电力顶管施工方法.docx
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电力顶管施工方法.docx
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电力顶管施工方法
电力顶管施工方法
1.1竖井施工概要
所有电力顶管坑深度均由电力检查井井底高程决定,顶管坑井壁及底板均采用300mm厚C20喷射混凝土+钢格栅。
管外底高程加上管道轨道及底板厚度,为顶进坑(接收坑)的坑底标高。
顶进坑(接收坑)采用倒挂井壁法施工。
支护结构各部尺寸、材料、做法,按照本工程顶管坑结构设计实施,采用钢格栅+连接筋+钢筋网片+混凝土+工字钢支撑的联合支护方式。
上部外围设安全护栏,护栏搭设的具体方法为:
临边防护的做法考虑安全需要,在基坑上口线50cm以外设置。
Φ48红白钢管做防护栏杆。
栏杆立柱间距2.5m,立柱夯入土层0.6m以上,外露1.2m,水平方向架设两排钢管,每排间距0.6m。
安全护栏外设密目网,并设置醒目安全警示标识。
工作坑的施工原则:
快开挖、强支护、小分块、短进尺、早成环。
为保证顶管坑结构稳定,在地面井口处设一道现浇钢筋混凝土锁口圈梁,圈梁规格:
宽*高=0.8*0.5m,锁口梁主筋采用10φ22钢筋,箍筋φ10@200,混凝土强度等级C30。
竖井的锁口圈梁以下部分采用钢格栅+钢筋网片+喷射砼的结构。
钢格栅主筋采用4φ22钢筋,采用φ12U型筋和之字筋焊接。
钢格栅竖向间距0.5m,洞口上皮0.5m范围内施作2榀钢格栅,第一榀钢格栅与圈梁净空≯500mm,钢格栅之间采用Φ20拉结筋,拉筋均为Φ20@500,梅花形布置,拉结筋与主筋直接焊接,搭接长度单面焊为10d,双面焊为5d,要求焊缝饱满,平整除渣。
钢格栅拉结筋与竖井锁口圈梁锚固长度31d。
沿钢格栅内侧主筋外缘满铺φ6@100×100钢筋网片,并将钢格栅及连接筋绑扎成一体。
顶管坑内钢支撑采用I25α工字钢,每层钢支撑间距1m,最后一道钢支撑设置在顶管管顶以上0.3-0.5米部位。
顶管坑每个角设两块预埋钢板,规格400*400*12,预埋钢板焊接在钢格栅主筋上,保证在同一平面上,钢支撑与预埋钢板焊接,钢支撑之间用工字钢焊接。
顶坑开挖期间,同时进行锚喷施工,锚喷结构层厚30cm,保护层厚度为4cm,采用C20喷射混凝土。
顶坑开挖到底后,对坑底进行锚喷封底,防止锚喷侧墙内土体流失造成竖井塌方。
1.2竖井施工步骤
1.2.1测量
(1)平面测量控制
①施工测量《建筑工程测量规范》GB50026-2007有关规定执行。
根据施工需要,引测三个导线点至顶进坑附近,布设三级导线平面控制网(即采用原有控制网作为平面控制网),形成闭合导线网。
②为保证测量精度,对于钢尺测量的边长,需加入相应的修正,测量的平面导线需进行平差计算,测量角度精确至0.1º,坐标及高程精确到1毫米。
(2)高程测量
①高程控制采用城市四等水准测量的技术施测,使用DS3水准仪进行观测,往返各一次。
高程闭合差在12
mm之内(L为水准跨线长度,以千米计)为合格。
②井坑内的高程控制点采用长钢尺导入法将高程传入,向井坑内传递高程与坐标传递同步进行。
先做趋近水准测量,再做竖井高程传递。
竖井传递高程采用悬吊钢尺法,井上和井下两台水准仪同时观测读数,每次错动钢尺3-5厘米,施测三次,高差相差不大于3毫米时取平均值使用。
③高程控制点的布设:
可利用平面控制点的埋石作为高程控制点,也可单独设置,如特殊需要时可进行加密。
加密的水准点精度不低于高程控制点的精度,其布设形式为附合水准路线。
(3)顶管施工测量
顶管施工采用连续测量与间断测量结合的方式。
连续测量:
在顶进坑后方安放一台激光经纬仪,激光经纬仪按照设计顶进轴线方向发出一束激光,照射到掘进机的光靶上,机手按照激光指示路线操控机械顶进。
间断测量:
每顶进一节管后,测量人员对激光经纬仪进行校核,并且采用水准仪,测量已顶进管道高程偏差情况;采用水平尺测量管道水平偏差情况。
