頂管與沉井施工方案

污水管道工程沉井施工嚴格按照《沉井設計圖》和有關規(guī)范進行施工。沉井施工程序：基坑測量放樣基坑開挖刃腳墊層施工立井筒內(nèi)模和支架鋼筋綁扎立外模和支架澆搗混凝土養(yǎng)護及拆模封砌預留孔井點安裝及降水鑿除墊層、挖土下沉沉降觀察鋪設碎石及混凝土墊層綁扎底板鋼筋、澆搗底板混凝土混凝土養(yǎng)護素土回填。2.1基坑測量放樣根據(jù)沉井設計圖紙和工程地質(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)沉井的中心坐標定出沉井中心樁、縱橫軸線控制樁及基坑開挖邊線。施工放樣結束后，須經(jīng)監(jiān)理工程師復核準確無誤后方可開工。工作井設在某南路北側(cè)W130處，接收井設在某中路北側(cè)W129處，靠近慈云橋，與某河倒虹管連接。2.2基坑開挖經(jīng)監(jiān)理工程師認可的基坑開挖邊線確定后，即可進行挖土工序的施工。挖土采用1m3的單斗挖掘機，并與人工配合操作?；拥酌娴母∧鄳宄蓛舨⒈３制秸透稍?，在底部四周設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。2.3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。（1）砂墊層厚度的確定砂墊層厚度Ｈ可采用如下計算公式計算：Ｎ／Ｂ＋γ砂Ｈ≤［σ］根據(jù)計算結果，無論是工作井還是接收井，砂墊層厚度Ｈ均為50（厘米）。砂墊層采用加水分層夯實的辦法施工，夯實工具為平板式振搗器。（2）混凝土墊層厚度的確定 混凝土墊層厚度可按下式計算公式計算：ｈ＝（Ｇ0／Ｒ－ｂ）／2根據(jù)計算結果，混凝土墊層厚度15厘米。混凝土墊層表面應用水平儀進行校平，使之表面保持在同一水平面上。2.4立井筒內(nèi)模和支架由于頂管沉井高度達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)模采用磚砌結構，寬度與刃腳同寬。井身內(nèi)模支架采用空心鋼管支撐。鋼管支架必須架設穩(wěn)固，如有必要，可采用對撐支架，增加內(nèi)模的穩(wěn)定性。2.5鋼筋綁扎鋼筋的表面應潔凈，使用前將表面油漬、鱗銹等清理干凈；鋼筋應平直，無局部彎折，成盤的鋼筋均應調(diào)直；預制構件中的主鋼筋均采用對焊、焊接并按照有關規(guī)定抽樣送檢；鋼筋接頭應互相錯開，并嚴格按照國家標準《混凝土結構工程施工及驗收規(guī)范》（GB50204—92）中的有關規(guī)定執(zhí)行；現(xiàn)場鋼筋綁扎時，其交叉點應用21＃鐵絲綁扎結實，必要時用電焊焊牢。鋼筋規(guī)格、尺寸應符合設計圖紙要求和規(guī)定，綁扎鋼筋時應采用撐件將二層鋼筋位置固定，保證鋼筋設計間距。為了保證保護層的厚度，應在鋼筋與模板之間設置同強度標號的水泥砂漿墊塊，墊塊應與鋼筋扎緊并互相錯開。鋼筋綁扎完成后，應上報監(jiān)理工程師進行隱蔽驗收。隱蔽驗收合格后，方可進行立外模。2.6立外模和支架鋼筋綁扎驗收后，應進行架立外模和支架。井壁內(nèi)外模用串心螺絲固定，串心螺絲采用φ16的圓鋼，中間設置止水片，兩端設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，保證在澆搗混凝土時，模板不變形，不跑模。2.7澆搗混凝土模板和支架工序完成后，必須經(jīng)監(jiān)理工程師進行驗收。驗收合格后，方可進行混凝土的澆搗。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?；炷翝矒v前應嚴格檢查各種預留孔、預留管和預埋件的位置和幾何尺寸，嚴禁漏放和錯放。混凝土振搗采用插入式振搗器振搗，振搗棒插入時應離開鋼筋，但應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振時應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時，嚴格按規(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，還應做好混凝土的試塊工作，保證質(zhì)保資料的完善。