湘莲大道顶管施工方案

1湘潭县湘莲大道道路工程污水管道施工方案根据设计图纸及施工现场实际情况，湘莲大道K0+020~K0+120段属于切方区，污水管道埋设较深（约7.98~9.59m），K0+120~K0+160段有一盖板函，为了不破坏切方区路基和加快工程进度，我方建议K0+020~K0+160段污水管道采用顶管施工，湘莲大道K0+160~K0+555段，污水管道埋设深度≤6m，采用沟槽开挖施工，首先特制定以下施工方案：Ⅰ、湘莲大道K0+020~K0+160段顶管施工：一、顶管工程概况：顶管工程始于设计图上湘莲大道K0+020~K0+160污排水井段W1～W4间长度为140米。经现场勘查，盖板函处不宜设置工作坑，在K0+020处东西两侧（为保证往后穿越凤凰西路）、K0+160处东西两侧各设置沉井工作坑，工作坑内径尺寸为5*8*10米。顶管管道建议采用DN1500企口顶管用钢筋混凝土管，顶管管道埋深约7.98-9.59米。工作井按图示施工。沉井及检查井采用C30混凝土，为保证施工进度及质量，所有混凝土采用商品混凝土。二、顶进施工1、顶进要坚持“先挖后顶”、“随挖随顶”的原则，事先检查顶铁安装是否平直，以防顶进时产生偏心荷载，顶铁崩出伤人。（1）顶进程序如下：安装顶铁—开油泵（千斤顶开始伸出活塞）--千斤顶不断伸出活塞管节前进—关油泵（千斤顶伸出活塞全长）--开截门回油（千斤顶退活塞）--加顶铁—拧2紧截门---开油泵前进（2）顶进过程中注意以下事项：⑴及时注意油泵上的压力表的变化，发现压力骤然增大时，应立刻停泵检查原因。⑵千斤顶活塞伸出长度，应在规定冲程之内，不要超出，防止损坏设备。⑶连续顶进，不能长期停顿。2、顶进工艺流程如下：下管—测量—千斤顶顶进—出土—测量—注浆—顶进—校测（1）、下管管材采用φ1500专用顶管。（2）、稳管及接口稳管：每下一节管子马上检查管节高程和方向及是否完全卧贴于导轨之上。接口：本工程采用承插顶管，接口前将密封橡胶圈按要求套在插口上。（3）、挖土本工程采用千斤顶顶进顶管，人工配合出土挖运。挖土使用短把小平镐、短把铁锹。施工过程中挖土要与顶管密切配合，挖土过程中及时注意、调整管节“低头”、“昂头”现象。管前端挖土时，坑壁与管上方可有1—2cm空隙，以减少顶进阻力，管前端可视土质情况超挖5-30cm。（4）、出土管内水平运输采用四轮小平车装土，人力运输。垂直运输用12t汽车吊。（5）、安装预制块导向滑道为避免顶进过程的“低头”现象，施工中将管底置换为预制块滑道。滑道厚315cm，倒角弧度同管外壁。使用前面层打蜡减阻。（6）、注浆为保证顶进工作顺利，施工中采取触变泥浆减阻。顶进时，工具管后面的三节混凝土管上都有压浆孔，以便及时进行跟踪压浆，取保形成有效的泥浆套，在往后每三节管上有一个压浆孔，顶进过程中及时进行补强压浆，压浆总管采用φ50mm铁管，支管采用软管，以三通连接并设截止阀。3、主要施工工机具备一览表：机具名称规格、性能单位数量用途自卸汽车红岩台4运土注浆泵L150台3灌注水泥砂浆灰浆搅拌机150L台2搅拌砂浆振动器HZCX-50台3振动水泵QS32*25-4台5基坑排水电焊机BX-330台3型钢焊接卷扬机1T台2坚井提井卷扬机2T台2坚井提井油压千斤顶300T或500T台2-4台顶管高压油泵ZB-50台3顶管顶压装置全套顶铁、垫座、滑道套3顶管冲击打夯机QT-70型台1回填夯实泥浆运输车9M3台2运送泥浆电动吊机4吨台1汽车吊12吨台1三、测量放线与纠偏1、测量与放线(1)根据监理单位审核批准的桩点施测污水管线的中心线和高程桩。4(2)根据中线控制桩用经纬仪将顶管中线桩分别测设在顶管工作坑的前后，使前后两桩互相通视，并与管线在同一条线上。(3)顶管工作坑内的水准点由坑上一次引测，经过校核，误差不得大于±5mm。每座顶管坑内设2个水准点。2、顶管测量与纠偏(1)在顶第一节管时，以及在校正偏差过程中，测量间距不应超过30cm，以保证管道入土的位置正确；管道进入土层后的正常顶进，测量间隔不宜超过100cm。