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1.2、编制原则23
第二章工程概况24
2.1、施工场地条件24
2.1.1、地形地貌24
2.1.2、地质特征24
2.1.3、水文地质条件25
2.1.4、地震基本烈度及大型构造物区域地震基本烈度鉴定情况25
2.1.5、气象特征25
2.1.6、场地管网分布情况26
2.2、主要工程量26
2.3、工程难点重点26
第三章、施工组织安排26
3.1、施工组织26
3.1.1、成立施工组织机构的原则26
3.1.2、施工组织机构26
3.2、施工技术力量配备27
3.2.1、专业工程师及施工管理人员的配置27
3.2.2、主要技术工人的配置27
3.3、施工技术准备28
3.4、施工部署28
3.4.1、施工部署总体原则28
3.4.2、施工总平面布置28
3.4.3、质量目标29
3.4.4、安全文明生产目标29
3.4.5、绿色文明施工及环境保护目标29
3.5、拟投入本工程的工、料、机计划30
3.5.1、劳动力计划30
3.5.2、材料进场计划30
3.5.3、拟投入本工程的主要机械设备30
3.6、降低成本的措施31
第四章、顶管工程施工方案32
4.1、总体施工思路32
4.2、施工流程32
4.3、顶进施工设备33
4.3.1、顶管工程力学参数确定33
4.3.2、顶进设备的选用33
4.3.4、测量与纠偏40
4.3.5、顶管施工中应注意的问题41
4.3.6、管道渗漏的治理42
4.3.7、管内作业面通风42
4.3.8、压浆与补浆42
4.3.9、泥水浓度的控制42
4.4、D800顶管施工技术控制措施42
4.4.1、管接口质量控制42
4.4.2、管道抗扭转措施:
43
4.4.3、顶管轴线控制措施43
4.4.4、减阻泥浆控制措施44
4.4.5、穿越SMW工法桩措施44
第五章地面交通维护方案45
第六章管线保护措施45
第七章安全施工措施46
7.1、安全生产46
7.1.1、安全生产的目标是不发生工伤事故46
7.1.2、严格执行各种有关安全法规46
7.1.3、严格执行各类机械设备的专人管理和操作制度46
7.1.4、现场材料、机械、临设按施工平面图整齐放置或搭设47
7.1.5、加强施工现场的安全管理47
7.2、防触电事故47
7.2.1、加强用电管理47
7.2.2、现场用电操作人员必须由持证的专职电工上岗操作48
7.2.3、所有用电工具,应妥善保管,严禁他用,并要定期检查、校验48
7.2.4、线路上严禁带负荷接电或断电,并禁止带电操作48
7.2.5、防有毒气体48
7.2.6、防高温中暑48
7.3、雨季施工措施49
7.4、机械施工安全技术措施49
第八章、文明施工措施50
8.1、成立文明施工管理机构50
8.2、机具、材料管理50
8.3、散体物料的管理50
8.4、文明施工的宣传和监督50
8.5、减少噪音措施50
8.6、现场导水措施51
8.7、消防管理51
一、简介
顶管法施工是继盾构施工之后发展起来的地下管道施工方法,最早于1896年美国北太平洋铁路铺设工程中应用,20世纪60年代在世界各国推广应用。
顶管技术是一项用于市政施工的非开挖掘进式管道铺设,改换,修复施工技术。
近年来,顶管施工作为一种现代化管道敷设技术,在市政地下管线施工中得到了广泛的应用。
二、优点
