顶管工程施工方案(钢管).pdf
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1、 DN2600 钢管顶管工程 施 工 方 案 武汉市水务建设工程公司 二 OO 五年三月八日 目 录 第一章 工程概况 第二章 工程施工目标 第三章 工程施工布置 第四章 主要施工方案 一 沉井施工 二 2600 顶管施工 第四章 工程质量保证措施 第五章 安全、文明施工措施 第一章 工程概况 一.工程情况叙述 本次工程位于宁波市瑾县,属于宁波市郊区,整个工程位于山脚下,从公路一侧的工作井,斜穿越公路,再穿越树林,最后顶入山中的坑道内。顶管管道口径为2600mm,管材为钢管。整个顶管长度约为 240 米。由于位于山脚下,土层中含有大石块,直径在 50300mm,在顶管过程中需要进行挖掘取出石块
2、,因此无法采用封闭式顶管掘进机,针对这一情况,我们选用网格挤压土压平衡式顶管掘进机,以保证顶管施工的质量、安全和速度。工程量:1.沉井工作井 8.54.5m 2。2600 顶管约 240m 第二章 工程施工目标 一。质量管理目标 工程质量目标达到合格,符合设计规定的质量要求。二。进度目标 本工程计划施工工期为 80 天.确保在施工工期内完成整个工程施工.三。安全施工管理目标 确保本工程安全重大事故为零.四。文明施工管理目标 在本工程施工中,必须创建文明工地,创安全无伤亡事故。五.环境保护目标 1。控制粉尘污染,保护人民健康;2。保证原有交通的正常通行和维持沿线生产生活用电及通讯等管线的正常使用
3、。3。确保施工沿线排水通畅,防止积水现场发生。第三章 工程施工布置 一。工程施工准备工作 1。施工现场情况 根据图纸,组织公司施工技术人员至施工现场进行实地踏勘。2。施工测量及准备工作 根据甲方的交桩记录及有关本工程的测绘资料,检查施工现场的控制桩,导线点,水准点是否正确、松动等,并及时做好攀线桩等保护措施,若发现问题极时汇报。测放临时水准点时,闭合偏差必须12K1/2mm,达到精度要求,并报请监理复核通过后方可采用。3.工程材料准备 进入工地的材料须具有完整的质量证明,即质保单,对没有质保单的材料坚决清理出场。原材料经复试合格后才能使用。二.施工总平面布置 1.接电布置 电源从总电源点接入本
4、工程施工点。2.排水措施 本工程的排水将采取排水沟予以解决,在临时设施周边开设排水明沟,同时注意环保,不能将污水直接排入水体 3。在业主指定地点建设生活区或租用房屋。第四章 主要施工方案 一。沉井施工 1.概述 本次顶管施工设工作井一座,采用沉井。内径尺寸为 8。54.5m,沉井必须精心组织施工,控制地面沉降,确保施工质量、施工安全及保护环境尤为重要.2。人员安排 序号 工种 人数 备注 1 钢筋工 3 2 模板、支架、木工 4 3 砼工 2 4 电焊工 1 5 电工 1 6 其它工 2 7 吊车驾驶员 1 总计 14 3。沉井主要施工机械和设备表 序号 设 备 名 称 型 号 数 量 备 注
5、 1 挖掘机 1M3 1 台 2 履带吊 15t 1 台 3 装卸车 8t 1 辆 4 配电箱 200KVA 1 台 5 潜水泵 3 2 只 6 污泥泵 3”1 台 7 高压水泵 1 只 8 钢筋切割机 6Q-400 1 台 9 弯筋机 1 台 10 钢筋对焊机 RZN-2000B 1 台 11 电焊机 BX3300-2 1 台 12 喷射井点 1 套 4。沉井施工 本次施工,我方先进行沉井基坑的开挖,开挖深度为 1。2 米,待砂垫层和素砼垫层完成后,制作沉井。混凝土强度达到 100后方可进行沉井的下沉施工。沉井采用分节制作一次下沉的工艺,根据设计要求,沉井井筒及其它部分砼等级为 C25,垫层
