不开槽施工(泥水平衡)

不开槽施工（泥水平衡工艺）雨污分流工程专项施工方案一、工程概况1、工程简介污水干管管材为管径d1000钢筋混凝土管（Ⅲ）、d1200的钢筋混凝土管（Ⅲ），管道平均埋深5.5m，全长981m。2、工程水文地质简况根据相邻工程勘探资料，施工场地属小清河冲积地貌单元，地下水位在2m左右，水位较高。2.1填土：分为杂填土和素填土。杂填土颜色杂乱，松散、混有大量砖块、分布于该层上部。素填土呈褐黄色，以亚粘土为主松散，层厚为2-3米。2.2亚粘土：褐黄色、灰色，软塑、流塑，粘粒含量较多，含少量姜石。层厚0.7-5米。2.3辉长岩残积土：棕黄色、黄绿色，软塑，原岩烈风化为中细砂状，混少量母岩硬块。层厚：3-7.1米层深14-16.6米。静止水位为2.05-2.3米。二、编制依据1、黄岗路污水干管设计图纸。2、给水排水管道工程施工及验收规范(GB50268-2008)、顶管施工技术及验收规范、结构设计原理、建筑工程施工计算手册、土力学。3、我方对现场的调查资料及我单位多年类似建设工程的施工经验。三、设计方案根据施工现场情况，针对本工程顶管段水文、地质条件特点，该段顶管均采用封闭式顶管工艺，本工程顶管管径较小（≤D1200mm），采用泥水平衡顶管工艺。1、泥水平衡顶管工艺基本原理：泥水平衡顶管工艺基本原理是将已调成一定浓度和比重的泥水，通过送泥水系统送至顶管机头前挖掘面处，泥水在挖掘面上形成一层不透水的泥膜，可阻止泥水向挖掘面里面渗透，同时调节泥水压力来平衡地下水压力和土压力，达到稳定挖掘面的目的；顶管机头前进的同时刀盘切削土体，被切削下来的残土与泥水充分拌和后，由排泥系统输送至地面泥水分离设备进行处理，分离出的残土被运走，泥水再送入送水系统循环使用。2、泥水平衡顶管施工特点：2.1适用的土质范围比较广，如在地下水压力很高以及变化范围较大地质条件下也可适用；2.2可有效的保持挖掘面的稳定，对所顶管周围的土体扰动比较小，因此施工引起的地面沉降很小；2.3与其他类型顶管相比，泥水平衡顶管施工时的总推力比较小，尤其是在粘土、砂土层表现得更为突出，适宜较长距离顶管；2.4工作坑内的作业环境比较好，施工也比较安全。由于是采用泥水管道输送弃土，不存在吊土、搬运土方等容易发生危险的作业；可在大气常压下作业，也不存在采用气压顶管带来的各种问题及危及作业人员健康等问题。2.4泥水输送弃土的作业连续不断地进行，其施工进度快，能有效的保证工期。3、泥水平衡顶进系统泥水平衡顶进系统主要由以下几部份组成：①NPD泥水平衡顶管机；②机内控制柜；③洞口止水圈；④环形护口铁；⑤马蹄形顶铁；⑥主顶油缸；⑦主顶油泵；⑧激光经纬仪；⑨后背板；⑩基坑导轨；⑾油缸架子。4、泥水平衡进排泥系统它主要由以下几大部份构成：①泥水分离设备（沉淀箱及分离器等）；②进水泵；③排泥管；④进水管；⑤基坑旁通；⑥流量计；⑦排泥泵；⑧进排泥泵控制柜；⑨进排泥软管；⑩流量调节器。四、施工方案1、施工计划管道顶进施工安排示意图黄岗路污水干管工程采用泥水平衡顶管施工，将共设7个工作井，8个接收井，管道顶进每次考虑顶进170m，工期计划3月1日至4月30日。2、工艺流程黄岗路污水干管长981m，管道中心线距离西侧立沿石2米，埋深平均在现状地面以下5.5米，埋深较深，地下水位较高（原地面下2米左右）。2.1顶管施工总体流程施工降水→沉井施工→安装顶进设备→管道顶进→检查井施工→检查验收。3、施工方法3.1降水设计3.1.1渗透系数的确定K=4.64m/d3.1.2抽水影响半径R=72.8m3.1.3涌水量计算Q=976m3/d3.1.4降水井深度井深16.5米3.1.5降水井平面布置12m12m8m工作井3.1.6降水井施工3.1.7降水井降水3.2沉井施工3.2.1沉井施工工艺流程沉井封底浇筑钢筋砼底板第二次下沉浇筑砼搭设架手架挖土下沉测量放线施工准备沉井基坑开挖砂垫层铺筑浇筑素砼垫层砌筑砖胎模钢筋加工沉井制作架立内模绑扎钢筋架立外模3.2.2顶管工作井设置本工程选择矩形工作井设置于污水检查井处。