污水顶管工程主要施工方案

　　1施工顺序

　　顶管施工顺序：旧路破除→顶管工作井、接收井施工→顶管施工→检查井及内管道施工→回填石粉→路面按原样修复。

　　2工作井、接收井施工

　　本工程共设置2座工作井和3座接收井，均采用沉井工艺施工。沉井施工顺序：基坑测量放样→基坑开挖→刃脚垫层施工→立井筒内模和支架→钢筋绑扎→立外模和支架→浇捣井筒混凝土→养护及拆模→封砌预留孔→井点安装及降水→凿除垫层、挖土下沉→井底注浆→浇筑水下砼→绑扎底板钢筋、浇捣底板混凝土→绑扎后背钢筋、浇捣后背混凝土。具体施工如下：

　　（1）基坑测量放样

　　根据沉井设计图纸和工程地质报告所揭示的地质情况，沉井基坑开挖深度取2 米，沉井刃脚外侧面至基坑边的工作距离取2米，基坑边坡采用1:1。整平场地后，根据沉井的中心座标定出沉井中心桩、纵横轴线控制桩及基坑开挖边线。施工放样结束后，须经监理工程师复核准确无误后方可开工。

　　(2) 基坑开挖

　　经监理工程师认可的基坑开挖边线确定后，即可进行挖土工序的施工。挖土采用1m3的单斗挖掘机，并与人工配合操作。基坑底面的浮泥应清除干净并保持平整和干燥，在底部四周设置排水沟与集水井相通，集水井内汇集的雨水及地下水及时用水泵抽除，防止积水而影响刃脚垫层的施工。

　　(3) 刃脚垫层施工

　　刃脚垫层采用砂垫层和混凝土垫层共同受力。

　　a.砂垫层厚度的确定

　　砂垫层厚度Ｈ可采用如下计算公式计算：

　　Ｎ／Ｂ＋γ砂Ｈ≤〔σ〕

　　根据计算结果，无论是工作井还是接收井，砂垫层厚度Ｈ均为 60（厘米）。

　　砂垫层采用加水分层夯实的办法施工，夯实工具为平板式振捣器。

　　b.混凝土垫层厚度的确定

　　混凝土垫层厚度可按下式计算公式计算：

　　ｈ＝（Ｇ0／Ｒ－ｂ）／2

　　根据计算结果，混凝土垫层厚度ｈ为10～15厘米（工作井为15厘米，接收井为10厘米）。

　　混凝土垫层表面应用水平仪进行校平，使之表面保持在同一水平面上。

　　（4）立井筒内模和支架

　　由于顶管沉井高度达9米左右，因此，井身混凝土分三节浇捣，内模同样分三节按装。井筒模板采用组合钢模与局部木模互相搭配，以保证内模的密封性。刃脚踏脚部分的内模采用砖砌结构，宽度与刃脚同宽。井身内模支架采用?48*5钢管支撑。钢管支架必须架设稳固，如有必要，可采用对撑支架，增加内模的稳定性。

　　（5）钢筋绑扎

　　钢筋的表面应洁净，使用前将表面油渍、鳞锈等清理干净；钢筋应平直，无局部弯折，成盘的钢筋均应调直；预制构件中的主钢筋均采用对焊、焊接并按照有关规定抽样送检；钢筋接头应互相错开，并严格按照国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-92）中的有关规定执行；现场钢筋绑扎时，其交叉点应用21＃铁丝绑扎结实，必要时用电焊焊牢。钢筋规格、尺寸应符合设计图纸要求和规定，绑扎钢筋时应采用撑件将二层钢筋位置固定，保证钢筋设计间距。为了保证保护层的厚度，应在钢筋与模板之间设置同强度标号的水泥砂浆垫块，垫块应与钢筋扎紧并互相错开。钢筋绑扎完成后，应上报监理工程师进行隐蔽验收。隐蔽验收合格后，方可进行立外模。