测量结果填表上报到项目部。
(4)测量要求
①对于坐标点、水准点现场需采取可靠的保护措施,需设立明显的标志;施工过程中要注意对测量控制点的保护,并定期进行校测。
②施工过程中要严格执行测量复核制度,特别是对中心线和高程、管线起终点、控制桩位、交叉点等更要严格控制,要提前做好内业,然后现场实施放样。
1.2.2探槽
工作坑施工须先开挖探槽,开挖相互垂直的二条探槽,分别平行与垂直于顶进轴线,其长度须大于工作坑开挖范围1米,深度的确定须配合地下管线调查资料。
1.2.3井口圈梁施工
工作坑上口设混凝土地圈梁,地圈梁尺寸为宽×高=800mm×500mm,其顶面标高为从自然地面下反0.65米。
主筋使用10根、Φ22的螺纹钢,箍筋使用Φ10的钢筋,间距200毫米,混凝土强度C30,混凝土保护层厚40毫米。
为了工作井下部格栅钢架能与井口圈梁连接,井口圈梁向下预留钢筋接头,方法是在槽底向下打孔,插入800mm长Φ20HRB400钢筋,间距及位置同格栅钢架的竖向连接筋。
预留钢筋锚入圈梁长度不小于35d。
1.2.4防护墙
地圈梁混凝土强度达到50%后,用普通粘土砖(240mm×115mm×55mm)与水泥砂浆,在圈梁顶部四周的外边缘砌筑宽0.36米,高度不小于0.6米的防护墙,顶面高于现况地表0.4米,在爬梯处留0.5米宽的缺口,供施工人员通行。
防护墙两面及顶部均抹灰。
工作坑防护墙平面图
1.2.5土方开挖
待圈梁混凝土强度达到90%后进行基坑土方开挖。
上部采用机械与人工配合挖土,下部在锚喷施作的同时人工挖土,垂直运输采使用吊车和土斗。
开挖顺序由上至下、对角开挖、中间留核心土的方式进行,为了保证安全,严禁同层贯通挖土。
开挖步序与格栅安装步序相适应,每一循环挖深等同于钢格栅间的距离,开挖土方需堆积在基坑周边10米以外,并及时运出场外,不得大量堆积在基坑边,造成基坑支护结构受力过大,可能导致坍塌。
在工作坑开挖过程中,如果工作面有渗水的现象,可在每步开挖前,制作集水坑1~2个,集水坑直径约0.5米,深约0.5米,集水坑内放滤水管一节,滤水管内安放潜水泵,及时排出地下水,排水与开挖同时进行,保证无水作业。
为保证施工安全,距离地面2米以下打入锚杆,锚杆采用φ20钢筋,L=2米,间距1.5*1.5米沿井身四周梅花布置,局部地质较差地段加密。
锚杆呈15度角向下打入,在注浆完成后才能开挖下层土体。
1.2.6支撑
选用I25#工字钢支撑,沿竖向每1米设置一道钢支撑,最低一道支撑距顶管管顶0.3米-0.5米,预留顶管操作空间。
角撑长度为2.8米,安设于四个边角。
1.2.7钢格栅
其主筋使用Φ22的螺纹钢4根,其断面尺寸为230×230毫米,支撑钢筋使用Φ12的钢筋,间距为1000毫米,蝴蝶筋Φ12钢筋,弯成波浪形,与主筋连接采用双面焊,箍筋使用Φ8钢筋,相互间距为150毫米。
钢格栅分段加工现场组装,同层钢格栅之间连接采用三角铁连接。
第一榀格栅紧贴圈梁底部安放,每0.5米安放一榀钢格栅。
洞口上方0.5米范围内设置二榀钢格栅。
6钢筋网片,网格间距100×100mm(示意图)
1.2.8竖向连接筋
地圈梁与钢格栅之间及每个相邻的钢格栅之间均需使用连接筋,连接筋使用Φ20的螺纹钢,在钢格栅内、外两侧同时使用连接筋,内外两侧交错排列,同侧连接筋间距为0.5米。
顶部的连接筋需弯折成90°角,并插入地圈梁内部,其插入长度不小于400毫米,弯折长度不小于200毫米,连接筋与钢格栅牢固焊接。
连接筋之间搭接时,满足双面焊接五倍的钢筋直径,单面焊接十倍的钢筋直径的要求。
竖向连接筋在洞口每侧内处各增设三根。
1.2.9钢筋网片
使用Φ6的钢筋焊接,网格间距100×100毫米,内外双层排布。
1.2.10墙壁锚喷
工作坑施工时应依次向下逐层施工,土体开挖、安装外网片、内连接筋、安装钢格栅、内连接筋、内网片、锚喷混凝土。
锚喷混凝土厚度均为300毫米,分三次喷射达到规定厚度,混凝土强度等级C20,材料为水泥、中粗砂、豆石(粒径在5~10毫米),并加入速凝剂,参考配合比为水泥:
