顶管沉井施工方案.doc

第一节 沉井顶管施工方案工程概况一、工程简介1、工程概况本工程为江阴市东横河污水截流系统工程标段，本标段共有5个顶段的顶管施工，采用dn1500mm钢筋砼管，每段长约200米，总长约为1000m顶管采用泥水平衡顶管法进行施工。本工程中工作井共计5座，工作井直径为8m，接收井直径为5m。建设单位： 设计单位： 2、地形地貌3、地质情况根据中非地质工程勘查研究院提供的地质资料，在勘探控制范围内，地层自上而下可划分为10层：东横河水，水深12米，层淤泥：灰黑色，含大量有机质，为河底淤积物，最深处可达2.0米，喝道内普遍分布。-1层粉质粘土：灰黑灰色，饱和，软塑流塑，含大量腐植物，上部含少量粉土，韧性底，干强度底。本层厚度1.4020.20米，平均8.67米，层底标高-21.40-2.60米，平均-9.42米，勘察区域内局部分布。-2层粉质粘土：灰灰绿色，饱和，可塑，稍有光滑，无摇振反应，韧性中等。干强度中等。本层厚度1.007.00米，平均3.29米，层底标高-17.60-2.60米，平均-8.59米，勘察区域内局部分布。-3层粉质粘土：灰灰绿色，饱和，可塑软塑，稍有光滑，无摇振反应，韧性中等，干强度中等。本层厚度1.909.50米，平均4.91米，层底标高-19.60-5.60米，平均-14.28米，勘察区域内局部分布。-4层粘质粉土：灰色黄灰色，饱和，硬塑可塑，稍有光滑，无摇振反应，韧性中等，干强度中等。本层厚度5.00米，平均5.00米，层底标高-7.60米，平均-7.60米，勘察区域内局部分布 层粘土：褐黄色，饱和，可塑，含少量铁锰结合，切面光滑，无摇振反应，任性高，干强度高。本层厚度1.007.50米，平均2.32米，层底标高-14.6-1.60米，平均-4.10米，勘察区域内部地段缺失。层粉质粘土：黄褐色，饱和，含少量高岭土，可塑，稍有光滑，无摇振反应，韧性中等，干强度中等。本层厚在1.2011.50米，平均厚度为5.01米；层底标高为-18.6-2.60米，平均-8.30米，勘察区域内局部地段缺失。-1层粉质粘土：黄褐色棕黄色，饱和，软塑，夹薄层粉土，无摇振反应，韧性中等，干强度中等。本层厚在1.009.00米，平均厚度为4.11米；层底标高为-16.60-7.60米，平均标高为-9.98米，勘察区域内局部地段缺失。-2层粉质粘土：黄褐色棕黄色，饱和，可塑，无摇振反应，韧性中等，干强度中等。本层厚在3.0013.00米之间，平均厚度为10.54米；层底标高为-20.60-10.60米，平均标高为-20.31米，勘察区域内局部地段缺失。层粉质粘土：黄褐色，饱和，软塑流塑，无摇振反应，韧性中等，干强度中等。本层厚在2.508.50米之间，平均厚度为4.69米；层底标高为-13.60-7.10米，平均标高-8.88米，勘察区域内局部地段缺失。层粉质粘土：灰色，饱和，软塑，无摇振反应，韧性中等，干强度中等。本层厚度6.08.50米，平均厚度为7.08米；层底标高为-19.60-17.40米，平均标高为-17.90米，勘察区域内局部地段缺失。层粉质粘土：灰色灰绿色，饱和，可塑，无摇振反应，韧性中等，干强度中。本层厚度1.508.50米，平均厚度为3.65米；层底标高为-15.60-9.60米，平均-11.77米，勘察区域内局部地段缺失。层粉质粘土：灰色，饱和，软塑流塑，无摇振反应，韧性中等，干强度中。本层未揭穿。4、水文地质条件1、地表水根据现场水痕迹实测结果：东横河最高水位2.68米，控制水位1.101.40米，景观水位为1.900米。2、地下水根据钻探结果，污水截流管道拟建场地不存在承压含水层，仅存在粘性土孔隙水或裂隙水，水量微弱，对基础工程影响不大。根据查阅有关资料，江阴市区地下和土对混凝土和钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。但河水为流动水，不应具腐蚀性。3、污水管中污水根据调查污水管道中排出的水有雨水、生活污水及医院或防疫站的水，排入东横河、东城河经取污水管道流出水样分析：对混凝土及混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。二、沉井施工方案1、沉井工作量本工程沉井施工内容包括5座顶管井。具体内容如下：序号井号平面内径尺寸（mm）管顶覆土（m）施工方法性质备注180009沉井工作井250009沉井接收井2、施工流程本工程沉井施工流程图为：基坑开挖砂垫层施工第一节井壁制作第三节井壁制作沉井封底沉井周围回土第二节井壁制作沉井下沉3、沉井施工测量利用业主移交并经施工单位复测后满足精度要求的控制点，以导线形式建立施工区域平面控制网。所有井位测量资料上报经审核后，方可进行下步工序。