　　（6）立外模和支架

　　钢筋绑扎验收后，应进行架立外模和支架。井壁内外模用对拉螺杆固定，对拉螺杆采用φ16的圆钢，中间设置止水片，两端设置铁片控制井壁厚度尺寸，圆钢两端头上铰成螺纹，用定制钢螺帽固定，拆模时拆去钢螺帽，割去外露部分，再用同标号防水砂浆二度抹平，确保不渗水。外模支架必须稳、牢、强，保证在浇捣混凝土时，模板不变形，不跑模。

　　（7） 浇捣井筒混凝土

　　模板和支架工序完成后，必须经监理工程师进行验收。验收合格后，方可进行混凝土的浇捣。为缩短施工周期和保证工程质量，采用泵送商品混凝土。泵送混凝土可将输送管的软管直接放入浇捣段，距离浇捣面1米左右，保证混凝土不离析。

　　混凝土浇捣前应严格检查各种预留孔、预留管和预埋件的位置和几何尺寸，严禁漏放和错放。

　　混凝土振捣采用插入式振捣器振捣，振捣棒插入时应离开钢筋，但应防止混凝土振捣不匀和振捣过密而产生混凝土离析现象的发生。混凝土在捣振时应注意和随时检查模板受力和钢筋受力的情况，防止模板因混凝土振捣的原因而跑模。

　　井身浇捣混凝土分三段施工： 工作井、接收井平均总高度为9米，分三次浇捣完成，一次下沉。第一次浇捣刃脚部分，高度2米，第二次浇捣高度5米，第三次全部浇捣完成，浇捣高度5米。采用分段浇捣混凝土时，严格按规范要求做好施工缝。施工缝做成凸缝，并在后浇时将连接处的混凝土凿毛，并用水清洗干净，浇捣时先用12%的UEA砂浆座浆，然后轻倒第一层混凝土并振捣密实，以免形成蜂窝，影响沉井的质量。

　　在混凝土浇捣过程中，还应做好混凝土的试块工作，保证质保资料的完善。

　　（8）养护及拆模

　　混凝土浇捣完成后应及时养护，养护方法可采用自然养护和塑料膜覆盖法。在养护过程中，对混凝土表面需浇水湿润，严禁用水泵喷射而破坏混凝土。养护时应确保混凝土表面不发白，至少养护七天以上。养护期内，不得在混凝土表面加压、冲击及污染。

　　在拆模时，应注意时间和顺序。拆模时间控制在混凝土浇捣后的3～4天内进行，过早或过晚的拆模对混凝土的养护都是不利的；拆模顺序一般是先上后下，小心谨慎，以免对混凝土表面造成破坏。对于分段浇捣混凝土部位，应保留最后一排模板，利于向上接模。

　　（9）封砌预留孔

　　严格按照设计图纸的要求，设置和封砌各种预留孔，并保证在沉井下沉过程中，预留孔内不渗水。

　　（10） 井点安装及降水

　　为确保沉井平稳下沉，采用排水下沉法施工。用井点抽除地下水，降低地下水位，井点在基坑外周布置，并提前预抽后，方可开始挖土。

　　（11） 凿除垫层、挖土下沉

　　沉井下沉需待混凝土强度达到设计要求后，方可开始挖土下沉。下沉时，应先凿除刃脚下的混凝土垫层及砖砌内模。

　　挖土工具采用蟹斗挖机挖土吊出井外。沉井挖土顺序应中间稍低于四周，沉井内的挖土高差控制在1米以内，禁止深锅底挖土，防止沉井突沉造成沉井倾斜的危险。

　　另外，井壁外的灌砂必须均匀充实，使沉井下沉时四周摩阻力相近，均匀下沉。沉井下沉时，应防止倾斜，发现问题及时纠偏，若沉井下沉有困难时应另外想办法，不准大量挖深，造成突沉。

