污水管道顶管沉井施工方案.docx

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污水管道顶管沉井施工方案

化龙镇污水管网工程

金利大道及规划路进厂污水管道工程

沉井及顶管施工方案

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第1章工程概况、地质情况和工程特点

一、工程概况

二、工程特点难点及对应措施

第二章沉井施工方案

一、施工工艺流程

二、施工技术准备及施工方法

三、安全环保注意事项及措施

第三章顶管施工方案

一、顶进设备选型及安装

二、井地面设备选型及布置

三、顶管顶进

四、出现流沙现象处理办法：

五、顶管测量、纠偏技术

六、检查井施工

第一章工程概况、地质情况和工程特点

一、工程概况

1、工程概述及方案选择

1.1、工程名称：

化龙镇污水管网工程——金利大道及规划路进厂污水管道工程

建设地点：

广州市番禺区化龙镇金利大道及规划路

建设规模：

管道全长4532m。

工程范围：

完成本项目本工程明挖施工、顶管施工、管道基础处理、污水管道安装敷设、新建工作井、接受井、检查井、沟槽回填、施工便道、路面恢复等施工图纸和工程量清单及招标过程中所发出的相关文件所包含的全部内容；

工期要求：

施工总工期180日历天；

本工程是番禺区化龙镇污水管网工程的重要组成部分,化龙镇污水经过石化公路和石化大道等收集经1、2号泵站提升后自流至金利大道路口汇合，沿金利大道及规划路进入化龙镇污水处理厂。

工程起点为1、2号泵站至金利大道污水管线终点，终点为化龙污水处理厂配水井。

1.2、工程地质情况：

根据钻探揭露，线路分布的地层主要有第四系土层依次为人工填土层（Q4m1）、海陆交互相沉积层（Q4mc）、冲积层（Q4a1）、残积层（Qe1）。

下伏基岩为燕山期花岗岩（γ53）。

其野外特征按自上而下顺序描述如下：

（1）、人工填土层（Q4m1）

（2）、海陆交互相沉积层（Q4mc）

（3）、冲积层（Q4a1）

（4）、残积土层（Q4e1）

（5）、燕山期花岗岩（γ53）

1.3、地下水主要为第四系砂层孔隙潜水。

第四系孔隙潜水：

主要埋藏于冲积砂层中，地下水位埋深一般0.6-2.0m，标高为0.32～1.46m。

由于本路段砂层连续分布，且厚度较大，透水性好，故水量丰富。

由地表降雨及上游地下水迳流补给。

本场区的地下水对砼结构无腐蚀性，对砼中的钢筋具有中等腐蚀性。

2、圆形工作井接收井

本顶管工程根据设计图纸，设16座工作井和17座接收井，大部分工作井净空尺寸为6.5m，一个工作井向两个方向两次顶进；接收井净空为4.0m。

工作井和接收井采用机械挖土的沉井方法进行施工，最后施工垫层、集水井、底板、后靠背。

施工工艺选择：

经调查分析研究及结合本公司在设备和施工及相关的技术能力，该排水管铺设拟采用密封泥水平衡式顶管工艺进行非开挖施工。

二、工程特点难点及对应措施

2.1、本工程主要有以下特点：

2.1.1、地质条件差：

管道穿越的地层主要为淤泥夹砂层，地下水位高，这种地层在受到扰动时容易发生流沙现象；

2.1.2、顶管施工精度要求高，管道要从桥梁、其它市政管线、路面、河道等地面结构物下面穿过，地面构造物不能受顶管影响；

2.1.3、工程位于现有石化公路道路两侧，道路两侧为住宅区、厂区、商铺、鱼塘、河涌等，石化公路为石楼镇至化龙镇的交通主干道，施工中必须保证道路畅通及顶管工程的安全和质量；在管道施工范围的路面下有给水管、通信电缆、高压电缆等管线，分布情况待探明；

2.1.4、工期要求紧，必须尽早计划、尽早开工。

2.2、根据本工程的特点，我司拟采取以下对策：

2.2.1、科学合理的配备顶管设备。

在现场踏勘及详细阅读分析地质资料的基础上，我司拟采用刀盘可伸缩式泥水平衡顶管掘进机进行本工程的施工。

2.2.2、采用先进的管理手段，加强工程计划管理，合理安排施工顺序，将施工对交通影响减至最低。

2.2.3、重点工序（如工作井及接收井施工、管道顶进等）均需编制专项施工方案，并严格执行施工方案的审批制度。

施工时，严格按审批的施工方案执行。

2.2.4、做好交通疏导方案，并积极与有关单位（如交通管理部门、电力部门、当地行政部门等）联系，争取取得各方的支持，确保工程顺利进行。

2.2.5、积极与各有关部门联系，取得场地地下管线的第一手资料，在施工前仔细进行地下管线的查探工作，并在管线位置上设置明显的标志，在施工中采取各种措施保护好各种地下管线。