4、沉井制作4.1基坑开挖及垫层尺寸的确定在放样定位完成后破除路面结构层，基坑在刃脚采取混凝土垫层的方法。混凝土垫层厚度h的计算：h=(g0/r-b)/2其中：g0为沉井踏面单位长度重量； r为砂垫层承载力，取r=12 t/m2； b为踏面宽度；计算得：h=0.2m,宽1.2m 。混凝土垫层的厚度不宜过厚，以免影响沉井下沉，所以要控制沉井第一节结构的重量。由沉井制作高度影响，确定为开挖基坑制作沉井。根据地面及沉井的深度，结合施工地点的地质情况，基坑深度为3米，基坑边坡根据周围交通环境确定为1：0.5 , 基坑底部比沉井外围大2米的工作空间。然后定出基坑平面的开挖边线。整平场地后根据沉井坐标定出沉井中心桩以及纵横轴线控制桩，并测设控制桩的攀线桩作为沉井制作及下沉过程的控制桩。以上施工放样完毕，需请监理工程师复核后方可施工。在井壁中心线的两侧各1m范围内回填砂性土整平振实，以免沉井在制作过程中发生不均匀沉陷。开挖基坑应分层按顺序进行，底面浮泥应清除干净并应保持平整和疏干状态。基坑及沉井内挖土一般外运，如条件许可在现场堆放时距离基坑边缘的距离不宜小于沉井下沉深度的两倍，并不得影响现场交通、排水及下一步施工。沉井根据高度分层浇捣，三次浇捣一次下沉，预留孔处均采用砖墙封堵；根据现场施工条件，为确保施工质量，刃脚、井壁、底板、顶板等主体均采用商品砼制作。4.2沉井模板 1）沉井工程的模板和钢筋的施工顺序一般是： 支设内模钢筋绑扎支设外模 2）井的内模宜一次安装完毕或分节安装。刃脚底模应用水平尺进行校平，使之保持在同一水平面上。 3）井壁模板（1）材料选用：板面采用钢模板，支撑为48钢管，龙骨100mm50mm木方。（2）主要施工方法：本工程沉井高度大，模板分三次制作加固，井壁混凝土厚度为800mm，为保证截面尺寸，在支撑系统上外加16止水螺栓进行加固。为保证混凝土的整体性及防水效果，在混凝土接口的位置加设止水板带，止水板带用6mm150mm的钢板环井壁设置，见下图：（3）工艺流程：放线安装预留洞口模具内侧模板底面上粘贴海绵条拼装模板安螺栓略紧找正、拧紧螺栓加固校正报质检员报监理（4）准备工作：模板进场，须经质检员检查验收，符合规范要求才准使用，否则予以退回。模板使用前必须清理干净，脱模剂涂刷均匀不流坠，避免漏刷。脱模剂必须使用水性脱模剂，禁止使用油性脱模剂或使用废机油代替脱模剂。在井壁支模前，预留洞口模具安装完毕；地面上清理干净并贴上海绵条，海绵条内侧距井壁5mm；钢筋隐检手续完成。模板内的杂物清理干净，模板20控制线弹好并经验线合格。（5）模板拼装：模板采用钢模板及50100木方子现场拼装，外侧用48钢管加固。模板的安装应按配板设计循序拼装，以保证模板系统的整体稳定，配件必须装插牢固，防止变形，侧模斜撑的底部应加设垫木。模板采用单块就位组拼，组拼时，要用u形卡正反交替连接水平接头和竖向接头，在安装到一定高度时，要进行临时支撑或拉结，并用支撑或拉杆上的调节螺栓校正模板的垂直度。在模板拼装时，对个别接缝不好的位置，要随拼的同时在两块板之间加设海棉条或海棉胶带，以保证接缝的密实性，以免漏浆影响混凝土的观感质量。模板经初步安装及临时加固后应组织有关人员对模板的外形尺寸、标高、垂直度及轴线位置进行复测，发现问题立即纠正，待问题整改完后应按施工方案对模板进行最后固定。模板安装后应经自检，填自检单报项目部质检员专检，报监理验收。监理验收合格后由木工工长办理交接手续。模板安装检验标准：现浇结构模板安装的允许偏差及检验方法项 目允许偏差（mm）检验方法轴线位置5钢尺检查底模上表面标高5水准仪或拉线、钢尺检查截面内部尺寸基础10钢尺检查柱、墙、梁+4，-5钢尺检查层高垂直度不大于5m6经纬仪或吊线、钢尺检查大于5m8经纬仪或吊线、钢尺检查相邻两板表面高低差2钢尺检查表面平整度52m靠尺和塞尺检查注：检查轴线位置时，应沿纵、横两个方向量测，并取其中的较大值。（6）模板拆除：常温下，井壁模板应该在井壁混凝土强度达到1.2mpa方可拆除，拆除时间有项目施工员根据天气、大气温度等具体情况而定。模板拆除时必须保证混凝土结构的完整，保证模板的完好。（7）防漏浆措施：a) 井壁模板与地面接缝采用4020mm海棉条，井壁合模前，沿井壁边距井壁边线5mm粘贴海绵条。板与板接茬处粘15mm宽自粘条，使接缝严密，以防漏浆。b) 井壁预留洞口阴角处，粘贴自粘条、木方楔紧，钢模板紧贴墙壁处、模板之间拼缝粘贴10mm宽自粘条并挤紧，安装时模板拼缝不得大于2mm，大于1mm的拼缝填塞腻子,防止渗漏灰浆。c) 预留洞口模板四周与大模板接触部位粘贴海棉条或15mm宽自粘条以防漏浆。海棉条或自粘条距离模板边3-5mm，防止墙体合模时挤偏，造成预留洞口尺寸偏差或棱角破损。