沉井顶管专项方案4标.doc

姚北水厂原水管铺设工程标段专项施工方案目 录第一节 工程概况及编制依据1一、工程概况1二、编制依据3第二节 沉井施工方案4一、工艺流程4二、各工序施工方法5三、沉井周围地面建筑保护措施14四、沉井下沉施工质量通病防治14五、沉井施工监测及应急措施20第三节 顶管施工技术方案22一、工工艺流程22二、泥水加压平衡顶管法概述23三、各工序施工方法26四、关键及辅助技术措施31五、顶管施工质量通病防治措施35六、顶管施工监测及应急措施41第四节 质量安全保证措施43一、质量保证措施43二、安全文明施工保证措施43三、交通组织措施44第五节 管理机构46第六节 劳动力安排47第七节 拟投入的主要机械设备48第八节 施工进度计划49附录一：施工平面图布置50附录二：计算书51第一节 工程概况及编制依据一、工程概况（一）沉井本工程顶管工作井、接收井采用钢筋混凝土沉井，共计四座， J106、J107井为过西直江和24号道路一号顶管工作井、接收井。J109、J110为过26号道路（拟建经十八路）和规划河流二号顶管工作井、接收井；工作井壁厚均为60cm，井内径为5*7m，刃脚高度220cm，井身总高最大值J106=10.3m、J109=10.4m。接收井壁厚均为50cm，刃脚高度220cm，井身总高最大值J107=10.0m、J110=9.8m。沉井工程量及结构尺寸列表如下：用途内径（cm）数量（座）壁厚（cm）刃脚高度（m）最大总高度H（m）J106工作井500*7001602.210.3J109工作井500*7001602.210.4J107接收井350*4001502.210.0J110接收井350*4001502.29.8（二）顶管本工程顶管采用钢管，电弧焊接口。管径1420mm，最长顶距二号顶管为140.4m。一号顶管167.6米。一号顶管穿越西直江和24号道路，过江处河床底最深处管顶覆土厚度为2.5D=3.5M，其余覆土，管顶覆土厚度6.7+米以上。二号顶管过兰曹大道管顶覆土为5.8M+.钢管工程量及技术参数列表如下：名称内径（mm）总量（m）壁厚（mm）环刚度（Pa）抗压强度（MPa）接口型式最长顶距（m）设计顶力（KN）钢管DN140029623（待定）1500090F型1732200二、编制依据本方案的编制依据主要有：1、施工图设计、地质勘察报告2、沉井设计与施工(同济大学出版社)3、顶管施工技术（人民交通出版社）4、工程建设标准强制性条文（城市建设部分）5、玻璃纤维增强塑料夹砂管（GB/T21238-2007）6、给水排水工程顶管技术规程（CECS246:2008）7、给水排水管道工程施工及验收规范（GB50268-2008）8、钢筋焊接及验收规程（JGJ18-96）9、混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）10、建筑基坑工程监测技术规范（GB50497-2009）及实施手册11、其它相应专业工程施工技术规范。12、现场踏勘情况及我公司的技术力量、技术装备、施工经验。第二节 沉井施工方案一、工艺流程沉井施工程序为：施工准备测量定位基坑开挖垫层基础刃脚制作井壁制作挖土下沉封底顶管施工顶板制作。附：工艺流程框图基坑开挖垫层基础做试块下沉至设计标高沉井封底养护养护做试块做试块沉井刃脚扎筋、立模、浇筑做试块 顶管施工沉井井壁扎筋、立模、浇筑养护至设计强度，挖土下沉做试块 顶板施工测量定位施工准备二、各工序施工方法（一）测量定位基坑开挖前先平整场地，随后根据设计井位坐标将井位放出，并利用周围环境做好井位控制点加以保护，同时根据设计提供的水准点进行复测，根据施工需要，设多个水准控制点，并加以保护。施工中所设的坐标控制点、高程控制桩需经监理复核无误后方可进行下道工序施工。按施工需要主要对沉井施工布设施工控制网（A-A/轴、B-B/轴）。沉井观测控制网布置示意图注：A、A/ 、B、 B/为沉井轴扭测量控制点 1、2、3、4为沉井下沉测量控制点沉井施工期间，沉井四周地面沉降明显，水准基点引测后的设置需特别保护，拟设地面明标与地下暗标各一座，基点位置的设置应不受施工影响、地基坚实、便于保存的地点，埋设深度一般为原地坪以下50CM左右，并浇灌C20砼基础予以保护。放样前对已有数据、资料和施工图中的几何尺寸进行认真检核，确认无误后，才可作为放样的依据，严禁凭口头通知或未经过批准的草图放样。（二）基坑开挖基坑的位置根据设计图纸中的坐标确定，按照沉井轴线控制桩和中心 桩，在地面上放出沉井基坑样位。基坑底的平面尺寸比刃脚外壁每侧各大80cm；根据土质及施工需要确定基坑边坡为1：0.75。基坑开挖的深度，根据土质、地下水位、现场施工条件定为1.5m左右。基坑开挖采用履带式挖掘机，沿顶管轴线方向后退行进挖土，挖出的土直接由自卸车运出施工场地。