　　沉井挖土三班制连续作业，中途不停顿，确保沉井连续、安全地下沉就位。

　　当刃脚距离设计标

高在1.5米时，沉井下沉速度应逐渐放缓，挖土高差控制在50cm内，当沉井接近标高时，应预先做好止沉措施。止沉措施可采用在刃脚四周间隔挖出设计标高的槽，填入方木，并应注意抛高系数，禁止超沉和超挖。

　　（12） 沉降观察

　　沉井在下沉过程中，必须随时测定沉井标高，确保均匀下沉，并做好沉井下沉记录。沉井下沉至设计标高（包括抛高）后，应先清除表面浮泥等杂物。沉井基础以粘土及全（强）风化砂岩为基础持力层，施工中如发现实际情况与设计不符，应及时通知设计进行处理。底板与刃脚的接触面，必须将表面混凝土全部凿毛并露出石子，便于新老混凝土的结合。

　　（13）基底注浆

　　基底采用双液注浆，防止渗水。注浆用注浆罐来进行。注浆时，在正式施工试配注浆的配比，以检验配比的适用性。注浆采用32.5R号新鲜普通硅酸盐水泥掺和2%水玻璃，水灰比不小于0.5。浆液注入率为20%，注浆压力为0.3-1.0MPa，注浆孔间距为0.8m。

　　（14） 浇筑水下砼封底

　　当沉井在8小时内的累计下沉量不大于10mm时，方可浇捣水下砼封底。 砼标号为C20。

　　（15）绑扎底板钢筋、浇捣底板混凝土

　　在封底砼完成后，就可在其上绑扎底板钢筋。钢筋在绑扎时，应保证刃脚钢筋与底板钢筋的连接、上下两层钢筋的间距，并将刃脚混凝土的表面凿毛露出石子，便于刃脚混凝土与底板混凝土的结合。底板混凝土浇捣完成后应及时养护，确保其表面不露白，并应防止阳光及温差的剧烈变化，以免底板出现收缩裂缝，影响沉井的施工质量和使用功能。在浇筑砼之前，先沿顶进的方向平行预埋导轨（60钢轨制作），作为顶管导向用。

　　（16）绑扎钢筋、浇捣后背混凝土

　　然后施工后背墙，后背墙尺寸5×0m×0.5m，配筋形式为双层钢筋，横向为ф18@150mm，ф16@1500mm，纵向配筋为ф14@150mm。

　　3顶管工程施工

　　（1）顶进设备选型及安装

　　主顶千斤顶：它是顶进系统中的主要设备。为安全起见，顶力设备配置要小，以利间距平行顶进。根据顶力估算，顶管主站拟配备4台2000KN 油压千斤顶，按左右对称布置。主油缸的油压由电动油泵供给，千斤顶行程1500mm。

　　其它设备：包括导轨、千斤顶台架、顶铁、分压环、后承压壁、操作平台、爬梯等。（如图）

　　当工作井底板完成后，设置好安全围栏和爬梯，然后由工作井边的起重机将上述设备吊入井内按要求的精度安装。

　　（2）井地面设备选型及布置

　　气压系统：包括空压机、空气过滤器、贮气罐、气压管路、单向阀、调压阀、气压表、安全阀等。该系统除了向机头气压舱提供压缩空气外、亦为管道内提供通风。

　　本工程顶管工作井拟配置1台6.0m3空气压缩机。为防止空压机的噪音，拟采用噪音较小的电动空压机，并安装在双壁隔音集装箱内。

　　液压系统：包括高压油泵、控制阀、溢流阀和油管油箱等，其作用是对主顶千斤顶和机头纠偏千斤顶组提供压力油。

　　本工程配置1套液压系统， 高压油泵为31.5Mpa。油泵流量18L / min。

　　压浆系统：包括泥浆池、搅拌机、注浆泵、管道及各种闸阀等。

　　起重设备：该设备以考虑吊装单节DN800砼管为主，单节管子自重约1.6t，选用1台16t汽车吊。

　　（3）顶管顶进

　　当井内、井外的准备工作全部完成后，可将机头吊放到井内导轨上，调整好方向，开始顶管的出洞。工作井前壁预留有机头及管道出洞的洞口，为防止井外水土从预留洞口与机头外壁之间的缝隙流入工作井内，预留孔洞与管道间设有动密封装置。

