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污水处理厂厂外污水收集系统顶管施工方案污水处理厂厂外污水收集系统顶管施工
一、工作坑、接受坑制作
顶管工作坑、接受坑的工作面尺寸、结构与顶管管径、长度、方法和选用的施工机具并与土质、顶管机具、操作空间、垂直运输等各方面因素有关，沉井下沉前，我方将采用轻型井点降水干作业沉井；
１、轻型井点系数的主要机械设备
RBT 048-2020 机械行业 铸造企业质量管理体系 要求.pdf轻型井点系统由井点立管、滤管、集水总管、连接管、真空设备和排水设备等组成。
（１）井点立管：由内径为５０mm左右的镀锌圆形钢管制成，长度为４～８m，两头套丝扣，用管箍连接。 （２）井点滤管：是安装在井点立管下部的镀锌圆形带孔的钢管，滤管外径应与井点立管的外径相同，长度为１.２～２.０m，两头套丝扣，下部管端用丝堵封闭，上部与井点立管连接。滤管管壁钻孔，孔眼按三角形排列布设，井孔的总面积约为滤管壁总面积的１／４～１／５。孔径为８.０～１２.０mm，孔眼径向间距、纵向间距均为３０mm左右，滤管两头各留出１００mm不开孔。滤管外壁焊直径为３mm的螺旋形钢丝，其间距为５０mm。为防止降水时土颗粒随地下水进入滤管，一般在滤管外包１～２层滤网，外面再包裹棕絮或土工布。 （３）集水总管：一般用内径为１００～１５０mm的双法兰钢管，每节长４～６m。干管管壁上焊接内径为５０mm的刺管，间距为０.８～１.６m。井点总管与真空泵或集水罐及井点立管连接，每组井点系统总管的长度应根据真工泵的排气能力、地下水的涌水量、土质等决定，但一般每个真空泵系统连接的井点总管长度不宜超过１００m。 （４）连接管：连接井点立管与集水总管的短管。常用的为橡胶管，每节长约６０m，内径与刺管外径相同，使用时插在刺管外部，并用铅丝拧紧、固定。 （５）真空泵：是井点降水使用的主要机械，本工程采用射流真空泵等。 射流真空泵。射流真空泵的工作原理是用高压水通过射流器加速生产负压，抽吸地下水。即用离心泵抽吸射流泵水箱内的水，加压至２５ＭＰa以上排入射流器内，高压水从射流器的喷嘴喷出，流速突然增大，因而在其周围形成真空负压，抽吸集水总管及井点立管内的地下水流入水箱内，由出水口自然排出。射流泵是气、水同时排的湿式泵，虽然排气量及其真空度均不如卧式柱塞泵，但设备简单，操作、保养、维修、管理都很简便，机械购置费及使用都较卧式柱塞泵低，是当前型井点常用的真空泵。 ２、轻型井点系统的计算 （１）确定井点滤管埋设深度。井点滤管埋设深度，应保证地下水位降到基坑（槽）底面的０.５m以下。 （２）计算井点抽水影响半径Ｒ。抽水影响半径是指井点抽水后，地下水位呈漏斗形下降至稳定时的影响半径（一般井点抽水后２～７d即可达到稳定），抽水影响半径的计算公式较多，但是由于土层组成复杂，群井相互影响，往往计算结果与实际误差较大，因此宜用现场抽水试验确定。 ３、轻型井点的施工 在施工用水、电源、施工道路、排水出路、机械设备、集水总管、井点立管、滤管、连接管等都具备的前提下，才开始井点的施工。 （１）安装真空泵系统。真空泵系统设置的位置，应尽量缩短集水总管最远点与真空泵的距离；真空泵或射流泵集水罐进水管的高度应不高于集水总管的高度。为防止真空泵排、降水系统的故障而中断降水，应用机械设备，并设专人保养维修。冬季及雨期施工时，应采取必要的防冻、防雨措施。
二、沉井制作 1、沉井的构造 当地下水降至设计基坑以下后，开始沉井工程的施工，沉井的组成部分包括井筒、刃脚、底板。
