1、頂管及沉井施工方案姓名：林丹妮指導老師：蘭冰編寫2014.04.29一工程概況：1、工程概述及方案選擇工程名稱：某污水管道工程建設規模：管道全長4532m。工程范圍：完成本項目本工程明挖施工、頂管施工、管道基礎處理、污水管道安裝敷設、新建工作井、接受井、檢查井、溝槽回填、施工便道、路面恢復等施工圖紙和工程量清單及招標過程中所發出的相關文件所包含的全部內容；工期要求：施工總工期180日歷天。2、工程地質情況：根據鉆探揭露，線路分布的地層主要有第四系土層依次為人工填土層（Q4m。、海陸交互相沉積層（Q4mC、沖積層（Q4aD、殘積層（Qe1）。下伏基巖為燕山期花崗巖（丫53）。其野外特征按自上而下

2、順序描述如下：（1）、人工填土層（Q4m1）（2）、海陸交互相沉積層（Q4mc）（3）、沖積層（Q4a1）（4）、殘積土層（Q4e1）（5）、燕山期花崗巖（丫53）3、 地下水主要為第四系砂層孔隙潛水。第四系孔隙潛水：主要埋藏于沖積砂層中，地下水位埋深一般0.6-2.0m,標高為0.32?1.46m。由于本路段砂層連續分布，且厚度較大，透水性好，故水量富。由地表降雨及上游地下水逕流補給。本場區的地下水對砼結構無腐蝕性，對砼中的鋼筋具有中等腐蝕性。4、 圓形工作井接收井本頂管工程根據設計圖紙，設16座工作井和17座接收井，大部分工作井凈空尺寸為6.5m,個工作井向兩個方向兩次頂進；接收井凈空為4

3、.0m。工作井和接收井采用機械挖土的沉井方法進行施工，最后施工墊層、集水井、底板、后靠背。施工工藝選擇：經調查分析，該排水管鋪設擬采用密封泥水平衡式頂管工藝進行非開挖施工。二頂管井的施工方案1. 簡介：頂管井工程根據設計圖紙，設16座工作井和17座接收井，工作井凈空尺寸為6.5m，一個工作井向兩個方向兩次頂進；接收井凈空為4.0m。因此該工程決定工作井與接收井均開挖至8.5米。2. 施工方法：由于管道穿越的地層主要為淤泥夾砂層，地下水位高，這種地層在受到擾動時容易發生流沙現象；且開挖深度為8.5米，如果采用大開槽方法修建深埋構筑物會遇到很多困難，因此此工程采用沉井方法施工。又工程位于現有道路兩

4、側，道路兩側為住宅區、廠區、商鋪、魚塘、河涌等，且施工中必須保證道路暢通及頂管工程的安全和質量，又第一層為人工填土層，所以井管在原地面制備。沉管施工方案選擇：由于該工程處于嚴重的流砂地層中和滲水量大的砂層，以及地下水無法排除或大量排水會影響附近建筑物的安全和生產的情況。又因本工程地面易產生嚴重的流砂，故沉井下沉應選擇不排水下沉。3. 工藝流程：（12） 基坑測量放樣一基坑的開挖一刃腳墊層施工一立井筒內膜和支架一鋼筋綁扎一立外模和支架f澆搗混凝土f養護及拆模f封砌預留孔f不排水下沉f沉井下沉中的糾偏f沉井圭寸底4. 主要工序施工要點（1） 基坑測量放樣根據沉井設計圖紙和工程地質報告所揭示的地質情

5、況，沉井基坑開挖深度取2米，沉井刃腳外側面至基坑邊的工作距離取2米，基坑邊坡采用1:1o整平場地后，根據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。(2)基坑的開挖挖土采用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。(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。(4)立井筒內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澆搗，內模同樣分三節按裝。井筒模板采用組合鋼模與局部木?；ハ啻钆洌员ＷC內模的密封性。刃腳踏腳部分的

