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1、第六節 頂管工程6.1工程概況 本工程工作井及接收井均采用沉井法施工,接收井高度12.55m，工作井底標高12。9m，砼均采用C30，抗滲標號S6，本工程頂管主要是穿越隨塘河,頂進長度178m.6.2沉井施工6.2。1沉井施工流程基坑測量放樣基坑開挖刃腳墊層施工立井筒內模和支架鋼筋綁扎立外模和支架澆搗混凝土養護及拆模封砌預留孔井點安裝及降水鑿除墊層、挖土下沉沉降觀察鋪設碎石及混凝土墊層綁扎底板鋼筋、澆搗底板混凝土混凝土養護素土回填.6。2。2基坑測量放樣根據沉井設計圖紙,沉井基坑開挖深度取3 米，沉井刃腳外側面至基坑邊的工作距離取2米，基坑邊坡采用1：1。整平場地后，根據沉井的中心座標定出沉井2、中心樁、縱橫軸線控制樁及基坑開挖邊線.施工放樣結束后，須經監理工程師復核準確無誤后方可開工。6。2。3基坑開挖經監理工程師認可的基坑開挖邊線確定后，即可進行挖土工序的施工。挖土采用1立方米的單斗挖掘機，并與人工配合操作。基坑底面的浮泥應清除干凈并保持平整和干燥。為防止流砂及管涌產生采用在基坑邊設置一套輕型井點降水，在底部四周設置排水溝與集水井相通,集水井內匯集的雨水及地下水及時用水泵抽除，防止積水而影響刃腳墊層的施工.刃腳墊層施工刃腳墊層采用砂墊層和混凝土墊層共同受力。(1）砂墊層厚度的確定 砂墊層厚度可采用如下計算公式計算：砂根據計算結果，無論是工作井還是接收井，砂墊層厚度均為 60（厘米）3、。砂墊層采用加水分層夯實的辦法施工，夯實工具為平板式振搗器。（2）混凝土墊層厚度的確定混凝土墊層厚度可按下式計算公式計算:（0）2根據計算結果，混凝土墊層厚度為15厘米。混凝土墊層表面應用水平儀進行校平，使之表面保持在同一水平面上。6。2.5立井筒內模和支架由于頂管沉井高度達12。5m左右，因此,井身混凝土分四節澆搗,內模同樣分四節按裝。井筒模板采用組合鋼模與局部木模互相搭配，以保證內模的密封性。刃腳踏腳部分的內模采用磚砌結構，寬度與刃腳同寬。井身內模支架采用空心鋼管支撐。鋼管支架必須架設穩固，如有必要，可采用對撐支架，增加內模的穩定性.6.2。6鋼筋綁扎沉井鋼筋現場設加工場成型制作,井壁鋼筋4、分三次綁扎接高，16以上鋼筋采取閃光對焊工藝接長，綁扎時接頭相互交叉.井壁雙層鋼筋用10鋼筋撐腳把網片撐開.鋼筋規格、尺寸應符合設計圖紙要求和規定，綁扎鋼筋時應采用撐件將二層鋼筋位置固定，保證鋼筋設計間距。為了保證保護層的厚度，應在鋼筋與模板之間設置同強度標號的水泥砂漿墊塊，墊塊應與鋼筋扎緊并互相錯開.鋼筋綁扎完成后，應上報監理工程師進行隱蔽驗收。隱蔽驗收合格后，方可進行立外模。6.2。7立外模和支架沉井制作采用組合定型鋼模板，在沉井插筋部位用2英寸木模板間隔拼裝,拼裝的木模表面刨光，拼縫嚴密平整。為防止接縫間隙過大易漏漿，在其接縫表面采用粘貼包箱紙.立模前所有模板涂刷脫模劑，使砼表面能平整、5、光滑。內外模板順序原則上先立內模，后立外模。模板與鋼筋安裝應互相配合進行。模板采用雙層鋼筋用483鋼管作豎圍囹,25鋼筋彎成與井壁同圓形作水平圍囹，內外模用16對拉螺桿與模板圍囹結合牢固，確保井壁厚度。螺桿上設一道止水片，止水片與螺桿滿焊.模板支架及腳手架采用483。5鋼管扣件搭設.支架根據立模及鋼筋綁扎，砼澆搗的需要分層架立。支架的底腳襯墊3060木板,支架每隔9m設一道剪力撐與地面的夾角控制在45度左右。外腳手架的縱向立桿間距為1.4m,橫向立桿間距為1。2 m。6。2.8澆搗混凝土工作井-總高度為12。9m，分四次澆搗完成，一次下沉。第一次澆搗刃腳部分，高度2.3m;第二次、第三次澆搗高6、度3。5m;第四次全部澆搗完成,澆搗高度3.6m。