　　其出洞施工工艺如下：

　　（4）洞口密封结构

　　出洞口密封结构的作用是阻止在顶管过程中泥水从管节与洞口间的间隙流入井内。

　　根据管道中心线与井壁预留孔的位置，制作一个钢结构的内套环，套环内圈设有橡胶止水板，套环安装在预留孔与管节之间，外围焊接在孔的预埋钢板上，内圈橡胶紧贴管节。（如图）

　　（5）破墙顶进

　　当机头前端进入洞口密封圈后，即可破墙顶进。工作井预留洞口采用砖砌体临时封堵，在顶前采用风镐凿除内层一部分封堵墙体，然后将机头推进，依靠机头前端刀口破除外层墙体，切入土体中，随后即可进行正常顶管施工。

　　当出洞口外为透水性较强的砂质土层时，应事先对洞口周围一定范围的土体进行压密注浆，防止外侧的水土进入工作井。

　　（6）方向监测

　　顶管出洞方向控制得好，整条管道才有可能顶好，顶管出洞不好，整条管道就难于顶好，故必须严格控制顶管出洞精度，采用跟踪测量，随时调整机头出洞的方向及高程偏差。

　　（7）顶进施工

　　当工具管顶入土体后，留其尾部约300mm长搁在导轨上，缩回千斤顶活塞杆，卸走替顶和分压环，安装管节，开始进行管道的顶进施工。回缩千斤顶安装管节时，需对机头或以后的管节作临时支撑，以防机头在气压下退回，造成地面坍塌。临时支撑措施应一直维持到管外壁摩阻力大于气压反力时为止。以下就气压法顶管工艺作简单描述。

　　a.气压法顶管介绍

　　气压法顶管是在顶进管道的前方工具管（机头）内设置两道气压密封门，关闭第一道门，向前舱充入压缩空气（气压约0.030mpa，相当于3m深水头压力），由于压缩空气向正面土层的空隙中渗透，将工具管前方土层中的地下水从土壤的孔隙中排挤到远方，给工具管作业提供一个无水稳定的环境，同时，气体的压力也支撑着机头前的土体开挖面维持稳定而不坍落。

　　当第二道门关闭且增压，使后舱前舱压力相等后，打开第一道门，管道向前顶进同时将机头前挖出的土运到一、二道门之间的转运舱内；然后关闭第一道门，气压继续稳压机头前舱再将后舱逐渐减压为零，再打开第二道门，使后舱与管道相通，将转运舱的土运到工作井。管道是边挖边顶，开挖量与顶进长度相匹配，这是全气压人工挖土顶进法，工人需带压作业。

　　b.顶进平衡控制

　　气压平衡法顶管是一个全新的施工概念。第一、顶管掘进机在顶进过程中，气舱压力与它所处土层的地下水压力和土压力处于一种平衡状态；第二、它的开挖量与掘进机顶进所占有的土的体积也处于一种平衡状态。

　　在顶进过程中，其气压舱的压力P如果小于所处土层的地下水压力和主动土压力P1时，地面就会产生沉降；反之，气舱的压力如大于所处土层的地下水压力和被动土压力P2时，地面就会产生隆起，这是一个动

态平衡的过程。我们要将气舱压力控制在P1至P2之间，才能称之为平衡。气压人工出土顶管的工艺流程如下：

　　（4）施工过程中注浆加固、减阻

　　本工程污水管下穿道路、旁边有加油站等，对地面沉降要求高，且在顶管施工过程中，容易发生流沙，影响到顶管的顺利进行和周边建筑物的安全。为防止顶管施工过程中出现坍塌等病害，确保工程施工对周围的环境影响减到最低、确保周边建筑物的安全，采用管端前注浆固结措施进行土体加固处理后，再继续顶进。

