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1、梅林管道段施工方案一、工程概况本标段起迄里程为2+9153+785.521,全长870.521 m，其中2+9153+561.224为M2隧洞段(646.224 m) ，3+561.2243+785.521为管道段(全长224.297 m，其中管道长度为207.797 m)。管道段地形平坦，地面标高在31.76m29.22m间，以电磁流量计房为界，上游段（管道起点方向），地下无既有埋设的管、线路交叉，地面无建筑物，仅有一条乡村公路局部侵入管道施工范围内。而下游段，既有地下管线交叉较多，且有较宽的北环路交叉，给管道施工带来一定困难。管道段的管道中心标高22.8m22.5m，坡道面长57.971米
2、，平坡面长149.826米，需穿越淤泥土质层，地下水为弱孔隙承压水，赋存淤泥和淤泥土质层中的细沙层中。根据设计要求，结合地质及现场实际情况，对该管道段的施工按下述方法进行施工。二、施工布署及进度安排3+561.2243+785.521段为管道段，该段的包括主要工程项目有6.5m长，12m深的2#闸门井（房）；10m长，15.4m深的电磁流量计井（房）以及3000mm长207.797 m的钢管管道。在该管道段施工中，首先安排电磁流量计井的施工，它是管道顶进法的工作坑，否则顶管施工将无法进行，计划在90天内完成。钢管管道施工的207.797 米，用顶管法施工的直线平坡面为149.826 米，计划在
3、230天完成。余下的57.971米段，管道设于9.49米的坡道上。该斜坡管道可采用开槽法施工，可插入顶管施工工期中施工，计划150天完成。2#闸门井插入管道施工工期内，计划60天完成。该段施工进度详见“管道段施工进度控制图”。管道段施工进度控制图序号工程项目单位数量持续时间（天）分月进度2005年2006年567891011121234512#闸门井段1602斜坡段管道m57.9711503顶管工作坑段1904平坡段管道m149.826230三、施工方法：1、2#闸门井采用钢板桩护壁，臂长12 m的挖掘机挖除坑内土体，机械不能挖除的土体，辅以人工挖除。砼底、壁的施工，砼采用商品砼，先底后壁，每
4、次浇注高度3米左右，分4次浇注至设计顶标高。坑壁回填料按设计要求实施，施工中坑内有水时应加强抽水。2、顶管工作坑施工电磁流量计间兼作顶管工作坑，为双向顶管工作坑，总高度为15.4m，面积128m2净空尺寸106m。为钢筋混凝土井墙，井壁厚度80/100cm，底板下面换填2.0m厚碎石垫层，1.0m厚的现浇砼。鉴于施工场地狭窄，采用沉井法开挖，沉井分三节制作、三次下沉。其中，第一节沉井高6m，二节高4.5m，三节高4.9m。具体施工工艺为：基坑开挖铺筑垫层第一节沉井立内模、绑扎钢筋、立外模、浇筑混凝土及养护抽垫、挖土下沉第二节沉井立模、扎筋、捣砼、下沉第三节井底清理铺筑碎石垫层混凝土封底(1)基
5、坑开挖为减少沉井开挖量，兼顾少占地的原则，采用挖掘机在工作坑上部先开挖一个深3m的浅坑，坑底尺寸沿结构边线放宽0.5m，四周边坡坡比1:0.75，作为沉井施工的先导坑。基坑采用挖掘机开挖，人工整平坑底，并设大功率潜水泵抽水进行降低地下水位。(2)垫层铺设沉井制作在人工整平坑底后，沿井墙中线铺筑一层200mm厚碎石、其上再铺100mm厚沙的垫层，由人工机具平整夯实，垫层宽度2.0m（比刃脚宽度两侧各放宽0.8m）。在沙垫层上沿刃脚四周再浇筑C10素混凝土垫层带，厚度100mm，宽度1.4m，用以增加坑底的承载能力，保证沉井的制作质量。同时，沿混凝土垫层带间隔1.0m放置木条，供立模和绑扎钢筋之用