砂子:
石子=1:
2:
2,速凝剂掺入量为水泥重量的3~5%。
1.2.11混凝土施工
(1)本工程喷射砼设计强度等级为C20,用P.042.5普通硅酸盐水泥、中粗砂、豆石(粒径在0.5~1.5cm),配比为水泥:
砂子:
石子=1:
2:
2;速凝剂掺量为水泥重量的5%。
水泥、砂子、豆石用搅拌机搅拌,混合料在喷射机附近掺入速凝剂,混合料随拌随用,不掺速凝剂的干料其存放时间不应超过45分钟。
(2)其它混凝土强度:
工作坑锁口圈梁采用C30,后背采用C25,喷射混凝土为C20,工作坑底板为C20。
(3)钢筋结构的混凝土保护层厚度:
工作坑锁口圈梁及后背墙纵向受力钢筋均为40毫米,工作坑结构钢格栅主筋外侧为40毫米,内侧为30毫米,箍筋、分布筋及构造筋的保护层厚度不应小于20毫米。
(4)喷射作业应分层、分片、分段依次进行,喷射顺序应自下向上,沿水平方向螺旋式移动,回旋直径应为300mm左右,一圈压半圈,一次喷射厚度不得大于100mm,分三层喷满,不得在一处堆积。
(5)喷射手必须穿雨衣,带胶皮手套,戴防护眼镜和防尘口罩,喷射前必须检查工具、设备、材料是否齐全完好,喷射时管道不准有死弯,非操作人员不得在附近停留,喷枪在任何情况下严禁对人。
(6)喷射机司机必须做到开始时先送风、再开机、再给料,结束时应待料喷完后再关风。
向喷射机供料应连续均匀,机器正常运转时,料斗内应保持足够的存料。
喷射机的工作风压,应满足喷头处的压力在0.1MPa左右,喷射作业完毕或因故中断喷射时,必须把喷射机和运料管内的积料清除干净。
(7)喷射手施工操作应遵守以下规定:
喷射手应经常保持喷头有良好的工作性能;喷头与受喷面应保持垂直,宜保持0.6~1.0m的距离,喷射砼时应控制好水灰比,保持砼表面平整。
(8)每次开挖喷射砼前,应将前次喷射砼的接茬部位凿毛,清除表面粘附的泥土,以保障接茬处砼的密实。
1.2.12底板
顶进坑采用钢筋混凝土封底,在挖深达到顶进坑底标高后施作,其间使用Φ16钢筋,单层排列,间距为200毫米,底板厚度为300毫米,混凝土要求强度为C20。
1.2.13集水坑
在顶进坑及接收坑的底板,均需预留500×500×500毫米集水坑一个,坑内安装潜水泵一台,及时抽排渗出的地下水,保证施工时坑底干燥。
1.2.14排水
当开挖时,如果有地下水渗出,可在工作坑工作面底部,对角开挖二个集水坑,集水坑较开挖面低0.5米,直径0.5米,每个集水坑内放置水泥滤砂管,管内安放2吋口径的水泵一台,以便及时排出坑内积水
1.2.15支护结构在顶管洞口部位的做法
在竖井施工至顶管洞口部位时,洞口两侧均设竖向加强筋4φ25@200。
1.2.16顶管工作坑内平面布置图
顶管工作示意图
顶管工作坑平面布置图
1.3顶管施工
1.3.1顶力计算
⑴顶力计算
管径D=2000mm、L=150m
通常确定机械顶管总顶力,使用《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008中6.3.4计算公式及库伦土压力理论:
后背墙核算
每米宽度上土壤的总被动土压力:
P=1/2h2tan2(45°+Ψ/2)+2Chtan(45°+Ψ/2)
式中:
p-土壤的总被动土压力
r—土壤容重(KN/m3)r=16.3KN/m3
Ф—(土壤的内摩擦角度)Ф=25°
c—土壤的粘聚力(KN/m2)c=15KN/m2
h—天然土壁后背墙高度h=7m
以上土质参数是根据岩土勘察报告中的数据,按不同的土层厚度加权平均,计算得出。
则:
=1313.60(kN/m)
顶进时所需最大顶推力:
式中:
F—顶管中的最大顶推力,
P—土体被动土压力,P=1313.60kN/m
B—后背受力宽度,B=5.6m
推出
而:
其中:
L—顶距
F—总顶力,(kN)
Do—管道外径(m)
Dg—顶
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