淮北污水顶管施工方案改.doc

污水管网完善工程（一期）顶管专项施工方案编制： 审核： 批准： 二OO九年十二月二十八日第一章 工程概况及工程地质一：工程简况桓谭路（张寨路任圩泵站）污水管道工程，主管（d400）长400m，支管（d400管30m，d300管30m）检查井12座，采用开挖法施工，管材采用PE双壁波纹管。相山南路（相阳路沱河路）污水管道工程，主管（d300）长600m，检查井15座，采用开挖法施工，管材采用PE双壁波纹管。相山南路污水管道及泵站出水压力管道工程，主管全长2511.9m，其中d800主管长1931.7m，d1200主管长580.2m，管材选用F型钢筋混凝土顶管，均采用泥水平衡机械顶进法施工。钢管（d800压力管）长1065.8m，d300PE管长696.5m，采用开挖法施工，检查井69座，污水提升泵站1座。二：场地地形地貌拟建场地处于淮北冲积平原区，管线及附近场地平坦、开阔，地面标高为31.232.5米，区域地形、地貌属河流冲积平原地貌单元。三：场地工程地质及水文地质条件1、地基岩土的构成根据本次外业钻探、原位测试、土试资料成果及场地附近有关地质资料综合分析，拟建场地地基构成层序自上而下为： 第一层：填土：大部分管线段为路基填土，层厚1.01.5m，在西流河南、17号钻坑至24号钻坑有填埋深坑，深达4-6米，填筑料为块石、碎石。宿丁路至相阳路段的田地为耕土，松散。第二层：粘土：该层呈棕、棕黄，青灰色，可塑至硬塑状，中压缩性 ，结构性差，本层夹粉土，浅黄稍密至中密。层底约2060厘米为青灰色粘土，偶含青瓦碎块。本层物理性质指标：孔隙比:e=1.06，天然重度r=18.5KN/，平均液性指数IL=0.22,标准贯入试验击数5击，层位稳定，全场分布。 第三层粉质粘土：该层呈青黄杂色，褐黄色，硬塑状，中压缩性，有一定的结构性，含钙质结核，含量一般1020%，中下部部分分段含量稍多，层底以上0.51.0米含大量粉土。本层土基本物理性质：孔隙比e=0.705，天然重度r=19.9KN/，平均液性指数IL=0.08,标准贯入试验击数9击，层位稳定，全场分布。 第四层粉砂：本层呈浅黄色，中密状，砂粒均匀，低压缩性，扰动稳定性差，易塌孔，易沉砂。2 、地下水据勘探报告看，地下水位埋深约1.5米2.5米。即标高29.6-30米，据各层土结构构造判断该水位属地下潜水位。不具承压性，水位变化主要受大气降水的影响，受天气、季节影响较明显 根据周围环境水文地质条件分析，该场地地下水对砼等建材及钢管有微弱腐蚀性。以上各层土的分布规律详见“工程地质剖面图”。四、基坑开挖与支护拟建场地工作坑开挖深度相对较大，采用沉井施工工艺，(1)抗浮设计水位综合场地地形、地貌及补给排泄条件，本工程地下防水设计及抗浮设计水位可按各段场地地表高程考虑。第二章 施工方案一、总体施工方案1、总体施工方案按施工图纸要求，东污2#东污36#均采用机械顶管施工工艺，管材采用F型砼管。顶管现场施工平面布置图见下图。 顶管现场施工平面布置图土石方、泥浆临时堆放区高压油泵工 作 井管材临时堆放区 明埋管现场施工平面布置图 二、 顶管工程施工采用机械式顶进工艺施工。工作井与接收井均采用沉井施工，在每个工作井与接收井旁设深井降水。1、排水管材顶管段重力管道选用8001200F型钢承口承插式钢筋砼管(级)。2、工作井与接收井的布置平面示意图见下页 顶管工程共设沉井式顶管工作井13座，沉井式顶管接收井9座。 工作井东污4#东污19#污水管线东污35#工作井污36#工作井东污20#东污5#东污21#东污6#东污22#东污7#工作井东污8#东污23#工作井东污24#东污9#东污10#东污25#东污26#东污11#东污27#工作井东污12#工作井东污28#东污13#东污29#东污14#东污30#东污15#东污31#工作井东污32#工作井东污16#3、工作井与接收井的结构形式以及施工方法。工作井与接收井均采用钢筋砼沉井方法施工，在工作井及接收井四周进行帷幕加固处理，每个工作井与接收井旁设两口深井，用来降低工作井与接收井的水位。一、深层搅拌桩截渗施工根据工程设计及工程水文地质条件，本工程工作井及接收井沉井考虑采用深层搅拌桩形成连续帷幕进行截渗。截渗帷幕底高程低于沉井刃脚底高程4m。（1）、施工准备 1、深层搅拌桩施工场地应事先平整，清除桩位处地上、地下一切障碍(包括大块石、树根和生活垃圾等)。场地低洼时应回填粘土，不得回填杂土。 2、水泥搅拌桩应采用合格的42.5级普通硅酸盐袋装水泥以便于计量。使用前，承包人应将水泥的样品送中心试验室或监理工程师指定的试验室检验。 3、水泥搅拌桩施工机械应配备记录仪，以便了解和控制水泥浆用量及喷浆均匀程度。监理工程师跟踪记录。 4、水泥搅拌桩施工机械必须具备良好及稳定的性能，所有钻机开钻之前应由监理工程师和项目经理部组织检查验收合格后方可开钻。5、施工工艺流程桩位放样钻机就位检验、调整钻机正循环钻进至设计深度打开高压注浆泵反循环提钻并喷水泥浆重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度反循环提钻至地表成桩结束施工下一根桩。（1）设计参数及要求 水泥掺入比12； 室内配合比设计7d无侧限抗压强度：qu0.8MPa，28d无侧限抗压强度：qu1.6MPa，90d无侧限抗压强度：qu2.4MPa；（2）施工控制a、项目经理部指派专人负责水泥搅桩的施工，全过程旁站水泥搅拌桩的施工过程。