　　a.注浆采用水泥粉煤灰浆液灌注，水泥粉煤灰浆液的配合比为3：7，并加入早强剂。

　　b.管前端上下左右4个方向各钻1个?32孔，将?25注浆管打入，注浆管的打入深度为3米~4.5米/节·次。

　　c.拌制水泥浆，水泥浆采用200升搅拌机搅拌的方法拌制，拌制时要对水和水泥的量进行严格的控制。水泥浆太稀，加固效果不好，固结时间长，太稠，水泥浆难以压入，控制水泥浆的稠度是注浆的关键。

　　d.启动压浆机，把水泥浆压入。

　　e.注浆完毕，马上清洗灌注设备。

　　f.每顶进3米/节，注浆一次，交替注浆，以达到大大减少涌水量，防止塌方的目的。

　　g.注水泥粉煤灰浆液后，顶管阻力加大，在顶管四周加触变泥浆减阻。顶进施工过程中采用在管外壁边注触变泥浆填充管道的外周空隙边顶进的施工方法，是以稳定土层，防止塌方和地面沉降，减小顶进阻力实现长距离顶管的重要措施。

　　压浆管设在机头尾端，紧随管道顶进同步压浆。为使管道外周形成的泥浆套始终起到支承地层和减阻作用，在中继间和混凝土管道的适当点位，还必须进行跟踪补浆，以补充在顶进中的泥浆损失量。注浆流程为：造浆静置→注浆→顶管推进（注浆）→顶管停顶→停止注浆

　　h.压浆设备

　　压浆系统设备包括：① 注浆泵（螺杆泵，排量1000L / min，压力3MPa）；② 搅拌器；③ 注浆管道（主管φ50mm钢管，支管φ25mm橡胶管）；④ 管路连接；⑤ 控制阀；⑥ 压力表。

　　i.浆液配制

　　触变泥浆是由膨润土、水和掺合剂按一定比例混合而成。施工现场按重量计的触变泥浆配比为：

　　水：膨润土 = 8：1膨润土：CMC = 30：1

　　本工程拟购置膨润土袋装复合材料，在施工现场加水拌和。

　　j.压浆数量和压力

　　第一次压浆量为管道外周环形空隙的1.5~2.0倍，压注压力根据埋设深度和土的天然重量而定，本工程拟采用2γH（kPa），式中γ为土的重量，H 为管道的覆土深度。在顶进过程中，还应根据不同的土质条件和覆土厚度变化等适当调整压浆量和压力。

　　k.压浆孔的布置

　　每一压浆断面设置4个压浆孔，按圆周90°布置。压浆孔应在工厂加工好。

　　注浆断面的位置，拟在机头及其后面每隔10米均设置。

　　l.压浆方法

　　在每次顶进中必须对顶管机头后的第一个注浆断面上压注足量的泥浆，以使其形成完整的泥浆套，其它断面则按依次顺序作定压定量的跟踪补浆。

　　4、 顶管测量、纠偏技术

　　（1）顶管测量

　　测量必须按照设定的管道中心线和工作井位建立地面与地下测量控制系统，控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核的地点，并加以保护，在施工期间应进行定期校核。

　　在顶管工作井内的后部设置测量平台，其临时水准点由地面水准点引入，在交接班时进行仪器高程的校对和调整。顶进轴线由设计管道轴线通过经纬仪引入工作井内，然后对中观测。

　　机头出洞前，必须准确测定机头刃口的轴线和标高，并将数据及时反馈，对机头安装的态势进行最后调整。

　　管道是否沿着设计管轴线顶进，靠测量进行检查。管道轴线偏差采用经纬仪用支导线法测量与控制，高程偏差采用水准仪测量。

　　测量频率：一般每顶进500mm 测量一次，特殊情况次数应增加。

　　全段顶完后，应在每个管节接口处测量其轴线位置和高程，有错口时，应测出相对高程。

　　（2）顶管纠偏

　　纠偏是指机头偏离设计轴线后，利用设置在机头后部的纠偏千斤顶组，改变机头端面的方向，减少偏差，目的是使管道沿设计轴线顶进。机头纠偏的好坏，将直接影响顶管施工的质量。

