大禹路机械顶管施工专项方案解析

1、编制依据⑴、大禹路道路排水工程（东方大道~魏武路）施工图⑵、《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）⑶、《给水排水构筑物工程施工及验收规范》（GB50141-2008）⑷《给水排水工程顶管技术规程》（CECS 246: 2008）2、工程概况合肥市新站区大禹路大体走向呈南北走向，南起东方大道，北至魏武路，全长约1.93公里，红线宽45米。

本标段设计污水顶管工程，管径DN1000mm共1612米，管道埋深6m~9m，单次顶进最长距离165m，管材为Ⅲ级钢筋砼F型钢承口管。

其中工作井4座，接受井4座。

工期为80天，计划开工日期为2013年5月28日，到2013年8月18日完工。

根据勘察报告、设计图纸及实际施工工艺的要求，顶管主要采用机械顶管工艺，工作井采用沉井施工，接受井采用人工砖砌倒挂井，中间检查井先采用人工砖砌倒挂支护、后浇筑砼方法施工。

3、地质情况根据《岩土工程勘察报告》（安徽省建设工程勘察设计院，2009年10月）本标段顶管工程场地岩土层主要分布情况由上至下为：①层耕（填）土→②层粘土夹粉质粘土→③层粘土。

各层土特征描述如下：①层（Qm1）耕（填）土——层厚0.3~4.1m，层底标高30.81~45.47m。

褐、灰褐色，软塑~可塑或松散~稍密状态。

含植物根、碎砖石等，部分地段分布有杂填土，水沟及水塘底部分布有淤泥或淤泥质土。

②层(Q4al)粘土夹粉质粘土——局部分布，层厚0.00~2.50m，层底标高30.34~44.56m。

黄灰、灰褐色，可塑状态，湿、有光泽，无摇振反应，干强度、韧性中等，含氧化铁、铁锰结核及高岭土等。

③层（Q3al+pl）粘土，未揭穿，黄灰、褐黄色，硬塑~坚塑状态，湿、有光泽，无摇振反应，干强度、韧性高，含氧化铁、铁锰结核等，具有弱膨胀潜势，局部夹有粉质粘土。

顶管工程主要穿越地层为：②层粘土夹粉质粘土，土层状态好，强度较高，无地下水。

4、施工方案4.1、总体施工方案按施工图纸要求，本工程主体采用机械顶管工艺，管材采用F 型Ⅲ级钢筋砼钢承口管。

本工程的工作井、接受井井深6m~9m。

根据勘察报告、设计图纸及实际施工工艺的要求，工作井采用沉井施工，接受井采用人工砖砌倒挂井施工。

砖砌倒挂井内径Φ5000mm，墙厚370mm.中间检查井采用砖砌倒挂井施工，倒挂井内径Φ3000mm，墙厚240mm，后浇筑内衬钢筋砼，壁厚250mm；盖上Φ2900mm、300mm厚钢筋砼盖板后砌筑Φ700mm井筒。

水电接引：泥水平衡顶管施工需要大量水源，施工用水从周边水塘泵吸，铺设供水管道引入各施工工点，以保证泥水平衡顶管需求；泥水平衡顶管机功率在120kw左右，施工场地附近电网发达，就近接入，另配备1台240kw发电机作为备用。

4.2、工作井及接收井施工4.2.1、工作井与接收井的布置本工程工作井与接收井的布置根据设计图纸及施工现场情况，共设置工作井4座，接收井4座，其他均为检查井。

4.2.2、工作井与接收井的结构形式工作井下部5.5M采用沉井施工，上部采用500MM砖砌；接收井均采用人工砖砌倒挂井施工。

4.2.3、工作坑位置选定根据设计图纸井位的设置，工作坑深度都超过5米为深基坑。

顶管深基坑施工时，在现场设置的深基坑临时性设施包括后背、导轨等，是人、机械、材料较为集中的场所，因此深基坑的选择位置应考虑以下原则：①尽可能利用坑壁原状土作后背。

②尽量选择在管线上的附属构筑物检查井处。

③深基坑处应便于排水，出土和运输，并具备有堆放少量管材及暂时存土的场地。

④深基坑尽量远离建筑物。

根据工程设计及施工现场，工作坑外径尺寸为7m，内径为6m，井壁厚0.5m。

顶管接收井外径尺寸为5.2-5.5m，内径为4.5-4.8m，井壁厚0.37m。

4.2.4、沉井施工施工工艺：施工准备→放样复核→基坑开挖→砂垫层→素砼垫层→刃脚制作（钢筋、模板、砼浇筑）→第二节（钢筋、模板、砼浇筑）→养护至砼强度大于75％以上→拆除垫层→挖土→沉井下沉→封底→底板施工→基坑回填。

