【施工方案】管涵穿越施工方案(DOC 37页)

1、工程概况本段管道起自广州/佛山交接，终止于佛山末站，属于支干线金山末站-佛山末站区段,以陈村水道为界，上游番禺境内属于四标段，下游佛山境内部分属于六标段，六标段整段管道均位于佛山境内。广东LNG站线项目输气干线工程六标段文登路管涵穿越工程位于广东省佛山市顺德区陈村镇.管道设计采用61012.7mm ，X65直缝埋弧焊钢管，管道设计工作压力9.2Mpa。此段线路的施工特点为六标段比较典型的，即整段管线一直伴行文登路一侧的非机动车道敷设，一直伴行有高压电缆及光缆。管线紧靠公路旁的水道，地下水位高，加之管处管线埋深较深，须达8米左右，施工整体难度较大,技术含量较高，全线共顶管穿越此类管涵9处,一般穿越（人行道敷设）1处。因该段一直沿靠河道侧非机动车行道路面敷设，施工期间,须占用整个靠河边的非机动车行道及人行道，并须对管涵两边各20米的河道围堰断流排水.现场施工作业面窄,大型机具设备无法使用，公路交通较为繁忙，给管线施工带来了较大影响。2、穿越处工程地质条件穿越处场地等级为三级,地基等级为三级，岩土工程勘查等级为三级。穿越段地处广东省佛山市陈村镇，地形平坦，交通方便。穿越处表面有一层厚约0。3m的混凝土，下面为人工填土层、灰黄色、松散稍密，主要成分为粘性土，含碎石颗粒，粒径250cm不等，从管沟开挖情况看，甚至有大漂石，建筑垃圾随处可见,层厚2。04.0m；再下层为淤泥质土,深灰色、软塑状、稍有光滑、干强度中等、韧性中等、含一定量细砂，层厚4.04。5m；底层为中砂，厚未见底.3、管涵穿越工程量一览表序号起始里程(km+m）终止里程（km+m）穿越长度（m)穿越方法备 注13+4743+49420人行道敷设地方规划部门已同意23+6273+64114顶管套管长度10m34+0084+02416顶管套管长度12m44+6594+67718顶管套管长度14m55+1455+16116顶管套管长度12m65+4985+51214顶管套管长度10m75+8795+889718顶管套管长度14m86+2876+30518顶管套管长度14m97+5127+53018顶管套管长度14m107+8847+90016顶管套管长度12m3、管涵穿越技术方案文登路管涵穿越方案，按照设计要求,除3+474处采用人行道敷设外,其余均采用顶管方式敷设.人行道敷设的具体做法为:管线在管涵前部一定距离加设一个叠加弯头改变管道走向至人行道一侧，然后采用一个叠加纵上弯头，使管道从地下水道涵洞上方通过,管中心线距文登河护岸挡土墙800mm。管线过涵后然后采用一个纵下叠加弯头和一个水平叠加弯头使管道回到原线位的方法完成管道敷设。管道焊接完成后，在管道两侧浇筑混凝土墙,墙边线距管线两侧0.3米，墙高出涵洞上表面1米,按照设计要求修筑人行道.顶管施工方法为,在管涵的两端各做一个沉井，沉井深度由该处管涵深度确定，沉井下沉到设计标高后,进行封底及开凿洞口,在沉井内完成顶管操作和管道焊接、防腐补口、及探伤工作.顶管完成后,拆除顶部3.0m范围内的混凝土，回填原土。然后按照地方公路部门要求恢复路面。2.3mRs=552.8m10m8mRs=43Rs=43Rs=553。1人行道敷设管道断面示意图3.2沉井设计3。2.1沉井高度的确定，根据管涵的深度和地质条件，沉井底部应穿过淤泥质土进入中砂层1.0m，沉井的高度H 为：H=2。9+5。2+0.5=7.6m因此，沉井高度统一选择为8。0m，底标高为5.7m,因地下水位较高，第一节沉井高度选为3.0m，其余两节沉井高度均为 2.5m。3。2。2沉井平面尺寸的确定，考虑到管涵部位的特殊性，位于文登路非机动车道内,且靠近河岸一侧有电缆及光缆，所以沉井的宽度不宜过大，内部空间只需保证沉井作业和顶管作业即可，净尺寸取3.0m；考虑到管道的穿越长度，因此沉井的长度选择为6m（净尺寸）。井壁厚度第一节拟取=0.6m,上部厚度拟取0。4m。刃脚踏面宽度采用0。12m，刃脚高度为0.6m,刃角内侧倾角为Tan=0.6/（0.6-0.12）=1 .25 =512445 3.2。3沉井混凝土强度的选择，刃脚及井壁选择C20混凝土，封底混凝土选择C15混凝土。3。2.4沉井在施工过程中的强度验算（排水下沉和不排水下沉相结合）1.沉降系数验算沉井自重G=刃脚重+沉井自重=250。2162（6。6+3.6)+(6。6+3。6）20.63+（6.4+3。4）20。45=2926.16KN沉井浮力F=100.2162（6。6+3.6)+（6。6+3.6)20.63+(6.4+3。4)20.45=1170.47 KN土与井壁间的平均单位摩擦力Tm=（162.5+114+151.5）/8=13.31KN/m2井周围所受的摩擦力Tm=(7。2+4。2)23+(6.8+3。8）2513。31=2321.27KN排水下沉时G/Tm=1.261.25，沉井过程中，应控制下沉速度，防止突然下沉和倾斜现象发生,适当控制基坑内的水量,保证下沉平稳进行。2。沉井井壁竖向拉力验算 Smax=250.2162(6。6+3。6)+(6。6+3。6）20。63+(6.4+3。4）20。45/4=731。