雨污水管道工程施工方案及施工方法.doc
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1、雨污水管道工程施工方案及施工方法1.1 总体施工方案1.1.1 管节订货生产各种材质的管节订货生产,选择上海市有资质、质量信誉好的厂家生产。对于大批量用管,如果一个厂家生产能力有限,难以满足施工进度要求,则应增加订货渠道。积极配合工程监理组织日常检查、抽查、试验等方法检查鉴定产品质量是否满足本工程质量要求。1.1.2 顶管施工本标工程顶管施工主要集中在淞发路或与之紧邻的其它路段。顶管施工工作井和接收井围护结构为700SMW工法桩,钢筋砼内衬采用工程用胶合木模板(方井主要采用钢模);井底压缩注浆厚度3.00m。考虑到水泥土桩身抗渗性能不太理想,井周布置管井井点抽排水。本标工程顶管管径主要为100
2、0管,各段顶管长度在23279m之间,由于管内净空小,出土困难,按一般做法,均采用泥水平衡顶管机头。由泥浆泵泵出的泥水经过高频振动泥浆筛和旋流除渣器分离后,泥水返回机头泥水仓,软土在附近空置场地上临时贮存,夜间用泥浆槽车运出。本标段唯一直径较大的顶管为1650管,顶管长度71m,采用土压平衡顶管机头。由于运距较短,采用螺旋机出土入手推车斗,人工推出管外,再用吊车吊出工作井。顶管主要安排:主要原则是:配合道路施工,顶管施工由段连成片,施工一片,利索一遍,不搞全面开花,增加交通疏解难度。首先进场施工的将是两台1000砼管顶管机头,各自完成的段落顺序如下所列:其一:从淞发路到W1-5工作井向W2-2
3、接收井顶管,长度220m;完成后从淞发路W1-5工作井向W4-2接收井顶管,长度279m,累计顶管499m。其二:从淞发路W2-4工作井向W2-2接收井顶管,长度103m,完成后从淞发路W2-4工作井向W2-5接收井顶管,长度27m;再从淞发路W2-6工作井向W2-5接收井顶管,长度23m;接下去是从W2-6工作井向W2-7接收井顶管,长度34m;从淞发路W3-2工作井向W2-7接收井顶管,长度193m;从淞发路W3-2工作井向W3-4接收井顶管,长度201m。累计顶管581m。第二批进场施工的是1350、1650砼管顶管机各一台,分别完成淞南路Y2-5工作井向Y4-7接收井顶管,长度25m;
4、淞良路Y2-8工作井向Y2-10接收井顶管,长度71m。1.1.3 骑马井施工骑马井施工前地下管位下按设计要求的范围,进行压密注浆加固,骑马井筒,采用附近场地就近预制,类似于下沉井的方法;施工中做好测量定位工作,采用管井井点降水。骑马井施工在顶管工作完成后连贯进行。1.1.4 截留井施工截留井采用钢板桩围护,轻型井点排水,机械挖土方式成坑,现浇钢筋砼主体结构,并配合管道敷设,完成井壁预留洞口处管道连接安装。1.1.5 管道开槽埋管施工管道开槽分段按顺序进行,每槽段开挖长度3050m,基坑挖深较浅的采用横列板支护,较深的采用钢板桩支护。单排轻型井点降水,施工一段,成活一段,开槽段沟槽两侧不留余土
5、,所需的良质土由后段开挖时产生。管道开槽施工可同时开展34个工作面,但要相互分开,以免严重影响交通。与顶管施工井相连的管段,应根据施工计划安排,暂缓施工。1.2 顶管施工1.2.1 顶管主要工作量淞发路W15工作井向W42接收井顶管,长度279m,1000钢承口钢筋砼管,管底标高:起点-3.06,终点-3.54;淞发路W15工作井向W22接收井顶管,长度220m,1000钢承口钢筋砼管,管底标高:起点:-3.06,终点-2.83;淞发路W24工作井向W22接收井顶管,长度103m,1000钢承口钢筋砼管,管底标高:起点:-2.74,终点-2.83;淞发路W24工作井向W25接收井顶管,长度27