本工程工作井井深6-8m左右，沉井采用一次浇筑5.5m高，下沉至设计高程后在井壁上砌筑500mm厚砖砌体至顶管施工平台（砌体高约2～3m高）。

4.2.4.1、施工准备根据施工现场情况在工作坑现场开挖15*25米深2米的泥浆池，作为下沉和管道顶进时泥浆循环池，泥浆池边离工作坑边15米以外。

根据地下水位及土质情况，第一次开挖至现场原地面下约3m到4m，采用基坑明排水作业。

4.2.2.2、基坑开挖与回填挖土用1台1m3履带式反铲挖土机挖土，配合人工修坡和平整场地，周围修筑0.3m高×0.3m宽的护道、挡地面雨水。

基坑按1:1.5放坡系数进行开挖，开挖深度2.5m。

基坑回填采用粘土人工回填，层厚150mm，打夯机夯实。

5.2.3刃脚支垫刃脚支设模板，根据以往施工经验采用砂石基层，其上为砼垫层。

垫层只做刃脚部位，砼垫层上刷隔离剂，然后在其上支设刃脚及井壁模板，浇筑混凝土。

砂垫层厚度根据沉井重量和垫层底部地基上的承载力计算。

经计算工作坑、接收井采用0.5m厚砂垫层，宽2.2m，砂垫层上浇筑20㎝厚C15砼垫层,宽1.05 m; 砂垫层用平板振动器分层振捣（层厚小于30cm）并洒水，控制干容重≥1.56t/m3。

4.2.4.4、沉井制作（1）、模板支设沉井井壁采用木模板拼装。

考虑浇筑速度快，对模板产生很大的侧压力，用ф16mm对拉螺栓固定，螺栓纵横向间距均为0.6-0.9m，中部设止水片，与螺栓接触的一圈满焊。

为确保刃脚施工稳定刃脚部分可用砖筑作外模板。

内、外壁模板必须稳定，采用在井架外搭设双排钢管脚手架。

对于井壁上预留管道孔，为防止下沉时重量不等，影响重心偏移和泥水涌入井内，施工中采取在洞口内外预埋钢框和螺栓，用钢板、木板封闭，中间填与孔洞重量相等的砂石配重量。

（2）、钢筋绑扎A钢筋在现场机械成型，人工绑扎。

B每节井壁竖筋一次绑扎好，水平筋分段绑扎，与上节井壁连接处，伸出插筋，接头错开1/4，并采用焊接连接方法。

C为保证钢筋位置正确。

垂直钢筋间距采用开槽口的木卡控制，水平筋间距选用一批竖筋按间距焊上短钢筋头控制。

（3）、混凝土浇筑A混凝土采用商品砼，垂直水平运输采用泵车。

B浇筑采用分层平铺法，每层厚度控制在30cm～50cm均匀浇灌，一次连接浇灌完。

浇筑混凝土时应沿着井壁四周对称进行，避免混凝土面高低相差悬殊，压力不均而产生基底不均匀沉降，每层混凝土要求在2小时振捣完毕。

C两节混凝土的接缝处设凸型水平缝，上节混凝土须待下节混凝土强度达到70%后浇筑，接缝处应经凿毛及冲洗处理，并浇10cm厚减半石子混凝土。

D混凝土采用自然养护，为加快拆模下沉，在混凝土中掺加促凝剂、减水剂。

E井壁混凝土外表面如有蜂窝、麻面等缺陷，应用水泥砂浆仔细修补平整。

（4）、刃脚垫架拆除A沉井拆模板在混凝土强度达到25%即可拆除，刃脚垫架在混凝土达到100%强度始可拆除破土下沉。

B在破碎砼垫层之前，应对封底及底板接缝部位混凝土进行凿毛处理。

破除应在专人指挥下分区、依次、对称、同步地进行。

C拆除方法是将砼垫层底部的砂挖去，使垫层下空，利用空压泵汽锤破碎，刃脚下应随即用砂或砂砾回填夯实，在刃脚内外侧应夯筑成小土堤，以承担部分井筒重量，接着破碎另一段，如此逐点进行，破除垫层时要加强观测，注意下沉是否均匀，如发现倾斜，应及时处理。

