新佛山市某水源输水管道顶管施工沉井方案.docx
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新佛山市某水源输水管道顶管施工沉井方案
顶管工作井及接收井施工方案
工程名称：
佛山市第二水源工程首期输配水管网工程施工第Ⅲ标段
工程部位：
顶管管道施工段
施工单位：
编制单位：
广州市自来水工程公司
编制人：
日期：
项目部负责人：
日期：
项目（副）经理：
日期：
目录
一、工程概况1
二、竖井的设计1
三、施工方法3
1、施工顺序3
2、施工机具4
3、沉井基坑开挖4
4、沉井基坑铺筑5
5、竖向分缝5
6、沉井结构制作5
7、沉井下沉施工6
8、沉井封底方法6
9、底板施工7
10、沉井施工主要技术措施7
11、沉井制作质量控制8
四、安全措施8
1、通风8
2、围蔽8
3、施工标志9
4、人员安排9
5、施工安全技术措施9
五、质量保证措施9
1、质量目标9
2、质量保证措施9
一、工程概况
佛山市第二水源工程总规模为220万m3/d，分多期建设，其中近期（2010年）建设规模分别为40万m3/d，中期（2015年）规模为100万m3/d。
佛山市第二水源首期工程包括取水泵站、原水输送管线、净水厂和净水输配水管网四部分工程内容。
佛山市第二水源工程首期输、配水管网，是连接用户和佛山第二水源西江水厂最核心、最重要的纽带，是确保佛山市第二水源工程能尽早尽快发挥工程效益和供水安全保障作用的关键工序，佛山市第二水源工程的输配水管网采用净水输水工程与净水配水工程分开敷设成两套管网系统，即输水管网系统和配水管网系统，并在输水管网系统中在丹灶新安附近设置供水泵站。
本工程顶管工程施工管道的接收井部分，在沿公路一侧布设，竖井部分的土质主要为杂填土、耕植土、淤泥质粘土、亚粘土及黄白粘土，底部为全风化泥岩，地下水位较高，但渗水量少。
主要的土层均为原土，土层的力学性质较好。
本工程的管道为直径1.8m的钢管，沉井需考虑一定的预留管道出洞的空间。
本工程采用沉井的方法进行接收井及工作井的施工，竖井的深度约10~12m，共有4座工作井及6座接收井。
二、竖井的设计
竖井采用10m×4m和圆井两种，砼采用C25早强型商品砼，拉筋为Ⅰ级钢筋，竖、环筋及底板的底面钢筋采用Ⅱ级钢筋。
为了预留有足够的工作位，采用直径为10m×4m及4.5m的两种内径，壁厚按设计要求设置。
井周按20kN/m2计算堆载及汽车荷载。
设计计算结果详见下页附表所示。
主要结构为：
深度0~12m：
壁厚为300mm，C25早强砼，双层配筋:
竖向Φ12间距200，环向Φ14间距200。
护壁计算表
土质
淤泥质粘土
内摩擦角φ
12
°
粘聚力C
12
kPa
土重
19.2
kN/m3
井内径
4.5
m
砼等级
C25
fc1=
2
N/mm2
按2天龄期计算
安全系数
1.65
地面均布荷载
20
kN/m2
深度（m）
土体竖向应力（kN/m）
地面均布荷载（kN/m2）
主动土压力系数
水平荷载标准值（kN/m2）
计算护壁厚度（cm）
实取护壁厚度（cm）
配筋
1.5
28.8
20
0.656
12.566
2.3
30
双层配筋:
竖向Φ12@200环向Φ14@200
3
57.6
20
0.656
31.451
5.8
30
4.5
86.4
20
0.656
50.337
9.3
30
6
115.2
20
0.656
69.223
12.8
30
7.5
144
20
0.656
88.108
16.4
30
9
172.8
20
0.656
106.994
19.9
30
10.5
201.6
20
0.656
125.879
23.4
30
12
230.4
20
0.656
144.765
26.9
30
12
230.4
20
0.656
144.765
26.9
30
三、施工方法
1、施工顺序
见图所示。
2、施工机具
本分项工程计划使用如下的施工机械及设备。
施工设备使用计划表
序号
设备名称
数量
规格型号
主要工作
性能指标
1
配合设备
16T汽车吊
1辆
QY16
发电机
1台
45kw
反铲挖掘机（加伸缩臂）
1台
PC-200（底盘）
自卸汽车
1辆
CWA53HDL
泥浆泵
2台
S-2DN6/30
2