2.2.6、切实做好现场文明施工工作。

成立现场文明施工小组，施工前做好各种宣传和教育工作，制定文明施工和环境保护责任制度，施工中加强公司对项目部文明施工的监控力度，切实将施工对周边环境的影响降到最低。

主要顶管工程量见下表。

序号

施工地点

井段

管径

长度

覆土厚度

管道所在层地质情况

1

金利大道

W4-17＃～45＃

D1500

2221m

5.0m~6.5m

淤泥夹砂层

2

金利大道

W4-45＃～配水井

D1650

861m

6.0m~8.4m

淤泥夹砂层

第二章沉井施工：

一、施工工艺流程

沉井施工顺序：

基坑测量放样→基坑开挖→刃脚垫层施工→立井筒内模和支架→钢筋绑扎→立外模和支架→浇捣井筒混凝土→养护及拆模→封砌预留孔→井点安装及降水→凿除垫层、挖土下沉→井底注浆→浇筑水下砼→绑扎底板钢筋、浇捣底板混凝土→绑扎后背钢筋、浇捣后背混凝土。

二、施工技术准备及施工方法

1、整平场地

整平场地至要求标高，按施工要求拆迁沉井周围上的破坏棱体范围内的地上障碍物，清除地面下3m以内的地下埋设物，如上下水管道、电缆线路及基础、设备基础、人防设施等；

2、基坑测量放样

按设计总图和沉井平面布置要求设置测量控制网和水准基点，进行定位放线，定出沉井中心轴线和基坑轮廓线，作为沉井制作和下沉定位的依据。

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。

3、基坑开挖

沉井制作前，应先在设计位置挖好基坑，铺设砂垫层。

基坑底部应沿四周设置2%坡度的排水沟通，基坑底面的浮泥应清除干净并保持平整和干燥，在底部四周设置排水沟与集水井相通，集水井内汇集的雨水及地下水及时用水泵抽除，防止积水而影响刃脚垫层的施工。

4、刃脚垫层施工

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。

混凝土垫层表面应用水平仪进行校平，使之表面保持在同一水平面上。

5、立井筒内模和支架

井筒模板采用组合钢模与局部木模互相搭配，以保证内模的密封性。

刃脚踏脚部分的内模采用砖砌结构，宽度与刃脚同宽。

井身内模支架采用Ø48*3.5钢管支撑。

钢管支架必须架设稳固，如有必要，可采用对撑支架，增加内模的稳定性。

6、钢筋绑扎

 现场钢筋绑扎时，其交叉点应用21＃铁丝绑扎结实，必要时用电焊焊牢。

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。

7、立外模和支架

  钢筋绑扎验收后，应进行架立外模和支架。

井壁内外模用对拉螺杆固定，对拉螺杆采用φ16的圆钢，中间设置止水片，两端设置铁片控制井壁厚度尺寸，圆钢两端头上铰成螺纹，用定制钢螺帽固定，拆模时拆去钢螺帽，割去外露部分，再用同标号防水砂浆二度抹平，确保不渗水。