接收井-總高度為12。55m，分四次澆搗完成，一次下沉。第一次澆搗刃腳部分，高度2。1m;第二次、第三次澆搗高度3.5m；第四次全部澆搗完成,澆搗高度3。45m.本工程砼采用商品砼，配砼泵車用布料管直接對稱澆筑砼。澆筑采用水平分層法,每層控制在30cm左右，用插入式振動器有次序的振搗。每節砼澆搗完成,在砼初凝前,井壁厚度中設一條環形凹型施工縫,深6cm,三分之一壁厚度。再次澆筑時，施工縫需鑿毛，清除浮石，沖澆干凈,用同品種水泥高標號砂漿12cm進行接漿。砼養護采用澆水養護，不少于十四天。每次澆筑砼在同一車內取二組試塊一組三塊作強度標養檢測，加一7、組六塊作抗滲標養檢測。在下一節沉井砼強度達到70%后，再澆搗上一節沉井，。養護及拆模混凝土澆搗完成后應及時養護，養護方法可采用自然養護和塑料膜覆蓋法。在養護過程中,對混凝土表面需澆水濕潤，嚴禁用水泵噴射而破壞混凝土.養護時應確保混凝土表面不發白,至少養護七天以上。養護期內，不得在混凝土表面加壓、沖擊及污染。在拆模時，應注意時間和順序。拆模時間控制在混凝土澆搗后的34天內進行，過早或過晚的拆模對混凝土的養護都是不利的;拆模順序一般是先上后下,小心謹慎，以免對混凝土表面造成破壞。對于分段澆搗混凝土部位,應保留最后一排模板，利于向上接模。6.2。10沉井下沉根據沉井的自重計算下沉系數與穩定系數。沉井8、下沉前，割除對拉螺栓的拉桿，并用水泥砂漿分二次對拉桿割除位置進行修補.6。2。10.1抽承墊木（1）抽承墊木必須在刃腳混凝土達到設計規定的強度后進行。（2）抽承墊木應分區域，按次序、均衡對稱同步地進行.并應注意沉井四周下沉是否均勻、定位支點處的承墊木應最后抽除.抽承墊木要統計塊數，不得漏抽。6.2。10。2排水下沉(1）本工程采用排水法下沉。（2)下沉前,在沉井外壁涂熱瀝青。(3）排水下沉時，采用機械配合人工進行挖土,先由井中央挖向四周,每層挖土厚0。40。5m,在刃腳處留11.5m臺階。沿井壁每23m一段向刃腳方向逐層全面、對稱、均勻的削落臺階，每次削510cm；當土層經不住刃腳的擠壓破裂，9、沉井便在自重作用下均勻破土下沉.（4）挖土時各井孔的土面高差一般不宜超過0。5m。6。2.10。3助沉糾偏（1）沉井下沉過程中，刃腳下產生地基反力，當沉井下沉系數小于設計下沉系數時，允許采用加載助沉，加載平臺應符合重物堆放方便和結構安全等要求，重物堆放重心應根據施工組織設計規定，加載時加載范圍內的其他工作應停止。沉井下沉到設計標高時應先卸載，卸下的重物應隨卸隨運，不應堆放在沉井邊.(2）沉井糾偏應根據測量資料隨偏隨糾，當沉井偏斜達到允許值的14時便要糾偏，沉井下沉過程中要做到勤測、勤糾、緩糾。（3）沉井初沉階段糾偏應根據“沉多則少挖“沉少則多挖”的原則在開挖中糾偏.刃腳下挖土要逐步擴大,不能一10、次過量掏挖，不要通過大量挖土來糾偏。（4）水或沖氣方法糾正井體傾斜時,可在沉井偏高的一例在井壁外插入射水管或沖氣管進行射水或沖氣，減少井壁摩阻力.射水或沖氣管亦可預埋設在井壁內適當位置，供糾偏時按照偏斜方法進行糾偏。用射水法糾偏后如留有射水孔宜用厚觸變泥漿或砂土填滿。(5)井下沉過快時，在沉井外壁間填粗糙材料,或將井筒外的土夯實，加大摩阻力。4下沉觀測（1）沉井下沉時應注意觀測,刃腳標高每班至少測量一次，軸線位移23天測一次，當沉井每次下沉穩定后應進行高差和中心位移測量。（2)初沉階段每2h至少測量一次，必要時應連續觀測、及時糾偏。（3）終沉階段每小時至少測量一次，在軟土地層中如停止挖土后沉井11、仍不能自沉時應立即采取措施控制下沉。當沉井下沉接近設計標高時應加強觀測，待8h內沉井自沉累計不大于10mm時方可進行封底，此時井體的標高位移和傾斜應在允許偏差范圍內，并經檢驗合格。6.2。11 沉井封底6。