钢筋及砼施工设备
钢筋切断机
1台
GJ40
钢筋调直机
1台
GT4-14
钢筋弯曲机
1台
WG40-1
电焊机
3台
BX-300
插入式振捣器
5支
ZX50
平板式振捣器
1台
Z2-0.5
砼输送泵
1台
HBT-500B
电动卷扬机
1台
15kw
3
检测设备
经纬仪
1台
水准仪
1台
塔尺、钢尺
2把
抗压混凝土试模
6个
3、沉井基坑开挖
沉井的初挖基坑开挖深度为1.5m，以基坑底部周边尺寸按1：
1放坡至地面标高，为基坑敞口形，放坡面上覆盖铅丝网浇筑1：
2水泥砂浆其护坡稳定牢固。
基坑底四周边尺寸比沉井结构外包尺寸沿周边各放宽1.0m计，可供立模板搭设外脚手架和沿基坑底周边处设置集水井之需。
沉井基坑可用反铲机挖土及人工配合削边坡及整平基底，土方可随即用车辆外运。
沉井制作在地面以下1.5m，坑中沉井整体中心向下，下沉深度减少，对下沉而言有利下沉稳妥，偏倾斜易控制，纠偏成效高，下沉精度对顶管轴线控制值能满足设计要求。
4、沉井基坑铺筑
沉井基坑地面先铺筑碎石垫层厚度300mm，经人工机具夯实平整后，其上填筑中粗砂垫层厚度200mm，用平板震动器振动密实，边洒水边抽水，同时震动密实整平。
该二层垫层厚度为500mm，在砂垫层上沿沉井刃脚四周浇注素砼垫层带，砼厚度80-100mm。
宽度比井墙厚度内外各延长300mm，沿砼垫层带周长相距1.0m设木条，供应内外立模板，绑扎钢筋之需。
基坑底周边对角设置2至4只集水井供抽基坑之水确保沉井制作时基坑干燥。
5、竖向分缝
沉井竖向分缝按2m设一道，竖向施工缝采用凸缝，水平方向不设分缝。
6、沉井结构制作
在铺筑的素砼垫层带上，铺设隔离层（油毛毡或薄板条），然后通过垫层带中相隔1.0m的木条上搭立内模板和沉井满堂内脚手架。
内外模板均为钢模板，钢模板面板厚度为3mm，横肋及竖肋均用50×3mm的钢板，模板外的竖压及横压采用100×80mm木枋，对撑的钢管为φ48无缝钢管，对顶部分采用可调顶托，飞钤采用φ10钢筋制成，连接部分全部采用焊接，焊缝长度与施工验收规范一致。
内模板校正后绑扎钢筋，再立外模板和外脚手架，沉井内外模封闭后，串拉杆螺丝、拉紧、清理井墙冲洗干净，复核验收立模扎筋均符合规范规程要求，放置漏斗，间距4m，四个方向处均设漏斗，沉井砼可直接通过漏斗灌入井墙之中，（因漏斗口往下有30~50cm一节颈口段）不会产生砼离析现象，施工人员进入井墙之中，使用电动振动器或风动振动器，按砼操作规程进行震捣密实，保证沉井砼结构内直外光达到优质。
砼浇灌的竖向分层为每层厚30cm，每层砼浇灌的踏步为5m。
当下层的砼按分层30cm厚完成了5m长度后，开始浇灌上一层的砼，如此循环浇灌到全部完成。
拆模后进行淋水养生，使砼达到设计强度。
砼采用C25早强型砼，要求3天的强度达到设计强度的50%以上，7天的强度达到设计强度的80%以上，方可进行土方的开挖及下沉工作。
7、沉井下沉施工
本工程沉井下沉采用带水下沉，采用带伸缩臂的PC-200挖掘机挖土下沉，下沉过程沉井水位必须比井外水位高1m以上。
（1）沉井下沉
在地面上使用一台的带伸缩臂的PC-200挖掘机进行土方的开挖及沉井的下沉。
因一开始沉井已埋入基坑1.5m，井墙外露地面高度减少，给下沉创造了有利条件。
另外碎石垫层的摩擦角很大，在下沉前首先均匀挖除碎石，使沉井慢慢稳当地下沉。
使下沉倾斜值易控制，（如全部采用砂垫层其性能松散软陷量大，一开始下沉易造成井墙较高的沉井偏倾值过大）当沉井插入下卧层地基此时摩阻力很小，此时沉井能稳妥的加快下沉速率对沉井直线下沉有利。
（2）下沉的一般操作步骤如下：
挖土采用挖斗进行，先挖井内中央的锅底——扩大锅底的范围和一定深度——让沉井在自重作用下慢慢的下沉——随后挖刃脚处的土体，让井平稳加快下沉，直至锅底土隆起，当沉井下沉慢速趋于稳定时再重复上述各道工序进行施工，让沉井在人为的操作下达到设计标高为止。
8、沉井封底方法
沉井干下沉至设计标高后观察其稳定性，在8小时内沉井自沉累计量不大于10mm和每小时观察自沉量，在递减情况下可进行封底。
封底采用水下混凝土浇筑，采用C25从井中央顶面的平台上往下挂漏斗串筒至底面，砼从漏斗串筒中往下灌浇筑。
在砼经养生达到设计强度后才能抽水进行底板施工。
9、底板施工
在封底混凝土达到强度后，抽干井内的水进行底板施工。
