沉井及顶管工程施工技术方案.docx

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1、沉井及顶管工程施工技术方案第一节长距离顶管(泥水平衡法)施工技术方案一、沉井施工(1)沉井施工程序基坑测量放样-基坑开挖一刃脚垫层施工一立沉井井筒内模和支架一钢筋绑扎T立外模和支架一浇捣混凝土养护及拆模一封砌预留孔T凿除垫层、挖土下沉一沉降观察一铺设碎石及混凝土垫层一绑扎底板钢筋、浇捣底板混凝土一混凝土养护。(2)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l：lo整平场地后，根据沉井的中心座标定出沉井中心桩、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。(3)基坑

2、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，防止积水而影响刃脚垫层的施工。(4)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。(5)立井筒内模和支架由于顶管沉井高度达4.47M范围,因此，井身混凝土分二节浇捣，内模同样分二节按装。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

3、撑支架，增加内模的稳定性。(6)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(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

4、后，方可进行立外模。(7)立外模和支架钢筋绑才留收后，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l6的圆钢，中间设置止水片，两端设置铁片控制井壁厚度尺寸，圆钢两端头上较成螺纹，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。(8)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

5、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。混凝土在捣振时应注意和随时检查模板受力和钢筋受力的情况，防止模板因混凝土振捣的原因而跑模。(9)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、冲击及污染。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34天内进行，过早或过晚的拆模对混凝土的

6、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。(10)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。(11)凿除垫层、挖土下沉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

7、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。(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

8、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IOmm时，方可浇捣底板碎石垫层。(12)铺设碎石层及C15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。20cm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。(13)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

9、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。二、顶管施工顶管为D800钢筋磅F管。计划进场一套泥水平衡顶管设备进行顶进施工。1.施工步骤(1)进场首先将顶管工作井和接收井一起施工。(2)在工作井和接收井施工完成，碎强度达到顶进所需强度后,方可进行顶进工作。(3)第一段管道顶进完成，随后将顶进机头从顶管接收井吊出，作必要的检修养护，重新安装浇筑工作井内导轨及顶进后靠背，作反向顶进，调整设备，再将其重新投入到

10、相应工作井内进行管道顶进，直至顶管全部完成。2、顶管施工流程图：3、顶管施工的方法：(1)管节验收及其堆放每批管子至工地后,会同工程师代表一起逐节检查管节质量。具体有以下几个方面：a.管身裂缝情况；b.承插口圆度、端面平行度；对质量有问题的管节做好标记，通知工程师代表或厂方，及时采取修补或更换措施；在甲方提供的临时性工作区域内合理布置施工场地，管节堆放场地事先经过清理平整，在堆放管节时须用专用吊具在中心吊孔中吊起，以保护承插口。管节须排列整齐，堆放动作轻缓，避免管节间碰撞。就位后立即用方木垫稳，确保管子稳定不滚动。(2)顶管设备针对本工程沿线水文、地质及施工条件，顶管掘进机的好坏对顶管施工至关

11、重要，为确保顶管施工的质量和进度，减少对地面构筑物及公用管线的影响，因此本标段中顶管掘进机采用一台泥水平衡式掘进机，该类顶管机在顶进过程中能自动平衡削切面土体压力、有效控制地面沉降、操作安全可靠、是施工速度快的最好机型之一。针对本标段工程特点，拟采用泥水平衡式掘进机。泥水平衡掘进机顶管施工：DK式泥水平衡顶管机的构造它的切削刀盘后设有搅拌棒，可把土仓内的土搅拌得塑性,流动性都很好,而且又都具有较好的止水性,最后由螺旋输送机排出，螺旋输送机的排土量是固定的，所以当推进速度较快时，土仓内的土压力上升，反之，则下降，这样，我们就能控制土仓内的土压力，让这个压力与顶管机所处土层的土压力相等。另外，把排

