顶管施工方法(1208).doc
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顶管施工方法(1208).doc
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第四章主要工程项目的
施工方案、施工方法
一、沉井施工
(1)简介
本工程顶管工作井和接受井采用沉井,共6座,其中顶管工作井φ5m3座,φ2.5m顶管接收井3座。
沉井结构高度5~7m。
沉井刃脚底至地面高度>11m,根据设计要求,基坑开挖深度为2.0m,采用喷射井点降水下沉。
混凝土除注明外强度等级均为C25,地下水位以下的混凝土抗渗等级为0.6Mpa。
沉井下沉时,混凝土强度须达到设计强度的100%。
施工缝必须严格处理,先将施工缝凿毛洗刷干净,铺上同级配混凝土内砂浆成分的砂浆一层,然后再浇筑混凝土,要求仔细振捣,确保新老混凝土良好结合。
φ800顶管工作井最大允许顶力为8000kN。
根据我公司以往的施工经验,沉井采用砂垫层和素混凝土垫层,由于沉井深度为5~7m,采用分二节制作一次下沉施工,沉井下沉方法采用“排水下沉法”施工。
沉井施工工艺见下图:
沉井施工工艺流程见图
放样、定位
开挖基坑
砂垫层
素混凝土垫层
立模、扎筋
检查模板钢筋
第一次浇筑混凝土
第二次浇筑混凝土
拆模
喷射井点施工
排水法下沉
沉井封底
沉井干式构架
拆除井管
拆创造沉井干式构架
(2)沉井制作工艺(以1号工作井为例)
1)砂垫层和素混凝土垫层(见图)
为保证沉井第一次制作时的重量,通过素混凝土垫层扩散后的荷载不大于下卧层地基土的容许承载力,故铺设相应厚度的砂垫层,砂采用中、粗砂、并捣实,以保证其密实度。
为了扩大沉井刃脚下的支承面,故在砂垫层上铺设混凝土垫层。
砂垫层厚度H=[(G0/R)-b]/2[(5.1/10)-0.3]/2=0.105m式中G0——沉井第一节单位长度重量(t);
R——砂垫层容许承载力,取R=10t/㎡;
b——刃脚踏面宽度,b=0.3m。
取砂垫层厚度H=0.20m;
砂垫层宽度B=1.6m;
素混凝土垫层厚度取0.15m,宽度取1.4m。
2)沉井井壁制作
a.由于沉井总高度>8m,故分三节进行制作。
当素混凝土垫层强度达到75%设计强度后,支模制作第一节沉井至刃脚踏面,高度为2.5m,第二次制作3m高度的井壁;最后制作剩余的井壁。
b.沉井采用组合钢模板(见图5.8.5-4)。
采用D48钢管作竖向围檩和水平围檩。
水平间距≯500mm;竖向间距≯400mm。
水平围檩相互用扣件扣牢。
对拉螺栓(中间设止水片)D16拉在水平围檩上,间距随水平围檩而设。
c.浇筑混凝土采用70型振动器,并配部分D50的振动棒,以解决钢筋间距过密而振捣困难问题,振动间距不大于50cm。
d.混凝土要求均匀下料,不得在某一处井壁内集中下料,靠振动器赶淌混凝土,不允许造成高差过大的现象。
不允许在模板外侧振捣。
e.振捣混凝土时,应控制好振动器的插入深度,不能少振、漏振、也不能在同一深度过度振捣,以免模板走动、位移。
(3)沉井挖土和下沉方法
1)下沉系数计算
以1号工作井为例
G=9.5×1×2.5=23.75t/m
取摩阻系数f=2t/㎡
刃脚踏面阻力F阻=0.35×12=4.2t/m
下沉系数K=23.75/(2×9.5+4.2)=1.02
计算结果反映,下沉系数偏小,故必须采取助沉措施,准备采用触变泥浆,减少沉中与周围土体的摩阻系数。
2)基坑开挖见图
a.考虑到为减少沉井的下沉深度,基坑挖深2m。
b.采用机械挖土,配合人工进行边坡和基底修整。
