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1、-泥水平衡-沉井-顶管及沉井施工方案-第 36 页目 录 第一章 工程概要1.1 工程概况一、本工程为水口镇沿江路截污管网及道路修复工程。污水主管道顶管部分埋深较大约6.0-7.0m，管线总长约1000米，拟将采用泥水平衡式顶管机进行顶进施工。二、本工程主干管顶管为DN1000 钢筋混凝土管，施工方法采用顶管施工。管材：顶管用管材均采用国标级钢筋混凝土管，F型接口，橡胶圈止水。三、施工用井：工作井7座，接收井5座，具体尺寸见工作井、接收井施工图。四、本工程工期要求为：120天。1.2 工程地质主要以杂填土、淤泥质土、粉质粘土为主。根据岩土工程勘察有限公司提供的地质资料显示，土层分层叙述如下：一
2、、杂填土：褐黄、褐、棕红色，以粉质粘土混建筑垃圾为主，局部以素填土为主，土质较松散。二、淤泥质土：深灰、灰黑色，含少量有机质，局部含粉细砂，呈流软塑状。三、粉质粘土：褐红、褐灰、灰白色、湿，不均匀含中砂，呈软可塑状。第二章 总体计划和施工部署2.1 施工技术准备一、掌握地形、地质、水文等勘察资料，对管线线路的地质水文情况进行充分的分析，预先分析将来施工中可能遇到的各种不利因素（如施工用水等），并提出相应的解决方法措施。二、组织有丰富施工经验的技术人员成立施工技术组，仔细阅读、熟悉图纸，以便作好图纸会审工作，充分了解和掌握设计意图、结构特点和技术要求。三、与建设和设计单位一起进行设计交底，图纸会
3、审和测量交桩。四、细化施工组织设计，做好技术交底和培训工作，做好试验准备工作。对各复杂部位和关键部位进行技术讨论，作好资料、图表上墙。五、做好施工过程中需监测项目的前期准备，施工过程各种记录表格的前期整理。六、在施工前对各工种、各施工班组进行详细的技术交底。七、做好施工操作人员的再培训工作。八、办理有关施工许可证件：开工前将有关文件、方案报当地建设委员会建管处、治安、环卫等部门办理施工许可证、余泥排放证等手续。2.2 施工现场准备一、施工测量放线根据业主提供的水准基准点和坐标控制点，建立测量控制的导线，按设计图纸对管道沿线进行测量放样，测放出管道开挖面、各井位的位置和标高，并做出标记。各控制点
4、（坐标桩和水平基准点桩）均应设置保护措施，以防破坏。二、做好现场的“三通一平”工作本工程采用发电机配合施工；现场部分管线有市政道路可使用，但有部分管线只有一条可通车的泥路，应适当填埋即可使用；生活用水已打水井解决，施工用水有待解决；场地平整、布置已进行。三、组织机械设备进场根据施工机具的需用量计划，组织施工机械设备进场，机械设备进场后按规定地点和方式布置，并进行相应的保养和试运转等工作。四、组织材料和构配件的进场根据施工所需的材料、构配件进场，并按规定地点和方式存放或堆放，做好组织和保护措施。五、现场临时设施搭设在施工现场落实现场指挥机构及部分施工人员的生活、生产设施。确定施工范围，做好施工围
5、蔽。修建各种临时设施，平整场地，架设动力和照明线路，接通临时水管、便道，做好场地内的临时排水，制定、落实文明施工计划和措施。第三章 施工组织机构3.1建立现场管理机构现组织具有多年顶管施工经验、管理水平高、计划性强、质量安全意识强的精英力量，调动最好的施工队伍，投入先进的施工机械设备，建立一套完善的管理体系和质量控制体系，严格按项目法组织本工程施工。科学组织，严格管理，精心施工，确保工程验收达到业主要求。3.2施工管理及管理人员组织架构图项目负责人现场负责人技术负责人顶 管 班） 土 方 班钢 筋 班 木 工 班 机 电 班 第四章 机械设备及测量设备投入计划4.1主要机械设备计划表序号名称型
6、号规格单位数量施工部位1挖掘机WZ-320台1土方开挖2电焊机DJ-630台2焊接3吊机12t台1顶管4载重汽车东风牌台3土方外运5钢筋弯曲机台1钢筋弯曲6钢筋切断机GJ540台1钢筋切断7空气压缩机Y250M-6台2沉井、顶管施工8泥水平衡式工具头DN1000台1顶管9渣浆泵台2泥浆循环系统10泥浆泵台2泥浆系统11泥浆搅拌机台1制作触变泥浆12水泵台5基坑排水13油压千斤顶320t台2顶管14高压油泵ZB50台1顶管4.2主要测量设备计划表序号设备名称规格单位数量1激光电子经纬仪博飞DJD2-2GJ台12水准仪苏光DZS2台13钢卷尺50米把14检测尺5米把2第五章 沉井施工方案5.1沉井
