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本次顶管工程分为两段(1)西下丘泵站及进水管道工程,其中D1000砼管顶管，全长800米，管道埋深6米左右;设工作井4座，接收井5座。(2)邮塘庙泵站工程,其所处土层均为亚砂土夹粉砂。1、工程概括本次顶管工程分为两段(1)西下丘泵站及进水管道工程,其中D1000砼管顶管，全长800米，管道埋深6米左右;设工作井4座，接收井5座。(2)邮塘庙泵站工程,其所处土层均为亚砂土夹粉砂。地下水丰富具承压性，易形成流沙。工作井、接收井施工过程中，采取井点降水，以降低地下水位。因管道处于流砂层位置,所以顶管施工采用土压平衡施工工艺。其中顶管工作井为钢板井沉井，接收井为钢板桩井（坑）。2、沉井施工顶管工作井下部4米深为钢板井沉井，尺寸为5.5m×3.0m（长×宽）上部采用砖砌护壁墙体。2.1施工工艺流程2.2沉井主要施工方法2.2.1基坑开挖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，考虑沉井整体的安全性，基坑开挖深度暂设定为2.0米～2.5米。基坑的开挖范围比沉井外壁尺寸大1.6米左右，边坡取值1:0.67,在基坑四周挖设排水沟，在对角基坑四周设置集水坑并配备水泵，以便及时排除坑内积水和周围来水。2.2.1.1开挖施工方法1）分段开挖，合理确定开挖顺序和分层开挖深度，当接近地下水时，先开挖最低处土方，以便在最低处排水，并在基坑内设置一临时集水坑，配泵排水；2）开挖人员每3×1米2范围布置一个，在开挖过程中应注意保证开挖面完整；3）每阶段不得超挖，基坑底遇有不易清除的大块石，则将其凿除；4）开挖遇有不明构筑物或古迹，应严加保护，并及时与业主和有关单位联系，共同处理。2.2.1.2开挖施工注意事项1）开工之前，考虑有效地排除施工场地雨水地方案；2）作好临时防雨设施地储备；3）排水用泵地工作状态良好，排水系统畅通；4）检查加固临时电路，电线距地面高度在3米以上；5）开挖土应尽快运出场外，除特殊情况外，一般不在基坑边堆放弃土；2.3井点降水根据本工程实际地质情况，在河道附近采用井点法降低地下水位。2.3.1井点埋设深度H——井点埋设深度（m）；h1——沉设井点施工的地面高程（m）；h2——基坑底面高程（m）Δh——设计地下水降至基坑底面以下深（m），取0.5m；l——滤管长度（m）;b——井点到基坑的水力坡降（m），一般取水平距离的0.1。2.3.2井点打孔深度孔深一般距滤管底1m左右。2.3.3抽水影响半径R——抽水影响半径（m）；K——渗透系数（m/d）；S——井点中心降水深度（m）；H0——含水层厚度（m）。2.3.4井点涌水量Q——涌水量（m3/d）；K——渗透系数（m/d）；H——含水层有效带深度（m）；S——降水深度（m）;R——井点抽水影响半径（m），r——井点滤管半径（m）2.3.5井点出水量q——井点出水量（m3/s）；r——滤管半径（m）；l——滤管长度（m）v——地下水流入井点管的速度（m/s）。2.3.6井点埋设数量根据计算及施工经验得出，工作井共需布置井点33个，接收井则需布置32个。井点布置间距为1.0米。2.3.7井点降水施工方法2.3.7.1安装真空泵系统真空泵系统设置的位置，应尽量缩短集水总管最远点与真空泵的距离，集水罐进水管高度不得高于集水总管高度。为防止真空泵排、降水系统的故障而中断降水，应用机械设备，并设专人保养维修。2.3.7.2安装集水总管集水总管布置在井点立管外侧，敷设高度与井点立管顶高相同，必须顺直，坡度为1‰左右，其最高点为真空泵、射流泵集水罐进口处。2.3.7.3组装井点管将井点实管与井点滤管组装成一个整体。井点滤管孔眼总面积不得小于立管的截面面积，骨架、滤网等均应仔细检查完好，并加保护。2.3.7.4沉设井点立管根据设计要求放出井点沉设位置。采用冲孔法施工。