顶管工程方案.docx
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顶管工程方案
φ3000雨水管沉井及顶管工程)
施
工
方
案
****(集团)有限公司
二零零二年九月八日
第一节沉井施工方案
1、工程概述:
1.1工程概况:
本工程计有6个沉井,3个为顶管工作井,3个为顶管接受井。
具体情况见下:
沉井编号
里程桩号
尺寸大小
混凝土编号
壁厚(mm)
埋深
Y3--5
¢11.4m
S6c25
700
Y3--4
¢8.5m
S6c25
500
Y4--9
10.3*7.8
S6c25
900
Y4--5
10.3*7.8
S6c25
900
Y4--1
7.3*5.8
S6c25
650
Y5--2
7.3*5.8
S6c25
650
1.2工程特点;
本工程特点是沉井数量较多结构各异,不仅有方型沉井而且有圆型沉井。
所以井内结构复杂。
尺寸大,埋入深,地基土层差,所以施工难度较大。
2、施工部署:
2.1施工安排:
根据工程特点,采取先制作井后下沉。
先地下后地上,先管线后顶进设备安装顺序施工。
第一次制作高度2.5米,后次3米左右,一次下沉。
沉井挖土下沉与上节支模绑钢筋,浇筑混凝土适当采取立体交叉施工,以缩短工期。
2.2施工顺序:
沉井采取3节制作1次下沉。
施工顺序为:
施工准备→施工放样→基坑开挖→垫层制作→制作沉井→井底井字架→坼模→凿除垫层→喷射井点降水→挖土下沉→沉井封底→安装顶管顶进设备。
2.3、施工准备阶段:
施工准备工作在整体施工中已经作好,重点是平整场地,沿基坑边缘铺设3.5米宽的临时道路,与其他区域贯通,尽量利用正式道路路基,在平整场地时即对该工程范围内所有分项工程进行测量放样,引测水准点龙门板,并将其进行妥善保护处理。
3、施工工艺:
3.1基坑开挖:
1)根据地下水及土质情况,第一次开挖至基底坑地标高,在自然水位线上0.5米以上,可不进行专业排水。
2)考虑到撤除垫层,支模,脚手架操作的需要,基坑宽比沉井宽2米,四周挖排水沟,集水井,基坑底不得积水,浸泡。
3)挖土用1台抓斗挖土机挖土,配合人工修坡和平整场地。
挖出的土方除部分在周围修筑0.3米高,8米宽的护道,挡地面雨水,剩余土方汽车短驳至弃土场地。
4)基坑进行1:
1防坡。
3.2分节高度的确定:
根据一般经验,本工程沉井高度小于10米,一次下沉,高度应保证其稳定性,按下式计算:
Q.B
L(H-2.5)F+R
K1=≥1.15
式中Q:
沉井自重及附加荷重(t)
B被沉井井壁排除的水重(t)
H沉井下沉深度(米)
L沉井外部周长(米)
2.5按摩擦力在深5米时达到最大值,5米以下保常值
Q+R
B
F单位面积摩擦力的平均值。
K2=≥1.25
K1大与1.15,K2大于1.25可以满足下沉要求。
3.3刃角支垫:
1)刃角支设模板,有垫架法,半垫架法和无垫架法。
本沉井高度高,面积较大,重量重,地基强度较低,根据以往经验采用枕木作为垫木,枕木不宜抽出,因此本沉井垫层用黄沙基层上浇筑混凝土垫层,垫层只作刃角及低部隔梁,混凝土层上刷隔离剂,然后在其上支设刃角及井壁模板浇筑混凝土。
2)混凝土垫层