4.3钢筋绑扎1） 钢筋放样：接到施工图前，技术员应事先翻阅技术资料，学习配筋要求，图纸收到后，立即根据构件配筋图，先绘出各种形状和规格的单根钢筋简图并加以编号，然后分别列出钢筋下料长度和根数，填写配料单。钢筋的配制必须符合设计要求，经项目工程师审核无误后交付施工和采购材料。2） 钢筋采购：钢筋放样图出来后，材料员应根据配筋情况选购长度、型号、规格、数量适用的钢筋。且按贯标要求向合格供应商采购，所进钢筋必须有材质合格证，并将钢筋按照规定取样进行复检，只有合格证、复检报告同时符合要求时，钢筋才能用于加工。钢筋采购回来后应分类堆放在钢筋棚内，并作好标识。对于大批量的钢筋的倒运应用吊车吊运，并采取必要的保护措施。3） 钢筋加工：工程所用钢筋要求表面应洁净。油渍、漆污和用锤击时能剥落的浮皮、铁锈等应要使用前清除干净。然后再利用钢筋弯曲机、调直机、切割机等机械设备将钢筋按配筋图样所示的规格、数量、长度加工成型。4） 钢筋安装：钢筋安装时，受力钢筋的品种、级别、规格和数量必须符合设计要求。如设计没有要求时，必须满足下表要求：钢筋安装位置的允许偏差和检验方法项 目允许偏差(mm)检验方法绑扎钢筋网长、宽10钢尺检查网眼尺寸20钢尺量连续三档，取最大值绑扎钢筋骨架长10钢尺检查宽、高5钢尺检查受力钢筋间 距10钢尺量两端、中间各一点，排 距5取最大值保护层厚度基 础10钢尺检查柱、梁5钢尺检查板、墙、3钢尺检查绑扎箍筋、横向钢筋间距20钢尺量连接三档，取最大值钢筋弯起点位置20钢尺检查预埋件中心线位置5钢尺检查水平高差+3，0钢尺和塞尺检查5） 钢筋绑扎注意事项a） 钢筋的表面应洁净，使用前将表面油渍，鳞锈等清理干净；b） 钢筋应平直，无局部弯折，成盘的钢筋均应调直；c） 钢筋的成型和几何尺寸均应按设计图纸要求进行；d） 吊环用的钢筋宜采用未经冷弯的级钢筋；e） 预制构件中的主钢筋均采用对焊焊接并按照有关规定抽样送检；f） 钢筋接头应互相错开，并严格按照国家标准砼结构工程施工及验收规范（gb50204-92）中的有关规定执行；g） 现场钢筋绑扎时，其交叉点应用#21铁丝绑扎结实，必要时用点焊焊牢。 h） 为了保证保护层的厚度，应在钢筋与模板之间设置同强度标号的水泥砂浆垫块，垫块应与钢筋扎紧并互相错开，在浇砼之前请监理工程师对已安装的钢筋及预埋件进行隐蔽验收，签证后方可浇筑砼。4.4浇注混凝土混凝土施工采用招标单位推荐的厂家生产的商品混凝土浇注。凡用于工程砼的水泥、粗细骨料、拌和用水、砼外加剂都要经过由现场监理一起参加的抽样检查工作并制作试块，原材料经试验合格后方可使用。浇注前首先将模板内杂物、垃圾等清理干净，在垫层和模板上浇水湿润。在模板底部和上部设置泌水排水孔，在混凝土浇灌过程中及时清除混凝土表面泌水。混凝土自由倾落高度在2米以上，为保证混凝土的浇筑质量，结核本工程实际情况，高度较大且构件截面界较大，采用溜槽进行施工，防止混凝土产生离析现象。应将沉井分成若干段均匀分层对称浇筑，每层厚300 mm，以防地基产生不均匀下沉。同时在下一层混凝土初凝前接着浇灌上一层混凝土确保混凝土振捣密实。混凝土振捣使用插入式振动器，振动棒的作用半径为3040cm，每次移动位置的距离不得大于振动器作用半径r的1.5倍。浇筑砼时应经常观察模板钢筋预留空间预埋件和插筋等有无移动变形堵塞等现象，发现问题应立即停止浇筑，并应在已浇筑的砼凝结前修正完好。混凝土浇灌完毕初凝后应昼夜洒水养护，使混凝土表面一直处于潮湿状态，养护时间不得少于7天。混凝土应连续浇筑一次完成。待第一节混凝土强度达到70%后方可浇筑第二节。上下节接缝处应有止水措施。本工程沉井上下节接缝处采用6mm150mm钢板做止水板带。5、沉井下沉根据现场实际情况，本工程沉井采用不排水法下沉施工。5.1沉井下沉系数的计算 为了保证沉井在各下沉阶段顺利下沉，便于控制最终标高和沉井封底，应根据土的性质、施工方法和沉井下沉深度等因素选取下沉系数。施工中各阶段的下沉系数可按下式计算：kc=（g-b）/tf式中 g沉井自重（kn）； b下沉过程中地下水的浮力（kn），排水下沉时为零，不排水下沉时取总浮力的70%； tf井壁与土体间的总摩阻力（kn）； kc下沉系数，宜根据具体情况在1.051.25范围内选用，对位于淤泥质土层中的沉井宜取小值；位于其它土层中的沉井可取较大的值；沉井在下沉过程中，井壁与土体之间的摩阻力应根据工程地质、水文地质条件、施工方法和沉井下沉深度等情况，并参考相似条件沉井的施工经验确定。沉井外壁上总的竖向摩阻力tf一般可按如下假定计算：在深度05m范围内，单位面积摩阻力按直线规律自零值起逐渐增加；在深度为5m以下，单位面积摩阻力为一常数。总摩阻力tf由下式计算：tf=u（h0-2.5）f 式中 u沉井外壁周长(m)； h0沉井如土深度（m）； f-土与井壁单位面积的摩阻力（kpa）。