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武汉市政桥梁工程有限公司沉井及顶管工程专项施工方案 论证时间 2015年6月 2020 3 21 1 目录 编制依据及原则 工程概况 施工部署 主要施工工艺 2020 3 21 2 编制依据及原则 编制依据 2020 3 21 3 编制依据 1 1图纸依据 1 2法律 法规 标准 规范依据 1 3施工组织设计 1 4建质 2009 87号文关于印发 危险性较大的分部分项工程安全管理办法 的通知 2020 3 21 4 工程概况 工程概况 2020 3 21 5 工程概况 1 工程简介 武汉中央商务区排水出口污水管道顶管 从振兴三路W1沉井开始 沿常飞路 复兴三路W17为止 管道规格和长度依次为 d1200mm长约179m d1350m长约1014m d1500mm长约77m长度总计约1 27km 顶管处于淤泥质粘土中 部分位置管道断面含有粘土和粉质粘土 顶管覆土深度约7 9m 管道中线在复兴三路凯旋佳园住宅楼水平距离仅4m 在常青路铁路北侧距既有箱涵水平距离约6m 在顶管施工时必须加以防护 防止损坏现有房屋 箱涵等构筑物 本工程在污水检查井位置设置顶管工作井及接收井 本标段有工作井8座 顶管接收井9座 均采用沉井施工 沉井形式如下 2020 3 21 6 工程概况 工作井尺寸 圆形工作井 8 2m 矩形工作井 8m 5m 矩形接受井 5 8m 4 3m 2020 3 21 7 工程概况 工程概况表 2020 3 21 8 工程概况 2 周边环境常飞路及复兴三路现状分布大量老旧房屋 高压电杆等 在顶管施工前需进行拆迁 部分保留的房屋应采取地基加固处理措施 防止顶进过程中发生沉降 变形 常飞路现状房屋 2020 3 21 9 工程概况 常超路 常飞路周边房屋 常青路 常超路高压电杆 2020 3 21 10 工程概况 3 设计概况 1 管材 钢筋混凝土管 III级 2 公称内径 12000mm 1350mm 1500mm 3 连接方式 F 型承插式混凝土 级管接口方式 橡胶圈接口 4 H 7 9米 h 2 3米 5 埋深 11米左右 2020 3 21 11 工程概况 4 工程地质情况 在勘探控制深度范围内 拟建道路沿线场地地层自上而下可为4个不同的单元层 各单元层因物理力学性质的差异又可分为若干不同的亚层 具体为 1 1 层人工杂填土 Qml 1 2 层湖塘沉积淤泥 Ql 2 1 2 4 层第四系全新统冲积一般粘性土 淤泥质土及淤泥质土夹粉土 Q4al 3 层第四系全新统冲积粉砂夹粉土 Q4al 4 层第四系全新统冲积粉砂夹粉土 Q4al 由于拟建污水管道于该里程段设计标高已调整至13 5m左右 较详勘时规划标高 约16 1m 深2 6m 依据补勘结果管底已进入场地 2 4 淤泥质粉质黏土夹粉土层 建议对管底以下该层土采取止水与加固措施 并对上部 2 3b 粉土透镜体也应采用相同的止水与加固措施 2020 3 21 12 工程概况 淤泥质粉质黏土夹粉土层 覆土深度6 4米 2020 3 21 13 工程概况 5 管线调查 根据管线调查资料现状有给水 雨 污水 电讯 电力 杆 燃气等管线等 分布杂乱 设计路段常飞路 复兴三路雨水箱涵施工断面宽度大 为在施工过程中不影响原有道路管线的正常使用功能必须对原有管线进行改迁 待顶管及雨水箱涵施工完毕后迁回原址 据现场管线调查和由商务区提供的原道路管线施工图参照 对道路管线做如下统计 2020 3 21 14 工程概况 商务区2标段管线统计表 2020 3 21 15 工程概况 2020 3 21 16 施工部署 施工部署 2020 3 21 17 施工部署 武汉中央商务区排水出口项目施工2标段工程顶管施工 设计考虑到道路全线分布有软土 从经济 安全考虑宜采用泥水平衡式顶管的施工方法进行施工 据地勘成果报告 顶管施工层面位于 2 4 淤泥质粉质黏土夹粉土层 施工前需采取降排水和加固措施 提高施工过程中的安全性 根据现场施工条件顶管施工流程分为三段 第一段 W10 W14位于复兴三路上 初步具备施工条件 