合肥市胜利路畅通工程排水工程顶管专项施工方案.doc
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1、合肥市胜利路畅通工程排水工程 顶管专项施工方案 目 录一、编制依据2二、工程概况21、概述22、地质情况23、顶管所在地质水文情况34、主要工程数量3三、机械设备3四、施工工艺31、工作坑成型32、倒挂井施工43、施工方法114、工作坑的排水125、减少砼管与土摩阻力措施126、导轨安装127、工作坑的直槽维护138、后背设置139、顶力、后背计算1410、顶管施工工艺1611、顶进施工的事故处理1712、通风与照明1713、接收井砌筑及回填17五、冬雨季施工措施19六、安全管理措施191、安全防护措施192、管理措施20七、施工技术管理211、质量管理212、进度管理223、安全管理234、
2、文明生产管理24顶管专项施工方案一、编制依据1、合肥市胜利路畅通工程排水工程施工图纸。2、危险性较大的分部分项工程安全管理办法(建质200987号)。3、给水排水管道工程施工及验收规范(GB 50268-2008)。4、顶管施工技术及验收规范(试行)。二、工程概况1、概述胜利路畅通工程雨水管道YE88YE99(管径DN1200)、F型钢承口钢筋砼管,III级钢筋砼顶管,管顶覆土厚度为4m,11个井段,共350米;雨水管道WE73WE83(管径DN800)、F型钢承口钢筋砼管,III级钢筋砼顶管,管顶覆土厚度为4m,10个井段,共350米;平面位于路东侧,周围有建筑物影响。顶管段处的地质大部分为
3、粉质粘土。采用挤压式顶管,根据工作井位置相对方向顶进。2、地质情况人工填土层: 粉质粘土填土层:褐色灰褐色,松散稍密,湿,以粉质粘土为主,含灰渣、砖渣、碎石;杂填土1层:杂色,松散,湿饱和,以建筑垃圾为主,表层为路面,含大量灰渣、砖块、碎石。淤泥质粉质粘土填土2层:褐色灰褐色,软塑可塑,湿,以粉质粘土为主,含有机质,有臭味;该大层连续分布,层底标高20.1527.75m。第四纪全新世冲洪积层:粘土层:黄褐色褐黄色,硬塑,中压缩性,含氧化铁、少量铁锰结核及灰白色高岭土,切面光滑、稍有光泽,干强度高,该层连续分布。该大层连续分布,层底标高12.8523.24m。第四纪晚更新世冲洪积层:粘土层:灰黄
4、色褐黄色,硬塑,中压缩性,含铁锰结核及灰白色高岭土,局部富集,切面光滑、有光泽,干强度高,该层连续分布。粉质粘土1层:灰白色褐黄色,硬塑,局部软塑,含砂粒、少量铁锰质结核,局部夹粉土及灰白色粘土团,无摇震反映,切面较光华,稍有光泽,干强度中等,该层分布较连续。粉土2层:夹粉砂,灰白色褐黄色,湿,密实,含少量铁锰质结核,局部夹灰白色粘性土团,该层呈透镜体分布。该大层连续分布,层底标高-11.010.10m。粉细砂3层:夹粉土,灰黄色褐黄色,饱和,密实,含氧化铁,局部夹粘性土薄层或透镜体,该层呈透镜体分布。该大层层底标高-14.955.46m。白垩纪基岩:强风化泥质砂岩1层:棕红色,密实,湿,原岩
5、结构大部分已破坏,但可辩认,局部夹有中风化岩块,主要矿物成分为石英、云母,手捏易碎,遇水软化。3、顶管所在地质水文情况顶管底标高范围为:18.3m19.1m,均在粘土层内。土质呈黄褐色粘。4、主要工程数量序号项 目 名 称单 位数量1混凝土管顶进m7004检查井座23三、机械设备设备名称规格及型号单位数量备注挖机日立PC200台1自有卷杨机5吨台2自有潜水泵扬程30米台2自有电锤台2自有灰斗车台10自有机具切进顶管设备25MP-18.5KW套2自有激光经纬仪台1自有水准仪台1自有四、施工工艺1、工作坑成型顶管工作井采用“圈井”法施工,圈井拟为圆形,由于圆形井越小受力越好,故工作井内径根据井内布