6、內模采用磚砌結構，寬度與刃腳同寬。井身內模支架采用空心鋼管支撐。鋼管支架必須架設穩固，如有必要，可采用對撐支架，增加內模的穩定性。(5)鋼筋綁扎鋼筋的表面應潔凈，且鋼筋應平直，無局部彎折，預制構件中的主鋼筋均采用對焊，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范(GB5020492)中的有關規定執行；現場鋼筋綁扎時，其交叉點應用21井鐵絲綁扎結實，必要時用電焊焊牢。鋼筋規格、尺寸應符合設計圖紙要求和規定，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

7、，待隱蔽驗收合格后，方可進行立外模。(6)立外模和支架鋼筋綁扎驗收后，應進行架立外模和支架。井壁內外模用串心螺絲固定，串心螺絲采用？16勺圓鋼，中間設置止水片，兩端設置鐵片控制井壁厚度尺寸，圓鋼兩端頭上較成螺紋，用定制鋼螺帽固定，拆模時拆去鋼螺帽，害去外露部分，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、牢、強，保證在澆搗混凝土時，模板不變形，不跑模。(7)澆搗混凝土混凝土的澆搗。為縮短施工周期和保證工程質量，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

8、和錯放?；炷琳駬v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生混凝土離析現象的發生。混凝土在搗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：工作共一一總高度為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。接收并一一總高度為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

9、砌筑30cm高240磚墻。采用分段澆搗混凝土時，嚴格按規范要求做好施工縫。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%勺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，保證質保資料的完善。(8) 養護及拆?；炷翝矒v完成后應及時養護，養護方法可采用自然養護和塑料膜覆蓋法。在養護過程中，對混凝土表面需澆水濕潤，嚴禁用水泵噴射而破壞混凝土。養護時應確保混凝土表面不發白，至少養護七天以上。養護期內，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

10、?4天內進行。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，預留孔內不滲水。(10)不排水井管下沉(本工程是采用邊澆搗邊下沉做好下沉前的各項準備工作：在混凝土達到設計強度的70%方可拆模，拆除模板時，應對混凝土表面進行外觀檢查，下沉前，須將井筒內的滿堂架全部拆除。沉井下沉：各項準備工作就緒，待混凝土強度達到100%后方能開始挖土下沉。在井面上搭架放置沖抓錐或用吊車配合抓斗先挖掘井內中央部分的土體，沿沉井刃腳四周保留土堤，使沉井擠土下沉，再續挖刃腳周邊的土堤，如此往復，最終使沉井底面形成鍋底。當鍋底比刃腳低11.5M時，沉井即可靠自重下沉，因為要穿越淤泥夾砂層，

11、所以在粘質土或中粗砂層中，刃腳下土體不會向中央塌落，則應配以射水管松土。即用高壓水泵將高壓水流通過進水管分別送進沉井內的高壓水槍和水力吸泥機處，利用高壓水槍射出的高壓水流沖刷土層，使其形成一定稠度的泥漿匯流至集泥坑，然后用水力吸泥機將泥漿吸出，從排泥管排出井外交土處。注意:應保持沉井內水位高出井外水位1?2m(11)沉井下沉中的糾偏1 .加強沉井過程觀測和資料分析，發現傾斜及時糾正；2.嚴格控制沉井制作尺寸，使偏差在允許范圍以內；3.從傾斜高起的一端，也就是從土質硬的一端挖土，同時向土質軟的一端；遞減挖土深度逐漸開挖，使沉井兩端基本保持在同一水平面上，這樣沉井就由傾斜逐漸擺平。(13)沉井封底

12、采用提升導管法，與管可按擴散半徑均布置在井內，上部帶有裝料漏斗，間距一般為2.5?4ml深點應布置有與管。與管骨料多采用細砂粗細骨料之比為1:1?1:1.35,坍落為1820mm?灌注先從低點開始，當混凝土表面與左右基底相平后，再開始其余導管的同時灌注，避免混凝土從上往下流淌。采用多與管同時灌注混凝土，每根與管的灌注強度應不小于5?I0m3/m2,相鄰兩管混凝土的高差不得超過管距的1/15?1/20混凝土灌注應連續同步進行。應避免一根導管單獨進行灌注，防止分層軟弱混凝土被遮蓋，造成封底混凝土內形成很多灌弱夾層和斜搓接縫，影響質量。?頂進方案1簡介：因為該工程地表降雨及上游地下水逕流補給，地下水

