顶管施工方案及质量保证措施

顶管施工方案及质量保证措施一、顶管工程概况本工程共有顶管2处，所有顶管材质均为d800钢筋混凝土管。具体为纬二路W1～W4（140m）和W5～W26（945m），本工程采用人挖机顶顶管法，与顶管相配套的工作井和接收井均采用钢筋混凝土沉井。工作井和接收井根据检查井位置间隔布置，即每只工作井向上、下游两头开顶，顶完后工作井、接收井作为管线的检查井，具体工作井、接收井的做法见后设计图。二、沉井施工1、沉井施工流程基坑测量放样→基坑开挖→刃脚垫层施工→立井筒内模和支架→钢筋绑扎→立外模和支架→浇捣混凝土→养护及拆模→封砌预留孔→井点安装及降水→凿除垫层、挖土下沉→沉降观察→铺设碎石及混凝土垫层→绑扎底板钢筋、浇捣底板混凝土→混凝土养护→素土回填。2、基坑测量放样根据沉井设计图纸，沉井基坑开挖深度取1.5米，沉井刃脚外侧面至基坑边的工作距离取2米，基坑边坡采用1:1。整平场地后，根据沉井的中心座标定出沉井中心桩、纵横轴线控制桩及基坑开挖边线。施工放样结束后，须经监理工程师复核准确无误后方可开工。3、基坑开挖经监理工程师认可的基坑开挖边线确定后，即可进行挖土工序的施工。挖土采用1立方米的单斗挖掘机，并与人工配合操作。基坑底面的浮泥应清除干净并保持平整和干燥。为防止流砂及管涌产生采用在基坑边设置一套轻型井点降水，在底部四周设置排水沟与集水井相通，集水井内汇集的雨水及地下水及时用水泵抽除，防止积水而影响刃脚垫层的施工。4、刃脚垫层施工刃脚垫层采用片石垫层、砂垫层和混凝土垫层共同受力。（1）砂垫层厚度的确定砂垫层厚度Ｈ可采用如下计算公式计算：H＝Ｎ／Ｂ＋γ砂Ｈ≤［σ］根据计算结果，无论是工作井还是接收井，砂垫层厚度Ｈ均为30（厘米）。砂垫层采用加水分层夯实的办法施工，夯实工具为平板式振捣器。（2）混凝土垫层厚度的确定混凝土垫层厚度可按下式计算公式计算：ｈ＝（Ｇ0／Ｒ－ｂ）／2根据计算结果，混凝土垫层厚度ｈ为20厘米。混凝土垫层表面应用水平仪进行校平，使之表面保持在同一水平面上。5、立井筒内模和支架由于顶管沉井高度达5.7m左右，因此，井身混凝土分二节浇捣，内模同样分二节安装。井筒模板采用组合钢模与局部木模互相搭配，以保证内模的密封性。6、钢筋绑扎沉井钢筋现场设加工场成型制作，井壁钢筋分二次绑扎接高，ф16以上钢筋采取闪光对焊工艺接长，绑扎时接头相互交叉。井壁双层钢筋用ф10钢筋撑脚把网片撑开。钢筋规格、尺寸应符合设计图纸要求和规定，绑扎钢筋时应采用撑件将二层钢筋位置固定，保证钢筋设计间距。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。钢筋绑扎完成后，应上报监理工程师进行隐蔽验收。隐蔽验收合格后，方可进行立外模。7、立外模和支架沉井制作采用组合定型钢模板，在沉井插筋部位用木模板间隔拼装，拼装的木模表面刨光，拼缝严密平整。为防止接缝间隙过大易漏浆，在其接缝表面采用粘贴包箱纸。立模前所有模板涂刷脱模剂，使砼表面能平整、光滑。内外模板顺序原则上先立内模，后立外模。模板与钢筋安装应互相配合进行。模板采用双层钢筋用ф48×3钢管作竖围囹，ф25钢筋弯成与井壁同圆形作水平围囹，内外模用ф16对拉螺杆与模板围囹结合牢固，确保井壁厚度。螺杆上设一道止水片，止水片与螺杆满焊。模板支架及脚手架采用ф48×3.5钢管扣件搭设。支架根据立模及钢筋绑扎，砼浇捣的需要分层架立。支架的底脚衬垫30×60木板，支架每隔9m设一道剪力撑与地面的夹角控制在45度左右。外脚手架的纵向立杆间距为1.4m,横向立杆间距为1.2m。8、浇捣混凝土工作井——总高度为5.7m，分二次浇捣完成，二次下沉。第一次浇捣3.0m（-2.22～0.78）；第二次浇捣高度2.7m（0.78～1.92）。本工程砼采用商品砼，配砼泵车用布料管直接对称浇筑砼。浇筑采用水平分层法，每层控制在30cm左右，用插入式振动器有次序的振捣。每节砼浇捣完成，在砼初凝前，井壁厚度中设一条环形凹型施工缝，深6cm，三分之一壁厚度。