井筒：即沉井的井壁，是沉井的主要组成部分，它作为地下构筑物的维护结构和基础，要有足够的强度，其内部空间可充分利用。井筒是靠它的自重克服筒壁周围的土的摩阻力而下沉。井筒采用用钢筋混凝土制成。 刃脚：刃脚在沉井井筒的下部，形状为内刃环刀，其作用是使井筒下沉时减少井壁下端切土的阻力，并便于操作人员挖掘靠近沉井刃刃脚外壁的土体。刃脚的高度视土质的坚硬程度而异，当土质松软时应适当加高。刃脚下端有一个水平的支承面，通称刃脚踏面，刃脚踏面以上为刃脚斜面，在井筒壁的内侧，它与水平面的夹角一般为50。~60。 底板：沉井的底板在井筒的下部，是沉井的井底。为增强井壁与底板的连接，在刃脚上部井壁上留有连接底板的企口凹槽，深度为10~20cm。
沉井施工包括沉井制作和沉井下沉及封底几个主要部分。根据不同情况和条件，可采取一次制作一次下沉；也可以制作与下沉交替进行，由于本工程管网埋深较深，故采用井壁接高下沉，一般施工顺序为：
施工准备→打井点或大口井→排水→铺砂垫层、垫木→支刃脚内的模板→绑扎刃脚钢筋→支刃脚外模→浇注刃脚混凝土→养护→支井壁内的模板→绑扎钢筋→支井壁外的模板→浇注井壁的混凝土→养护→拆除井壁和刃脚的模板→抽除垫木→挖土、下沉→浇注底板垫层混凝土→磅渣钢筋→浇注地板混凝土→养护→封底→养护→对沉井内及上部结构施工。
沉井井筒的制作分两部分，即刃脚的制作和井壁的制作。 A、垫木支模 当最先下沉那一节的沉井井筒的重量较大，且土基的允许承载力小于井筒自重时，在井筒的刃脚踏面下铺垫木，以扩大支承面积。
垫木可使用铁道上的枕木（其规格为16cm×22cm×250cm），也可用其它规格的材料制作。为确保垫木下的土面平整，也便于在井筒下沉时抽出垫木，常在垫木下铺设砂垫层，砂垫层采用颗粒级配良好的中砂。
垫木应在刃脚踏面中线的平面位置上对称、均匀铺设，几根组成一组。铺设的程序是：先铺设平面垂直轴线与刃脚踏面中心的4个交点处的垫木，再按等间距离设其它垫木，为便于在井筒下沉时抽出垫木，相邻垫木之间应有不小于20cm的净距。在铺完垫木后，用砂和碎石把垫木与垫木之间的空隙填满，并使之呈密实状态，保持与垫木表面相同的高程。垫木的表面必须保证为一水平面，需进行测量、找平、其误差应控制在±10mm以内。 B、浇筑混凝土 应将沉井井壁一周分成若干段，浇筑混凝土同时应对称均匀分层进行，避免高差悬殊、压力不均匀，造成地基不均匀下沉或产生倾斜。井壁有抗渗应采用抗渗混凝土。上、下节井壁的施工缝可作成凹式或凸式（不应设置竖向施工缝），以防渗漏水。
（2）沉井下沉 A、沉井下沉准备 当沉井井筒的混凝土强度达到不低于设计强度的75%时方可拆除刃脚模板及垫木。 沉井下沉前应封堵井壁全部预留孔洞，对较大的孔洞用水泥砂浆砌砖封堵，并在靠土的一侧用水泥砂浆抹面。封堵孔洞用的砂浆强度应满足下沉时能抵抗土压力和水压力的要求，还要考虑便于拆除。 沉井下沉前应检查降、排水效果，当达到施工组织设计的要求后方可开始下沉。 放线定位。沉井下沉前，先在外井壁上各对称弹出4条垂线，以测定沉井下沉时的倾斜度。在沉井内部4条垂线绘制水平测量标尺，并在坑基的相对位置设水平指示标尺，以此测定沉井的下沉量及下沉偏差。 检查沉井下沉使用的挖土、出土、运土等机械、设备、工具是否完好，数量是否能满足要求。
当沉井附近有已建成的建筑物或管线时，应在有关位置设置沉降变形观测点，并在沉井下沉和施工排水期间定期观测其变形情况，直至沉井封底完毕施工停止抽水满3个月为止。 B、沉井下沉的施工方法