(2)中心测量：本工程顶进长度约为40m，拟采用垂球拉线的方法进行测量，要求两垂球的间距尽可能的拉大，用水平尺测量头一节管前端的中心偏差，见顶管测量与超挖示意图。(3)高程测量：用水准仪及特制高程尺，根据工作坑内设置的水准点，测头一节管前端与后端的管内底高程，以掌握头一节管子的走向，测量后应与工作坑内另一个水准点闭合。(4)每班工作要做好顶管记录和交接班记录，全段顶完后，应在每个管节接口处测量其中心位置与高程，有错口时应测出其错口的高差。(5)顶管误差校正逐步进行。形成误差后不可立即将已顶好的管子校正到位，应缓慢进行，使管子逐渐复位，切忌猛纠硬调，以防产生相反的结果。纠偏过程中应加强测量密度，每10--20cm测量一次，根据实际情况采取有针对性的纠偏方式。常用的方法有以下三种：A、超挖纠偏法：偏差为1--2cm时，可采取此法。即在管子偏向的反侧适当超挖，而在偏向侧不超挖甚至留坎，形成阻力，使管子在顶进中向阻力小的超挖侧偏向，逐步回到设计位置。B、顶木纠偏：偏差大于2cm时，在超挖纠偏不起作用时采用。用圆木或方木的一5端顶在管子偏向的另一侧内壁上，另一端斜撑在钢板或木板的管前土壤上，支顶牢固后，在顶进过程中配合超挖纠偏法，边顶边支。利用顶进时的斜支撑分力产生的阻力，使顶管向阻力小的一侧校正。C、千斤顶纠偏法：方法基本同顶木纠偏法，只是在顶木上用小千斤顶强行将管慢慢移位纠正。四、检查井、工作坑砌筑工作及闭水试验1、沉井工作坑的布置工作坑是顶管施工的工作场所，其位置可根据以下条件确定：（1）、根据管线设计，排水管线可选在检查井处；（2）、单向顶进时，应选在管道下游端，以利排水；（3）、考虑地形和土质情况，有无可利用的原样土作后背；（4）、工作坑与可能穿越的建筑物要有一定的安全距离了；（5）距水、电源较近的地方等。本工程根据检查井的设置、地形及地表建筑物分布，设置四个顶管沉井工作坑（详见附图）。2、工作坑尺寸作坑尺寸为5m×8m×10m。3、工作坑结构及施工工序根据本工程的特点,工作坑采用钢格栅+连接筋+钢筋网+土钉+模板安装+混凝土+临时支撑的联合支护体系。工作坑开挖支护施工工艺流程如下:施工准备圈梁钢筋绑扎圈梁模板安装圈梁浇筑砼工作坑圈梁开挖圈梁钢筋绑扎圈梁连接钢筋打下层土体圈梁浇筑砼64、工作坑开挖1）、锁口圈梁工作坑锁口圈梁宽90cm、厚60cm钢筋混凝土结构。锁口圈梁开挖土方完成后,绑扎锁口圈梁钢筋,同时预埋工作坑侧墙竖向连接筋，支搭圈梁模板，现场浇筑C30混凝土。为防止地表水灌入工作坑，在圈梁混凝土达到一定强度后,在圈梁四周砌筑24cm厚砖墙（砂浆抹面），高出地面20cm，并在工作坑的四周用Ф4.8钢管设置安全围栏,高度为1.2m并挂密目网。2）、土方开挖工作井井身采用分层逐榀开挖，分层逐榀支护，随挖随支的方法，根据内力计算每榀开挖步距为600mm。施工中严格按照工作井尺寸开挖，根据现场管线及土质情况，工作井全部采用人工挖土，但每步挖土深度不得超过1m，待浇筑混凝土完毕后再开挖下一步。挖至2m深以后，搭设起重架及井口平台，安装卷扬机等提升设备。圈梁养生开挖下榀土方安装钢格栅焊接连接钢筋连接钢筋打下层土体钢筋网片安装模板安装、安装支护撑浇筑砼浇筑砼封底7挖土至井底预定高程以上200mm后，由人工清底，井底部严禁超挖并及时进行封底，封底采用C30混凝土封底，厚30cm。井底预留集水坑。3）、格栅钢架、钢筋网安装（详见附图）土方开挖完毕，即进行格栅钢架的安装。钢格栅主筋采用16根ф20的HRB335级螺纹钢筋。第一榀钢格栅与砼梁净空350mm，其下钢格栅沿坑壁每0.6m设一榀，竖向内外用Φ20钢筋连接，水平间距500mm，焊接长度不得小于10d，相邻两片格栅之间先用螺栓固定，然后将格栅间的连接角钢焊牢。沿钢格栅主筋内侧外缘满铺φ6.5@100×100钢筋网片，并与主筋焊接成一体。