集水坑明排：基坑底部四周挖设断面不小于3030（cm）的排水沟，并接入基坑内的集水井中，集水井至少比集水沟深50cm，用排水泵将集水井内的水排到附近雨水窨井中或河道，集水井内经常保持最低水位，直到集水井废除时止。 基坑排水如下图所示： （三）垫层制作沉井刃脚踏面荷载大于下卧层地基土的承载力，故须铺设相应宽度和厚度的砂垫层，并在砂垫层上铺设素混凝土垫层，以扩大受压面积。1、砂垫层根据施工经验和验算结果，工作井砂垫层厚度设为80cm，接收井砂垫层厚度设为60cm，两侧均比混凝土垫层宽出10cm，砂垫层边坡按1：1放坡。砂垫层采用中粗砂，分3层铺设，每层铺设后，采用平板式振动器结合洒水进行密实。2、素混凝土垫层砂垫层铺设后浇筑C20素混凝土垫层。工作井素砼垫层厚度设为20cm，宽度设为95cm，两边比刃脚踏面宽出30cm。接收井素砼垫层厚度设为15cm，宽度设为70cm，两边比刃脚踏面宽出20cm。（四）井壁分节制作沉井采用三次浇筑一次下沉法施工。第一次施工至刃脚顶，第二次施工至一半井身，第三次施工至设计标高。沉井井壁模板应在砼达到设计强度的25%以上方可拆除，刃脚斜面承受砼重量的模板在砼达到设计强度80%时拆除。沉井制作质量标准：横断面半径允许偏差： 0.5%,且不大于50mm井壁厚度允许偏差: 15mm井壁垂直度允许偏差: 1%预埋件、预留孔位移允许偏差: 20mm1、钢筋加工安装钢筋进场有原材料质保单,并按规范及批量进行原材料试验,合格后方可使用。钢筋的弯配和绑扎要严格按照设计图纸规定进行，钢筋直径16者，采用绑扎接头；接头在受压区内按50%交叉错开，在受拉区内接头按25%交叉错开，错开距离不应小于30d或500MM。钢筋直径16者采用人工电弧焊焊接。单边焊接长度不小于10d，电焊接头在受拉区还按50%交叉错开，即在同一断面内接头不应超过50%。在板或壁上开洞当边长或孔径小于30cm时，钢筋应绕过，当大于30cm时，被截断钢筋应在预留孔口加固筋焊牢，现场绑扎共外墙板钢筋应先立好内模板后再进行。刃脚踏面部衬垫3cm砼垫块。钢筋保护层按设计要求进行布置。2、脚手架施工（1）、脚手架搭设沉井制作首先需要搭设脚手架，脚手架选用48mm扣件式钢管结构。外脚手架竖管均座落在沉井基坑内，竖管下端应设置靴脚或铺垫木板，扩大在基础上的接触面积。脚手架分多层搭设，层高约1.51.8m，顶层底面走道板低于砼浇捣面约0.5m，并配有防护栏，栏杆高度约1.1m，采用竹梯上架方案。为了让施工人员上下脚手架方便起见，内脚手架可按井内每个区格搭设简易倾斜走道或扶梯；外脚手架设置倾斜角度为3040的走道；走道踏脚面设有防滑条，所有走道和扶梯均有护栏。为了确保外脚手架整体稳定，在垂直井壁方向设置斜撑。在沉井第一次制作时搭设两层外脚手架后，随着第二次沉井制作逐层增加，斜撑仍然需要设置。外脚手架与砼井壁之间保留0.4m距离，便于模板、扣件式钢管等安装之用。外脚手架与模板脱离分开。内脚手架在对砼井壁模板起到固定作用的部分，应增设剪刀撑组成几何不变体系防止模板走动等不良情况。（2）、脚手架拆除脚手架拆除之前完成模板拆除、砼外露面处理、喷涂测量标志、搭设沉井内外扶梯等准备工作。拆卸扣件钢管脚步手架顺序是自上而下逐层拆卸。钢管、五金扣件等分类堆放，防止日晒雨淋后造成锈蚀浪费。脚手架的拆除作业按规定的拆除程序进行。连壁件在位于其上的全部可拆杆件拆除后才能拆除。在拆除过程中，凡已松开连接的杆配件及时拆除运走，避免误扶和误靠已松脱连接的杆件。拆下的杆配件以安全的方式运出和吊下，严禁向下抛掷。拆除过程中，操作人员互相配合、协调动作，禁止一人拆除较重杆件等危险性的作业。3、模板安装井壁模板采用竹胶板模板，背肋竖向木档采用510cm方木，内外模采用14mm对拉螺杆并结合18mm钢筋环箍和扣件式钢管进行固定。 对拉螺杆按间距60cm60cm布置。因有抗渗要求，在螺栓中间设止水板。模板安装加固示意图如下： 井壁模板示意图 模板加固实物图模板安装具体工艺流程如下：安装前检查内支架搭设内侧模板吊装就位插入对销螺栓（焊好止水片）清洗杂物安装钢筋安装就位外侧模板安装斜撑穿墙螺栓穿过另一侧模板调整模板位置紧固穿墙螺栓斜撑固定与相邻模板连接。安装模板时，注意事项：a、检查模板安装位置的定位基准墙线及模板编号。b、将一侧模板按位置线吊装就位、安装斜撑或使工具型斜撑调整至模板与地面呈75，使其稳定落于基准面上。c、以同样方法就位另一侧墙模板，使防水穿墙螺栓穿过模板并在螺栓杆端戴上扣件和螺母，然后调整两块模板的水平和垂直方向，与此同时调整斜撑角度，合格后，固定斜撑，旋紧穿墙螺栓的螺母。d、模板安装完毕后，全面检查扣件、螺栓、斜撑是否坚固、稳定，模板拼缝及下口是否严密。4、浇筑砼本工程沉井结构混凝土强度等级为C30，抗渗标号S6，砼采用商砼泵送浇筑。砼浇筑是沉井施工的关键环节，为保证泵站的施工质量，在保证砼质量的前提下，必须合理安排浇筑程序，控制砼的浇筑时间。