当下沉深度内有数个土层时，井壁摩阻力按厚度加权平均，即：f=(f1h1+f2h2+fnhn)/(h1+h2+hn)式中 f1、f2、fn不同土层的单位面积摩阻力，与沉井入土深度、土的性质、井壁外形和施工方法有关，应根据实验资料确定，或参照相关表选用。 h1、h2、hn不同土层的相应厚度(m)。参考我公司以往在上海地区施工时地质报告所提供的资料计算得下沉系数kc=1.15。满足沉井施工要求。 5.2混凝土垫板的凿除凿除混凝土垫板的时候应先内后外，应分区域对称按照顺序凿除，凿断线应与刃脚底边平起，凿断的板要及时清除，空穴立即用砂或砂石回填，对混凝土的定位支点处应最后清除，不得漏凿。5.3挖土下沉沉井下沉时砼强度应达到设计强度的100%后方能进行。在敲拆垫层砼时应均匀对称进行，先外侧后内侧，步调一致，逐步推移，以防止沉井产生不均匀下沉。为确保沉井下沉时能严格控制平稳下沉，下沉时及时测定轴线、标高，确保沉井位置正确，勤测勤纠。沉井下沉前预留孔应用足够强度砼砖墙封堵。沉井每层的挖土量不大，采用人机结合的办法进行挖土，采用的机械主要为挖土机，挖土机负责上部的土方开挖，到地下水面以下时就采用不排水法下沉。冲水时从中间向四周冲，均衡对称的进行，使其能够均匀竖直下沉。绝对禁止超挖和超沉。下沉过程中，须严格做好下沉记录，画出下沉曲线图，观察比较下沉速度。沉井最后8小时的累计下沉量不大于10mm时方可开始封底。5.4泥浆外运不排水法沉井内排出的泥浆，用泥浆自卸汽车运到弃土地点。5.5测量控制与观测沉井位置的控制，在井外地面设置纵横十字控制桩，水准基点。下沉时，在井壁上设置十字控制线，并在四侧设置水平点，于臂外侧用油漆画出标尺，以测沉降。井内中心线与垂直度的观测系在井筒内壁纵横四或八等分标出垂直轴线，各吊垂球一个，对准下部标板来控制。挖土时随时观测垂直度，当垂球离墨线边达50mm，即应纠正。沉井下沉过程中，每班至少观测两次，并应在每次下沉后进行检查，做好记录。当发生倾斜、位移、扭转时，应及时通知值班班长，指挥操作工人纠正，使在允许偏差范围内。当沉至离设计标高2m时，对下沉和挖土情况要加强观测。5.6下沉倾斜、位移、扭转的预防与纠正沉井下沉过程中，有时会出现倾斜、位移、扭转等情况，应加强观测，及时发现并采取措施纠正。对倾斜产生的可能原因有：刃脚下土质软硬不均；拆刃脚垫架，不对称进行，或未及时回填；挖土不均，使井内土面高低悬殊；刃脚下掏空许多，使沉井不均匀突然下沉；排水下沉，井内一侧出现流砂现象；刃脚局部被大石块或埋设搁住；井外弃土或施工荷载对沉井一侧产生偏压。操作中可针对原因予以预防。如沉井已经倾斜，可采取在刃脚较高一侧加强挖土，并可在较低的一侧适当回填砂石，必要时配以井外射水，或局部偏心压载，都可使倾斜得到纠正。待其正位后，再均匀分层取土下沉，如倾斜是由于被大石块或破损污物搁住，可用风镐破碎成小块取出。位移产生的原因多由于倾斜导致的，如沉井在倾斜情况下下沉，则沉井向倾斜相反方向位移，或在倾斜纠正时，如倾斜一侧土质较松软时，由于重力作用，有时也沿倾斜方向伴随产生一定位移。因此预防位移应避免在倾斜情况下下沉，加强观测，及时纠正偏斜。位移纠正措施一般是有意使沉井向相反方向倾斜，再延倾斜方向下沉，至刃脚中心与设计中心位置吻合时，再纠正倾斜，因纠正倾斜重力作用产生的位移，可有意向位移的一方倾斜，纠正倾斜后，使其向位移相反方向产生位移纠正。沉井下沉产生扭转的原因是多次不同方向倾斜和位移的复合作用引起的，可按上述纠正位移，倾斜方法先纠正位移，然后纠正倾斜，使偏差在允许范围以内。5.7纠偏沉井纠偏应根据测量资料随偏随纠当沉井偏斜达到规范允许的1/4时便要纠偏，沉井下沉过程中要做到勤测、勤纠、缓纠。沉井初沉阶段纠偏应根据“沉多则少冲少取”的原则，在取土过程中纠偏。刃脚下取土要逐步扩大，不能一次过量取土，不要经过大量取土来纠偏。沉井气压下沉过程中，每次下沉终了前要严格控制倾斜。终沉阶段需加强监控缓中求稳，严格控制超沉。充气方法纠正井体倾斜时，可在井体偏高的一侧井壁外尽可能延长充气时间，以减少井壁摩阻力。5.8终沉在沉井开始下沉和将沉至设计标高时，周围每层开挖深度应小于30cm，避免发生倾斜。尤其在开始下沉5m以内时，其平面位置与垂直度要特别注意保持正确，否则继续下沉不易调整。在离设计深度1m左右应放慢挖土，控制下沉速度，防止突沉和超沉。终沉阶段必须严格控制下沉速度、出土量等下沉状态，同时加强下沉测量。终沉阶段每小时至少测量一次，在软土地层中如停止挖土后沉井仍不能自沉时应立即采取措施控制下沉。当沉井下沉接近设计标高时应加强观测，待8h内沉井自沉累计不大于10mm时方可封底，此时井体的标高位移和倾斜应在允许偏差范围内，并经检验合格。