沉井與頂管施工方案

沉井與頂管施工方案.本工程采用矩形鋼筋混凝土沉井，井壁砼強(qiáng)度為C25。為保證頂管后座有足夠的反推力以及沉井下沉?xí)r的內(nèi)應(yīng)力，工作井和接收井采用相同的施工方法。頂管工作井內(nèi)尺寸應(yīng)滿足井內(nèi)設(shè)備的布置以及管道安裝有一定的操作面。工作井的長度應(yīng)按照正常頂進(jìn)或穿墻狀態(tài)計算，取大者。本工程考慮砼管每節(jié)長度為2m，因此頂管工作井內(nèi)長7.0m。工作井的寬度為4m，根據(jù)頂管直徑為1500mm，工作坑的寬度尺寸為4000mm。井壁應(yīng)有足夠的厚度與強(qiáng)度，以承受在下沉過程中各種最不利荷載組合(水土壓力)所產(chǎn)生的內(nèi)力，同時要有足夠的重量，使沉井能在自重作用下順利下沉到設(shè)計標(biāo)高。二、頂管管道的制作和頂進(jìn)本工程頂管管道設(shè)計為總長800m的ф1500mm鋼筋砼管，管道安裝采用F型鋼承口、柔性接口。根據(jù)業(yè)主要求以及我公司施工經(jīng)驗(yàn)，初步考慮每150m為一頂，即分三個工作井，三個接收井。頂管工程主要分為頂管工作井、頂管接收井、頂管部分，各分部施工順序有先后、有交叉。結(jié)合水文、氣候以及總控制工期，在確保質(zhì)量的前提下合理安排各分部工程的施工。本工程工期及質(zhì)量控制線主要分為兩大塊進(jìn)行，第一塊為頂管工作井、接受井的制作與下沉；第二塊為頂管部分。三、頂管接收井的設(shè)計頂管接收井的設(shè)計應(yīng)考慮到管道的連接、檢修和排水等問題。本工程采用矩形鋼筋混凝土沉井作為接收井，井壁砼強(qiáng)度為C25。接收井的長度和寬度應(yīng)滿足管道連接和檢修的需要，同時要考慮排水問題。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況和施工經(jīng)驗(yàn)，本工程接收井長度為7.0m，寬度為4.0m，井壁厚度為400mm。四、頂管施工方案的安全措施頂管施工過程中，要嚴(yán)格按照安全規(guī)范操作，確保施工安全。在工作井和接收井的制作過程中，應(yīng)加強(qiáng)井壁支撐，防止井壁失穩(wěn)。在頂管過程中，要加強(qiáng)對管道的監(jiān)測，防止管道變形或破裂。同時，要對現(xiàn)場進(jìn)行安全隱患排查，確保施工現(xiàn)場的安全。在施工過程中，要做好文明施工，保持施工現(xiàn)場的整潔和環(huán)境衛(wèi)生。根據(jù)設(shè)計要求和地質(zhì)條件，先進(jìn)行基坑開挖?；娱_挖邊坡按照1:1的比例進(jìn)行?；酉驴谄履_向外延伸1米左右，坡腳至井壁的空間主要是為搭設(shè)腳手架、支模及置筋等需要而保留的。沉井基槽開挖采用WY100反鏟開挖，開挖深度約為2.0米。接近標(biāo)高時，采用人工開挖并修邊坡，以防止對基底土產(chǎn)生擾動。為了保證沉井制作時的重量，需要通過素混凝土墊層擴(kuò)散后的荷載不大于下臥層地基土的承載力，因此可以將松弱部分的土挖除并鋪設(shè)相應(yīng)厚度的砂墊層。砂墊層采用中粗砂，并壓實(shí)，以保證基底密實(shí)度。為了擴(kuò)大沉井刃腳下的支承面，可以在砂墊層上鋪設(shè)混凝土墊層。砂墊層的厚度計算公式如下：fk≥G/(L+2hstanα)。