应将现场技术员、钻机长、现场负责人、水泥搅拌桩桩长、桩距等制成标牌悬挂于钻机明显处，确保人员到位，责任到人。 b、水泥搅拌桩开钻之前，应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象，待水排尽后方可下钻。 c、为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求，在主机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。d、对每根成型的搅拌桩质量检查重点是水泥用量、水泥浆拌制的罐数、压浆过程中是否有断浆现象、喷浆搅拌提升时间以及复搅次数。 e、为了确保桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要求，每台机械均应配备电脑记录仪。同时现场应配备水泥浆比重测定仪，以备监理工程师和项目经理部质检人员随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求。 f、水泥搅拌配合比：水灰比0.450.50、每米掺灰量80kg、 g、水泥搅拌桩施工采用二喷三搅工艺。第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻，喷浆量应小于总量的1/2，严禁带水下钻。第一次下钻和提钻时一律采用低档操作，复搅时可提高一个档位。每根桩的正常成桩时间应不少于40分钟，喷浆压力不小于0.4MPa。h、为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量，第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30秒，进行磨桩端，余浆上提过程中全部喷入桩体，且在桩顶部位进行磨桩头，停留时间为30秒。 i、施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加50kg。若储浆量小于上述重量时，不得进行下一根桩的施工。j、施工中发现喷浆量不足，应按监理工程师要求整桩复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量。如遇停电、机械故障原因，喷浆中断时应及时记录中断深度。在12小时内采取补喷处理措施，并将补喷情况填报于施工记录内。补喷重叠段应大于100cm，超过12小时应采取补桩措施。 k、现场施工人员认真填写施工原始记录，记录内容应包括：1施工桩号、施工日期、天气情况；2喷浆深度、停浆标高；3灰浆泵压力、管道压力；4钻机转速；5钻进速度、提升速度；6浆液流量；7每米喷浆量和外掺剂用量；8复搅深度。 m、 搅拌桩的搭接方法本工程桩直径600mm，桩间搭接200mm，搅拌桩的搭接以及成形搅拌桩的垂直度补正是依靠搅拌桩单孔重复套钻来实现的，以确保搅拌桩的隔水帷幕作用。二、工作坑深井降水1、地下水分布情况场地地下水总体较为丰富，地下水位属潜水，第二、第三层旱裂发育，一般裂割成块状，裂隙连通较好，透水性较强，地下水不具承压性，第二、第三层渗透系数K为6.00E-05/S较大。粉砂层渗透系数K为1.00E-05/S.水量补给来源主要为大气降水及地下径流补给。2、基坑降水方案鉴于本工程的水文地质特点土质含水量丰富。地质勘察报告显示该第二、第三层渗透系数K为6.00E-05/S，根据我公司以往施工经验，该渗透系数值偏大，现场施工时建议:建设单位、监理单位对该土层的渗透系数进行原状土测定实验以确保降水设备能力准确确定。为保证基础工程干地施工和基坑的稳定，采用以下降水措施：（1）考虑第三层含水，基坑开挖穿过第二、第三层，进入第四层。拟用深井降低该层的含水和地下水位，以保护基坑开挖和正常施工，确保基坑稳定；（2）对于其他土层渗透性大的区域，深井在穿过这些土层时，全部采用无砂管，以利于这些土层中的水渗入深井。3、深井降水设施的布置（1）、深井降水设施平面布置根据现有水文地质情况和现场情况，采用深井降低基坑地下水位，其布置方案为：在距每个沉井外壁4m处对称布置两口深井，见下图。井底进入第四层中粉砂层不小于9m，井深为20m。配4JD-102深井泵抽水。深井布置在原地面。深井 污水管道轴线沉井 4m 深井 （2）深井井管高程布置和结构为提前完成深井，尽快降低地下水位，为顶管工作坑施工创造条件，工程开工后尽快实施深井工程，因此，深井从地面开始施工。深井必须穿透第四层，透水层顶高程约为29.5.0 m，勘察报告未确定透水层底高程，平均井底高程确定为22m，水泵高程确定在21m，抽水顶高程23m。透水过滤管采用水泥无砂管，内径0.4m透水管，水泥与碎石比例1:5，碎石粒径510mm，孔隙率约为20%左右，水泥标号为32.5级，水灰比为0.4，每1节管长1.0m，（3）基坑总涌水量本工程地面高程平均约30.5m，污水管道中心降低后的水位拟定为10.5m(管道最低高程21.32)高程，考虑降水的漏斗效应，井底高程设计为10.5m高程，井深为20m。Xa0.2m降水深度S29.5-236.5m。