6、沉井封底根据地质和地下水的情况，采用不排水封底的工艺，沉井下沉至设计标高，经过观测在8h内累计下沉量不大于 10mm或沉降率在允许范围内，沉井下沉已经稳定时，即可进行沉井封底。不排水封底即在沉井下沉到一定标高后，由于底部的土体和在地下水压的作用下会向上翻涌，造成取土和封底困难，此时必须往井内回灌一定的水（接近地下水位标高），确保压力平衡。取土应超出地板底标高1.3米，封底前先浇一层1.3m的素混凝土垫层，达到50%设计强度后（一般在5天左右），抽水绑扎钢筋，两端伸入刃脚或凹槽内，浇筑上层底板混凝土。浇筑应在整个沉井面积上分层、同时不间断地进行，由四周向中央推进，每层厚300500mm，并用振捣器捣实。混凝土采用自然养护，养护期间应继续抽水。7、监测措施在沉井施工中，利用监控指导施工是十分必要的，依靠监控和数据的不断反馈可避免盲目施工、冒险施工。根据本工程的规模和环境控制的要求，施工监控包括三项内容：沉井下沉深度及井体偏斜量；降水水位变化；井底隆起。 在施工中，由于地质条件、荷载条件、材料性质、施工条件和外界等其他因素 的复杂影响，很难单纯地从理论上预测工程中可能遇到地问题，故必须对现场 工程进行必要的监测。7.1沉井下沉中的偏斜和扭转监测在沉井拆模后，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测加以保护，并测量、记录下沉前的各项原始数值，作为今后监测中的原始数据，以便进行分析对比。从而，控制沉井下沉过程中井体的偏斜、扭转量。井体下沉开挖施工过程中，在基坑周围，设置三个监测站。各监测站架设一台经纬仪，以井壁上的纵向墨线为依据进行井体扭转量的监测，通过测量取得的数据与原始值进行分析比较，以控制井壁的扭转量。一旦扭转量临近或超过规范允许值，就必须立即采取相对应的措施。沉井下沉的高差控制，在监测站采用水准仪，以井壁上的横向墨线为依据进行监测。通过测量取得的数据与原是值进行分析比较，并绘制沉降速率图标，有效的掌控沉井在不同土质层中的下沉速率，要求井体高差控制在10cm以内。一旦发现高差值超过控制量，必须立即采取先校正倾斜,然后分层开挖，做到各施工区同步开挖，使井体能均匀下沉。在沉井接近设计标高0.51.0m时，应适当调整挖土速度，减缓沉井下沉速度，并提高监测频率。沉井下沉至设计标高，需密切进行沉降观测，在8小时内下沉量应不大于10mm时，方可认为沉井基本趋于稳定。各监测站对沉井进行全过程沉降、位移监测，每半小时施测一次，汇总数据，分析取得的数据。当测到沉降偏斜度为沉井的最大允许偏斜度时，立即采取调整沉井内刃脚附近取土的方法进行纠正偏斜，严格地做到控制开挖均衡下沉使井内高差始终控制在10cm以内。三、 顶管工程施工方案四、 1、工程内容：本标段共有5个顶段的顶管施工，采用dn1500mm钢筋砼管，每段长约200米，总长约为1000m顶管采用泥水平衡顶管法进行施工。2、施工工艺流程： 顶管施工工艺流程图：测量压浆压力压入量下管接泥水管压浆管电缆进水泵泥水压力流量膨润土浸泡、搅拌检测管节检验运输堆放安装压浆管粘木垫上胶圈储备水箱水基准校核机头状态测量地面沉降测量设备检测与维修机头主顶顶进操作排泥泵沉淀池外运土方抓泥3、顶管设备选型3.1顶管机型选择根据中非地质工程勘察设计研究院提供的地质报告，顶管断面（地面以下9.55米12.8m）以粉质粘土为主，管线多位于河床以下。考虑到本工程的施工特点，根据我公司在江阴的顶管经验，本工程我们将采用泥水平衡式顶管法施工。顶管机的各主要组成部分及功能如下：根据施工工期要求，我公司拟组织1台1500泥水平衡顶管掘进机，投入本工程使用。顶管机的各主要组成部分及功能如下：机壳：机身分前后两节，前后壳体通过纠偏油缸连结，纠偏油缸的各种组合动作可使壳体在需要的方向产生折角，再顶进过程中产生纠偏效果。本机有4台50t推力的纠偏用千斤顶，纠偏角上向2o，下向2o，左向1.5o，右向1.5o。前后壳体间有橡胶止水圈确保壳外泥水不能进入机体内。刀架：顶管机的前端有一只锥形刀架，刀架上的刀用来切削土体和强度较低的障碍物，如腐烂木桩和三合土等。刀架和前机壳的另一个作用是用来平衡土压力，本机允许平衡土压力为50t/m2。动力系统：刀盘是由3台电动机通过行星减速器减速后，有行星减速器主轴上的小齿轮带动刀架减速箱中间的大齿轮，再由设在大齿轮中心的主轴驱动刀架转动。刀头由刀架带动。主顶系统：后方顶装置由4只200吨双行程的油缸组成，总额定顶力800吨，油压31.5mpa，千斤顶推进全行程为1700mm。该类型顶管机特点，泥水平衡式顶管机在顶管时，对土质适应性强，对周围土体影响小，又是智能化操作，可连续排泥浆，施工时省时、省力、质量好。