在砼浇灌前对模板钢筋预埋件及预留孔的位置和尺寸等按照“钢筋砼施工及验收规范”和设计所提出的特殊要求进行仔细检查核对，经隐蔽工程验收手续合格后方可浇筑砼，刃脚砼必须一次浇灌完毕，不得中途停顿。浇捣砼前应检验砼配比、水泥、外掺料、砂石料等材质必须符合规定要求。每次分层浇筑高度不大于50cm，砼坍落度控制在121cm左右，并在前层砼达到初凝前将次层砼拌和物振捣完毕，振捣时插入式振捣器插入前将次层砼拌和物振捣完毕，插入式振捣器按30cm平面有效直径布置振捣并应插入前层砼5cm。在整个浇注过程中混凝土应按一定厚度分层灌筑，不允许将混凝土顺着倾斜表面直接滑下或流向其最终浇捣位置。从高处倾落混凝土时，其卸落高度不应超过2m，若超过2m时，则采用滑槽、导管、串筒内要装有减速装置，以防混凝土分离。混凝土分层捣固时，为使上下层混凝土结合成一整体，振捣器插入下层混凝土5cm，振捣器应避免碰撞钢筋模板或预埋件。混凝土浇筑前在井的四角模板上设置沉降观测点，以便及时发现沉井在浇捣过程中由于自重重造成的不均匀沉降，采取措施，指导在浇筑过程中混凝土浇筑的部位及顺序，及时更正浇筑过程中沉井造成的偏差，影响质量。混凝土浇筑时，选用有施工经验的人员担任组长，指导砼的振捣。井上有专人负责安全质量工作，进行监督和指导。因故间歇时，作好水平施工缝，砼浇筑结束后，用草包将整个井壁覆盖，并浇水养护，浇水时应做到细水匀浇，草包保持湿润，保养一个星期。沉井第二次接高时，将接合处砼凿毛，冲冼干净，并用水泥砂浆（与砼相同配比），涂刷一遍。沉井上下节砼接缝采用钢板止水带处理：施工缝应做成凹缝形式，并预埋钢板止水带，在钢筋绑扎和支模时止水带采取可靠的固定措施，止水带用细铁丝绑扎固定于结构钢筋上，纵向固定间距不大于25cm，固定点距止水带边缘不得大于5mm，浇注混凝土时应对施工缝部位的混凝土进行充分捣固，以利于止水带和混凝土密实粘贴，在浇筑混凝土时观察止水带的位置是否发生移动，必要时边浇注和振捣砼，边用手将止水带扶正，为保证止水带的安装质量，在止水带安装全过程中由一专人进行负责。在混凝土断面中的施工缝(新旧混凝土接搓处)继续浇筑前将其表面凿毛，清除浮浆位之露出石子，用水冲洗后保持湿润，铺一层1015mm厚与混凝土配合比相同的水泥砂浆或高砂率混凝土，再浇灌混凝土。二期砼浇筑在一期砼浇筑完成7天后进行。5、拆模一般在砼浇捣完成经湿润养护48小时后（视当时气温而定），可以放松沉井墙身的拉条螺栓，拆卸钢模板和扣件式钢管。沉井直壁模板应在砼达到设计强度的25%以上方可拆除。操作顺序是自上而下，由内向外拆卸模板和扣件式钢管。注意拆除钢模时，不要用力敲打或将新浇筑的砼表面碰伤。下节制作后钢模板不可全部拆完，要留部分，支承上节模板。模板拆除后及时在对拉螺杆根部将砼表面凿成直径5cm、深2cm的凹坑，然后割除拉条螺栓，用防水砂浆二次补坑，并涂防水材料两度。对于较大孔洞口悬空部分的砼底模应按要求，当砼强度达到80%设计强度时，方可拆除。拆除后的钢模板、钢管脚手、五金配件，应及时清理，堆放整齐，对弯曲变形的钢模要及时整理。模板拆除后在井的四角喷涂测量水准标志，在井顶端处喷涂测量沉井位移标志。6、砼养护每次浇筑砼时，都应按砼的方量或台班制作相应的28天抗压、抗渗试块各两组，并委托有资质的测试中心进行专业养护，按规范要求及时进行测试，根据同强度及时调整施工工序，有利于合理安排、合理控制。 （五）沉井下沉沉井混凝土达到设计强度的100%后方可实施下沉。1、准备工作（1）沉井下沉前封堵井壁全部预留孔洞，对较大的孔洞可用水泥砂浆砌砖封堵，并在靠土的一侧用水泥砂浆抹面。封堵孔洞用的砂浆强度应满足下沉时能抵抗土压力和水压力的要求，还要考虑便于拆除。（2）沉井下沉前检查降、排水效果，当达到设计的要求后方可开始下沉。（3）放线定位。沉井下沉前，先在内外井壁上各对称弹出4条垂线，以测定沉井下沉时的倾斜度。在沉井内部4条垂线的顶端，悬挂垂球，并在刃脚处设标盘，沉井下沉施工时，随时观测沉井偏斜，以便及时纠偏。在沉井外壁，沿4条垂线绘制水平测量标尺以此测定沉井的下沉量及下沉偏差。（4）检查沉井下沉使用的挖土、出土、运土等机械、设备、工具是否完好，数量是否能满足要求。（5）当沉井附近有已建成的建筑物或管线时，在有关位置处设置沉降变形观测点，并在沉井下沉和施工排水期间定期观测其变形情况，直至沉井封底完毕施工停止抽水满3个月为止。（6）砼垫层凿除前，对所有的砼垫层进行间隔对称分组编号，在凿除砼时分组、对称、同步地进行工作，待同一编号的砼垫层凿除完并进行回填后，方可凿除下一组编号砼垫层，每砼垫层凿除一组必须及时回填，回填材料采用中粗砂。2、下沉方法沉井周围6米范围内有建筑物的，为减少地面沉降确保安全，采用不排水挖土下沉法，其他沉井均采用排水挖土下沉法。挖土方法如下：先破碎垫层混凝土，再采用长臂挖土机挖土。土直接装车外运。挖土时要有专人指挥，统一操作。