54 KN（未考虑浮力影响)井壁受拉面积为：A=7。24。2=30.24m2混凝土所受的拉应力为：h= Smax/ A=731.54 KN/30.24 m2=24。20kpa650 kpa，井壁可按构造布置竖向钢筋。实际上，根据土质情况井壁不可能产生太大的拉力。3.配筋计算沉井最不利位置为沉井沉至设计标高，这是刃脚根部以上一段井壁承受的外力最大,它不仅承受本身范围内的水平力，还要承受刃脚作为悬臂传来的剪力。考虑刃脚悬臂传来的荷载，其分配系数=1.0。因为地下水丰富，应考虑水压力。单位宽度井壁上的水压力W1=6。410=64KN/m2W2=7。410=74KN/m2W1=810=80KN/m2单位宽度井壁上的土压力e1=162.5tan（45-3）=36。02KN/m2e2=114tan（453)=39。6KN/m2 e2=151.5tan（45-3）=20.25KN/m2刃脚及根部以上1.1m井壁所受的外力P=（36。02+20.250。6+64+800。6）1.7=272。289KN/m2沉井各部所受的力:N=272。2892。1=571。81KN假定钢筋和混凝土应力在用足条件下，中性轴位置为：=（0.60。05）1091000/(1601000+91000）=0.292m.所需受拉钢筋总截面积为Ag=571.810.80.5910000。60。292(0。6-0。05-0。292/3)/1601000(0.6-0.05-0.05)(0。2920。05)/（0。60。292-0。05)=1810-4（m2）所需受压钢筋总截面积为Ag=571。810。8-91000（0。60。292/2)（0。292/3-0.05）/1601000（0.60.1）=-41104（m2)10200102001430014300沉井配筋布置图根据计算不需要设置受压钢筋，按构造布置14300即可满足要求;受拉区采用14300，Ag=20。36104（m2）因此该沉井的配筋如下图：此外，在角隅处还应配置45纵向抗剪钢筋，设置方法为12500.4.沉井封底 沉井沉至设计标高后，采用C15混凝土进行封底处理，封底采用干封法，先浇筑钢筋混凝土垫层,然后浇筑钢筋混凝土底板，底板配筋按照构造要求配筋即可，采用双向10200。3.3沉井施工3。3。1沉井施工前，首先应调查和排除地面以下3.0m以内的地下构筑物，如地下管道、树根、漂石、光缆、电缆等。3.3.2开挖基坑制作沉井，根据沉井的平面尺寸，开挖守节沉井所需要的工作坑，工作坑只需保证沉静模板支护为原则，不得扰动动人行道内光电缆，根据本工程的特点，工作坑开挖深度应保持在1。5米以内。模板采用钢模板，模板内应每隔1000mm设置对拉螺栓。沉井钢筋可采用吊车垂直吊装就位，采用人工绑扎，每节沉井内的竖筋可一次绑好，水平筋分段绑扎,与前一节井壁连接处伸出的钢筋采用焊接连接方法，街头错开1/4.3。3.3浇筑混凝土，应采用防水混凝土，抗渗等级为S8， 水灰比不得超过0。65，每立方米混凝土的水泥用量采用330kg，砂用量取660 kg，碎石用量为1280 kg；混凝土塌落度控制在35cm，底板混凝土塌落度控制在23cm。振捣采用插入式振捣棒振捣。混凝土尽量要一次浇铸成形，不能一次浇完的，需设置水平施工缝，缝间留有凸凹疯并插入短钢筋增加连接。在浇筑新混凝土前须将表面洗刷干净，用水湿润，并铺设一层强度等级高一级的砂浆。当第一节砼强度等级达到设计强度70%时(一般为七天时间）,方可浇筑第二节。浇筑第二节前，应将表面凿毛、吹洗等处理。3。3.3沉井下沉沉井下沉采用排水下成的方法，采用人工或风动工具、进行分层开挖,也可采用抓斗进行井内取土.普通土层从沉井中间开始逐渐挖向四周,每层挖土厚 0 .40.5m，在刃脚处留1 .01.5m台阶，然后沿沉井壁每1m一段,向刃脚处逐层全面、对称、均匀的开挖土层，每次挖去51.0cm，当土层经不住经不住刃脚的挤压而破裂，沉井便在自重作用下均匀破土下沉。当沉井下沉很少或不下沉时，可在采取重复挖法,是沉井平稳下沉。下沉过程中如遇漂石或树根等应清除，然后进行挖土下沉。3。3.3沉井下沉过程中危险分析、预防措施、及处理方法3.3。3。1下沉过快,现象表现为：沉井下沉速度超过挖土速度,出现异常情况，施工难以控制.原因分析 (1)遇软弱土层，土的承载力很低，使下沉速度超过挖土速度。 (2)长期抽水或因砂的流动，使井壁与土的摩阻力下降。 (3)沉井外部土体出现液化. 预防措施 (1)发现下沉过快，可重新调整挖土，在刃脚下不挖或部分不挖土. （2)将排水法改为不排水法下沉，增加浮力。 (3）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。治理方法 (1）可用木垛在定位垫架处给以支承，以减缓下沉速度。 (2)如沉井外部土液化出现虚坑时，可填碎石处理。3.3。3。2下沉过慢，现象表现为：沉井下沉速度很慢，甚至出现不下沉的现象. 原因分析 (1）沉井自重不够，不能克服四周井壁与土的摩阻力和刃脚下土的正面阻力。 （2）井壁制作表面粗糙，高洼不平，与土的摩阻力加大. （3)向刃脚方向削土深度不够,正面阻力过大。 (4)遇孤石或大块石等障碍物，沉井局部被搁住，或刃脚被砂砾挤实。 (5)遇摩阻力大的土层，未采取减阻措施，或减阻措施遭到破坏,侧面摩阻力增大。 （6）在软粘性土层中下沉,因故中途停沉过久,侧压力增大而使下沉过慢或停沉.预防措施(1）沉井制作应严格按设计要求和工艺标准施工，保持尺寸准确,表面平整光滑。（2)使沉井有足够的下沉自重,下沉前进行分阶段下沉系数X的计算(X值应控制不小于110125),或加大刃脚上部空隙.（3)在软粘性土层中，对下沉系数不大的沉井,采取连续挖土,连续下沉,中间停歇时间不要过长.(4）在井壁上预埋射水管,遇下沉缓慢或停沉时,进行射水以减少井壁与土层之间的摩阻力。（5）在井壁周围空隙中充填触变泥浆（膨润土20、火碱5%、水75)或黄泥浆，以降低摩阻力，并加强管理,防止泥浆流失。 治理方法(1）如因沉井侧面摩阻力过大造成,一般可在沉井外侧用0204MPa压力水流动水针(或胶皮水管)沿沉井外壁空隙射水冲刷助沉。下沉后,射水孔用砂子填满。 (2)在沉井上部加荷载，或继续浇筑上一节井壁混凝土,增加沉井自重使之下沉。(3）将刃脚下的土分段均匀挖除，减少正面阻力；或继续进行第二层(深4050cm）碗形破土,促使刃脚下土失稳下沉。 (4）对于不排水下沉，则可以进行部分抽水,以减少浮力,借以加重沉井.（5）遇小孤石或块石搁住，可将四周土挖空后取出;对较大孤石或块石，可用炸药或静态破碎剂进行破碎，然后清除。如果采用不排水下沉,则应由潜水员进行水下清理.（6)遇硬质胶结土层时，可用重型抓斗或加大水枪的射水压力和水中爆破联合作业；也可用钢轨冲击破坏后，再用抓斗抓出。 (7)如因沉井四壁减阻措施被破坏,应设法恢复.(8）采用振动装置(振动锤或振动器）振动井壁，以减低摩阻力,但仅限于小型沉井使用。3.3.3。3 瞬间突沉，现象表现为：沉井在瞬时间内失去控制，下沉量很大，或很快，出现突沉或急剧下沉，严重时往往使沉井产生较大的倾斜或使周围地面塌陷。原因分析(1）在软粘土层中,沉井侧面摩阻力很小，当沉井内挖土较深，或刃脚下土层掏空过多，使沉井失去支撑，常导致突然大量下沉，或急剧下沉。(2）当粘土层中挖土超过刃脚太深，形成较深锅底，或粘土层只局部挖除,其下部存在的砂层被水力吸泥机吸空时，刃脚下的粘土一旦被水浸泡而造成失稳，会引起突然塌陷，使沉井突沉。当采用不排水下沉，施工中途采取排水迫沉时，突沉情况尤为严重。（3）沉井下遇有粉砂层,由于动水压力的作用，向井筒内大量涌砂，产生流砂现象，而造成急剧下沉。预防措施(1)在软土地层下沉的沉井可增大刃脚踏面宽度，或增设底梁以提高正面支承力；挖土时，在刃脚部位宜保留约50cm宽的土堤,控制均匀削土，使沉井挤土缓慢下沉.(2)在粘土层中严格控制挖土深度（一般为40cm）不能太多，不使挖土超过刃脚,可避免出现深的锅底将刃脚掏空。粘土层下有砂层时，防止把砂层吸空。(3)控制排水高差和深度，减小动水压力,使其不能产生流砂或隆起现象；或采取不排水下沉的方法施工。治理方法(1)加强操作控制，严格按次序均匀挖土，避免在刃脚部位过多掏空，或挖土过深，或排水迫沉水头差过大。（2)在沉井外壁空隙填粗糙材料增加摩阻力;或用枕木在定位垫架处给以支撑，重新调整挖土.（3)发现沉井有涌砂或软粘土因土压不平衡产生流塑情况时，为防止突然急剧下沉和意外事故发生，可向井内灌水，把排水下沉改为不排水下沉。3.3.3。4下沉搁置,现象表现为：沉井被地下障碍物搁住或卡住，出现不能下沉或下沉困难的现象。原因分析 (1）沉井下沉局部遇孤石、大块卵石、矿渣块、砖石、混凝土基础、管线、钢筋、树根等被搁置、卡住，造成沉井难以下沉。 (2）下沉中遇局部软硬不均地基或倾斜岩层。预防措施(1)施工前做好地基勘察工作，对沉井壁下部3m以内的各种地下障碍物，下沉前挖井取出。（2）对局部软硬不均地基或倾斜岩层，采取先破碎开挖较硬土层或倾斜岩层，再挖较弱土层，使其均匀下沉。治理方法（1）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。 (2)钢管、钢筋、树根等可用氧气烧断后取出。（3)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。 3。3。3.5沉井悬挂，现象表现为：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阻力下沉，产生悬挂现象，有时将井壁拉裂。原因分析 （1)井壁与土壁间的摩阻力过大，沉井自重不够，下沉系数过小。(2)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，有时将井壁拉裂。预防措施 （1)使沉井有足够的下沉自重；下沉前应验算沉井的下沉系数,应不小于11125。 (2)加大刃脚上部空隙，使井壁与土体问有一定空间，以避免被土体夹住.治理方法(1）用02O4MPa的压力流动水针沿沉井外壁缝隙冲水，以减少井壁和土体间的摩阻力。（2)在井筒顶部加荷载；或继续浇筑上节筒身混凝土增加自重和对刃口下土体的压力,但应在悬空部分下沉后进行，以免突然下沉破坏模板和混凝土结构。 （3）继续第二层碗形挖土，或挖空刃脚土，必要时向刃脚外掏深100mm.（4)在岩石中下沉，可在悬挂部位进行补充钻孔和爆破。3.3。3.5筒体倾斜，现象表现为：沉井下沉过程中或下沉后，简体发生倾斜,使筒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.原因分析 （1）沉井制作时,就出现歪斜，详见“井筒歪斜”的原因分析(1）一(4)。（2）土层软硬不均,或挖土不均匀,使井内土面高低悬殊；或局部超挖过深，使下沉不均；或刃脚下掏空过多,使沉井不均匀突然下沉,易导致沉井倾斜。 (3）不排水下沉沉井，未保持井内水位高于井外,造成向井内涌砂,引起沉井歪斜。(4）刃脚局部被石块或埋设物搁住，未及时处理；或排水下沉,井内一侧出现流砂. (5)沉井壁上留有较大孔洞，使重心偏移，未填配重使井壁各部达到平衡就下沉。(6)井外临时弃土或堆重对沉井产生偏心土压;或在井壁上施加施工荷载,对沉井一侧产生偏压。 （7)在下沉过程中，未及时采取防偏、纠偏措施。 (8)在软土中下沉封底时，未分格、逐段对称进行，造成沉井不均匀下沉而引起倾斜G预防措施 （1)沉井制作时出现歪斜详见“1113井筒歪斜的预防措施(1)(4）。(2）根据不同土质情况，采用不同的挖1j顺序，分层开挖，使挖土对称均匀,刃脚均匀受力，沉井均匀、竖直平稳下沉。 对松软土质，可先挖沉井中部土层（每层约深4050cm），沿沉井刃脚周围保留土堤，使沉井挤土下沉;对中等密实的土，如刃脚土堤挖出后仍很少下沉，可再从中部向刃脚分层均匀削薄土堤，使沉井平稳下沉；对土质软硬不均的土层，应先挖硬的一侧，后挖软的一侧；对流砂层只挖中间不挖四周；对坚硬土层,可按撤除垫木州顷序分段掏空刃脚，并随即回填砂砾,待最后几段(即定位承垫木处）掏空并回填后,再分层逐步挖去回填填料，使均匀下沉。沉井倾斜如受地下水方向影响时，先挖背水方面的土，后挖迎水方向的土. （3）不排水下沉应常向井内注水，保持井内水位高于井外12m，以防向井内涌砂。排水下沉井内侧出现流砂,应采取措施减小或平衡动水压力，或改用不排水下沉，或用井点降水。 (4)刃脚遇到小块姜石、孤石搁住，可将四周土挖空后立即橇去；较大姜石或孤石，用风动工具破碎，或钻孔爆破成小块取出，炮孔应与刃脚斜面平行,药量控制在200g以内。(5)井壁孔洞应封闭,内用填配重（块石、铁块等）办法，保持井壁各段重量均衡，以达到平衡下沉。 （6）井外卸土、堆重，井上施工荷载，务使均匀、对称。（7)下沉井过程中加强测量观测，在沉井外设置控制网,沉井顶部设十字控制线和基准点,在井筒内壁按四或八等分划垂线，设置标板,吊锤球(图112)，以控制平面和垂直度.下沉过程中，每班观测不少于2次，发现倾斜（锤球偏离5cm)应及时纠正.治理方法(1）在初沉阶段，一般可采取在刃脚较高部位的一侧加强挖土，在较低的一侧少挖土或回填砂石来纠正。如系不排水下沉,一般可靠近刃脚较高的一侧加强抓土。 （2）在终沉阶段，一般可利用设在井外侧的射水管冲刷土体或采取井外射水来纠正倾斜。 (3）在刃脚底的一侧加垫木楔,刃脚高的一侧多挖土。 (4）在井口上端加偏心压载纠正,务使在沉井封底以前纠正达到合格.3。3。3。6偏移或扭位，现象表现为：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(称为位移)，或两个方向的偏移（称为扭位)。原因分析(1)位移大多由于倾斜引起，当沉井倾斜一侧土质较松软,在纠正倾斜时，井身往往向倾斜一侧下部产生一个较大的压力,因而伴随向倾斜方向产生一定位移。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,纠正倾斜后拌随产生位移的综合复合作用,也常导致产生偏离轴线方向的扭位。 （2)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。 （3）测量偏差未及时纠正.预防措施（1）加强测量控制和检测，在沉井外和井壁上设控制线，内壁上设垂度观测标志，以控制平面位置和垂直度,每班观测不少于2次，发现位移或扭位应及时纠正. (2）及时纠正倾斜，避免在倾斜情况下继续下沉，造成位移或扭位。 （3)控制沉井不再向偏移方向倾斜。 (4)加强测量的检查和复核工作。治理方法位移纠正方法一般是控制沉并不再向位移方向倾斜，同时有意识地使沉井向位移相反方向倾斜，纠正倾斜后,使其伴随向位移相反方向产生一定位移纠正.如位移较大，也可有意使沉井偏位的一方倾斜，然后沿倾斜方向下沉，直到刃脚处中心线与设计中心线位置吻合或接近时，再纠正倾斜，位移相应得到纠正。扭位可按纠正位移方法纠正,使倾斜方向对准沉井中心，然后纠正倾斜,扭位随之得到纠正。亦可先纠正一个方向的倾斜、位移。3。3。37下沉遇流砂，现象表现为：沉井采取井内排水时,井外的土、粉砂产生流动状态，随地下水一起涌入井内，边挖、边冒，无法挖深；常造成沉井出现突沉、偏斜、下沉过慢或不下沉等情况。原因分析 (1）井内锅底开挖过深;井外松散土涌入井内。 (2)井内表面排水后,井外地下水动水压力把土压入井内. (3）爆破处理障碍物时，井外土受振进入井内。 （4)挖土深超过地下水位05m以上。预防措施 (1)采用排水法下沉，水头宜控制在1520m。 (2）挖土避免在刃脚下掏挖,以防流砂大量涌入，中间挖土也不宜挖成锅底形. (3）穿过流砂层应快速,最好加荷,使沉井刃脚切入土层.处理方法(1)当出现流砂现象,可在刃脚堆石子压住水头，削弱水压力，或周围堆砂袋围住土体，或抛大块石,增加土的压重。(2）改用深井或喷射点井降低地下水位,防止井内流淤。深井宜安设在沉井外，点井则可设置在井外或井内。 (3)改用不排水法下沉沉井,保持井内水位高于井外水位，以避免流砂涌人。3。3。3.8下沉裂缝，现象表现为：沉井下沉过程中,在沉井竖壁上出现纵向或水平方向裂缝,有的集中在隔墙上，或预留孔洞口两侧。原因分析 (1)沉井卜沉时被大孤石、漂石或其他障碍物搁住，使井壁产生过大拉应力而造成裂缝。（2)圆形沉井下沉过程中，由于过大的倾斜受侧向不均匀土压力作用或一侧突然下沉,常导致在井壁内侧或外侧产生竖向裂缝。(3)沉井下沉时，当刃脚踏面脱空，沉井被上部土体挤紧而悬挂在土层中,在井墙内可能出现较大的竖向拉力,而将井筒水平拉裂。预防措施（1）做好地质勘察工作,深3m以内障碍物应在沉井制作、下沉前挖除，下沉时采取先钎探，挖除障碍物再挖土下沉。（2)考虑沉井受侧向不均匀土压力作用，按实测内摩擦角，加减5o8o计算井壁强度，提高受不均匀荷载强度的能力。下沉过程中注意避免过大的倾斜和突然下沉.(3)考虑沉井脱空情况，验算竖向钢筋，一般按自重的25%一65计算其最大拉断力，或按最不利情况（在墙高度分节接头处即施工缝位置)计算最大拉断力.治理方法 参见 “井筒裂缝”的治理方法。3。3。3.9超沉或欠沉，现象表现为：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，相应沉井壁上的预埋件及预留孔洞位置的标高,也大大超过规范允许的偏差范围。原因分析 (1）沉井下沉至最后阶段，未进行标高控制和测量观测. (2)下沉接近设计深度，未放慢挖土和下沉速度。 (3)遏软土层或流砂，下沉失去控制。（4）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。 （5)沉井测量基准点碰动,标高测量错误。预防措施 （1）沉至接近设计标高，应加强测量观测和校核分析工作. (2）在井壁底梁交接处，设砖砌承台，在其上面铺方木，使梁底压在方木上，以防过大下沉。（3)沉井下沉至距设计标高01m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。 （4)采取减小或平衡动水压力和使动水压力向下的措施，以避免流砂现象发生。 (5)沉井下沉趋于稳定（8h的累计下沉量不大于10mm时）,方可进行封底。 (6）采取措施保护测量基准点，加强复测，防止出现测量错误。治理方法 如超沉过多，可将沉井上部接高处理；欠沉一般作抬高设计标高处理。3。3.3.10沉井失稳,现象表现为：沉井封底后，沉井继续下沉或不均匀下沉，造成上部标高出现水平差，沉井出现偏差.原因分析 （1）井底土质松软，封底前未进行处理. （2）井底土质软硬不均，未经处理就封底，造成各部分下沉不均。 (3）封底混凝土未分格、对称、均匀浇筑，使各部分沉陷不均.预防措施(1)封底前，对井底松软土层和软硬不均土层,进行换填加固处理；井底积水淤泥要清除干净，使有足够的承载力,以支承沉井上部荷载，防止不均匀沉陷.(2)封底混凝土采取均匀、对称分格、按照一定顺序进行浇筑，并宜先沿刃脚填筑一宽约70cm同心圆带，厚度根据刃脚斜面高度确定，而后再逐步向锅底中心推进.混凝土应分层浇捣,每层厚50cm,在软土中采取分格逐段对称封底。治理方法 沉井均匀下沉，可将沉井接高处理；不均匀下沉,可采取在井口上端偏心压载等措施纠正。3.3。3.11沉井上浮，现象表现为:封底后，沉井上浮一定高度,沉井底脱空或被稀泥填塞，或造成沉井倾斜.原因分析（1）在含水地层沉井封底，井底未做滤水层，封底时未设集水井继续抽水,封底后停止抽水，地下水对沉井的上浮力大于沉井及上部附加重量而将沉井浮起。(2）施工次序安排不当,沉井内部结构和上部结构未施工,沉井四周末回填就封底，在地下、地面水作用下,沉井重量不能克服水对沉井的上浮力而导致沉井上浮.预防措施(1)在含水地层上的沉井封底，井底应先按设计铺设垫层，一般设置厚约4050cm的碎石或砂砾石倒滤层，其中碎石和砂砾石部分应分层夯实,并在沉井底部设23个集水并不断抽水，待封底混凝土达到设计强度后，方可停止抽水，将集水井一个一个封堵，方法是将集水中水抽干，在套管内迅速用干硬性混凝土堵塞，然后用带胶圈法兰盖严,用螺栓拧紧或用钢盖板封焊，最后在盖板上浇筑混凝土抹平。 (2)沉井封底后，整个沉井受到被排除地下水的向上浮力作用，应对沉井进行封底后的抗浮稳定性验算：沉井外未回填土，不计抗浮的井壁与侧面土反摩擦阻力的作用，按下式验算： KG/F11 (11-1）沉井外已回填土，考虑井壁与侧面土的反摩阻力的作用，按下式验算： K=G+f/F125 （11-2）式中 K抗浮稳定系数； G沉井自重力； F-地下水的向上浮力： f-井壁与侧面土反摩阻力。