它几乎是全土质的掘进机，可以在n值从015的黏土，n值150的砂土以及n值从1050的砾石层等所有土质中使用，而且推进的速度不会有太大的变化，它破碎粒径大，可达口径的40%50%；它施工精度高，施工后的偏差较小；可以进行长距离顶进，也可用于曲率半径比较小的曲线顶进；施工速度快，每分钟可顶进在100mm160mm之间。在我公司已往类似工程，如上海、昆明、河南、天津、广州等地的施工过程中采用泥水平衡式顶管机，最终的地表沉降都控制在05mm以内。结合长期顶管施工经验，我们认为采用这种顶管方式能够满足本工程顶管施工的要求。4、顶管工作井平面布置本工程砼管吊装及设备安装主要采用25t汽车吊，在工作井内实行全封闭隔离，并布置施工必要的办公临时设施。在工作井内实行全封闭隔离，并布置建筑必要的生产办公临时设施。由于施工内容大致相同，各个顶管施工现场布置除方向不同外，其他基本相同。见附图：顶管工作井平面布置图及顶管施工断面布置图。5、顶管施工顶力估算 本标段采用顶管施工技术的是内径为1500砼管管道。管道覆土深度在9m左右，顶进长度200m。整个工程顶管部分土质较均匀且相似，以粉质粘土为主，现取最长段顶管计算顶管施工总顶力：5.1 顶力的估算公式：f= f2 + f1 其中：f2为管外壁摩阻力；f2=fdlf1为正面阻力；f1=(d/2)2*pt ;pt为机头底部以下1/3d处的被动土压力（kn/m2）。根据顶管施工经验数据统计f1=100t。5.2 顶力计算本工程取最长段顶管l=200米计算顶管施工最大顶力。根据施工经验，在采用注浆工艺情况下，f可取f=4 kn/m2，其顶力为f= f2 + f1因f2=f*3.14*1.8*l=4*3.14*1.8*200=4521.6kn452.16t故顶管顶力为f= f2 + f1452.16+100=552.16t根据本工程设计，油缸提供的最大顶力 f/=800t f，所以顶程中可不必设计中继间。6、井内安装为了确保施工的顺利进行，在做井内安装时必须按照以下原则严格执行6.1 井内轨道安装：按照规范要求，保证高程和基准线精度。轨道下排架固定时，除须与井底板相连外，横梁和竖梁加长后撑于井壁。6.2 分配站安装：送水泵和排泥泵机座须与预埋件相连，并确保其牢固。6.3 井内轨道安装：按照规范要求，保证高程和基准线精度。轨道下排架固定时，除须与井底板相连外，横梁和竖梁加长后撑于井壁。6.4 后靠背安装：应根据顶进轴线找正，并保证竖直精度。然后才能在后背箱和井壁之间加多点型钢支撑，间隙填满素混凝土后方可正式顶管。为减少顶管准备期，后背与沉井壁间打素砼时加早强剂。6.5 油缸支架安装：支腿或底板须与井内预埋件相连，并按顶进轴线找正。油缸就位后，应空载伸出，检查平行度。6.6 激光经纬仪测量架：固定时不能与其它设备相连，必须与井单独连接，以保证其它设备因顶力反作用力而位移时，不影响到测量精度。6.7 井内积水处理：将排水泵放入井内集水坑或井底较低处，用竹筐及纱网做水泵的隔离网，保证泥浆潜水泵正常工作。6.8 止水橡胶圈固定：在预留洞口钢圈上焊接16mm膨胀螺栓30个，环向均布，直径1.5m。套上止水橡胶圈，压上钢压板，用螺母轻轻压紧（顶管机通过后再压紧）。7、进出洞口措施顶管机顺利进出洞口是顶管得以成功的基础，我们充分考虑到本工程的土质条件差，管道埋设深和地下工程的不可预见性和危险性，结合我们长期的顶管施工经验，提出如下措施：7.1进出洞口采取防渗漏的施工措施，确保顶管进出洞口不发生水土流失，避免工程受损：1)顶管进出洞口处：顶管覆土较浅施工时，采取顶管预留洞口井点降水，人工降低地下水位来进行洞口前的土体加固。2）在顶管管道覆土较深时，为防止预留洞口砖墙破除后土体塌方和顶管机进洞时下栽，在工作井或接收井预留洞口外侧采用压密注浆进行土体加固，待达到一定强度后再开始顶管施工。3）安装可靠的止水装置。本工程采用的洞口防水装置为双道橡胶法兰形式，具有以下特点：(1)具有良好的水密性能；(2)安装简便易行。为使进出洞口止水装置发挥良好的水密性，必须在安装该装置时满足与设计轴线同轴的要求。这样橡胶法兰便会被四周均匀压缩，达到止水效果。4)为防止顶管机和管材的后退，造成前方的土体发生不规则坍塌，油缸回缩前在轨道上焊接两块钢板卡住顶管机或管材后部，不让其后退。7.2 为防止顶管机发生叩头现象，采取的措施如下：1）机头出洞后，刚开始不急于出泥浆，当土压力达到0.05 kn/cm2时，可以正常出泥浆。在工作井内轨道连接好第一节钢管后，并用直径为42的四根拉杆与机头锁紧，并用两个5吨的葫芦导链捆在轨道上（前20m捆在轨道上）。2）由于工具管较重而进洞时地基承载力有限，很可能产生工具管下沉，从而引起顶管轴线的偏差。因此，应将正面土压力值作适当调高处理并在预留洞内预埋一副短的延伸导轨，除此之外，将工具管后三节管子采用增加拉杆联结的形式与工具管连成一体，以保证工具管在进洞时不会突然下沉。