用多级离心泵将水加压至0.7MPa，经高压管送到水枪，水枪与套管相对固定，冲孔时用卷扬机吊住水枪及管的上端，对准点位，垂直插入预先挖好的井点定位坑，并不断反复提升、下落。高压水通过水枪喷嘴将土冲切成孔，孔径约30cm。当冲孔达到设计滤管底以下50cm以上时，冲管停沉加冲片刻，使底部泥浆随水流去，然后停止冲进，抽出水枪，按高度放下井点立管和滤管，井点立管应放在土孔中央。而后向套管内立管外灌注砂石滤料，边灌边插捣，灌至距地面约1m左右处停止，然后拔出套管，并用土封填上部土孔。每个真空泵系统抽吸的井点立管及集水总管位一组，每组中各个井点立管和滤管的长度应相等，且沉设深度应在一个平面上。沉设井点立管后，向孔内填充滤料时，土孔中的水应从井点立管内冒出，否则该点为死点，应拔出重新沉设。2.4沉井下沉井内人工挖土,外壁压载,沉井下沉。2.4.1下沉注意事项1）沉井下沉时，井内除土应先从中间开始，均匀、对称地逐步向四边处分层取土，使沉井均匀下沉，防止偏斜，特别是下沉初期，沉井入土较浅，上层对沉井的平衡稳定作用差，容易产生偏斜，尤应注意。在挖土下沉过程中，不应偏除土，避免沉井发生偏斜。为防止沉井下沉时产生较大的偏斜，根据土质情况、入土深度等，控制井内除土深度。此时应注意，沉井过程中应严格控制每次挖土下沉的深度，以保证沉井平稳、均匀下沉。2）下沉中随时掌握土层变化情况，分析和检验土壤阻力与沉井重量的关系，控制其除土部位及除土量，使沉井平衡地下沉。3）下沉过程中，应做好标高、下沉量、倾斜和位移的测量工作、随时注意纠正沉井的偏斜。4）沉井下沉至设计标高以上2m前，控制井内除土量，注意调平沉井，防止因挖土量过大及挖土不均，而使沉井突然大量下沉并产生较大的偏斜，增加准确下沉至设计标高的困难。5）在工作井沉井开始下沉前，在其周围构筑物及地面设置一定数量的沉降、位移观察点，随时观测沉井周围地面的塌陷、开裂情况和构筑物沉陷、位移的情况，以便迅速采取措施，确保附近设施的安全。2.4.2施工偏差的处理在沉井下沉过程中一定要加强控制，确保沉井准确下沉到位，并且要制定尽可能详细的处理措施，为施工过程中可能出现的问题做好准备工作。2.4.3倾斜处理沉井下沉过程中倾斜率要控制在1/150～1/200，超过1/200时就要进行纠偏，纠偏方法是在倾斜的相反一侧井壁底偏除土，在并壁外侧射水冲刷，井顶加大水平荷载予以纠偏。2.4.4井壁外障碍物的处理沉井下沉发现障碍物，应立即停止下沉，根据障碍物的性质、大小、位置等情况决定处理办法。井壁下如遇较小的孤石，可将四周土掏空后取出；较大孤石，可用风动工具破成小块后取出。2.5沉井封底沉井下沉至设计标高后进行封底。1）基底面应尽量整平；2）清除浮泥，防止封底砼和基底间渗入杂土；3）井壁与封底砼接触面处的泥污应予清除；4）用块石回填锅底超挖部分；5）用碎石、粗砂找平。2.5.1底板砼浇筑封底垫层砼达到设计强度后，方可抽排沉井内积水，以防封底砼承受下部水压而遭受破坏。井内水抽干后即可进行底板砼浇筑。钢筋绑扎按设计图纸进行，砼浇入后，用插入式振捣器振捣密实，再用平板振捣器提浆初平，最后人工找平，收面。2.6砖砌护壁施工沉井底板砼达到强度后,拆除外围井点降水管,上部砌筑砖护壁至地面标高,而后对井壁四周进行土方回填。2.7接收井施工接收井采用钢板桩围护.在顶管机头临近接收坑位置时,开挖土方打设钢板桩,同时进行井点降水,机头从接收坑中取出后进行检查窨井的砌筑。3、顶管施工3.1顶管工艺选择根据地质报告及设计图纸,管道所处位置为流砂层,因为整个管线埋深较深,平均埋深达到7米左右,且地下水位较高,承压水易形成流砂,现行的简易顶管施工工艺(俗称土顶法),无法在流砂层中施工,且施工质量得不到保障,我单位从工期和经济双方面作以比较,决定采用土压平衡施工工艺进行施工。1）构造：工具管是顶管的关键机具，其主要作用为：掘进、防坍、出泥、导向。根据工程的特点和地质情况，本工程选用挤压式工具管。工具管分前后两段，前后段之间安装纠偏油缸。工具管最前端是压力舱，承受水压力、土压力；压力舱后部为操作舱。工具管的后段与跟进管段连结。