6、混凝土等级为 C20,封底混凝土为 C20。地下部分混凝土抗渗标号为 S6,水泥采用普通硅酸盐水泥,砂采用中粗砂,水灰比不大于 0。5。本次顶管工作井后靠处井壁厚度为 0.8 米,其余处井壁厚度为0.6m.井身分二次浇筑。第一层制作高度 0 到 3.00m,第二层为 3.00m到顶。沉井的下沉采用排水下沉,干封底。4。1 沉井施工工艺流程图 放样、定位 基坑开挖 砂垫层、素砼垫层 立内模及脚手架 绑扎钢筋、安置预埋件 立外模 分次浇筑砼 砼养护、拆模 下沉减摩措施 下沉 沉井封底 4。2 放样定位 根据设计图上沉井坐标放样,定出沉井中心桩位和纵横轴线控制桩。4.3 开挖基坑 4.3.1 基坑开
7、挖工艺流程 4。3.2 按设计要求,基坑开挖深度 1。2 米,边坡按 1:0.5 放坡,人工修坡,必要时用砂包垒坡或水泥砂浆抹面,防止塌坡。基坑土方开挖采用机械施工,配合人工进行边坡修整和基底土修整.开挖出的土方应随时外运。4。3。3 基坑底部若有松软土体全部予以清除,并回填砂性土,整平、夯实.4。3。4 基坑平面尺寸为从刃脚边到基坑底边距离 2.0 米,以利沉井制作时搭设脚手及以后的井点施工。在基坑底边处开挖 2020cm 的排水沟与坑内的纵横排水沟接通进行排水,坑内四周设置集水井,人工修整坑底 基坑土方挖运 基坑定位 排水沟、集水井施工 下道工序施工 集水井比排水沟低 500mm,井内设
8、2 台潜水泵,将坑内积水排出。4。4 砂垫层、素砼垫层 为保证沉井制作时的重量通过素砼垫层扩散后的荷载不大于下卧层地基土的容许承载力(因刃脚处的土质杂填土,下卧层地基土的容许承载力为=6.5t/m2),故铺设相应厚度的砂垫层.砂采用中、粗砂,并捣实,以保证其密实度。为了扩大沉井刃脚下的底模板,便于沉井下沉,故在砂垫层上铺设砼垫层。砂垫层厚度计算如下:由 N/(b+2Htg)得:N/b H 2tg 其中:H 为砂垫层厚度 N 为沉井单位长度重量 N=G/L=8t/m(G 为沉井自重,L 为刃脚周长)为下卧层极限承载力 =6.5t/m2 b 为素砼垫层宽度 取 b=0。8m 为砂垫层应力扩散角 =
9、2634 那么,H0.43m 根据施工规范,取砂垫层厚度为 0。5m,采用中粗砂,且分层洒水夯实.素砼垫层厚度一般取 0。15m,素砼用 C15。待素混凝土垫层强度达到 25%以上后,方可支模制作沉井。4。5 沉井制作 沉井分二节制作,一次下沉(带框架及隔墙分两次下沉),二次浇筑之间设施工缝,采用钢板止水片,浇筑砼之前,应对施工缝进行凿毛清洗,应注意边角尽量不要损坏。浇筑砼之前,应先浇筑一定量的同一标号砂浆,随后再浇砼,以保证施工缝处不产生渗漏。4。5。1 模板施工 在立模前应由测量测定井中心和井壁、底梁的中心线,指导立模工作。沉井制作采用定型钢模及扣件、脚手管配套使用,井壁用定型钢模竖向叠高
10、,底梁、底板槽、刃脚斜面处用木模与钢模配合搭设。立模必须严格按施工要求和翻样图立模,拼模平整、铅垂,支架围檩安装牢固,内模立好后要求校模,校正合格后方可立外模,模板采用48 钢管及相应钢扣件进行加固,内外模用14 的拉条螺栓来连接,拉条螺栓按 60/90 分布,拉条螺栓中间设置 5050 的止水片,并与螺栓焊接密缝。立模前应在模板表面涂以脱模剂。并且在钢筋绑扎时,不能沾污在结构钢筋上。4.5。2 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。钢筋绑扎必须严格按设计要求及操作规程进行,钢筋的骨架都应以定位垫块或座子稳固在规定的位置上,所
