工业园区顶管工程施工方案

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工业园区顶管工程施工方案

在做沉井是时,需注意周围的官衔和建筑物,在沉井时需注意时刻进行观察,以确保施工安全和施工顺利进行。

井位测量定位 基坑开挖 分节高度的确定 刃脚支垫 刃脚模板支设 刃脚钢筋的绑扎 刃脚混凝土浇筑及养护 井壁模板支设 井壁钢筋绑扎 井壁砼浇筑及养护 刃脚垫架拆除 挖土下沉 土方吊运 测量控制与观测 封底

1、井位测量定位

根据图纸要求,定出井位中心点,放出基坑开挖范围,并在四周放出攀线桩。

根据沉井中心坐标及水准点进行测量放样。基坑开挖深度为原地面下1.5m。考虑到拆除垫层、支模、脚手架操作的需要,基坑四周宽比沉井宽1m,四周挖排水沟、集水井。挖土用1台1m3履带式反铲挖土机挖土GB/T 24637.3-2020 产品几何技术规范(GPS) 通用概念 第3部分:被测要素,配合人工修破和平整场地,挖出的土方用汽车驳运至弃土场地,基坑按1:1放坡。

根据设计要求,沉井分二节制作、一次下沉。一次制作总高度一般不超过短边。依次高度若过大,施工比较困难,下沉时易引起倾斜,本工程沉井尺寸为9*9m,故采取分节浇注,一次下沉。分节高度应保证其稳定性,并使沉井能在自重状态下顺利下沉,其下沉系数K不小于1.15。可按下式计算:

式中 Q—沉井辎重及附加荷载(t)

B—被井壁排除的水重(t)当采取排水下沉B=0

L—沉井外部周长(m)

F—单位面积摩擦力的平均值

R—刃脚反力,当挖空时R=0.6

下沉中如遇下沉困难,在井壁与土层2cm—3cm间隙间进行灌水,保证下沉顺利进行。

施工顺序是:第一节沉井混凝土浇好后 ,强度达到75% 浇筑第二节混凝土,强度达到100% 沉井下沉到设计标高处。

(1)刃脚支设模板,有垫架法,半垫架法和无垫架法,本沉井高度比较高、重量重、忍脚踏面面积较小、地基强度较低,根据以往施工经验若采用枕木,枕木不易踌躇,施工时不理想,本沉井电曾采用黄砂基层上加砼垫层浇筑法,垫层只做刃脚及底部隔梁,砼垫层上刷隔离剂,然后在其上支设刃脚及井壁模板,浇筑混凝土。

根据刃脚、井壁厚度、砼垫层宽度定为1.5米,经计算砼垫层标号选用C20;垫层厚度为20cm。

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0.3m厚砂垫层,宽度为1.8m,选用中砂,用平板振动器分层振捣(层厚小于30cm)并洒水,控制干容重>1.6KN,地基应清理整平后铺设砂垫层,使顶面保持在同一水平面上,用水准仪控制其标高在10mm偏差以内,并在其空隙中垫砂夯实。

沉井井壁采用定型模板组装,不规则的地方,以及井壁穿对穿螺栓处,军采用非标准木模板。刃脚垫架上模板应分段安装,以便垫架拆除,刃脚上部井壁模板采用钢模板进行循环周转。考虑浇筑速度快,由于是泵送商品砼对模板产生很大的侧压力,用2[8槽钢,以φ16mm对拉螺栓固定,穿螺栓部位用100*100*55mm木模(等以后模板拆除后,用与砼成分相同的水泥砂浆替换),螺栓纵横向间距均为0.75*0.6m,中部设止水片,与螺栓接触的一圈满焊。槽钢用适当支撑顶在外脚手架上保持模板稳定,并利用上一节沉井模板固定下一节沉井模板。

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,采取在上节沉井预埋铁件的办法焊悬脚手架,随着沉井下沉,而不影响井内挖土,吊运土等作业。对于井壁上预留管道孔,在制作时可保留外层钢筋及浇筑外层砼,内侧用砖临时封堵,待下沉就位后制作接头或顶管顶进时,再凿去,以利下沉时保证沉井的强度。