滤管长度L29.5-236.5m。s/(s+L)=6/(6.5+6.5)=0.5，取=1.7含水层有效深度Haa*(s+L)=1.7*(6.5+6.5)=22.1m影响半径R1.95*s*(Ha*K)0.5=1.95*6*(22.1*2.592)0.5=88.552m井点系统的假想半径X0=(7.8+4+4)/2=7.9 m基坑总涌水量按无压非完整井进行计算。1.366*3*10-3*10-2*(2*22.1-6)*6/(lg88.552-lg7.9)=777.60m3/ d（4）管井滤水管的滤水量井管采用直径为0.4m的透水管，井管出水量为：q=65dLK1/3=653.140.47(310-310-2)1/32=1570.035 m3/ d777.60m3/ d以上计算结果说明管井的滤水管的滤水能力超过渗流能力,所以布置的降水深井井数和井距满足本工程基坑降水要求。（5）选择抽水设备 水泵所需流量: Q1=1.1Q/2=1.1777.60/2=427.68m3/ d=17.82 m3/ 水泵扬程: HS30.5-21=9.5m根据Q1及HS查得，选用4JD-102深井泵抽水.（5）深井降水施工措施为了确保深井降水效果，采用清水固壁，造孔机械采用机械锅锥，造孔孔径为600mm。造孔时，井内水位高于地下水位2.0m以上。造孔结束后，进行封底，逐节组装下沉井管，井管接头用宽20cm的土工布围23圈，竖向置长竹片数道用铅丝箍紧，滤管外包80-100目尼龙网二道。井管与孔壁间均为填满粗砂。沉井降水抽水期间要采用有效措施防止粉土流失，造成沉井及顶管下沉。在下管时应检查井管接头是否牢靠，井底亦采用土工布包裹好，井底及井管外壁均采用中粗砂回填。在深井抽水期间，经常检查抽出水是否含有粉土成分。（6）、深井施工工艺井点测量定位挖井口安放护筒钻孔回填井底砂基层吊放井管回填井壁与孔壁间的过滤层洗井井管下设水泵安装抽水控制线路试抽水正常降水降水完毕后拔井管封井。4、坑底结构及施工方法工作井开挖支护至设定高程后，对底部土方进行修整，用C15毛石砼进行封底，其上分层浇筑400厚C25砼，400C25钢筋砼做为工作坑的底板。4、工作坑施工方法4.1、工作坑、接收井位置选定根据设计图纸井位的设置，将全线工作坑分成13个工作坑，工作坑深度都超过5米，为深基坑，顶管深基坑施工时，在现场设置的深基坑临时性设施包括后背、导轨和基础等。深基坑是人、机械、材料较为集中的场所，因此深基坑的选择位置应考虑以下原则：尽可能利用坑壁原状土后背。尽量选择在管线上的附属构筑物检查井处。深基坑处应便于排水，出土和运输，并具备有堆放少量管材及暂时存土的场地。深基坑尽量远离建筑物。根据工程设计及施工现场，设置13个工作坑及9个接收井，工作坑设“工作坑与接收井平面布置图”。工作坑外径尺寸为7.0m，内径为6.0m，平均高约9.3m，井壁厚0.5m。顶管接收井外径尺寸为4.7m，内径为4m，平均高约8.5m，井壁厚0.35m。混凝土强度等级为C25。4.2、沉井施工工艺施工准备放样复核基坑开挖砂垫层素砼垫层刃脚制作（钢筋、模板、砼浇筑）第二节（钢筋、模板、砼浇筑）养护至砼强度大于75以上拆除垫层挖土沉井下沉封底底板施工基坑回填。（1）、施工准备泥浆池根据施工现场情况在工作坑现场开挖20*25米深2米的泥浆池，作为下沉和管道顶进时泥浆循环池，泥浆池边离工作坑边15米以外。根据地下水位及土质情况，第一次开挖至现场原地面下约3m到4m，采用基坑明排水作业。（2）、基坑开挖与回填挖土用1台1m3履带式反铲挖土机挖土，配合人工修坡和平整场地，挖出的土方除部分堆在周围修筑0.3m高0.3m宽的护道、挡地面雨水外，剩余土方汽车全部运至弃土场弃置。基坑按1:2放坡系数进行开挖，开挖深度4m。基坑回填采用粘土人工回填，层厚150mm，打夯机夯实。（3）、刃脚支垫砂垫层厚度根据沉井重量和垫层底部地基上的承载力计算。工作坑采用0.3m厚砂垫层，砂垫层上浇筑20厚C15砼垫层,接收井采用0.3m厚砂垫层，砂垫层上浇筑20厚C15砼垫层,选用中砂，用平板振动器分层振捣（层厚小于30cm）并洒水，控制干容重1.56t/m3。（4）、刃脚制作、模板支设沉井井壁采用木模板拼装。考虑浇筑速度快，对模板产生很大的侧压力，用12mm对拉螺栓固定，螺栓纵横向间距均为0.5m，中部设止水片，与螺栓接触的一圈满焊。为确保刃脚施工稳定刃脚部分可用砖筑作外模板。内、外壁模板稳定，采用在井架外搭设双排钢管脚手架。对于井壁上预留管道孔，为防止下沉时重量不等，影响重心偏移和泥水涌入井内，施工中采取在洞口内外预埋钢框和螺栓，用钢板、木板封增长，中间填与孔洞重量相等的砂石配重量。为防止井壁发生渗水现象，在拆模后对对拉螺栓孔处进行防水处理。对拉螺栓孔的内外端部，均凿除小垫木，在凹进部位用1：2水泥砂浆抹平，外层作10mm厚防水砂浆灰饼，再涂刷2层防水胶将其覆盖。、钢筋绑扎A；钢筋在现场机械成型，人工绑扎。B;每节井壁竖筋一次绑扎好，水平筋分段绑扎，与上节井壁连接处，伸出插筋，接头错开1/4，并采用绑扎连接方法。C；为保证钢筋位置正确。垂直钢筋间距采用开槽口的木卡控制，水平筋间距选用一批竖筋按间距焊上短钢筋头控制。、混凝土浇筑A;混凝土采用商品砼，垂直水平运输采用泵车。