顶管与沉井施工方案

污水管道工程沉井施工严格按照《沉井设计图》和有关规范进行施工。沉井施工程序：基坑测量放样基坑开挖刃脚垫层施工立井筒内模和支架钢筋绑扎立外模和支架浇捣混凝土养护及拆模封砌预留孔井点安装及降水凿除垫层、挖土下沉沉降观察铺设碎石及混凝土垫层绑扎底板钢筋、浇捣底板混凝土混凝土养护素土回填。2.1基坑测量放样根据沉井设计图纸和工程地质报告所揭示的地质情况，沉井基坑开挖深度取2米，沉井刃脚外侧面至基坑边的工作距离取2米，基坑边坡采用1:1。整平场地后，根据沉井的中心坐标定出沉井中心桩、纵横轴线控制桩及基坑开挖边线。施工放样结束后，须经监理工程师复核准确无误后方可开工。工作井设在某南路北侧W130处，接收井设在某中路北侧W129处，靠近慈云桥，与某河倒虹管连接。2.2基坑开挖经监理工程师认可的基坑开挖边线确定后，即可进行挖土工序的施工。挖土采用1m3的单斗挖掘机，并与人工配合操作。基坑底面的浮泥应清除干净并保持平整和干燥，在底部四周设置排水沟与集水井相通，集水井内汇集的雨水及地下水及时用水泵抽除，防止积水影响刃脚垫层的施工。2.3刃脚垫层施工刃脚垫层采用砂垫层和混凝土垫层共同受力。（1）砂垫层厚度的确定砂垫层厚度Ｈ可采用如下计算公式计算：Ｎ／Ｂ＋γ砂Ｈ≤［σ］根据计算结果，无论是工作井还是接收井，砂垫层厚度Ｈ均为50（厘米）。砂垫层采用加水分层夯实的办法施工，夯实工具为平板式振捣器。（2）混凝土垫层厚度的确定 混凝土垫层厚度可按下式计算公式计算：ｈ＝（Ｇ0／Ｒ－ｂ）／2根据计算结果，混凝土垫层厚度15厘米。混凝土垫层表面应用水平仪进行校平，使之表面保持在同一水平面上。2.4立井筒内模和支架由于顶管沉井高度达8米左右，因此，井身混凝土分三节浇捣，内模同样分三节按装。井筒模板采用组合钢模与局部木模互相搭配，以保证内模的密封性。刃脚踏脚部分的内模采用砖砌结构，宽度与刃脚同宽。井身内模支架采用空心钢管支撑。钢管支架必须架设稳固，如有必要，可采用对撑支架，增加内模的稳定性。2.5钢筋绑扎钢筋的表面应洁净，使用前将表面油渍、鳞锈等清理干净；钢筋应平直，无局部弯折，成盘的钢筋均应调直；预制构件中的主钢筋均采用对焊、焊接并按照有关规定抽样送检；钢筋接头应互相错开，并严格按照国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204—92）中的有关规定执行；现场钢筋绑扎时，其交叉点应用21＃铁丝绑扎结实，必要时用电焊焊牢。钢筋规格、尺寸应符合设计图纸要求和规定，绑扎钢筋时应采用撑件将二层钢筋位置固定，保证钢筋设计间距。为了保证保护层的厚度，应在钢筋与模板之间设置同强度标号的水泥砂浆垫块，垫块应与钢筋扎紧并互相错开。钢筋绑扎完成后，应上报监理工程师进行隐蔽验收。隐蔽验收合格后，方可进行立外模。2.6立外模和支架钢筋绑扎验收后，应进行架立外模和支架。井壁内外模用串心螺丝固定，串心螺丝采用φ16的圆钢，中间设置止水片，两端设置铁片控制井壁厚度尺寸，圆钢两端头上铰成螺纹，用定制钢螺帽固定，拆模时拆去钢螺帽，割去外露部分，再用同标号防水砂浆二度抹平，确保不渗水。外模支架必须稳、牢、强，保证在浇捣混凝土时，模板不变形，不跑模。