2。11。1準備工作：（1）沉井下沉至設計標高的要求范圍內，經沉降觀測沉降率在允許范圍內即可進行封底.（2)封底方法應根據設計規定,若排水封底有困難需改變封底方法時主動與設計單位聯系。(3）沉井封底前應繪出沉井內開挖鍋底簡圖。(4）本工程在井點降水條件下施工，在封底前應用大石塊先將刃腳下墊實,同時應加強井點降水保持連續抽水.（5）封底前應準備好集水井筒。6。2。11.2干封底與澆筑鋼筋混凝土12、底板：（1）封底前應整理好鍋底和清除浮泥，對新老混凝土接觸面應鑿毛清洗，井內積水應盡量排干并在每個井格底部中央設置至少一個集水井,其深度和大小要滿足水泵吸水要求。（2）本工程封底前按照設計規定，先鋪碎石，填平整實后再澆筑素混凝土封底,此類工作均須沿井壁四周向中央進行。素混凝土封底應一次澆筑、分格、逐段、對稱進行,不得中途停頓，避免產生施工縫而造成滲漏現象。混凝土封底的同時集水井不得填沒，排水工作繼續進行，以保證混凝土在終凝前不浸水。素混凝土封底的表面應平整，當強度達到設計強度的25以上時才允許在上面綁扎底板鋼筋。鋼筋扎好經檢驗合格后方可澆筑底板混凝土.（3）當底板鋼筋混凝土強度達到設計要求時,13、根據抗浮計算，地下水位控制值可適當提高.沉井能滿足抗浮要求時方可封填集水井，封填先應清洗干凈，封填必須密實防止滲漏。(4）鋼筋混凝土底板表面應平整，整個底板不得有滲漏現象，如發現滲漏點應壓漿堵漏。漏水嚴重時應設置臨時泄水管引流，在壓漿堵漏后再封閉泄水管.（5）封底根據底梁分格情況進行對稱分格置換，先清除12個井格內的土體，拋大石塊鋪填碎石，澆筑素混凝土墊層，然后依次進行。6.2。12 沉井施工質量要求.1基坑開挖后，下設砂填層1m，井壁四周均勻設置墊木，墊木長度為2m,厚度0.2m，寬度0。3m，每米內墊木砂于四塊，墊木中心淺與刃腳中心淺重合，埋置深度為其側壁厚度的一半.6.2。12.2沉井開14、始下沉時，抽除墊木應在來人指揮下，分組編號按順序依此對稱，同步地抽除，抽墊過程中，應隨抽隨填夯砂石或砂礫石，在刃腳外填筑土堤并分層夯實。6.2。12.3如果采用水力機械沖泥時,應以集泥坑為園心逐漸向四周沖射，并注意在刃腳內側保留0。51。0m，寬的土臺,均衡對稱地自上而下一層層沖去,嚴禁用水槍掏挖刃腳踏面以下的土層。6.2。12.4采用人工挖土時（本方案主要采用挖土），次序是先中央后四周,均衡對稱地進行，并應根據需要留有土臺,逐層切削，使沉井均勻下沉.6.2。12。5沉井施工刃腳底離設計標高2米時，應減緩挖土速度，嚴禁超挖以免超沉。6施工必須定時觀測井外四角點沉降情況。有異常及時匯報處理。6.15、2。12.7井壁施工時，不能遺漏地梁，墻板、平臺、水管及中間隔板出水管等預留鋼筋，并應留出足夠搭接長度和鏟開接頭。6.3、頂管施工 工具管選型6.3。1。1 頂管機型的選擇,我們主要從環保等方面考慮，由于大口徑管1500出泥量較大，因此選用多刀盤土壓平衡式工具管，該機型切削后的土體皆為原狀土,利于棄土的外運，不會對環境產生污染。2 工具管施工原理及主要特點多刀盤土壓平衡式工具管機型源于DK式大刀盤土壓平衡式工具管,所不同的是用四個對稱布設小刀盤(70的切削斷面）代替了全斷面刀盤,這樣就解決了大刀盤的昂貴而笨重的驅動系統,使整機重量、成本大為降低，機內空間大增，且維修簡單、操作方便。6.3。2 16、推力的理論計算及中繼間布置以最長距離178m,工作井段頂管計算：F=F1+F2 其中F總推力 F1迎面阻力 F2頂進阻力 F1=/4*D2P(D-管外徑2.05mP控制土壓力） P=KORHO 式中KO-靜止土壓力系數，一般取0.55 HO-地面至掘進機中心的厚度,取最大值9.2m-土的濕重量，取1.9T/m3P=0。551.9 9.2=9。61TF1=3。