湘潭湘江芙蓉大桥北引线污水管道顶管工程施工方案(施工组织设计).pdf
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1、湘潭湘江芙蓉大桥北引线污水管道顶管工程施工方案制 核 编 审 目录1工程概况.11.1 工程简介.11.2 自然环境.11.2.1 地形、地貌.11.2.2 气象、水文.11.2.3 地层岩性.11.3 主要工程量.22工程测量.22.1 施工基线布设.22.2 沉井施工控制测量.32.2.1 沉井施工控制测量.32.2.2 顶管轴线与标高控制.32.2.3 顶管测量注意事项.42.3 测量监测措施.43沉井施工.43.1 施工工艺流程.43.2 沉井垫层计算及基础承载力分析.53.2.1 碎垫层.53.2.2 砂垫层计算.63.2.3 沉井制作基础承载力及下卧层承载力验算.63.3 沉井主要
2、施工方法.73.3.1 基坑开挖.73.3.2 基坑降、排水.93.3.3 模板设计.113.3.4 钢筋工程.133.3.5 脚手架搭设方法.143.3.6 碎浇筑.163.3.7 沉井下沉施工.183.3.8 沉井下沉技术计算.193.3.9 下沉注意事项.213.3.10 沉井下沉纠偏处理.223.3.11 沉井下沉中特殊情况的处理.233.3.12 沉井封底.243.3.13 预埋件.243.3.14 沉井质量控制标准.244顶管施工.244.1 顶管工艺选择.244.2 顶管地面防护.264.2.1 顶管地面沉降宽度计算公式.264.2.2 地面沉降验算.264.2.3 允许覆土高度
3、验算.274.3 顶管设备选型.274.3.1 顶进工作井后靠土体允许顶力.274.3.2 钢管混凝土管允许顶力.274.3.3 机头正面阻力.274.3.4 顶管管道周边阻力.274.3.5 顶管阻力.284.3.6 选型原则.284.4 中继站设置.284.5 顶管主要施工方法.294.5.1 顶管出洞、进洞技术.304.5.2 膨润土泥浆减阻.314.5.3 掘进及出土.324.5.4 设备现场安装.334.5.5 管节.344.5.6 接口.344.6 顶管施T.中可能出现的问题及采取的措施.354.6.1 顶管机旋转.354.6.2 地面沉降或隆起.354.6.3 纠偏.364.6.
4、4 导轨偏移.364.6.5 洞口止水圈撕裂或外翻.364.6.6 后靠背严重支形、位移或损坏.374.6.7 主顶油缸偏移.375工程质量控制.375.1 质量保证措施.375.2 工作井施工质量控制.395.3 顶管施工过程质量控制.406安全保证体系及保证措施.416.1 主要安全保证措施.416.2 施工现场特殊作业的安全要求.416.2.1 施工用电安全要求.416.2.2 机械设备安全要求.426.2.3 脚手架、支架使用安全要求.426.2.4 模板安拆安全要求.436.2.5 地下工程安全措施.436.2.6 防火安全管理.446.2.7 突发事件应急措施.446.3 防滑防冻
5、防雾安全要求.446.4 施工现场的安全标牌标志.457冬雨季施工安排.457.1 施工准备.457.2 冬季施工措施.457.3 雨季施工措施.468文明施工措施.469环保措施.4810拟投入的施工设备一览表.4911劳动力使用计划.491工程概况1.1 工程简介芙蓉大道是长株潭城际交通中最重要的一条快速通道,该路北起长沙沙河,接长(沙)湘(阴)公路,经长沙市区和湘潭市区,南至湘潭县易俗河(飞龙桥),接G107,全 长90余公里,建成后将是我国最长的城市干道,成为长株潭城市群交通的“标志性工 程。芙蓉大道荷塘至飞龙桥段是芙蓉大道的重要组成部分,是三市三角形区域内环 的组成部分,还兼有湘潭市