先挖四周后挖中央，分层挖掘，每层厚度约为40cm，中央部分的土面应始终高于四周的土面40cm以上，呈反锅状，沿刃脚内壁应保留土台，土台宽度可根据沉井内的土质决定，当土质松软时土台宽度应大些；土质坚硬时土台宽度可小些，一般为2m左右；沉井下沉时，按平面轴线的位置逐层沿外边四周挖去土台。当土台经不住沉井刃脚的挤压时土体破坏坍落，沉井便均匀地下沉，每次下沉控制在20cm左右。在挖除刃脚附近和刃脚下部的土时要求对称均衡，挖土的速度要相同，土面的高程要保持一致（纠偏时除外）。要加强施工力量，争取在最短的时间挖完，以保持沉井的均匀下沉。沉井下沉施工的全过程，都应根据下沉系数变化和土质情况，指导和灵活调整出土范围和方法，使沉井平稳、均衡地下沉。3、下沉控制在沉井的下沉过程中，经常观测沉井的倾斜度和刃脚踏面的高程。在刃脚的入土深度未及沉井高度的1/3时，重点观测沉井井筒的倾斜度；当沉井刃脚踏面高程下沉到距设计高程约2m时，应加强对踏高程及下沉量的观测。3.1下沉观测要求本工程沉井小，下沉周期短，需提高观测要求：1）初沉阶段，对沉井的位置、标高（沉降值）和垂直度及时进行测量，每2小时至少测量一次（班中及每次下沉后），并作好记录。必要时应连续观测，及时纠正。2）终沉阶段，每小时至少测量一次，如停止挖土后沉井仍不能停止时，应立即采取措施控制沉井下沉。3）沉井下沉接近设计标高时，应加强观测，观测沉井在8小时内累计沉降量不大于10mm时，可准备进行封底。3.2沉井井筒垂线倾斜度的观测沉井井筒垂线倾斜度的观测方法为：观测在井筒内壁预先设定的4个垂球的锥尖是否分别在相对应位置上的标盘中心，当井筒发生偏斜时，垂球锥尖就偏离标盘中心点，垂球吊线就偏离井筒内壁上的垂线。根据垂球偏离标盘中心及偏离井筒内壁的垂线的方位和大小进行纠偏。一般在沉井每次下沉前后各观测一次。3.3沉井下沉量、刃脚踏面高程及井筒倾斜度的观测沉井刃脚踏面高程及下沉量的观测方法为：利用在沉井外地面上轴线位置处预先设置的水平指标尺，分别测出下沉时刃脚踏面的高程，前、后两次分别测得的刃脚踏面的高程差，即下沉量；刃脚踏面下沉前高程减去测得下沉时踏面高程即总下沉量。同时两个相对点高差读数之正、负差，也表示沉井井筒倾斜的方向及倾斜程度。一般上述观测在每次下沉前、后各一次。3.4终沉控制当沉井刃脚踏面下沉至离设计标高还剩1m左右时，沉井进入终沉阶段，此时应切忌“深锅底”，因为过深的锅底，可能导致刃脚下土体大量向井内涌入，易发生突然下沉或超沉。应先冲刷刃脚附近的土体，形成“反锅底”，然后视情况再挖中心部位土体，控制好下沉速度，务求沉井缓缓挤土下沉到位。如水位较高时，采用潜水员下潜冲泥下沉。下沉到比设计标高高15cm时,立刻停止下沉。3.5沉井下沉施工记录沉井下沉施工记录是将沉井过程中测量的结果及观察分析的有关情况准确无误地记录下来，并及进通报给有关人员。该记录的作用是及时准确地提供沉井下沉施工质量和土层、地下水等变化的信息，据此控制沉井下沉过程中的质量，并作为技术档案备查。沉井下沉的施工记录是动态的施工记录。主要记载沉井下沉过程中刃脚踏面各点不同计算出相应的下沉深度及偏斜；描述沉井纠偏及土层、地下水变化情况；记录沉井施工至封底前出现的问题及采取的解决问题的措施和效果。沉井下沉施工记录应有专人负责填写，并经审核人、项目负责人签字后存档备查。（六）封底沉井下沉到位后，观测沉井在8小时内累计沉降量不大于10mm时，方可进行封底。封底采用水下C25砼。对于排水下沉的沉井，封底砼采用泵送直接浇筑。对于不排水下沉的沉井，需采用两支导管及漏斗，进行水下混凝土灌注。封底养护24小时后，抽干积水，清除杂物，然后施工底板。在砼底板施工前，应对底板与井壁连接处进行清洗（该处在沉井下沉前应完成凿毛处理）。底板浇捣后，井内采取灌水养护。养护结束达到设计强度后，进行顶管设备安装。（七）顶板施工顶管施工完成，并进行闭水试验合格后，施工顶板。顶板采用满堂脚手架法浇筑。先施工横梁，后施工顶板。混凝土强度达到设计强度后拆除支架、模板，然后砌筑井圈、回填。三、沉井周围地面建筑保护措施沉井施工时，周围地面将会出现一定范围的沉降，根据本工程沉井深度，利用经验公式计算得出，该范围一般为井壁外6米范围。因此若该范围内有建筑物，须采取保护措施，本方案拟在井壁外1.5m处采用双排高压旋喷桩围护，且采取不排水下沉法，边下沉边用中粗砂或级配碎石回填井周以减少地表沉降。同时，施工过程中，加强对建筑物的沉降、位移、裂缝观测，一旦发现异常，立即停止施工，并回填井周和井内基坑。高压旋喷桩桩径为600mm，间距500mm，与沉井外壁净间距为1.5m，桩底深度为刃脚以下3m，桩顶标高与顶板平（即桩长=沉井高度+3m）。平面布置见下图所示：（高压旋喷桩施工方案另报）四、沉井下沉施工质量通病防治根据本工程的土质、水文以及以往在宁波地区的施工经验判断，本工程沉井在下沉过程中可能出现的质量通病主要有以下几种，并提出针对性的预防和处理方法。（一）下沉过快沉井下沉速度超过出土速度，出现异常情况。1、原因分析A、遇软弱土层，土的耐压强度小，使下沉速度超过出土速度；B、长期抽水或因砂性土的流动，使井壁与土间磨擦力减小；C、沉井外部土液化。