不需要进行开挖,工作坑接收坑占用土地面积小,减少了开挖施工的地下作业工程量,减少了人工,缩短了工期,能节约一大笔征地拆迁费用,综合施工成本低。
它带来的是地下管线施工的一次技术革命。
顶管施工可以穿越河流公路、铁路、桥梁、高山、河流、海峡和地面任何建筑物,减少了对城市交通的影响;
减少了因土方堆积对环境的影响;
而且不破坏道路和植被,减少了噪音震动,因而可以避免开挖施工所带来的居民生活和交通干扰,以及对环境建筑基础的破坏影响。
定向准确、精度高、安全,可适用于各种地质条件,适用于大口径小场地各种管道施工。
三.适用条件
3.1、在管道直径较大
Φ600mm以上,施工现场无法采用明沟开挖埋管施工而管道沿线又无其它建筑物基础时,可考虑采用使用顶管法施。
3.2、在少许没法施工开挖作业的地域
如:
繁华的郊区,古迹维护区,农作物和植被维护区进行施工。
宜采用该技术施工,能节约一大笔征地拆迁费用、减少对环境的污染和道路的堵塞,具有显著的经济效益和社会效益。
3.3、适用于各种地质条件
四、顶管施工方法
目前顶管法施工可分为对顶法、对拉法、中继法、后顶法、牵引法、深覆土减摩顶进法等。
管道顶进方法的选择,应根据管道所处土层性质、管径、地下水位、附近地上与地下建筑物、构筑物和各种设施等因素,经技术经济比较后确定,并应符合下列规定:
4.1、在粉砂土层中且需要控制地面隆陷时,宜采用加泥式土压平衡或泥水平衡顶管法;
4.2、在顶进长度较短、管径小的金属管时,宜采用一次顶进的挤密土层顶管法;
4.3、在粘性土或砂性土层,且无地下水影响时,宜采用手掘式或机械挖掘式顶管法;
4.4、当土质为砂砾土时,可采用具有支撑的工具管或注浆加固土层的措施;
4.5、在软土层且无障碍物的条件下,管顶以上土层较厚时,宜采用挤压式或网格式顶管法;
4.6、在粘性土层中必须控制地面隆陷时,宜采用土压平衡顶管法。
五.常见问题及防护与处理措施
5.1、沉井制作
5.1.1、井壁裂缝
原因分析:
1、沉井垫木设置不当或布置不均匀或间距过大,导致沉井早期受力不均,产生弯曲应力。
2、沉井垫木未对称拔除,导致井壁内部产生拉应力而出现裂纹。
3、模板拆除过早,混凝土强度不满足拔除垫木条件而出现裂纹。
4、沉井支设在软弱不均匀土层上或其它不良地基,混凝土浇筑后地基不均匀沉降而产生裂缝。
5、沉井井壁与内隔墙荷载相差太大,沉降不均,产生了较大的附加弯矩和剪应力造成裂缝,而洞口处截面削弱,强度较低,内力相对集中,所以洞口附近易出现裂纹。
预防措施:
1、刃脚处垫木设置应当合适,使地基受力均匀。
垫木间距应计算求得,跨中与支点的拉应力应当相等。
2、沉井垫木应分区、分组、对称、同步拔除,模板拆除时沉井井壁强度应达到设计强度的80%以上。
3、遇到软弱不均匀土层应做砂垫层或采取其它措施保证受力均匀,荷载应在承载力范围之内。
4、沉井井壁与内隔墙支模应使地基受力基本均匀,沉井洞口四周要布置加强筋。
处理措施:
1、较细的表面裂缝可通过涂抹几遍环氧胶泥或人工抹水泥砂浆的方法来修补。
2、大于0.5mm的裂缝应根据可灌程度采取灌水泥浆或化学浆液的方法修补,或者采用灌浆和表面封闭相结合的方法。
3、如果裂缝很大,可能影响沉井结构带来安全隐患,则应该采取其它结构增强措施,或者直接返工。
5.1.2、井身歪斜
1、沉井一次下沉的高度太大,重心太高,容易产生倾斜。
2、沉井地基软弱或不均匀,制作前未处理地基,沉井下沉时产生了不均匀沉降。
3、沉井制作时刃脚与井壁不垂直,致使刃脚失去正确的导向功能。
1、沉井一次下沉高度控制在12米以内,以保持重心稳定。