6、东二环的功能。本项目起于沪昆高速公路(G60)荷塘连接线与芙蓉大道I期的许家垄交叉口,经 清水村,于高月塘跨湘黔铁路,通过双马工业园,在白沙洲跨湘江,并贯穿牛形托、坝湾里、联营、上马、青光,在飞龙桥与G107国道相接。另建设清水支线。本标段为K11+580-K13+276,长度约为1.7km。道路等级为城市快速路,设计速 度80km/h,标准路基宽度60m,路面为双向六车道,路面结构使用年限为15年。本标段中的Kll+720K12+400部分区域,道路路堑为高挖施工,污水管道的平均 埋深超过8m,最大开挖深度达13m,采用顶管工艺进行施工。1.2 自然环境1.2.1 地形、地貌本路段为湘江冲积
7、阶地。沿线地面高程36.4110m。路线行经地区多为耕地、居 住区,部分为荒山,杂草丛生。沿线地表水系一般发育,主要为水塘、沟、渠等。1.2.2 气象、水文湘潭气候温和,属中亚热带季风湿润气候区,夏秋干旱,冬春易受寒潮和大风侵 袭。历年平均日照时数16401700小时,年平均气温16.717.4。降水量较充沛,但季节分布不均,年际变化大,全年降水量为12001500毫米。1.2.3 地层岩性根据野外地质调查情况及钻探结果,本顶管工艺施工路段分别穿过粉质粘土、粘 土、圆砾土、全风化泥质灰岩、强风化泥质灰岩。粉质粘土:褐红色,该层在山坡、旱地位置均为硬塑性,处于地势较低的沟、塘、田位置时有可塑状和
8、硬塑状;稍有光泽,无摇震反应,韧性中等,干强度中等。-1-圆砾土:褐黄色;稍密-中密,稍湿-湿,颗粒级配一般,以亚圆形为主,最大 颗粒粒径3cm,矿物成分以石英、长石为主,多为硬塑状粉质粘土充填。1粘土:褐红色;硬塑,局部位于地势较低的田、沟、塘底部为可塑状;稍湿;为下伏基层泥质灰岩风化残积而成,含少量灰白色高岭土及风化岩屑,无摇震反应,稍有光泽,韧性中等,干强度较高。2粘土:黄褐色;可塑状;稍湿,湿;为下伏基层泥质灰岩风化残积而成,含 灰白色高岭土,无摇震反应,稍有光泽,韧性中等,干强度较高。3全风化泥质灰岩:黑色;湿,局部稍湿;原岩结构基本破坏,但尚可辨认,有残余结构强度,局部夹强风化岩块
9、。岩芯上部呈可塑土状,下部为硬塑夹碎屑状。强风化泥质灰岩:灰黑色;隐晶质结构,含泥质,中-厚层状构造,节理裂隙 发育,方解石脉充填,岩芯较破碎,较软岩,岩芯呈碎块状。中风化泥质灰岩:灰色、灰黑色;隐晶质结构,含泥质,中-厚层状构造,节 理裂隙较发育,方解石脉充填,岩芯较完整,较软岩,岩芯呈柱状,局部芯为碎块状。岩体基本质量等级为W级。1.3 主要工程量采取顶管工艺的路段为Kll+720-K12+080 K12+320-K12+400,为左右双幅,长 度共计880m。共设工作井6座,工作井内口净尺寸为6mx4m;接收井10座,接收 井内口净尺寸为3.5mx3.5m;另设检查井(骑马井)2座。本段
10、顶管工程施工计划工期为90天。2工程测量2.1 施工基线布设(1)顶管工程开工前,施工测量控制网应在有效复测周期内,且各控制点稳定、无异常。(2)根据现有施工测量控制网(点),在施工范围内弓I测、设置临时水准点,临时 水准点应设置在便于观测、稳定牢固的地段,引测的临时水准点应闭合、复测,并交 现场监理复核。(3)根据现有施工测量控制网(点),设置水平控制点,平面控制点应闭合,并交-2-现场监理复核。(4)按要求设置沉降位移观测点,在工作井、顶管施工范围内的建筑物、管线等 位置放置沉降观测点,在施工期间定期进行沉降观测。观测点的选择地点、位置和时 间,应得到监理工程师的批准。2.2 沉井施工控制