6、置图考虑富余空间确定为5.2m。砌筑井身施工顺序为:基坑开挖砌筑上部井身对称向下掏挖、砌筑(圈梁浇注)浇注后靠背及底板安装导轨。工作坑成型之前,必须进行以下两项准备工作:A、测设中线,B、设置水准点。(1)测设中线工作坑的中心线与顶进砼管中心线一致是顶进全过程原标准线,设置的方法在工作坑两侧钉基桩,桩距工作坑边应不小于1.5米,以防塌方丢桩或人为扰动,必要时可多设基桩,若丢失以便随时恢复。(2)水准点的设置工作坑附近应设临时水准点,坑内设备安装完毕后,在坑内两端设12个临时水准点,水准点应妥善保护。2、倒挂井施工及强度计算圈井施工:井内尺寸由井内布置而定:管材2m+环形顶铁0.4m+U形顶铁0
7、.6m+千斤顶1.5m+后背墙0.3m=4.8m,由此,考虑施工富余工作井内径为5m,墙厚为370mm。基坑开挖定位后,根据土质情况及施工条件,开挖34m,因工作井位于既有快车道上面,土质一般,放坡系数为1:0.33。基坑找平后,用M7.5砂、MU10号砖370mm墙筑上部井身。上部井身强度达到70设计强度后,人工往下开挖。挖土时,先挖井中心土,每次向下挖0.5m左右,然后对称掏挖井壁下的土,每次掏挖宽度不大于1m,深度不大于1m。掏挖后,立即用M7.5砂浆砌MU10号砖砌筑掏挖部分的井身。依上述顺序一次向下掏挖,砌筑,直至设计标高。掏挖到设计标高后,井底用C15素混凝土封底,并设置集水坑。工
8、作井顶高出地面15cm,高出地面部分抹面,以防止掉物或地表水进入井中。圈梁施工:在井深4m处设置一道370mm*300mm钢筋砼圈梁,超过4m后井深每2m设置圈梁一道(由于顶管段埋深均小于5m,所有工作井均只设一道圈梁,圈梁位于管顶),圈梁截面为370mm*300mm。主筋采用25mm,箍筋采用14200mm,圈梁钢筋要预埋,接头不得剪断,钢筋断头处搭接长度不得小于规范搭接长度; 保护层为30mm,混凝土强度为C25。圈梁分4段施工,先对称掏挖两段,掏挖尺寸按照圈梁断面尺寸,掏挖平整,圆顺。将已绑扎好的钢筋骨架安放好后,支立模板,支撑。浇筑砼。待砼强度达到80%后再施工其余2段圈梁,现行浇筑的
9、段落须预留钢筋与后续段搭接。 施工圈井时,注意砌体应边角整齐、圆面平顺,灰浆饱满,不得留有通缝。 工作井强度检算:1、计算参数: 根据地勘报告,土的内聚力c=35kPa, 内摩擦角=13度, 干容重d=19.8KN/m3,水容重w =10KN/m3,;2、上部4m 370mm厚墙体验算 按最深井5.1米处砖砌井外侧所受土压力:按地表力浸入考虑。 则Ka=tg2(4513/2)=0.633、=(dw)/(1e0)=9.5 有效应力Pa=HKa2cKa1/2wH =59.5KN/m2=0.0595MPa砌体灰缝破坏时剪切应力fv=0.17MPa 砖砌井所受环向应力: = Pa (D2t)/2t=0
10、.05955740/(2370) =0.461N/mm2f=1.89N/mm2,且安全系数大于1.4 工作井结构满足要求 3、施工方法施工准备:用全站仪、钢尺在地面上定出井的中心位置,放出开挖线。第一次开挖:由人工开挖第一层土,垂直开挖。根据现场土质,只能开挖1米,然后支护砌筑。第一次砌砖:基坑开挖好后,按正常砌井方法砌筑第一次井壁,砌井时砂浆必须饱满。第二次开挖及砌砖:待第一次井壁砌筑完成并养护1天后,进行第二次开挖及砌砖,第二次开挖深度不宜超过1m。开挖时先将井中心的土挖掉,上层井壁下的土暂不开挖,井中心的土挖掉后,对称在上层井壁下掏空宽约1m的土带,并及时从下至上向上砌砖与上层井壁相连处