外模支架必须稳、牢、强，保证在浇捣混凝土时，模板不变形，不跑模。

8、浇捣井筒混凝土

为缩短施工周期和保证工程质量，采用泵送商品混凝土。

泵送混凝土可将输送管的软管直接放入浇捣段，距离浇捣面1米左右，保证混凝土不离析。

混凝土振捣采用插入式振捣器振捣，振捣棒插入时应离开钢筋，但应防止混凝土振捣不匀和振捣过密而产生混凝土离析现象的发生。

井身浇捣混凝土分三段施工：

工作井、接收井分三次浇捣完成，一次下沉。

采用分段浇捣混凝土时，严格按规范要求做好施工缝。

施工缝做成凸缝，并在后浇时将连接处的混凝土凿毛，并用水清洗干净。

9、井点安装及降水

  用井点抽除地下水，降低地下水位，井点在基坑外周布置，并提前预抽后，方可开始挖土。

10、凿除垫层、挖土下沉

挖土工具采用蟹斗挖机挖土吊出井外。

沉井挖土顺序应中间稍低于四周，沉井内的挖土高差控制在1米以内，禁止深锅底挖土，防止沉井突沉造成沉井倾斜的危险。

另外，井壁外的灌砂必须均匀充实，使沉井下沉时四周摩阻力相近，均匀下沉。

沉井下沉时，应防止倾斜，发现问题及时纠偏，若沉井下沉有困难时应另外想办法，不准大量挖深，造成突沉。

11、沉降观察

沉井下沉采用不排水法施工，对称取土，均匀下沉，在下沉过程中及时测量观察，若发现偏移，应立即采取措施，进行纠正，井内取土不得堆放在基坑周围，下沉应缓慢均匀。

当沉井下沉至设计标高以上1000时，应适当减慢下沉速度，每天不大于0.3米，锅底开挖深度应减少，刃脚下掏土应慎重，避免发生流砂现象，防止突沉和超沉事故发生。

沉井下沉前井壁上所有预留孔用钢板封堵，并用角钢加井字撑，同时对洞口用粘土和砖密实填筑。

12、基底注浆

基底采用双液注浆，防止渗水。

注浆用注浆罐来进行。

注浆时，在正式施工试配注浆的配比，以检验配比的适用性。

注浆采用32.5R号新鲜普通硅酸盐水泥掺和2%水玻璃，水灰比不小于0.5。

浆液注入率为20%，注浆压力为0.3-1.0MPa，注浆孔间距为0.8m。

13、浇筑水下砼封底

当沉井在8小时内的累计下沉量不大于10mm时，方可浇捣水下砼封底。

砼标号为C20。

14、绑扎底板钢筋、浇捣底板混凝土

在封底砼完成后，就可在其上绑扎底板钢筋。

钢筋在绑扎时，应保证刃脚钢筋与底板钢筋的连接、上下两层钢筋的间距，并将刃脚混凝土的表面凿毛露出石子，便于刃脚混凝土与底板混凝土的结合。

底板混凝土浇捣完成后应及时养护，确保其表面不露白，并应防止阳光及温差的剧烈变化，以免底板出现收缩裂缝，影响沉井的施工质量和使用功能。

在浇筑砼之前，先沿顶进的方向平行预埋导轨（60钢轨制作），作为顶管导向用。

15、绑扎钢筋、浇捣后背混凝土

然后施工后背墙，后背墙尺寸3.5×3.0m×0.5m，配筋形式为双层钢筋，横向为ф18@150mm，ф16@1500mm，纵向配筋为ф14@150mm。

三、安全环保注意事项及措施

1、在原有建筑物附近下沉沉井、沉箱时，应经常对原有建筑物进行沉降观测，必要时应采取相应的安全措施。

2、在沉井、沉箱周围布置起重机、管路和其他重型设备时，应考虑地面的可能沉陷，并采取相应的技术措施。

3、沉箱开始下沉至填筑作业室完毕，应用两根或两根以上输气管不断地向沉箱作业室供给压缩空气，供气管路应装有逆止阀，以保证安全和正常施工。

4、沉箱下沉时，作业室内应设置枕木垛或采取其他安全措施。

在下沉过程中，作业室内土面距顶板的高度不得小于1.8米。

5、挖土应分层进行，防止锅底挖得太深，或刃脚挖土太快以防突沉伤人。

再挖土时，刃脚处，隔墙下不准有人操作或穿行，以免刃脚处切土过快伤人。

6、井下操作人员应戴安全帽、穿胶鞋、防水衣裤；潜水泵应配装漏电保护器。

第三章顶管施工

一、顶进设备选型及安装

主顶千斤顶：

根据顶力估算，顶管主站拟配备4台2000KN油压千斤顶，按左右对称布置。

主油缸的油压由电动油泵供给，千斤顶行程1500mm。

其它设备：

包括导轨、千斤顶台架、顶铁、分压环、后承压壁、操作平台、爬梯等。

当工作井底板完成后，设置好安全围栏和爬梯，然后由工作井边的起重机将上述设备吊入井内按要求的精度安装。

二、井地面设备选型及布置

气压系统：

包括空压机、空气过滤器、贮气罐、气压管路、单向阀、调压阀、气压表、安全阀等。

该系统除了向机头气压舱提供压缩空气外、亦为管道内提供通风。

本工程顶管工作井拟配置1台6.0m3空气压缩机。

为防止空压机的噪音，拟采用噪音较小的电动空压机，并安装在双壁隔音集装箱内。

液压系统：

包括高压油泵、控制阀、溢流阀和油管油箱等，其作用是对主顶千斤顶和机头纠偏千斤顶组提供压力油。

压浆系统：

包括泥浆池、搅拌机、注浆泵、管道及各种闸阀等。

三、顶管顶进

当井内、井外的准备工作全部完成后，可将机头吊放到井内导轨上，调整好方向，开始顶管的出洞。