14/42。0529.61=31.70TF2=D*f*L 式中：f管外表面綜合摩阻力，取0。5T/M2 D管外徑2.05m L頂距178mF2=3.142。05*0。5*178=572。89T,既每頂進一米的頂力為3。22T。F=F1+F217、=31.70+572.89=604。59T經計算得知頂管的總推力為604.59T，大于設計沉井后靠最大承載力(一般為5000KN，既500T)，頂管時只能用其80%，500*0。8=400T。主頂使用四臺200T級油缸，在推進時，每臺油缸的最大頂力不得超過100T.剩余頂力需要設置中繼間來解決。頂進時,當頂力達到中繼間設計推力的60時，即需設置中繼間,當頂力達到中繼間設計推力的80時,即需啟動中繼間，中繼間設計總推力F=500T。（由10只50T小千斤頂組成）中繼間由前殼體、千斤頂及后殼體組成。前殼體與前接管連接，后殼體與后接管連接，前后殼體間為承插式連接，兩者間依靠橡膠止水帶密封，防止管道外18、水土和漿液倒流入管道內,鋼殼體結構進行精加工，保證其在使用過程中不發生變形.中繼間殼體外徑與管節外徑相同，可減少土體擾動、地面沉降和頂進阻力。6。3.3 頂管措施.1頂管注漿頂力控制的關鍵是最大限度地降低頂進阻力，而降低頂進阻力最有效的方法是進行注漿。注漿使管周外壁形成泥漿潤滑套，從而降低了頂進時的摩阻力，我們在注漿時做到以下幾點：（1）選擇優質的觸變泥漿材料,對膨潤土取樣測試。主要指標為造漿率、失水量和動塑比。（2）在管子上預埋壓漿孔，壓漿孔的設置要有利于漿套的形成。（3)膨潤土的貯藏及漿液配制、攪拌、膨脹時間,聽取供應商的建議但都必須按照規范進行.（4）壓漿方式要以同步注漿為主，補漿為輔.19、在頂進過程中，要經常檢查各推進段的漿液形成情況。(5）注漿設備和管路要可靠，具有足夠的耐壓和良好的密封性能。在注漿孔中設置一個單向閥,使漿液管外的土不能倒灌而堵塞注漿孔，從而影響注漿效果.（6）注漿工藝由專人負責,質量員定期檢查.（7)注漿泵選擇脈動小的螺桿泵,流量與頂進速度相應配。2管子與接口（1） 根據招標文件，本標段工程所用管節為”F管，”F管受力性能好，接頭穩固性高，接口處止水密封性能好。（2）選用優良管材并處理好管子接口對頂管施工是十分重要的。我們選用優質的成套管材,要按有關規范對管材作現場檢查驗收，如發現不合格品堅決予以退回.（3）接管前再次檢查管子接頭的槽口尺寸，橡膠圈和襯墊板的20、外觀和質地。確認合格后可在接口處均勻涂抹薄層硅油等對橡膠無侵蝕性的潤滑材料以減少摩阻力。承插接管時加力要均勻，應保證橡膠圈不移位，不反轉,不露出管外。頂管結束后要按設計要求在管內間隙處填充彈性密封膏,并與管口抹成一個光滑的漸變面.3 地下管道內通訊方式頂管施工中地下通訊采用敷設有線電話，其設置位置：掘進機操作臺一部，工作井頂進控制臺一部,地面一部，中繼間設一部，以此方式加強通訊聯系，協調指揮作業.3.3。4通風設施:由于管道頂進距離長,埋置深度深，管道內的空氣不新鮮，加上土體中會產生有害氣體，因此，必須設置供氣系統。通風設施用一臺柴油空壓機將壓縮空氣輸入空氣濾清器，再進入儲氣桶，經過氣壓調節閥21、，將壓縮空氣傳輸至管道最前端，并將管道最前端的空氣排出,以此進行空氣循環。6。3。3。5電源布置：在頂管過程中，主要的電源為動力用電和照明用電。（1） 動力用電由于管道內的電機采用380V動力電,因此，進入管道的動力電必須做到二級保護和接地保護措施，動力電源線設置在操作人員不易接觸處，并在電源線外增設護套，保證用電安全。（2） 照明用電 由于管道內的空氣濕度較大，因此，采用36V低壓照明電，低壓電須通過變壓器降壓。燈具采用防水防爆燈具，6。