B；浇筑采用分层平铺法，每层厚度控制在30cm50cm均匀浇灌，一次连接浇灌完，灌筑混凝土时应沿着井壁四周对称进行，避免混凝土面高低相差悬殊，压力不均而产生基底不均匀沉降，每层混凝土要求在2小时振捣完毕。C上节混凝土须待下节混凝土强度达到70%后浇筑，接缝处应经凿毛及冲洗处理，并先铺与砼成分相同的水泥砂浆一层，在浇注砼。D;混凝土采用自然养护，为加快拆模下沉，在混凝土中掺加促凝剂、减水剂。E;井壁混凝土外表面如有蜂窝、麻面等缺陷，应用水泥砂浆仔细修补平整。、刃脚垫架拆除A;沉井拆模板在混凝土强度达到25%即可拆除，刃脚垫架在混凝土达到100%强度始可拆除破土下沉。B;在破碎砼垫层之前，应对封底及底板接缝部位混凝土进行凿毛处理。破除应在专人指挥下分区、依次、对称、同步地进行。C;拆除方法是将砼垫层底部的砂挖去，使垫层下空，刃脚下应随即用砂或砂砾回填夯实，在刃脚内外侧应夯筑成小土堤，以承担部分井筒重量，接着破碎另一段，如此逐点进行，破除垫层时要加强观测，注意下沉是否均匀，如发现倾斜，应及时处理。(5)、挖土下沉沉井每层挖土量较大，挖土采用机械与人工配合进行，根据土质情况，采用碗形挖土自重破土方式。采用液压反铲长臂挖掘机1台，从中间开始挖向四周，均衡对称地进行，使其能均匀竖直下沉。每层挖土厚度为0.5m，在刃脚处留1.21.5m宽土台，用人工逐层切削，每人负责23m一段。方法是按顺序分层逐渐往刃脚方向削薄土层，每次削515cm，当土垅挡不住刃脚的挤压而破裂时，沉井便在自重作用下破土下沉。削土量应沿刃脚方向全面、均匀、对称地进行，使均匀平稳下沉。刃脚下部土方必须连挖边清理。挖土时着重注意先挖隔仓，减少底梁地基反力，防止底梁搁裂。碰到硬土层时，当土垅削至刃脚，沉井仍不下沉或下沉不平稳，则须按平面布置分段的次序逐段对称的将刃脚下挖空，并挖出双脚外壁10cm，每段挖完后用小卵石，可使沉井因均匀的减少承压面而平稳下沉。在沉井开始下沉和将沉至设计标高时，周边开挖深度应小于30cm，避免发生倾斜。尤其在开始下沉5m以内时，其平面位置与垂直度要特别注意保持正确，否则继续下沉不易调整。沉井下沉至离设计高程1m时，控制下沉速度，测自沉量，制定最后一层土开挖方案，并进行自沉控制。、沉井下沉前准备下沉时沉井强度应达到设计要求后方可下沉，下沉前孔洞采用砖砌24墙措施，封闭应满足侧压力的要求，并方便以后施工的拆除。下沉前先凿除刃脚素砼垫层和砖胎模，垫层拆除应先内后外对称进行，并用吊车、反抓斗将井内碎砖清理干净。在沉井四周壁上画出测量标记、并设立水平指示尺。、土方吊运沉井内挖出的土方，由长臂挖掘机挖掘，人工配合，运输，土方运出后堆于坑边，待到土方堆放一定数量时，用翻斗汽车运到弃土场堆放。、测量控制与观测沉井位置的控制，在井外地面设置纵横十字控制桩，水准基点。下沉时，在井壁上设十字控制线，并在四侧设水平点，于壁外侧用红铅油画出标尺，以测沉降。井内中心线与垂直度的观测系在井筒内壁纵横四或八等分标出垂直轴线，各吊垂球一个，对准下部标板来控制。挖土时随时观测垂直度，当垂球离墨线边达50mm。即应纠正。沉井下沉过程，每班至少观测两次，并应在每次下沉后进行检查，做好记录。当发现倾斜、位移、扭转时，应及时通知值班队长，指挥操作工人纠正，使在允许偏差范围以内。当沉至离设计标高2m时，对下沉与挖土情况应加强观测。、下沉倾斜、位移、扭转的预防及纠正沉井纠偏应作到勤测勤纠，小角度纠偏。避免因纠偏幅度过大而对周边土体产生较大扰动。同时为防止沉井下沉对土体有较大扰动，可采用空气幕作为辅助下沉、纠偏措施，可有效减小沉井下沉对周边土体的扰动。施工中，在沉井壁上对称设4个观测点，每天定时测量，一般不少于四次。测量结果的整理是以4个点下沉量的平均值作为沉井每次的下沉量，以下沉量最大的一点为基准与其他各点的下沉量相减作为各点的高差，来指导纠偏下沉 施工。在沉井下沉过程做到，刃脚标高每班至少测量二次，轴线位移每天测一次，当沉井每次下沉稳定后进行高差和中心位移测量。沉井初沉阶段每小时至少测量一次，必要时连续观测，及时纠偏，终沉阶段每小时至少测量一次，当沉井下沉接近设计标高时应进行跟踪观测。下沉过程中，应做到均匀，对称出土，严格控制泥面高差，当出现平面位置和四角高差出现偏差时应及时纠正，纠偏时不可大起大落，避免沉井偏离轴线，同时应注意纠偏幅度不宜过大，频率不宜过高。沉井在终沉阶段应以纠偏为主，应在沉井下沉至距设计标高2m为沉井终沉控制阶段，1m时基本纠正好，纠正后应谨慎下沉，在沉井刃脚接近设计标高30cm以内时，必须不再有超出容许范围的位置及方向偏差，否则难于纠正。A；造成沉井产生倾斜偏转的常见原因：a 沉井刃脚下土层软硬不均匀；b 没有均匀除土下沉，使井孔内土面高低相差很多；c 刃脚下掏空过多，沉井突然下沉，易于产生倾斜；d 刃脚一角或一侧被障碍物搁住，没有及时发现和处理；e 由于井外弃土或其他原因造成对沉井井壁的偏压；B;纠偏方法沉井在下沉过程中发生倾斜偏转时，应根据沉井产生倾斜偏转的原因，可以用下述的一种或几种方法来进行纠偏。确保沉井的偏差在容许的范围以内。a 偏除土纠偏沉井在入土较浅时，容易产生倾斜，但也比较容易纠正。纠正倾斜时，一般可在刃脚高的一侧取土，必要时可由人工配合在刃脚下除土。随着沉井的下沉，在沉井高的一侧减少刃脚下正面阻力，在沉井低的一侧增加刃脚下的正面阻力，使沉井的偏差在下沉过程逐渐纠正，这种方法简单，效果较好。