钢筋在加工场机械成型,用双轮水平运输,用5T履带吊车进行垂直吊装就位人工绑扎。

每节井壁竖筋分段绑扎,与上节井壁连接处,伸出插筋,接头错开1/4,并采用焊接连接方法,焊接长度为10cm双面焊。为保证钢筋位置正确,垂直钢筋间距采用开槽口的木卡尺控制,水平筋间距选用一批竖筋按间距焊上短钢筋头控制。

两节混凝土的接缝处设凹型水平缝,接缝处应经凿毛及冲洗处理,先铺上与砼内砂浆成分相同的砂浆一层后再浇新砼。

沉井井壁模板在混凝土强度达到75%即可拆除,刃脚垫架在混凝土达到100%强度始可拆除破土下沉。在破碎砼垫层之前,应对封底及底板接缝部位混凝土进行处理。破碎砼垫层应在专人指挥下分区、依次、对称、同步地进行。拆除方法是先将砼垫层底部的砂挖去,使垫层沉,利用空压泵汽锤或人工重镑榔头破碎,刃脚下随即用砂或砂砾回填夯实,在刃脚内外侧应夯实筑成小土堤,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测,注意下沉是否均匀,如发现倾斜,应及时处理。

该沉井采用派水下沉,因此,在沉井下沉时,采用吊机挖土,根据土质情况,采用锅底形挖土自重破土方式。抓斗在井内抓土时,从中间向四周抓土,均衡对称地进行,使其能均匀竖直下沉。每层挖土厚度为0.5m左右,在抓斗施工不到的地方,用人工进行挖掘,按顺序分层逐渐往刃脚方向削薄土层,每次削5—15cm,当土垅挡不住刃脚方向全面、均匀、对称地进行,使均匀平稳下沉。

如碰到砂砾石或硬土层,当土垅削至刃脚,沉井仍不下沉或下沉不平稳,则需考虑在井壁上加压铁,以增加沉井的重量,使沉井能够顺利下沉。

在沉井开始下沉和将沉至设计标高时,周边开挖深度应小于30cm,避免发生倾斜。尤其在开始下沉5m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。在离设计深度20cm左右应停止取土,依自重下沉至设计标高。

沉井内挖出的土方,由人工铲入1m3左右的特制铁桶,用吊车垂直运输吊出井外,置于边缘用翻斗汽车运到弃土场堆放。

沉井位置的控制,在井外地面设置纵横十字控制桩,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,于壁外侧用红铅油画出标尺,以测沉降。井内中心线与垂直度的观测系在井筒内壁纵横四或八等份标出垂直轴线,各吊垂球一个,对准下部标板来控制。挖土时观测垂直度,当垂球离墨线边达50mm,即应纠正。沉井下沉过程,每班至少观测两次,并应在每次下沉后进行检查,做好记录。当发现倾斜、位移、扭转时,应及时通知值班队长,指挥操作工人纠正,使在允许偏差范围以内。当沉至离设计标高2m时,对下沉与挖土情况应加强观测。

下沉倾斜、位移、扭转的预防及纠正

沉井下沉过程中,有时会出现倾斜、位移、扭转等情况,应加强观测,及时发现并采取措施纠正。

对倾斜产生的可能原因有:

⑴刃脚下土质软硬不均;

⑵拆刃脚垫架,不对称进行,或未及时回填;

⑶挖土不均,使井内土面高低悬殊;

⑷刃脚下掏空许多,使沉井不均匀突然下沉;

⑸排水下沉,井内一侧出现流砂现象;

⑹刃脚局部被大石块或埋设搁住;

⑺井外弃土或施工荷载对沉井一侧产生偏压。

操作中可针对原因予以预防。如沉井已经倾斜,可采取在刃脚较高一侧加强挖土,并可在较低的一侧适当回填砂石,必要时配以井外射水,或局部偏心压载,都可使片写得到纠正。待其正位后,再均匀分层取土下沉,如倾斜是由于被大石块或破损污物搁住,可用风镐破碎成小块取出。