13、富，地下水位埋深一般0.6-2.0m且頂管施工精度要求高，管道要從橋梁、其它市政管線、路面、河道等地面結構物下面穿過，地面構造物不能受頂管影響，而管道穿越的地層主要為淤泥夾砂層，在管道施工范圍的路面下有給水管、通信電纜、高壓電纜等管線，且管道長4532m故此該工程考慮用泥水平衡式頂管進行非開挖施工。該頂進工程的主要工程量：序號井段管徑長度覆土厚度管道所在層地質情況1W4-17#?45#D15002221m5.0m6.5m淤泥夾砂層2W4-45#?配水井D1650861m6.0m8.4m淤泥夾砂層(2)管材的選擇：地表降雨及上游地下水逕流補給，本場區的地下水對硅結構無腐蝕性，對硅中的鋼筋具有中等

14、腐蝕性，所以該工程選擇用玻璃鋼夾砂管(簡稱GRPT)。GR顏管管接頭選用“F”型連接型式，GRR1接管箍帶橡膠密封圈。為了減少頂進摩擦力，每三節設置一節帶有注漿孔頂管，注漿孔設置在頂管中間，同一斷面3個注漿孔，相互間隔120,注漿孔由外套管、單向閥和絲堵所組成。2工藝流程：測量放樣一井下與軌機架、液壓系統、止水圈等設備安裝一地面輔助設施安裝一頂管掘進機吊裝就位一掘進機出工作坑一正常頂進3頂力的計算：最大推力計算，采用經驗公式，按最大頂距170米計算：F=F1+F2上式中：F總推力；F1一端阻力；F2一側壁摩阻力；F1=n/4XDXP式中k管外徑；P控制土壓力；P=Ko2丫2Ho式中：Ko靜止土

15、壓力系數，一般取0.55H襄地面至掘進機中心的高度，取值6.5m丫一土的重量，取1.9t/m3F2=nD2f2L式中：f管外表面綜合磨擦阻力，根據地質助察報告，取值0.40T/m2匚一管外徑L一頂距F=F1+F2=402.6T最大頂力為DN1650F=402.6T由于該工程頂管線路長，區域跨度大，地質條件復雜，地下設施多，有很多不可預見的因素,地準確地計算最大頂進力是一件非常困難的事情，故在選用液壓缸和液壓系統時備有一定的富裕量，以防止在頂進過程中遭遇地質突變，糾偏等引起的頂進力異常增大的情況，兩種頂管機液壓系統選型配置見表1表1兩種頂管機液壓系統選型配置表產品名稱規格型號單位數量/總頂進力D

16、N1500:250Tx1850mm根2/500(t)液壓千斤頂DN1650:250Tx1850mm根2/500(t)343MPa36L/min30KW臺1液壓動力站343MPa36L/min30KW臺1液壓操作盤1.2m頂管機13主要施工要點(1)測量放樣：根據設計軸線、高程、進行頂管中線、高程放樣，以確定與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)與軌，基礎及后靠背處理由于本工程地下水富且水位高，地基承載力較差，在工作坑澆筑20cm厚的C10混凝土，同時預埋方木做軌枕。本工程用重軌剛與軌，與軌采用固定安裝，安裝應按管道設計高程,方向及

17、坡度鋪設與軌，要求兩與軌平行，各點的軌距相等。安裝完應檢查，測其高程，允許偏差03mm穩定首節管后，應測量其負荷后的變化，加以矯正，還應檢查與軌，兩軌內距土2mm后靠墻方木采用15cm*15cm立鐵用20cm*30cm工字鋼，橫鐵用15cm*40cmX字鋼板由于土質較松軟，做后靠墻可以在方木前加鋼板。由于本工程是雙向頂進則需要做第一個工作坑的后靠背，其余的均可以利用已頂進的管段做為后靠背。(3)工作坑的附屬設施工作坑的附屬設施有工作臺，工作頂進口裝置。工作臺，位于工作坑頂部上，由U型鋼支架而成，上面鋪設方木和木板，在承重平臺的中部有下管孔道，蓋有活動板蓋。工作棚：目的為防風雨。頂進口裝備：由于