工作井按双向顶进考虑，顶进长度170米，工作井采用C30钢筋混凝土，依据以下计算得出井身几何尺寸及结构。3.2.3顶管机械选型污水管线设计位于粘质粉土层中，地下水位高，综合现场情况、工期要求、机械工作效率等要素，在保证工程质量、施工安全等的前提下，顶进机械根据管径选择1200型泥水平衡顶管机2套，1000型泥水平衡顶管机1套。3.2.4顶进力的计算（以φ1200顶进管道工作井为例）根据《市政工程施工技术规程》有关钢筋砼管顶力计算公式：（应按给排水管道工程施工与验收规范GB50268-2008》公式计算Fp＝πD0Lfk十NF）P=nGL式中：P—计算总顶力(吨)G—管子单位长度自重(吨/m)L—顶进管道总长度(m)n—土质系数直径1200mm钢筋砼管壁厚为0.125m。G=3.14×1.45*0.125×2.5=1.42(t/m)本工程顶管按92m计算，根据过去在该地区施工对土质的了解，以及顶管施工经验，n取1.34。总顶力P＝1.42*92*1.34＝175.06t故工作坑安设两台200t顶镐，满足要求。3.2.5矩形工作井的底部尺寸应满足式（a）和式（b）要求：B=D1+S（a）L=L1+L2+L3+L4+L5（b）式中：B—矩形工作坑的底部宽度，m;D1—管道外径，m;S—操作宽度，可取1.4-3.2m；L—矩形工作井的底部长度，m；L1—顶管掘进机长度,m；L2—管节长度，m；L3—输土工作间长度，m；L4—千斤顶长度，m；L5—后座墙的厚度，m。①工作井的长度应满足下列构件的长度之和，机头长度3.8米，管道长度2米，千斤顶长度2米，千斤顶后的垫板按20厘米考虑。考虑的50cm的操作空间，实际操作中，由于可以先用千斤顶将刀头顶进一部分，所以在计算基坑纵向长度时，管道长度可以不计取，即基坑的最小长度为7米。②工作井的宽度为管道两侧共加2.4米，满足施工人员作业要求，摆放泥浆泵，泥水管等物件,宽度为5米。③沉井深度应符合式（c）和式（d）要求H1=h1+h2+h3(c)H2=h1+h3+t+h4（d)式中：H1—顶进坑地面至坑底的深度，m；H2—接收坑地面至坑底的深度，m；h1—地面至管道底部外缘的深度，m；h2—管道外缘底部至导轨底面的高度，m；h3—基础及其垫层的厚度（不应小于该处井室的基础及垫层厚度），m；h4—顶管机进入接收坑后支撑垫板厚度，m；t—管壁厚度，m。基坑的深度根据设计标高确定，管底以下包括导轨高度，和底板厚度。沉井井室取7m，高差部分（沉井顶与原地面高差）+0.5米。由此可得φ1200顶进管道工作井几何尺寸为：采用内径7.5米的圆形沉井或内径7.5米*5米的矩形井。工作井按双向顶进考虑，工作井采用C30钢筋混凝土，内径7.5米*5，井深7m。井壁厚50cm，配筋为直径Ф22@20cm？双层，底板为C30钢筋混凝土结构，配筋为直径Ф22@20cm单层。矩形沉井平面图圆形沉井（矩形沉井）配筋立面④基坑开挖，沉井采取在基坑中制作，以减少下沉深度，降低施工作业面。开挖深度为2～3米，考虑到拆除垫架和支模操作的需要，基坑比沉井宽1米，周围井点降水，降水井深度使地下水位降至比基坑底面低1m，挖土采用反铲挖掘机进行。配合人工修坡和平整坑底，挖出的土方用自卸车运至弃土场堆放。3.2.6砂垫层砂垫层厚度主要是解决基坑内土质较差与沉井砼重量较大之间的矛盾，防止砼浇筑后地基产生沉降，影响沉井砼的质量。砂垫层的厚度与沉井的重量和地基土的承载力有关，其计算简图如下：砂垫层厚度H经计算取0.5米。砂垫层的施工，用平板振捣器振平实。刃脚沉井池壁刃脚砂垫层厚度计算简图2φφ3.2.7砼垫层根据现场的实际情况，沉井刃脚下采用C20砼垫层来支承沉井的重量。计算简图如下：混凝土厚度计算：取砼厚度为10cm，以保证沉井的稳定性。刃脚沉井池壁刃脚砼垫层厚度计算简图13.2.8井墙制作沉井采用两次制作，制作阶段加强观测沉降情况。