2、沉井制作前先平整场地,遇到不良土质及时处理。
3、严格控制钢筋绑扎、模板安装、混凝土浇筑的质量,保证井壁光滑垂直,各环节偏差控制在规范范围内。
1、对刃脚高的地方多挖土以加快下沉,刃脚低的地方少挖或不挖土以减缓下沉速度,等井壁垂直后均匀挖土。
5.2、沉井下沉
5.2.1、下沉太慢
1、井壁表面过于粗糙,井壁与土之间的摩擦力太大。
2、沉井自重不够,不能很好地克服井壁与土体之间的摩擦力以及刃脚的迎面阻力。
3、下沉过程中遇到大的障碍物,致使下沉受阻。
4、正常下沉中因故停止时间过长,侧压力加大致使沉井无法正常下沉。
1、严格控制支模和混凝土浇筑质量,保证沉井井壁光滑度。
2、严格按图施工,井的实际尺寸,配筋,混凝土的用量当与设计图纸相符,严禁偷工减料。
3、对于下沉系数不大的沉井,应连续开挖、连续下沉,中间间歇时间不应过长。
4、在井壁上预埋射水管,下沉缓慢时向管内射水以减少井壁和土层之间的摩擦力。
5、向井壁周围空隙中填充触变泥浆,并采取防止泥浆流失的措施,以减小井壁与土层之间的摩擦力。
1、采用高压水枪向井壁四周射水以帮助下沉。
2、如条件允许,适当降水,减小沉井自身浮力,借以加重下沉。
3、检查刃脚四周,看是否有坚硬物在刃脚下,若有,则及时清除。
4、在沉井顶部安放大型铁块或其它重物,加大沉井下沉重力。
5.2.2、下沉太快
1、长时间抽水使得井壁与土层间摩擦力减弱,沉井下沉速度加快。
2、遇到软弱土层,地基承载力很弱,使沉井下沉速度大于挖土速度。
3、沉井外部土体出现液化,削弱沉井与土体的摩擦力。
1、停止降水,加大沉井自身浮力,以减缓沉井下沉速度。
2、改变挖土方式,刃脚一米范围内不要挖土,以加大土体对刃脚的阻力。
3、向井壁和土体空隙处填充粗糙材料或将空隙处夯实,以加大下沉阻力。
1、立刻用坚硬粗糙物填充井壁与土体之间的空隙,并马上夯实。
2、若井外侧出现土体液化,及时用沙填充夯实。
3、向井内回填干土,加大沉井下沉阻力。
5.2.3、下沉遇流砂
1、井内挖土过深,井壁外侧土从刃脚下方涌入井内。
2、井内排水后,外侧水压差加大,外侧土在水压作用下进入井内。
3、挖土深度超过地下水位0.5米以上。
1、采用排水法下沉,水头宜控制在1.5-2米。
2、避免掏挖刃脚处土方,防止外面流砂涌入井内。
3、穿越流砂层前做好充分准备,加快穿越速度,必要时在井体上部加荷载下沉。
1、遇到流砂时,向刃脚处填充石子,削弱水压力同时增加土压力。
2、改用深井降水或喷射井点降水,避免井内流淤,深井降水应布置在井外。
3、采用不排水法下沉,保持井内水位,阻止外侧流砂涌入井内。
5.2.4、邻近建筑物倾斜或出现裂缝
1、沉井距离建筑物太近,未采取加固或隔离措施。
2、降水下沉时建筑物基础下土体因水份流失而结构发生变化,使建筑基础遭到破化。
3、下沉过程中刃脚处掏空太多,外侧大量土方或流砂进入井内,外侧土体出现空洞,建筑物出现裂缝或倾斜。
1、在沉井和建筑物之间打灌注桩或搅拌桩或压密注浆,以加固土体并隔离沉井与建筑物。
2、在沉井和建筑物之间设回灌井,以减少土体水份流失。
3、遇到粉砂层采用井点降水,控制水头差,避免出现流砂。
4、避免掏空刃脚处土方,尽量切土下沉,防止外侧土体结构破化。
5、向井壁外侧空隙处及时灌沙,并加水密实,使土体不被扰动。
1、及时妥善处理相关事宜,尽量不要停止沉井下沉。
如因外面流砂涌入井内,则改排水下沉为不排水下沉。
5.3、顶推过程
5.3.1、管道轴线偏差过大现象