6、m,1000钢承口钢筋砼管,管底标高:起点:-2.74,终点-2.72;淞发路W26工作井向W25接收井顶管,长度23m,1000钢承口钢筋砼管,管底标高:起点:-2.70,终点-2.72;淞发路W26工作井向W27接收井顶管,长度34m,1000钢承口钢筋砼管,管底标高:起点:-2.70,终点-2.67;淞发路W32工作井向W27接收井顶管,长度193m,1000钢承口钢筋砼管,管底标高:起点:-2.51,终点-2.67;淞发路W32工作井向W34接收井顶管,长度201m,1000钢承口钢筋砼管,管底标高:起点:-2.51,终点-2.35;淞南路Y25工作井向Y47接收井顶管,长度25m,1
7、350钢承口钢筋砼管,管底标高:起点:-3.80,终点-3.83;淞良路Y28工作井向Y210接收井顶管,长度71m,1650钢承口钢筋砼管,管底标高:起点:-1.50,终点-1.42;1.2.2 顶管土层情况由勘察报告中工程地质剖面图中得知:淞发路顶管管底标高在-2.35-3.54之间按设计坡度变化,顶管工作主要在3土层中进行,较深处切入土层中约十几厘米;淞南路顶管管底标高为-3.80-3.83,顶管管体下部在土层中约0.45m深,其余大部分在3土层中;淞良路顶管管底标高为-1.50-1.42,顶管基本在土层中进行。3层土质为灰色砂质粉土,层为灰色淤泥质粉质粘土。1.2.3 顶管线路沿线情况
8、淞良路顶管Y28井至Y210井线路,位于淞良路与淞发路交叉口处,横跨淞发路。工作井处左侧为某建筑工地,右侧为淞南二村居民楼,接收井处左侧为淞南地段医院,右侧为空地,地下有污水、雨水、电话、上水四道管线。淞南路顶管Y25工作井至Y47井线路,位于淞南路与淞发路交叉口处,工作井在淞南路上,接收井在淞发路上与两路呈斜交。工作井处左前侧为空地,右后侧为居民楼,接收井处右前方为居民楼。地下有污水、雨水、电话、上水四道管线。淞发路顶管从长江南路至淞肇路段目前仍为居民区,待拆迁。从淞肇路至淞良路段路北侧为居民楼区,路南侧大部分为空地。地下有四道管线。1.2.4 顶管机头选择根据前述土质和施工环境条件,同时考
9、虑到顶管距离、顶管施工排土、施工时地面沉降控制难易程度等,顶管机头选型为:1000管和1350管,采用泥水平衡顶管机,1650管采用土压平衡顶管机。各型机头性能指数如下:表4-2-1 各型机头性能指数型号参数泥水平衡式土压平衡式DBNP1000DBNP1350DDTP1650外型尺寸(mmmm)122028001675380020204100额定推力(KN)300040006000纠偏油缸(KN只)454804804最大修正角度1.502020刀盘电机(KW)11.5157.53总功率(KW)808555重量(KG)6000870091001.2.5 中继间布置由于主顶油缸允许最大顶力是由顶管
10、工作井结构的强度和顶管后靠土体的稳定性以及管节结构限定的,因此仅靠主顶顶力在顶管距离较长时是无法达到顶进终点的,必须设置一定数量的中继顶,采取逐段接力顶进。当顶进推力达到允许最大顶力的70左右时,就要设置一只中继间,而当主油缸达到总推力的90时,就必须启用中继顶。由于本工程中“F”型钢承口式钢筋砼管道实际覆土超过通用图取值范围,则需采用加强措施另行设计。 顶管总推力计算掘进机头迎面阻力F0经计算机头切削面泥水压上限值和下限值分别为:表4-2-2 机头切削面泥水压上限值和下限值管径机头中心埋深(mm)地下水位下埋深(mm)静止侧压力系数泥水压上限值(KPa)泥水压下限值(KPa)1000管7.2
11、5.26.70.311231071350管7.45.46.90.311251101650管7.55.57.00.54137113机头土舱实际控制值应介于理论计算值的上下限之间。如设定值为:1000管机头:110KPa 上限值130KPa1350管机头:115KPa 上限值135KPa1650管机头:125KPa 上限值145KPa此时机头迎面阻力按式F0=1/4D2Pmax计算,则有:F0(1000管机头,外经1.24m)157KNF0(1350管机头,外经1.65m)289KNF0(1650管机头,外经2.07m)488KN管道的综合阻力F1F1DL考虑宝山区施工时实测管壁外周摩阻力值,在管