7、概述本工程顶管施工用井（工作井、接收井）结构形式采用钢筋混凝土沉井。根据本段工程实际情况，设置7个工作井和5个接收井。5.2施工工艺概述一、根据设计要求，工作井与接收井均采用五节或六节制作，分五次或六次下沉。沉井每节高度不宜大于1.5m。下沉采用井外井点降水排水法下沉施工，挖机及人工配合取土，封底采用排水法混凝土干封底。沉井封底后，浇筑底板，进行顶管施工。下沉时按设计施工图，下沉接近设计标高时，应严加注意，切不可超沉。二、主要工程量见本段工程管线图有关沉井的工程量。三、沉井尺寸见本段工程沉井施工图纸。 5.3沉井施工工艺流程图测量放线施工准备砂浆垫层构筑架立内模绑扎钢筋搭设架手架架立外模钢筋加
8、工浇筑砼第二节接高浇筑钢筋砼底板第一节制作顶管施工沉井下沉土方开挖及外运土方开挖及外运沉井下沉砌筑砖井墙图5-3 沉井施工工艺流程图5.4沉井地基处理一、测量放线垫层施工前，根据设计图纸坐标及甲方提供的基准点测量定位，同时在沉井周围，且在施工影响范围之外布置坐标控制点和临时水准点，建立的控制点精度为1mm。并填写测量复核单，由甲方和监理认可，施工过程中控制点要加以保护，并定期检查和复测。在沉井四周设置龙门桩，并用石灰粉划出。井中心轴线、基坑轮廓线，作为沉井制作和下沉定位的依据。1、导线测量导线根据总平面图布设，所选点位最好选择净空地带，并要考虑便于使用、安全和长期保存。2、角度测设角度观测采用
9、全圆测回法进行，测回数及测量限差与方格网角度观测要求相同。3、高程测量本工程高程测量控制网采用三、四等水准测量方法建立。水准网的绝对高程从业主提供的高级水准点引测并联系于网中一点，作为推算高程的依据。4、标桩埋设导线控制点和高程控制点均远离沉井下陷区范围以外，保持30m以外的安全距离，桩要深埋，并设置保护装置，定期检查和校核。二、铺筑砂浆垫层场地平整结束后，先开挖约1m深，面积以井外尺寸加上1m，为了扩大沉井刃脚的支承面积，减轻对地基的压力，根据实际开挖地质情况，只需在土层上铺上一层砂浆垫层（有必要时在土层上先铺上一层碎石垫层），以满足第一节井壁自重。工作井和接收井垫层的厚度均取20cm，砂浆
10、宽度分别取井壁外30cm。垫层保证水平，误差小于5mm，以便模板施工，且表面抹光以此作为刃脚的底。5.5沉井结构制作一、起重设备及脚手架工程1、起重设备根据沉井的实际情况，沉井结构在制作及下沉阶段，选用挖土机作为起重设备。2、脚手架工程脚手架是直接在沉井外的上搭设的。在沉井制作期间，由于沉井可能出现不同程度的沉降，为安全起见，内、外脚手架与井壁应脱离，距离约30cm。本工程内外脚手架均为扣件式钢管脚手架，钢管为外径48mm，壁厚3.5mm的高频焊接钢管。外脚手沿沉井井壁四周组成整体框架结构，内外脚手架的作业层均铺模板。二、支模工程1、刃脚砌筑根据本工程地质情况，可不用做刃脚专项施工。2、模板工
11、程（1）模板拼装、围檩、立筋应按模板的大样图施工，模板要有脚手架提供操作立模条件，预埋件及穿墙洞应在内模架立后完成，并应确保其位置、标高、轴线的正确。（2）模板采用钢模板，圆井刃脚部分内模采用砌砖。在预留洞部位采用沙包填充。围檩立筋采用50钢管或8#槽钢，拉杆螺栓采用12mm圆钢，中间设置5050mm、=3mm的止水片，周边焊，拉杆螺丝设置水平间距75cm，垂直间距60cm。为防止浇砼时爆模板应加强支撑及模板接缝处检查，所有拼缝及模板接缝处要逐个检查嵌实，防止漏浆，模板架立好后应请甲方、监理进行验收，验收重要是平面尺寸和断面尺寸，平整度，预埋件、穿墙洞等项目。（3）模板钻孔后，先套上塑管，再穿