原因分析
1、地层正面阻力不均匀,使工具管受力不均匀,形成导向偏差,造成管道轴线偏差。
2、顶管后背发生位移或不平整,使顶力合力线偏移,造成管道轴线偏差。
3、千斤顶不同步,或千斤顶间顶力相差较大,或安装精度不够,使顶力合力线及管道轴线发生偏差。
预防措施
1、顶管施工前应对管道通过地带的地质情况认真调查。
设置测力装置,指导纠偏。
纠偏应按照勤测量、勤纠偏、小量纠的操作方法进行。
2、采用同种规格的千斤顶,使其顶力、行程、顶速相一致,保持顶力合力线与管道中心线相重合。
3、加强顶管后背施工质量的控制,确保后背不发生位移,并应使后背平整,以保证顶进设备的安装精度。
4、顶进过程中应随时绘制顶进曲线,以利指导顶进纠偏工作。
治理方法
1、重新调整千斤顶行程、顶力、顶速,或重新调整千斤顶的安装精度。
2、对顶管后背进行加固,防止位移继续发展,并确保后背平整。
3、纠偏前应认真分析顶进曲线的发展趋势,采取适当的纠偏量,循序渐进,切不可操之过急,适得其反。
5.3.2、顶力剧增
原因分析
1、触变泥浆选材质量不好。
2、触变泥浆材料配方不合理。
3、现场搅拌不充分,水化时间短。
4、注浆孔布置不合理。
5、注浆泵耐压低
6、管路布置不适应超长距顶管要求。
7、注浆量没有控制好。
8、注浆压力不合理。
9、管路接头渗漏。
10、没有形成完整泥浆套,只有偏心浆套。
管外壁带土顶进。
预防措施
1、选材应进行测试和论证。
2、配方应进行筛分和优化。
3、搅拌和水化时间大于6h。
4、科学合理地按设计的管路进行布置。
5、采用液压注浆泵,并维修好,确保耐压大于2bpa以上。
6、按超长距离顶管要求,设中间注浆泵站2~3座。
7、注浆量和注浆压力按设计要求控制。
8、所有压浆接头用生料带包扎,确保无渗漏现象。
9、压浆工艺由当班班长负责,确保整条管道形成完整泥浆套。
5.3.3、管道渗漏
1、进出洞口渗漏
2、管接口渗漏。
3、中继环渗漏。
4、机头主轴密封渗漏。
1、进出洞口止水装置与管道的同心度好,误差小,采用精加工制作,采用双道橡胶法兰结构。
2、特别重视管材的加工精度,从钢模制作,样品管的验收到橡胶止水带的质量检验,都要从严把头,确保的压缩过盈量。
3、采用归先进的中继环设计,经向可调橡胶止水带,双道密封,并且可以更换的结构形式,确保中继环无渗漏现象。
4、机头主轴密封采用多道聚胺脂密封,并采用油嘴泵加压以平衡开挖面水土压力。
5.3.4、地面沉降与隆起现象
1、开挖断面的取土量过多或过少,使掘进机推进压力与开挖土体压力不平衡,造成地面沉降或隆起。
2、管道轴线偏差,或纠偏不当造成的地层土体损失。
3、管道外围环形空隙引起的地层土体损失,或顶管完成后未置换泥浆造成的土体损失。
4、管道接口不严密,造成的水土流失。
防治措施
1、施工前应对工程地质条件和环境情况进行周密细致的调查,制定切实可行的施工方案,对距离管道近的建筑物和其他设施采取相应的加固保护措施。
2、设置测力装置,以便掌握顶进压力,保持顶进压力与前端土体压力的平衡。
3、严格控制顶管轴线偏差,执行勤测量、勤纠偏、小量纠的操作方法。
4、在顶进过程中应及时足量地注入符合技术标准的润滑支承介质填充管道外围环形空隙。
施工结束及时用水泥或粉煤灰等置换润滑泥浆。
5.3.5、钢筋混凝土管节裂缝现象
1、管节质量不合格。
2、顶进过程中顶力超过管节的承压强度使管节损坏,或轴线偏差过大,致使管节应力集中而损坏。
3、运输、装卸、码放安装方法不当,造成管节损坏。