纠偏位移时，可以预先使沉井向偏位方向倾斜。然后沿倾斜方向下沉，直至沉井底面中轴线与设计中轴线的位置相重合或接近时，再将倾斜纠正或纠至稍微向相反方向倾斜一些，最后调正至使倾斜和位移都在容许范围以内为止。b 井外射水、井内偏除土纠偏当沉井入土深度逐渐增大，沉井四周土层对井壁的约束力亦相应增加，这样给沉井纠偏工作带来很大的困难。因此，当沉井下沉深度较大时，若纠正沉井的偏斜，关键在于破坏土层的被动土压力。高压射水管沿沉井高的一侧井壁外面插入土中，破坏土层结构，使土层的被动土压力大为降低。这时再采用上述的偏除土方法，可使沉井的倾斜逐步得到纠正。在有条件时，还可以在沉井顶部加偏压重的方法来纠正沉井的倾斜。c 压重纠偏在沉井高的一侧压重，最好使用钢锭或生铁块，这时沉井高的一侧刃脚下土的应力大于低的一侧刃脚下土的应力，使沉井高的一侧下沉量大些，亦可起到纠正沉井倾斜的作用。这种纠偏方法可根据现场条件进行选用。d 沉井位置扭转时的纠正沉井位置如发生扭转，可在沉井偏位的二角偏出土，另外二角偏填土，借助于刃脚下不相等的土压力所形成的扭矩，使下沉过程中逐步纠正其位置。(6)、封底当沉井沉到设计标高，经23d下沉已稳定，或经观测，在8h内累计下沉量不大于10mm时，即可进行沉井封底。沉井施工时因采用了深井降水，因此在封底施工时不需考虑地下水的影响。封底分几步进行。第一步先进行土形整理，将土体修整到预定高程。第二步在沉井底部修整的土面先铺设90厚毛石砼进行封底，第三步将刃脚混凝土凿毛并洗刷干净,浇筑40厚C25钢筋砼底板，浇筑应在整个沉井面积上分层由四周向中央进行，并捣固密实。（7）、施工质量标准、沉井制作要求A沉井制作尺寸与设计尺寸允许偏差，绝对值小于20mm；B井壁厚度偏差小于15mm；C混凝土保护层偏差小于15mm；、沉井下沉质量要求A刃脚平均标高与设计标高偏差不超过50mmB水平位移不超过下沉总深度的1%C任意两点的高差不得超过两点间水平距离的1%5、工作坑、接收井结构尺寸验算顶管采用双向顶进，工作坑采用直径6.0m的钢筋砼沉井支护结构。顶管工作坑设计最大深度9.4米，顶管管径8001200mm。接收井采用直径4m的钢筋砼沉井支护结构。工作坑管道方向长度AA=L1+L2+L3+L4+L5+L6=2.0+1.5+0.35+0.3+0.4+0.3=4.85米并应满足泥水平衡机头的安设AL2+L3+L4+L7=1.5+0.30+0.2+4=6.0米式中：L1-管道长度（米），2.0米L2-千斤顶长度（米），1.5米L3-后背厚度（米），0.30米L4-顶进管节预留在导轨上的最小长度（米），取0.2米L5-管内出土操作时管尾预留空间（米），取0.4米L6-双向顶进时附近长度（米），取0.3米L7-泥水平衡顶管机机头长4米工作坑垂直管道方向长度BB=D+2B1+2B2=1.5+21.2+0.4=4.3米式中：D-管外径B1-深基坑管道两侧的工作宽度，当D1米时取1.2米B2-支撑材料厚度,本工程取0.20米故选用直径6.0m的圆形钢筋砼沉井能满足施工要求。6、工作坑、接收井支护结构顶管工作坑、接收井均采用钢筋砼沉井支护法施工，工作坑内径6000mm，壁厚500mm；接收井内径4000mm，壁厚350mm。井沉井边设深50cm集水井，以便雨水及地下渗水的抽排，沉井底板上设一个临时高程点。（1）、沉井设计与验算 t D t 受力计算简图、工作坑受外侧土主动压力验算不考虑土的内聚力（c=0）影响，取土的容重=19.4KN/m3，w=10KN/m3，=250，c=0。取受力最大处，即井底部验算，最大深度H=9.4m，h0=2m。D=6000mm，t=700mm。取最深处井外侧受土压力：P=Htg2（45-/2）+(-w)(H-H0）tg(45-/2)+(H-h0)w=19.49.4tg2（45-25/2）+（19.4-10）（9.4-2）tg（45-25/2）+（9.4-2）10=192KN/m2=0.192N/mm2工作坑所受环向应力：=PD/2t=0.1926000/（2700）=0.822N/mm2f=12.5N/mm2由以上验算知,环向应力小于允许应力f,故满足要求。、接收井受外侧土主动压力验算P=Htg2（45-/2）+(-w)(H-H0）tg(45-/2)+(H-h0)w=19.49.4tg2（45-25/2）+（19.4-10）（9.4-2）tg（45-25/2）+（9.4-2）10=192KN/m2=0.192N/mm2工作坑所受环向应力：=PD/2t=0.1925000/（2600）=0.800N/mm212.5N/mm2由以上验算知,环向应力小于允许应力f,故满足要求。、工作坑砼井筒与砖砌井筒连接处受外侧土主动压力验算不考虑土的内聚力（c=0）影响，取土的容重=19.9KN/m3，w=10KN/m3，=170，c=0。取受力最大处，即工作坑砼井筒与砖砌井筒接头处验算，最大深度H=3m，h0=2m。D=6000mm，t=500mm。工作坑砼井筒与砖砌井筒接头处外侧受土压力：P=Htg2（45-/2）+(-w)(H-H0）tg(45-/2)+(H-h0)w=19.93tg2（45-17/2）+（19.9-10）（3-2）tg（45-17/2）+（3-2）10=50KN/m2=0.050N/mm2工作坑所受环向应力：=PD/2t=0.0506000/（2500）=0.3N/mm2f=1.79N/mm2由以上验算知,环向应力小于允许应力f,故满足要求。