6、。(3)第一节沉井制作立模及扎筋先在垫层上铺设油毛毡隔离层，然后在井底搭立满堂红脚手架，安装沉井内模，校正内模后绑扎钢筋，再立外脚手架和外模，并安装倒虹管的预留口，模板一次安装完成。混凝土浇筑混凝土采用分层浇筑，每层浇筑厚度50cm，间隔时间少于1小时。浇筑时采用混凝土搅拌车运输混凝土到浇筑现场，通过混凝土泵进仓。经顶四周每隔约4m左右设置一个进料漏斗，并确保沉井的四角均布置有进料漏斗，以保证混凝土均匀上升。施工人员进入井墙之中进行平仓，并使用振动泵将混凝土振捣密实，拆模后养护14天以上。拆模、养护、下沉当混凝土强度达到设计强度的30%以上时，拆除内外脚手架和模板。为提高混凝土早期强度，减少等
7、强，在混凝土拌和物中添加早强剂（或早强性减水剂）。沉井混凝土的养护以洒水养护为主，视天气情况安排洒水频率，保持混凝土表面湿润。在气温较高时，使用麻包覆盖井壁，淋水保湿，一般养护时间为14天以上。当混凝土强度达到设计强度时，在沉井外壁涂抹沥青油，减少井壁与土体之间的摩擦力，在挖土下沉。(4)第二节沉井制作在第一节沉井下沉至基坑底部标高并稳定后，进行第二节沉井制作。重新在井内搭设脚手架，沿第一节沉井预埋的拉杆螺丝立模和架设工作平台，按照第一节沉井的施工方法完成混凝土浇筑和下沉（必要时对井外进行人工降土，降低摩阻力）。(5)第三节沉井的制作与上两节沉井的流程和工艺相同。(6)下沉施工当第一节沉井10
8、0%达到设计强度、第二、第三节沉井达到设计强度的70%以上时，才允许下沉。下沉前，先用钢板将倒虹管预留口外端封闭，防止下沉过程中井壁外的土体流入，代沉井结束后再将封口钢板割除。沉井下沉根据地下水位的情况选取下沉方式，第一节采用排水下沉挖土法，其余两节则依据开挖后的地质及地下水情况，适时采用排水或不排水挖土下沉。排水下沉挖土法采用在地面上布置一台15t履带吊抓土，人工配合在井中掏土，实现沉井下沉。在均匀掏除沙碎石垫层后，失去垫层承托的沉井将慢慢下沉。下沉的步骤如下：先挖除井底中央部分（窝底）土体窝底扩挖沉井依靠自重下沉人工挖除刃脚处土体沉井加速下沉窝底土体隆起沉井稳定重复上述步骤，直至沉井下沉到
9、设计高程 。见附图沉井的下沉示意图。井内挖出的土体由吊机起吊吊罐，装运出井外，再由自卸汽车运走。在挖土过程中，安排812人井下配合挖刃脚土体，确保均匀、同步挖土。不排水下沉挖土法采用抓斗挖掘井底中央土体，形成窝底，在沙类土中，一般当窝底标高比刃脚低11.5m时，沉井即可依靠自重下沉，将刃脚底的土体挤向窝底，再由抓斗继续抓土，沉井便可继续下沉。如刃脚底土体不易向窝底塌落，则配以射水松土。此法适于无地下水的沙类土中实施。(7)封底沉井下沉到设计标高以上2m左右时，适当放缓下沉速度。下沉到设计高程后，观察沉井的稳定性。当每小时实测沉井下沉量不大于2mm，且在8小时内的累计下沉量少于10mm时，即可认
10、为沉井已经稳定，可以进行沉井封底。1)由于沉井下沉到位时，井底为窝底型，应先用碎石对超挖部分进行回填整平，与刃脚平齐，再按设计要求在整个井底铺设2m厚碎石层。碎石利用15t履带吊和吊罐吊入井底卸下，由人工分层摊平和夯实。2)当井底没有或仅有少量地下水渗出时，可采用常规方法直接浇筑底板混凝土。若地下水的渗出量较大，可采用不排水浇筑水下混凝土封底，待混凝土达到强度后，再抽干水后，安装止水条，绑扎钢筋，浇筑底板混凝土。底板浇筑时混凝土平仓应由四周向中央推进，不可停歇，用振捣器振捣密实。(8)测量控制与观测1)沉井平面位置与标高的测量控制是在沉井四周的地面上设置十字控制线、水准点进行控制，垂直度控制则