3）机头进入接收井时在接收井内放置一副导轨，以便机头进入井内时，不致由于机身自重致使机头下坠导致与机头连接的管道脱节。 7.3为防止顶管机出洞发生旋转，在机身上靠近导轨处焊接铁块，不让其旋转。待顶管机进入土层正常运转后方可割除。8、顶管管材的选用与管道的连接8.1 砼管连接前准备工作1）用于本工程的管子为1500fb型钢套环接口。2）顶进前应对管成品，钢套环，橡胶密封圈和软木衬垫材料从尺寸、规格、性能、数量等均作详细检查，必须符合标准设计图的要求，顶进前还必须在现场做预安装，对不合格的砼成品予以剔除。砼管接头的槽口尺寸必须正确，光洁平整，无气泡。3）橡胶圈的外观和任何断面都必须致密均匀，无裂缝、孔隙或凹痕等缺陷，橡胶圈应保持清洁、无油污，不得在阳光高温下直晒。4）钢套环必须按要求进行防腐处理，刀口无癖点，焊接处平整，肢部与钢板平面垂直，堆放时整齐、搁平。5）衬垫板厚度按设计顶力大小确定，贴粘时，凹凸口对中，环间间隙符合要求。（可起到缓冲保护管材挤破和有利于纠偏的作用）6）管材必须选用具有iso9002质量体系认证书厂家产品，这样才能保证管子制作质量。8.2 管道的连接1) 管节采用汽车吊吊入工作井内导轨上就位待安装。2）插入安装前滑动部位可均匀涂薄层硅油等润滑材料，对橡胶无侵蚀性，减少磨阻。3）承插时外力必须均匀，橡胶圈不移位，不反转，不露出管外，否则应拔出重插。9、意外情况的处理措施1）地质发生很大变化，突然间变硬或变软，这可以通过管道的泥水压力表读数和刀盘转矩来判断，如果突然变硬了，减慢顶进速度，让刀盘充分对土质进行切削；如果地质太软，加快顶进，减小送水量，以此来保证泥水压力平衡。2）地层中如果发生承压水时，可加快推进速度，减少送水量，快速通过滞水层。 以上情况对于泥水平衡机头，比较容易处理。3）机具损坏必须及时修理，止水圈损坏可更换。机头内除刀盘损坏修理比较麻烦外，其余的都可更换。4）施工中若出现异常的偏差或发生纠偏失败，必须在允许偏差标准以内就停下来，这必须作为一条制度制定下来，并且如实汇报情况，分析原因，找准对策再顶进，切不可盲目行动。5） 顶管机碰到不明地下障碍物时，从安全考虑，首先须对机头前土体进行注浆加固，然后可采取人工、机械和静态爆破等施工方法进行处理。6）处理有关沼气、有害气体及缺氧等的施工方法和措施：在长距离顶管中，通风是一个不容忽视的问题，人员在管子中要消耗大量的氧气，久而久之，管子内就会出现缺氧，影响作业人员的健康，另外，管子内的涂料会散发一些有害气体，也必须用大量的新鲜空气来稀释，再有可能在掘进过程中遇到一些有害气体逸出，也会影响作业人员的身体健康，这方面的安全问题，要特别予以重视，具体可采取以下方法和措施进行处理：（1）施工人员进入顶管内时携带pgm-50型复合式气体检测仪，了解管子内是否存在有害气体，如氧气、硫化氢及甲烷等。如出现超标，可通过顶管机内的话筒向地面操作台报告，以便采取措施。（2）根据顶管长度和具体条件，通风形式可选择鼓风形式、抽风形式和鼓风抽风组合形式。通过通风设备，把地面上的新鲜空气不断的补充到管内，同时把管内的浑浊空气排除管外，在机头内配备防毒面具和氧气面具，在有害气体喷发或缺氧时供施工人员抢救时使用。10、施工测量及纠偏控制10.1 测量方法测量是使顶管机沿设计轴线顶进，保证顶管机顶进方向精确度的全体和基础。为保证本工程的测量精度，施工前首先完成对业主所给测区导线网和水准网及其它控制点的检核。施工时严格贯彻落实三级测量复核制度，从而确保顶管按设计方向顶进。10.2 主要技术措施1）地面控制测量进场后，立即组织工程测量队根据业主提供的工程定位和测量标志资料，对所给导线点、水准点及其它控制点进行复测；同时测设施工过程中使用的加密控制点，并将测量成果书报请监理工程师及业主审查、批准。2）本工程中采用经纬仪进行简洁有效的地面控制测量，使地面控制测量中的误差小于1cm，水准点控制网则利用工地附近的国家水准点布设水准网，直接引入工作井内。10.3 顶管机顶进测量及纠偏措施（1）地下导向采用jdb激光经纬仪，由一束红色的激光直指机头尾部的光靶，在顶进的过程中，操作者通过机头内安装的监视器随时可以得到偏差值，保证顶管方向控制的精确度要求。（2）在布置工作井后方的测量仪基座时，必须避免由于顶进时沉井受力而使得仪器基座产生移动或变形，如果仪座发生微小位移，应及时对照轴线和标高进行调整。（3）在机头内，安装有倾斜仪传感器，操作者可以随时掌握机头的水平状态并指导纠偏。如果管径较大，另设垂球和坡度板测得机头倾角。（4）一般的，轴线方向可以通过激光经纬仪控制，标高的控制则应通过水准测量仪测量。顶进纠偏必须勤测量，多微调，纠偏角度应保持1020，不得大于1。