、接收井砼井筒与砖砌井筒连接处受外侧土主动压力验算P=Htg2（45-/2）+(-w)(H-H0）tg(45-/2)+(H-h0)w=19.93tg2（45-17/2）+（19.9-10）（3-2）tg（45-17/2）+（3-2）10=50KN/m2=0.050N/mm2接收井所受环向应力：=PD/2t=0.055000/（2400）=0.313N/mm2f=1.79N/mm2由以上验算知,环向应力小于允许应力f,故满足要求。、工作坑沉井摩阻力沉井的刃脚处比井筒外径每侧增加200mm，以减小井筒与土体的摩阻力，刃脚下沉后至井筒后，井筒外壁与土体之间的空隙采用中粗砂回填，井筒处的摩阻力很小，可不考虑。因此，计算时只计算沉井刃脚处的摩阻力即可。沉井阻力PUfihi+qiAp3.14*7.3*3.2*2+0=147t式中P沉井阻力（t）U沉井周长（m）hi各土层厚度（m）fi井侧阻力系数（t/m2），取最大值，fi3.2Ap沉井截面积（m2）qi井底阻力系数（t/m2），沉井前将沉井底部土体清除，取qi0沉井自重（按刃脚2m，井筒7.0m计算）：刃脚底面截面积：3.14*(3.652-3.352)6.594m2；刃脚顶面截面积：3.14*(3.652-3.02)13.572m2；井筒截面积：3.14*(3.352-3.02)6.979m2；G=(6.594+13.572)*0.5/2+13.572*1.5+6.979*7.0*2.6=193t因G193tP147t，所以沉井能够自沉。、接收井沉井摩阻力计算沉井阻力PUfihi+qiAp3.14*5.1*3.2*2+0=102.5t沉井自重（按刃脚2m，井筒7.0m计算）：刃脚底面截面积：3.14*(2.552-2.352)3.08m2；刃脚顶面截面积：3.14*(2.552-2.02)7.856m2；井筒截面积：3.14*(2.352-2.02)4.78m2；G=(3.08+7.856)*0.5/2+7.856*1.5+4.78*7.0*2.6=125t因G125tP102.5t，所以沉井能够自沉。、工作坑封底及抗浮验算计算时按照水下封底砼厚度计算。由于水中封底砼质量较普通砼差，但本工程施工时有深井降水，按降低地下水位至刃脚底部。计算与施工按照最不利因素考虑。 沉 井C15毛石砼 C25砼圆形沉井封底，按周边简支支承的圆板计算，承受均布荷载时，板中心的弯矩M值，根据弯矩M配制底板砼的钢筋。根据地勘报告可知，地下水不具有承压性配制钢筋时留足够的富余量。Mmax=0.198pr3=0.198*89.6*3.2=581.33KNm式中：Mmax圆板的最大弯矩（KNm）p静水压力形成的荷载(KN/m2)，p=10*10-0.4*26=89.6KN/m2r圆板的计算半径（m），r=3.2m沉井底板上层配制16100钢筋，下层钢筋16200，钢筋保护层设为30mm。根据验算，能满足要求。沉井封底后，整个沉井受到井外地下水的向上浮力作用，应验算其抗浮安全系数K1，按沉井外回填土考虑。反摩阻力计算三段，一为刃脚，其数值与摩阻力相等；二为基坑回填间的井筒的反摩阻力，该段因井壁回填黄砂，反摩阻力很小，可不考虑；三为基坑回填后的砖砌井筒井壁的反摩阻力。K1=(G+f)/F1.25式中：K1抗浮安全系数G沉井自重（KN），G=193+99.49+56=348t=3480KNf 井壁与侧面土反摩阻力（KN），f=147+177=324t=3240KNF地下水向上浮力（KN），F=3.14*3.352*10*10=3524KN沉井钢筋砼井筒及钢筋砼刃脚的自重以上已计算过，为193t。刃脚的反摩阻力以上也已计算过，为147t。封底钢筋砼自重:3.14*3.22*0.4*2.6+(3.14*3.52+3.14*3.02)/2*0.9*2.2=99.498t砖砌井筒段自重：3.14*7.0*0.5*3*1.7=56t基坑回填后砖砌井筒反摩阻力P=3.14*7.5*2.5*3=177tK1=(G+f)/F=(3480+3240)/3524=1.911.25。因此，抗浮稳定。、接收井封底及抗浮验算Mmax=0.198pr3=0.198*89.6*2.353=230.24KNmp=10*10-0.4*26=89.6KN/m2r=2.35m沉井底板配制上部16100钢筋，下部钢筋为14200,钢筋保护层设为30mm。根据验算，能满足要求。抗浮验算：沉井钢筋砼井筒及钢筋砼刃脚的自重以上已计算过，为125t。刃脚的反摩阻力以上也已计算过，为121t。封底钢筋砼自重:3.14*2.352*0.3*2.6+(3.14*2.352+3.14*2.12)/2*0.6*2.2=34t砖砌井筒段自重：3.14*4.7*0.4*3*1.7=30t基坑回填后砖砌井筒摩阻力P=3.14*4.7*2.5*3=110tG=125+34+30=189t=1890KNf=121+110=231t=2310KNF=3.14*2.352*10*10=1734KNK1=(G+f)/F=(1890+2310)/1734=2.241.25。因此，抗浮稳定。、工作坑后背墙井壁受顶管反向力的抗剪、抗压验算V顶后背墙井壁受顶管反向力按照简支结构进行验算，反向顶力V通过钢后背均匀地作用于沉井井壁上。 