顶管、沉井施工方案

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顶管、沉井施工方案

YY建设集团股份有限公司

三、 水文、地质、气象条件 2

四、 拟投入的施工人员、机械设备及测量仪器、设备 4

消防给水及消火栓系统技术规范(GB 50974-2014)实施指南-武汉地区(武城建[2015]111号 武汉市城乡建设委员会 武汉市公安消防局2015年7月)五、 管道材料要求 6

六、 污水顶管施工 7

七、 施工质量保证措施 18

八、 保证安全生产和文明施工的主要措施 21

九、环境保护措施 24

1、本分项施工方案根据苏州市市政工程设计研究院有限责任公司提供的XX市学院路西延工程排水施工图;

2、施工中执行的有关标准和规范:

《给水排水工程顶管技术规程》CECS246:2008

本标段中的污水管道工程位于道路北侧,距路中心38m处,采用开槽埋管与顶管相结合施工。其中顶管施工的管径为DN800和DN1000,管材为玻璃纤维增强树脂砼管。DN800管共计1395.28m;DN1000管共计429.38m,顶管管道埋深一般为4.5~6.0m,拟采用泥水平衡式封闭顶管工艺施工。顶管工作井、接收井均采用钢筋混凝土沉井。

三、水文、地质、气象条件

本工程位于XX市松陵镇,工程沿线地形较平坦,地面标高0.2~3.4m,现状道路原为农田、鱼塘和太湖底土。最高水位为2.75m,河道中的水位标高为0.15m,潜水位一般为地面下0.50m。本工程一般路段采用高真空击密法进行地基处理,由专业单位先期完成。XX市历史最高洪水位为2.49m(1954年),最低河水位为0.01m,常年平均水位为0.88m。XX市历史最高潜水位为2.63m,近3~5年最高潜水位为2.5m,潜水位年变幅约为1~2m。XX市历史最高微承压水水位为1.74m,近3~5年最高微承压水水位为1.6m,年变幅0.8m左右。

本工程道路沿线土体分为6个工程地质层,10个工程地质亚层。自上而下分述如下:

①1淤泥:灰黑色,流塑。为河底浮泥。该土层拟建道路河道及鱼塘内有分布。层厚0.30~1.30m。压缩性极高,工程性能差。

①2素填土:灰黄色,松软。上部见少量植物根茎,成分以粘性土为主。该土层拟建道路沿线除河道外均有分布。层厚0.50~3.60m。压缩性高,工程性能较差。

②1粉质粘土:灰褐色,可塑,含少量铁锰质氧化斑迹。该土层拟建道路沿线局部有分布。层厚1.00m。压缩性中等,工程性能一般。

⑥1暗绿~黄褐色,硬塑。含少量铁锰质结核。该土层拟建道路沿线均有分布,最大层厚4.60m。压缩性中等,工程性能较好。

四、拟投入的施工人员、机械设备及测量仪器、设备

1、参加施工人员进场情况

管理、技术、质检、试验、安全、检测人员全部到位,人员配置情况见表一。

表一现场管理人员配置表

2、投入污水顶管、沉井施工的劳动力见表二。

表二污水顶管、沉井劳动力表

3、投入污水顶管、沉井施工的机械设备见表三。

表三污水顶管、沉井施工机械设备表

4、测量仪器设备的配置见表四。

2、窨井:污水顶管工作井、接收井均采用钢筋混凝土沉井,圆形钢纤维砼井盖座。

1、水泥:要有厂方的质量保证书(或检验合格证)。取样复检:同品种、同批号、同生产日期,袋装每200t为一验收批,不足200t的按一批对待;散装每500t为一验收批,不足500t的按一批对待。每批至少取样一次,从20个不同部位抽样选取等量的样品,总量至少12kg,送三方认可的检测中心检验。

2、钢筋根据图纸设计要求,按型号选购国家定点厂家生产的钢材,钢材进场前应对质保书、批号、炉号、化学成份和机械性能逐项验收,钢材的品种、规格应符合国家标准的规定。

取样复检:同一品种、同等级、同一截面尺寸、同炉号、同厂家的产品每60t为一验收批,不足60t的按一批对待。每批至少取样一组。取样时,每批任取两根,截取端部500mm后,拉、弯试验各截取两根,共4根。钢筋盘条:Φ8以下,每批取两根拉伸、两根弯曲(不是同一盘)。做以下项目试验:拉力试验(屈服强度、极限强度、伸长率)、冷弯试验、焊接试验。