为使钢筋网及格栅钢架牢固稳定，以15度角植入土钉，土钉采用φ22螺纹钢筋，横、纵间距1m，梅花状布置，植入长度2m。钢格栅及其连接筋全部安装好支模后，立即浇筑砼形成闭合框架。当开挖大于4m深时，采取开挖顶管坑1/2断面的方式，即保持有1/2的砼截面落在土基上，以防坑壁滑移。4）、混凝土施工每步土方开挖完毕后,及时安装钢格栅和钢筋网片,模板安装，经质检和监理检查认可后,方可进行护壁C30混凝土的浇筑,厚度为30cm,混凝土中掺加5%的速凝剂。5）、对撑、斜撑和盘撑（具体布设详见附图）为保证工作坑施工安全,防止墙壁收敛过大,砼浇筑完毕后达到一定强度后拆模及时进行临时支护，支护采用25#工字钢盘撑+16#槽钢水平撑+16#八字撑（地面下第三榀格栅处开始安装，每隔三榀设置一道），盘撑与钢格栅的预埋铁焊接牢固，并保证与格栅钢架在同一个平面上。根据工作坑的深度；盘撑和水平撑按照3道布设。85、结构计算4.1.4.1顶管坑内净尺寸：5m×8m×10m。C25砼混凝土壁厚60cm。4.1.4.2顶管坑支撑结构荷载计算（1）作用在顶管坑边缘的墙均布荷载q=30KN/m2（2）作用在工作坑侧壁的水平荷载EaEa=（1/2rh2+qh）tg2（450-φ/2）其中r=21kn/m3h=6.7mφ=450q=30KN/m2Ea=（1/2×21×6.72+30×6.7）×tg2（450-450/2）=149.84kN/m即沿坑壁长边每沿米土的侧压力为Ea=149.84KN/m（3）结构计算施工采取分层开挖，逐层支护的方法，每层浇筑砼后都形成一个闭合的框架结构，作用在支护结构上的最大荷载在6.7m深处。q=Ea=149.84kN/m见长边受力图39399.49KN.mM=-qL2/24=-149.84×82/24=-399.49KN.m（4）配筋计算砼厚度为60cm，内置水平钢格栅、竖向钢筋连接、钢筋网片组成侧壁支护结构。αs=M/（fcm*b*h02）=399.49*106/（10.5*2400*5652）=0.04966查表得γs=0.884As=M/（γs.h0.fy）=399.49×106/（0.974×565×310）=2341.72mm2Ф20钢筋A=314.2mm216根A配=5027.2mm2A配=5027.2mm2As=2341.72mm2即按下图设置钢格栅即可。10图四水平钢格栅设置图2502400200200200200600600600（5）水平位移计算A点的水平位移挠度：fmax=qL4/384EI其中：q=149.84KN/mE=2.8×104N/mm2I=1/12×（b×h3）=1/12×（2400×6003）=540000×104mm4L=8000mmfmax=149.84×84×104/（384×2.8×104×540000×104）=10.6mmfmax=10.6mm容许挠度[f]=20mm结构稳定经上述结构支护验算可知，在圈梁、现浇砼及工字钢盘撑联合作用下，钢筋砼侧墙支护结构的强度、刚度可满足施工需要。施工中必须严格按照施工技术规范的要求分层施作，确保支护结构的安全可靠。顶管完毕后在工作坑内按施工图要求进行检查井砌筑，检查井规格按图施工。工作坑回填可用1:3级配砂石进行回填，按要求进行夯实到规定得密实度。11闭水试验应在检查井砌筑到规定的高度时，按规定抹好水泥砂浆，经养生后，按规定时间进行闭水试验合格后，继续将检查井砌筑完毕，安装好井盖，将工作坑与原路面填平，恢复原状。五、接收1、为保证工程连续性，本工程在顶进终点处设接收坑，接收坑一端与已安装管道连接，另一端与待顶进管道连接，与待顶进管道连接端予留接收空间。2、与相临管道连接顶管至接收井后，在工作坑及接收井内砌筑连接井，将顶管与明槽开挖安管管道连接成一体。六、地面沉降监测1、测点布设（1）地面沉降测点布设根据监测内容和目的在道路两侧设置基准点和监测点。（2）基准点的设置水准基准点（又称监控点）是沉降观测起始数据的基本控制点，本工程要求精度较高，拟布设深埋砼结构水准基准