2）原理：随着工具管的顶进，开挖面切削下来的泥土进入压力舱，由于土体挤进工具管内，工具管内锥体喇叭入口，对土体有约束作用，保持可控面土体的稳定，地层损失小。3）安装：顶管出洞前，将工具管吊入工作井内，安放在导轨上，后端放入分压环，启动主顶油缸、慢慢向前推动，工具管前方进入橡胶密封圈，接触到钢封门为止。4）设备使用：正常顶管时，顶管机及管道内的操作由管内操作者完成。每段顶进开始后则应连续工作，当进行设备保养维修而暂停顶管施工时，必须采取措施确保开挖面的稳定。顶进时管道内采用低压照明和管道风机通风，并保持管道内的清洁。3.2顶管设备选型3.2.1机头正面阻力式中N——机头正面阻力；γ——土的比重；H——管顶土层厚；φ——内摩擦角；D外——顶管掘进机外径；N=3.14×1.22/4×2.71×(6.8+2×1.2/3)×tg52.50=42.11KN3.2.2顶管管道周边阻力式中F2——采用注浆工艺时管壁与土层间的摩阻力；D——管节外径；L——顶进长度；f2——采用注浆工艺时管壁与土层的摩擦系数，取7KN/m2；F2=3.14×1.2×130×7=3428.88KN3.2.3顶进阻力F=F1+F2=3470.99KN3.2.4选型原则:设备质量优良可靠,操作放便,工作效率高。设备的能力要留有充分富余，即使用时的保险系数要大。3.3管节顶管施工采用由专业厂家生产的“F”顶管专用管节。3.4顶管设备安装井下设备安装包括出洞口安装、导轨安装、千斤顶安装、后背墙安装及顶管机井下就位等，其中出洞口安装在“顶管出洞”作介绍。3.4.1导轨安装导轨用型钢和P38以上钢轨制作，钢轨焊于型钢上，型钢用螺栓紧固于钢横梁上，以便装拆。钢横梁置于工作井底板上，并与底板上的预埋铁板焊接，使整个导轨系统成为在使用中不会产生位移的、牢固的整体。导轨安装在顶管中至关重要，其安装精度甚至决定管道是否可顶好，故须达到如下要求：1)两导轨应顺直、平行、等高，其纵坡应与管道设计坡度一致2)导轨轴线偏差≤3mm；顶面高差0～＋3mm；两轨间距±2mm。3.4.2千斤顶安装主顶站千斤顶选用2台，固定在型钢制作的千斤顶支架上，支架焊在井底的横梁上，千斤顶着力点应在与均布顶管圆周上，即与管道中心的垂线对称，其合力的作用点在管道圆心上。每个千斤顶的纵线坡度应与管道设计坡度一致。3.4.3后背墙安装后背墙用20号工字钢焊成一堵墙，为顶管的反力提供一个垂直的受力面，正面焊一块2cm厚钢板，使各工字钢受力更均匀。工字钢墙的空隙中灌满自密砼，形成一道由厚钢板、工字钢和砼组成的、牢固的、刚度很大的复合后背墙，承受千斤顶传来的顶进反力。后背墙安装无误后，在后背墙与井壁间浇筑30cm厚砼后背，并垫一层5cm厚的木板，以使井壁受力均匀。3.4.4顶管机下井井下设备安装完后，用经保养、检查、调试好的顶管机吊下工作井，置于涂满润滑黄油的导轨上。因导轨安装精度是严格控制的，故顶管机座上导轨就已准确定位。井下设备和顶管机安装完毕后，启动油泵，伸缩千斤顶，检查千斤顶与后背墙的配合，顶管机与出口器及分压环的间隙等。准确无误后即可开始出洞顶进。3.5顶管流程3.6顶管主要施工方法3.6.1顶管出洞顶管出洞是指顶管机和第一节管子从工作井中破出洞口进入土中，开始正常顶管前的过程，是顶管中的关键工序，也是容易发生事故的工序。顶管机头在井内管床就位，调试完毕，作好出洞的一切准备后，便可破除顶头前方障碍物，将机头穿进橡胶密封圈顶入土中，同时在机头与洞口的缝隙中注满膨润土泥浆，以润滑管道，支护土体。并且在工作井制作到位后，在顶管出洞口侧进行压密注浆，以起到部分止水作用和防止顶管出洞洞口土体坍塌作用。出洞操作速度要快，以防出洞口外土体坍塌。为防止管线出现偏斜，应采取以下几点措施：1）工具管要严格调零，将工具管调整成一条直线，此时仪表所映的角度应该为零，调零后将纠偏油缸锁住。2）防止工具管出洞后下跌，工具管出洞后，由于支撑面较小，工具管易出现下跌，为此须在工具管下的井壁上加设支撑，同时将工具管与前几节管之间连接，加强整体