h1Mmax h q h2 顶进力V h3 V底 剪力图 弯矩图q=V/h2=4909/3.5=1403KN/m后背底部剪力V底=qh2(2h-h2)/2h=1403*3.5*(2*9.4-3.5)/(2*9.4)=3996KN后背顶部剪力V顶=-qh22/2h=-1403*3.52/(2*9.4)=-914KN后背最大弯矩Mmax=qh22*(2h-h2)2/8h2=1403*3.52*(2*9.4-3.5)2/(8*9.42)=5692KNm沉井后背配制18200*200双层钢筋，钢筋保护层设为30mm。根据验算，能满足抗剪与抗弯要求。、沉井附属结构简述A;工作台搭设在工作坑的顶面，主梁采用槽钢，上面铺设木板，作为承重平台，中间留下管和出土的方孔为平台口，在平台口上设活动盖板。承重平台主梁必须根据荷载计算选用，主梁两端伸出工作坑壁搭地不得小于1.2米。平台口尺寸（长宽）为：长度L=l1+0.8宽度B=D1+0.8式中：l1-管子长度（米）D1-管外径（米）B、棚架搭设防雨棚罩以防雨棚布为工作棚。起重卷扬机、滑轮、吊车。7、顶管施工方法（一）、顶管施工工艺流程，见下页（二）、顶管掘进机选型顶管施工现场图施工准备测量放样现场平面布置起重设备安装注浆设备系统安装注浆材料配制基坑导轨安装后座钢板安装主顶油缸安装止水装置安装掘进机试运行破洞口砖封门主顶油缸推进出泥准备顶进纠偏泥浆压注操作控制顶进出泥接口检验施工准备纠偏测量砼管或钢管进场验收顶进设备安装掘进机井内就位掘进机出洞管道顶进砼管拼装或钢管焊接顶进结束1、机头系统根据地质勘察报告提供的土质分析，本工程顶管拟采用泥水平衡顶管机头。该机种的刀盘可根据前方土压力的变化自动伸缩，伸缩的同时进泥量也可随之变化。使前方平衡土压力始终保持定值，该机种是目前平衡土压力最准确的顶管机，可保证地面沉降量最小。泥水平衡顶管施工工法原理是将已调成一定浓度和比重的泥水，通过送水系统送至顶管机头处形成泥膜，由泥膜来稳定顶进面的同时，调节送水压力平衡地下水，同时由顶管机头刀盘切削土层，被切削下来的残土进入主切削刀后部开闭幅度可调的进泥口，由排水系统自动运送残土至地面，再由地面泥水处理设备将泥水和残土分离后，干的残土被运走，被分离的泥水再送入送水系统循环使用。当掘进机正常工作时，进排泥阀均打开，而机内旁通阀则关闭。泥水从进泥管经过进排泥阀门而进入掘进机的泥水仓里。而泥水仓里的泥水则通过由排泥管道排出，只要调节好进、排泥水的流量，就可以使掘进机的泥水仓中建立一定的压力。泥水平衡顶管机的特点是具有双重平衡功能，即其全断面的大刀盘能自动平衡顶进正面土体的土压力，同时，通过对泥水室进行泥水加压，又能平衡地下水压力。此外，还装有主顶速度检测仪、倾斜仪等可对顶进速度、机头旋转、水平倾角自动进行测量。机头内刀盘后部装有液压检测土压力的感应装置，随时监测正面土压力，当土压力变小时可提高顶速。土压力变大时则降低顶速，使土压力始终保持定值，平衡正面的土压力，从而达到避免前方土体塌陷而造成地面沉降。机头顶进时在刀盘与前方土体之间可形成一层泥膜，可达到稳定前方土体的效果可使顶进面始终处于平衡的最佳状态，有效地控制地表沉降于10mm以内。采用水力机械出土方式，纠偏系统由四组油缸组成，与轴线呈45布置，设置中继间，触变泥浆减阻。根据我公司以往吊运顶管机的经验，顶管机吊装初步选用50t吊车一次整体吊运，汽车运输。2、顶进系统主顶进系统由底架、油缸组、顶进环、钢后靠及液压泵站等组成，其主要功能是完成管节顶进，是顶管设备系统的主要组成部分。底架承托顶管机、顶进环、中继间、钢管管节。底架设有微调千斤顶和水平支撑，可以调节底架高程和水平位置，底架顶部设有内、外两副轨道，内轨做顶管机、中继间、混凝土管管节的承托及导向之用，外轨则为顶进环往返行走之用。导轨采用复合型导轨，选用钢质材料制作。导轨轨距可根据公式B=(D02D2)0.5计算，导轨采用装配式导轨，按所测设的轴线高程安装，导轨定位后必须稳固、正确，在顶进过程中承受各种负载时不变形、不位移、不沉降。二根轨道必须互相平行、等高、导轨的中心必须经常复核，以确保顶进轴线的精度，导轨的坡度应与设计管道坡度相一致。导轨安装应注意：两导轨应顺直、平行、等高，其坡度应与管道设计坡度一致。导轨安装的允许偏差：轴线位置3mm，顶面高程03mm，两轨内距2mm。安装后的导轨必须稳固，在顶进中承受各种负载时不产生位移、不沉降、不变形。导轨安放前，应先复核管道中心的位置，并应在施工中经常检查校核。油缸组油缸组由4只油缸分两列左右对称布置，并用可分式结构的支座固定，用联接梁连成一体。工作井内主顶装置采用4只油缸，该油缸行程1600mm，顶力2500KN/只，后座千斤顶提供的总顶力可达10000KN。液压泵站选用4台A2T28RP2斜轴式柱塞油泵，配备Y200L-6型电机。通过调速阀可改变油泵的流量，据顶进时的工况要求及时控制主顶油缸的顶速。以满足开挖面泥水平衡的条件，从而起到控制地面沉降的作用。钢后靠管节顶进时油缸的反力，通过钢后靠均匀地传递到工作井井壁上，避免井壁受力不均或局部受力过大造成井壁结构破坏。钢后靠安装时，应与顶进轴线保持垂直，与井壁间的空隙应用素混凝土填实，确保整体接触。