再次浇筑时，施工缝需凿毛，清除浮石，冲浇干净，用同品种水泥高标号砂浆1～2cm进行接浆。砼养护采用浇水养护，不少于十四天。每次浇筑砼在同一车内取二组试块一组三块作强度标养检测，加一组六块作抗渗标养检测。在下一节沉井砼强度达到100%后，再浇捣上一节沉井。9、养护及拆模混凝土浇捣完成后应及时养护，养护方法可采用自然养护和塑料膜覆盖法。在养护过程中，对混凝土表面需浇水湿润，严禁用水泵喷射而破坏混凝土。养护时应确保混凝土表面不发白，至少养护七天以上。养护期内，不得在混凝土表面加压、冲击及污染。在拆模时，应注意时间和顺序。拆模时间控制在混凝土浇捣后的3～4天内进行，过早或过晚的拆模对混凝土的养护都是不利的；拆模顺序一般是先上后下，小心谨慎，以免对混凝土表面造成破坏。对于分段浇捣混凝土部位，应保留最后一排模板，利于向上接模。10、沉井下沉根据沉井的自重计算下沉系数与稳定系数。沉井下沉前，割除对拉螺栓的拉杆，并用水泥砂浆分二次对拉杆割除位置进行修补。（1）抽承垫木①抽承垫木必须在刃脚混凝土达到设计规定的强度后进行。②抽承垫木应分区域，按次序、均衡对称同步地进行。并应注意沉井四周下沉是否均匀、定位支点处的承垫木应最后抽除。抽承垫木要统计块数，不得漏抽。（2）排水下沉①本工程采用排水法下沉。②下沉前，在沉井外壁涂热沥青。③排水下沉时，采用机械配合人工进行挖土，先由井中央挖向四周，每层挖土厚0.4～0.5m，在刃脚处留1～1.5m台阶。沿井壁每2～3m一段向刃脚方向逐层全面、对称、均匀的削落台阶，每次削5～10cm；当土层经不住刃脚的挤压破裂，沉井便在自重作用下均匀破土下沉。④挖土时各井孔的土面高差一般不宜超过0.5m。（3）助沉纠偏①沉井下沉过程中，刃脚下产生地基反力，当沉井下沉系数小于设计下沉系数时，允许采用加载助沉，加载平台应符合重物堆放方便和结构安全等要求，重物堆放重心应根据施工组织设计规定，加载时加载范围内的其他工作应停止。沉井下沉到设计标高时应先卸载，卸下的重物应随卸随运，不应堆放在沉井边。②沉井纠偏应根据测量资料随偏随纠，当沉井偏斜达到允许值的1／4时便要纠偏，沉井下沉过程中要做到勤测、勤纠、缓纠。③沉井初沉阶段纠偏应根据“沉多则少挖”“沉少则多挖”的原则在开挖中纠偏。刃脚下挖土要逐步扩大，不能一次过量掏挖，不要通过大量挖土来纠偏。④水或冲气方法纠正井体倾斜时，可在沉井偏高的一例在井壁外插入射水管或冲气管进行射水或冲气，减少井壁摩阻力。射水或冲气管亦可预埋设在井壁内适当位置，供纠偏时按照偏斜方法进行纠偏。用射水法纠偏后如留有射水孔宜用厚触变泥浆或砂土填满。⑤井下沉过快时，在沉井外壁间填粗糙材料，或将井筒外的土夯实，加大摩阻力。（4）下沉观测①沉井下沉时应注意观测，刃脚标高每班至少测量一次，轴线位移2～3天测一次，当沉井每次下沉稳定后应进行高差和中心位移测量。②初沉阶段每2h至少测量一次，必要时应连续观测、及时纠偏。③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时方可进行封底，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。11、沉井封底（1）准备工作：①沉井下沉至设计标高的要求范围内，经沉降观测沉降率在允许范围内即可进行封底。②封底方法应根据设计规定，若排水封底有困难需改变封底方法时主动与设计单位联系。③沉井封底前应绘出沉井内开挖锅底简图。④封底前应准备好集水井筒。（2）干封底与浇筑钢筋混凝土底板：①封底前应整理好锅底和清除浮泥，对新老混凝土接触面应凿毛清洗，井内积水应尽量排干并在每个井格底部中央设置至少一个集水井，其深度和大小要满足水泵吸水要求。②本工程封底前按照设计规定，先铺片石，填平整实后再浇筑素混凝土封底，此类工作均须沿井壁四周向中央进行。素混凝土封底应一次浇筑、分格、逐段、对称进行，不得中途停顿，避免产生施工缝而造成渗漏现象。混凝土封底的同时集水井不得填没，排水工作继续进行，以保证混凝土在终凝前不浸水。