為便于沉井制作，砂墊層一般厚度取1.0米左右。砂墊層選用級配較好的中粗砂，用平板振動器灑水夯實(shí)，分層鋪設(shè)，每層厚度控制在20-30厘米，并測定干容重，要求不低于16.5KN/m3。每層攤鋪完畢后，及時采用平扳式振動器進(jìn)行拖拉直至該砂墊層的密實(shí)度達(dá)到要求。砂墊層鋪筑完畢，經(jīng)項(xiàng)目監(jiān)理認(rèn)可后，方可進(jìn)行下道施工。素混凝土墊層的厚度取0.20米。素混凝土墊層施工結(jié)束后，在混凝土頂面砌筑沉井刃腳磚胎模（磚胎模尺寸見詳圖）。磚胎模砌筑沿長度方向每800毫米留置20-30毫米寬垂直縫，同時預(yù)埋Φ18PVC管，長800毫米。便于對拉固定外模及下沉前磚胎模的拆除，并對立模面進(jìn)行粉刷、壓光。外腳手是直接在沉井外的砂墊層上搭設(shè)的。在沉井制作期間，由于沉井可能出現(xiàn)不同程度的沉降，為安全起見，外腳手與井壁是脫離的，距離約30厘米。本工程內(nèi)外腳手架均為扣件式鋼管腳手架，鋼管為外徑48毫米，壁厚3.5毫米的高頻焊接鋼管。外腳手沿沉井井壁四周組成整體框架結(jié)構(gòu)，每4米設(shè)拋撐一根，外側(cè)用粗眼安全網(wǎng)封閉，內(nèi)外腳手的作業(yè)層均鋪竹笆。模板拼裝、圍令、立筋應(yīng)按模板的翻樣圖施工，模板要有腳手架提供操作立模條件，予埋件及穿墻洞應(yīng)在內(nèi)模架立后完成，并應(yīng)確保其位置、標(biāo)高、軸線的正確。頂管掘進(jìn)機(jī)選用泥水切削氣壓平衡工具管，可根據(jù)地質(zhì)情況和經(jīng)驗(yàn)選擇適用的機(jī)器。該工具管的工作原理是通過高壓水槍將土體破碎成泥水，再通過氣壓穩(wěn)定擠壓面的土體，具有穩(wěn)定性和高效性的特點(diǎn)。2、準(zhǔn)備頂進(jìn)設(shè)備：在工作井內(nèi)安裝主千斤頂、導(dǎo)軌、剛性頂鐵、環(huán)形頂鐵等設(shè)備，并設(shè)置測量起始平臺和電力配電箱。同時，在現(xiàn)場布置臨時堆場和工具間、修理間、空壓機(jī)房、泥漿池等設(shè)施，以及大型汽吊一輛，負(fù)責(zé)砼管及頂鐵吊運(yùn)和井內(nèi)、地面的吊裝工作。3、安裝管道附件：在井壁依次安裝2寸壓漿管、6寸供水和出泥管、供電、2寸供氣管線，并安裝引水管內(nèi)進(jìn)、排泥管、壓漿管、供電、通風(fēng)管等附件。3.2.4頂管施工：在頂進(jìn)過程中，先布置主千斤頂，再以工具頭開路，頂進(jìn)管道，穿過工作井的穿墻洞把工具頭壓入土中，同時加入頂鐵，使工具頭不斷向土中延伸。當(dāng)工具頭和第一節(jié)管段幾乎全部頂入土中后，吊去全部頂鐵，再將第二節(jié)管段吊入井內(nèi)與第一節(jié)管段焊接后，繼續(xù)頂進(jìn)，如此循環(huán)施工，直至全部頂完。在頂進(jìn)過程中，從管道內(nèi)向外壁壓注觸變泥漿，以減少四周的摩阻力。3.2.5頂管施工流程：頂管施工的流程包括頂管準(zhǔn)備、管材進(jìn)場、頂管設(shè)備的準(zhǔn)備、管道附件的安裝和頂管施工等步驟。在施工過程中，需要嚴(yán)格執(zhí)行成品及輔材質(zhì)量檢驗(yàn)管理制度，對管材的槽口尺寸、橡膠圈和襯板進(jìn)行專項(xiàng)檢查，確保施工質(zhì)量。