3.3.6地表隆沉控制（1）本頂管掘進機是采用土壓平衡，可以先計算出各頂管段的開挖中心處的主動土壓力和被動土壓力，然后將掘進機的土壓力設定在此主動土壓力和被22、動土壓力之間。(2）在刀盤切削攪拌的同時，主頂和中繼間徐徐推進,土倉內的土壓力便會徐徐升高，當土壓力升到大于控制土壓力P時，把螺旋輸送機打開，一部分土被螺旋輸送機排出，只要把推進速度調節到與螺旋輸送機排土量相符,則可保持土壓力為恒值.(3）但在實際推進過程中，不可能完全處于上述理想狀態，如推進速度快于排土速度,我們就推推停停，保持向前推進；反之，則可將螺旋輸送機開開停停。無論出現哪種情況，都必須使土倉內的土壓力保持在控制土壓P20KPa的范圍內,這就能保證土壓平衡，如果土倉內的土壓力小于主動土壓力,地面將產生沉陷，反之，地面將隆起。因此，控制土壓力的設置和土倉內土壓力的保持是關鍵。.7 測量與23、方向控制頂進的測量與方向的控制,是采用激光經緯儀輔以水準儀測量，通過油缸進行糾編，遵循先糾上下后糾左右的原則，我們要做到以下幾點：（1）有嚴格的放樣復核制度，并做好原始記錄。（2)布設在工作井后方的儀座必須避免頂進時移位和變形,必須定時復測并及時調整.（3）頂進糾偏必須勤測量、多微調，糾偏角度應保持在1020不得大于1.(4)初始推進階段，方向主要是主頂油缸控制，因此,一方面要減慢主頂推進速度，另一方面要不斷調整油缸編組和機頭糾偏.（5)在每一頂程開始前必須制定坡度計劃，可對設計坡度線加以調整，以方便施工和最終符合設計坡度要求和質量標準為原則.8進出洞口措施 (1）出洞措施 （a）為使進出洞口24、頂進過程中不發生泥水流失，在進出洞口里安裝橡膠止水法蘭. (b）為防止掘進機出洞時產生叩頭現象，可以采用延伸導軌,并將前三節鋼砼管與機頭做成鋼性聯接。 （c）緊貼工作井洞口外側安插一排鋼板樁，作為鋼封門,防止洞口打開后外側土體涌進井內.鋼板樁的深度為管底以下1。5M，寬度為3。5m。 （2）進洞措施： (a）同樣在接收井外側施打一排3。5M寬的鋼板樁作為鋼封門，便于鑿除洞口，并做好進洞前的準備工作,包括人員設備； （b）機頭進洞后,及時將與機頭連接的管子分離，機頭及時吊出井外；并抓緊處理井內泥漿和進行洞口封門止水. （c）頭進洞后止水工作抓緊作好，洞口處土體流失、管子沉降等現象就不會發生，也是25、保證頂管質量的關鍵.。9 頂管時的意外應急措施根據本工程的特點及地質勘察報告,頂管所處土層為3-2粉砂土層中，易產生流砂，因此本工程在頂管施工時可能遇到一些意外情況，如土質突然變化、遇到障礙物等，必須采取有效的措施來處理.（1）地質發生很大的變化，突然間變硬或變軟.這可以通過刀盤的轉矩來判斷,如果突然變硬了,則向土倉內加入水或泥漿,掘進機上設有加泥孔,其目的就是用來加泥的。如果太軟，這沒有多大問題.但為了防止土的承載力急劇下降，出洞時已把第一至第三節管子及工具頭都聯成了一個整體，以增加它們的剛性，從而可避免機頭突然沉陷。（2)如果發生漏水，可把螺旋輸送機出土口關閉或并得很小,同時加快推進速度，26、快速通過滯水層。如果是明水，除了關閉出土口外必須把螺旋輸送機倒轉，不使水涌入，同時,盡快找出水源，加以堵漏.此種情況在封閉式土壓平衡機頭中比較容易處理。(3）遇到障礙物時，可以在機頭前進行注漿固結土體，然后將機頭上人孔打開進行清除。（4）在頂管施工過程中，如果出現異常的偏差或糾偏失效，必須在允許偏差標準以內就停下來,分析原因，找出對策再繼續頂進，切不可盲目行動。操作人員必須嚴格遵守這樣一條規定:無論何種情況，超過允許偏差一律停下來，并且如實匯報情況,以便分析原因,找準對策。(5）還有一條就是建立意外情況立即報告制度.即當意外情況發生時，當班人員必須采用任何可采用有效通訊方式，盡快地與公司有關領導取得聯系，向上級報告情況，以便及時采取行之有效的措施。