11、有交叉的钢筋处都用软铁丝绑扎牢固,绑扎好的钢筋骨架都应有足够的刚度和稳定性。钢筋 在入模前应在底部和侧部绑好砼垫块。为使钢筋位置在灌筑时不致变动,可增加扎结点或加撑筋。已绑扎好的钢筋骨架不得践踏或放置重物。钢筋对接按冷绑 35d,单面焊 10d,双面焊 5d 进行。4.5。3 混凝土浇筑 沉井制作采用商品混凝土,在浇筑过程中按规定要求制作砼试块.混凝土浇筑前,对模板内的杂物和钢筋上油污等要清理干净,对模板的缝隙和孔洞应预堵严。混凝土下料时要求沿墙周围均匀进行,不得在某一处的井壁内集中下料,靠振动器赶淌混凝土,不允许造成高差过大的现象。不允许在模板外侧振捣。浇捣混凝土时采用70 型插入式振捣棒,
12、并配部分50 的振动棒人工振捣,以解决可能钢筋间距过密而振捣困难问题,振捣时每层砼厚不得超过 50cm,并保证上、下层砼浇筑时间不大于砼初凝时间,上层砼振捣时,应插入下层砼约 5cm,以消除二层砼之间的接缝。振捣时要注意控制振捣棒的插入时间和插入位置的间距,要快插慢拔,均匀排列,切忌漏振、少振和多振,也不能在同一深度过度振捣,以免模板发生爆模现象。浇筑时应控制好砼的坍落度,滑槽应伸入钢筋网片,随浇筑进行,逐步提升,以防产生离析。砼布料要求合理分配、均匀对称.4.5.4 混凝土养护 每次浇砼后,养护工作要及时跟上,应在浇筑完成 12 小时内进行覆盖或养护,根据不同气候采取相应措施,气温较低时,可
13、覆盖多层草包和土工布,井壁侧面挂草包,及少量或不浇水。一般气候条件上,可覆盖土工布及草包,保证覆盖材料湿润,待砼强度达到设计强度 70%后,方可浇上一层砼。当砼强度达到 2。5Mpa 时,方可拆除模板,模板拆除后应将井壁内外的所有拉杆割除,并用 1:2 水泥砂浆封堵,以防目漏水.当砼强度达到 100之后,沉井才可下沉.4。5.5 施工缝处理 施工缝采用钢板止水,钢板尺寸为 4003,缝的上下两侧各200,设置在壁板厚度的中间,第二节井体浇筑之前,应将施工缝进行处理,并注意不要损坏砼边角,同时将施工缝处清洗干净,不得有土块、垃圾等杂物。浇筑砼时,应先浇筑 1020cm 厚的与砼内砂浆成份相同的砂
14、浆进行接浆,然后再浇筑砼。沉井制作完成,达到拆模强度后,及时拆模,对拉条螺栓进行处理。处理时,将拉条螺栓处凿出直径 10cm,深 2cm 的凹坑,再从凹坑根部割除露出的拉条螺栓,并且立即用 1:1 砂浆进行修补和养护。沉井下沉之前,对井外壁施工缝上下各 25cm 范围内涂以环氧沥青漆二度,以确保施工缝处不产生渗漏。4。6 喷射井点降水施工工艺 4.6。1 施工参数 井管距沉外壁为 3m 成环形布置共 16 根井管,另设两观察井管。降水井成孔孔径 80cm。管长 12m,直径为 40cm,井管底部为 2m长网。井管外回填滤砂至管底以上 15m,其上填粘土至地面。观测井用喷射井点外套管沉设。在基坑
15、单边设置降水总管和泵房。泵房内设多级离心泵 2 台,每台功率 100KW,水箱一座,容积 10 立方米。在混凝土强度达到设计强度 50后,向井内充水使井内外均达到静止水位,方可停止降水。4.6。2 井点施工 a。施工流程 平整场地清除地下障碍物 b。施工准备 成孔过程中使用的砂、粘土和井管等材料堆放于材料堆场中,成孔过程中泥浆循环使用。井点沟槽放样和开挖并设置集水井 机组、水箱就位,铺设总管,搭井点泵房 水 箱 通 水、机 组 通电、试泵及总管试压 井管落料 拼装井点 井点试压及试真空度 冲孔,同时机组开始运转 埋管、灌砂 井点孔封口 井点支管开始抽水、进行洗井 回水管接入水箱,支管正式工作