①起重设备及脚手家架工程②模板工程支模工艺流程如下：刃脚砖砌胎模→搭内架→立内模板→绑钢筋→穿对拉螺栓→放预埋件及穿墙管等→立外模板→紧固螺栓固定模板→检查、校正（1）刃脚砖砌胎模待砂垫层上素砼垫层达到一定强度后，根据设计井位在垫层上精确测放沉井平面位置，进行砖胎模施工，砌砖时应用低标号水泥砂浆，并确保刃脚斜面平整，用石灰和少量水泥拌和物粉刷砖砌胎模，砖砌胎模应予留沉井井壁模板拉杆螺丝的孔位。（2）模板③钢筋工程④砼浇筑（1）砼工程（2）砼养护3.2.9沉井下沉计算沉井的下沉稳定系数①工作坑下沉稳定性计算在挖除刃角下土方时，沉井整体能够下沉.在刃角下土方不挖除时，沉井不会下沉，满足安全下沉要求.②下沉采用人工挖土和人工配合长臂挖掘机出土的方法进行。根据土质情况，采用碗形挖土自重破土方式。开挖前，在井壁外围堆放0.5m厚过筛黄砂，随着井壁下沉，黄砂在自重作用下流入土壁与井壁间隙，即可减小阻力，又可起扶正沉井的作用，不因土壁与井壁间的间隙而使沉井发生偏移。人工挖土从中间开始挖向四周，均匀地进行，使其能均匀竖直下沉。每层挖土厚度为0.4—0.5m，在刃脚处留0.6—0.8m宽土台，待中部挖空后，根据四周土质状况，把土台对称分段，间隔挖土，依据土质软硬程度确定开挖量，开挖部分要确保底部高程统一，以保证沉井每步下沉后均处于竖直状态，逐步消除沉井下沉过程中的位移与偏差。予留部分能可靠地承受刃脚切削力，在挖土过程中沉井不致下沉。开挖部分取土范围至沉井外壁外围0.2—0.3m处，减少井壁与土壁间的接触面积，减小阻力。分段取土完成后，集中挖除予留部分，每人挖一个，开挖速度均匀一致，一气完成，开挖深度要超过本次下沉位置。待刃脚四周沉实后方可进行下一步操做。上一步先开挖位置作为下一步予留位置，依次交错进行，分步下沉。在沉井开始下沉和将要沉至设计标高时，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，否则继续下沉不宜调整。在离设计深度20cm左右应停止取土，依自重下沉至设计标高。下沉分为三个阶段，及时做好这三个阶段的控制。A:初沉阶段：下沉系数比较大，下沉速度快易造成沉井下沉偏差，在这个阶段内要严格控制井内出土，自中心向四周分区分层、同步对称均等取土。施工过程中，要增加测量次数，控制其不发生大的偏差，进度要求上不要单纯求快，争取稳定和准确。B：下沉阶段：沉井入土一定深度，井外也发生一定的压力，已经形成土压导向，此时下沉速度可以适当加快，但必须纠偏下沉，力求做到有偏必纠。C：终沉阶段：当沉井下沉到距设计标高0.5米处时应以稳定观测为主，下沉为辅，仔细观测沉井下沉情况，保持平稳均匀下沉。沉井的左右倾斜不得大于15度，中线位移不得超过2厘米，当沉井下沉过程中超过这个标准时可采用偏除土，偏压重的措施予以纠偏。③下沉观测沉井位置的控制是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，并在四角设水平点。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内壁四边标出垂直轴线，各吊垂球一个，对准下部标志板来控制，并定时用两台经纬仪进行垂直偏差观测。挖土时随时观测垂直度，当垂球离墨线边达50mm或四面标高不一致时，立即纠正，沉井下沉过程中，每班至少观测两次，并在每次下沉后进行检查，做好记录，当发现倾斜、位移、扭转时，及时通知值班队长，指挥操作工人纠正，使允许偏差范围控制在允许范围以内。沉井在下沉过程中，最大沉降差均控制在250mm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，以防超沉。沉井下沉测量控制剖面示意图中心控制点中心控制点壁外下沉标尺铁件线坠钢标板沉井④下沉纠偏沉井下沉过程中，有时会出现倾斜、位移及扭转等情况