施组设计下载简介：

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本标段起迄里程为2+915~3+785.521,全长870.521 m，其中2+915~3+561.224为M2隧洞段(646.224 m) ，3+561.224~3+785.521为管道段(全长224.297 m，其中管道长度为207.797 m)。

管道段地形平坦，地面标高在31.76m~29.22m间，以电磁流量计房为界，上游段（管道起点方向），地下无既有埋设的管、线路交叉，地面无建筑物，仅有一条乡村公路局部侵入管道施工范围内。而下游段，既有地下管线交叉较多，且有较宽的北环路交叉，给管道施工带来一定困难。

管道段的管道中心标高22.8m~22.5m中建xx局新建堤防挡土墙专项施工方案（78P）.doc，坡道面长57.971米，平坡面长149.826米，需穿越淤泥土质层，地下水为弱孔隙承压水，赋存淤泥和淤泥土质层中的细沙层中。

根据设计要求，结合地质及现场实际情况，对该管道段的施工按下述方法进行施工。

二、施工布署及进度安排

3+561.224~3+785.521段为管道段，该段的包括主要工程项目有6.5m长，12m深的2#闸门井（房）；10m长，15.4m深的电磁流量计井（房）以及φ3000mm长207.797 m的钢管管道。

在该管道段施工中，首先安排电磁流量计井的施工，它是管道顶进法的工作坑，否则顶管施工将无法进行，计划在90天内完成。钢管管道施工的207.797 米，用顶管法施工的直线平坡面为149.826 米，计划在230天完成。余下的57.971米段，管道设于9.49米的坡道上。该斜坡管道可采用开槽法施工，可插入顶管施工工期中施工，计划150天完成。2#闸门井插入管道施工工期内，计划60天完成。

该段施工进度详见“管道段施工进度控制图”。

采用钢板桩护壁，臂长12 m的挖掘机挖除坑内土体，机械不能挖除的土体，辅以人工挖除。砼底、壁的施工，砼采用商品砼，先底后壁，每次浇注高度3米左右，分4次浇注至设计顶标高。坑壁回填料按设计要求实施，施工中坑内有水时应加强抽水。

电磁流量计间兼作顶管工作坑，为双向顶管工作坑，总高度为15.4m，面积12×8m2净空尺寸10×6m。为钢筋混凝土井墙，井壁厚度80/100cm，底板下面换填2.0m厚碎石垫层，1.0m厚的现浇砼。鉴于施工场地狭窄，采用沉井法开挖，沉井分三节制作、三次下沉。其中，第一节沉井高6m，二节高4.5m，三节高4.9m。具体施工工艺为：

基坑开挖→铺筑垫层→第一节沉井立内模、绑扎钢筋、立外模、浇筑混凝土及养护→抽垫、挖土下沉→第二节沉井立模、扎筋、捣砼、下沉→第三节……→井底清理→铺筑碎石垫层→混凝土封底

为减少沉井开挖量，兼顾少占地的原则，采用挖掘机在工作坑上部先开挖一个深3m的浅坑，坑底尺寸沿结构边线放宽0.5m，四周边坡坡比1:0.75，作为沉井施工的先导坑。基坑采用挖掘机开挖，人工整平坑底，并设大功率潜水泵抽水进行降低地下水位。

(2)垫层铺设沉井制作

在人工整平坑底后，沿井墙中线铺筑一层200mm厚碎石、其上再铺100mm厚沙的垫层，由人工机具平整夯实，垫层宽度2.0m（比刃脚宽度两侧各放宽0.8m）。在沙垫层上沿刃脚四周再浇筑C10素混凝土垫层带，厚度100mm，宽度1.4m，用以增加坑底的承载能力，保证沉井的制作质量。同时，沿混凝土垫层带间隔1.0m放置木条，供立模和绑扎钢筋之用。

先在垫层上铺设油毛毡隔离层，然后在井底搭立满堂红脚手架，安装沉井内模，校正内模后绑扎钢筋，再立外脚手架和外模，并安装倒虹管的预留口，模板一次安装完成。

混凝土采用分层浇筑，每层浇筑厚度50cm，间隔时间少于1小时。浇筑时采用混凝土搅拌车运输混凝土到浇筑现场，通过混凝土泵进仓。经顶四周每隔约4m左右设置一个进料漏斗，并确保沉井的四角均布置有进料漏斗，以保证混凝土均匀上升。施工人员进入井墙之中进行平仓，并使用振动泵将混凝土振捣密实，拆模后养护14天以上。