因此选择此段先行施工 第二段 W1 W10 常飞路段房屋拆迁工作未完成 顶管施工暂无工作场面 待房屋拆除后再进行顶管作业 第三段 W14 W18 待远洋地产地下室底板施工完毕后再施工此段 顶管位置离武勘围墙较近 拆除后方可施工 施工总体计划 2020 3 21 18 施工准备 施工部署 项目部组织机构图 2020 3 21 19 施工部署 工程施工人员计划表 1 技术准备 方案 现场调查 测量放线 2 人员准备 3 材料准备 2020 3 21 20 施工部署 4 机械准备 2020 3 21 21 施工总平面布置 施工部署 临时驻地组织人员 调配部分机械进入施工现场工作 同时经理部要密切与建设单位 设计单位 监理单位关系 作好施工准备 并积极地与地方政府及有关部门取得联系 征得支持和协助组织 施工管理和技术人员 对整个合同段进一步现场调查 结合工程任务划分 安排队伍驻地 认真调查水电及料源情况 协助和进行进场道路的设计 施工等 临时设施临时用水 生活用水从附近解决 临时用电 施工用电 由我司向当地单位进行借电 并沿线布置供电线路 连通各施工点 同时我项目部在施工现场自己配备2台150千瓦的发电机组 如遇突然停电或用电高峰时 我项目部将自行发电补充 加工厂位置加工厂设置在临时驻地内 对沉井 顶管施工所需材料进行加工 材料堆场所有进场材料分类放置临时驻地的厂区内 满足装卸要求 2020 3 21 22 施工部署 施工临时路本工程沿现状道路右人行道外侧修建一条临时便道 便道宽度为6m 便道基础铺设30cm厚毛渣层 施工平面布置选好弃土暂存场地及施工配套设施的安装场地 加工场地的布置材料堆场的布置生活设施的布置沉井 W1 W3 W5 W7 W9 W11 W13 W15 W17为矩形接收井 W2 W4 W6 W8 W12 W14 W16为矩形工作井 W10为圆形工作井 2020 3 21 23 施工部署 2020 3 21 24 主要施工工艺 施工工艺 2020 3 21 25 施工工艺 井点降水说明 初步选定管井孔径为550mm 管径为250mm 管井长度为30m 滤水管有效长度不小于16m 设计单井出水量不小于50t h 管井距离基坑边缘应有2m以上 应将承压水水位降至基坑底标高以下1m 在降水施工实施过程中 必须先施工具有代表性的单井 并进行试验性抽水 在校核当地水文地质设计参数和明确抽排效果的前提下 再适当调整管井降水的具体实施方案 并用以指导其他地段降水井施工 2020 3 21 26 施工工艺 涌水量的估算 按均质含水层 稳定流 潜水 承压水 非完整井考虑 采用 建筑基坑支护技术规程 JGJ120 2012中 F 0 3 1公式 对开挖段进行估算 Q 1 366 2H M M h2 lg 1 R r0 式中 Q 涌水量 m3 d k 含水层渗透系数 M 含水层厚度 R 抽水影响半径 r0 基坑折算半径 2020 3 21 27 施工工艺 高压旋喷桩加固 根据设计图纸要求 沉井 顶管施工前应及时对施工区域内采取加固措施 顶管区间位于常飞路及复兴三路上 周边房屋 商铺距顶管中轴线较近 暂时未能拆迁 为使沉井及顶管施工顺利进行 根据施工环境及地质 水文条件建议采用高压旋喷桩加固方案 高压旋喷桩加固参数 1 加固平面 顶管施工范围内加固 2 加固深度 管底以下3米至原地面 见常飞路及复兴三路加固断面图 3 桩间距 桩径 600mm 间距 500mm 2020 3 21 28 施工工艺 高压旋喷桩施工技术 高压旋喷桩施工采用三重管法 如图 XJ 100型钻机钻孔 使用分别输送水 气 浆三种介质的三重注浆管 在以高压泵等高压发生装置产生20MPa左右的高压水喷射流的周围 环绕一股0 7MPa左右的圆筒状气流 进行高压水喷射流和气流同轴喷射冲切土体 形成较大的空隙 再另由泥浆泵注入压力为2 5MPa的浆液填充 喷嘴做旋转和提升运动 最后在土中凝固为直径较大的圆柱状固结体 2020 3 21 29 施工工艺 高压旋喷注浆示意图 2020 3 21 30 工作井 接收井 结构形式 施工工艺 为节约成本和优化施工 根据施工图设计基础 