挖土下沉： 分层挖掘，每层厚度约为30cm，中央部分的土面应始终高于四周的土面30cm以上；双孔和多孔沉井各孔中的土面应相平，其高差应不大于20cm。沿刃脚内壁应保留土台，土台宽度可根据沉井内的土质决定，当土质松软时土台宽度应大些；土质坚硬时土台宽度可小些，一般为2m左右；沉井下沉时，按平面轴线的位置逐层沿外边四周挖去土台。当土台经不住沉井刃脚的挤压时土体破坏坍落，沉井边均匀地下沉，每次下沉宜控制在20cm左右。在挖除刃脚附近和刃脚下部的土时要求对称均衡，挖土的速度要相同，土面的高程要保持一致（纠偏时除外）。要加强施工力量，争取在最短的时间挖完，以保持沉井的均匀下沉。沉井内的排水沟、集水井，应随着沉井的下沉而随时施做，其断面和深度应不小于规定值。排水沟应经常保持畅通，集水井内应经常保持最低水位。
（3）沉井的纠偏
沉井在制作和下沉过程中允许的偏差范围如下表，对产生的偏差应即使的进行纠偏。
±L/200并不大于100
底面中心位置偏移H＞10m
刃脚底面高差L＞10m
L/100且不大于300
纠正倾斜的方法 沉井四周土质软硬不均及挖土不当引起的沉井倾斜的纠偏方法有3种，即： A、挖土纠偏，即通过调整挖土的高差，及调整沉井刃脚处保留土台的宽度，进行纠偏。 在下沉较慢的一侧多挖土，逐步挖掉刃脚处的土台使刃脚悬空，其高度宜为20cm。沿刃脚四周长度宜为沉井直径的1/2多保留刃脚处土台的宽度；如该处土体松软时，应夯实或填碎石作为加固处理；并在该处井筒外部地面上堆土夯实，以增加其抗力和摩阻力。采用上述的方法，如果一次不能全部纠正偏斜，可按上述的方法重复进行，至符合规定误差为止。而后按正常下沉挖土。 B、射水纠偏。沉井在下沉过程中发生偏斜而用挖土纠偏扔不见效时，采用向下沉较慢一侧的沉井井筒外部沿外壁四周注射压力水，使该处的土成为泥浆，以减小土的抗力；泥浆还起润滑作用，减小沉井外壁与土之间的摩擦阻力，促使沉井较高的一侧迅速下沉。当纠偏到接近正常位置时应停止射水，并应将沉井外壁与土之间的空隙用细土或砂填充。 C、局部增加荷载纠偏。当井筒在下沉过程中出现倾斜时，可在井筒较高的一侧增加荷载（一般采用铁块、砂石袋加压），或用震动机震动，促使井筒较高侧较快下沉。一般讲，该方法适用于小型沉井的情况。 上述几种纠偏方法可单独使用，也可综合使用。但是在沉井下沉中及时发现偏差，及时采取有效措施纠偏，控制偏斜量是控制沉井中心位移保证下沉质量的关键。 （4）泥浆减阻及处理 泥浆减阻，是在沉井下沉时向井筒外壁与土之间注入触变泥浆，使其成为泥浆滑润套，使沉井在泥浆套包囊中下沉，减阻效果较好，一般沉井在泥浆套中下沉比常规下沉可减少摸阻力50%~70%。 挖掘过程中弃土应与下沉过程中使用的触变泥浆分开，待泥浆沉淀处理后，用专用车尽快运至获准的地点 （5）沉井封底 当沉井沉到设计标高，经观测8h累计下沉量不大于10mm时，即应进行封底工序。 封底前的准备工作 排水封底（干封底）。当沉井下沉到设计标高后，井内继续降水，保持较低的地下水位，清除井底余土，整平土基使土基面由沉井内壁四周向集水井倾斜，在集水井处为最低点。由集水井向井壁四周辐射挖排水沟，然后在土基上铺5~10cm粗砂或细石，在其上及排水沟底和壁上铺土工布，而后在土工布及排水沟内填铺碎石或卵石滤料（滤料的厚度应根据地下水涌水量的多少而定，一般不得小于50cm），使沉井底的地下水通过滤料层及排水盲沟汇集到集水井中，用泵排出。 为防止浇筑垫层混凝土时污染滤料，以及防止新浇筑的混凝土在凝固前被地下水冲刷，应在滤料上铺土工布或塑料布，作为混凝土和滤料的隔离层，在隔离层上浇筑混凝土垫层和钢筋混凝土底板。垫层和底板应留出集水井的位置，待强度达到要求时封底，封底材料采用钢筋混凝土。