手动变量轴向柱塞油泵配备Y180L-4型电机，通过变频调速可以改变油泵的流量，根据顶进时的工况要求及时控制主顶油缸的顶速，并可遥控操作。顶进环由顶环和顶座组成，顶环用螺栓固定在顶座上，顶座底设有滚轮，可沿底架上的外侧轨道往复运动，顶进时，油缸将顶环顶入混凝土管管节尾部，与混凝土管端部环垫板相贴，起对中和导向作用，并传递油缸顶力，均匀地作用在混凝土管管节上。3、出泥系统进水管路顺直，联接可靠不渗漏，进水宜进不含砂粒杂质的清水，压力为7090N/cm2。排出泥浆的泥水比例为1:8泥浆浓度，由装置在密封舱板下部的吸泥设备，通过管道压送至地面贮泥池作分离处理。注意调节进水量和排泥量以使之相互协调。（三）、泥浆系统泥浆减阻用泥浆减阻是长距离顶管减少摩阻力的重要环节之一。在顶管施工过程中，如果注入的润滑泥浆能在管子的外围形成一个比较完整的浆套，则其减摩效果将是十分令人满意的，一般情况摩阻力减至35kN/m2。本工程采用顶管掘进机尾部同步注浆和中继环后面管段补浆两种方式进行减阻。润滑泥浆材料主要采用钠基膨润土、纯碱、CMC。物理性能指标：比重1.051.08g/cm3，粘度3040s，泥皮厚35mm。浆液配比膨润土水纯碱CMS400kg适量6kg2.5kg注浆设备润滑泥浆用BW-2000压浆泵通过总管、支管、球阀、管节上的预备注浆孔压到管子与外侧土体之间，包住砼管。为确保本工程的顶管外壁能形成良好的泥浆润滑套，共设置二根总管，二套管路系统。一根专门用于掘进机尾部的同步注浆，另一根用于补浆。工作井至混凝土管内12m采用100胶管连接，其余全部使用4吋钢管，管间法兰接口。在过中继间位置做高压软管过渡。本顶管施工用的膨润土触变泥浆，是在地面压浆站配制后，通过二台液压注浆泵压入二根输浆总管，一根总管压注到机头后的储浆箱内，再由螺杆泵把储浆箱内的浆液压入掘进机尾部的同步注浆口。另一根总管压注到管节上设置的环形分管的各个注浆孔，不断补充管外壁渗透到土层中的泥浆，以便形成管节外围完整泥浆套（见下图泥浆系统图、注浆支路管路布置图）。机头后的第1号管子上的注浆断面为同步注浆。同步注浆的触变泥浆应随机头向前延伸，形成整环泥浆套。在机头后的1号注浆断面和地面注浆泵出口处各设置1只隔膜式压力表（表头压力P=0.6MPa）。1号注浆断面的4只压浆孔的压力要均衡，补浆断面的压浆孔压力也要均衡。如果在压浆过程中从压力表上反映出该断面上的各压浆孔存在压力差，应及时给予调整，使之压力相等，并使每个压浆孔不存在堵塞现象。泥浆浓度设定主要取决于土层的渗透系数，土层的渗透系数大，说明土层孔隙大，在土层孔隙大的情况下，如泥水不能在挖掘面形成泥层，挖掘面就会失稳坍塌。泥浆液如太浓，输送管路压力损失大，施工费用会提高，要权衡以上两个因素，取比较合理的泥浆浓度。（四）、照明和通风系统管道内的照明采用36V安全电压，照明电源由工作井内操作平台上的配电箱供电。工具管和中继间处均安装1KVA36V变压器，管道内照明灯每三节管节上装一只，功率为60W。管道内还设有应急照明系统，因故突然停电时，使用应急照明，保证施工人员安全撤离。照明电源由中继间电箱供电。管道内每10米装一只照明灯，功率60W。为防止电缆接头松动、接触电阻增加影响供电质量，将中继间电箱作为中间电缆接头箱，并配有一部分活动接头箱，既保证了接头质量，又可以避免包扎受潮而产生的漏电事故。应急电源采用的是地面备用一台发电机，在隧道内断电时及时供电以保证照明、通风、施工的正常进行。顶管施工采用压入式通风，空压机安装在地面工作平台上，用硬质PVC通风管道把风送至工作井底部，并用同直径的硬质PVC橡胶通风管道，从管内把风送至端部机头处。通风管要固定在工作井侧壁及钢管内壁的上边，固定要牢固。在中继间处采用风琴式软管，以利风管伸缩。在施工的全过程中风管要随着钢管的延伸而不断的接长，要确保管道通风，满足管道内施工需求。（五）、泥水出土系统泥水系统选用二台，一台放在地面上为送泥泵，另一台放在基坑下为排泥泵。进泥管路采用4钢管，排泥管路采用4钢管，管节接头为卡箍式活络接头。基坑内设有旁通装置等。（六）、顶管出洞口技术措施对工具管进、出洞口范围内的土体，施工时视土质情况决定是否进行加固。为了防止机头下沉，必须加延长导轨，其形式、材质与基坑导轨相同，长度为60cm，并将前三节钢砼管与机头做成钢性连接。将机头徐徐推进洞口，待刀盘全部进洞以后，装好止水圈。工具管安装调试完毕后，推进至预留孔1m处时停止。用空压机凿除沉井洞口封堵，尽快清理完毕。迅速将工具管推进土中，静候34小时，测出实际静止土压力，结合理论土压力，制定出控制土压力。顶管出洞过程中与正常顶进阶段，为了控制顶管的顶力，并保持地面沉降不超过允许值，需要以一定的压力向顶管管道与周围土体的环形建筑缝隙压注触变泥浆，如果不设置洞口密封装置或者洞口密封装置设置达不到设计要求，压注的触变泥浆就会通过洞口流人工作井内，无法形成完整的浆套，引起顶力上升，地面沉降增大，对顶管不利。在洞口外的土质差的工程条件下，还会造成泥土涌入工作井的情况，导致施工环境恶化，甚至无法顶进。工作井洞口止水装置应根据工作井的具体条件来进行。采用一种较简单的橡胶法兰的结构形式。根据预留的法兰，我们在法兰上安装工作井洞口止水装置。该装置必须与导轨上的管道保持同心，误差应小于2cm。工作井洞口止水密封装置为橡胶止水法兰。橡胶法兰的内径应小于管道外径30cm左右，单边翻进去15cm。橡胶板的纵