如抗浮稳定系数K分别小于11和125,应采取将回填十、内隔墙、上部结构等先施工的措施，再封堵集水井。(3)合理安排施上次序,需要沉井四周回填土和上部结构施上完，才能满足抗浮要求时,应先回填土和施工上部结构,才封底。治理方法 （1)沉并不均匀下沉，可采取在井口上端偏心压载等措施纠正。（2)在含水地层井筒内涌水量很大无法抽干时，或井底严重涌水、冒砂时，可采取向井内灌水，用不排水方法封底。如沉并已上浮，可在井内灌水或继续施工上部结构加载；同时在外部采取降水措施使恢复下沉。3.3.3.12封底出现泥浆夹层,现象表现为：封底混凝土中，出现大量的泥浆夹层，破坏了整体性，降低了强度,造成渗漏水。原因分析 (1）在软土地基，沉井施工采用不排水封底，井底浮泥未清理干净，混入混凝土内. (2)导管下口距基底面高度过大，首批混凝土量不够，使导管未埋入混凝土堆内。(3）浇筑时，导管埋人混凝土深度不够，提升速度太快，泥浆水进入导管内，混凝土与泥浆水未完全隔离。 （4）导管接缝不严或断裂,严重漏水，使泥浆水与混凝土混在一起。 (5)导管布置间距大于导管扩散影响半径，使混凝土堆间搭接不良，出现泥夹层。 （6)混凝土和易性差，流动度过小,不能顺利摊开使之密实，而使泥浆水混入。预防措施 （1）基底为软土地基时,应将井底浮泥清除干净并铺碎石垫层.(2)导管下口距基底保持40cm为宜;首批灌注导管混凝土应通过计算确定，使混凝土能顺利从导管内排出扩散并与水隔离。（3）浇筑前导管中应设置球、塞等隔水，灌注导管应埋入混凝土堆中不小于15m。多根导管同时灌注时,混凝土面应平均升高，上升速度不应小于O25m/h，坡度不应大于1：5. (4)导管接头应用橡胶圈密封，避免漏水；导管焊缝应有足够的强度，防止破裂。(5)导管间距应控制在有效影响半径范围以内,一般取34m，使各导管的浇筑面积相互覆盖，导管直径宜为250300mm。（6)混凝土配合比要适当，保持良好的和易性和流动度，坍落度宜为1820cm，搅拌要均匀,浇筑应从最低处开始，由下而上分层浇筑，搭接严密,不使泥浆水混入.治理方法 封底混凝土存在泥浆夹层时，可采取压浆处理；或在上部加设适当厚度配筋面层加固。3.3.3.13封底混凝土不密实,现象表现为：封底混凝土不密实，存在蜂窝、孔洞。原因分析（1)混凝土配合比选择不当，初凝时间太短，坍落度过小，和易性差，混凝土不能很好扩散.(2）混凝土未连续浇筑，间隔时间过长，使混凝土失去流动性,扩散不开，不能自流密实。预防措施（1）封底混凝土配合比要适当，水泥用量一般为350400kg/m3；砂应用中、粗砂；砂率一般为45%50%；骨料粒径以540mm为宜；初凝时间应大于3h，水灰比不大于06；坍落度应为1820cm。为节省水泥，宜掺加适量木钙减水剂，使能较好地扩散，依靠重力和流态达到密实;或掺加水泥用量0530的絮凝剂，使混凝土拌合物遇水不离析，水泥不流失，可进行水中自落浇筑，落到水底混凝土可自流平，自密实。（2）混凝土保持在沉井全面积上连续浇筑，浇筑间歇时间不超过30min。治理方法个别蜂窝孔洞可凿去松散颗粒,冲洗干净后，重新浇筑混凝土;大面积蜂窝孔洞，不密实，应采取压浆加固处理。3。4顶管3。4.1方法简介顶管穿越施工设备主要包括千斤顶、高压液压站、工具管、顶铁及运土设备等。待沉井施工完成后,将设备安装就位，吊装套管、安装顶环，利用液压千斤顶顶推套管，每顶进一定行程，退回顶缸，操作人员进入套管内挖土外运，然后加入顶铁或套管继续顶进,循环作业，直至套管顶至对面接收坑；拆除设备,清理套管内余土,进行主管穿越。3.4.2顶力计算 工程施工采用DN12001202000钢筋混凝土管。 根据总顶力经验计算公式F=nGL 其中n-土质摩擦系数 G每米套管自重 L-顶管长度每米套管自重=材料密度每米套管体积=2。45103kg/m3(1.2+0.12)0.121m3=1.22t 顶管长度14m，土质淤泥质土，挖后不能形成土拱，摩擦系数取2.5 总顶力= nGL =2.51.2214=42.7t根据以上计算，结合我公司设备情况，本穿越地段穿越采用300吨电动液压千斤顶进行施工。3。4。3施工工艺流程图施工准备测量放线作业坑开挖作业坑处理工作面挖土挖土地测量纠偏放线安装管节轨道及设备安装顶进顶进退程加顶铁管内运土土方提升弃土3。5主要工序施工方法及措施3。5.1排水及围堰由于施工场地紧靠文登河,地下水位较高，在2。0m左右，根据现场实际情况,应将管涵处上下游各20m范围内进行围堰排水。围堰采用编织袋装土进行维护，围堰底宽为4米,顶宽为2米，深度应嵌入河底.围堰完成后进行排水断流，施工期间随时排水，派水泵采用一台DN50污水泵和一台DN100污水泵配合进行，管道焊接完成后，拆除围堰，恢复河道。3.5。2测量放线及开凿洞口1）根据设计给定的控制桩位，用全站仪放出穿越中心轴线，并定穿越中心桩，施工用地边线桩，撒上白灰线。2)放线同时放出操作坑与接管坑的位置和开挖边线。3）保护好管涵两侧中心线上的标志桩,以便按该桩测量、复核操作坑开挖深度和穿越准确度。4）在穿越点附近构筑物上设置临时水准点,便于在穿越过程中复合套管标高。