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针对本工程的实际情况,本着可靠、经济、合理的原则比较选择施工方案,充分利用资源配备,施工过程实施动态管理,在确保安全、质量、工期等目标的前提下,使工程达到经济合理的目标。
第二章工程概况
工程概况
本工程为麦村污水提升泵站出水压力管道,西起麦村泵站,东至高赞污水提升泵站,全长约公里,敷设在已建高富路南侧坡脚处的管网工程,本工程在设计上采用沉井施工方式的矩形井有19个、圆形井1个,沉井施工编号及其它详情如下表:
矩形井以YW-166#井为代表:
YW-166#井井深米,下沉至设计深度为米,矩形井外型尺寸是米×
米,壁厚为650mm、500mm;
圆形井以YW-80#井为代表:
YW-80#井深米,下沉至设计深度为米,外型尺寸是φ3700mm,壁厚为500mm、350mm;
两个井均采用沉井施工方案,均为钢筋砼结构。
两井地质条件及地下水位相对比较复杂,施工工艺要求较高,沉箱受力较大,施工难度大。
沉井材料:
1、混凝土C30砼,抗渗等级S6;
2、钢筋采用Φ-HPB235fy=210N/mm2
Φ-HPB335fy=300N/mm2
第三章工程地质与水文地质
(一)沉井地形地貌,地质构造与区域稳定性
位于顺德区杏坛镇高富路南侧坡脚处,周围地势较为开阔低平。
地貌属三角洲冲积平原,珠江支流一级阶地,地势开阔低平,水道纵横交错,地质构造稳定。
(二)地层岩性
根据钻探资料,沉井场区的岩土层按其成因分类主要有:
①-1砂性素填土:
灰黄色,松散,局部稍密,稍湿~饱和,为中砂。
层厚米。
②-1淤泥质土:
深灰色,流塑,含较多粉砂,局部夹薄层粉砂。
顶板埋深米,层厚米。
②-2粉砂:
灰色,饱和,松散,含较多淤泥,局部夹薄层淤泥。
(三)地下水
l、地下水类型
如前所述,场区地势开阔低平,地貌属三角洲冲积平原,是地下水和地表水的迳流排泄区.地下水丰富。
场区地下水类型主要有上层滞水和孔隙潜水。
(1)上层滞水:
第四系人工填土层结构疏松,含上层滞水,但含水量有限,地下水动态受季节降雨影响。
丰要接受大气降水、场区河涌水的补给。
(2)孔隙潜水:
第四系全新统海陆交互相沉积之淤泥质细砂层和上更新统冲积细砂层透水性良好,含孔隙水。
总体属承压水,局部为潜水。
地下水主要接受降雨或地表水的渗入补给和上游地下水的侧向补给。
根据钻孔终孔24小时后观测,场地地下水混合稳定水位埋深一般为~。
场地水网发育,纵横交错,地下水补给来源充足。
2、地下水腐蚀性
场地的地下水对混凝土结构一般不具腐蚀性;
在长期浸水环境下对混凝土结构中钢筋一般不具腐蚀性,在干湿交替环境下对混凝土结构中钢筋具弱腐蚀性:
场地的地卜水对对钢结构具有弱腐蚀性。
水对建筑材料的腐蚀防护,应按照《工业建筑防腐蚀设计规范》(GB50046)的规定进行。
(四)岩土物理力学性质
为查明场地各岩土层的物理力学性质,本勘察阶段取原状土样75组作常规土工试验,取岩样2组作天然抗压强度试验。
此外,在上层中进行了176次标准贯入试验,在十层中还进行轻型动力触探试验。
通过以上手段,己查明了场地各岩土层的物理力学性质,根据规范的要求,将各岩土层的物理力学参数进行分层统计。
(五)岩土工程评价
1、场地稳定性评价
(1)场区距区域深大断裂较远,本次勘察未发现有明显构造现象,场区基本上处于构造稳定状态,适宜拟建污水主干管工程建设。
(2)、据《广东省地震烈度区划图》,场区地震基本烈度为VII度。
据《建筑抗震设计规范》GB50011—2010,场区的地震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.10g。
2、地震效应
(1)场区河网密布,地貌属三角洲冲积平原,上覆土层软弱,软土较发育,是建筑抗震不利地段。