当混凝土强度达到设计强度的30%以上时，拆除内外脚手架和模板。为提高混凝土早期强度，减少等强，在混凝土拌和物中添加早强剂（或早强性减水剂）。

沉井混凝土的养护以洒水养护为主，视天气情况安排洒水频率，保持混凝土表面湿润。在气温较高时，使用麻包覆盖井壁，淋水保湿，一般养护时间为14天以上。

当混凝土强度达到设计强度时，在沉井外壁涂抹沥青油，减少井壁与土体之间的摩擦力，在挖土下沉。

在第一节沉井下沉至基坑底部标高并稳定后，进行第二节沉井制作。重新在井内搭设脚手架，沿第一节沉井预埋的拉杆螺丝立模和架设工作平台，按照第一节沉井的施工方法完成混凝土浇筑和下沉（必要时对井外进行人工降土，降低摩阻力）。

(5)第三节沉井的制作

与上两节沉井的流程和工艺相同。

当第一节沉井100%达到设计强度、第二、第三节沉井达到设计强度的70%以上时，才允许下沉。下沉前，先用钢板将倒虹管预留口外端封闭，防止下沉过程中井壁外的土体流入，代沉井结束后再将封口钢板割除。沉井下沉根据地下水位的情况选取下沉方式，第一节采用排水下沉挖土法，其余两节则依据开挖后的地质及地下水情况，适时采用排水或不排水挖土下沉。

采用在地面上布置一台15t履带吊抓土，人工配合在井中掏土，实现沉井下沉。在均匀掏除沙碎石垫层后，失去垫层承托的沉井将慢慢下沉。下沉的步骤如下：

先挖除井底中央部分（窝底）土体→窝底扩挖→沉井依靠自重下沉→人工挖除刃脚处土体→沉井加速下沉→窝底土体隆起→沉井稳定→重复上述步骤，直至沉井下沉到设计高程 。见附图《沉井的下沉示意图》。

井内挖出的土体由吊机起吊吊罐，装运出井外，再由自卸汽车运走。在挖土过程中，安排8～12人井下配合挖刃脚土体，确保均匀、同步挖土。

采用抓斗挖掘井底中央土体，形成窝底，在沙类土中，一般当窝底标高比刃脚低1～1.5m时，沉井即可依靠自重下沉，将刃脚底的土体挤向窝底，再由抓斗继续抓土，沉井便可继续下沉。如刃脚底土体不易向窝底塌落，则配以射水松土。此法适于无地下水的沙类土中实施。

沉井下沉到设计标高以上2m左右时，适当放缓下沉速度。下沉到设计高程后，观察沉井的稳定性。当每小时实测沉井下沉量不大于2mm，且在8小时内的累计下沉量少于10mm时，即可认为沉井已经稳定，可以进行沉井封底。

1)由于沉井下沉到位时，井底为窝底型，应先用碎石对超挖部分进行回填整平，与刃脚平齐，再按设计要求在整个井底铺设2m厚碎石层。碎石利用15t履带吊和吊罐吊入井底卸下，由人工分层摊平和夯实。

2)当井底没有或仅有少量地下水渗出时，可采用常规方法直接浇筑底板混凝土。若地下水的渗出量较大，可采用不排水浇筑水下混凝土封底，待混凝土达到强度后，再抽干水后，安装止水条，绑扎钢筋，浇筑底板混凝土。底板浇筑时混凝土平仓应由四周向中央推进，不可停歇，用振捣器振捣密实。

1)沉井平面位置与标高的测量控制是在沉井四周的地面上设置十字控制线、水准点进行控制，垂直度控制则是在井筒内按8等分挂设垂球，画基准标板进行控制。沉井下沉量的控制采取在井壁的两侧上用油漆画水平标尺，用水准仪来观测沉降量。

2)在沉井下沉过程中，应加强沉井的平面位置和垂直度的观测，一般每台班至少观测两次。当沉井垂直偏差大于5mm/2m、或四面标高不一致、平面位置偏差大于10mm时，必须及时进行纠偏。