钢材材质必须均匀,不得有夹层、裂缝、非金属加杂物和严重锈蚀等缺陷。钢材的表面不得有肉眼可见的气孔、结疤、折叠压入的氧化铁皮及其它的缺陷。

3碎石:同料源、同级配每600t为一验收批,每批至少取样一次。做以下项目试验:筛分析试验、视比重试验、容重试验、含泥量试验、针片状含量试验、压碎值指标试验。

石子应干净,不混级,含泥量小于2%,有害物质不大于1%,本工程石子必须做压碎指标值试验。

4砂:同料源、同开采单位,每600t为一验收批,每批至少取样一次,做以下项目试验:筛分析试验、视比重试验、容重试验、含泥量试验。

混凝土、水泥砂浆用砂应干净,采用中粗砂,含泥量小于3%,其他杂质含量小于1%。

5、砾材料:砂砾材料最大粒径应小于50mm,通过5mm筛孔的粒径应小于35%,小于0.5mm的粒径不大于12%,不均匀系数10%。

6、砖:要有厂方的质量保证书(或检验合格证),尺寸符合设计用砖的规格,外观方正,无缺角、掉边现象。每15万块为一验收批,每批至少取样一次。

7、每批进入现场的原材料,包括管材、水泥、砖、砂、石、钢材等均需具备质量证书,否则不得直接用于工程中,进场的材料应按要求规定的内容及数量进行试验,经试验合格后报监理工程师批准方可使用。

本工程中污水管DN800与DN1000为玻璃纤维增强树脂砼管,管道埋深4.5~6.0m,采用泥水平衡式封闭顶管工艺施工,顶管工作井和接收井均采用砼沉井结构。

(一)顶管施工主要设备

密封泥水平衡式工具头1个、5个中继环(根据顶进情况确定中继环的数量),2台泥浆泵、2台螺杆式泥浆泵、输泥输浆管路1套、40t吊机1辆、简易龙门吊1套,后座泵站1套、整体式顶进构架1套、泥水处理系统1套、激光水准仪1台、激光经纬仪1台,另外还有通用设备电焊机、水泵、泥浆桶、泥浆池、泥浆车等。

(二)工程特点难点及对应措施:

非开挖施工不可预计因素多,施工难度较大,技术含量高。我公司将组织具有多年顶管工程施工经验、计划性强、质量意识强的精英力量负责本工程的施工管理,投入先进的机械设备进行施工。

顶进断面为砂质淤泥、粘土层,由于在水下顶管,需要制定严密的技术措施防止工作面超挖及管节之间漏水流砂,避免引起周边地层损失引起周边土体过大沉降,并造成对道路及周边地下管线的破坏。应对措施为一方面需要有施工经验丰富的施工队伍和技术力量负责施工,严格控制顶进的工艺,真正实现泥水平衡的状态,实现对周边环境的影响程度降到最低。由于在砂质淤泥、淤泥层中顶进,在顶进纠偏环节,较难形成纠偏需要的导向力,造成纠偏困难,所以一定要“勤测勤纠”,将偏位控制在较小的范围内,实现“微偏微纠”,满足规范的要求。

工作井施工场地较宽敞,施工中注意合理的安排场地各个阶段的使用并保证施工安全,在出土环节,需要及时将泥水处理系统处理好的土方外运,避免由于堆土影响行人及交通。必要时需要24小时连续施工,需要有关单位的大力配合和支持。