2.7浇捣混凝土模板和支架工序完成后，必须经监理工程师进行验收。验收合格后，方可进行混凝土的浇捣。为缩短施工周期和保证工程质量，采用泵送商品混凝土。泵送混凝土可将输送管的软管直接放入浇捣段，距离浇捣面1米左右，保证混凝土不离析。混凝土浇捣前应严格检查各种预留孔、预留管和预埋件的位置和几何尺寸，严禁漏放和错放。混凝土振捣采用插入式振捣器振捣，振捣棒插入时应离开钢筋，但应防止混凝土振捣不匀和振捣过密而产生混凝土离析现象的发生。混凝土在捣振时应随时检查模板受力和钢筋受力情况，防止模板因混凝土振捣的原因而跑模。井身浇捣混凝土分三段施工：工作井——总高度为8.3米，分三次浇捣完成，一次下沉。第一次浇捣刃脚部分，高度2.4米；第二次浇捣高度3.0米；第三次全部浇捣完成，浇捣高度2.6米。地面以上用M10砌筑30cm高240砖墙。接收井——总高度为8.3米，分三次浇捣完成，一次下沉。第一次浇捣刃脚部分，高度2.4米；第二次浇捣高度3.0米；第三次全部浇捣完成，浇捣高度2.6米；最后在地面以上用M10砂浆砌筑30cm高240砖墙。采用分段浇捣混凝土时，严格按规范要求做好施工缝。施工缝做成凸缝，并在后浇时将连接处的混凝土凿毛，并用水清洗干净，浇捣时先用12%的UEA砂浆座浆，然后轻倒第一层混凝土并振捣密实，以免形成蜂窝，影响沉井的质量。在混凝土浇捣过程中，还应做好混凝土的试块工作，保证质保资料的完善。2.8养护及拆模混凝土浇捣完成后应及时养护，养护方法可采用自然养护和塑料膜覆盖法。在养护过程中，对混凝土表面需浇水湿润，严禁用水泵喷射而破坏混凝土。养护时应确保混凝土表面不发白，至少养护七天以上。养护期内，不得在混凝土表面加压、冲击和污染。在拆模时，应注意时间和顺序。拆模时间控制在混凝土浇捣后的3～4天内进行，过早或过晚的拆模对混凝土的养护都是不利的。拆模顺序一般是先上后下，小心谨慎，以免对混凝土表面造成破坏。对于分段浇捣混凝土部位，应保留最后一排模板，利于向上接模。2.9封砌预留孔严格按照设计图纸的要求，设置和封砌各种预留孔，并保证在沉井下沉过程中，预留孔内不渗水。2.10井点安装及降水为确保沉井平稳下沉，采用排水下沉法施工。用井点抽出地下水，降低地下水位，井点在基坑外周布置，并至少预抽七天后，方可开始挖土。井点间距1.2米，沿井周满布。地下水位降低到井底碎石垫层以下50cm。2.11沉井下沉（1）沉井下沉系数计算Ｋ＝Ｇ／（Ｒf＋Ｒt）其中：Ｇ为沉井自重Ｒf为精巧壁摩阻力Ｒf＝Ｄ１＋ftＲf＝Ｌ１＋ftＲt为刃脚端面及底梁反力Ｒt＝ft×Ｆt＋1/2ft×F当１＜Ｋ＜1.33时沉井能正常下沉。（2）沉井下沉施工1）沉井下沉前,应先在四角用油漆做好高程标尺,如是圆井应把圆周4等分，然后用油漆做好高程标尺，以便于沉井下沉时进行观测。2）沉井下沉观测，必须每天定时观察,如发现下沉有异常情况，应加强观测，每次观测结果要求做好记录，报项目部技术负责人。3）沉井刃脚砼强度达到100%后，沉井可进行下沉施工。4）沉井下沉时，应对称破除素砼垫层，并把垫层砼块清理干净，防止沉井开始时下沉时发生倾斜。