三、顶管顶进 （一）、顶管段工程简介 根据设计情况，本标段工程我公司将投入机械顶管设备3台（配置4种规格的工具机头）。 三台设备流水施工网络图
(流水作业在时间、空间上联系，以此类推整个顶管施工劳动力、机具计划安排)
顶管施工的工艺原理是：在铺设管道前管道线的一端事先建造一个工作坑，在坑内的顶部轴线后方，布置一组行程较长的导轨。将敷设的管道放在主油缸前面的导轨上，管道的最前端安装工具管，主油缸顶进时，以工具管开始推着前面的管道挤过坑壁上的穿墙管，把管道压入土中。与此同时，进入工具管的泥土被不断挖掘排出管外(取土的方法分机械取土、人工取土)。当主油缸达到最大行程后缩回，放入顶铁，主油缸继续顶进。如此不断加入顶铁，管道不断向前延伸，当坑内上的管道几乎全部顶入土中后，缩回主油缸，吊去全部顶铁，将下一节管段吊下坑，安装在管段的后面，接着继续顶进，如此循环施工，直至顶完全程。
（三）、顶管施工技术分析 （1）由于顶管为隐蔽工程，施工前需详细了解和掌握地质状况和障碍状况，根据我公司多年从事地质工作的优势，施工前我们对顶管沿线将做一次全面的高密度电法（设备为地质专用设备，可以探明地质状况、走向及地下障碍，德国进口），使施工人员心中有数，并提前做出贴合实际的施工方案，采用有效防护措施。 (2)管道顶力计算 顶管施工技术的顶力计算是一项很重要的工作，它是正确选用施工机具和确定后背墙加固方案、施工进度的依据。顶力计算公式较多，计算也相当复杂，为了减少计算复杂程度和方便施工，结合我公司多年来的实际经验和有关技术资料提供的数据，可以按下列经验公式进行计算。按设计图纸，D1200顶管工程单元顶管长度最大为160米，计算结果如下。 T=n*G*L=2×1.4×160=448(T) T——总顶力 G——混凝土管单位重量（1.4t/m,D1200F管） L——单元顶距（M） n——土质系数（1.5—2.5），本工程计算取2 钢筋砼管允许顶力为： F=π/Kσt(d+t) 式中：F－混凝土管允许顶力； K—安全系数取K=4 σ—混凝土抗压强度（kpa,至少C40混凝土） t—壁厚（m）,取t=0.12m D—钢筋混凝土管内径（mm）取d=1200mm管， F=3.14/4*4000*(1.2+0.12)*0.12=497.37(T) 混凝土管采用F管，O型密封圈。 采用640T顶管设备，满足设备顶力大于要求总顶力。 T
相邻两衬砌边缘间的最大凸缘
（2）水准仪测平面位置 在待顶管首固定一小十字架，在坑内悬架一台水准仪，使水准仪十字对准十字架，顶进时，如果出现十字架与水准仪上十字发生偏听偏差，则表明管道中心线发生偏差。 在待顶管首端固定一小十字架，在坑内悬架一台水准仪，检测时，若十字架在管首端相对位置不变，只要量出十字架交点的垂直距离，即可读出待顶管顶进的高程偏差 （3）.顶管偏差的校正方法见表
在管子偏向设计中心的一侧适当超挖，以使迎面阻力减少，而在对方的
一侧不超挖或留坎，使迎面阻力增大，形成力偶，让首节管子调向，逐渐回到设计位置
用圆木或方木一根，一端顶在管子偏向设计一侧内管壁上，另一端支在垫
有木板的管前土壤上，支架稳固后70m箱梁墩身施工组织设计，开动千斤顶，利用顶进时顶木斜支管子所产生的分力，使管子得以校正。
偏差不小30mm，挖土校正法无效时
此法基本与顶木校正法相同，并配合挖土校正法的超挖的一侧管端壁支上一个5~10T的小千斤顶，千斤顶底座上接一短顶木，利用小千斤顶的顶力使首节管子调向，然后在继续顶进中，
偏差不小30mm，挖土校正法无效时