2.8養(yǎng)護及拆模混凝土澆搗完成后應及時養(yǎng)護，養(yǎng)護方法可采用自然養(yǎng)護和塑料膜覆蓋法。在養(yǎng)護過程中，對混凝土表面需澆水濕潤，嚴禁用水泵噴射而破壞混凝土。養(yǎng)護時應確?；炷帘砻娌话l(fā)白，至少養(yǎng)護七天以上。養(yǎng)護期內(nèi)，不得在混凝土表面加壓、沖擊和污染。在拆模時，應注意時間和順序。拆模時間控制在混凝土澆搗后的3～4天內(nèi)進行，過早或過晚的拆模對混凝土的養(yǎng)護都是不利的。拆模順序一般是先上后下，小心謹慎，以免對混凝土表面造成破壞。對于分段澆搗混凝土部位，應保留最后一排模板，利于向上接模。2.9封砌預留孔嚴格按照設計圖紙的要求，設置和封砌各種預留孔，并保證在沉井下沉過程中，預留孔內(nèi)不滲水。2.10井點安裝及降水為確保沉井平穩(wěn)下沉，采用排水下沉法施工。用井點抽出地下水，降低地下水位，井點在基坑外周布置，并至少預抽七天后，方可開始挖土。井點間距1.2米，沿井周滿布。地下水位降低到井底碎石墊層以下50cm。2.11沉井下沉（1）沉井下沉系數(shù)計算Ｋ＝Ｇ／（Ｒf＋Ｒt）其中：Ｇ為沉井自重Ｒf為精巧壁摩阻力Ｒf＝Ｄ１＋ftＲf＝Ｌ１＋ftＲt為刃腳端面及底梁反力Ｒt＝ft×Ｆt＋1/2ft×F當１＜Ｋ＜1.33時沉井能正常下沉。（2）沉井下沉施工1）沉井下沉前,應先在四角用油漆做好高程標尺,如是圓井應把圓周4等分，然后用油漆做好高程標尺，以便于沉井下沉時進行觀測。2）沉井下沉觀測，必須每天定時觀察,如發(fā)現(xiàn)下沉有異常情況，應加強觀測，每次觀測結果要求做好記錄，報項目部技術負責人。3）沉井刃腳砼強度達到100%后，沉井可進行下沉施工。4）沉井下沉時，應對稱破除素砼墊層，并把墊層砼塊清理干凈，防止沉井開始時下沉時發(fā)生傾斜。5）沉井井內(nèi)挖土，采用抓斗式吊車挖土施工，人工配合挖土的方式進行施工,且要求施工采用連續(xù)施工的方式進行24小時不間斷施工。6）沉井下沉挖土要有專人負責,指揮井內(nèi)挖土施工。7）沉井下沉偏糾偏,要求現(xiàn)場施工人員根據(jù)測量觀察到的數(shù)據(jù)及時調(diào)整井內(nèi)挖土方式，并報項目負責人。8）由于施工現(xiàn)場無法堆土等雜物，因此施工時，沉井土方需及時外運。抓斗挖出土方，由土方車及時運至堆場。9）沉井下沉的速度,由挖土的速度來控制,當沉井離設計要求0.5～1m時,要求嚴格控制挖土速度,控制沉井下沉,防止發(fā)生超沉。（3）沉井封底1）當沉井下沉至設計標高時，應密切觀察，在8小時內(nèi)下沉量小于1cm時進行封底施工，如發(fā)生沉井下沉較大時，應采取阻沉措施。2）封底施工時，嚴禁向井內(nèi)回填土方，超挖部分應采用碎石或石塊回填。井內(nèi)淤泥需清除干凈，預留鋼筋調(diào)直，清除雜物，砼接觸端面應鑿毛，并清洗干凈。3）在底板中設置集水井，作用是防止封底后地下水壓的作用造成底板損壞，集井用?450砼管。4）封底時，先澆筑C25砼墊層，終凝后進行底板鋼筋綁扎。5）鋼筋驗收合格后，進行底板砼澆筑，并留砼試塊。6）當砼強度達到設計要求后，對集水井進行封堵，并停止井點降水。（4）施工技術要求沉井下沉需待混凝土強度達到設計要求后，方可開始挖土下沉。下沉時，應先鑿除刃腳下的混凝土墊層及磚砌內(nèi)模。挖土工具采用蟹斗挖機挖土吊出井外。沉井挖土順序應中間稍低于四周，沉井內(nèi)的挖土高差控制在1米以內(nèi)，禁止深鍋底挖土，防止沉井突沉造成沉井傾斜的危險。另外，井壁外的灌砂必須均勻充實，使沉井下沉時四周摩阻力相近，均勻下沉。沉井下沉時，應防止傾斜，發(fā)現(xiàn)問題及時糾偏，若沉井下沉有困難時應另外想辦法，不準大量挖深，造成突沉。沉井挖土三班制連續(xù)作業(yè)，中途不停頓，確保沉井連續(xù)、安全地下沉就位。當刃腳距離設計標高在1.5米時，沉井下沉速度應逐漸放緩，挖土高差控制在50cm內(nèi)，當沉井接近標高時，應預先做好止沉措施。止沉措施可采用在刃腳四周間隔挖出設計標高的槽，填入方木，并應注意拋高系數(shù)，禁止超沉和超挖。