1、严格执行各管节质量验收标准。
2、顶进时应严格控制管道轴线偏差,控制顶力在管节允许的承压范围以内。
3、在管节运输过程中应采取管垫等保护措施,并应做到吊(支)点正确,轻装轻卸。
1、应认真分析裂缝产生的原因和性质,根据不同受力情况,分别采取不同的治理方法,处理后应能保证结构原有的承载能力、整体性。
5.3.6、顶管前端正面土体拥塌现象
1、前端土层性质发生变化,顶进量过小,没有起到防护和平衡的作用。
2、遇有流砂情况。
1、顶进施工中应采取短开挖、勤顶进的方法,严禁超挖,并随时注意到土质的变化情况,以便采取相应措施防止明塌。
2、认真做好土体的降水工作。
六、施工工艺
6.1、工作井与接收机
本工程顶管工作井、接收井均采用沉井施工。
6.1.1、工作井沉井施工流程
1、制作工艺流程:
场地整平——放线——夯实基底——抄平放线验线铺砂垫层——砼垫层——刃脚砖模——安设刃脚铁件、绑钢筋——井身模板——浇筑混凝土——养护、拆模——拆砖座
2、下沉工艺流程:
下沉准备工作——设置垂直运输机械、排水泵,挖排水沟、集水井——挖土下沉——观测——纠偏——沉至设计标高、核对标高——降水——设集水井、铺设封底垫层——底板防水——绑底板钢筋、隐检——底板浇筑混凝土。
3、基坑测量放样
根据沉井设计图纸,整平场地后,根据沉井的中心座标定出沉井中心桩、纵横轴线控制桩及基坑开挖边线。
施工放样结束后,须经监理工程师复核准确无误后方可开工。
4、刃脚与垫层施工
刃脚垫层采用砂垫层和混凝土垫层共同受力。
砂垫层厚度H可采用如下计算公式计算:
N/B+γ砂H≤[σ]根据计算结果,砂垫层厚度H均为80(厘米)。
砂垫层应选用级配较好的中粗砂,砂垫层采用加水分层夯实的办法施工,夯实工具为平板式振捣器。
混凝土垫层厚度可按下式计算公式计算:
h=(G0/R-b)/2,根据计算结果,混凝土垫层厚度h为30厘米。
混凝土垫层表面应用水平仪进行校平,使之表面保持在同一水平面上。
刃脚支撑施工示意图如下
圆形沉井刃脚支撑采用砖垫座(图示),砖垫座沿周长分成6~8段,中间留20mm空隙,以便拆除,刃脚圆弧对准圆心铺设。
砖垫座内壁用水泥砂浆抹面。
5、立井筒内模和支架
1)、钢筋绑扎
沉井钢筋现场设加工场成型制作,加工好的钢筋必须进行清理、分类、按照施工设计划分点堆放整齐,并挂牌标明种类及使用部位,ф16以上钢筋采取闪光对焊工艺接长,绑扎时接头相互交叉。
井壁双层钢筋用ф10钢筋撑脚把网片撑开。
钢筋规格、尺寸应符合设计图纸要求和规定,绑扎钢筋时应采用撑件将二层钢筋位置固定,保证钢筋设计间距。
为了保证保护层的厚度,应在钢筋与模板之间设置同强度标号的水泥砂浆垫块,垫块应与钢筋扎紧并互相错开。
钢筋绑扎完成后,应上报监理工程师进行隐蔽验收。
隐蔽验收合格后,方可进行立外模。
2)、立外模和支架
沉井制作采用竹胶模板,在沉井插筋部位用5cm木模板间隔拼装,拼装的木模表面刨光,拼缝严密平整。
为防止接缝间隙过大易漏浆,在其接缝表面采用粘贴发泡胶带。
立模前所有模板涂刷脱模剂,使砼表面能平整、光滑。
内外模板顺序原则上先立内模,后立外模。
模板与钢筋安装应互相配合进行。
模板采用双层钢筋用ф48×
3钢管作竖围囹,ф22钢筋弯曲定型后作水平围囹,内外模用ф16对拉螺杆与模板围囹结合牢固,确保井壁厚度。
螺杆上设一道止水片,止水片与螺杆满焊。
模板支架及脚手架采用ф48×
3.5钢管扣件搭设。
支架根据立模及钢筋绑扎,砼浇捣的需要分层架立。