3)沉井下沉的质量标准

①刃脚平均标高偏离设计标高的绝对值不大于100mm；

②沉井的水平位移偏差不大于下沉总深度的1%，即154mm；

③刃脚底四角中任两角的高差，不大于该两角水平距离的1%，且不超过300mm。

(9)下沉时的技术措施

1)沉井偏斜的预防及纠偏措施

①沉井挖土下沉时，要注意同步、对称挖土，保持井底水平。

②加强沉井下沉过程中的测量，坚持至少每下沉0.5m检查一次，并在井壁四周安设垂球，反映沉井的下沉姿态，及时发现偏斜。

③对沉井下沉过程中的轻微倾斜，可采用调整井内挖土量的多少来纠偏，即将高的一侧多挖土，低的一侧少挖土，调整沉井姿态。

④对沉井发生过大的偏斜，且经过一段时间的纠偏无效，并已形成下沉轨道时，可采用高压水喷淋沉井高侧，减低该侧摩阻力，增大其下沉速率，高低两侧形成下沉速率差，达到纠偏扶正的目的；或采用井外挖土法纠偏，即将沉井外高侧的土体挖深，减少高侧土压力，并将挖出的土体在沉井低侧堆高，增加低侧土压力，扶正沉井；再就是在沉井高的一侧顶面加荷载，加快高侧的下沉速率来达到纠偏目的。在沉井偏斜程度较大时，可结合以上方法同时运用进行纠偏。

2)井底异常隆起、管涌、流沙的处理

在沉井下沉作业过程中，当出现井底异常隆起、管涌、流沙现象时，立即撤出井内作业人员，随后向井内灌水压重，防止地下水自由流出带动井下土层或流沙而形成空洞，使沉井产生不规则下沉。待井内水流稳定后，在水下进行空气吸泥或采用潜水员水下冲刷土体的办法，剥离井底土体，然后抽排泥水混合物，迫使沉井下沉。如此循环运用上述井内灌水下沉法，使沉井下沉至设计标高，然后浇筑水下混凝土封闭井底，稳定沉井。水下混凝土达到设计强度后抽干井内积水，进行清淤后再按上述封底的方法完成封底。

⑴平段：采用顶管法施工。

顶管段穿越北环公路及众多管线路，平坡段桩号3+625.695～3+785.521，中心高程22.5m，以工作坑为界，往上游顶进20m，往下游顶进129.826m。采用顶管法施工，钢管最小埋深5.2m，最大埋深10.4m，最大顶距129.826m，有控制地表沉降要求。顶管采用3mm厚16Mn锰钢制作，直径3.0m。

经计算，理论最大顶力为7085kN，折合723t。综合考虑各种不确定因素，并参考了北京地区和上海地区的顶管经验公式进行验算后，最后确定顶进所需的总推力为800t。取较大的值作为安全储备，可适应在顶进过程中出现的异常情况，且对工具管切进法顶进有利。根据最大推力，选用200t×4液压千斤顶作为顶管动力。

后背作为千斤顶的支撑结构，要有足够的强度和刚度，且变形均匀。本工程采用沉井为顶管工作井，为混凝土刚性结构，沉井能够承受的最大反力R由沉井两侧及井底摩擦力、后座墙反力组成。根据设计说明，沉井结构设计已考虑顶管后座力这一工况，故无须进行沉井混凝土壁的结构承压计算，并忽略沉井井壁摩擦力的影响，只计算后背土体的反力，公式为：

:系数，在1.5~2.5之间，取保守值1.5

B:后墙宽度，取沉井宽6m；

γ：土体容重，取18kN/m3；

H：后墙高度，取6m计算；

KP：被动土压力系数，为tan2(45＋φ/2)＝2.77；

h：地面到后座墙顶的高度，根据地面标高，取6m；

c：土的内聚力，根据经验取23kPa计算。

将上述各项参数代入式子中，计得最大承压压力R＝28366 kN，折合2895t，远大于800t的计算最大顶力，因此后背是安全稳定的，不必采取加固措施，只需设置靠背铁等措施，防止混凝土局部应力过大即可。

考虑到本工程地质以中高压缩性土为主，且工程对地面沉降有严格要求，因此采用工具管切土法挖土，减少对土层的扰动，杜绝超挖，防止地面沉降。顶管主推设备选用200t×4液压千斤顶，为四油缸千斤顶。工具管头为斜管式刃头，其直径3.06m，环套于顶管之外，并设8个纠偏液压千斤顶，均匀布置，工具管及主推装置的结构如附图《顶管系统示意图、工具管示意图》所示。其性能见下表：

为减少现场的焊接工作量，同时也考虑了工作坑（沉井）的净空尺寸和钢管运输、起吊的需要，初步选用顶节长度为4m，并采用滚动式钢导轨定位、“O”型顶铁和钢板式后背（加木垫板）。