11、测量2.2.1 沉井施工控制测量基坑开挖前,测量放出边角点,并打设木桩、用石灰画线。在砂垫层上放出沉井刃脚中心线,并作好标记。碎垫层施工后,放出沉井轮 廓边线,便于其钢筋绑扎及模板安装。在凿除砖砌斜面和碎垫层前,必须在井顶及井壁上画出沉井的纵横中线,中 线用于沉井垂直度与位移的监测。(4)凿除斜面底模和碎垫层时,要加强垂直度、下沉量测量,发现倾斜立即纠正。沉井初沉时,每班至少作两次监测(中线位移、垂直度、下沉量),每开挖一 层土均应作一次下沉量、垂直度测量。(6)挖土下沉时,视下沉速度,每两班测广2次,发现异常现象及时采取相应技 术措施。在纠偏过程中要增加监测次数。(8)沉井接近设计标高时,应
12、放慢下沉速度,沉井沉至距设计标高100mm时停 止挖土下沉,并加强监测直至稳定。2.2.2 顶管轴线与标高控制本工程顶管测量按直线顶管测量方法法施工。顶管方向与高程控制可直接用置于 井下测量平台起始点上的激光经纬仪对顶管机上方的光靶即可。激光经纬仪发射的激 光束偏离光靶中心的距离,即顶管的偏差值,但方向相反。为消除顶管机旋转而偏差 值的显示误差,光靶设计为可调式,使其始终在顶管机的垂直中心线上。随着顶管进尺的增加,激光发射距离的增长,激光会发生散射,即打在光靶上的 激光点会扩大,影响目视精度。此时顶管轴线采用支导线法控制,标高采用支水准线 路控制。-3-2.2.3 顶管测量注意事项由于顶管的部
13、分操作在工作井内进行,顶管过程中起始点和后视点发生位移是完 全可能的,故每周均需对其进行检查校核,发现偏移过大需查明原因并及时修正。地面测量控制网上的部分点在顶管轴线上或工作井附近,可能因地面沉降等原因 而移动,故也需不定期进行校核检查。每段顶完后,应重新进行一次管道的中心和高程的测量,每个接口一点,错口处 测两点。2.3 测量监测措施(1)测点布置在顶管轴线左右15米范围内,根据各监测部位的重要性布置沉降观测点。监测方法主要采用水准仪、全站仪进行静态连续监测。数据采集及处理方案数据采集除全站仪外,主要采用人工记录方式,并需多人观测记录。监测组内配 有一名测量经验丰富的专家或顾问,确保能对观测
14、结果作出正确的判断。做到数据清晰、分析合理、及时准确。(4)减少测量误差的措施对测量仪器进行定时检查。观测时须多人进行观测,确保观测值准确。采用模型改正法减小误差。连续长时段进行观测。监测仪器保护措施 设立醒目标志和护栏。做好设备的防水、防潮、防雷电工作。(6)做好测量设施的防风、防晒工作。3沉井施工3.1施工工艺流程-4-图3.1沉井施工工艺流程图3.2沉井垫层计算及基础承载力分析3.2.1 碎垫层(1)碎垫层厚度h:-5-hG0/as-b1 2Go沉井施工中单位长度的重量(计入施工中的各种荷载);cs-砂垫层的允许承载力;bi-踏面宽度;K(1x5x2+26x0.5x5+1+2)4-100
15、-0.5 八 一 n 1Ch=-=0.14m,取h=0.15mo2(2)碎垫层宽度b:b=b1+2h=0.5+2x 0.15m=0.8m3.2.2砂垫层计算(1)砂垫层厚度hs:因砂垫层下土层的地基允许承载力大于砂垫层,故其厚度按满足施工要求进行设 置,取 hs=0.5m。(2)砂垫层宽度B:B=b1+2h+2hstga 01hs-砂垫层厚度;a一一砂的应力扩散角;3=0.5+2x0.15+2x0.5积30。=1.38m,取B=1.5m。3.2.3沉井制作基础承载力及下卧层承载力验算匕一一上部结构传至基础顶面的竖向力值;G素碎垫层的重量;A素验底面积;4砂垫层容许承载力。根据以上3.3.1、3