11、用M10水泥砂浆填实饱满,接着对称开挖砌筑,直到此层井完成。第n次开挖及砌砖:依照“”的方法依次向下施工,直到井底(比管底标高低0.2m)。注意事项:开挖及砌筑必须对称进行,施工不宜过快,必须待上层井壁的砂浆达到设计强度后,方可开挖下层井壁土方。必要时在砂浆中加早强剂。井壁与土层之间的空隙应及时用砂填实。坑内放一台污水泵及时抽水,尽量减少水对基础的浸泡。井底处理:工作井开挖到管底位置后,在井底浇筑C15混凝土15cm。土方垂直运输:土方垂直运输用卷扬机提升、土方运到井上后,用自卸车运至弃土场。4、工作坑的排水为了保证顶进施工顺利进行,顶进工作面上不塌方,不涌水。在井底浇筑15cm厚的C15混凝
12、土底板。底板面设置成一面坡,坡度为1%,在低洼边设置一个0.3米深,半径0.15米的圆柱形集水坑,有积水时通过水泵及时将水排走。5、减少砼管与土摩阻力措施根据本工程地质情况,当管道顶进40m时采取膨润土注浆减阻减小顶进压力。根据合肥地区土质情况及多个项目的成功经验。每立方泥浆掺膨润土100kg。6、导轨安装导轨是顶进中的重要设备,安装得好坏是顶进质量的关键,所以安装导轨时要反复核查,使中线、高程、坡度务必符合设计要求。导轨安装时必须注意以下几点:(1)下管后管节与轨面接触线应为直线。(2)高程、坡度、方向线一定符合设计要求,安装时在前、后、中、左右位置上均要检查12个点,允许误差高3mm,低2
13、mm。稳定第一节后,测量加载后变化,并加以校正。7、工作坑的维护为保证施工安全,有效掌握工作井壁的变形情况,采用目测和工具尺测量两种方法相结合对井壁进行观察。在砌筑井壁及顶进过程中,每天目测3次,工具尺测量一次,无明显变化,视为安全;若墙体明显漏水和明显变形时,用工具尺测量具体变形量,来确定加固措施。 8、后背设置后背位于工作坑的后部,虽属临时性结构物,但必须安全可靠,对后背有以下要求:有一定的强度和稳定性,不致因顶力大而坍塌。具有一定的刚度,压偏变形尽可能小。后背要求壁面平整,垂直于中轴线,以便安装。后背土壤一致,压缩均匀,以免顶力使后背倾斜。由于工作坑设置在两段顶管之间,设置为两面顶进,在
14、一个方向的顶管结束后,立即将另一个方向的后背混凝土浇筑,在混凝土强度达到要求后,再顶进另一个井段。 9、顶力、后背计算(1)顶力计算管道的最大顶力可按下式计算: F=F1+F2F为最大总顶力kN,F1为迎面阻力,F2为顶进阻力F1=S*P(D为机头外径,P为单位面积上的端部阻力),根据不同地层的单位面积土的端部阻力表取值硬-坚硬粘土层为3000(kn.m-2)由于采用机具切头式顶进,其作用面积为 S=3.14*(0.74*0.74-0.6*0.6)=0.589m2故F1=0.589*3000=1767KN=176.7t; F2= * D*f*L( 式中f为管外表面平均综合摩阻力,一般为0.5
15、t/m21.2 t/m2,由于机头直径大于管道外径,管外壁摩阻力较小,取值0.6) D为管外径1.44m,L为顶距,由于顶进时采用注浆减阻,减阻后顶力不增加,故顶距取最大距离40m。F2=3.14*1.44*0.6*40=108.5t F=F1+F2=176.7+108.5=285.2t由于采用切土式顶管,为了除土方便,采用两台顶力为250t千斤顶满足要求。 (2)后背设计千斤顶支撑在厚为5cm的钢板上,钢板后紧贴尺寸为2.0*1.7*0.5m的现浇钢筋C30砼,两组1415cm钢筋网片。后背墙土抗力(反力)计算:式中: R总推力之反力,kN; 系数,取=2.0(顶管施工技术及验收规范第40页
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