(四)场地围蔽、“三通一平”、周边管线建筑物调查标志

施工队伍进场后,首先在工作井及接收井施工范围内进行围蔽、“三通一平”、临建搭设、周边管线建筑物调查标志工作。

1、工作井接收井的施工现场简易围蔽,围蔽周边冲击钻成孔,采用1.8m长Ф18的钢筋每隔1.5m一道打入地下作为支架,塑料波纹瓦绑扎在钢筋上作为围蔽。

2、平整场地,接通水电。采用Ф25mm镀锌水管接到工作井,水管埋入地下200mm;用电布置如下:设置总电箱,将电源接到总电箱,由总电缆线接出各电箱到工作井位置,然后按国际《建设工程施工现场供用电安全规范》要求,对施工现场的电气设备均采用具有重复接地的专用保护零线的五线制(即供电方式采用TN-S系统),在场内分别布置动力、照明等线路。用电设备主要为:密封泥水平衡式工具头、泥浆泵、螺杆式泥浆泵、简易龙门吊、泥水处理设备、后座泵站、电焊机、水泵、照明用电,工作井施工用电约需要提供170KW。

根据测量基准点,按设计图纸要求进行工作井及接收井的放样工作,并放出顶管起点及终点的位置及顶进的高程,在工作井正前方墙体顶部及底部、工作井后靠背中部顶部、接收井地面用钢筋及油漆作好测量控制点的标志。测量放样需复核合格后方可进入下一道工序的施工。

(六)顶管工作井和接收井施工

顶管工作井和接收井为砼沉井结构。有角度顶管时工作井平面为外径7.7m圆形,直线顶管时工作井平面为7.6×4.4m矩形,工作井高度6.5m。顶管接收井平面为4.8×3.8m矩形,高度6.5m。

2、沉井基坑开挖与制作

a.基坑开挖:沉井基坑尺寸比沉井刃

脚外围尺寸每边放2m,基坑挖深约1.5m

~2.5,边坡为1:1,基坑内设置盲沟。

①刃脚支设采用垫架法,垫架法根据沉井的自身重量和现场地基及垫层的容许承载力来计算确定,如上图所示。

②井壁模板采用定型模板组装而成,以保证拼缝严密,不漏浆。

③内外模的稳定采取竖向和横向分节支撑,内外模板横围令、竖围令采用Φ48mm钢管,对拉螺杆采用Ф18A3钢,并在对拉螺杆处设止水板,以防渗水。

c.沉井制作:沉井总高6.5m,下沉6.5m。沉井砼二次浇筑,一次下沉。待沉至设计位置后,浇筑顶板。沉井砼全部用商品砼,泵送。沉井砼达设计强度后进行沉井下沉,沉井下沉到位封底后,浇捣底板钢筋混凝土。

3、沉井排水下沉及封底

工作井与接收井沉井采用排水下沉、干封底的施工方法。待浇筑的沉井砼强度达到设计强度的100%、沉井内地下水位降到挖土面以下1.0m时,方可开始挖土下沉。挖土采用2台抓斗式挖机及人工辅助挖土。沉井下沉前采用φ100mm的喷射井点进行降水。井点降水需待内部结构完成,确保沉井重量大于浮力时方可停止。

当沉井接近于刃脚标高时,应预先做好止沉措施,可在四周刃脚下间隔挖槽,填入枕木,枕木顶应注意抛高系数,禁止超挖和超沉。

根据计算:沉井下沉系数KC=1.18>1.15,可稳定下沉;止沉系数KZ=0.88<1,可以止沉。经连续观测,沉井最后8小时的累计下沉量不大于10mm,方可封底。

沉井底板砼达到75%强度后,浇筑顶管工作井的钢筋砼前导墙和后靠背,然后安装顶管机的井下部分设备,待前导墙和后靠背砼达到100%强度后再进行顶管施工做业。

a.加强沉井过程中的观测和资料分析,初沉阶段每2小时观测一次,终沉阶段每小时观测一次,发现倾斜及时纠正。

b.发现沉井下沉时有倾斜,则在刃脚高的一侧加强取土,低的一侧少挖土和不挖土,待正位后再均匀分层取土,下沉过程中做到勤纠、勤测、缓纠。

c.初沉阶段纠偏根据“沉多则少挖”、“沉少则多挖”的原则纠偏,刃脚下土应逐步扩大,不能一次掏挖。

6、沉井施工要符合规范要求,允许误差如下表:

±0.5%L,且≤100

±0.5%B,且≤50

±0.5%Do,且≤100

对角线长1%,且≤100

用经纬仪测量,垂线、直尺量测

注:L为沉井长度(mm);B为沉井宽度(mm);

H为沉井高度(mm);Do为沉井外径(mm);

本工程顶管管径为DN800、DN1000,长度分别为1395.28m、429.38m。顶管埋深5.0~7.5m,一般位于粉质粘土层中。采用泥水平衡顶管法进行顶管施工,共投入1台TLM泥水平衡顶管掘进机用于顶管施工作业。

1、顶管施工工艺流程见下页框图。

顶管管节采用专业起重机、专用吊具吊起,以保护承插口,安放于顶管基坑轨道上,就位后用顶铁顶进。整个顶管过程可分为四个阶段:出洞前准备阶段,进出洞口的止水装置,正常顶进阶段,进洞及后期收尾阶段。

机头进出洞前,对洞口周围土体进行劈裂注浆加固,范围:以洞口为中心,井壁外6.0m(二个管节长),宽度为管外壁向外3m。洞口四周喷射井点降水。

本工程顶管采用40t汽车吊用于工作井起重作业。在工作井周围实行全封闭隔离,并建筑必要的生产临时设施。要保持施工现场的文明、安全和卫生整洁。

4、顶力计算与中继间设置

本工程DN1000与DN800顶管最大顶距均为120m,需根据计算是否要设中继间。设计要求:顶管工作井顶力设计值为3000KN,顶力大于3000KN时需要设中继间。

a.机头迎面阻力:设定土的容重r=20.0KN/m3,地面至管中心平均深度H=6.0m,土的内摩擦角=12.0(,F1=rHtg2(45°+φ/2)×A=20.0×6.0tg2(45+12.0/2)×(0.25×π×1.22)=207KN。

b.管外壁摩阻力:F2=πDLf=π×1.2×120×4=1809KN。粉质粘土:管外壁平均摩阻力f为4KN/m2

c.总阻力F=F1+F2=207+1809=2016KN<2400KN。中继间一般安置在顶力接近许用顶力80%的管节后,以确保顶力不超过管节或工作井的许用顶力。工作井允许顶力80%时为2400KN,所以本工程φ1000顶管不需设置中继间。

同理φ800顶管总阻力F=F1+F2=130+1432=1562KN<2400KN,本工程φ800顶管不需设置中继间。

5、顶管顶进管道要符合规范要求,允许误差如下表:

玻璃纤维增强塑料夹砂管、钢筋混凝土管

用经纬仪、或挂中线用尺测量

300m≤顶进长度<1000m

用水准仪、或水平仪测量

300m≤顶进长度<1000m

钢管、玻璃纤维增强塑料夹砂管

钢筋混凝土管曲线顶管相邻管间接口的最大间隙与最小间隙之差

钢管、玻璃纤维增强塑料夹砂管管道环向变形

注:1、L为顶进长度(m);D1为管道外径(mm);△S为曲线顶管相邻管节接口允许的最大间隙与最小间隙之差(mm),一般可取1/2的木垫圈厚度;R为曲线顶管的设计曲率半径。

2、对于长距离的直线钢顶管,除应满足水平轴线和高程允许偏差外,尚应限制曲率半径R1:当D1≤1600m时,应满足R1≥2080m;当D1>1600m时,应满足R1≥1260D1。

6、顶管顶进过程控制措施

a.注浆稳定措施:顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力,而降低顶进阻力最有效方法是注浆,确保顶管外壁能形成良好的泥浆润滑套。本顶管采用膨润土触变泥浆,共设置二根总管,二套管路系统。一根专门用于掘进机尾部的同步注浆,另一根用于补浆。注浆压力:大于地下水压力,注浆量为建筑空隙的6~8倍。地面泥浆经过沉泥箱沉淀,由污泥泵抽到罐车内外运。

b.沉降控制措施:在整个顶进管线上方每隔10m布置一沉降观察断面,每断面布5个测点。在顶进机头前10m后20m范围内每顶一节管子,测量记录两次地面沉降数据。在仔细分析沿线地面沉降后,做好压浆点、量的安排,做好同步注浆,以填充管外土体扰动缝隙,减少地面沉降。

c.纠偏稳定措施:在推进过程中,必须注意偏差发展的趋势。纠偏的原则是:务必让偏差保持在较小的波动范围内,并且做到勤测勤纠,小幅度纠和看趋势纠。纠偏应在下管后尽早进行,注意观察倾斜仪读数的纠后趋势及光点滞后变化,同时通知地面和地下压浆人员加大同步压浆量。