12、上拉杆螺丝，以方便回收。回收拉杆螺丝后，为了防止墙孔漏水，可在墙孔外侧抹上水泥浆。（4）内外模板立模顺序：原则上先立内模，后立外模。模板与钢筋安装应相互配合进行，若妨碍绑扎钢筋的模板、应待钢筋安装完毕后再立模。三、钢筋工程1、本工程的钢筋规格、种类繁多，对进场钢筋要进行验收，按规格分批挂牌堆放在有衬垫的钢筋堆场上，防止底层钢筋锈蚀。2、为了保证本工程施工质量，对上岗操作人员进行严格培训，培训合格者方可上岗操作。3、制作成型钢筋，按其规格，绑扎先后，分别挂牌堆放，对其成型的具体尺寸，规格有工地质量员抽样检验把关。钢筋搭接长度严格按施工操作规程要求执行。4、钢筋绑扎顺序：从下到上绑扎。钢筋绑扎要结
13、实，井壁的内外层钢筋之间要设定位撑。在钢筋绑扎后，采用砂浆垫块，控制保护层，保证钢筋在砼中有效截面。5、有关钢筋工程的一些要求（1）钢筋要有出厂证明书试验报告单、钢筋表面或每捆（盘）钢筋要有标志。在钢筋加工过程中发现脆断，焊接性能不良或力学性能显著不正常现象要求对该批钢筋做化学分析检验。（2）钢筋进场按规定分批进行验收。经过验收后的钢筋要分批按规格堆放整齐、并避免锈蚀和污染。（3）钢筋外表有严重锈蚀、麻坑、裂纹、夹砂等缺陷时，不准在工程中使用。（4）钢筋的类别和直径要按设计中所规定的采用。以另一种类别或另一种直径的钢筋代替设计中规定的钢筋时，必须经设计单位认可，并经工程师代表批准。（5）使用进
14、口钢材时，必须严格遵守“先试验后使用”的原则，并经工程师代表批准，禁止盲目使用。（6）钢筋要根据设计图纸及GBJ50205-92中有关规定进行加工，成型后的钢筋除外得到工程师代表同意后才能重新成型。6、钢筋的固定钢筋的骨架都要以定位垫块或座子稳定在设计图纸规定的位置上，所有交叉的钢筋处应用软铁丝绑扎牢固，绑扎好的钢筋骨架要有足够的刚度和稳定性。钢筋在入模前在底部位加好砼垫块（垫块厚度与设计规定保护层相同），在侧部绑好砼垫块。为使钢筋位置在灌筑时不致变动可增加扎结点或加撑筋，已绑扎好的钢筋架不得践踏或放置重物。未经工程师代表对已绑扎好的钢筋检查和批准之前，不准开始浇捣混凝土。7、钢筋绑扎与安装（
15、1）钢筋绑扎与安装需按图纸设计绑扎牢固不偏位。受力钢筋的箍筋叠合处要错开设置。（2）钢筋绑扎标准（规范）a、网的长、宽 允许偏差10mmb、网眼尺寸 允许偏差20mmC、骨架的宽及高 允许偏差5mmd、骨架长度 允许偏差10mme、箍筋的间距 允许偏差20mmf、受力钢筋的间距 允许偏差10mm，排距为5mm（3）采用C25混凝土的受力钢筋的搭接长度：级钢筋为35d，为30d。（4）钢筋混凝土保护层厚度：底板35mm，现浇板10mm，其余25 mm。四、混凝土工程1、本工程井体砼采用C25Sb商品砼，由搅拌车送至施工点，泵送到位的方法。每井由一台汽车泵输送。砼浇筑时浇筑的自由高度不得大于2m，
16、如超过2m需加串筒浇筑。砼浇筑时需对称平衡进行，采用分层平铺法，分层厚度控制在30cm左右，振捣时防止漏振和过振现象，以确保砼的质量。2、在浇筑过程中，加强沉井平面高差、下沉量的观测，随着砼浇筑总量有增大，测量密度相应增大，如出现意外情况采取相应措施确保沉井施工安全。3、每次浇筑砼前充分做好准备工作，搅拌车到达现场及时测定砼坍落度，每次浇砼根据规范做好抗渗、抗压的试验工作。钢筋、模板及各类预埋件经隐蔽验收合格。4、砼开浇前全面检查准备工作情况并进行技术交底，明确各班组分工、分区情况，砼入仓前清除仓内各种垃圾并浇水湿润，合格后方可浇注砼。5、施工中严格控制层差，杜绝冷缝出现，砼振捣时振捣器插入下
17、层砼10cm左右，注意不漏振、过振，钢筋密集处加强振捣，分区分界交接处要延伸振捣1.5m左右，确保砼外光内实，钢筋工、木工加强值班检查，发现问题及时处理，保证正常施工，交接班时交清情况后才能离岗。6、浇灌混凝土时的注意事项：（1）、混凝土沿壁周的水平高度均匀浇捣，每次浇注混凝土分层高度不大于插入式振捣器作用半径的1.25倍，以免造成地基不均匀下沉或产生倾斜。（2）、由于沉井工作量不大，每节沉井混凝土一次连续浇注完。 （3）、大体积砼结构由于在水泥水化过程中释放的水化热引起的温度变化和砼本身的收缩，会在砼内部产生温度应力和收缩应力，当应力超过砼的抗拉极限，裂缝随之产生。防止裂缝产生的主要措施：