5)测量放线完成后，人工及机械配合开凿混凝土洞口，洞口直径选择1600mm，洞口开凿完成后，应将洞口外2米范围内进行锚喷护壁.然后吊装首节混凝土管。3。5.3顶管设备安装就位3.5。4设备下坑前，要对已挖好的坑基进行高程复测，符合技术要求.3。5。5 安装刃脚刃脚装于首节管端部，刃脚由外壳内环和肋板三部分组成，刃脚外壳套于顶进管外部,遮板端部呈2030角,尾板宽度1520厘米。1遮板 2尾板 3套管壁 4环梁 5筋板 3.5。6 安装管节管节安装下坑前应先进行外观检查包括管端面的平直度，管壁表面的光洁度及端面上有无纵向裂缝,检查合格的管子用吊车吊到顶管工作导轨上，准备连接顶进。3。5。7 千斤顶着力点距顶管端面上的部位是离管底1/3管径处。故千斤顶下面需要搭台,但要按管中线对称布置。管道前端面安装刃角，起切土的功能，减小顶进阻力,控制塌方. 管道顶进时所用顶铁包括环形顶铁，方顶铁和横铁。 环形顶铁安放在管端面处，它的内、外径尺寸要与管端面尺寸相适应，厚度300500毫米.它的作用是使方顶铁传来的顶力较均匀地分布到被顶管端面上，以免管端面顶坏。 方顶铁是在顶管过程中调节间距的垫铁,因此方顶铁的长度要根据千斤顶的冲程、管节长度而确定。方顶铁的两顶端面严格要求平整与平行，若达不到这一要求时不可使用。因为顶端间不平行,在作业时容易发生顶铁外弹. 顶管横铁安在千斤顶与方顶铁之间，将多只千斤顶的顶推力传递到两侧的方顶铁上。横铁断面尺寸300300毫米，长度按被顶管口径及千斤顶数量确定，公路（铁路）套管规格为DN1500mm砼混凝土管，横铁长度应为1。6米。制做时，要求工作面要平行和平整，特别是中间一条焊缝要避免凸出。 1.钢筋砼后背墙 2。套管 3.环向顶铁 4.纵向顶铁 5。横向顶铁 6。千斤顶 7.集水坑 8。方木 9.基础 图4.5.4-1 顶管穿越示意简图3.5。8顶管作业3.5。9顶进也就是把管节沿导轨推顶到已挖好的土洞内的作业,顶进操作要坚持“先顶后挖,随顶随挖”的施工原则。 千斤顶顶进一个冲程后,千斤顶复位，在横铁和环形顶铁间装进合适的顶铁，然后继续顶进. 顶铁安装应平直，顶进时严防偏心，以免使顶铁崩出伤人。顶进时注意油压变化，发现不正常时立即停止顶进，并检查原因。千斤顶活塞伸展长度应在规定范围内，以免损坏千斤顶结构。在整个顶进操作中应坚持连续作业，若顶进间隔时间过长，土拱容易下塌,使顶力增大.3。5.10管道接口管节稳定后，在管内侧两管节对口的地方按设计要求用垫油毡或麻辫石棉水泥填充密封，在管内用钢涨圈将两节管接口支撑牢固，使接口处于刚性连接，避免在顶进中受力产生错口，保证顶进过程中高程和方向的准确性.钢涨圈是用610mm钢圈焊成的圆环，宽260300mm，环外径比钢筋混凝土管内径小3040mm。 1木楔 2套管 3钢涨圈 4麻辫 3。5.11挖土顶进管节的方向和高程的控制，主要取决于挖土操作，工作面上挖土不但影响顶进效率，更重要影响质量控制，这就要求对挖土有严格的要求。1)必须在规定的范围内开挖，不得超挖，管底土基弧度在120 135范围内一定要保持管壁与原土层表面吻合。2)在人工挖土时，不得搅动管底下部的地基土.3）根据土质情况，工作面向前顶进一次然后进行挖土工作,挖出的土要及时外运。4）顶进后要及时测量，保证管中心线偏移控制在较小的范围内。5）挖土时尽量开挖中心部分除了纠偏差以外，基本上用人工挖土，避免在水泥套管外侧形成空洞。套管每顶进一根进行一次测量，若发现偏差,及时进行纠正。3.5.12从工作面挖下来的土，要及时通过管内小车水平运输至工作坑内，在坑顶设置三角支架并安指定滑轮作为土方垂直运输机械，并将土运至距坑口10米以外固定堆土场，然后采用自卸汽车运至堆土场,保持现场清洁.3.5.13 设备吊拆当套管顶进至对面接管坑时，套管穿越完毕,吊拆设备，清除管内余土，进行误差测量.3。6穿越管线根据现场实际情况,顶管完成后应立即进行管道穿越工作，管道穿越以6米为一节，在井下进行焊接，焊接完成后，应请业主、监理单位现场进行照相,显出水片，合格后立即进行焊口防腐补口工作。然后从接收井一侧将管道（按设计图纸要求安装好套管与主管之间的绝缘支撑）全部平稳拖进套管内，进行两侧弯头焊接及管道连头工作。最后按设计要求进行套管与主管之间的封堵工作.3。7将穿越施工中留下的废钢铁、防腐材料、污水、油迹及其它废弃物等全部清除.4。质量控制与误差校正4。1质量控制4.1。1顶管的质量要求1）上下偏差:偏差不应大于200mm。2）水平偏差不应大于套管长度的2（1.08m)。3)顶管中心线允许偏差不得超过顶进长度的1。5，顶进位移纠偏时，每次纠偏角度不宜过大,可根据管径、顶进长度和土质情况确定，一般在520之间为宜。4。1.2顶管质量的检测 管节在顶进时，必须对顶进管段中线的方位及高程严格控制,以保证顶管的质量。顶管时的中线容易产生方位和高程上的偏差。其原因有以下几个方面:1)由于两侧千斤顶的顶力不对称,或后背发生倾斜，造成中线左右偏离。2）由于顶力作用点和管中线不一致，造成中线左右偏差。在前方挖土时，管底超挖而使高程起伏的不均现象。3)顶管的端面或后背上下部位的土壤承载力相差较大。4）导轨安装有较大误差。