同時，頂進(jìn)控制室、通訊中央控制等設(shè)施的布置也需要考慮到施工的需要。本文介紹了頂管施工中的主要系統(tǒng)和設(shè)備。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，可操作性強(qiáng)，施工速度快，適用性強(qiáng)，在頂面覆土變化較大的情況下易于平衡控制。其中，正面障礙物處理可以在氣壓下完成，能處理直徑400mm～500mm大的硬物。開挖面與操作倉內(nèi)相互隔離，出土也是通過密封管道輸送，施工人員不受地下沼氣等可燃?xì)怏w的影響。開挖面土體狀況可通過觀察窗直接觀察其土質(zhì)變化，便于施工參數(shù)的適應(yīng)性調(diào)整。工具管共分開挖艙和操作艙二部分。中間有鋼板密封隔離，開挖艙設(shè)有擋土擱柵、泥土攪拌器、防爆照明燈、高壓水槍、加氣孔，底部為吸泥口。隔離鋼板中央設(shè)一道水密閘門可供人員進(jìn)入開挖艙排障。操作艙內(nèi)有四組80t糾偏油缸及糾偏系統(tǒng)、加壓裝置、出泥控制閥，尾部是一道氣閘門，門中央為測量牌。開挖艙的土經(jīng)高壓水沖成泥漿后由水力機(jī)械及排污管道泵通過6寸管道接力輸送到工作井內(nèi)。頂進(jìn)系統(tǒng)是該系統(tǒng)的主要組成部分。工作井主頂裝置共有四只千斤頂，分兩列布置。千斤頂為單沖程千斤頂，總行程為1.10m，千斤頂每只最大頂力為2000KN。四只油缸有其獨(dú)立的油路控制系統(tǒng)，可根據(jù)施工需要通過調(diào)整主頂裝置的合力中心來進(jìn)行輔助糾偏。出泥系統(tǒng)采用TSWA150×9級高壓水泵抽水用6寸管輸送高壓水。送至工具管尾部后一路輸送至頂管掘進(jìn)機(jī)尾部水力機(jī)械設(shè)備，另一路分出一根Φ50mm的水管進(jìn)入掘進(jìn)機(jī)頭部高壓水槍。高壓水槍將正面土體破碎形成泥漿，由水力機(jī)械將泥漿吸出并水平輸送排放到泥水沉淀池。在施工時隨頂進(jìn)距離增加時如遇出泥效率較差時，可先將泥漿排入工作井泥漿箱中，然后再啟動渣漿泵或備用水力機(jī)械進(jìn)行二級提升。泥漿系統(tǒng)是該系統(tǒng)的另一個重要組成部分。泥漿減阻是長距離頂管減少摩阻力的重要環(huán)節(jié)之一。在頂管施工過程中，如果注入的潤滑泥漿能在管子的外圍形成一個比較完整的漿套，則其減摩效果將是十分令人滿意的，一般情況摩阻力可由12～20KN/m2減至3～5KN/m2。本工程采用頂管掘進(jìn)機(jī)尾部同步注漿和中繼環(huán)后面管段補(bǔ)漿兩種方式進(jìn)行減阻。補(bǔ)漿管一般布置于中繼環(huán)后面第二節(jié)管段及中斷環(huán)與工具頭及后座中間位置，補(bǔ)漿孔按120°設(shè)置。每道補(bǔ)漿環(huán)有獨(dú)立的閥門控制。潤滑泥漿材料主要采用鈉基彭潤土，純堿、CMC、物理性能指標(biāo)：比重1.05～1.08g/cm3，粘度30～40S，泥皮厚3～5mm。施工時按具體情況設(shè)置。在沉井下沉前，需要在穿墻管內(nèi)充填經(jīng)過夯實(shí)的黃粘土，以起到臨時止水的作用。沉井下沉?xí)r要盡量減少塌方，如果需要回填塌方區(qū)，應(yīng)在穿墻管一側(cè)回填粘性土，不允許混有雜物。同時，在工作井外側(cè)應(yīng)布置好深井降水設(shè)備，以降低地下水位，保證工具管順利出洞。