采取检查井所在位置设置工作井 避免修筑检查井时重复开挖 且检查井间距根据 发展大道 常飞路 复兴三路 京广铁路段 污水管工程施工图设计 设定 根据武汉中央商务区地质勘察报告及水文地质资料显示 本工程确定工作井 接收井 采用沉井施工法施工 沉井结构为矩形 W10为圆形工作井 8 2m 钢筋砼工作井外径尺寸 L B 8 5m 壁厚0 5m 接收井L B 5 8 4 3m 壁厚0 4m 混凝土采用C30商品砼 沉井施工采取分节制作 分次下沉和排水 干封底的施工方法 2020 3 21 31 沉井施工平面图 施工工艺 2020 3 21 32 沉井施工断面图 施工工艺 2020 3 21 33 施工工艺 沉井施工流程图 2020 3 21 34 施工工艺 沉井施工示意图 2020 3 21 35 施工工艺 基坑放样 沉井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 基坑底平面尺寸比刃脚外壁每侧各大1 0m 基坑底部四周设置排水沟 并接入基坑内的集水井中 集水井至少应比水沟深50cm 用排水泵将集中井内的水排到远离基坑以外处 集水井内经常保持最低水位 沉井制作 为保证沉井制作均匀下沉 先将井区范围的障碍物与表层土挖出 根据设计要求及考虑沉井整体制作的方便可行 基坑底平面尺寸为沉井结构外边线放宽2米 长 L 2 宽 B 2 基坑 2020 3 21 36 垫层制作 在刃脚底部设置50cm砂垫层和垫木 砂垫层砂垫层 外墙尺寸 100mm 分2层夯实 同时砂垫层做好防水措施 应避免受水浸泡 垫木采用250 20 16cm的枕木 枕木对称摆放 对称枕木中线必须通过沉井中心 对称的枕木应编上相同的号码 枕木间隔20cm摆放 钢筋工程 绑扎刃脚钢筋时 因竖向井壁插筋较高 为确保钢筋位置正确 在绑扎前先搭设钢管支架 兼浇混凝土平台 竖向钢筋的间距按设计图纸要求分布 应严格按设计的搭接长度和锚固长度 焊接钢筋应留有足够的焊接规定长度 钢筋绑扎时铁丝必须扎紧 其两头应向内 不得有滑动 折断 移位等情况 立模前钢筋两侧绑好保护层垫块 确保钢筋的保护层厚度 施工工艺 2020 3 21 37 临时施工悬挑平台 悬挑平台采用钢筋支撑加固 框架内采用 16螺纹钢筋做内撑 保证悬挑平台的稳定性 钢筋框架支撑间距1 5m 沿沉井周围布置 悬挑平台宽60cm 提供施工作业人员行走 浇筑混凝土 绑扎钢筋等 见临时工施工平台断面图 模板工程 施工中模板采用组合钢模 钢筋绑扎验收后 应进行架立外模 模板井壁内外用串心螺栓固定 螺栓采用 16的圆钢 两端铰成螺纹 用钢螺帽固定 中间设置止水片 拉杆间距控制在45cm 45cm 两端设置铁皮控制井壁厚度 拆模时拆去钢螺帽 割去外露部分 在用同标号防水砂浆二度抹平 确保不掺水 见井壁钢模板支设示意图 施工工艺 2020 3 21 38 垫层制作 施工工艺 2020 3 21 39 井壁钢模板支设示意图 施工工艺 2020 3 21 40 悬挑平台施工平面图 施工工艺 2020 3 21 41 混凝土浇筑 混凝土浇筑采用商品混凝土 抗惨等级S6 由混凝土泵车泵送 人工配合入模 混凝土入模应注意对称布料并及时振捣 使上下砼结合成一体 入模振捣用插入式振捣棒进行 为确保振捣质量 在模板一侧开一定数量的振捣窗 便于振捣棒入模振捣 浇筑完窗下部分混凝土后 立即封闭 沉井分三次制作完成 第一次混凝土浇筑完成后 待混凝土强度达到70 设计强度后 开始浇筑第二次混凝土 施工缝凿毛 用水冲 然后浇筑 浇筑混凝土时 应有专门的指挥人员 保证连续 对称作业 混凝土浇筑过程中 做好混凝土的试块工作及加强养护 并确保带模养护时间 施工工艺 2020 3 21 42 沉井下沉 A 沉井下沉需待混凝土强度达到设计要求后 方可开始挖土下沉 下沉前在井外井壁上标志井中心线及水平线 在井内挂好线锤测倾斜度 做好沉降标尺 B 下沉时 先凿除刃脚下垫层及垫木 派专人负责对称 同步地进行 敲除刃脚下垫木过程中 应随敲随填夯黄砂 在刃脚内外应填筑成小土堤 并分层夯实 同时加强下沉过程中观测 发现偏移 扭曲等及时纠正 C 