5）沉井井内挖土，采用抓斗式吊车挖土施工，人工配合挖土的方式进行施工,且要求施工采用连续施工的方式进行24小时不间断施工。6）沉井下沉挖土要有专人负责,指挥井内挖土施工。7）沉井下沉偏纠偏,要求现场施工人员根据测量观察到的数据及时调整井内挖土方式，并报项目负责人。8）由于施工现场无法堆土等杂物，因此施工时，沉井土方需及时外运。抓斗挖出土方，由土方车及时运至堆场。9）沉井下沉的速度,由挖土的速度来控制,当沉井离设计要求0.5～1m时,要求严格控制挖土速度,控制沉井下沉,防止发生超沉。（3）沉井封底1）当沉井下沉至设计标高时，应密切观察，在8小时内下沉量小于1cm时进行封底施工，如发生沉井下沉较大时，应采取阻沉措施。2）封底施工时，严禁向井内回填土方，超挖部分应采用碎石或石块回填。井内淤泥需清除干净，预留钢筋调直，清除杂物，砼接触端面应凿毛，并清洗干净。3）在底板中设置集水井，作用是防止封底后地下水压的作用造成底板损坏，集井用Ø450砼管。4）封底时，先浇筑C25砼垫层，终凝后进行底板钢筋绑扎。5）钢筋验收合格后，进行底板砼浇筑，并留砼试块。6）当砼强度达到设计要求后，对集水井进行封堵，并停止井点降水。（4）施工技术要求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。下沉时，应先凿除刃脚下的混凝土垫层及砖砌内模。挖土工具采用蟹斗挖机挖土吊出井外。沉井挖土顺序应中间稍低于四周，沉井内的挖土高差控制在1米以内，禁止深锅底挖土，防止沉井突沉造成沉井倾斜的危险。另外，井壁外的灌砂必须均匀充实，使沉井下沉时四周摩阻力相近，均匀下沉。沉井下沉时，应防止倾斜，发现问题及时纠偏，若沉井下沉有困难时应另外想办法，不准大量挖深，造成突沉。沉井挖土三班制连续作业，中途不停顿，确保沉井连续、安全地下沉就位。当刃脚距离设计标高在1.5米时，沉井下沉速度应逐渐放缓，挖土高差控制在50cm内，当沉井接近标高时，应预先做好止沉措施。止沉措施可采用在刃脚四周间隔挖出设计标高的槽，填入方木，并应注意抛高系数，禁止超沉和超挖。2.12沉降观察沉井在下沉过程中，必须随时测定沉井标高，确保均匀下沉，并做好沉井下沉记录。沉井下沉至设计标高（包括抛高）后，应先清除表面浮泥等杂物，超挖的土方必须用碎石夹砂填实，不得用土填，井内不得有积水，并确保井点的正常工作，不允许发生停泵，同时加强对水位的观测，保证降水要求，地下水位必须距离垫层50cm以下。底板与刃脚的接触面，必须将表面混凝土全部凿毛并露出石子，便于新老混凝土的结合。当沉井在8小时内的累计下沉量不大于10mm时，方可浇捣底板碎石垫层。2.13铺设碎石层及C25素混凝土垫层在铺筑碎石层时，应确保井底内无积水、无流砂、无翻浆等现象。10cm的碎石层应做到平整，无坑塘，必须时应用水平仪抄平，保证碎石层的水平。碎石层铺筑完成后，即可在其上浇捣素混凝土垫层。在铺筑素混凝土垫层后，应保证表面平整，无地下水上冒现象。2.14绑扎底板钢筋、浇捣底板混凝土在素混凝土垫层完成后，就可在其上绑扎底板钢筋。钢筋在绑扎时，应保证刃脚钢筋与底板钢筋的连接、上下两层钢筋的间距，并将刃脚混凝土的表面凿毛露出石子，便于刃脚混凝土与底板混凝土的结合。