　　顶进纠偏是采用调整4台纠偏千斤顶组的办法，进行编组操作，若管道偏左则千斤顶采用左伸右缩方法，反之亦然，如果同时有高程和方向偏差，则应先纠正偏差大的一边，顶进时必须严格控制机头的走向，随时纠偏，控制好管道的线形。

　　纠偏时应做到在顶进中纠偏，采用小角度分次逐步纠偏，勤调微纠。纠偏工作尚应在仿真分析的指导下进行。

　　在顶进中顶管机头发生旋转时，可采取在管内的相反方向增加压重块或在中间站提供旋转纠正力矩等方法，直到正常，以防止偏转增大，影响出土和测量等工作。

　　5人工出土

　　本工程管内为人工出土，管外为机械装土运出。集中堆放再外运至6公路外的弃土场。

　　6通风照明措施

　　顶管内通风，如果需要进去维修设备等，进管之前需要通风，采用压入强制性通风措施，用风机通过1.5英寸钢管向顶管工具头压风。照明及用电施工用电主干线采用380V三相五线制，接通地面、工作井、管道内、工具头、管道照明采用12-24V低压电源供电。

　　7其他附属施工方法

　　（1）施工围蔽

　　本工程部分工作井、接受井井位在四周，采用弧形彩色压型钢板围蔽。围蔽范围为10×20m。

　　（2）工作井周围安全护栏

　　工作井周边布置安全护栏，安全护栏以钢筋作为骨架，高度为1.2m，下面18cm用木板密封，上面挂安全网。

　　（3）工作井内上下行扶梯

　　工作井内设上下行扶梯，扶梯用角钢L75×75×10与钢筋踏级（直径20mm，间距30cm，L=500mm）制作。

　　（7）工作井平台

　　在工作井口布置工作平台，供运土、工具的垂直运输，用四条30#工字钢（L=10m）作为梁，其上铺15*15木方，再铺厚度10mm钢板。

　　8检查井施工

　　顶管施工完毕，即可进行检查井的砌筑施工。检查井施工基本在原有工作井、接收井位置，施工时，我司将严格按照设计图纸。对不同形式的检查井、接收井采用不同的方法施工。

　　本工程检查井为砖砌结构检查井。检查

井施工时，要求检查井采用MU7.5砖砌，基础采用C10砼垫层基础，检查井内壁用水泥砂浆批荡。

　　施工工艺流程图：

　　井环及井盖安装

　　井环采用C30混凝土预制，下铺1：3水泥砂浆座底。井盖采用型号为球墨铸铁新型防盗井环盖。为了保证井盖与道路路面的平顺，我司将按照路面设计高程、纵横坡度，在路面面层施工前完成井环和井盖的安装。

　　9石粉渣回填

　　回填石粉渣要求采用灌水密实、一次插振、二次平振的施工工艺，利用水的流动性和石粉渣的透水性，在松散的石粉渣表面采用水泵抽水灌注，依靠水的下渗使石粉渣孔隙填满，并配合插入式振动器、平板夯等工具进行振夯操作，从而达到密实效果。回填时每层最大填筑厚度为30cm，分层密实，密实时管道两侧对称进行，且不得使管道位移或损伤。回填施工时需符合以下规定：①进行灌水密实时，不可一次灌水范围太大，同时也要加强排水；②插入式振动器插入方式可采用行列或交错式，不得混用以免漏振，振动棒的移动距离不大于500mm，每点振动时间30s，视石粉渣表面不再显著下沉为准，操作时要做到快插慢拔，振动时，振动棒上下略有抽动，以使上下振动均匀；③平板夯必须纵向、横向夯实两次以上，夯实时应夯夯相连，不得漏夯。

　　10路面恢复

　　按原样对路面进行恢复，具体结构同新建路面结构图。

编辑：www.pmceo.Com