11、是在井筒内按8等分挂设垂球，画基准标板进行控制。沉井下沉量的控制采取在井壁的两侧上用油漆画水平标尺，用水准仪来观测沉降量。2)在沉井下沉过程中，应加强沉井的平面位置和垂直度的观测，一般每台班至少观测两次。当沉井垂直偏差大于5mm/2m、或四面标高不一致、平面位置偏差大于10mm时，必须及时进行纠偏。3)沉井下沉的质量标准刃脚平均标高偏离设计标高的绝对值不大于100mm；沉井的水平位移偏差不大于下沉总深度的1%，即154mm；刃脚底四角中任两角的高差，不大于该两角水平距离的1%，且不超过300mm。(9)下沉时的技术措施1)沉井偏斜的预防及纠偏措施沉井挖土下沉时，要注意同步、对称挖土，保持井底水
12、平。加强沉井下沉过程中的测量，坚持至少每下沉0.5m检查一次，并在井壁四周安设垂球，反映沉井的下沉姿态，及时发现偏斜。对沉井下沉过程中的轻微倾斜，可采用调整井内挖土量的多少来纠偏，即将高的一侧多挖土，低的一侧少挖土，调整沉井姿态。对沉井发生过大的偏斜，且经过一段时间的纠偏无效，并已形成下沉轨道时，可采用高压水喷淋沉井高侧，减低该侧摩阻力，增大其下沉速率，高低两侧形成下沉速率差，达到纠偏扶正的目的；或采用井外挖土法纠偏，即将沉井外高侧的土体挖深，减少高侧土压力，并将挖出的土体在沉井低侧堆高，增加低侧土压力，扶正沉井；再就是在沉井高的一侧顶面加荷载，加快高侧的下沉速率来达到纠偏目的。在沉井偏斜程度
13、较大时，可结合以上方法同时运用进行纠偏。2)井底异常隆起、管涌、流沙的处理在沉井下沉作业过程中，当出现井底异常隆起、管涌、流沙现象时，立即撤出井内作业人员，随后向井内灌水压重，防止地下水自由流出带动井下土层或流沙而形成空洞，使沉井产生不规则下沉。待井内水流稳定后，在水下进行空气吸泥或采用潜水员水下冲刷土体的办法，剥离井底土体，然后抽排泥水混合物，迫使沉井下沉。如此循环运用上述井内灌水下沉法，使沉井下沉至设计标高，然后浇筑水下混凝土封闭井底，稳定沉井。水下混凝土达到设计强度后抽干井内积水，进行清淤后再按上述封底的方法完成封底。3、管道施工平段：采用顶管法施工。顶管段穿越北环公路及众多管线路，平坡
14、段桩号3+625.6953+785.521，中心高程22.5m，以工作坑为界，往上游顶进20m，往下游顶进129.826m。采用顶管法施工，钢管最小埋深5.2m，最大埋深10.4m，最大顶距129.826m，有控制地表沉降要求。顶管采用3mm厚16Mn锰钢制作，直径3.0m。a、顶力计算经计算，理论最大顶力为7085kN，折合723t。综合考虑各种不确定因素，并参考了北京地区和上海地区的顶管经验公式进行验算后，最后确定顶进所需的总推力为800t。取较大的值作为安全储备，可适应在顶进过程中出现的异常情况，且对工具管切进法顶进有利。根据最大推力，选用200t4液压千斤顶作为顶管动力。后背作为千斤顶
15、的支撑结构，要有足够的强度和刚度，且变形均匀。本工程采用沉井为顶管工作井，为混凝土刚性结构，沉井能够承受的最大反力R由沉井两侧及井底摩擦力、后座墙反力组成。根据设计说明，沉井结构设计已考虑顶管后座力这一工况，故无须进行沉井混凝土壁的结构承压计算，并忽略沉井井壁摩擦力的影响，只计算后背土体的反力，公式为：（kN）:系数，在1.52.5之间，取保守值1.5B:后墙宽度，取沉井宽6m；：土体容重，取18kN/m3；H：后墙高度，取6m计算；KP：被动土压力系数，为tan2(45/2)2.77；h：地面到后座墙顶的高度，根据地面标高，取6m；c：土的内聚力，根据经验取23kPa计算。将上述各项参数代入式子中，计得最大承压压力R28366 kN，折合2895t，远大于800t的计算最大顶力，因此后背是安全稳定的，不必采取加固措施，只需设置靠背铁等措施，防止混凝土局部应力过大即可。b、顶进设备