為防止泥水壓力過大涌入工作井內(nèi)，應(yīng)在洞口內(nèi)預(yù)先安裝一個單法蘭穿墻鋼套管，用于安裝橡膠止水圈及止水封板。由于頂進(jìn)距離較長，管材表面及F型鋼套環(huán)、砂等對橡膠止水圈的磨損不可避免，因此需要經(jīng)常更換橡膠止水圈。為此，在洞口里側(cè)增加一道橡膠止水圈，當(dāng)需更換外部橡膠止水法蘭時，洞口內(nèi)部的橡膠止水圈可防止地下水進(jìn)入井內(nèi)。在打開穿墻管悶板時，應(yīng)立刻將工具管頂進(jìn)，把橡膠止水環(huán)帶壓進(jìn)穿墻洞內(nèi)止水。從此時開始，管道應(yīng)連續(xù)頂進(jìn)，不能停息。出洞前必須對所有設(shè)備進(jìn)行全面檢查，包括液壓、電氣、壓漿、照明、通訊、通風(fēng)等操作系統(tǒng)是否能正常進(jìn)行工作。各種電表、壓力表等是否能正確顯示其進(jìn)入工作狀態(tài)，然后進(jìn)行聯(lián)動調(diào)試，確認(rèn)沒有故障后，方可準(zhǔn)備出洞。工具頭出洞時，嚴(yán)格控制頂進(jìn)偏差，中心偏差不得大于0.5cm，高程偏差宜拋高0.5-1.0cm。若達(dá)不到上述要求，應(yīng)拉出工具管，進(jìn)行第二次出洞。在出土過程中，正面的泥土通過格柵擠壓進(jìn)入沖泥艙，然后被高壓水破碎沖成泥漿，泥漿通過吸泥口、吸泥管，最后被抽出管外運(yùn)至指定地點(diǎn)。在管道頂進(jìn)施工中，嚴(yán)格控制前5m管道的頂進(jìn)偏差，其軸線、高程偏差不得大于3-5mm。本工程管道沿線主要為砂土，在施工前，應(yīng)依據(jù)土質(zhì)情況和管道埋深，計算工具頭的主動力及被動力和水壓力，力爭精確控制頂進(jìn)時掘進(jìn)機(jī)前的壓力。工作井設(shè)備安裝精度須嚴(yán)格控制，如后背澆筑垂直度、軌道的高程、坡比、千斤頂?shù)奈恢?，液壓系統(tǒng)的設(shè)計合理。假設(shè)管道頂進(jìn)停止，管道與土體間的摩阻力隨時間的延長而增大，故采用多班連續(xù)24小時作業(yè)，嚴(yán)格執(zhí)行班前、班后技術(shù)交底制度?？刂魄Ы镯?shù)男谐?，?yán)禁超越臨界沖程。嚴(yán)密注視主站油泵壓力的變化，假設(shè)發(fā)現(xiàn)壓力突然上升時，應(yīng)立即停止頂進(jìn)，查明原因，以防發(fā)生意外。密切注意掘進(jìn)機(jī)的壓力表讀數(shù)，在允許的變化范圍內(nèi)，如發(fā)現(xiàn)出土土質(zhì)變化、土壓變化及掘進(jìn)機(jī)偏移等情況立即向值班技術(shù)人員匯報，及時采取措施。在進(jìn)行頂管施工時，需要根據(jù)土質(zhì)情況進(jìn)行取土控制，隨取隨頂，并在頂進(jìn)時及時補(bǔ)漿，同時注意注漿壓力及注漿量的控制。在頂進(jìn)過程中，需要注意頂進(jìn)面土的穩(wěn)定與否，氣壓平衡頂管的艙前土壓及后頂壓力是否正常、地下水壓力的變化，一旦發(fā)現(xiàn)問題或前兆，應(yīng)及時采取措施促使掘進(jìn)面保持穩(wěn)定。此外，也需要加強(qiáng)對頂進(jìn)速度的控制并加強(qiáng)監(jiān)測，及時控制，隨偏隨糾。頂進(jìn)應(yīng)與管外圍注漿同步進(jìn)行，其原則為先注漿后頂進(jìn)，隨頂進(jìn)，隨壓漿，以保證管外圍充滿泥漿套，充分發(fā)揮減阻和支承作用。