2、预防措施和处理方法A、可用木垛在定位垫架处给以支承，并重新调整挖土，在刃脚下不挖或部分不挖土；B、将排水法下沉改为不排水法下沉，增加浮力；C、在沉井外壁间填粗糙材料，或将井筒外的土夯实，增大摩阻力；如沉井外部的土液化发生虚坑时，可填碎石处理；（二）下沉过慢沉井下沉速度很慢，甚至不下沉。1、原因分析A、沉井自重不够，不能克服四周井壁与土层的摩阻力和刃脚下土的正面阻力；B、向刃脚方向削土深度不够，正面阻力过大；C、井壁制作表面粗糙，高低不平，与土的摩阻力加大；D、刃脚被砂砾、卵石层及粗砂层挤实或局部被孤石或大卵石搁住；E、在粘性土层中下沉，因故中途停沉或过久，侧压力增大而使下沉过慢或停沉。2、预防措施和处理方法A、沉井制作采取措施，严格保持尺寸准确，表面平整光滑；B、采取在井顶均匀配重的方法，使沉井有足够的下沉自重，下沉系数应不小于1.051.25。配重物体采用混凝土块。C、对下沉系数不大的沉井，采取连续挖土，连续下沉，不使中间停歇时间过长；D、用高压水均匀冲刷井壁及刃脚或在井壁上预埋射水管，遇下沉缓慢或停沉，进行射水减少井壁与土层之间的摩阻力；E、在井壁周围空隙中充填触变泥浆（膨润土20%，火碱5%，水75%）。（三）突沉沉井在瞬时间内失去控制，下沉量很大，或很快，严重时往往使沉井产生较大的倾斜，周围地面塌陷。1、原因分析A、挖土或冲泥将锅底挖得太深，沉井暂时被外壁阻力和刃脚托住，当继续挖土时，土壁摩阻力达到极限，井壁阻力因土的触变性，使沉井失去支撑而导致突然下沉或急剧下沉；B、沉井下遇有粉砂层，由于水压作用井内涌砂，产生流砂现象，而造成急剧下沉；2、预防措施和处理方法A、控制挖土或水力冲击深度，锅底不要挖得太深；B、严格控制挖土深度，每层不超过40CM，不使挖土超过刃脚使刃脚被掏空，特别是刚开始下沉时，要注意先观测沉降，少挖土。C、控制排水高差和深度，减少动水压力，不使产生隆起现象。D、在沉井外壁空隙填充中粗砂或级配碎石增加摩阻力，随沉随灌。E、发现沉井内有大量隆起或产生流塑情况，为防止突然急剧下沉和意外事故发生，可向井内灌水，把沉井下沉改为不排水下沉施工。F、当沉井下沉达到设计标高时，而井内涌土高度达到封底底板标高以上，因挖土会使继续下沉，故封底工作宜按沉井底部分格进行。（四）倾斜沉井在浇筑过程中或下沉前，或下沉过程中，井体发生倾斜，使井体中心线与刃脚中心线不重合，沉井垂直度出现歪斜，超过允许限度。1、原因分析A、基坑土质软弱而垫层设置不合理，或受水浸泡，导致地基承载力不够，使沉井在浇筑过程中或下沉前就产生不均匀沉降，从而发生倾斜。B、沉井刃脚下的土质软硬不均，如靠近道路的一侧较另一侧密实，两侧地基承载力和摩擦力存在较大差异。C、沉井制作刃脚不平，井壁不垂直，刃脚和井筒中心线不垂直，使刃脚推动导向功能不一致；D、挖土不均匀使井内土面高差悬殊；E、刃脚下掏空过多，使沉井不均匀下沉，易于产生倾斜；F、刃脚一侧被障碍物搁住，未及时处理；G、井外弃土或堆物，井上附加荷重分布不均，造成对井壁一侧产生偏差。2、预防措施和处理方法A、严格按方案确定的垫层宽度、厚度设置，砂垫层拍平振实，基坑内严防积水；B、沉井浇筑时，在土质较软的一侧设置木桩斜撑。或在土质较软的一侧的刃脚两侧堆砌砂袋或土袋；C、加强沉井过程中的观测和资料分析，发现倾斜及时纠正；D、严格控制沉井制作尺寸，使偏差在允许范围以内；E、在刃脚高的一侧加强取土，低的一侧少挖土或不挖土，待正位后再均匀分层取土；F、在刃脚较低的一侧适当回填砂石或石块，延缓下沉速度；G、在井外深挖倾斜反面的土方，回填到倾斜一面，增加倾斜面的摩阻力；H、不排水下沉，在靠近刃脚低的一侧适当回填砂石；在井外射水或开挖，增加偏心压载以及施加水平外力等措施。（五）位移或扭位沉井下沉过程中或下沉后，筒体轴线位置发生一个方向偏移（称位移），或两个方向的偏移（称扭位）。1、原因分析A、大多由于倾斜引起的，当发生倾斜和纠正倾斜时，井体常向倾斜一侧下部产生一个较大的压力，因而伴随产生一定位移，位移大小随土质情况及向一边倾斜的次数而定，当倾斜方向不平行轴线时，纠正后则产生扭位，多次不同方向的倾斜，纠正后，常伴随产生偏离轴线方向的扭位；B、沉井倾斜未纠正就继续下沉，常会使沉井向倾斜相反方向产生一定位移；C、测量定位出现差错。2、预防措施和处理方法A、控制沉井不再向偏移方向倾斜；B、有意使沉井向偏位的相反方向倾斜，当几次倾斜纠正后，即可恢复到正确位置或有意使沉井向偏位的一方倾斜，然后沿倾斜方向下沉，直至刃脚处中心线与设计中心线位置相吻合或接近时，再将倾斜纠正；C、及时不断地纠正倾斜，避免在倾斜情况下继续下沉，造成位移和扭位；D、加强测量的检查和复核工作。（六）搁置沉井被地下障碍物搁置或卡住，不能下沉的现象。1、原因分析沉井下沉局部遇孤石、大块卵石、砖石、混凝土基础、管线、钢筋、树根等，造成沉井被搁置、卡住，难以下沉。