素混凝土封底的表面应平整，当强度达到设计强度的25％以上时才允许在上面绑扎底板钢筋。钢筋扎好经检验合格后方可浇筑底板混凝土。③当底板钢筋混凝土强度达到设计要求时，根据抗浮计算，地下水位控制值可适当提高。沉井能满足抗浮要求时方可封填集水井，封填先应清洗干净，封填必须密实防止渗漏。④钢筋混凝土底板表面应平整，整个底板不得有渗漏现象，如发现渗漏点应压浆堵漏。漏水严重时应设置临时泄水管引流，在压浆堵漏后再封闭泄水管。⑤封底根据底梁分格情况进行对称分格置换，先清除1～2个井格内的土体，抛大石块铺填碎石，浇筑素混凝土垫层，然后依次进行。12、沉井施工质量要求（1）基坑开挖后，下设砂填层1m，井壁四周均匀设置垫木，垫木长度为2m，厚度0.2m，宽度0.3m，每米内垫木不少于于四块，垫木中心浅与刃脚中心浅重合，埋置深度为其侧壁厚度的一半。（2）沉井开始下沉时，抽除垫木应在有人指挥下，分组编号按顺序依此对称，同步地抽除，抽垫过程中，应随抽随填夯砂石或砂砾石，在刃脚外填筑土堤并分层夯实。（3）如果采用水力机械冲泥时，应以集泥坑为圆心逐渐向四周冲射，并注意在刃脚内侧保留0.5～1.0m，宽的土台，均衡对称地自上而下一层层冲去，严禁用水枪掏挖刃脚踏面以下的土层。（4）采用人工挖土时（本方案主要采用挖土），次序是先中央后四周，均衡对称地进行，并应根据需要留有土台，逐层切削，使沉井均匀下沉。（5）沉井施工刃脚底离设计标高2米时，应减缓挖土速度，严禁超挖以免超沉。（6）施工必须定时观测井外四角点沉降情况。有异常及时汇报处理。（7）井壁施工时，不能遗漏地梁，墙板、平台、水管及中间隔板出水管等预留钢筋，并应留出足够搭接长度和铲开接头。三、顶管施工1、工具管选型（1）顶管机型的选择，我们主要从环保等方面考虑，选用多刀盘土压平衡式工具管，该机型切削后的土体皆为原状土，利于弃土的外运，不会对环境产生污染。（2）工具管施工原理及主要特点多刀盘土压平衡式工具管机型源于DK式大刀盘土压平衡式工具管，所不同的是用四个对称布设小刀盘(70%的切削断面)代替了全断面刀盘，这样就解决了大刀盘的昂贵而笨重的驱动系统，使整机重量、成本大为降低，机内空间大增，且维修简单、操作方便。2、推力的理论计算以一个井段为例，工作井段顶管计算：F=F1+F2其中F—总推力F1—迎面阻力F2—顶进阻力F1=π/4*D2*P（D—管外径0.86mP—控制土压力）P=KO*γ*HO式中KO--静止土压力系数，一般取0.55HO--地面至掘进机中心的厚度，取最大值6mγ--土的湿重量，取1.9T/m3P=0.55*1.9*6=6.27TF1=3.14/4*0.862*6.27=3.64TF2=πD*f*L式中:f—管外表面综合摩阻力,取0.5T/M2D—管外径0.86mL—顶距50mF2=3.14*0.86*0.5*50=67.51TF=F1+F2=3.64+67.51=71.15T经计算得知顶管的总推力为71.15T，小于设计沉井后靠最大承载力（加固土体为6000KN，既600T），顶管时只能用其80%，600*0.8=480T。主顶使用二台100T级油缸，因此我们无需增加额外的顶进系统即可满足要求。3、顶管措施（1）顶管注浆顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效的方法是进行注浆。注浆使管周外壁形成泥浆润滑套，从而降低了顶进时的摩阻力，当顶管位于粉砂土层，管周阻力较大时，拟采用注浆减小阻力，我们在注浆时做到以下几点：Ⅰ选择优质的触变泥浆材料，对膨润土取样测试。主要指标为造浆率、失水量和动塑比。Ⅱ在管子上预埋压浆孔，压浆孔的设置要有利于浆套的形成。Ⅲ膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间，听取供应商的建议但都必须按照规范进行。Ⅳ压浆方式要以同步注浆为主，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。Ⅴ注浆设备和管路要可靠，具有足够的耐压和良好的密封