5）顶铁制造质量差，受力后变形。根据设计要求，工作坑的方位、高程、标定管道中心线、设定临时水准点等，都要进行精心测量，开始顶进的首节测量非常重要，首节管顶进好坏、方位是否正确直接关系到顶进的质量。对每节管吊装下坑组对时,要及时进行相关的测量,并在正常顶进13米时就应测量一次，管线位置发生顶偏移时,要及时采取校正措施。4.1.3顶管质量的控制1）顶管高程的控制，可在顶坑中悬空固定水准仪，在顶管首端设立十字架。每次测量时，若十字架在管首端的相对位置不变，水准仪的高程亦固定不变，只要量出十字架交点偏离的垂直距离，就可读出顶管的高程偏差。若水准仪从坑外引进绝对高程，那么顶进管段的各点高程也可推测出来.顶管时的方位偏差,可在坑上面引出中线,在中线方位的两点向坑内吊设两根垂球线，若管首端通过中心点的垂球线和上两垂球线在一条直线上，则顶管方位是准确的，否则存在偏差。 2)对管内工作面已挖成形，要由专检人员进行质量检验符合要求后,方准进行顶进作业。 3)对含水量大的粉土、砂土、砂砾土挖土后不能形成土拱，可采取润滑处理，以减少管壁与土壤的摩擦。采用触变泥浆可减少顶管顶力达2/3左右，同时在松散的土层中顶进,用它可对管周围土质起到加固作用.防止土拱的坍塌.触变泥浆是一种由特殊粘土（高岑土，有称膨润土）掺合2-3的碳酸钠而成，为了增加上述触变泥浆凝固后的强度，又掺入凝固剂（石膏）。但使用凝固剂时，还必须同时掺入少量缓凝剂（工业六糖)和塑化剂(松香酸钠）。 应用触变泥浆顶管时，在管前方外缝隙处加前封闭管，在工作坑管外壁缝隙处加后封闭圈。泥浆调剂后通过压缩空气经压浆罐,输浆管、分浆罐及喷浆管等送至管外壁四周.形成一个泥浆环。.4。2顶管偏差校正在顶管过程中校正偏差是保证顶管质量的有力措施,偏差是逐渐积累起来的，也只有逐渐校正过来,偏差过大校正就很困难，因而在顶管过程中应勤校测，发现偏差及时校正。校正的方法分坑内和管端面纠偏这两类方法，具体作法如下：4。2。1挖土校正法：在管子偏向设计中心的一侧适当超挖，而在相对的一侧不超挖或留坎，使管子在继续顶进中，逐渐回到设计位置,校正中不得猛纠硬调，以防产生相反结4.2.2顶木校正法：当偏差大于20毫米或者用挖土法校正无效时，可用圆木或方木一端顶在管子偏离设计中心的一侧管壁上，另一端装在垫有钢板或木板的管前土壤上，支架稳固后开动千斤顶，利用顶进时顶木斜支管子所产生的分力，使管子得到校正。4。2。3千斤顶校正法:这种矫正法基本上同顶木校正法，即用小千斤顶接一短顶木，利用小千斤顶的顶力使管位得到校正。4。2.4加垫块校正法:即在顶管末端与顶铁间的适当位置垫上一块相应厚度的楔形钢板，使顶铁和管间形成一角度，顶进时可使被顶管得到纠正。在顶进过程中每顶进一根套管，应纠偏3次,以保证轴线及高程的准确。5、施工机具配置5.1顶管穿越施工设备、机具表序号名称规格数量用途1液压千斤顶300吨1台顶管穿越2液压站1台动力3单斗挖掘机PC2201台挖土方4汽车吊车8t1台吊装5柴油发电机30kw1台动力源6值班面包车16座1辆接送职工7工具房1座物品堆放8DN50污水泵1台基坑降排水9DN100污水泵1台围堰排水10空气压缩机CV6/81台通风及喷水11起重汽车25吨1台吊装12全站仪1台测量用13水准仪DS31台测量用5。2沉井及管道施工设备、机具表序号机具设备型号或功率单位数量备注1搅拌机(斗容量0.4m3）H350台32柴油发电站35kw台33电动打夯机5。5kw台34切割机2。2kw台35钢筋弯曲机GW40台36钢筋调直机40台37平面振捣器2.2kw台38插入式振捣棒1.1kw台39电焊机手提式台110电焊机手提式台111林肯电焊机DC400台612一体焊机台213汽车吊8吨台214汽车吊25吨台215污水泵DN50台3基坑降排水16喷砂除锈设备套217空压机20m3台218抓斗机台35.3手段用料表序号名称规格数量用途1吊管带2根吊装砼管2道木250250200020根支撑3电缆三芯200m电源线4小推车1台推土5安全灯4盏照明6钢丝绳16mm100m吊装7靠背板2m2m1付止推8制作轨道6m1付运行导轨9顶铁150015001付推进10顶铁150010001付推进11顶铁160010001付推进12顶铁200010001付推进13自制护帽1付保护套管14尼龙绳20200m牵引15柴油0200kg16液压油N4650kg17爬梯1幅下沟18铁锹20把除土19出土斗1副出口20碘钨灯6盏照明21钢涨圈150013副加固接口6、人员配备（不包括管线安装）序号工种人数序号工种人数1队 长32技术、质量、HSE33测 量34机械25管 工46电工27起 重38电、气焊29司 机310炊事员211排土工24合计51人7、HSE与质量保证措施7.1HSE保证措施7。1.1现场设备较多，并且穿越时需连续昼夜作业，机械手精神会高度紧张，因此,要求施工人员相互关照,协同作业，时刻注意安全。7。1。2注意现场的安全用电。必须由专业电工进行电工作业，要时刻注意线路是否漏电.7。1.3试压要有专人负责，严格按照试压方案去做，要做好试压时安全防护工作。7.1。4穿越施工要由专业起重工指挥吊装，要采用通