顶管设备安装完毕，必须进行全面检查。检查的项目包括动力电缆、信号电缆、液压系统、注浆系统的工作可靠性。同时，由专业测量人员检查顶管工作头即首节钢管的水平姿态、标高、不园度、方位角的偏差等，核定无误后开机试运行，进行试顶，再次核查各项参数，进行必要的调整后正常顶进。

制作管材→顶进设备安装调试→工具管安装→吊装钢管到轨道→连接进管电缆→开始顶进→出泥→千斤顶回缩→拆除进管电缆→吊装第二节钢管→钢管焊接→焊缝检测→连接进管电缆→顶进→……→抵达→拆除工具头→压水试验→两端止水

导轨是顶管的支撑结构，根据顶节长度和主推装置行程，选用导轨长度为9m，由I20钢制作，与预埋于混凝土底板的刚支墩焊接。在顶管行程段，间隔30cm左右安装一组钢制滑轮，较少导轨与钢管间的摩擦，防止划伤钢管外防腐层。

沉井设计时已以考虑了顶管的工况，因此，靠背只须起防局部破坏作用就可。制作时由10mm厚钢板与I20钢焊接而成，尺寸为5m×5m，紧贴沉井后背墙，并在靠背与井壁间垫12×12方木，防止混凝土局部压坏或开裂。

四台千斤顶通过油缸支架固定在导轨上，对称分布在钢管的2/3截面处，油缸中心落在钢管管壁环向中线上，并连接顶铁和套环。

利用吊机将工具管及第一节钢管吊放于导轨上，安装工具管的木质均压板和钢制分压板，并将工具管套入第一节顶管，然后进行轴线调整，使之与顶管轴线重合。为适应工作坑的长度，第一节顶管的长度缩短为2m。

顶管及工具管就位后，首先割开顶管预留孔的钢板，观察预留口的土层地质情况，如遇高塑性土层，立即采用注浆等措施进行土层超前加固。

开始顶进时，开动千斤顶，活塞伸出一个行程，将管子推进一段距离，此时应细心观察钢管轴线是否正确。待千斤顶活塞完全伸出，操纵油缸进油控制阀，使活塞回缩，安装顶铁后继续顶进，直到管端与千斤顶之间可以放下一节顶管为止。顶进中注意观察油泵压力的变化，如出现异常变化（如突然升高或突然减少），立即停止顶进，待查明原因和采取相应措施后，方可继续顶进。

顶管顶进时注意要力求连续作业，减少不必要的停歇。工程实践证明，在黏土层中顶进中断后，重新起顶时，顶力会比中断前增加50%～100%；但在饱和沙土中，重新起顶顶力比中断前顶力小，频繁中断会令顶力反复大幅波动。

当顶进一节钢管后，卸下顶铁，下管就位，安排3～4名焊工焊接钢管。由于钢管材质为16Mn钢，对焊接的技术有较高要求。因此，焊工均要求有相应的专业资质。钢管在焊接完成后，根据设计要求进行焊缝质量检查，只有焊缝符合质量要求后，才转入焊缝铲平和内外壁防腐工序。

由于有较严格的地面沉降要求，故此不采用超前挖土法，采用工具管前切法挖土。即利用顶力将工具管尽量顶入土体，人工在管中出土，只挖除管内已被工具管切出的土体，且出土工作面离工具管端面保持一定的距离，防止管前塌方。出土采用人工挖装土体，并利用经改装的手推车运到顶管工作坑，再由吊机提升至地面，转由汽车运走。

本工程采用膨润土触变泥浆，注浆浆液在地面上配制，经充分搅拌和发酵后，再通过液压注浆泵压入管内。浆液的配方为：

膨润土12%、纯碱1%、CMC1.5%，漏斗粘度36（秒）、视粘度30.5CP、度失水量9ml。

钢管下井时，控制钢管的定位，须保证有一个注浆孔垂直朝上，并且注浆管必须使用硬管。由于在顶进过程中需穿越粘土层和沙质土层，顶进摩擦力，应保持全程注浆。按一般经验，注浆压力应达到2～3γh，即0.3~0.45 MPa，考虑到顶管距离的增加，注浆管的阻尼增加，所以注浆压力控制在0.6 MPa以内，由0.2 MPa起随顶进长度的增加而逐步提高注浆压力。