2.12沉降觀察沉井在下沉過程中，必須隨時測定沉井標高，確保均勻下沉，并做好沉井下沉記錄。沉井下沉至設計標高（包括拋高）后，應先清除表面浮泥等雜物，超挖的土方必須用碎石夾砂填實，不得用土填，井內(nèi)不得有積水，并確保井點的正常工作，不允許發(fā)生停泵，同時加強對水位的觀測，保證降水要求，地下水位必須距離墊層50cm以下。底板與刃腳的接觸面，必須將表面混凝土全部鑿毛并露出石子，便于新老混凝土的結合。當沉井在8小時內(nèi)的累計下沉量不大于10mm時，方可澆搗底板碎石墊層。2.13鋪設碎石層及C25素混凝土墊層在鋪筑碎石層時，應確保井底內(nèi)無積水、無流砂、無翻漿等現(xiàn)象。10cm的碎石層應做到平整，無坑塘，必須時應用水平儀抄平，保證碎石層的水平。碎石層鋪筑完成后，即可在其上澆搗素混凝土墊層。在鋪筑素混凝土墊層后，應保證表面平整，無地下水上冒現(xiàn)象。2.14綁扎底板鋼筋、澆搗底板混凝土在素混凝土墊層完成后，就可在其上綁扎底板鋼筋。鋼筋在綁扎時，應保證刃腳鋼筋與底板鋼筋的連接、上下兩層鋼筋的間距，并將刃腳混凝土的表面鑿毛露出石子，便于刃腳混凝土與底板混凝土的結合。底板混凝土澆搗完成后應及時養(yǎng)護，確保其表面不露白，并應防止陽光及溫差的劇烈變化，以免底板出現(xiàn)收縮裂縫，影響沉井的施工質(zhì)量和使用功能。頂管施工嚴格按照設計及現(xiàn)行《給排水管道工程施工及驗收規(guī)范》進行施工。3.1機頭選型根據(jù)地質(zhì)報告，并結合本公司的施工經(jīng)驗，頂管機頭決定采用氣壓平衡網(wǎng)格（水沖）式機頭進行施工。該機頭在頂進過程中，通過氣壓平衡正面土壓穩(wěn)定機頭，減少外部土體對周圍地面的影響。3.2頂進設備及頂進工藝（1）主頂采用4臺200噸／臺千斤頂作為主頂，千斤頂行程為1.4米。千斤頂動力由油泵提供。千斤頂后端用道木和分壓環(huán)將反力均勻作用于工作井，前端頂進分壓環(huán)，頂鐵將頂力傳至管節(jié)。分壓環(huán)制作具有足夠的剛性，與管端面接觸相對平整，無變形。（2）接口管節(jié)接口主要由外套環(huán)（鋼套環(huán)）橡膠止水帶和軟土襯墊組成。鋼套環(huán)在加工處至現(xiàn)場運輸?shù)跹b過程中不能變形，接口不損壞，以確保管節(jié)在對接過程中，橡膠帶不移位、不翻轉(zhuǎn)，確保管節(jié)的密封性。同時，鋼環(huán)套在進場前還必須做好防腐處理。橡膠止水帶應保持清潔、無油污，并存放在陰暗處，防止老化。施工中，將橡膠止水帶用強力膠水粘貼于混凝土管口凹槽處，并粘貼牢固，在管節(jié)對接前涂無腐蝕性潤滑油以減少摩阻，防止止水帶翻轉(zhuǎn)、移位和斷裂。軟木襯墊采用多層膠合板（厚度1cm左右），將其夾于前后管節(jié)鋼套環(huán)間，以均勻管節(jié)間的相互作用力，減少接口損壞。管道頂通后，管道須作內(nèi)接口處理，將管節(jié)間的膠合板鑿至同樣深度（深度2～3cm即可），并用瀝青彈性嵌縫膏或水泥砂漿抹平。（3）測量儀器軸線測量采用2"激光經(jīng)緯儀、高程測量采用DS3"水準儀。（4）頂管準備工作1）根據(jù)設計軸線、高程、進行頂管中線、高程放樣，以確定導軌的安裝高度和方向，測量放樣嚴格按三級放樣制度進行測放復核，確定無誤后，放可進行下道工序施工。2）安裝洞口止水橡膠板。3）根據(jù)測放效果,安裝導軌,導軌安裝要求平穩(wěn)、牢固，中線、高程與設計無誤，偏差符合設計要求規(guī)范要求。4）主頂設備安裝①在主頂千斤頂安裝要求位移中線兩側(cè),且兩邊等距,千斤頂坡度符合設計坡度。②主頂油泵車安裝到位后,需對油泵車進行調(diào)試,調(diào)試完成后,用高壓油管與主頂千斤頂連接,并對主頂千斤頂進行調(diào)試。如發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)換或檢修。③工具管安裝,工具管吊入工作井接通電源,對工具管開頂前作最后一次檢測,并作好記錄。（5）進出洞口加固由于地質(zhì)條件較差而工具管自重相對較重,因此在進出洞口區(qū)域需進行土體加固。在洞口進行壓密注漿，以防止土體工具管出洞時，工具管發(fā)生下沉而直接造成頂管的質(zhì)量發(fā)生問題。