在顶管的终端与顶铁之间的适当位置垫置一块相应厚度的锲形钢板山东省某市烈士陵园改造施工组织设计，使顶
管与顶铁之间形成一个角度，顶进时即可使顶管逐渐回到设计位置。
四、顶管工程质量防治 A、管道轴线偏差防治 1）预防措施 顶管施工前应对管道通过地带的地质情况认真调查，设置测力装置，指导纠偏。纠偏应按照勤测量，勤纠偏、小量纠的操作方法进行；采用同种规格的千斤顶，使其顶力、行程、顶速相一致，保持顶力合力与管道中心线相重合；加强顶管后背施工质量的控制，确保后背不发生位移，并应使后背平整，以保证顶进设备的安装精度；顶进过程中应随时绘制顶进曲线，以利指导工作。 2）治理方法 （1）重新调整千斤顶行程、顶力、顶速或重新调整千斤顶的安装精度。 （2）对顶管后背进行加固，防止位移继续发展，并确保后背平整。 （3）纠编前应认真分析顶进曲线的发展趋势，采取适当的纠偏量，循序渐进，切不可操之过急，适得其反。 B.地面沉降与隆起防治 （1）施工前应对工程地质条件和环境情况进行周密的调查，制定切实可行的施工方案，正确选用工具管，并对距离管道近的建筑物和其它设施采取相应的加固保护措施。 （2）设置测力装置，以便掌握顶进压力，保持顶进压力与土体压力的平衡。 （1） 严格控制顶管轴线偏差，执行勤测量，勤纠偏，小量纠的操作方法。 (4)顶进过程中应及时足量地注入符合技术标准的润滑支承介质填充管道外围环形空隙。施工结束及时用水泥或粉煤灰等置换润滑泥浆。 (5)严格控制管道接口的密封质量，防止渗漏。 C、.顶力突然增大防 (1)顶进过程中应严格执行勤测量，勤纠偏，小量纠的操作方法，使管道轴线被控制在允许偏范围以内。 (2)不同地质条件配制适宜泥浆，并采取同步注浆的方法，及时足量地注入泥浆。 (3)顶进施工前应对顶进设备进行认真的检修保养。 (4)停顶时间不能过久，发生故障应及时加以排除。 D．工具管旋转防治 (1)遇前端土层软硬不均匀时，应采取多挖硬、少挖软的方法。 (2)顶进前应将千斤顶调试好，要采用同种规格的油缸，并使液压泵到各千斤顶之间的距离相等，管径一致。 (3)严格控制顶管轴线偏差，工具管设置测力装置，以便测定出平衡力的大小来指导纠偏。 (4)采用单侧配重的方法以纠正，也可利用纠偏与旋转间的规律，配合上下方向的纠偏，造成一定的左右偏差，使工具管得到一个放置的力，但是采用此方法，应注意轴线的控制，以免造成轴线偏听偏信差过大形成弯曲，给以后的施工造成困难。 E、.砼顶管接口渗漏预防 (1)严格执行管节和接口密封材料的验收制度。 (2)严格控制管道轴线，按技术标准的操作规程进行施工。 (3)管节的运输、装卸、码放、安装过程中，应做到吊点正确，轻装轻卸，保护措施得当。 (4)认真进行接口和止水装置的选型。 (5)若有渗漏，可采用环氧水泥砂浆或化学注浆方法进行处理。 F、砼管节裂缝防治 (1)严格执行各管节质量验收标准。 (2)顶进时应严格控制管道轴线偏差，控制顶力在管节允许的承压范围以内。 (3)在管节运输过程中应采取管垫等保护措施，并应做到吊点正确。 (4)认真分析裂缝产生的原因和性质，根据不同受力情况，分别采取不同的治理方法，处理后应能保证结构原有的承载能力、整体性。 G、.顶管前正面土体坍塌预防 1）原因分析 (1)前端土层性质发生变化，顶进时过小，没有起到防护和平衡的作用 (2)敞开式顶进时挖土量过大，或封闭式顶进时推进力小于土体压力 (3)遇到流砂情况 2）预防措施 (1)顶进施工中应采取短开挖、勤顶进的方法，严禁超挖，并随时注意到质的变化情况，以便采取相应措施防止坍塌。 (2)真做好土体的降水工作。