顶管施工的测量控制测量包括：井位施工过程中的测量顶进过程中的井位监控、设备安装时的轴线定位、顶进过程中的轴线复核等。

1)顶进过程中的井位复核

在工作坑沉井较远处，例如30～50m的稳定地面上，为沉井的前导墙和后座墙设置轴线控制点，然后分别在沉井前导墙和后座墙顶面布设2～3个测量观测点，通过在控制点上的测量观测点的位移量，来检测沉井是否安全。该项观测的频率为每台班至少1次，在顶进距离超过100m后，适当提高观测频率。

顶管设备安装时的平面位置和标高的准确性是顶管施工的前提，特别是顶管导轨的安装，更是有决定性的影响。安装放样时，先在地面布置精确的管路轴线，然后分别在工作坑沉井顶面、前导墙和后座墙上设测站，利用经纬仪将地面轴线引下井底。

由于沉井长度仅10m，而放样深度达13m，经纬仪的测量俯仰角较大，测量精度比较难保证，因此，采用铅垂仪对轴线尽心复核。在日常的轴线检查，则采取地面引线、挂双垂球引下导线的方法进行校核。

3)顶进过程中的轴线复核

在顶进过程中，利用在后背墙上悬挂激光照准仪，作为日常轴线测量控制的主要措施。激光照准仪的激光束直接投射进顶管工作面，工作面上再利用垂球画出顶管中线。由于施工过程中，因沉井很可能产生位移，再加上一些人为因素的影响，将造成激光照准仪偏向，所以在顶进过程中需经常对激光照准仪进行校正。再就是每顶进30cm左右，利用高进度水准仪进行一次顶管标高的复核。

钢管顶进过程中的轴线控制测量，每顶进1m至少测量一次以上JT／T 1296-2019 道路大型物件运输企业等级，或每台班至少一次，以便及时发现顶管的偏差，通知顶管作业人员进行纠偏。

在顶管通过的线路设置观测点，一般是每隔10m设置一个，在主要建筑物，如北环大道处，须在路肩、路中分别设置观测点。观测时，采用用精密水准仪测量测点标高，跟上次测量的标高相比较，计算沉降量，并绘出沉降曲线，分析地面沉降的趋势，一旦发现出现异常沉降，立即停止顶管施工，查明原因并采取有效措施进行处理。

当测量发现顶管出现偏移时，暂时停止顶进，操纵工具管千斤顶，使偏斜一侧的千斤顶伸出，产生一个偏移量，然后继续顶进，并加大测量控制的频率，待钢管回复正常位置时，将伸出的纠偏千斤顶回缩，恢复常态，纠偏完成。

由于顶管将穿越厚层淤泥层，其承载力较低，顶管在通过该地层段时容易造成钢管下沉。但由于钢管为薄壁结构，自重不大，为防止下沉提供了有利条件，如土层情况十分不利，则采取提前灌注水泥浆的办法加固，加大土层的承载力。同时，按照“勤测微纠少纠”的原则，通过淤泥土层。

当在顶进过程中遇淤泥及流沙土层时，采取网格挤压法顶进。即在工具管内加装一个由10mm厚、500mm宽钢板焊接而成、呈网状的栅格，网格尺寸60cm×60cm。钢管顶进时，将该网格顶进淤泥层中，对周围土体产生挤压，令其稳定，降低其流动性，再用人工掏出网格内土体，实现出泥，然后继续顶进。对采用网格挤压法顶进效果不奏效时，采用进行超前灌注水泥浆的办法，提前固结土层再顶进。

向上游段的反向顶进GB／T 37899-2019标准下载，将主推千斤顶和后背拆下，反向定位安装，重新调整导轨轴线。

①平段：向上游平段20m，根据上述方法顶进。

②斜坡段：桩号3+567.724～3+625.695段约58m为斜段，坡度1/10.54。采用分段间隔开挖（分5步每段约11米左右）。采用钢板桩护壁，臂长12米的挖掘机挖除坑内土体，挖除的土体应运至远处，不得将弃土堆放在开口线20米以内，开挖时应分层开挖，有水时，每层应设集水坑及时将坑内地下水抽出。随着挖掘深度的增加，土体侧压力增大，为防止钢板桩不堪重荷产生变形，可在两侧的钢板桩面加设横向支撑，间距为纵向3m，竖向2m。挖至底部后人工修平，按设计要求处理基底，然后用15吨吊机，将在地面上焊接好的管节（4~6米长），吊安在坑底设计位置上。再与原安装好的钢管口焊接成一整体，经闭水试验检测合格、防腐作业检查合格后，方可按设计要求回填设计要求的填料及密实度检测。回填与拔出钢板桩工作同时进行。