2、预防措施和处理方法A、遇较小孤石，可将四周土掏空后取出；较大孤石或大块石、地下沟道等，可用风动工具或用松动爆破方法破碎成小块取出。炮孔距刃脚不小于50cm，其方向须与刃脚斜面平行，药量不得超过200g，并设钢板、草垫防护，不得用裸露爆破；B、钢管、钢筋、树根等可用氧气烧断后取出；C、不排水下沉，爆破孤石，除打眼爆破外，也可用射水管在孤石下面掏洞，装药破碎吊出。（七）悬挂沉井下沉过程中，刃脚下部土体已经掏空，而沉井的自重仍不能克服摩擦力下沉，产生悬挂现象，严重时将井壁拉裂。1、原因分析A、井壁与土体间的摩阻力过大，沉井自重不够，下沉系数过小；B、沉井平面尺寸过小，下沉深度较大，遇较密实的土层，其上部有可能被土体夹住，使其下部悬空，易造成井壁拉裂。2、预防措施和处理方法A、用0.20.4mpa的压力流动水沿沉井外壁缝隙冲水，以减少井壁和土体间的摩阻力；B、在井筒顶部加荷载；C、继续第二层碗形挖土，或挖空刃脚之土，必要时向刃脚外掏深100mm；（八）邻近建筑物下沉沉井周围地面塌陷，邻近建筑物局部下沉，出现裂缝或倾斜；1、原因分析A、建筑物离沉井过近，基础未采取加固隔离措施；B、沉井下沉降低地下水位，使邻近建（构）筑物地基土层局部压密产生下沉。2、预防措施和处理方法A、在建筑物基础靠沉井一侧用板桩或旋喷桩加固；B、在沉井与建筑物之间设置回灌井点，减少邻近建筑物地下水的流失；C、沉井挖土，避免在刃脚处向外掏空，尽量采取切土下沉方法；D、在井壁外侧不断回填中粗砂使靠近建筑物一侧土不被扰动。（九）超沉或欠沉沉井下沉完毕后，刃脚平均标高大大超过或低于设计要求深度。1、原因分析A、沉井下沉至最后阶段未进行标高控制和测量观测；B、下沉接近设计深度未放慢挖土和下沉速度；C、遇软土层或流砂，使下沉失去控制；D、在软弱土层预留自沉深度太小；或未及时封底；或沉井下沉尚未稳定就封底，常造成超沉；在砂土层或坚硬土层预留自沉深度太大，或沉井下沉尚未稳定就封底，常发生欠沉；E、沉井测量基准点碰动，标高测量错误。2、预防措施和处理方法A、沉井接近设计标高应加强测量观测，校核分析工作；B、在井壁底梁交接处，设砖砌制动台，在其上面铺方木，使梁底压在方木上，以防过大下沉；C、沉井下沉至距设计标高0.1m时，停止挖土和井内抽水，使其完全靠自重下沉至设计或接近设计标高；D、采取减小或平衡动水压力和使动水压力向下措施，以避免流砂现象发生；E、沉井下沉趋于稳定（8h的累计下沉量不大于10mm时），始进行封底；F、采取措施保护测量基准点，加强复测，防止出现测量错误。五、沉井施工监测及应急措施本工程沉井平均深度一般在7m左右，且大部分沉井位于空旷处，安全等级应列为三级，只需进行常规项目（沉井下沉深度、偏斜量、预留洞口高程、井内底高程）的测量外，无需特殊监测。而有一小部分沉井井壁外1倍深度范围内存在沿街一层或二层民房以及厂区的围墙，安全等级应列为二级，除需进行常规项目（沉井下沉深度、偏斜量、预留洞口高程、井内底高程）的测量外，还需对地表沉降、建筑位移和墙面裂缝、建筑旁地面裂缝进行监测。1、监测周期为：从沉井开始挖土下沉到底板浇筑后3天内；2、监测频率和报警值要求如下：地表沉降建筑位移墙面裂缝建筑旁地面裂缝监测频率1次/d1次/d1次/d1次/d报警值变化率3mm/d3mm/d持续发展持续发展累计值60mm60mm3mm15mm3、监测点布置：根据现场民房和围墙的特点，监测点应按以下规则布置：（1）沉井与建筑之间的地表沉降监测点设在沉井基坑边线2m以外，沿轴线方向布置5点。（2）竖向和水平位移监测点：面靠沉井的墙角和外墙每10m布置3点；（3）墙面裂缝和地面裂缝监测点，选择有代表性的裂缝进行布置，当原有裂缝增大或出现新裂缝时，应及时增设监测点。对需要观测的裂缝，每条裂缝的监测点至少应设2个，且设在裂缝的最宽处及裂缝末端。监测点平面布置示意图如下：4、监测方法：监测采取仪器监测和巡视检查相结合的方法。仪器配备有：全站仪、DS1水准仪、裂缝观测仪、千分尺、数码摄像机等。5、应急措施：沉井下沉前，施工现场配备足够的砂包或级配碎石以及塘渣。当出现监测报警值时，立即停止开挖，组织撤离建筑内人员，并对用中粗砂回填井周，严重时同时用塘渣回填井内基坑。第三节 顶管施工技术方案本工程顶管施工采用泥水加压平衡机顶法施工工艺，管材采用玻璃纤维增强塑料夹砂管，管径为DN1000，管体受压设计强度不小于90MPa,刚度不小于15000pa,承插式F型接口， DN1000的设计顶力为2200KN。一、工工艺流程顶管施工工艺流程：顶进设备安装顶管机井内就位（试运行）顶管机穿墙顶管顶进出洞、收口顶管设备转移。顶管施工工艺流程图如下：测量放线施工准备导线安装后座顶板安装顶进准备后座千斤顶安装顶管机试运行顶管机井内就位打开封门后座千斤顶顶起顶管机穿墙出泥准备测量偏差控制点设置管内出泥顶管顶进循环顶进纠错（接下一页）（接上一页）预制管进场验收接口检查预制管拼装竣工测量预制管顶进结束顶管设备转移二、泥水加压平衡顶管法概述泥水加压平衡顶管工法的特征是在机械掘削式顶管前部的刀盘后安装隔板，形成泥水压力仓，将加压的泥水送入泥水压力仓与刀盘切下的土混合后由泥浆泵以泥水形式输送到地面, 以实现连续顶进出土的过程。