位移产生的原因多由于倾斜导致的,如沉井在倾斜情况下下沉,则沉井向倾斜相反方向位移,或在倾斜纠正时,如倾斜一侧土质较松软时,由于重力作用,有时也沿倾斜方向伴随产生一定位移。因此预防唯一应避免在倾斜情况下下沉,加强观测,及时纠正倾斜。位移纠正措施一般是有意使沉井向相反方向倾斜,再沿倾斜方向下沉,至刃脚中心与设计中心位置吻合时,再纠正倾斜,因纠正倾斜重力作用产生的位移,可有意向位移的一方倾斜,纠正倾斜后,使其向位移相反方向产生位移纠正。

沉井下沉产生扭转的原因是多次不同方向倾斜和位移的复合作用引起的,可按上述纠正位移,倾斜方法先纠正位移,容纳后纠正倾斜,使偏差在允许范围以内。

沉井制作尺寸的允许偏差见下表一。下沉完毕的沉井,允许偏差应符合下表二:

表一:沉井制作尺寸的允许偏差

表二;下沉完毕的沉井允许偏差:

在做沉井施工时,需注意周围的管线和建筑物,在沉井时需注意时刻进行观察,防止管线和建筑物下沉和开裂,以确保施工安全和施工顺利进行。

主要施工机械设备与材料

以上施工机械可视工程进度作适当增加。

本工程为苏州工业园区取水口管道工程φ2200顶管工程,位于苏州工业园区内,全长356米,为双排管顶进。棺材选用“F”型钢筋砼管,管径为φ2200,均为直线施工,采用泥水平衡顶管施工。

根据该地区的《地质勘察报告》显示顶管主要位处于灰色粘质粉土层。该土层含云母碎片,夹粉质粘土及薄层粉砂。该土层特点:

含水率高;2、重度高;3、孔隙比高;4、渗透系数高

注浆、辅助系统安装

测量及导轨安装 3天主顶、后座、机头拼装、系统安装

及调试 联机调试出洞施工

1 2 2天 3 1天 4 1天 7 推进施工 8

1天 泥水系统安装 12—18m/天 1天进洞施工

四、顶管施工的工艺流程

(1)、本工程选用单刀盘泥水平衡掘进机,该掘进机由二段一绞组成,有利曲线的形成。其优点是自重轻顶进速度快纠偏灵活,对掘进的周围土体的扰动较小,能很好的控制沉降量及对各种管线的影响。

(2)、该机型的施工原理是建立在泥水平衡理论基础上的。即:掘进机正面压力与所处的地下水压PWh和土压力P处于平衡状态;泥水排除量与掘进机顶进体积的平衡。

该机面板上设有土压力传感器,可精确测量土仓内土压P,从而有效控制路面沉降,在理论上我们可以将P控制在Pa±20Kpa之间,这样就能达到了土压平衡。

单刀盘泥水平衡掘进机,其基本工作原理是由机头前大刀盘对土舱内的土体进行切削搅拌,然后利用机头内的水管 将土舱内的泥土进行稀释,用泥水管排出。顶进时,油缸推进速度与泥水管排泥水量控制好,使他们在顶进过程中始终保持在一定压力范围之内。

测量放样保证精度,采用三测回制。

必须选择天气晴朗,相对湿度较小的天气进行。

(1)两井通视,采用二秒级经纬仪按设计要求放出顶管轴线,在地面设控制桩,通过空导点用二秒级全站仪放出,通过控制桩对轴线复核,复测控制桩时,必须做到三测回以上,用经纬仪时,盘左,盘右要同时测,消除误差。在顶管施工期间必须对控制点进行复测,每顶50cm对控制桩复测一次,轴线测量仪器点每班都需校准。