3)沉井下沉施工见图
a.采用8t履带吊抓斗干挖下沉法施工,进行24h昼夜作业。
b.待沉井第一节(即刃脚和底梁部分)混凝土强度达到100%,并壁混凝土强度达到75%以后进行下沉施工。
c.施工准备
在三个仪器监测站相对应处井壁上定出纵横间距为200mm的轴线,引测三个基准点至基坑外侧加以保护,并测量、记录下沉前的原始值,以控制沉井下沉过程中井体的偏斜、扭转量。
施工前进行施工交底,并由施工管理人员统一指挥。
对经纬仪、水平仪进行严格检测及计量校核,将仪器误差降至允许限度。
基坑四周共设置1台履带吊。
d.一切施工准备就绪后,开始井体下沉挖土,挖土要求均匀对称进行。
e.先挖底梁下部土,后挖刃脚边侧土。
下沉前先凿除,以防止井体发生偏斜、扭转。
f.接近设计标高时,水准仪随挖土进程监测标高,每2m×2m设一根挖土标高控制点,以确保标高正确。
每次挖土控制在20cm,不得超挖。
g.为提高井底土体的稳定性,应确保刃脚下土体不发生整体滑动破坏。
在层层开挖过程中,采取先校正倾斜(在刃脚高处多挖,在刃脚低处少挖)然后分层开挖,做到各施工区同步开挖,使井体能均匀下沉。
h.沉井下沉过程中加强对地下水位的观测。
保证降水达到预定效果,一旦发现“死井”、漏气或漏水现象及时采取补救措施。
i.各施工区域挖土均由一施工员在井顶上安全护栏内指挥,以控制各区域挖土进度。
j.沉井下沉施工和监测作业采取24h连续施工,应保证夜间施工的照明。
k.由履带抓斗吊挖出的土方,通过土方车驳运到土方临时堆场。
l.在监测过程中,观测沉井下沉速率,尤其是不同土质层沉井的下沉速率并绘制下沉速度率表。
在沉井接近设计标高时加强观测频率,预留0.5~1.0m的自沉高度。
根据下沉速率适当调整挖土速度,减缓沉井下沉速度。
m.沉井下沉至设计标高,密切进行沉降观测,在8h内下沉量应≯10mm时,方可进行底板施工。
(4)井点降水
井点降水是为了疏干沉井施工范围内的地下水位,使沉井锅底无水,达到干施工的目的。
根据以往的施工经验,这是一种行之有效的方法。
沉井降水采用喷射井点,井管在基坑内环形布置,抽汲设备设置在地面上,井管的深度约为12m,井管间距2.5m,并设2根观测井管。
喷射井点通过55kw多级清水泵将水流由内管经射流器产生真空,把地下水从内、外管的环形空隙中抽吸出来,适用较深的降水要求。
1)喷射井点布置见图
a.喷射井点系统由排水总管、进水总管、高压水泵、集水池、井管等组成。
b.降水布置在井壁制作完成后进行。
井管环形布置,井管距井外壁为2m,井管间距2.5m,共设一台泵和一套管路。
井点总管长度以50m计,沉井下沉时井点系统堵塞漏气应由专人管理。
喷射井点按降水曲线I=1/10进行估算,降水后的水位在底梁标高以下,可满足底梁及底板处于干燥状态进行施工。
c.在井点总管沿线位置挖300mm×300mm的沟槽,将总管置于沟槽中,并做好保护措施。
d.为了维持土体稳定,确保混凝土强度增长需要,故井点管应在底板混凝土强度满足设计要求后再行扩除。
2)井点系统的埋设
a.埋设井点程序:
先井点管冲沉埋设而后安放总管,接着用弯联管将井点管与总管接通,最后安装抽水设备。
b.井点管的埋设采用水冲法,井点管长13m,冲孔时,先用起重设备将直径50~70mm的冲管吊起并插在井点位置,然后开动高压水泵(压力为0.6~1.2MPa),将土冲松。
冲孔时冲管应垂直插入土中,并作上下左右摆动,以加剧土体松动,边冲边沉,冲孔直径为300mm,冲孔宜比滤管底深0.5m左右,以防冲管拔出时,部分土颗粒沉于孔底而触及滤管底部。