泥水平衡顶管系统主要由顶管机、泥水处理、泥水输送及顶进管理四个系统组成。 1、 泥水平衡顶管机a.泥水加压平衡顶管机主机工作原理工具管在正常作业前，刀盘与壳体外圈接触，刀盘与刀盘盘体接触，泥水仓处于密闭状态，以延缓泥水压力泄漏。同时在泥水旁路切换大循环时，使泥水压力的波动对开挖面的扰动降到最小，待泥水仓中压力稳定后，启动中心轴动力泵站带动中心轴及刀架向前运动，使刀架与刀盘分离，在两者之间形成四条70mm的进土间隙，并由中心轴及刀架的继续伸出带动刀盘盘体的运动，使之与壳体保持一定距离，此时机头即处于待工作状态，启动刀盘驱动电机，通过第一级减速(105k行星齿轮减速机)，其输出轴上的小齿轮带动中心轴上的大齿轮(即第二级减速i=131/17)最终带动刀盘及刀架，以1.5rpm转动(可正反转)切削土体。b.顶进装置顶进装置分主顶进装置及中继顶进装置两部分。主顶进装置的主要功能是完成管节的顶进，其由底座、油缸组、顶进头、V形顶块、钢后靠及液压动力泵站等组成；中继顶进装置主要是为中继接力顶进所用。2、 泥水处理泥水处理系统主要由粘土溶解槽、调整槽、剩余槽、清水槽、泥水分离旋流器和沉砂池等组成，起处理泥水(由盾构开挖面排出)和制造新鲜泥水的作用。 泥水处理采用一次沉淀的方法，沉淀后的泥水送入调整槽，调整粘度、密度后重新利用。3、 泥水输送泥浆输送系统是由一根6送泥管、一根6排泥管、送泥泵和排泥泵等部分组成。经处理后的泥水由调整槽通过P1-1泵或PH泵由地面送至井下，顶管内排出的高密度泥水，经安装在地面和隧道内的接力泵送回至地面泥浆沉淀池。4、 顶进管理系统顶进管理系统由顶管机主机及泥水输送两大系统组成。该系统能在电脑中反映出施工过程中的切口水压、送排泥流量、送排泥密度、主顶速度、主顶行程、刀盘油压和顶管的平面、高程、转角等一系列施工参数。顶进过程中，中央控制室操作人员通过此管理系统反映的各类施工参数及时作相应调整。(1) 顶进速度顶进速度的控制过程中，应注意以下几点： 主顶启动时，必须检查千斤顶是否靠足，开始顶进和结束顶进之前速度不宜过快。每节顶进开始时，应逐步提高顶进速度，防止启动速度过大。 在利用中继间(一级或多级)作接力顶进时，必须确保后级中继间及主顶所用千斤顶充分均匀受力，避免顶管机后退造成切口水压剧降，从而影响开挖面的稳定。待前级中继间顺利顶进到位后依次将后级中继间及主顶顶进到位。 一节顶进过程中，顶进速度值应尽量保持恒定，减少波动，保证切口水压稳定和送、排泥管的畅通。 顶进速度的快慢必须满足每节润滑泥浆注浆量的要求，保证润滑泥浆系统始终处于良好工作状态。根据实际施工经验，正常顶进条件下，顶进速度应设定为2.53.5cm/min；如正面遇到障碍物或地基加固土，顶进速度应低于1cm/min。(2) 泥水质量控制 密度泥水的密度是一个主要控制指标。泥水密度比重不宜过高或过低，过高将影响泥水的输送能力，过低将破坏开挖的稳定。实际施工和室内实验结果表明，适用于本工程的泥水密度范围应在1.121.20g/mm3。 粘度泥水的粘度是另一个主要控制指标。从土颗粒的悬浮性要求而言，要求泥水的粘度越高越好，根据泥水处理系统的自造浆能力，随着顶进节数的增加，泥浆越来越浓，粘度也呈直线上升，而粘度的增加并非说明泥浆的质量越来越高，因此，泥水粘度的范围应在2025S 。 析水量析水量是泥水管理中的一项综合指标。泥水的析水量应小于5%，降低土颗粒和提高泥浆的粘度，是保证析水量合格的主要手段。泥水监控是一个使用小调整使用大调整使用的无限循环过程，是一个动态变化过程。检查配比是否合理的标准是地面沉降量，沉降量得到控制后就要注意泥水指标的变化趋势，使之稳定在某一区域内。(3) 逆洗时的压力控制逆洗是顶进过程中较为常用的防止和消除排泥管吸口堵塞的方法。在逆洗过程中，由于土仓或顶管机内的排泥管处于堵塞状态，因此逆洗时应提高排泥流量，但不能降低切口水压，整个逆洗过程必须密切注意开挖面稳定情况。推进、逆洗和旁路三状态切换时的切口水压控制偏差值为：0.02MPa。(4) 开挖面稳定的判断方法开挖面稳定是泥水平衡顶管顶进施工中最重要的管理项目之一，它直接影响着顶管施工质量。控制每节掘削量是开挖面稳定的必要保证。掘削量的判别方法偏差流量为正值时，顶管机处于超挖状态，偏差流量为负值时，顶管机处于溢水状态。当发现掘削量过大时，应立即检查泥水密度、粘度和切口水压。在查明原因后应及时调整有关参数，确保开挖面稳定。2、泥水平衡顶管施工引起的地面沉降规律泥水平衡顶管在顶进过程中引起的地面沉降变化可分为两个阶段。第一阶段是指开挖面达到测点之前的沉降或隆起。它主要是由于泥水压力引起的，泥水压力过高，使开挖面受挤引起地面隆起；泥水压力过低，使开挖面应力释放引起地面沉降。