16、.3.2的计算可知,承载力满足要求。Pz+PczaFPz一一下卧层顶面处附加压力值;-6-Pcz一一下卧层顶面处土自重压力值;口下下卧层地基容许承载力。p Fk+Gkz L(B+2Htg0)P=qH果一一上部结构传至基础顶面的竖向力值;&素验垫层的重量;L素验垫层的中心线长度;e砂垫层的压力扩散角;口一一砂的容重;B一一砂垫层顶面的宽度;H-砂垫层的厚度;上下下卧层地基允许承载力。根据现有的地质报告,因沉井下部的地层承载力远高于以上计算的砂垫层的地基 允许承载力,满足要求,计算从略。3.3沉井主要施工方法3.3.1 基坑开挖为保证沉井制作均匀下沉,先将井区范围的障碍物与表层土挖出。根据设计要求
17、,考虑沉井整体制作的可行性及安全性,基坑开挖深度为2.5米。根据地质资料和有关 规范要求,基坑底部的开挖范围比沉井外壁尺寸大3.0米左右,边坡取值1:0.67。为保证制作沉井的地基具有足够的承载力,开挖基坑底部若遇松软的土质,必须 予以清除,以砂或砂土回填、整平、夯实,防止在沉井制作过程中发生不均匀沉降,造成井壁开裂。基坑开挖用反铲挖掘机进行,在距基坑底面标高3050cm时采用人 工整平。3.3.1.1 基坑试挖在施工测量放样及施工机械进场后,经监理检验认可后即可进行土方开挖,为确 保基坑土方开挖能顺利完成,拟首先在基坑开挖区内进行基坑试挖,以便观察基坑边-7-坡稳定情况。基坑试挖标准严格按照
18、土质条件以及各方研究讨论后确定的要求进行。在基坑底设截面30 x30cm的集水坑,并放置一台潜水泵抽排积水,试挖基坑大小将 根据施工现场实际情况而定。33.1.2基坑试挖主要目的观察基坑边坡的稳定性试挖基坑边坡根据现场实际情况确定,试挖前在基坑开挖边线以外1m处,间距 5m打上小木桩,并测出其高程;试挖成型后再测其高程,以后每天上、下午各测一 次,观察其沉降变化,同时观察基坑上部及边坡有无裂缝等异常现象,并随时将异常 情况汇报给建设单位和监理。基坑边坡不稳定措施根据基坑试挖边坡稳定观察记录资料,确定基坑边坡是否稳定安全,若从第一手 资料中发现基坑边坡存有不稳定因素或边坡根本不稳定,本项目部将立
19、即采用措施:将边坡不稳定不安全情况或边坡坍塌情况立即汇报给建设单位和监理。若边坡存有不稳定因素,如不及时减缓边坡,边坡将有坍塌可能,本项目部 将立即组织施工人员将边坡上口土方挖除,并将边坡人工修缓,确保基坑边坡不坍塌 到试挖基坑底部。若在基坑试挖过程中,发现边坡坍塌,本项目部将立即停止基坑试挖,待进 一步确定基坑开挖边坡系数后,再进行施工。3.3.1.3基坑大面积土方开挖在一切准备工作就绪即在测量、放样已完成、施工机械已作试运行、试挖基坑稳 定的前提下,经监理审核认可后,立即进行基坑大面积的土方开挖。根据施工要求,挖掘机开挖标高控制在基底面以上3050cm,即在基坑底部预留 3050cm厚土方
20、。开挖采用分层开挖的方式进行施工。机械挖方采取挖掘机挖装、自 卸汽车运输、推土机平整相结合的作业方式。在机械开挖土方过程中必须确保机械开挖不超深,必须严格控制好开挖面的高 程。在机械开挖过程中随时由专人负责测量工作,尤其是在开挖到基坑面以上50cm 左右时,挖掘机驾驶员必须听从施工现场工程技术人员的指挥,保证开挖不超深、不 欠挖。无工程技术人员在场,挖掘机驾驶员不得随意乱挖。工程技术人员不得随意离 开施工现场,必须保证随叫随到、随到随测,并将测量结果通知机械操作人员,以便 保证工程质量。此外,工程技术人员还必须控制好基坑边坡的准确性,基坑底边线的-8-位置等。在机械开挖过程中,在机械作业范围内