(2)场地土的类型为软弱土~中软土,大部分地段等效剪切波速Vse<
140m/s,覆盖土厚度一般大于15m,小于80m,据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010),场地总体为Ⅲ类建筑场地。
第四章施工方案及技术措施
§
1总体流程和施工技术方案概述
施工总体流程
本工程施工总体流程如图2-1【总体施工流程图】所示。
工作井土方开挖施工
工作井封底和底板施工
井上和井下设备安装
检查井、溢流井止水帷幕、基底加固施工
检查井、溢流井施工
闭水试验
竣工验收
图2-1总体施工流程图
施工技术方案概述
沉井施工:
排泥阀门井及牵引中间井位置按设计施工图纸进行现场测量放线定位,排泥阀门井及牵引中间井结构采用混凝土C30的沉井结构,分两节下沉,两节需不排水下沉,水下混凝土封底;
外加300mm素混凝土进行地基加固、穿墙止水。
现场监测:
针对本工程的情况,现场施工监测主要包括以下内容,施工前进行排泥阀门井及牵引中间井施工范围内的地下管线勘测,排泥阀门井及牵引中间井围护结构变形监测、下沉过程中的井体倾斜和井壁开裂观测。
防水措施:
由于本工程为水下作业需要重点考虑以下防水环节,“出洞穿墙防水”、“进洞穿墙防水”,以上任何环节防水处理不好都将导致严重的后果。
本工程主要的防水措施为:
出洞进洞穿墙防水方面主要采取预留洞口采用钢板封堵,并用粘土和砖密实填筑,使其满足防水的要求;
2、施工要求
井底标高根据排水设计管底标高确定,括号内数字根据井标高相应调整。
井壁开孔需在钢筋混凝土底板施工完后用机械切割。
混凝土采用C30抗渗砼,本工程工作井采用沉井结构,采用不排水下沉,水下混凝土封底。
施工顺序为:
垫层→支模→绑扎钢筋→现浇沉井下半部→下沉→接沉井上半部→下沉到位→水下混凝土封堵→浇底板。
下沉至设计标高前应做好支护,避免单体倾斜倾倒。
施工前应详细对照工艺图纸各预埋套管及埋件,勿遗漏。
井壁上应做好相应防护措施,防止雨水流进及人员掉落。
施工单位必须核准工作井是否满足施工机具的要求。
各节砼强度要≥95%方可下沉。
3排泥阀门井及牵引中间井施工方法和技术措施
施工准备
1、熟悉和掌握沉井所在的地质情况,特别对地下水的标高必须清楚,沉井附近有无地下管线及对周围的建筑物等是否需要保护。
2、设置测量控制网、轴线控制点、沉降观测点。
排泥阀门井及牵引中间井施工方法
排泥阀门井为长方形4×
,井内净空为3m×
,井壁第一节高米,壁厚为米高650mm厚、米高500mm厚;
第二节高米,壁厚为500厚,每一节设有止水带(厚钢板)。
牵引中间井为圆形φ3700mm,井内净空为φ3000mm,井壁第一节高米,壁厚为米高500mm厚、米高350mm厚;
第二节高米,壁厚为350厚,每一节设有止水带(厚钢板)。
本工程采用不排水沉井施工法,具体作法如下。
排泥阀门井具体布置如施工图(平、剖面图)
2、沉井具体施工流程
本工程沉井分三个阶段,即沉井的制作,下沉与封底,这三个阶段又由若干工序组成,详见下列框图:
3、深层搅拌桩施工(高富路边坡支护)
深层搅拌桩是用搅拌机械将水泥固化剂和地基土相拌和,从而达到加固地基的目的的一种方法。
机械设备,水泥搅拌桩采用GZB-600深层搅拌机进行施工,配备响应的导向架、灰浆泵、拌浆机、电子监测表等。
深层搅拌桩施工流程如图2-4【深层搅拌桩施工流程图】所示。
图2-4深层搅拌桩施工流程图
施工工艺:
1)桩机定位:
搅拌桩机到达指定桩位后,进行对中,调平。
2)当搅拌桩机正常后,启动电机下沉,可用4档下沉,在下沉过程中,应边送浆边钻进。
3)浆液制备:
即按设计确定的浆液配方投料,拌制水泥浆。
在送浆前必须不停搅拌,防止浆液离析。