(2)由于地面的建筑物等,那怕是绿化都要保护好从而造成了两井不能通视,无法直接利用井的预留孔中心测出顶进轴线,则采用空导点坐标来测出顶进轴线。

通过控制桩用仪器定出井下管道顶进轴线测量仪器的位置;同时在测量仪器的对面井沿口与井壁上分别设置测量仪器的复测校核点与线,以便在管道顶进轴线测量过程中对仪器自身位置的位移监察。

每隔6个小时复测一次。

在井内设固定的测站,根据设计坡度,经纬仪调好垂直角度,一镜子看关靶上刻度。

顶管掘进机内垂直面设置顶进轴线灯箱型光靶;

顶管掘进机内水平面设置坡度板,测量掘进机的倾斜和旋转。

在顶进过程中要经常对顶进轴线的测量,每顶进250—300mm测量1次,并记录2次/节管子,顶进轴线与设计轴线一旦发生偏差,要及时采取纠偏纠正措施,减少顶进轴线与设计轴线的偏差数值。

在出洞、进洞及纠偏过程中,适当增加测量次数。

D.设置对工作井位移与倾斜的监察点,实行不定时监察,随着顶力的增加而增加工作井位移与倾斜的监察测量的频率。

把地面上建立的测量控制网络引放至工作井内,并建立相应的地面控制点,便于顶进施工时进行复测。

工作井内测量放样,精确测放出顶进轴线。

安装顶进后靠,顶进后靠的平面应垂直与顶进轴线,后靠与井壁结构砼之间的空隙要用砂浆或砼填塞密实。

安装主顶装置和导轨。想将他们大致固定,然后在测量的监测下,精确它们的位置及坡度,直至满足要求为止,随即将它们固定牢靠。

工作井内的平面布置。搭建井内工作平台、安装配电电箱、主顶动力箱、控制台等,铺设各种电缆、管线、油路等。井内平面布置要求布局合理,保证安全,方便施工。

地面辅助设备的安装及平面布置。辅助设备主要有泥浆输送系统、供电系统、管道设备等的安装调试,此外还有管道拼接、 管节堆放、临时弃土场的安排以及吊车泊位、安全护栏等的布置。

地面辅助工作及井内安装结束后,吊放顶管工具管,接通电气、液压等系统,进行出洞前的调试。

(a)、出洞的技术措施

出洞前,先在洞口处安装止水圈,其作用是防止工具管出洞时正面的水土涌入工作井内,另一个作用是防止顶进施工时的减阻泥浆从此处流失,保证能够形成完整有效的泥浆套。

(b)、工具管出洞

(1)、将工具管推进至离洞口1m处停止。

(2)、在确保安全的情况下,在工作井外侧所顶管道范围内,依次从一侧向另一侧钢板桩。

(3)、在确保安全的情况下,用空压机凿除井壁洞口,将凿除物清理完毕。

(4)、为防止掘进机出洞时产生叩头现象,可以采用延伸导轨。并将前3节钢砼管与机头做成可调节钢性联接。

(6)、继续推进工具管,在安装第一节管前,应将工具管与导轨之间进行限位焊接,以免在主顶缩回后,由于正面土压力的作用将工具管弹回。

(7)、缩回主千斤顶,吊放钢管。

(8)、割除限位块,前三节与工具管连接用刚性连接后,继续顶进。

根据地址报告显示:内摩擦角φ=31.3°内聚力c=8.4Kpa

重度γ=18.3Kpa

PO=KO*γ*H=58Kpa

Pp=KpγH+2C√Kp=319Kpa

其中:Po—静止土压力Kpa。

Pa—主动土压力Kpa

Pp—被动土压力Kpa

γ—土的容重(KN/M3)

Ko—静止土压力系数,取0.55

Kp—被动土压力系数,tg2(45+φ/2)

(2)、迎面阻力Fo=πr2Po=23T

管壁综合摩阻力F1=(F0L)/COSI/2=462(f0—综合摩阻力取2.5T/M2)