底板混凝土浇捣完成后应及时养护，确保其表面不露白，并应防止阳光及温差的剧烈变化，以免底板出现收缩裂缝，影响沉井的施工质量和使用功能。顶管施工严格按照设计及现行《给排水管道工程施工及验收规范》进行施工。3.1机头选型根据地质报告，并结合本公司的施工经验，顶管机头决定采用气压平衡网格（水冲）式机头进行施工。该机头在顶进过程中，通过气压平衡正面土压稳定机头，减少外部土体对周围地面的影响。3.2顶进设备及顶进工艺（1）主顶采用4台200吨／台千斤顶作为主顶，千斤顶行程为1.4米。千斤顶动力由油泵提供。千斤顶后端用道木和分压环将反力均匀作用于工作井，前端顶进分压环，顶铁将顶力传至管节。分压环制作具有足够的刚性，与管端面接触相对平整，无变形。（2）接口管节接口主要由外套环（钢套环）橡胶止水带和软土衬垫组成。钢套环在加工处至现场运输吊装过程中不能变形，接口不损坏，以确保管节在对接过程中，橡胶带不移位、不翻转，确保管节的密封性。同时，钢环套在进场前还必须做好防腐处理。橡胶止水带应保持清洁、无油污，并存放在阴暗处，防止老化。施工中，将橡胶止水带用强力胶水粘贴于混凝土管口凹槽处，并粘贴牢固，在管节对接前涂无腐蚀性润滑油以减少摩阻，防止止水带翻转、移位和断裂。软木衬垫采用多层胶合板（厚度1cm左右），将其夹于前后管节钢套环间，以均匀管节间的相互作用力，减少接口损坏。管道顶通后，管道须作内接口处理，将管节间的胶合板凿至同样深度（深度2～3cm即可），并用沥青弹性嵌缝膏或水泥砂浆抹平。（3）测量仪器轴线测量采用2"激光经纬仪、高程测量采用DS3"水准仪。（4）顶管准备工作1）根据设计轴线、高程、进行顶管中线、高程放样，以确定导轨的安装高度和方向，测量放样严格按三级放样制度进行测放复核，确定无误后，放可进行下道工序施工。2）安装洞口止水橡胶板。3）根据测放效果,安装导轨,导轨安装要求平稳、牢固，中线、高程与设计无误，偏差符合设计要求规范要求。4）主顶设备安装①在主顶千斤顶安装要求位移中线两侧,且两边等距,千斤顶坡度符合设计坡度。②主顶油泵车安装到位后,需对油泵车进行调试,调试完成后,用高压油管与主顶千斤顶连接,并对主顶千斤顶进行调试。如发现问题及时调换或检修。③工具管安装,工具管吊入工作井接通电源,对工具管开顶前作最后一次检测,并作好记录。（5）进出洞口加固由于地质条件较差而工具管自重相对较重,因此在进出洞口区域需进行土体加固。在洞口进行压密注浆，以防止土体工具管出洞时，工具管发生下沉而直接造成顶管的质量发生问题。（6）顶进施工1）工具管等主顶设备检修完毕,确认无故障后,方可破预留孔封样,把工具管顶入土中。2）顶力控制①最大允许顶力计算,一般取沉井后座的被动土压力作为最大允许顶力,估算最大顶力为600t。②主顶力计算根据经验公式估算顶力为：F=F1+F2式中：F1工具管迎面阻力F1=r(H+2/3D₁)tg²(45º+Ø/2)Ar：土容量取1.8t/m³H：管顶到地面深度（m）D₁：工具管直径1.036（m）F2：管道周边摩阻力F2=πDLFD：管外径1.036（m）L：顶进长度(m)f：单位面积周力阻力取注浆减摩后数值为0.8t/m²③掘进机方向控制保证顶管机严格按设计轴线推进,不偏离设计轴线方向,必须及时观测顶管动态数据,从而调整顶管各施工参数,指导顶管正确、安全推进。