4)提升注浆搅拌:
待搅拌机下沉到设计深度后,边搅拌边提升,提升速度用2档。
5)重复下沉:
当搅拌机提升到设计桩顶标高时,重复下沉搅拌,使浆液与土体搅拌均匀,下沉速度为4档。
6)重复提升:
待下沉到设计深度时,边喷浆,边搅拌,边提升。
直至提升到地面,控制速度为2档。
7)冲洗系统:
冲洗灰浆泵和输浆管系统,直至基本干净,并清除钻头上粘附的软土,检查钻头,如有磨损及时更换。
8)移到新的桩位,重复1-8步骤
搅拌桩施工技术参数及操作要求
施工技术参数如表2-1【搅拌桩施工技术参数表】所示
表2-1搅拌桩施工技术参数表
指标名称
单位
允许偏差
桩径
Mm
600
20
桩长
m
、
>
桩位
准确
100
水泥用量
Kg/m
50
±
4
垂直度
%
垂直
水灰比
水泥
425#
钻头直径
mm
550
搅拌桩施工操作要求
a、桩机就位由专人操作,专人负责电缆管线,专人校正钻头对位,钻头就位采用目测(横竖向观测)。
b、钻进前先打开浆泵送清水,检查各种管路及钻头喷口通畅才可钻进。
c、钻进至桩底喷浆应不少于30秒,使浆液能完全到达桩端。
d、整个制桩过程就保障边喷浆,边搅拌,边提升的连续作业,注意观察有关仪表和管道的脉动情况,以判断管道是否通畅,喷浆是否正常。
e、成桩后应立即检查送浆量,成桩水泥浆总量不得少于设计要求。
f、水泥浆拌制要严格计量,严格控制水灰比,浆液应过筛,以防块体,纸屑等进入管道造成堵塞。
g、水泥不得使用过期、受潮、变质的水泥。
h、施工记录班报表应由桩机施工人员现场及时记录,不允许事后作“回记录”。
i、在施工中出现的问题,当班人员应及时向工地指挥部门值班人员汇报,以便及时妥善处理解决。
j、工程施工除按上述要求外,尚应遵守《软土地基深层搅拌加固技术规程》(YBJ225-91)等有关规程规定。
第六章沉井施工方法
(一)根据现场地质报告,自然地面有米厚素填土,施工时挖去约米该层素填土(具体根据设计图纸的起沉标高而定),用粗砂回填700厚找平及固定垫木。
此砂垫层起找平和固定垫土作用,为构造层。
砂垫层以下为淤泥质土层,层厚米。
承载能力特征值fak=100Kpa,修正值为120Kpa。
(二)排泥阀门井第一节沉井荷载为(×
+×
)×
25=m,本工程垫木采用200×
300×
2000枋木(横纹局部挤压强度为3000Kpa)。
沉井传来每根垫木荷载为m×
=间距),每根垫木的荷载,垫木宽米,长度为2米。
即承垫木基底压力为Pk=(Fk+Gk)/A=m2,小于砂垫层承载能力120Kpa,安全。
(三)牵引中间井第一节沉井荷载为(×
(四)承垫木的铺设
1、承垫木的间距为、规格为200×
2000mm。
铺设承垫木时应用水平线找平,使承垫木顶面在同一水平面上。
平面位置应均匀对称,每根垫木的长度中线与沉井脚踏面中线应垂直。
定位垫木的留置根据设计图纸位于沉井两长边上,详见下图。
2、承垫木的数量计算:
矩形沉井各边垫木数量计算:
长边米/=根,取6根,短边2米/=4根,取4根。
圆形沉井各边垫木数量计算:
圆形周长米/=21根,取21根。
3、承垫木编号
承垫木设置好后还必须进行编号,承垫木编号根据现场实际情况进行现场编号,以便后面的抽除垫木的需要。
沉井短边处由于垫木伸出1米会影响放置,故将短边垫木分组排列放置,来保证垫木的数量及其承载力的要求。
4、承垫木的抽除顺序:
矩形沉井应先分组抽除两短边墙下的垫木,再分组抽除长边下的垫木,最后抽除定位垫木,且每抽一组应对沉井四角标高观测一次。
圆形沉井应对称分组抽取墙下的垫木,最后抽除定位垫木,且每抽一组应对沉井底部标高观测一次。
抽除垫木的方法:
先将垫木下的砂在一侧挖去,然后用人工或机具将下落的垫木抽去,每抽出一根后,立即用砂或细石子将空隙填实,并在其内外侧筑成小堤,为确保填实质量,宜喷水分层夯实。