（6）頂進施工1）工具管等主頂設備檢修完畢,確認無故障后,方可破預留孔封樣,把工具管頂入土中。2）頂力控制①最大允許頂力計算,一般取沉井后座的被動土壓力作為最大允許頂力,估算最大頂力為600t。②主頂力計算根據(jù)經(jīng)驗公式估算頂力為：F=F1+F2式中：F1工具管迎面阻力F1=r(H+2/3D?)tg2(45o+?/2)Ar：土容量取1.8t/m3H：管頂?shù)降孛嫔疃龋╩）D?：工具管直徑1.036（m）F2：管道周邊摩阻力F2=πDLFD：管外徑1.036（m）L：頂進長度(m)f：單位面積周力阻力取注漿減摩后數(shù)值為0.8t/m2③掘進機方向控制保證頂管機嚴格按設計軸線推進,不偏離設計軸線方向,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),指導頂管正確、安全推進。在工作井后靠背前設置一牢固的測量平臺，平臺高度與軸線標高相匹配，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、高度與設計軸線一致。在機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)場結合機頭前后殼體間隙角、機頭滾動角、二維傾斜讀數(shù)即可算出機頭的現(xiàn)存偏差及發(fā)展趨勢，從而進行糾偏操作。另外，在機頭前方筒還安裝有傾斜儀傳感器，向操作人員顯示機頭的傾斜角度，以指導糾偏。④糾偏頂管允許偏差值：中心線位50mm；高程+30mm，-40mm。設置報警中心線：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計中線位置，當管道偏差超過10mm時，需采取糾偏措施。糾偏動作主要由方向控制測量的成果指導。對某一糾偏動作，機頭前后殼體即在這方向上產(chǎn)生一定量的折角，在頂進時，機頭即沿此方向糾偏。每次糾偏操作的執(zhí)行均需仔細討論、記錄，并密切觀察其后反映，當班人員須將整個管道的線型偏差量以曲線圖形繪出，以利操作控制。為消除測量基準的誤差，在頂進50m處還要對測量基準作一次全面復測。機頭進洞前25米處，對機頭的偏差進行一次精確的測量，確定糾偏控制措施，以確保機頭以盡可能小的偏差進洞。糾偏時指導思想是“減緩發(fā)展，穩(wěn)慢回歸，平行找順，糾偏一半，反曲靠線，主動微調(diào)”。發(fā)現(xiàn)誤差時，不能急于歸位，找出原因，減緩誤差發(fā)展。第一步，找出誤差大的一面進行糾偏工作，糾偏千斤頂在原基礎上的伸出量不超過2-4mm，這時誤差雖仍在增加，但已有回歸趨勢。第二步，經(jīng)過一段頂程后（3m左右）出現(xiàn)頂進軸線與設計中心線平行時，可多頂一段距離（5～10m）。管體在頂進中會接順一些已彎曲的土洞，第三步向設計中心靠攏，仍將千斤頂繼續(xù)伸出2mm左右，本著穩(wěn)慢原則，每頂2-3m可向設計中心靠近5mm，當誤差已校正1/2時，反向糾偏千斤頂開始伸出（2mm），這時的機頭仍然向設計中心靠攏，但其軌跡可能已向反方向演變，故稱“反曲靠線”，只有這樣才能避免“矯枉過正”，軌跡忽左忽右。糾偏工作操作要點：糾偏前，要根據(jù)機頭本身已存在的斜率和軌跡綜合分析，確定校正方向及糾偏千斤頂?shù)纳斐隽?。糾偏時要堅持勤測、勤調(diào)、微動的原則，每次糾偏一般情況不大于0.5，切忌猛糾、硬調(diào)。糾偏操作必須在頂進中進行，嚴禁在停止時糾偏。當進行主動糾偏時，應會同技術人員共同研究進行。⑤注漿減摩系統(tǒng)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長度。注漿可在管道外周形成一漿套，填補了工具管在頂進過程中形成的空隙，其對地面沉降有一定的防護效果。注漿減摩措施可分兩種，第一種是頂管機頭尾端的同步壓漿；第二種是中繼間和混凝土管適當點進行跟蹤補漿。兩種注漿措施采用同一種漿液。掘進機后設置的３～４帶注漿孔的管節(jié)進行頂管機頭尾端的同步壓漿，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１個補漿斷面，每個補漿斷面設３～