18、掺入减水剂和微膨胀剂。掺加一定数量的减水剂或缓凝剂，可以减少水泥用量，改善和易性，推迟水化热的峰值期。而掺入适量的微膨胀剂或膨胀水泥，也可以减少砼的温度应力。 掺入粉煤灰外掺剂。在砼中加入少量的磨细粉煤灰取代部分水泥，不仅可降低水化热，还改善砼的塑性。 采用分层分段法浇筑砼，有利于砼消化热的散失，减小内外温差。为减少砼浇筑后所产生的内外温差，夏季应采用保湿养护，冬季应保温养护。大体积砼结构终凝后，其表面蓄存一定深度的水，具有一定的隔热保温效果，缩小了砼内外温差，从而控制裂缝的开展。 一些体积最厚的位置，预埋钢管，通循环水进行冷却。（4）、混凝土强度检查，一般可作抗压强度试验；在设计上有特殊要求
19、时，须做混凝土的抗冻性、抗渗性等试验。（5）、混凝土抗压强度检查用试件，应由工地试验人员按标准方法制作，并在标准硬化条件下养护至规定日期，然后进行压力试验。（6）、拆模时对混凝土强度要求：当达到设计强度的25以上时，可拆除不承受混凝土重量的侧模；当达到设计强度的70或设计强度的90以上时，可拆除刃脚斜面的支撑及模板。5.6沉井下沉 本工程沉井均采用排水下沉法：一、下沉施工1、沉井下沉前准备下沉第一节时沉井强度须达到设计强度规范要求100，第二节时沉井强度须达到设计强度规范要求70。在沉井四周井壁上画出测量标尺寸、并设立水平指示尺，用水准仪复测。2、排水下沉在沉井混凝土达到设计强度后，首先用水泵
20、排干井里的水，然后用挖土机配合人工开挖土方，井跟着下沉。在下沉过程测量人员用水准仪保持观察，随时指导沉井下沉，及时纠偏，保证均匀下沉。3、下沉控制措施主要有：（1）出土顺序由内向外：先挖松中央部分土，吸取中间部分的土，再取井周围内侧土，最后形成全刃脚支承的大锅底，使沉井安全下沉。（2）严格控制刃脚外土塞，为保证沉井受力均匀、内部应力没有集中现象，在刃脚全支承不能满足下沉要求时，需用铁铲在刃脚处挖土，取土时做到均匀、对称、层层剥离，循序渐进。（3）通过电测和光学仪两种手段对下沉量，四角高差，偏位进行测量，及时了解下沉速度，并进行纠偏，当沉井达到允许偏差值1/4时必须纠偏。在开始5m以内下沉时，要
21、特别注意保持平面位置与垂直度正确，以免继续下沉时不易调整，确保沉井在初始下沉阶段形成良好的下沉轨道。（4）对周围建构筑物等布点监测，随时掌握由于沉井下沉引起的环境影响问题。（5）在距离设计标高20cm左右停止开挖土方，依靠沉井自重下沉到设计标高。二、下沉纠偏1、施工中，在沉井壁上设4个观测点，每天定时测量，一般不少于四次。测量结果的整理是以4个点下沉量的平均值作为沉井每次的下沉量，以下沉量最大的一点为基准与其他各点的下沉量相减作为各点的高差，来指导纠偏下沉施工。2、在沉井下沉过程做到，井面标高每班至少测量二次，轴线位移每天测一次，当沉井每次下沉稳定后进行高差和中心位移测量。3、沉井初沉阶段每小
22、时至少测量一次，必要时连续观测，及时纠偏，终沉阶段每小时至少测量一次，当沉井下沉接近设计标高时增加观测密度。4、尤其是本工程中沉井开始时的下沉系数较大，在施工时必须慎重，特别要控制好初沉，尽量在深度不深的情况下纠偏，符合要求后方可继续下沉。下沉初始阶段是沉井易发生偏差的时候，同时也较易纠正，这时要以纠偏为主，次数可增多，以使沉井形成一个良好的下沉轨道。5、下沉过程中，要做到均匀，对称抓土土，严格控制泥面高差，当出现平面位置和四角高差出现偏差时要及时纠正，纠偏时不可大起大落，避免沉井偏离轴线，同时要注意纠偏幅度不宜过大，频率不宜过高。6、沉井在终沉阶段要以纠偏为主，要在沉井下沉至距设计标高1m以
23、上时基本纠正好，纠正后要谨慎下沉，在沉井刃脚接近设计标高30cm以内时，必须不再有超出容许范围的位置及方向偏差，否则难于纠正。7、如在下沉过程中发生下沉困难，可采用在沉井斜面、刃脚下掏土的方法助沉。（1）造成沉井产生倾斜偏转的常见原因：a、沉井刃脚下土层软硬不均匀；b、没有均匀除土下沉，使井孔内土面高低相差很多；c、刃脚下掏空过多，沉井突然下沉，易于产生倾斜；d、刃脚处出现涌砂，沉井受力不均导致倾斜；e、刃脚一角或一侧被障碍物搁住，没有及时发现和处理；d、由于井外弃土或其他原因造成对沉井井壁的偏压；(2) 纠偏方法沉井在下沉过程中发生倾斜偏转时，要根据沉井产生倾斜偏转的原因，可以用下述的一种或