井内挖土始终保持中间稍低于四周 但高差控制在0 5m内 严禁深锅挖土 防止突沉造成沉井四周地面沉陷和倾斜的危险 挖土深度控制在30 50cm D 沉井下沉至接近设计标高1m时 应减速下沉 记录下沉速度 下沉至设计标高后 经观测在8小时内累计下沉量不大于100mm 或沉降速率在规范允许范围内时 即可进行沉井封底 施工工艺 2020 3 21 43 1 挡墙施工 施工工艺 为保井下作业施工安全 防止高空坠物 沉井下沉稳定后浇筑底板混凝土并对基坑采取安全防护措施 在坑顶周围砌筑宽0 37米 高出地面0 5m的砖砌挡墙 2020 3 21 44 2 沉井防护墙及护栏示意图 施工工艺 混凝土强度达到50 后 用普通粘土烧结砖 240mm 115mm 55mm 与水泥砂浆 在沉井顶部四周的外边缘砌筑宽0 37米 高出地面0 5米 在爬梯处留1米宽的缺口 供施工人员通行 2020 3 21 45 顶管施工工艺流程 施工工艺 2020 3 21 46 顶进掘进机选型 施工工艺 本工程选用机械式泥水平衡顶管掘进机 机械式泥水平衡顶管掘进机是一种刀盘可伸缩的掘进机 操作可以在基坑内或地面操纵室内进行的 2020 3 21 47 泥水系统的安装 施工工艺 泥浆池尽量靠近工作井边 可以减少排泥管路过长而且产生的管路摩阻力 沉石箱的配置可沉淀块状物 防止块状物直接进入排泥泵引起排泥泵堵塞和损坏 泥浆池应尽量靠近工作井边 可采用并联法 见图 2020 3 21 48 顶管后背墙设计 施工工艺 顶管利用坑壁土体作后背 后背所能承受的最大的顶力取决于顶管管道所能承受的最大顶力 在最大顶力确定后 据此可进行后背的结构设计 后背的尺寸主要取决于管径大小和后背土体被动土压力 所设计的后背具有充分的强度 刚度 且后背墙表面要平直 后背墙布置 顶管后背采用拼装式 在墙面横排200mm 200mm枕木 枕木前密排30 工字钢 在工字钢前再横排顶铁 横排枕木是为了使顶力均匀的分散在后背墙上 同时将工字钢下扎500mm是为了加强锚固 2020 3 21 49 顶管后背墙设计图 施工工艺 2020 3 21 50 顶管后背墙设计 工作坑后备的受力分析见右图 反力R应为总推力P的1 2 1 6倍 确保安全 后背墙每米宽度上的被动土压力 P被 0 5 rh2 KP 2chKP0 5 0 5 19 2 5 2 5 3 215 2 7 8 2 5 1 793 260 82kN m总被动土压力R总 P被 B h 260 82 5 2 5 3260 25kN 式中 P被 每米宽度上的被动土压力 kN m R总总的被动土压力kN 土的容重 KN m3 取19KN m3h 后背墙的高度 m 取2 5mB 后座墙的宽度取5mKP 被动土压系数KP tg2 45 31 7 2 c 土的内聚力 KPa 取7 8kN m2R P 3260 25 2537 1 285 可确保安全 施工工艺 2020 3 21 51 后座力分析图 施工工艺 2020 3 21 52 工作井导轨安装 施工工艺 2020 3 21 53 1 顶管利用坑壁土体作后背 后背所能承受的最大的顶力取决于顶管管道所能承受的最大顶力 在最大顶力确定后 据此可进行后背的结构设计 后背的尺寸主要取决于管径大小和后背土体被动土压力 所设计的后背具有充分的强度 刚度 且后背墙表面要平直 2 本工程导轨为双排120工字钢 20槽钢焊接而成 导轨为预制加工 3 导轨安装利用测量仪器监控 导轨安装允许偏差为轴线位置 左右3mm 顶面高程 0 3mm 导轨安装 施工工艺 2020 3 21 54 两导轨净距计算 B 2 D h e h e 0 5 2 1620 140 25 140 25 0 5 818mm其中 B 基坑导轨间距 mm D 管外径 mm h 导轨高 mm e 管外底距枕铁面的距离 mm 按上述公式求出DN1620顶管导轨之间的宽度为818mm 施工工艺 2020 3 21 55 顶管顶力计算 F0 D1Lfk 4 s HS 3 14 1 62 85 5 1 68 1 68 19 7 2537KN其中 F0 总顶力标准值 KN D1 管道的外径 m 可取