组合钢模，钢筋绑扎验收后，应进行架立外模。模板井壁内外用串心螺栓固定。螺栓采用16的圆钢，两端铰成螺纹，用钢螺帽固定，中间设置止水片，拉杆间距控制在45cm*45cm。两端设置铁皮控制井

17、壁厚度。拆模时拆去钢螺帽。割去外露部分。在用同标号防水砂浆二度抹平。确保不掺水（见井壁钢模板支设示意图）。施工工艺垫层制作施工工艺井壁钢模板支设示意图施工工艺悬挑平台施工平面图施工工艺混凝土浇筑混凝土浇筑采用商品混凝土，抗惨等级S6，由混凝土泵车泵送，人工配合入模。混凝土入模应注意对称布料并及时振捣，使上下砼结合成一体。入模振捣用插入式振捣棒进行，为确保振捣质量，在模板一侧开一定数量的振捣窗，便于振捣棒入模振捣，浇筑完窗下部分混凝土后，立即封闭。沉井分三次制作完成。第一次混凝土浇筑完成后，待混凝土强度达到70%设计强度后，开始浇筑第二次混凝土，施工缝凿毛，用水冲，然后浇筑。浇筑混凝土时，应有专

18、门的指挥人员，保证连续、对称作业。混凝土浇筑过程中，做好混凝土的试块工作及加强养护，并确保带模养护时间。施工工艺沉井下沉A、沉井下沉需待混凝土强度达到设计要求后，方可开始挖土下沉。下沉前在井外井壁上标志井中心线及水平线，在井内挂好线锤测倾斜度，做好沉降标尺。B、下沉时，先凿除刃脚下垫层及垫木，派专人负责对称、同步地进行。敲除刃脚下垫木过程中，应随敲随填夯黄砂，在刃脚内外应填筑成小土堤，并分层夯实，同时加强下沉过程中观测，发现偏移、扭曲等及时纠正。C、井内挖土始终保持中间稍低于四周，但高差控制在内，严禁深锅挖土，防止突沉造成沉井四周地面沉陷和倾斜的危险。挖土深度控制在30-50cm。D、沉井下沉

19、至接近设计标高1m时，应减速下沉，记录下沉速度。下沉至设计标高后，经观测在8小时内累计下沉量不大于100mm，或沉降速率在规范允许范围内时，即可进行沉井封底。施工工艺（1）挡墙施工 施工工艺为保井下作业施工安全，防止高空坠物，沉井下沉稳定后浇筑底板混凝土并对基坑采取安全防护措施。在坑顶周围砌筑宽米，高出地面的砖砌挡墙。（2）沉井防护墙及护栏示意图 施工工艺混凝土强度达到50%后，用普通粘土烧结砖（240mm 115mm55mm） 与水泥砂浆，在沉井顶部四周的外边缘砌筑宽米，高出地面米，在爬梯处留1米宽的缺口，供施工人员通行。顶管施工工艺流程施工工艺顶进掘进机选型施工工艺本工程选用机械式泥水平衡

20、顶管掘进机。机械式泥水平衡顶管掘进机是一种刀盘可伸缩的掘进机，操作可以在基坑内或地面操纵室内进行的。 泥水系统的安装施工工艺泥浆池尽量靠近工作井边，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。泥浆池应尽量靠近工作井边，可采用并联法，见图:顶管后背墙设计施工工艺顶管利用坑壁土体作后背，后背所能承受的最大的顶力取决于顶管管道所能承受的最大顶力，在最大顶力确定后，据此可进行后背的结构设计。后背的尺寸主要取决于管径大小和后背土体被动土压力。所设计的后背具有充分的强度、刚度、且后背墙表面要平直。后背墙布置顶管后背采用拼装式，在墙面横排

21、200mm200mm枕木，枕木前密排30#工字钢，在工字钢前再横排顶铁。横排枕木是为了使顶力均匀的分散在后背墙上，同时将工字钢下扎500mm是为了加强锚固。顶管后背墙设计图施工工艺顶管后背墙设计工作坑后备的受力分析见右图：反力R应为总推力P的倍,确保安全。后背墙每米宽度上的被动土压力：P被=0.5*rh2* KP+2chKP总被动土压力R总= P被式中：P被：每米宽度上的被动土压力（kN/m） R总 总的被动土压力kN：土的容重（KN/m3）取19 KN/m3h：后背墙的高度（m）取B：后座墙的宽度 取5mKP：被动土压系数 KP= tg2(45/2) c：土的内聚力（KPa）取7.8 kN/

22、m2R/P=3260.25/2537 =1.285,可确保安全施工工艺后座力分析图施工工艺工作井导轨安装施工工艺1）顶管利用坑壁土体作后背，后背所能承受的最大的顶力取决于顶管管道所能承受的最大顶力，在最大顶力确定后，据此可进行后背的结构设计。后背的尺寸主要取决于管径大小和后背土体被动土压力。所设计的后背具有充分的强度、刚度、且后背墙表面要平直。2）本工程导轨为双排120工字钢、20槽钢焊接而成，导轨为预制加工。3）导轨安装利用测量仪器监控，导轨安装允许偏差为轴线位置：左右3mm；顶面高程：0+3mm；导轨安装施工工艺两导轨净距计算B=2*（D-h-e)*（h-e）=2*（1620-140-25)*（140-25）=818mm其中：B基坑导轨间距（mm）D管外径（mm） h导轨高（mm）e管外底距枕铁面的距离（mm）按上述公式求出DN1620顶管导轨之间的宽度为818mm。140mm818mm导轨安装