24、几种方法来进行纠偏。确保沉井的偏差在容许的范围以内。a、偏除土纠偏沉井在入土较浅时，容易产生倾斜，但也比较容易纠正。纠正倾斜时，一般靠近刃脚高的一侧抓土。随着沉井的下沉，在沉井高的一侧减少刃脚下正面阻力，在沉井低的一侧增加刃脚下的正面阻力，使沉井的偏差在下沉过程逐渐纠正，这种方法简单，效果较好。纠偏位移时，可以预先使沉井向偏位方向倾斜。然后沿倾斜方向下沉，直至沉井底面中轴线与设计中轴线的位置相重合或接近时，再将倾斜纠正或纠至稍微向相反方向倾斜一些，最后调正至使倾斜和位移都在容许范围以内为止。b、井外射水、井内偏除土纠偏当沉井入土深度逐渐增大，沉井四周土层对井壁的约束力亦相应增加，这样给沉井纠偏
25、工作带来很大的困难。因此，当沉井下沉深度较大时，若纠正沉井的偏斜，关键在于破坏土层的被动土压力。高压射水管沿沉井高的一侧井壁外面插入土中，破坏土层结构，使土层的被动土压力大为降低。这时再采用上述的偏除土方法，可使沉井的倾斜逐步得到纠正。在有条件时，还可以在沉井顶部加偏压重的方法来纠正沉井的倾斜。c、压重纠偏在沉井高的一侧用沙包压重，这时沉井高的一侧刃脚下土的应力大于低的一侧刃脚下土的应力，使沉井高的一侧下沉量大些，亦可起到纠正沉井倾斜的作用。这种纠偏方法可根据现场条件进行选用。d、沉井位置扭转时的纠正沉井位置如发生扭转，可在沉井偏位的二角处挖土，另外二角处填土，借助于刃脚下不相等的土压力所形成
26、的扭矩，使下沉过程中逐步纠正其位置。5.7底板施工 沉井下沉至设计标高经过观测在2h内累计下沉量不大于10mm或沉降率在允许范围内时，沉井下沉已经稳定时，可进行沉井封底。按干封底法施工钢筋混凝土底板。底板厚度为500mm，混凝土强度等级均为C30。采用“一个坡度、分层浇筑、循序推进、一次到顶”的斜面分层法浇筑。混凝土浇注要连续，一气呵成，不留任何施工冷缝。5.8沉井质量保证措施 一、地基处理的质量保证措施1、基坑开挖深度及平面尺寸等符合设计要求；2、砂浆垫层铺设时有专人管理、监督，并有专人负责抽水；3、砂浆垫层面用水准仪抄平，误差不得大于10mm，便于支模；二、沉井制作、接高、底板的质量保证措
27、施1、钢筋等原材料要有出厂合格证，并按规范要求的吨位和结构部位取样做力学试验；2、钢筋的绑扎应按规范要求；3、试验取样必须请监理到场并签证；4、每节或特殊部位钢筋绑扎完毕后进行自检，并会同监理工程师进行检查。5、模板拼缝要严密，表面的平整度、光洁度、垂直度要符合规范要求，安装前模板表面应涂脱模剂，便于脱模并使砼表面光洁；6、拉杆螺栓加工时应根据墙体厚度设置限位，并在中部焊一块5cm*5cm，=3mm的钢板作为止水片；7、底梁等承重结构养护至砼强度达设计强度后方可拆模，防止发生砼质量问题；8、内外脚手搭设应按操作规程施工，多设斜撑和剪刀撑，外脚手按规定设置抛撑，扣件应紧固，以保证脚手架的稳定性和
28、牢固性；9、按规范做好砼抗压，试块，并在同等条件下养护；10、砼浇筑采用分层平铺法施工，每层砼浇筑高度30cm左右，上下两层砼浇筑间歇时间不得超过2小时；11、串筒悬挂应能保证砼的自由下落高度不大于2m；12、砼浇筑时采用插入式振捣器进行振捣，遇穿墙管等局部变化处及钢筋密集处应慢进料精心振捣；13、砼浇筑时沉井内外应有木工值班，防止暴模事件发生；14、在每节砼浇筑时与浇筑后应进行沉降观测，并做好记录。砼浇筑过程中要防止不均匀沉降的发生，若发生不均匀沉降应及时采取相应措施；15、为防止出现冷缝，砼浇筑时应严格控制砼浇筑层差，并确保砼供应量。16、沉井下过程中应加强沉降情况的观测防止发生不均匀沉降