根据刃角,井壁厚度,混凝土宽度定为2米,标号选C15,垫层厚度根据各沉井大小取定为15~30厘米。
3)砂垫层:
砂垫层厚度根据沉井重量和垫层底部地基上的承载力计算,经计算采用0.6米厚砂垫层,选用中砂,用平板振动机分层振捣,层厚小于30厘米,并洒水,控制干密度≥1.56T\立方米,地基应该清理整平设砂层,使顶面保持在同一水平面上,同水准仪控制其标高在10厘米偏差以内。
3.4模板支设
1)沉井井壁采用规格为钢木组合模板拼装。
2)在刃角内侧,圆井壁以及墙壁对穿螺栓处,均采用非标准木模板。
3)在刃角架垫上模板应分段安装,以便垫架坼除,刃角上部井壁模板采用4套钢木模板进行循环周转。
4)考虑浇筑速度快,对模板产生很大的侧向压力,用2根8#槽钢圈以¢16毫米对拉螺栓固定,穿螺栓部位采用1500(1000)*100*55毫米木模,螺栓纵横间距均为1米,中间设止水片。
与螺栓接触的一圈满焊,相应也在靠混凝土一面以小方木等距离支顶,槽钢圈按井壁曲率制作,用螺栓连接,并利用上一节沉井模板固定下一节沉井模板。
5)外壁支模和混凝土浇筑,在井架外搭设双排钢管脚手架,内壁模板支设,采取在上节沉井上预埋铁件的办法焊悬脚手架。
对于井壁上预留管孔,为防止下沉时质量不等。
产生重力偏移而让泥水涌入井内,施工中采取在洞内外预留钢框和螺栓用钢板和木版封住,中间填与孔洞重量相等的砂石级配重量。
3.5钢筋的绑扎:
1)钢筋在加工场机械成型,用双轮车水平运输,用15T覆带吊车进行垂直吊装就位人工绑扎。
2)每节井壁竖筋一次绑扎好,水平筋分段绑扎,与上节井壁连接处,伸出钢筋,接头错开1/4。
3)为保证钢筋位置正确,垂直钢筋间距采用开槽的木卡控制,水平筋间距选用一批竖筋按间距焊上短钢筋头控制。
3.6混凝土浇筑:
1)混凝土采用s6c25商品混凝土,垂直水平运输采用混凝土泵车。
2)混凝土采用分层平铺法,每层厚度控制在30厘米---50厘米均匀浇灌,一次连接浇灌完毕。
灌筑混凝土时沿着井壁四周匀称进行,避免混凝土面高低相差悬殊,压力不均而产生基底不均匀沉降,每层混凝土要求在2小时内浇捣完毕。
3)混凝土采用自然养护,为加快坼模下沉,在混凝土中添加浞凝剂,减水剂。
4)混凝土外表面如有蜂窝,麻面等缺点,应用水泥砂浆仔细修补整平。
5)沉井制作时节与节之间用止水钢板。
3.7刃角垫架拆除
1)沉井拆除模板在混凝土强度达到25%即可拆除,刃角垫架在混凝土达到100%强度始可拆除下沉。
2)在破碎混凝土垫层之前,应对封底及底板接缝部位混凝土进行凿毛处理,凿毛应在专人指挥下分区,依次,对称,均匀的进行。
3)拆除方法是将混凝土底部挖去,使垫层架空,利用空压泵气汽锤或人工重磅榔头破碎,刃角下应随即用砂或砂乐回填夯实。
在刃角内外侧应用夯筑成小土堤,以承担部分井筒重量,接着破碎另一段,如此逐点进行。
破除垫层时要加强观察,注意下沉是否均匀,如发现倾斜,应及时处理。
3.8;排水方法
基坑内雨水排水采用明沟集水井排水,由水泵现场抽入排水明沟内,经2级沉淀后排入市内窖井。
使地下水位降到比基坑面低0.5米。
3.9挖土下沉
1)沉井每层挖土量较大时,挖土采用机械和人工配合进行,根据土质情况,采用碗型挖土,自重破土方式。