21、不得站人,确保施工安全。预留基坑底部的3050cm 土方以及基坑边坡拐角机械难以施工的部位采用人工 开挖形式。开挖前,必须先将基坑内积水排除干净,同时基坑底部地下水位宜降到标 准面以下0.5m,保持基坑底面干燥作业。人工开挖保护层土方时,必须尽量减少对 基坑上面的扰动。人工开挖时先开挖出大样,然后人工精修至设计标高。在将高程引 测到基坑底部的同时,将底板边线也引测到基坑底部,这样就能有效地控制人工开挖 的作业面。在进行人工土方开挖时,必须将边坡上松散土体清理干净,并将边坡拍实,防止地表雨水浸泡以及地下水的渗透,影响边坡的稳定。在基坑土方开挖结束后必须做好安全防护措施,即在基坑开挖结束后,沿基坑
22、四 周上口边线处设置钢管栏杆,防止出现安全事故。3.3.2 基坑降、排水3.3.2.1基坑排水本工程的基坑排水采取明沟排水,主要用于排除基坑上部自然降水和人为明水。暗渠截面尺寸为0.5X0.3m,沿顶进、接收工作井四周布设。并将收集的污水导入附 近沟渠排除。3.322 基坑降水根据本工程实际地质情况,顶进、接收工作井的降水措施采取喷射井点降水。井点埋设深度H=/i4+A/z+/+H井点埋设深度(m);hi沉设井点施工的地面高程(m);h2基坑底面高程(m);Ah设计地下水降至基坑底面以下深(m),取0.5m;I滤管长度(m);b井点到基坑的水力坡降(m),一般取水平距离的O.loH=(12.1
23、8+0.225+1.8)+0.5+2+0.5=17.205m井点打孔深度孔深一般距滤管底:1m左右,故取18.3m。(3)抽水影响半径R=1.95S 匹灭-9-R-抽水影响半径(m);K-渗透系数(m/d);S-井点中心降水深度(m);S=(12.18+0.225+1.8)+0.5=14.705mHo含水层厚度(m)。R=1.95 x 14.705 x J17.205x 51.84=856.37m(4)井点涌水量八 1.366K(2H-S)SQ-igR-ig%。Q-涌水量(m3/d);K渗透系数(m/d);H含水层有效带深度(mbS降水深度(m);R井点抽水影响半径(m),基坑的假想半径(m)
24、,%=J(4.8+4)x(7.0+4)+-=5.55mQ=1.366 义 51.84 x(2 x 17.205-14.705)x 14.705Ig856.37-lg5.55=9376.41m3/6?单个井点出水量q=6571dl kq-井点出水量(rr|3/d);d滤管直径(m),选用6 100mm;I滤管长度(m);k-渗透系数(m/d)。q=65乃 x 0.1 x 2 x 切51.84=152.28m3/t/井点埋设数量所需井点管数量=1.1=1.1 x史出1=68个 q 152.28根据计算及施工经验得出,顶进工作井共需布置井点70个,接收工作井则需布置40个。井点降水施工方法安装真空泵
25、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,集水罐进-10-水管高度不得高于集水总管高度。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。安装集水总管集水总管布置在井点立管外侧,敷设高度与井点立管顶高相同,必须顺直,坡度 为1%。左右,其最高点为真空泵、射流泵集水罐进口处。组装井点管将井点实管与井点滤管组装成一个整体。井点滤管孔眼总面积不得小于立管的截 面面积,骨架、滤网等均应仔细检查完好,并加保护。沉设井点立管根据设计要求放出井点沉设位置。采用冲孔法施工。用多级离心泵将水加压至 0.7MPa,经高压管送到水枪,水枪与套管相对固定,冲孔时用卷扬
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