工作井前壁预留有机头及管道出洞的洞口，为防止井外水土从预留洞口与机头外壁之间的缝隙流入工作井内，预留孔洞与管道间设有动密封装置。

其出洞施工工艺如下：

1、方向监测

顶管出洞方向控制得好，整条管道才有可能顶好，顶管出洞不好，整条管道就难于顶好，故必须严格控制顶管出洞精度，采用跟踪测量，随时调整机头出洞的方向及高程偏差。

2、顶进施工

当工具管顶入土体后，留其尾部约300mm长搁在导轨上，缩回千斤顶活塞杆，卸走替顶和分压环，安装管节，开始进行管道的顶进施工。

回缩千斤顶安装管节时，需对机头或以后的管节作临时支撑，以防机头在气压下退回，造成地面坍塌。

临时支撑措施应一直维持到管外壁摩阻力大于气压反力时为止。

采用气压法顶管工艺作。

顶进平衡控制：

1、顶管掘进机在顶进过程中，气舱压力与它所处土层的地下水压力和土压力处于一种平衡状态；

2、第二、它的开挖量与掘进机顶进所占有的土的体积也处于一种平衡状态。

3、施工过程中注浆加固、减阻

在顶管施工过程中，容易发生流沙，影响到顶管的顺利进行和周边建筑物的安全。

为防止顶管施工过程中出现坍塌等病害，确保工程施工对周围的环境影响减到最低、确保周边建筑物的安全，采用管端前注浆固结措施进行土体加固处理后，再继续顶进。

注浆流程为：

造浆静置→注浆→顶管推进（注浆）→顶管停顶→停止注浆

四、出现流沙现象处理办法：

（1）顶管施工过程中，如遇流沙流泥时，立即停止顶进，在管内前端工作面上用锤击法，将预先加工好的专用注浆钢管打入工作面前端的土体中，打入注浆管时要成放射状沿管子四周向外围打入。

打入深度一般为2～4米为宜（以土质情况而定）。

（2）、用高压注浆软管将打入土体的注浆钢管接口与工作井上的注浆泵连接好，连接处必须牢固，不渗漏浆液。

（3）、用拌合机调制好水灰比为1：

0.5的水泥浆，储存于储浆箱，将注浆泵进料吸管头放入储浆箱浆液内，然后开启注浆泵将浆液通过注浆管压入流沙或流泥层中。

（4）、注浆完成后4h即可恢复正常顶进，待顶完注浆段后，又可重复上叙注浆操作，如此循环直至穿过不利土层为止

五、顶管测量、纠偏技术

1、顶管测量

测量必须按照设定的管道中心线和工作井位建立地面与地下测量控制系统，控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核的地点，并加以保护，在施工期间应进行定期校核。

在顶管工作井内的后部设置测量平台，其临时水准点由地面水准点引入，在交接班时进行仪器高程的校对和调整。

顶进轴线由设计管道轴线通过经纬仪引入工作井内，然后对中观测。

机头出洞前，必须准确测定机头刃口的轴线和标高，并将数据及时反馈，对机头安装的态势进行最后调整。

管道是否沿着设计管轴线顶进，靠测量进行检查。

管道轴线偏差采用经纬仪用支导线法测量与控制，高程偏差采用水准仪测量。

测量频率：

一般每顶进500mm测量一次，特殊情况次数应增加。

全段顶完后，应在每个管节接口处测量其轴线位置和高程，有错口时，应测出相对高程。

2、通风照明措施

顶管内通风，如果需要进去维修设备等，进管之前需要通风，采用压入强制性通风措施，用风机通过1.5英寸钢管向顶管工具头压风。

照明及用电施工用电主干线采用380V三相五线制，接通地面、工作井、管道内、工具头、管道照明采用12-24V低压电源供电。

3、其他附属施工方法

（1）施工围蔽

本工程部分工作井、接受井井位在四周，采用弧形彩色压型钢板围蔽。

围蔽范围为10×20m。

（2）工作井周围安全护栏

工作井周边布置安全护栏，安全护栏以钢筋作为骨架，高度为1.2m，下面18cm用木板密封，上面挂安全网。

（3）工作井内上下行扶梯

工作井内设上下行扶梯，扶梯用角钢L75×75×10与钢筋踏级（直径20mm，间距30cm，L=500mm）制作。

（7）工作井平台

在工作井口布置工作平台，供运土、工具的垂直运输，用四条30#工字钢（L=10m）作为梁，其上铺15*15木方，再铺厚度10mm钢板。

六、检查井施工

顶管施工完毕，即可进行检查井的砌筑施工。

检查井施工基本在原有工作井、接收井位置，施工时，应严格按照设计图纸。

对不同形式的检查井、接收井采用不同的方法施工。

本工程检查井为砖砌结构检查井。

检查井施工时，要求检查井采用MU7.5砖砌，基础采用C10砼垫层基础，检查井内壁用水泥砂浆批荡。

施工准备

井室砌筑

流槽与脚窝

施工工艺流程图：

井环及井盖安装

井环及井盖安装

井环采用C30混凝土预制，下铺1：

3水泥砂浆座底。

井盖采用型号为球墨铸铁新型防盗井环盖。

为了保证井盖与道路路面的平顺，我司将按照路面设计高程、纵横坡度，在路面面层施工前完成井环和井盖的安装。