10、沉井施工主要技术措施
（1）为了提前加速沉井的下沉时间，可在第一节沉井制作时提高C25砼的早期强度，采用掺加早强型的减水剂。
（2）沉井制作接缝的处理方法：
在下层井墙顶面设置凸槽接口经冲刷，浇筑一层与井墙砼相同的1：
2水泥砂浆层，随后就紧接着浇灌C25的砼相吻接。
确保接缝处的砼强度为C25。
（3）沉井下沉过程中可能发生的不正常偏差的纠偏和处理措施。
一旦沉井发生过大的偏差并且经过一段时间纠偏无效已形成下沉的轨道，此时不可运用井内调整挖土量的多少来纠偏，应该人为将井外二侧的土压力作用要改变其大小才能将沉井纠偏扶正：
方法①：
破坏井壁外的摩阻力，用高压水枪冲刷沉井高的一侧土体，减阻后让沉井高的一侧下沉速率加快，低的一侧在固有摩阻力作用下，下沉速率减慢来达到纠偏扶正沉井。
方法②：
将沉井高的一侧被动土压力要改变成主动土压力，将沉井低的一侧主动土压力要改变成被动土压力。
为此，要相互变换过来，也就是采用井的高的一侧土体挖深，减小土压力作用，井的低的一侧土体填高增大土压力作用，此时沉井在下沉的过程中势必被纠偏扶正。
方法③：
沉井高的一侧顶面加外荷载压重造成高的一侧井壁下沉速率加快来达到纠偏扶正。
方法④：
结合以上的方法可同时组合运用，也能有效的达到沉井纠偏扶正。
（4）底板砼浇注，防止收缩裂缝和渗漏的措施
底板砼浇注完毕后用草包覆盖洒水养生可防止砼裂缝产生，气温高的情况下可向井内灌水淹没底板在水中进行养生，达到强度后可抽水也是防止砼渗漏的措施。
井中央的钢制集水井要有明显的抽水效果，也就是所封底的各道工序做得完善符合要求。
始终让地下水在素砼垫层下面经过砂石垫层的过滤作用后流入集水井中被抽出井外，砼底板始终不承受水压的作用砼底板达到设计强度后，就不会发生裂缝渗漏现象。
11、沉井制作质量控制
（1）沉井制作
钢筋绑扎立模，浇筑砼均按招标文件、规范等进行施工。
其对角线量测相等，沉井尺寸准确。
钢模板拼装整齐、平直、漏缝嵌密实，防止漏浆。
模板内清洗干净，才允许浇灌砼。
串筒相距3-4m，分层浇灌砼用振捣器振捣密实。
第一节刃脚段砼浇注高2m留凸形接口槽。
下一节砼接高时冲刷凸槽后先浇砂浆，再浇砼，使之结合密实。
（2）沉井下沉
均匀对称，开挖井内土体。
如果沉井偏差较大，先将高处的土体多挖深些，可纠偏扶正下沉。
每班下沉至少测4次，沉井发生纠偏状态是每隔1小时测一次，做到勤测随即纠偏扶正的效果。
（3）沉井封底
严格按照封底的技术要求和施工各道工序步骤执行，才能确保质量。
四、安全措施
本工程的安全目标为：
无重伤以上的安全责任事故
1、通风
当在井内进行作业及在井底内进行底板作业时，在地面上设一台大功率的鼓风机，通过软管将地面的新鲜空气直接吹入井下。
2、围蔽
本施工场地主要为现有公路干线一侧的接收井位置，为确保安全及做好文明施工，需对接收井的施工场地进行全封闭施工。
围蔽板采用钢塑面板以及型钢骨架支撑。
3、施工标志
在施工期间，所有工作井的边角位，白天设红旗，在夜间均要设置警示灯、有夜光功能的交通警示标志，并派出工作人员在现场进行值班。
4、人员安排
施工班组的班组长为兼职安全员，负责对班组成员的安全管理及安全教育工作，并受专职安全员的安全管理。
5、施工安全技术措施
井口高出现有地面以上20~30cm。
井口设安全围栏，材料选用钢筋或钢管焊接而成。
当进行井内结构施工作业时，保持井内有足够的新鲜空气，不断用鼓风机和输风管向井内送风。
弃土和其它建筑材料在井内垂直运输时，提土桶或筐上下均用电铃随时联系。
竖井较深时用橡皮电缆的低压灯照明。
采取必要措施，确保井下操作人员的安全，在井底设置安全区，以防物体堕落伤人。
掘进工作必须连续进行，必须设专人进行指挥机械的挖土工作，确保机械设备对井壁的影响减到最小。
五、质量保证措施
1、质量目标
本工程的质量目标为：
优良
2、质量保证措施
严把进货检验关，确保钢筋、砼的质量合格。
对钢筋、砼的供应厂商，先对其进行资格考查，经监理工程师确认后，方可签合同订货。
对施工措施部分使用的各种材料，由材料员、质量检查员及安全员对材料的进货质量严把质量关。
在施工过程中，严格控制竖井的尺寸、垂直度、平面位置偏移等。
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