12、壁外侧同步注入触变泥浆情况下,平均值均为4KNm2,故取此值。计算结果见表4-2-3所列:表4-2-3 管道摩阻力值顶管段落管径(mm)顶管长度(m)管壁摩阻力(KN)W15W4210002794345W15W2210002203426W24W2210001031604W24W25100027421W26W25100023358W26W27100034530W32W2710001933006W32W3410002013130Y25Y47135025518Y28Y2101650711846总推力FF=F0+F1累加的结果见表4-2-4:表4-2-4 管道总推力值W15W424520KNW15W2
13、23583KNW24W221761KNW24W25578KNW26W25515KNW26W27687KNW32W273163KNW32W343287KNY25Y47807KNY28Y2102334KN 各工作井设计情况:表4-2-5 矩形工作井W1-5W3-2基坑围护结构700双头SMW工法桩700双头SMW工法桩平面内净尺寸9.0m1.5m9.0m1.5m搅拌桩深度11.91m11.92mH型钢插入深度11.41m11.42mH型钢型号5003001220mm5003001220mm基坑挖深8.41m9.92m钢支撑3道3道内衬砼强度等级C25C25内衬底板厚度0.5m0.5m内衬环壁高度3
14、.0m3.0m内衬壁厚0.50m0.25m0.50m0.25m板底注浆厚度3.0m3.0m工作坑最大允许顶力2500KN2500KN顶力后座最小面积1.0m1.0m1.0m1.0m后靠土体加固自行决定自行决定表4-2-6 圆形工作井W2-4W2-6Y2-5Y2-8基坑围护结构700双头SMW工法桩700双头SMW工法桩700双头SMW工法桩700双头SMW工法桩平面内净尺寸8.00m8.00m8.00m8.00m搅拌桩深度11.75m11.90m17.15m17.30mH型钢插入深度11.25m11.40m16.65m16.80mH型钢型号500300122050030012205003001
15、2205003001220基坑挖深8.25m8.40m9.65m9.80m钢筋砼围檩3道3道3道3道内衬砼强度等级C25C25C25C25内衬底板厚度0.40m0.40m0.40m0.40m内衬环壁高度2.68m2.68m2.68m3.00m内衬环壁壁厚0.25m0.25m0.25m0.25m板底注浆厚度3.0m3.0m3.0m3.0m工作坑最大允许顶力2500KN2500KN2500KN2500KN顶力后座最小面积1.0m1.0m1.0m1.0m1.0m1.0m1.0m1.0m后靠土体加固自行决定自行决定自行决定自行决定 工作井的后靠土体稳定验算本工程中工作井顶管总推力大于最大允许顶力250
16、0KN的只有二个井:W1-5、W3-2;接近的只有一个Y2-8,计算后靠土体稳定性时只需考虑这三个井。先考虑矩形工作井:由SMW工法桩支护的顶管工作井,顶管顶力P通过承压壁传至桩后的后靠土体,因工法桩自身刚度较小,承压壁后的土压力一般假设为均匀分布,而桩两端的土压力为零,则总的土体抗力呈梯形分布,见下图:图4-2-1 土体抗力图图中为承压壁后靠土体因P荷载作用产生的反力(KN/m2),设承压壁宽度为b,则有将已知数据代入上式,有如下结果(按最大顶力2500KN计):Y2-8工作井为圆形,单向顶进,作较为复杂的分析计算后,可得如下近似结果(按最大顶力2350KN计):后靠土体的稳定条件为式中 土
17、的重度(KN/m3), s稳定系数,一般取s1.01.2,后靠土体土质条件越差,s取值越大;综合土压力系数,计算时根据以下分析:由于工作井钢筋砼内衬结构总体性较强,后靠土体在抵抗顶力荷载同时,还要平衡另一相对侧土体的主动土压力。依较保守的算法:式中:Kp被动土压力系数, Ka主动土压力系数, C土体的粘聚力,KPa; 土的内摩擦角从勘察报告中了解到:W1-5井处地层当h11.91m时,为3土层;在深度7.6m时进入土层;W3-2井处地层当h11.42时,为3土层,承压壁范围内均在此土层内;Y2-8井处地层当h16.72m时,为3土层,在深度7.4m时,进入土层。下表为值计算结果:表4-2-7