16、水箱换水和清洗水箱 正常降水 c.材料准备 井管使用成品钢管,也可在现场用 S2S7 钢板卷制,在焊接时要进行借口焊接并检查焊接质量,不得有渗漏和砂眼。滤管使用成品滤管,滤管部分用 2 层 60 目尼龙纱包扎,要求所有孔眼必须全部包紧、扎牢.井管外回填的砂高 15m,必须采用优质人工砂,其粒径要求在 11。6mm之间。d。钻孔 现场准确放样后,钻机就位,开始钻孔。为防止表层不稳定土层发生塌方,可事先挖去表层填土,埋设一高度约 2m的钢制套环,其内径为降水孔孔径,套环后背填土密实。钻孔使用 GPS15钻机,钻头直径 80cm.钻孔速度控制在每分钟 50cm。在钻进时,从空心钻杆压入清泥浆,压力约
17、为 0。5Mpa,使钻孔过程中产生的重浆顺利翻出孔口被排出。钻孔垂直度控制在1以内,在现场架设经纬仪监测钻杆垂直度,及时纠偏。钻孔结束,提起钻头和钻杆,用测偏仪测量孔斜和孔深,钻孔允许超挖11.5m,测量结果满足要求即可下放井管。e。下放井管 井管在现场逐节焊接后下放直至设计标高,焊接不得有渗漏和砂眼,下放过程中应使井管保持垂直。若井管下放至某一高度时下不去,可向井管中加入清水,增加井管重量,迫使其下沉;若井管仍下不去,则可能孔壁发生塌方,应拔出井管重新钻孔.f。投砂和投粘土 井管内插入细长空心管,并将井管口密封。空心杆中压入清水,在压力作用下使清水从滤网中压出,迫使孔中泥浆上浮,同时在孔中投
18、入人工砂,在人工砂下沉过程中,其中杂物随泥浆上浮而带走,同时孔中泥浆逐渐置换为清水,此过程即为“动水投砂”。单井投砂量不得少于设计总量的 95。投砂结束后,停止 1 小时左右,使砂逐渐压密,此时停止压入清水。用测绳测量砂面高度,若高度为达到要求,补投少量砂即可。投砂结束,回填粘土至管顶标高.g.洗井 在成孔过程中,孔壁上将形成一层泥皮,隔断了井孔与含水层的水力信道,导致井出水量很小或抽不出水来,也就达不到降水设计要求。洗井的目的就在于破坏滤管处孔壁的泥皮,清楚滤砂中的泥浆,形成顺畅的水流信道。洗井采用提拉活塞杆和空气压缩机联合洗井.先在井管中安装活塞杆,用吊车或葫芦提拉活塞,使在井管内造成局部
19、真空,孔外地下水在压力作用下冲破泥皮涌入井管中。提拉活塞约 2小时,至出水基本清为止。然后撤出活塞杆,在井管中安装细长空心杆,杆的低端距离滤管顶约 5m,杆的另一端连接空气压缩机.压缩机通过细杆将空气压入井管中,在细杆底周围水气混合物上浮,使局部形成负压,地下水在压力作用下涌入井管内。空气压缩机洗井约 4至 6 小时,直至出水含砂量符合规范为止。h.降水施工技术要求 井点出水含砂量应小于规范值。砂滤层的砂的规格必须严格按照设计要求.孔壁垂直度应控制在 1/300,以保证滤管外有足够厚度的砂层。井管平面位置偏差不宜大于 20cm,井管管顶标高偏差不大于10cm,井管应垂直位于孔中央,井管不得碰到
20、孔壁.井管焊接要求严实,没有渗漏和砂眼.投砂量不应小于设计总量的 95。i.降水运行 井点系统安装完毕后,先进行试抽试灌,以检查有无漏气现象。发现“死井”、漏气和漏水现象即进行补救处理,确保正常运转使用。井点开始出水一般是先大后小,先混后清。正常的排水是细水长流,出水澄清。用真空度作为判断井点良好与否的尺度,应经常观测,一般不低于 400500mm 水银柱高。如真空度不够,通常是由于漏气,应及时修复。井点管淤塞,可通过听管内水流声,手扶管壁感到振动来判断.如井点管淤塞严重影响降水效果,应用高压水冲洗井点管或拔出重新埋设。水位下降情况通过观测水位观测孔来掌握。根据基坑涌水量,井点管的涌水量,基坑