回填越密实,以后的承垫木越易抽除,沉井下沉量也不大,垫木也不会被压断(最后的几组木)。
在抽除过程中,指挥很重要,一旦沉井有倾斜,就要发令暂停某边的垫木抽除工作,以控制沉井在抽除垫木过程中的均匀下沉。
(三)沉井制作
1、钢筋工程:
a.钢筋配料必须按图纸型号、规格、尺寸进行制作,制作完成后还须编号堆放好。
b.钢筋绑扎及安装是钢筋工程施工的关键工序。
绑扎前必须熟悉图纸,核对成品钢
筋的型号、规格、尺寸和数量是否与配料单、配料牌相符,研究钢筋安装及有关工种的配合顺序。
根据现场定位轴线位置,定出钢筋网间距,用粉笔做好记号,便于后面钢筋排放。
为了确保钢筋骨架的外形尺寸及稳定性,首先应设立钢排架,内外两层受力筋之间用拉筋点焊。
在绑扎过程中,钢筋网片外围两行钢筋,每个交叉点必须扎牢,其余可相隔交错呈八字形绑扎,但必须保证钢筋不致产生位移。
根据图纸要求,受力筋接头位置都应错开,其连接区段的长度为45d,且不小于250mm,凡接头中点位于该连接区段长度内属同一区段,其接头百分比面积只允许控制在25%以内。
本工程钢筋接头采用两种形式:
一种为单面电弧焊,搭接头长度为10d。
第二种为冷驳,搭接长度为45d。
钢筋在完成后应根据图纸要求设保护层,采用4cm厚砂浆垫块,每平方米一块,挂在钢筋网外即可。
2、模板工程
由于井壁高米,长米,为保证模板侧向稳定,防止弯曲变形,设两道Φ48×
钢管斜支撑,间距米,支撑底部为压实粘土并铺300×
20厚实木板防止沉降和滑移。
沉井模板为一般的现浇砼模板,本工程拟采用18mm多层胶合板为面板,竖向内木楞采用80×
100木枋,其间距为200mm,横向外楞采用两根2×
φ48×
的钢管,其间距为400mm,且四角处应相互扣死,钢管采用M14对拉螺栓拉紧,间距400mm。
200
2Ф48×
钢管@400
80×
100木枋@200
井壁模板平面图
斜撑
Ф48×
上下两排距离1200内外对称
18mm模板
Φ14螺栓水平垂直距离均为400
(300×
钢板)
井壁模板剖面图
底模验算
矩形井第一节井壁高米,勒脚宽度为,圆形井第一节井壁高米,勒脚宽度为;
两者承垫木为200×
2000;
根据地质报告,此处地基承载能力修改值为120Kpa,施工时在土上抹一层20mm厚1:
2水泥砂浆找平层500宽,上铺20mm×
800宽的多层胶合板带。
矩形井:
q=×
:
×
+×
2=KN/m
圆形井:
垫木间距为500,垫木宽300,净间距500-300=200
矩形井计算间图
q=3650KN/m
△△△△△△
12345
模板抗弯验算
σ=M/W<
f
其中,σ—模板的应力计算值(N/mm2);
M—模板的最大弯距;
W—抵抗矩,W=1000×
6=;
·
[f]一面板的抗压强度设计值13(N/mm2);
M=qL2=3650×
2002=mm2<
[f]
圆形井计算间图
q=3380KN/m
M=qL2=3380×
侧模板强度验算
1.梁侧模板荷载
强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载;
挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。
按《施工手册》,新浇混凝土作用于模板的最大侧压力,按下列公式计算,并取其中的较小值:
F=γctβ1β2√vF=γH
其中γ——混凝土的重力密度,取/m3;
t——新浇混凝土的初凝时间,可按现场实际值取,输入0时系统按200/(T+15)计算,得;
T——混凝土的入模温度,取℃;
V一混凝土的浇筑速度,取h;
H——混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度,取;
β1——外加剂影响修正系数,取;