7、洞口止水装置与进洞

a.在洞口外侧,要设置钢封门,钢封门采用16#槽钢,密排布置,在洞内侧,制作钢筋混凝土墙,再砌砖墙,顶进开门时,用风镐破除钢筋混凝土墙和砖墙,不留隐患。

b.在预留洞底部,还应设置延长导轨,以免机头出洞时嗑头。工作井洞口止水装置密封为橡胶止水法兰。在橡胶止水法兰之前应预埋注浆孔,以便压注膨润土泥浆。

c.在机头将要到达接收井时,要精确测出机头姿态位置,尽量满足橡胶法兰与机头同心的要求。在顶管结束后,顶管首节与尾节通过钢筋环和井壁预埋钢环连接,并浇筑防水混凝土作密封处理。

d.顶管进入接收井后,应尽快对洞口进行封堵,并利用前几节管子底部预埋注浆孔向管道下部土体压注水泥浆,同时也向洞圈进行压浆,确保洞口不渗不漏。

(1)根据规范要求,污水管道需进行闭水试验。

闭水试验可利用管节两端窨井作为闭水水头,要求水头在上游管道内顶2.0m以上,闭水试验前应先灌水24小时,使管道充分浸透。加水至标准高度,观察水位下降值,若在30min内水位下降在规定值以内,则闭水试验合格。试验合格后,应及时抽干管内水,拆除管内封堵。

(2)闭水试验应符合规范要求,允许误差如下表:

污水管道、雨污水合流管道、倒虹吸管,设计要求闭水的其它排水管道,必须作闭水试验。

△D700~1500mm

每个井段每三个井段抽检一段

(一)、质量预控及检测:

质量预控及检测是保证工程质量的一个重要手段。项目部从图纸到手开始,经图纸会审、编制施工组织设计和分项施工方案;分项分部工程质量评定;单位工程质量评定;竣工验收;直至竣工后服务。每一道环节都由专人负责、专人检查、专人评定,层层把关,严格执行。同时接受业主监理公司监督及政府工程质量监督站的指导和监督,实现工程质量一次合格的目的。

(二)、质量保证措施:

良好的施工质量需要有科学的、合理的质量保证措施作为后盾。为此除应严格按设计图纸及施工验收规范所规定的各项要求进行施工外,我们特采取如下措施:

1、事先做好熟悉和校对图纸、编制好施工组织设计以及各分部分项施工方案是质量预控制及保证工程质量的一个重要手段。项目部接到施工图纸后,应认真熟悉和校对图纸,并编制好施工组织设计、分项施工方案,对图纸中所存在的问题,应以书面提出建议,报送建设、监理单位进行处理。认真阅图,编制好施工方案并进行技术交底。

2、各分项工程施工前必须进行技术交底,使各专业工种明确具体质量目标。在各分项工程施工方案中必须明确质监人员的工作目的和工作责任。认真做好技术复核、隐蔽验收工作。

1)定位放线后汇同质量部门复核轴线、标高及放线尺寸沉井及基坑开挖施工工艺流程,并及时做好定位放线记录。

2)沟槽开挖后应检查其深度、宽度,并办理好基础验槽手续。

3)管道安装应复核其轴线位置,窨井的几何尺寸是否正确。如有移位,及时纠正,并做好隐蔽工程验收记录。

4)基坑及沟槽回填土必须分层夯实土钉墙施工工艺流程图,每层厚度不得超过200~250mm,回填土不能过湿,不得用腐植土、淤泥等回填。

八、保证安全生产和文明施工的主要措施

加强施工监测、确保施工过程中无重大伤亡事故,无重大管线、机械事故,实现人身伤亡事故为零、创苏州市安全标化工地的目标。

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