（5）、挖土下沉沉井每层挖土量较大，挖土采用机械与人工配合进行，根据土质情况，采用碗形挖土自重破土方式。

采用液压反铲挖掘机1台，从中间开始挖向四周，均衡对称地进行，使其能均匀竖直下沉。

每层挖土厚度为0.5m，在刃脚处留1.2～1.5m宽土台，用机械逐层切削。

方法是按顺序分层逐渐往刃脚方向削薄土层，每次削5～15cm，当土垅挡不住刃脚的挤压而破裂时，沉井便在自重作用下破土下沉。

削土量应沿刃脚方向全面、均匀、对称地进行，使均匀平稳下沉。

刃脚下部土方必须连挖边清理。

挖土时着重注意先挖隔仓，减少底梁地基反力，防止底梁搁裂。

碰到硬土层时，当土垅削至刃脚，沉井仍不下沉或下沉不平稳，则须按平面布置分段的次序逐段对称的将刃脚下挖空，并挖出双脚外壁10cm，每段挖完后用小卵石回填，可使沉井因均匀的减少承压面而平稳下沉。

在沉井开始下沉和将沉至设计标高时，周边开挖深度应小于30cm，避免发生倾斜。

尤其在开始下沉5m以内时，其平面位置与垂直度要特别注意保持正确，否则继续下沉不易调整。

沉井下沉至离设计高程1m时，控制下沉速度，测自沉量，制定最后一层土开挖方案，并进行自沉控制。

①沉井下沉前准备下沉时沉井强度应达到设计要求后方可下沉，下沉前孔洞采用砖砌24㎝墙措施，封闭应满足侧压力的要求，并方便以后施工的拆除。

下沉前先凿除刃脚素砼垫层和砖胎模，垫层拆除应先内后外对称进行，并用吊车、反抓斗将井内碎砖清理干净。

在沉井四周壁上画出测量标记、并设立水平指示尺。

②土方吊运沉井内挖出的土方，由挖掘机挖掘，人工配合，25t汽车吊作为垂直运输（小沉井采用长臂挖机直接取土，人工配合下沉），土方运出后堆于坑边，待到土方堆放一定数量时，用翻斗汽车运到弃土场堆放。

③测量控制与观测沉井位置的控制，在井外地面设置纵横十字控制桩，水准基点。

下沉时，在井壁上设十字控制线，并在四侧设水平点，于壁外侧用红铅油画出标尺，以测沉降。

井内中心线与垂直度的观测系在井筒内壁纵横四或八等分标出垂直轴线，各吊垂球一个，对准下部标板来控制。

挖土时随时观测垂直度，当垂球离墨线边达50mm。

即应纠正。

沉井下沉过程，每班至少观测两次，并应在每次下沉后进行检查，做好记录。

当发现倾斜、位移、扭转时，应及时通知值班队长，指挥操作工人纠正，使在允许偏差范围以内。

当沉至离设计标高2m时，对下沉与挖土情况应加强观测。

④下沉倾斜、位移、扭转的预防及纠正沉井纠偏应作到勤测勤纠，小角度纠偏。

避免因纠偏幅度过大而对周边土体产生较大扰动。

同时为防止沉井下沉对土体有较大扰动，可采用空气幕作为辅助下沉、纠偏措施，可有效减小沉井下沉对周边土体的扰动。

施工中，在沉井壁上对称设4个观测点，每天定时测量，一般不少于四次。

测量结果的整理是以4个点下沉量的平均值作为沉井每次的下沉量，以下沉量最大的一点为基准与其他各点的下沉量相减作为各点的高差，来指导纠偏下沉施工。

在沉井下沉过程做到，刃脚标高每班至少测量二次，轴线位移每天测一次，当沉井每次下沉稳定后进行高差和中心位移测量。

沉井初沉阶段每小时至少测量一次，必要时连续观测，及时纠偏，终沉阶段每小时至少测量一次，当沉井下沉接近设计标高时应进行跟踪观测。

下沉过程中，应做到均匀，对称出土，严格控制泥面高差，当出现平面位置和四角高差出现偏差时应及时纠正，纠偏时不可大起大落，避免沉井偏离轴线，同时应注意纠偏幅度不宜过大，频率不宜过高。