21、降低水位要基本上能达到设计要求,才能保证挖土顺利进行。降水运行期间应有专人负责检查工作水压力、出水量、水位 高,并有专人负责机械设备的维修与保养.降水运行过程中,应备有双路电源,同时应备有一套备用电源,防止突然的停电造成的严重工程事故.4。7 沉井下沉 4。7.1 下沉系数计算:K=G/(Rf+Rt)其中:G 为井身重量及施工荷载 Rf为井壁摩阻力(取摩阻系数 1。6t/m2)Rt为刃脚踏面及底梁反力(取摩阻系数 7t/m2)G215t Rf5.15(6+0.64+3。5)21。6184t RtfTFT+1/2 fTF斜(24。60。3)7=52t 在掏空刃脚斜面及底梁的情况下:Rt0t 那么
22、 K=G/(Rf+Rt)=210/184=1.14 K 值大于 1,沉井可顺利下沉。K 值是建立在采用泥浆套减摩措施和刃脚踏面板及底梁挖空的情况下.在沉井快到位时,可不挖空刃脚底,沉井可顺利下沉到位。4.7.2 沉井排水下沉施工 a.待沉井混凝土强度达到设计强度的 70以后进行下沉施工.b.在敲拆垫层混凝土时应均匀对称进行,先外测后内侧,步调一 致,逐步推移,以防止沉井产生不均匀。c。排水下沉的沉井采用 15T 履带吊抓斗干挖下沉法施工,进行 24 小时昼夜施工。d。施工准备 在三个仪器监测站相对应处井壁上弹出纵横间距为 200mm 的墨线,引测三个基准点至基坑外侧加以保护,并测量、记录下沉前
23、的原始值,以控制沉井下沉过程中井体的偏斜、扭转量。施工前进行施工交底,并由施工管理人员统一指挥.对监测的经纬仪、水平仪进行严格检测,将仪器误差降至最低限度。基坑四周共设置 1 台履带抓吊。e.一切施工准备就绪后,开始井体下沉、挖土施工,以井壁和底梁交接形成四个施工块.为保证沉井平稳下沉,各施工块同步均匀对称进行挖土。f.先挖底梁下部土,后挖刃脚边侧土。g.挖土时水准仪随挖土进程引测标高,用小竹板桩作挖土标高控制点,每 2m2m 左右设立一根,以确保挖土标高。h。为了提高井底土体的稳定性,在保证刃脚下土体不发生整体滑动破坏的条件下,在开挖过程中采用先挖刃脚周边,后挖中间土体。在层层开挖过程中,采
24、取先校正倾斜(在刃脚高处多挖,在刃脚低处少挖)然后分层开挖,做到各施工区同步开挖,使井体能均匀下沉。i。沉井下沉过程中加强对水位观测井的水位观测。保证降水达到预 定效果,一旦发现“死井”、漏气或漏水现象及时采取补救措施。j.各施工区域挖土均由一施工员在井顶上安全护栏内指挥,施工员通过对讲机与监测人员密切联系,以控制各区域挖土进度。k.沉井下沉施工和监测作业采取 24 小时连续施工,施工、指挥监测人员轮班上岗工作。夜间施工应保证施工区域的照明.l。由履带抓斗吊挖出的土方,通过土方车驳运到土方临时堆场。m。在监测过程中,观测沉井下沉速率,尤其是不同土质层沉井的下沉速率并绘制下沉速率表。在沉并接近设
25、计标高时加强观测濒率,预留 0。51.0m 的自沉高度.根据下沉速率适当调整挖土速度,减缓沉井下沉速度。n。沉井下沉至设计标高,密切进行沉降观测,在 8 小时内下沉量应不大于 10mm 时,方可进行封底施工。4。8 沉井封底及底板施工 4。8。1 本沉井采用干式封底.封底前整理好锅底和清除淤泥,对新老砼接触面凿毛清洗,并在井内设置 1 个集水井,集水井用450 砼管,用水泵将集水井内水抽出基坑,排入临近或河浜内,以确保基坑内呈无积水状态。.4。8。2 封底时,先摊铺 20cm 碎石垫层,再浇筑 C20 素砼垫层,厚度 30cm。素砼封底应按实际倾斜情况分仓进行。每仓对称、均匀、连续一次浇完,不
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