在工作井后靠背前设置一牢固的测量平台，平台高度与轴线标高相匹配，并可作不量调节，经纬仪安置在平台上，调整经纬仪方向、高度与设计轴线一致。在机头后壳体圆心处有一测量尺，根据经纬仪的观察即可读出尾部的实际偏差，现场结合机头前后壳体间隙角、机头滚动角、二维倾斜读数即可算出机头的现存偏差及发展趋势，从而进行纠偏操作。另外，在机头前方筒还安装有倾斜仪传感器，向操作人员显示机头的倾斜角度，以指导纠偏。④纠偏顶管允许偏差值：中心线位50mm；高程+30mm，-40mm。设置报警中心线：中线±25mm，高程+15mm，-20mm。在顶管中，由于周围穿越土层的变化，顶力的不均匀，管道联接的误差等因素，均可能造成顶管中线偏离设计中线位置，当管道偏差超过10mm时，需采取纠偏措施。纠偏动作主要由方向控制测量的成果指导。对某一纠偏动作，机头前后壳体即在这方向上产生一定量的折角，在顶进时，机头即沿此方向纠偏。每次纠偏操作的执行均需仔细讨论、记录，并密切观察其后反映，当班人员须将整个管道的线型偏差量以曲线图形绘出，以利操作控制。为消除测量基准的误差，在顶进50m处还要对测量基准作一次全面复测。机头进洞前25米处，对机头的偏差进行一次精确的测量，确定纠偏控制措施，以确保机头以尽可能小的偏差进洞。纠偏时指导思想是“减缓发展，稳慢回归，平行找顺，纠偏一半，反曲靠线，主动微调”。发现误差时，不能急于归位，找出原因，减缓误差发展。第一步，找出误差大的一面进行纠偏工作，纠偏千斤顶在原基础上的伸出量不超过2-4mm，这时误差虽仍在增加，但已有回归趋势。第二步，经过一段顶程后（3m左右）出现顶进轴线与设计中心线平行时，可多顶一段距离（5～10m）。管体在顶进中会接顺一些已弯曲的土洞，第三步向设计中心靠拢，仍将千斤顶继续伸出2mm左右，本着稳慢原则，每顶2-3m可向设计中心靠近5mm，当误差已校正1/2时，反向纠偏千斤顶开始伸出（2mm），这时的机头仍然向设计中心靠拢，但其轨迹可能已向反方向演变，故称“反曲靠线”，只有这样才能避免“矫枉过正”，轨迹忽左忽右。纠偏工作操作要点：纠偏前，要根据机头本身已存在的斜率和轨迹综合分析，确定校正方向及纠偏千斤顶的伸出量。纠偏时要坚持勤测、勤调、微动的原则，每次纠偏一般情况不大于0.5，切忌猛纠、硬调。纠偏操作必须在顶进中进行，严禁在停止时纠偏。当进行主动纠偏时，应会同技术人员共同研究进行。⑤注浆减摩系统注浆减摩是顶管施工中非常重要的一个环节,尤其在长距离顶管中,它是顶管成功与否的一个极其重要性的环节。一般如果注浆效果较好，土的周围摩阻系数f可从0.8下降到0.4～0.5,大大加强了顶管的顶进长度。注浆可在管道外周形成一浆套，填补了工具管在顶进过程中形成的空隙，其对地面沉降有一定的防护效果。注浆减摩措施可分两种，第一种是顶管机头尾端的同步压浆；第二种是中继间和混凝土管适当点进行跟踪补浆。两种注浆措施采用同一种浆液。掘进机后设置的３～４带注浆孔的管节进行顶管机头尾端的同步压浆，使浆液能连续充满整个空隙。在整个管道中每间隔４个管子设１个补浆断面，每个补浆断面设３～