支架的底脚衬垫30×
60木板,支架每隔9m设一道剪力撑与地面的夹角控制在45度左右。
外脚手架的纵向立杆间距为1.4m,横向立杆间距为1.2m。
内脚手架为满堂。
3)、浇捣混凝土
A、混凝土浇筑
、混凝土浇筑按照《混凝土结构工程施工及验收规范》的要求进行。
、沉井采用两次浇筑,一次下沉。
③、沉井浇筑过程中,混凝土应保持同步均匀上升,并密切注意观察沉降,若发现不均匀下沉,应及时调整,严防井壁断裂。
④、沉井直壁模板在混凝土强度达到25%以上,刃脚斜面的模板在混凝土强度达设计强度的75%以上时方可拆模。
⑤、沉井混凝土施工时,必须严格按施工规程进行,严格控制水灰比,保持骨料清洁和良好级配、振捣密实,精心养护,以防产生早期裂缝,当气温低于5度时,采取保温施工措施。
⑥、混凝土浇捣前,所有预埋件、套管、预留钢筋等要准确就位。
B、混凝土质量保证技术措施:
、加控制混凝土坍落度,严禁有任意加水现象产生;
、反馈现场混凝土实际坍落度、可泵性、和易性等质量信息,以有利于控制搅拌站出料质量;
、按照浇捣方案,组织全体操作人员进行技术交底会,使每个操作工人对技术要求、混凝土下料方法、振捣步骤做到心中有数;
、混凝土拌车进场,混凝土品质严格把关,检查混凝土装车时间、混凝土坍落度、混凝土到场时间等是否达到规定要求,对不合格者坚决予以退货,严禁不合格混凝土进入施工现场;
、各种设备的预埋件位置要准确;
、混凝土浇捣工程中质量部门要巡回监督检查,发现质量问题苗子,立即督促整改;
、混凝土浇捣前只有各项准备工作完善到位,现场各级验收工作顺利通过,混凝土才能开泵进行浇捣。
、混凝土养护:
混凝土浇捣完后,需覆盖草包,定期浇水养护。
4)、沉井下沉
根据沉井的自重计算下沉系数与稳定系数。
沉井下沉前,割除对拉螺栓的拉杆,并用水泥砂浆分二次对拉杆割除位置进行修补。
A、本工程沉井下沉根据土层及周围建筑物情况均采用排水下沉法施工。
井内取土时,先挖锅底后掏刃脚。
掏土时要对称取土,均匀下沉。
在下沉过程中要及时测量观察,若发现偏移及时采取措施进行纠正,井内取土不得堆放在基坑周围,避免对基坑外围增加载荷。
B、本工程局部地段沉井处于④强风化粉砂岩层,当遇到该岩层时,根据该层风化岩的强度判断决定采用何种方式破除。
若能风镐破除原则上采用风镐破除,若强度较强,则另请专业爆破施工队伍进行定向爆破,然后继续下沉施工。
C、当沉井下沉到设计标高以上1000mm时,应适当减慢下沉速度,每天不大于0.3米,这时要减少锅底开挖深度,掏土时要慎重,防止突沉和超沉事故的发生。
D、沉井下沉时,用钢板将所有预留孔封堵。
孔径小于1000时,采用8mm厚钢板封堵,孔径大于1000mm时,采用10mm厚钢板封堵,并对进水口用粘土和砖密实填筑。
5)、沉井封底
A、沉井下沉到设计标高后,立即进行素混凝土干封底施工,并在封底混凝土顶面预留插筋,插筋采用φ16钢筋,插入混凝土800mm,外露部分长间距为1500mm,梅花形布置。
B、封底混凝土浇筑时,应对称均匀。
6)、底板混凝土施工方法
A、基坑开挖至设计标高,并且确保基础无积水的情况下,浇筑砼垫层。
浇筑垫层时,为控制混凝土标高,每2m*2m设置一个标高基准点。
B、浇筑底板混凝土前,应先将槽口凿毛,清除封底混凝土表面残渣,并冲洗干净,底板钢筋应与框架底梁和井壁上的钢筋焊接牢固。
C、底板
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