β2—混凝土坍落度影响修正系数,取。
根据以上两个公式计算的新浇筑混凝土对模板的最大侧压力F;
分别为m2、kN/m2,取较小值m2作为本工程计算荷载。
2、梁侧模板面板的计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。
计算的原则是按照龙骨的间距和模板面的大小,按支撑在内楞上的三跨连续梁计算。
q
△△△△
200200200
面板计算简图
3.抗弯验算
其中,σ—面板的弯曲应力计算值(N/mm2);
M—面板的最大弯距;
W—面板的净截面抵抗矩,W=1000×
取倾倒砼产生的水平荷载为4KN/m2
按以下公式计算面板跨中弯矩:
M=
其中,q—作用在模板上的侧压力,包括:
新浇混凝土侧压力设计值:
q1=×
=m;
倾倒混凝土侧压力设计值:
q2=×
q=ql+q2=+=/m;
计算跨度(内楞间距):
l=;
面板的最大弯距M=×
=×
KN·
m;
经计算得到,面板的受弯应力计算值:
σ=×
106/=mm2;
面板的抗弯强度设计值:
[f]=mm2;
面板的受弯应力计算值σ=mm2小于面板的抗弯强度设计值
[f]=mm2,满足要求!
4、挠度计算:
根据《建筑施工计算手册》最大挠度计算公式如下:
w=KwqL4/100EI
E——面板材质的弹性模量:
E=×
104N/mm2;
I——面板的截面惯性矩:
I=×
1.80×
1.80/12=48.6cm4;
新浇混凝土最大侧压力值:
58.1KN/m
则:
w=×
2004/(100×
104×
104)
=w=<
[w]=L/250=符合要求
、梁侧模板主次楞的计算
1.次楞(竖向内木楞)计算
次楞(木或钢)直接承受模板传递的荷载,按照均布荷载作用下的二跨连续梁计算。
本工程中,次楞采用木枋,截面宽度80mm,截面高度100mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=×
105;
106mm3
△400△400△
次楞计算简图
(1).次楞强度验算
强度验算计算公式如下:
其中,σ—-次楞弯曲应力计算值(N/mm2);
M一次楞的最大弯距;
W一次楞的净截面抵抗矩;
[f]—次楞的强度设计值13(N/mm2)。
按以下公式计算次楞跨中弯矩:
M=L2
其中,作用在次楞的组合荷载,q=kN/m;
次楞计算跨度(外楞间距):
l=500mm;
次楞的最大弯距:
M=×
=·
经计算得到,次楞的最大受弯应力计算值
σ=×
106/×
105=mm2;
次楞的抗弯强度设计值:
次楞最大受弯应力计算值σ=mm2次楞的抗弯强度设计值小于
[f]=mm2,满足要求!
(2)、次楞挠度计算:
其中,作用在次楞的组合荷载,q=kN/m;
W=**6004/(100×
106)
=<
[w]=L/250=
符合要求
(3)、次楞抗剪计算:
V==×
15.06×
0.5=4.7lKN
τ=3V/2bh
受剪应力计算值τ=×
103×
3/(2×
100)=/mm2;
Q235钢抗剪强度设计值[τ]=/mm2;
木枋的受剪应力计算值/mm2小于钢管抗剪强度设计值/mm2,
符合要求
2.主楞(横向外楞)计算
主楞采用2根Φ48×
双钢管,承受次楞传递的荷载,按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算。
W=×
103mm2;
P
400400400
主楞计算简图
(1)主楞抗弯强度验算
其中σ--主楞受弯应力计算值(N/mm2)
M—主楞的最大弯距;
W—主楞的净截面抵抗矩;
[f]—主楞的强度设计值205(N/m
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