采用覆带挖铲抓斗1台,在井外挖土,从中间开始挖向四周,均衡对称地进行,使其能均匀下沉。
每层挖土厚度为0.4---1.5米,在刃角处留1.2—1.5米宽土台,用人工逐层切削,每人负责2—3米一段,方法是按顺序分层逐渐往刃角方向削薄土层,每次削5—15厘米。
使沉井均匀下沉。
2)沉井下沉至上口离基坑底50厘米高,即应该停止下沉,继续接高或采取安全措施。
3)在沉井开始下沉时和将沉至时设计标高时,周边开挖深度应该小于30厘米,避免发生倾斜,尤其在开始下沉5米以内时,其平面位置与垂直度要特别注意保持正确,否则继续下沉不易调整,在设计深度20米左右应停止取土,依自重下沉至设计标高。
4)下沉完毕,挖掘机体与臂铲解体,用起重机吊出井外。
3.10:
测量控制与观测
沉井位置的控制,在井外地面设置十字控制线,水准基点。
下沉时在井壁上设十字控制线,并在四侧设水平点。
于壁外侧用红铅笔油画出标尺,以侧沉降。
井内中心线与垂直度的观测系在井筒内壁纵横四等分标出垂直轴线,各吊垂直线一个,用经纬仪观测来控制。
挖土时随时观测垂直度,当垂球偏离50毫米,或者达到允许值的1/4时,即应该进行纠正,采取措施。
沉井下沉过程,每班至少观测2次,并应在每次下沉后进行检查。
当沉至离设计标高2米时,对下沉与挖土情况加强观测。
3.11下沉倾斜.位移.扭转的预防及纠正:
一)沉井下沉过程中,会出现倾斜,位移,扭转等情况,应该加强观测,及时发现并采取措施纠正。
二)对倾斜产生的可能原因有:
(1)刃角下土质软硬不均:
(2)坼刃角垫脚,不对称进行,或未及时回填。
(3)挖土不均使井内土面高低悬殊。
(4)刃角下掏空许多,使沉井不均匀忽然下沉。
(5)排水下沉,井内一侧出现流砂现象。
(6)刃角局部被大石块埋设或搁住。
(7)井内弃土或施工荷重对沉井一侧产生偏压。
三)操作中可针对原因预于预防,及时进行校正。
3.12:
封底
当沉井沉到设计标高,应该预留沉降量。
经2-3天下沉已稳定,或在8小时内累计下沉量部小与10毫米时,即可进行沉井封底。
本沉井采取排水封底法,份两部进行,第一步进行土形整理,使至成为锅底形填以级配块石,同时要抛石回填。
自刃角向中心挖放射形排水沟,填以石子做成滤水暗沟,在中部设1-2米集水井,插入直径0.5M周围有孔的钢套管,管外浇至水环,四周填以卵石,使井底的水都汇集到集水井中,用水泵排出。
使地下水位保持底于井底面30~50CM。
刃角砼凿毛处应洗刷干净。
然后在井底对称均匀浇一层0.2M的砼垫层。
强度达到70%后,绑扎底板钢筋,浇筑防水砼底板。
浇筑应在整个沉井上分层,由四周向中间进行,每层的厚度控制在30~40CM。
并振捣密实。
砼养护14天期间,在封底的集水井中应不间断的抽水,封底板砼强度达到70%后。
进行第二部,对集水井逐个停止抽水,逐个进行封底。
3.13施工质量标准
一)沉井制作尺寸允许偏差表:
项次
项目
允许偏差
1
平面尺寸:
长、宽
L/200≤100mm
曲线部分半径
R/200≤±50mm
两对角线差
B/100
2
二)下沉完毕的沉井允许偏差
项次
项目
允许偏差
1
底面中心、位置偏移
H>10M
≤H/100
H≤10M
100MM
2
刃脚平均标高与设计标高的偏差