在進(jìn)行測量時，需要建立平面控制網(wǎng)，地面上按業(yè)主、設(shè)計院提供的井位軸線控制樁定位，采用T2經(jīng)緯儀進(jìn)行測量。工作井施工結(jié)束后，需要按頂管工作井穿墻孔與接收井穿墻孔的實(shí)際坐標(biāo)測量放線，定出管道頂進(jìn)軸線并將軸線投放到工作井測量平臺上和井壁上。在沉井四周建立測量控制網(wǎng)，并定期進(jìn)行復(fù)核各控制點(diǎn)。投放頂管測量始測點(diǎn)和2個后視點(diǎn)，采用T2經(jīng)緯儀進(jìn)行投放。在進(jìn)行頂管施工時，需要注意洞口加固及頂管掘進(jìn)穿墻措施。頂進(jìn)前所有頂進(jìn)設(shè)備及頂管掘進(jìn)機(jī)必須全部安裝就位，設(shè)備需試運(yùn)試。為確保出洞時的絕對安全，在洞口前需打深井降水，同時在沉井外側(cè)進(jìn)行壓密注漿加固，以起到擋水隔泥作用，并控制加固強(qiáng)度不超過0.8Mpa。在拆除悶板前，先開幾個觀察孔，如發(fā)現(xiàn)意外情況應(yīng)先從悶板上向外壓漿，確保出洞安全后，才能拆除悶板。悶板拆除后，需要馬上將頂管掘進(jìn)機(jī)頂進(jìn)沉井襯墻，隨即馬上安裝穿墻止水裝置。這種穿墻止水裝置的特點(diǎn)是用復(fù)合橡膠止水，根據(jù)水頭壓力可以用一層～三層來選擇，而且止水橡膠預(yù)先裝入穿墻管裝置系統(tǒng)，既能平面止水（悶板與法蘭間），又能軸向止水（管段與穿墻管間）。當(dāng)工具管穿墻時，悶板開啟，工具管進(jìn)入穿墻管即能達(dá)到止水目的。在進(jìn)行頂管施工時，還需要注意掘進(jìn)機(jī)出洞防磕頭措施。由于沉井下沉?xí)r周圍土體被破壞或在出洞時洞外泥水流失過多，可能造成出洞時掘進(jìn)機(jī)因自重太重而下磕。為防止這一現(xiàn)場產(chǎn)生，采取以下措施：掘進(jìn)機(jī)就位后，將機(jī)頭墊高５mm，保持出洞時掘進(jìn)機(jī)有一向上的趨勢。調(diào)整后座千斤頂?shù)暮狭χ行?，觀察掘進(jìn)機(jī)狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)下磕趨勢，立即用后座千斤頂進(jìn)行糾偏。這種方法的效果非常明顯，因?yàn)榫嚯x較短。同時，洞中外側(cè)也進(jìn)行了加固措施，進(jìn)一步防止磕頭現(xiàn)象的產(chǎn)生。在初始頂進(jìn)階段，正面水土壓力遠(yuǎn)大于管周圍的摩擦阻力，因此拼接管子時，主推千斤頂在縮回前必須對已頂進(jìn)的部分與井壁進(jìn)行固定。否則，管道發(fā)生后退會導(dǎo)致洞口止水裝置受損，并可能導(dǎo)致人員生命危險。為此，在初始頂進(jìn)的鋼管外側(cè)埋設(shè)預(yù)埋鋼板，并在主推千斤頂退回前將鋼管與沉井壁相連，直至鋼管外壁摩阻力大于掘進(jìn)機(jī)正面水土壓力為止。為保證施工質(zhì)量，機(jī)頭出洞和頂進(jìn)時必須采取措施，防止機(jī)頭旋轉(zhuǎn)和沉落。在頂進(jìn)過程中，時刻注意出土情況和頂推力的變化，根據(jù)各方面數(shù)據(jù)及時調(diào)整推進(jìn)速度。為減低頂進(jìn)阻力，需要科學(xué)地實(shí)施頂管注漿