第二阶段是指从顶管机切口达到测点至顶管机尾离开测点时间范围内引起的沉降或隆起。该段的地面变化主要是由顶管机及隧道移动对地层的摩擦和剪切引起的。此外，平面或高程纠偏引起的单侧土体附加应力也将影响此阶段的地面沉降。三、各工序施工方法整个顶管过程大致可分为三个阶段：出洞前准备阶段；顶进阶段；进洞及后期收尾阶段。（一）出洞前的准备阶段本阶段工作包括：工作井内导轨测量就位、洞口止水装置安装、后方主顶油缸安装就位、电气控制线路布置、管道安装就位、各部分设备调试运行、联机总调试、顶进轴线复测、管节堆放检验。1、材料检查、吊运、堆放玻璃钢夹砂管必须具备出厂合格证，严格按规范要求进行出厂检验和到场抽检，以100根为一批，随机抽取1根做试验。管子到场后严格检查尺寸和外观质量，外观质量包括管子内外表面平整度、管端平整度和垂直度，有无裂缝、破损等。玻璃钢管起吊宜用柔性绳索，若用铁链或钢丝绳起吊，必须在吊索与管道棱角处衬垫橡胶或柔性物。起吊时必须采用双点起吊，应轻起轻放，严禁抛掷。管子运输时应固定牢靠，应采用卧式堆放，层与层之间应用垫木隔开。2、主油缸安装安装主油缸时应按操作规程施工，不平行度在水平方向不允许超过3mm，在垂直方向不允许超过2mm。若数台千斤顶共同作用，则其规格应一致，同步行程应统一，且每台千斤顶使用压力不应大于额定工作压力的70%。为了减少后座倾覆、偏斜，千斤顶受力的合力位置应位于后座中间，用2台或4台千斤顶双层布置时，其合力位置在管道中心以下020cm处，每层千斤顶高度应与环形顶铁受力位置相适应。主油缸线安装四台，油路必须并联，使每台千斤顶有相同的条件，每台千斤顶应有单独的进油退镐控制系统，以后视顶力和土质、摩阻力情况决定增加只数，要求将顶力控制在设计最大顶力以内。千斤顶应根据不同的顶进阻力选用，千斤顶的最大顶伸长度应比柱塞行程少10cm。油泵必须有限压阀、滤油器、溢流阀和压力表等保护装置，安装完毕后必须进行试车，检验设备的完好情况。3、导轨安装导轨安装时，应复核轨道的中心位置，两根导轨必须相互平行、等高，导轨面的中心标高应设计管底标高适当抛高（一般为0.51cm）。安装导轨时，要在穿墙下留出一定空隙，为焊接拼管之用。平面布置图如下：4、轴线测量放线(1)、洞门中心点的确定 上图为机头进口洞门示意图。01为内口，02为外口， 四边形ABDC为洞门中心切面，其中AB=CD=井壁厚，所以AB、CD是洞门边最短距离。四边形ABDC为横向切面，同样，可以定出竖向切面EFHC，两个相交并垂直的切面的交线为01-02，那么01-02的中连线的中心点，就是洞门的中心点，以上的中心点为理论中心点，实际上，洞门在井的制作和砼的浇捣中不一定是一个规则的圆柱体，有可能为一不规则的圆柱体，在求中心点的工作就比较困难，但要设置轴线必须先定中心点，其方法为：在洞门的内外圆的边放上两根水平的木条，先量出两根木条的中心点，在两中心点的连线的延长线的后方架设经纬仪，再用尺量取两内外圆的腰部，看经纬仪的竖丝切取的尺上读数是否平分图中AC、BD，如果平分说明中心点正确，如不平分，则要重新调整仪器位置，直至洞门中心点确定。 (2)、管线放线顶管管线放线是保证顶管轨线正确的关键。放线准确就能保证顶管机按设计要求顺利进洞，满足施工质量要求；反之，就可能造成顶管轨线偏差，影响工程进度和工程质量，同时也会造成顶进时设备损坏，使顶管停顿。顶管管线放线，就是将工作井出洞口和接收井进洞口的坐标正确引入工作井内，指导顶管顶进的方向和距离。直线测量放线：从理论上讲，工作井和接收井的坐标和标高在沉井下沉时都已明确，通过计算很容易确定。然而由于沉井下沉时的误差，这样从理论上计算放出的线就不一定符合。顶管管线放线常常是根据工作井和接收井的实际位置，按设计要求，通过测量实际放出管线位置。工具管线标高的测量使用水准仪测得工作井和接收井洞底标高，按照设计坡度，计算每米偏差，这是目前顶管管线常用的放线技术。就是根据顶管工作井出洞口的中线和接收井进洞口的中线，用经纬仪在工作井后反复瞄准这两根中线直至重合，确定顶管管线，并将其引入工作井内。详见下图：这种放线优点是视线比较直观，减少了放线过程中的计算量，方便操作；缺点是放线过程中需反复移动经纬仪，操作人员容易疲劳，放线容易产生误差。另外，在工作井和接收井之间如有障碍物，视线不能通过，放线就很困难。三角放线：这种放线最适用于在工作井和接收井之间有障碍物不能透视的情况。即在工作井和接收井之间任意位置0点放置经纬仪，根据0A、0B和角度AOB，求得C点的位置和AB段的距离，在C点将管线放置工作井内，参见下图：为确保放线准确，0点必须放置在2个位置进行校核，同时每次视角必须用经纬仪左右盘进行读数，消除误差。当工作井和接收井的管线轴线测量完毕后，在工作井上用铅丝将管线轴经拉出来，上吊两个线坠将管线轴线引至坑底，用以确定管线顶进轴线。（二）顶进阶段1、出洞（1）、当顶管机准备出洞时，应先破除砖封门并将杂物