±100mm
3
刃脚底面高差
L>10M
L/100且不大于
L≤10M
300mm
注:
H为下沉总深度、L为最底与最高两角间距离
第二节.顶管施工方案
1、工程概况
1.1工程顶管主要为路基下原土地段,起始桩号为K0+850~K1+375。
雨水管为φ3000F型钢筋砼管。
本工程长度为578米,埋设深度为7.55~7.73米。
1.2地质条件:
a.沉管轴线主要在②~③层土中,土质为灰色砂质粉土。
b.顶管管底轴线在③层土中,土质为灰色淤泥质粉质粘土。
2、顶管施工工艺
2.1施工主要安排:
1)该工程施工,在工作井处设置一台35吨履带吊,进行管段卸车及管段下管拼装。
2)采用泥水平衡式工具头施工,施工中采用泥浆减阻和中继间接力须进技术。
3)中继间设计须力:
千斤顶组合的顶力按工作坑允许承受最大顶力以1000KN计算,管节周边摩阻力经验系数为20KN/M2。
采用减阻工艺时以15KN/M2计算。
经初步计算,凡顶管长度超过80米,则以50M加一中间节,可确保顶力满足要求。
2.2顶管施工工艺流程图:
2.3供水排泥系统
生活及生产用水:
由建设单位提供一根φ50给水口接入每个工作井现场,现场用φ25管管引入车间,泥浆房,蓄水池等处。
2.4供电系数。
每个工作井现场设置一台360KVA以上的变压器,按顶管施工要求,应有可靠的两路电源供电。
输出端采用电缆分三层。
第一路:
泥浆房、空压机房、水泵房;
第二路:
井下顶管;
第三路:
现场照明;
2.5井内平面布置:
导轨、后座、千斤顶支架等均布置在顶管轴线上。
每根管道均采用四只顶力1000KN的千斤顶。
施工中控制油压,避免超载。
导管安装高差要求在±4mm以内,轴线偏差±3mm以内。
2.6工具管进出洞及后座
1)始顶时,为了防止机头下沉,确保准备进洞,对洞口外的土体采用压密注浆进行地基加固,加固范围长7米、宽4米,深度自洞口中心线起向下4米。
浆液采用:
水泥:
水:
粉煤灰:
水玻璃=1:
0.55:
0.4:
0.01.
2)顶管穿墙止水
为利于顶管进出洞的快速施工,沉井洞口采用砌筑砖墙封堵的方法,或者采用钢封板,钢封板每块重3吨,用预埋螺栓固定在洞口的井壁上。
止水系统采用市政工程顶管的习惯做法,即用15mm厚的定制环行橡胶,用钢压板固定在洞口四周,使橡胶板与顶进管道的外周密贴,以阻断泥水流入井内的通道。
在机头将要达到接受井时,要精确测出扣头姿态位置,尽量满足预留孔与机头同心的要求。
3)顶管工作坑设施
机坑导轨应具有足够的强度和刚度。
本工程基坑导轨由工字钢和钢板焊接而成,在工作井底板基础上应事先预埋钢板,预埋钢板的位置与基坑轨道相吻合,便于导轨与之焊接。
预埋钢板上的锚固钢筋要焊牢,并有足够的锚固长度,导轨安放后,还应在两侧用型钢支撑好,必要时再浇筑砼,确保导轨在撞击的条件下,不走动、不变形。
主须油缸架是拼装式结构,主须油缸架的安装也要定位准确。
保证油缸受力点的正确位置。
其高程和平面安装误差小于5mm.
承压壁是承受和传递全部须力的后座须,更应具有足够的强度和刚度,并有足够的安全性。
后靠钢板用δ=70钢板,在钢板和砼上平面之间衬满堂50mm松木板,承压座的面积:
H×B=4×3.5M.