c.井孔冲成后,立即拨出冲管,插入井点管,并在井点管与孔壁之间迅速填灌滤层砂,以防孔壁坍塌。
填灌应选用干净粗砂,填灌均匀,填至滤管顶上1~1.5m,防止颗粒堵塞滤管,以保证水流畅通。
井孔填砂后,须用粘土封口,以防漏气。
d.每根井管沉设后,要检验其透水性能,在填粗砂滤料时管口应有泥浆水冒出,管口注水后,管内水位下降。
e.用弯联管将井点管与总管接通,然后安装抽水设备。
3)抽水
a.井点系统安装完毕后,先进行试抽试灌,以检查有无漏气现象。
发现“死井”、漏气和漏水现象即进行补救处理,确保正常运转使用。
b.井点开始出水一般是先大后小,先混后清。
正常的排水是细水长流,出水澄清。
c.真空度一般不应低于400~500mm水银柱高。
如真空度不够,通常是由于漏气,应及时修复。
井点管淤塞,可通过听管内水流声,手扶管壁感到颤动来判断。
如井点管淤塞严重影响降水效果,应用高压水冲洗井点管或拨出重新埋设。
d.通过观测水位观测孔来掌握水位下降情况。
4)井点系统的拆除
a.当沉井下沉结束,底板混凝土达到设计强度时,可拆除喷射井点。
b.所留孔洞用砂或土填塞。
5)基坑排水措施
a.在基坑外侧要设置环形500mm×300mm明沟及800mm×800mm×1000mm集水井。
b.基坑边坡用水泥砂浆进行坡面粉刷,防止雨水冲刷。
c.沿基坑四周铺筑草袋围堰,防止地面水倒灌入基坑。
(5)膨润土泥浆减摩助沉措施(见图)
在沉井外踏面上先安装橡胶止水装置,避免泥浆套漏入井内。
注浆管为φ25mm,每个注浆管安装一只球阀,以便控制。
注浆管的间距为2m,注浆管应上下交错排列,以使井外壁形成完整的泥浆套。
膨润土的材料应符合质量要求。
如果浆套在下沉过程中不易形成,还可以利用注浆管压入高压空气,以便形成气幕和浆套。
此外,在基坑处还应设置泥浆槽,它具备以下作用;储存泥浆,保证补浆效果。
调节泥浆,使均匀分布在沉井四周。
维护地表部分土壁稳定。
上述措施曾多次运用,简单易行,效果显著。
沉井到位后,用纯水泥浆置换膨润土泥浆。
膨润土泥浆性能指标见表:
膨润土泥浆性能指标表1
名称
单位
指标
试验方法
比重
1.1~1.25
比重计
粘度
sec
>30
漏斗法
含砂量
%
<4
胶体率
%
100
量杯法
失水量
mL/30min
<14
失水量仪
泥皮厚度
mm
TM3
失水量仪
静切力
mg/cm2
>30
静切力计
pH值
8
pH试纸
(6)施工缝处理
为确保混凝土供应的速度和质量,决定采用商品混凝土。
根据以往的施工经验,施工缝是沉井渗漏的薄弱环节。
我们打算采取以下措施妥善处理:
1)井壁施工缝留设成200mm高、300mm宽的凸形。
(见图5.8.5-10)
2)井壁竖向钢筋接长及混凝土浇筑前,必须将施工缝处松动石子、混凝土浮皮凿除,清除干净,浇水湿润。
3)沉井井壁与后浇隔墙相连接处,按设计要求留设凹槽。
4)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。
对拉螺栓也的内外端部,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(见图5.8.5.1-11)。
5)底板施工
底板厚450mm,采用C30混凝土,抗渗强度等级S6。
a.钢筋制作安装
(a)严格按设计要求和技术规程编制出钢筋加工清单,并按清单进行加工制作。
(b)进场的原材料必须有钢材质保书、试验报告,并批量做好原材料抽检试验,经现场技术部门及监理单位认可后方可使用。
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