29、。三、沉井下沉的质量保证措施1、沉井第一节砼达到设计强度100方可进行下沉；2、沉井下沉前应按规定顺序凿除砂浆垫层，垫层凿除原则为先内后外，对称进行，以保持沉井均匀下沉；3、沉井下沉时应取中央部分土首先形成锅底，逐步均匀向周围扩大，严禁直接掏挖刃脚下土体；4、沉井下沉时应均匀出土，以保持沉井均匀下沉。锅底不宜过深，一般控制在11.5m以内；5、尽量减小沉井下沉过程中的偏差，测量控制点、高程控制点等网点要经常复核；6、沉井下沉应做好班前交底与接班交底，并及时做好记录，以保证下一班了解沉井下沉情况，及时采取相应措施；7、沉井下沉过程中应加强沉井沉降情况的观测防止发生不均匀沉降； 8、当沉井下沉至距
30、设计标高近2m时，应放缓沉井下沉速度，以纠偏为主，并密切注意沉井的下沉速度，防止超沉，使沉井顺利下沉至设计标高。沉井到标高后，8小时内下沉量不超过10mm，方可进行封底混凝土浇筑。 管道排泥下一管节吊放就位管道贯通、回收工具头工作井、接收井施工施工前期准备测量放样、复核工作井上下设备安装准备工具头吊装下井、全套设备调试工具头穿墙顶进后续吊放钢筋砼衬胶管是否需加中继环加中继环管道顶进闭水试验竣工验收、清场测量控制及纠偏废泥浆外运第六章 顶管施工方案6.1顶管工程施工流程图图6-1 顶管施工工艺流程图否 6.2顶管施工主要设备密封泥水平衡式工具头1个、2台渣浆泵、2台螺杆式泥浆泵、输泥输浆管路1套
31、、吊机1部，后座泵站1套、整体式顶进构架1套、泥水处理系统1套、激光经纬仪1台，另外还有通用设备电焊机、水泵、泥浆桶、泥浆池、泥浆车等。 6.3顶管设备安装一、工作井内设备安装1、工作井内设备安装包括后座垫铁、导轨、油缸支架及油缸、测量棚、穿墙止水设备的安装。(1)后座垫铁安装后座垫铁是把主顶油缸推力的反力传递到顶进井后座墙处，通过后座垫铁，可把油缸的反力较均匀地传递到后座墙上，这样后座墙就不太容易损坏。现根据图纸将垫铁的安装位置放好线，在后座墙体表面把后座垫铁的四个角的位置用红油漆作好标志，凿平垫铁范围内的墙体，底部用砖块垫平，将后座垫铁吊到安装位置，调整横向纵向的方向(采用2mm的薄铁皮垫
32、底部)，该平面需要垂直于顶管的顶进方向，定位安装尺寸误差控制在2mm以内，调整好后，后座垫铁与后座墙的空位采用C25混凝土填充密实。(2)导轨安装基坑导轨是由两道平行的轮子固定在钢支架上构成，主要作用有两点：一是使推进管在顶进井中有一个稳定的导向，并使推进管沿该导向进入土体；二是让环形、弧形顶铁工作时有一个可靠的托架。在基坑底板面放出顶管的顶进轴线，先调整导轨的中线对准顶进轴线，根据图纸，垫高导轨调整导轨的高度，当纵向及高程调整好后，将导轨与底板预留钢筋焊牢，空隙采用混凝土浇捣填实，导轨的定位安装尺寸误差控制在2mm以内。(3)油缸支架及油缸安装油缸支架是由槽钢焊接合成的一个支架，起固定主顶油
33、缸的作用，使油缸工作时有一个可靠的托架。根据基坑底板面放出顶管的顶进轴线，先调整支架的中线对准顶进轴线，根据图纸，垫高支架调整支架的高度，当纵向及高程调整好后，将支架与底板钢筋焊牢，空隙采用混凝土浇捣填实，24小时后，将油缸吊装到支架上，采用钢板压实，油缸支架及油缸的定位安装尺寸误差控制在2mm以内。(4)测量棚搭设测量棚位于油缸及后座垫铁位置，在测量时的起保护仪器作用，并作为电子经纬仪的基座。顶部采用25钢管焊成支架，上面铺石棉瓦。(5)穿墙止水设备安装穿墙止水设备安装在工作井出洞洞口，具有制止地下水和泥砂流到工作井的作用，止水橡胶圈预制好后，运输到现场，然后用螺丝固定到井墙出洞口处。(6)
34、工作井集水坑排水在顶进井的一侧设一0.6m0.6m0.6m的集水井，浇筑底板时四周向集水井位置倾斜，形成排水坡度，收集由管道内流出的水及基坑的积水，集水井内布置一个潜水泵抽水。二、地面设备安装1、工作井地面设备安装包括：主控棚搭设及主顶装置安装、泥浆棚搭设及泥浆系统设备安装、通风棚及通风设备安装。工作井起重采用不小于8T吊机。2、主控棚搭设及主顶装置安装主控棚内主要放置顶管操作平台、主顶泵站。主顶装置包括主顶油缸(井下)、主顶泵站(含控制部分)及油管。主顶油缸的推进和回缩是通过主顶泵站来控制的。3、泥浆棚搭设及泥浆系统设备安装泥浆棚采用钢管焊成支架，上面铺石棉瓦。泥浆棚内主要放置一个电箱、两台