18、本工程土質差，在坑壁的頂口處局部澆筑素混凝土壁，壁中應預埋鋼環和螺栓，安裝處留有混凝土臺，臺厚最少為橡膠墊厚度與外部安裝環厚度之和，要求安裝環上將螺栓壓固壓緊橡膠止水。(4)頂進設備的安裝千斤頂：頂力合作用點與作用點管壁反作用力作用點應在同一軸線上，防止產生頂進力偶。采用人工挖土，管上半部管壁與土壁有間隙時，千斤頂的著力點作用在管子直徑的1/41/5處為宜。高壓軸泵：一般選用32MPa6勺柱塞泵。頂鐵：要求便于搬動。(5)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數據，從而調整頂管各施工參數，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

19、，平臺高度與軸線標高相匹配，并可作不量調節，經緯儀安置在平臺上，調整經緯儀方向、高度與設計軸線一致。在機頭后殼體圓心處有一測量尺，根據經緯儀的觀察即可讀出尾部的實際偏差，現場結合機頭前后殼體間隙角、機頭滾動角、二維傾斜讀數即可算出機頭的現存偏差及發展趨勢，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。(6)頂進首先是機頭“出洞”，即機頭穿過碎墻，大部分機頭頂入之后，停止前進，液壓缸回縮，把后方筒吊入井內和頂管機頭連接上，如果沒有后方筒，直接吊入3m長GR頤管，進行頂進，依此類推，用同樣的方法把頂管一節一節地頂進到設計位置上。頂管機頭到最后從

20、接收井里破土頂出來的過程叫“進洞”，機頭從接收井里吊上來，隨后進行中心線測量，灌漿和復測，這樣就完成了一個頂段的頂管施工工作。在頂進過程中，機頭調偏和泥水系統管理是十分重要的，要不斷地通過實際頂進去摸索總結。尤其是泥水系統，不同的地質條件泥水濃度也不一樣。泥漿套頂進：注漿減摩是頂管施工中非常重要的一個環節，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節。一般如果注漿效果較好，土的周圍摩阻系數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

21、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帶注漿孔的管節進行頂管機頭尾端的同步壓漿，使漿液能連續充滿整個空隙。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?4個注漿孔。補漿應按順序依次進行，定量壓注。注漿壓力為2?3rH。注漿量為管道外周環行空隙的2.5?3倍。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：中線坐5mm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

22、。四.質量控制措施1 頂管井方面：(1)沉井下沉中的糾偏措施加強沉井過程觀測和資料分析，發現傾斜及時糾正；嚴格控制沉井制作尺寸，使偏差在允許范圍以內；從傾斜高起的一端，也就是從土質硬的一端挖土，同時向土質軟的一端；遞減挖土深度逐漸開挖，使沉井兩端基本保持在同一水平面上，這樣沉井就由傾斜逐漸擺平。2 .頂進方面(1) 、機頭出洞和頂進時，必須采取措施，防止機頭旋轉和沉落。(2) 、頂進過程，時刻注意出土情況、頂推力的變化。根據各方面數據及時調整推進速度。(3) 、頂力控制的關鍵是減低頂進阻力，而減低頂進阻力的有效方法是科學地實施頂管注漿工藝，我們將認真地執行頂管注漿操作規程。從材料、配方、攪注漿

23、方法和人員方面都給予高度重視，力求使頂進阻力減低到最低限度。(4) 、方向控制的關鍵有兩個方面：第一，而且機頭出洞時要求準確。第二，就是測量數據的準確，糾偏要得當。在測量過程中，我們要貫徹勤測量，多微調，并在機頭內安裝傾斜儀傳感器，以指導糾偏操作。我們要求多微調勤糾偏，糾偏弧度不宜太大。如果萬一頂管偏差超過了質量標準范圍，必須立即停止推進，逐級上報。使工程質量能夠得到有效控制。測量定位所用的儀器，必須符合工程精度要求。所有測量觀測點，樁位嚴格保護，埋設可靠堅固，堅持三級復核制度，確保測量結果，并報方、監理書面認可使用。(5) 5)、工程使用的成品、橡膠密封圈等在制造和施工中嚴格把關確保強度、精度、密封等都符合質量要求