18、值计算结果井号深度(m)土体重度(KN/m3)C值(KPa)值值(计算结果)备注W1-5井1.9118.52.029.32.6757.6010.811.31.128W3-2井1.423.229.22.740Y2-8井6.721.632.03.0097.4010.515.91.504W1-5工作井承压壁后靠土体较差的层土稳定条件为:W3-2工作井显然是稳定的。Y2-8工作井承压壁后靠土体较差的层土稳定条件为:因此得出结论,按照设计规定的最大允许顶力施工时,工作井的后靠土体是稳定的,不需采取其它措施进行加固。 管节本身的结构对最大允许顶力的影响实际顶进施工中,顶推合力有一定的偏心度,在管内产生抗压
19、应力区。当砼最大拉、压应力达到压损或开裂的极限值时,则顶推合力的极限偏心度与此时管节能够承受的顶推力值便确定下来。根据施工经验,设计给出的2500KN顶推力,对于本工程使用的钢筋砼管,是完全能够承受的。 中继间设置计算根据前面所述的各种计算,可以确定需要设置中继间的顶管段为:W1-5W4-2 总长279m 1000管W1-5W2-2 总长220m,1000管W3-2W2-7 总长193m 1000管W3-2W3-4 总长201m 1000管中继间的设置原则是:在主顶达到允许最大顶力的70时,就要设一只中继间。由于第一节(1#)中继间推进过程中机头部可能出现异常情况,从留有一定的安全系数考虑,当
20、主顶顶力达允许最大顶力的60时,设置1号中继间。即主顶此时推力为:602500KN1500KN,此时顶进总距离为:对于1000管: 1500KN=4KN/m21.24mL1157KN1#中继环设置位置:L186m在主顶顶力增加到90时,1#中继间必须启用,因此,1#中继间装备顶力为:2#中继环在主顶推力达到最大允许顶力70时设置,即:此时1#、2#中继环之间的距离由以上计算可知,W1-5W4-2段施工需设2只中继间,其余W1-5W2-2、W3-2W2-7、W3-2W3-4段均只设一只中继间。1.2.6 顶进中线型控制及量测设备 测量仪器配备与检验配备尼康DTM-352C型全站仪(测角精度2,测
21、距精度2mm2ppm),尼康铅垂仪(精度1/4万),国产J2经纬仪,自动安平水准仪(AL-32X)。顶管施工测量所使用的仪器、附件须及时送质检单位检验,并在使用过程中经常进行检查。 控制测量平面控制由于工作井和接收井两井通视,地面测量能够采用2级全站仪直接布置地面控制桩。在顶管施工期间必须对控制桩进行复测,每顶进100m对控制桩复测一次。井上坐标点向井下传递采用联系三角形方式,点位由尼康铅垂仪垂直投设。井下控制顶进方向的基准点用钢架埋设或固定点,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,以便在管道顶进轴线测量过程中对仪器自身位置的位移情况进行检查。每顶进100m对控制桩复
22、测一次,每隔6h对仪器位置进行观测复测一次。在井内设固定的测站,根据设计纵坡,全站仪(短距离采用经纬仪)调好俯仰角度,在机头处设置控制管道轴线和标高的光靶;当因距离过长,不能采用一镜测量时,则增设中转测站。顶管机头内垂直面设置顶进轴线灯箱型尖靶。在顶进过程中要经常对顶进轴线进行测量,每顶进200300mm,测量一次,记录3次/每节管子,顶进轴线与设计轴线一旦发生偏差,及时采取纠偏措施。高程控制利用附近已知的水准点,布置二等水准线路,将高程引测到工作井附近,并设置施工高程控制点。地面高程传递到井下时,可用钢尺垂直悬挂、下系重锤至标准拉力,然后地面、井下两台水准仪同时观测。井下布设高程控制点2个。
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