（5）顶管开始出洞的方向尤为重要。基坑的道轨尽可能延长到井壁洞口的前端，道轨要有足够刚度，且安装焊接牢固，安装后的道轨轴线高程误差小于2mm。主顶油缸和后座的安装也要满足牢固的要求，水平和垂直误差小于10mm。（6）由于在起始推进阶段，机头的方向主要通过主顶油缸进行控制的。所以，一方面要减慢主顶的推进速度，另一方面要不断的调整油缸编组和机头纠偏。（7）在每一项工程开始之前，我们必须先进行设备安装调试，并制定坡度计划。该坡度计划可以对设计坡度线加以调整，以方便施工最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。（8）通过这些显示在顶管机操作屏上的数据，施工人员可以调整顶管机顶进方向，使顶管机沿设计轴线方向顶进，从而确保了顶管顶进方向的精度要求。10.4 测量精度控制措施（1）严格落实公司测量队、项目部测量人员、监理监测队三级测量复核制度；（2）项目部测量队由经验丰富、技术熟练、责任心强、持证上岗的测量人员组成，并配准数量足够及复核精度要求的测量仪器；（3）测量仪器定期到国家认可的鉴定部门进行校验；（4）测量放样的有关数据，要记录完整、清晰，并报监理工程师核对；（5）项目部测量队每周及时向监理工程师提交测量报告。11、顶管施工减阻措施及相应的置换措施11.1触变泥浆减阻顶力的控制关键是最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力有效的方法是注浆、打蜡。本工程中采用对管道外壁注浆的方法来降低顶进压力。我们设想在管外壁与土层形成一条完整的环状的泥浆润滑套，改变原来的干摩擦状态，就可以大大减轻顶进阻力。要达到这一目的：选择优质的触变泥浆材料，膨润土取样测试，其主要指标为造浆率、失水率和动态塑性指数比，这些指标必须满足设计要求。在管子上预埋压浆孔，压浆孔的位置要有利于浆液形成环状。浆液的配置、搅拌、膨胀时间，都必须按照规范要求执行。压浆方法要以与顶进同步注浆为主，补浆为辅，在顶进过程中，要经常检查各推进段的浆液形成情况，还可以通过主顶装置的油压值推算出各段的注浆减阻效果，从而及时加以改进。注浆设备和管路要可靠，具有足够的压力和良好的密封性能。注浆工艺必须由专职人员进行操作，质检员定期检查。压注触变泥浆又分为三类，分别控制：同步压浆，以形成原始浆套，填充固有间隙和纠偏间隙。沿线（及洞口）压浆，以补充管道不成直线形成的沿线浆套缺损。定点压浆，根据沉降测量反馈数据，对沉降过大处补偿性压浆，以支撑地表。在顶管施工中，要做好压浆量、点的记录，以确保压浆工作到点，以降低管外壁摩擦阻力，提高顶管质量。地面沿线有专人巡视，防止压浆打穿地层造成浆套损坏。触变泥浆的配比选料中，对膨润土应选择膨胀倍率较大、杂质小、颗粒在150目以上的优质膨润土较好。石膏具有使泥浆保持其减摩擦效果持久的功能，同时有提高浆液的胶凝强度。从机头后每三节节砼管设置一个注浆环，顶进一定距离后，可每隔20米设置一个注浆环，每个压浆孔上安装一只1寸的球阀，由橡胶管和压浆总管连接，压浆总管是一根1.5寸白铁管，连接压浆泵，压浆泵选用螺杆泵。以上压浆系统上设有流量、压力调节阀，触变泥浆选用标准的浆料，在搅拌筒内按一定的比例兑水充分搅拌后，储放24小时方可使用。配置的触变泥浆要求粘滞度高、失水量小、稳定性好、还要求静切力低以满足长距离输送需要，理论要求：比重为1.061.10，黏度为2030s静切力80130mg/cm2,含砂率9095%，失水率14ml/30min配置时膨润土、cmc须水浸12小时以上。注浆压力基本保持在管顶上覆土压力的2.5倍，即p=2rh。顶进时还需根据地面变形，地下水位等因素适当调整压力和注浆量，每天的注浆量应做记录，作为分析地层损失的依据之一。11.2触变泥浆的置换1）置换泥浆采用水泥和粉煤灰混合，两者比例为7：3。用量按填充管壁与土层之间间隙d的1.2倍，最大不超过d的1.5倍。3）拆除注浆管路后，应将管道上的注浆孔封闭严密；4）注浆及置换触变泥浆后，应将全部注浆设备清洗干净；12、顶管机的管、用、保、修12.1 建立完善的顶管机管理组织机构对于大型施工机械设备的管理必须制动详细的、规范的、科学的组织管理体系，实行系统化管理。借鉴我公司已有顶管机的管、用、养、修成功经验，实施以机电工程师为主的设备管理体系，对各系统实行工程师负责制，机械工程师、电器工程师、刀具工程师、状态检测工程师共同组成顶管设备管理体系，并成立主机组、电气组、液压组、后续设备组、刀具组和状态检测组负责顶管机的管、用、养、修工作。12.2 建立顶管机顶进技术支持系统 1）制造厂专家培训小组； 2）公司顶管设备科研开发小组； 3）公司顶管施工技术组； 4）施工现场组成以设备工程师为主的