35、泥浆泵及两个泥浆箱。6.4工具头吊装落井、全套设备调试工作井上下设备安装完毕后，将运到现场的工具头吊装下井，将电力电缆、信号线、油管接好，对整机进行现场调试、对整体式顶进构架进行调试、对泥水处理系统进行调试、调好测量系统的激光经纬仪，调试工作必须全面细致，确保正式顶进时设备的万无一失。6.5顶管顶进示意图泥浆制作压触变减阻浆顶管管内管道：A电缆管B触变泥浆管C进泥浆管D出泥浆管E信号线F油管1个顶进循环结束、重复顶进1个行程1节钢筋砼管顶进测量工具头的偏位、作好记录、纠偏1个行程顶进结束拆开各管路、钢筋砼管吊装及接口连接、各管路安装顶进、调整进出渣浆泵流量到达平衡工具头刀盘转动、开进出渣浆泵顶
36、进前准备所有机械设备交班检查泥水处理系统处理砂土、装车、外运整体式顶进构架调节顶块顶管工种：工具头机械工兼测量工泥浆工电工电焊工起重工杂工6.6泥水平衡式顶管工艺流程图6.7顶管工程力学参数确定顶管过程是一个复杂的力学过程，它涉及材料力学、岩土力学、流体力学、弹塑性力学等诸多学科。但顶管计算的根本问题是要估计顶管的推力。顶管的推力就是顶管过程管道受的阻力，包括工具头正面泥水压力、管壁摩擦阻力。泥水平衡压力：在封闭的工作仓内加泥水压力平衡地下水压力，是防止泥砂涌入的重要方法。泥水压力一定要合理。压力较小，大量的泥砂涌入，会造成路面破坏，地表设施受损；压力过大，会增大主千斤顶负荷，严重的可能产生冒
37、顶现象。一、管段顶力计算DN1000钢筋混凝土管顶管段：1、顶力计算以顶管段长120m计算作为例子，管顶覆土6m ： 式中： F总推力（kN）F0初始推力（kN） f0每米管子与土层之间的综合摩擦阻力（kN/m）（1） 式中： Bc管外径，取0.96m Pe挖掘面前土压力（取Pe150kPa）Pw地下水压力（kPa）P附加压力（一般取20kPa）100010660000Pa60kPa式中： 水的密度（kg/m3）g 重力加速度（m/t2）h 地下水位到挖掘机中心深度，取4.75m得： F0（150+60+20）3.140.960.96/4166.4（kN）（2） 式中： R综合摩擦阻力（kPa
38、），取15kPaS管外周长（m），得S3.140.963.01（m）W每米管子的重力（kN/m），得W2.5103.14/4（1.12-12）4.1（kN/m）f 管子重力在土中的摩擦系数，取0.2。得： f0153.01+4.10.245.97（kN/m）（3）最后得出：总推力F166.4+45.971205682.8（kN）2、顶进系统C60的DN1000钢筋混凝土管轴向允许推力为18661kN，根据总推力、工作井所能承受的最大顶力及管材轴向允许推力比较后，取最小值作为油缸的总推力。暂定工作井设计允许承受的最大顶力为8000kN，大于F5667.8kN，主顶油缸选用2台3200kN级油缸。
39、每只油缸顶力控制在3000kN以下，这可以通过油泵压力来控制，千斤顶总推力6000kN。二、工作井后座的受力计算在顶管过程中，各个油缸推力的反力都将要作用到工作井的后方土体上，所以须对后座土体作受力计算，计算方法采用下式：式中： R总推力之反力（KN），即土体安全承载力，为顶进总推力的1.2-1.6倍a系数（取1.5-2.5之间）r土的容重（KN/m3）H后座墙的高度（m）Kp被动土压力系数为c土的内聚力（kpa）h地面到后座墙顶部土体的高度（m） 6.8顶管主要施工工序一、进出洞措施顶管进出洞是整个施工过程中的关键环节之一，进出洞成功等于整个顶管工程成功了一半。1、工作井出洞处理：在出洞前，
40、将螺丝固定到井墙上，并将止水钢环焊接到螺丝上，再将止水橡胶圈安装在止水钢环上。在准备出洞时，洞口刚破好，应立即顶进，缩短停顿时间，这时止水橡胶圈已能发挥作用了。顶进工具头到穿墙管内，工具头与第一节砼管采用刚性联结，避免工具头“磕头”。顶管出洞的施工环节相当关键，根据实际情况，有必要时应在出口的位置需要作好防水措施，在顶管出洞位置施工2个内径1.0m的人工挖孔成孔的降水井，深度为顶管深度以下4米，在顶管穿墙时降水，避免顶管穿墙时大量的流砂导致周边的沉降及管段的沉降。2、在出洞施工初期，由于顶管机正面主动土压力远大于顶管机周边的摩擦力和与导轨间的摩阻力的总和，因此极易产生顶管机反弹，引起顶管机前方