F总=FO+F1=485T〈后靠承载力,故不加设中继间〉

以上摩阻系数根据经验取值,实际情况根据注浆效果确定。

根据施工经验,同土质顶管的摩阻系数可以达到0.2甚至更小

出洞工作结束后,即可进行正常的顶进施工。正常顶进时,先在顶管机头内注入水,注水比例土水为1:6,并且经由小刀盘切削,由管道内泥浆管运送至井边始沉池和终沉池。然后将泥浆外运。

一节管节顶进结束后,缩回主千斤顶,拆除洞口处的管线,吊放下一节,然后焊接洞口处的管线,再继续顶进。

顶进施工期间,管道内的动力、照明、控制电缆等均应结合中继间的布置分段接入,接头要可靠。管道内的各种管线应分门别类的布置,并固定好,防止松动滑落。

在工具管处放置应急照明灯,保证断电或停电时管道内的工作人员能顺利撤出。

管道内的设备安装和管线布置,用冲击钻在管壁上凿一个洞,用φ10钢筋做成弯钩固定在管壁上,等施工结束后割除。

顶进中还需注意地层扰动,顶进引起的地层形变的主要因素有:工具管开挖面引起的地层损失;工具管赳偏引起的地层损失;工具管后面管道外周空隙因注浆填充不足引起的地面损失;管道在顶进中与地面摩擦而引起的地层扰动;管道接缝中泥水流失而引起的地层损失。所以在顶管施工中要根据不同土质、覆土厚度及地面建筑物等,配合监测信息的分析,及时调整土压平衡值,同时要求坡度保持相对的平稳,控制纠偏量,减少对土体的扰动。根据顶进速度,控制出土量和地层变形的信息数据,从而将轴线和地层变形控制在最佳状态。

机头出洞前在机头出洞口15米处每隔3米设置一个沉降观测点,通过观测沉降点的变化及时调整顶进参数,进一步保证推进土压力的精度,从而有效减少土体的隆沉

十、工具管进洞的技术措施

为保证工具管能顺利进入接收井预留洞,在离接收井15M左右时要加强对顶进轴线的观测,及时纠正顶进轴线的偏差,保证工具管顺利地按设计轴线进入预留洞。

为防止预留洞封门打开后洞口外的水土涌入接收井内,可以考虑在工具管达到接收井前,先对预留洞前的土体进行加固,加固采用压密注浆法。除进行土体加固外,在井内预留洞处装置一道橡胶止水带,以防止工具管进洞时水土涌入井内。

工具管进洞后,尽快把工具管和混凝土管节分离,并把管节和工作井的接头做钢性接头。

预进施工中,减阻泥浆的运用是减少顶进阻力的主要措施,顶进时通过管节上的压浆孔,向管道外壁注入一定量的减阻泥浆,在管道外围形成一个泥浆环套,减小管节外壁和土层间的摩擦力,从而减小顶进时的顶力,泥浆套的好坏,直接关系到减阻的效果。

为了做好压浆工作,在工具管尾部环向均匀地布置了四只压浆孔,用于顶进时跟踪注浆。钢管管节上均匀切割布置四只压浆孔,其后每4节管节里有一节管节上有压浆孔,压浆总管用2’’耐压橡胶管,除工具管及随后的三节钢管外,压浆总管上每隔6M装一只三通,再用压浆软管接至压浆孔处,顶进时,工具管尾部的压浆孔要及时有效地跟踪压浆,确保能形成完整有效的泥浆环套,钢管管节上的压浆孔是供补压浆用的,补压浆的次数及压浆量根据施工时的具体情况确定。

减阻泥浆的性能要稳定,施工期间要求泥浆不失水,不沉淀,不固结,既要有良好的流动性,又要有一定的稠度。

触变泥浆的配方和性能指标

减阻泥浆的拌浆制度要严格按操作规程进行,催化剂,化学添加剂等要搅拌均匀,使之均匀化开,膨润土加入后要充分搅拌,使其充分水化。泥浆拌好后,放置一定的时间才能使用,压浆使通过储蓄池处的压浆泵将泥浆压至管道内的压浆总管,然后经由压浆孔压至管壁外,施工中,在压浆泵,工具管尾部等处装有压力表,便于观察,控制和调整压浆压力。在压浆支管处的浆液压力一般应控制略高于土体静止土压力,约为1.1PO。