12、土量限制在95%IO0%之间，这样达到了土压力平衡,由于它具有平衡功能，因此，顶管过后的地面沉降很小，在复土深度大于2倍管外径以上时,其中心线的最大沉降仅在40MM左右。在DK式顶管机内，主轴是中空的，可以通过中空荡荡主轴向挖掘面上注水或注浆，以求对土体进行改良，如果在粘土层中顶管，由于它的含水量少，就可以向挖掘面上注水，如果在砂中顶管，则可向砂中注入粘土浆，这样一来，使原本流动的砂就变成了流动性好的砂与粘土的混合体。顶管机在工作过程中，其土仓中始终有一个压力，我们称之谓控制土压力Po当控制土压力P小于顶管机所处土层的主动土压力PA时，土压向顶管机土仓，这往往是由于螺旋输送机排出土的体积大于顶

13、管机推进过程中理论排出土的体积而造成土的损失，因此，顶管过后地面会造成沉降。反之，如果当控制土压力P大于顶管机所处土层的被动土压力P时，这往往是由于排土过少而造成了土的过剩，因此，在顶进过程中，地面就会产生隆起，所谓泥水平衡，即把土仓内的压力控制在主动土压力和被动土压力之间，即PaPPp这样，在顶管施工过程中,土仓的压力是处于一种平衡的状态,这就是泥水平衡顶管的基本原理，也是一种顶进速度较快的掘进机，每天可推进1520M左右。(3)顶管掘进机各主要组成部分及功能汇总如下：a、机壳:为两段一较形式，前后壳体通过纠纷油缸联结，纠偏缸的各种组合动作可使前后壳体在需要的方向产生折角，在顶进过程中产生纠

14、偏效果。前后壳体间有橡胶止水圈确保壳外泥水不渗入机体人。b、动力系统:通过油马达、减整箱等部件为大刀盘提供足够的转矩。U纠偏油缸：组合动作，在需要方向上使前后壳体产生折角，在顶进过程中产生纠偏效果。d、主顶系统：本工程的主顶系统由4只150T油缸组成总顶力为600Tz行程为2.35M。主顶系统的顶进速度由VVVF控制，可实施无级变速，启动和停止由电气系统联运控制。e、泥水系统：以一定水压、流速的水稀释、搅拌泥水舱和土压仓中泥浆，并浆泥浆水带至地面沉淀池。该水流水压比地下水压略高，以确保切削面土层无水土流失。水压在225M水龙头范围内可调,精度为0.2M水头。f、电气控制系统：传递各种操纵指令，

15、调节各执行无件的状态；在顶管机机头内设有监听、监视、通讯、对话系统，顶管机的各部件工作情况均可通过电视及P1.C工控制传递至地面操作台，全部操作均可在地面完成。g、液压泵：接受控制系统的指令，为各系统液压执行无件提供液压能。h、中继接力环一般安置在顶力接近许用顶力60%80%的管节后，以确保顶力不超过管节或工作井的许用顶力。中继环采用两段一较的壳体形式，前后壳体间安置两道D型橡胶止水圈，防止环外泥水渗入。顶力由8只50T油缸提供。油缸组前、后腔分别接通，以保证顶力大小，方向一致、顶速一致。各中继环控制由P1.C自动切换，整个系统可接2套以上中继环，可保证长距离顶进的联动操作。中继间在安放时，第

16、一只中继间应放在比较前面一些，因为掘进机在推进过程中推力的变化会因土质条件的变化而有较大的变化。当总推力达到中继间总推力的40%60%时，就应安放第一只中继间，以后每当达到中继间总推力的60%80%时，安放一只中继间。而当主顶油缸达到中继间决推力的90%时，就必须启用中继间。(3)顶管工艺整个顶管过程大致可以分为四个阶段：出洞前准备；初始顶进；正常顶进阶段；进洞及后期收尾阶段。出洞前准备阶段本阶段工作包括：龙门吊安装就位、机坑导轨测量就位、洞口止水装置安装、主顶油缸组及后靠、机坑导轨安装就位、泥水系统机坑旁通阀及有关管道系统安装就位、操纵平台搭建、电气控制线路布置、储水箱及泥水泵安装就位、压浆系统及其管道安装就