41、土体不规则坍塌，使顶管机再次推进时方向失控和向上爬高。为此，在洞口的两侧平行地面各安装好一条工字钢，当主顶油缸准备回缩加顶铁时，将两条工字钢分别与第一个顶铁焊接在一起撑住顶管机防止其后退。当加好了顶铁后，再割开工字钢与第一个顶铁的焊接，然后顶进。同时在出洞之初就预设了一定的向下纠偏量，尽可能克服出洞时机头抛高的现象。3、在出洞施工初期，还容易发生顶管机扭转现象。因为顶管机大刀盘转动时对前方土体会产生一个扭矩，根据相互作用原理，土体对顶管机同样也会产生一个扭矩。而由于顶管机周边的摩擦力和与导轨间的摩阻力很小，故摩擦力及顶管机自重所产生的反抗扭矩小于土体对顶管机产生的扭矩，所以此时顶管机会扭转。为
42、了克服此现象，当顶管机发生扭转时，用两块钢板分别在顶管机的两侧将顶管机和导轨焊接在一起，防止顶管机扭转，然后转动刀盘，直到刀盘转顺为止，再将钢板割开，继续顶进。依此进行下去，直到顶管机不发生扭转为止。4、接收井进洞处理：顶管顶到接收井前，按设计穿墙位置在进洞位置用油漆标志，凿薄接收井进洞位置的填充的沙包，当顶管顶到墙体位置时，凿穿实际工具头进洞位置的沙包，迅速顶出工具头。进洞过程中，准备好充足稻草，穿墙位置流砂时可采用稻草塞缝，防止过量的砂土流失，当工具头顶进到位时，接缝位置采用预埋管引水快凝水泥封缝，之后采用双液(水泥浆、水玻璃)压浆止水。二、主顶系统后座主顶系统主要是由主顶油泵、4个千斤顶
43、、操纵台和油管等四部分组成。千斤顶是管子推进的动力，呈对称状布置在管壁周边。千斤顶的压力油由主顶油泵通过高压油管供给，其最大压力可达31.5MP，此时每个千斤顶的最大推力为320T.千斤顶的推进和回缩是通过操纵台控制的。操纵方式有电动和手动两种，本工程使用的是电磁阀操纵。三、泥浆系统1、顶管机顶进排泥浆系统本工程顶进排泥浆采用循环使用，顶管机排出的泥浆经过泥浆池沉淀后，再通过进浆泵送入顶管机泥水仓中。该工程设置二个泥浆池，其中一个为沉淀池，一个为储备池。2、管壁触变泥浆系统顶进过程中，需要经常进行压触变泥浆工作，以减少顶进的阻力，触变泥浆系统由拌浆、注浆和管道三部分组成。拌浆是把注浆材料兑水以
44、后再搅拌成所需的浆液(造浆后应静置24小时后方可使用)。注浆是通过注浆泵进行的，根据压力表和流量表，它可以控制注浆的压力(压力控制在水深的1.11.2 倍)和注浆量(计量桶控制)。管道分总管和支管，总管安装在管道内一侧，支管则把总管内压送过来的浆液输送到每个注浆孔上去。（1）注浆孔的形状及布置：在每节管的一端布置一道触变泥浆注浆孔，数量为3个，孔的大小为20mm，呈120度布置。然后安装好注浆管。（2）注浆设备：触变泥浆的压浆泵，宜采用活塞泵或螺旋泵。管路接头宜选用拆卸方便、密封可靠的活接头。每个注浆孔宜安装阀门，注浆遇有机械故障、管道堵塞、接头渗漏等情况时，经处理后方可继续顶进。（3）注浆工
45、艺流程：造浆静置注浆顶管推进(注浆)顶管停顶停止注浆四、测量系统在顶进井后座位置设置测量机座，测量基座由地面引入地下，避免工作井的变形引起的误差，将激光经纬仪放置在其上调平后，使激光经纬仪发射的激光沿着顶进方向水平射出，打在顶管机的测量靶位上，通过望远镜读出顶管机的偏差（包括轴线偏差和旋转量），每隔1.5m记录一次。如遇偏差纠偏时，加强测量的频率，每顶进0.5m测量一次，正确引导顶管机纠偏。五、纠偏系统顶进中发现管位偏差5mm左右，即应进行校正。纠偏校正应缓缓进行，使管节逐渐复位，不得猛纠硬调。校正方法采用顶管机自身纠偏法：控制顶管机的状态(向下、向上、向左、向右)，这种方法纠偏方法良好，每次纠偏的幅度以5mm为一个单元，再顶进1m时，如果根据顶管机的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势没有减少时，增大纠偏力度（以5mm为一个单元），如果根据顶管机的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势