管道照明电源电压采用24V,供电线路采用三相五线制,用圆钢(表面平滑)制成挂钩,挂设在电缆架上。

操作规程、保养制度,备齐各类警告牌。

场区内施工要注意电力线对人体及机械设备的安全距离,尤其是高压线、起重设备与高压线的安全距离为:10000V电压电源要大于3米;3万5千伏要大于4米;11万伏要大于4.5米;22万伏要大于6米。对总体来讲则安全距离可略缩小。

变压器与四周接地要牢固连接,接地电阻〈4Ω。

母线要上包,A相——黄色;B相——绿色;C相——红色。

过路应有钢管保护措施。

顶管的电缆要盘放在架子上。

顶管内电缆应离地大于1米高度挂起,决不允许乱放在地上。

顶管内照明应采用36V60W白安全灯,6M为一间隔,所有照明变压器为5只。

顶管内使用的移动电具,其电源引线不得过长,不得有接头,并有漏电开关保护。

顶管内的电缆馈出负荷开关跳闸后,一定要查清原因,排除故障,方可送电。

地面照明采用镝灯PDG——3500若干只。

配电间应有防电器火灾的消防器材,确保施工用电安全。

十三、质量标准及质量保证体系

质量标准均遵照招标文件(技术规范)中的有关章节和条款。

严格按ISO9001质量体系的要求建立工地的质量体系,认真执行质量程序文件,组织协调各项工作,实行质量监控,进行信息化施工。

质量检查的程序采用自检、互检和专检相结合的原则进行。自检既是当一道工序结束后,班组质量员按质量标准对本班组的质量进行检查,填写工序自检单签证,若发现问题,改正后再进行验收。互检为施工队对班组的质量情况进行对照检查,奖优罚劣,可起到督促作用并帮助整改。专检是项目部专职质量员对各道工序按设计文件、施工规范、验收标准进行验收,同时给工程好坏予以评价,对不和部位开示整改通知限期整改。

十四、安全、文明施工管理

严格执行招标文件中安全生产协议书及治安,消防协议书中所规定的内容,并结合工程特点做到以下几点:

本工程以井下作业为主,工程安全管理上要求“安全第一”的指导思想,必须贯彻在工程施工的始终,切实认真贯彻有关安全生产、文明施工的规章制度,加强对安全生产、文明施工的检查,使管理工作标准化。

提高安全管理水平,以防为主是本工程安全管理的目标,使每个施工人员树立以“安全第一”、“预防为主”的安全生产意识,根据本工程的施工特点,认真抓好施工现场的“八大纪律”及“三大操作规程”为重点的安全基础工作。

二通:施工现场人行道畅通,施工工地沿线单位,公用道路出入口畅通。

三无:施工中无管线事故,施工无重大伤亡事故GBT9966.2-2020标准下载,施工现场周围道路平整无积水。

五必须:施工区域必须严格分离,施工现场必须挂牌施工,工地现场材料必须堆放整齐,生活区必须清洁文明,工地现场必须清洁文明,加强以文明施工的思想工作。

治安保卫、卫生及管道内排水排风具体措施

管道内排水:在管道内安装一路排水管道,在工作面放一台潜水泵及时抽掉积水。积水抽至排水管内送至工作井,由工作井内泥浆泵抽送至地面排水沟。

管道内排风:在管道内安装一路排风管路。

消防给水及消火栓系统技术规范 GB50974-2014[附条文说明]严格执行消防条例的有关规定和执行各级《安全防火规定》。

在施工现场仓库、木工间、机焊、配电间、办公室等处配备好足够的消防器材,并要加强管理和保养,以备使用。

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