2.7管线保护措施
由于本工程处在空旷的农田处,相邻并无管道线路和大型建筑,所以不需要进行定期观测。
2.8管道定向测量:
1)地面上按设计院提供的井位轴线控制桩定向,采用J6经纬仪,精度控制在±6''以内。
2)井上井下点位传递:
采用苏光J6经纬仪将须管轴线标点精确地放至井下。
3)须管测量方向:
在后座千斤顶须站中间的钢质仪器平台上,设置S2激光经纬仪一台,激光管功率在2mw以上;光斑打在直线段前端中轴线上,并用激光测距仪定出该点须进长度,再根据距离和曲率半径推算出管轴线上第二个仪器点的角度,直到测出工具管中出处的偏差。
2.9管道的水准测量:
利用设计院移交的水准点作为测量的依据。
管内水准测量在距离大于100mm时以连通管为主,水平仪进行校对,测得的结果告诉纠偏人员进行纠偏和控制顶进。
2.10管道顶进方向控制
1)采用测力纠偏的原理,勤测勤纠的原则进行精确施工,泥水平衡式工具头,也可根据力的变化,工具头的状态,输入计算机,按计算机指出的纠偏方法进行纠偏。
2)本次顶管纠偏原则如下:
a、勤测勤纠:
即、每顶进一段距离,测量一次工具头轴线及标高偏差情况,用电话通知工具头纠偏人员,纠偏人员根据工具头现在的纠偏角度,前几个冲程的偏差数据等综合分析后进行纠偏。
B、小角度纠偏:
每次纠偏度要小,一般情况每次纠偏角度不要大于0.5度,当总纠偏角度大时应与值班工程师联系,决定纠偏,此时应特别慎重。
C、纠偏操作中,不能大起大落,如果在某处出现较大偏差时,这时也要保持管道轴线以适当的曲率半径逐步的返回到轴线上来。
3)须管初期方向控制:
工具管穿墙的偏差大小直接影响到须管的质量,所以,工具头穿墙前应特别注意,防止工具头下落,工具头未全部出动之前不准纠偏。
2.11管内通风:
因须进长度较长,通风条件差,为此采用鼓风机和φ300软管进行通风。
2.12管内供电:
管内动力采用380V和220V电源,管内照明采用36V安全电压。
2.13工具头纠扭及扭转指示:
工具头尾部上口设置扭转指示按表,当工具头出现扭转后会给施工操作造成困难,所以须管施工中,必须保持原有的方位,一般应控制扭转转角在±0.5度以下。
2.14收尾工作:
管道内清理,洞口井壁与砼管节间连接处理,基坑内设备拆除吊运,管道清洗,管道全线测量。
3.质量保证技术措施:
3.1质量偏差控制范围:
序号
控制内容
允许偏差范围
1
水平、垂直偏差
≤75mm
2
相邻管节错位
≤±5mm
3
纠偏角度
≤0.50C
4
地面隆起
≤+40mm
5
地面沉降
≤-30mm
3.2须力控制
须力控制的关键是减低须进阻力。
而减低须进阻力的有效方法是科学地实施顶管注浆工艺。
因此,必须认真地执行顶管注浆操作规程,从材料、配方、搅拌、注浆方法和人员方面都进行重视,并有质量员定期检查,力求使须进助力减少到最低限位。
方向控制的关键有两个方面:
首先要保证开挖始终处于稳定状态,机头纠偏有效,第一、就是测量数据的准确性。
在测量过程中我们要贯彻勤测量、多微调。
第二、测量定位所有的仪器,必须符合工程进度要求,所有测量观测点、桩位要严格保护,埋设可靠牢固,坚持三级复核制度。
组建强有力的测量小组,确保测量结果,并报甲方,监理书面认可使用。
第三节:
施工主要机具一览表
序
设备名称
规格型号
单位
数量
备注
一
顶管设备
1
顶进油缸
200t
只
8
2
顶进油泵车
台
2
3
中继油泵车
台
2
4
中继环
套
13
5
工具头
只
2
6
纠偏油泵车
台
3
7
泥浆搅拌机
台
2
8
压浆泵
台
2
9
鼓风机
台
2
二
起重设备
1
履带吊
35t
台
4
2
汽车吊
16t
台
8
3
卷扬机
快慢两速
台
2
三
土方机械
1
反铲挖掘机
WY-10
台
6
2
抓铲式挖掘机
15TW1001
台
28
3
土方自卸车
大通14t
台
20
4
推土机
T1-100
台
1
四
运输机械
1
载重汽车
解放10t
辆
14
2
机动翻斗车
1t
辆
10
3
人力车
辆
30
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