梅林管道段施工方案

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梅林管道段施工方案

①刃脚平均标高偏离设计标高的绝对值不大于100mm;

②沉井的水平位移偏差不大于下沉总深度的1%,即154mm;

③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。

SL74-2019标准下载(9)下沉时的技术措施

1)沉井偏斜的预防及纠偏措施

①沉井挖土下沉时,要注意同步、对称挖土,保持井底水平。

②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。

③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。

④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。

⑴平段:采用顶管法施工。

顶管段穿越北环公路及众多管线路,平坡段桩号3+625.695~3+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。

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200t×4液压千斤顶作为顶管动力。

后背作为千斤顶的支撑结构,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:

:系数,在1.5~2.5之间,取保守值1.5

B:后墙宽度,取沉井宽6m;

γ: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+φ/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R=28366 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。

考虑到本工程地质以中高压缩性土为主,且工程对地面沉降有严格要求,因此采用工具管切土法挖土,减少对土层的扰动,杜绝超挖,防止地面沉降。顶管主推设备选用200t×4液压千斤顶,为四油缸千斤顶。工具管头为斜管式刃头,其直径3.06m,环套于顶管之外,并设8个纠偏液压千斤顶,均匀布置,工具管及主推装置的结构如附图《顶管系统示意图、工具管示意图》所示。其性能见下表:

为减少现场的焊接工作量,同时也考虑了工作坑(沉井)的净空尺寸和钢管运输、起吊的需要,初步选用顶节长度为4m,并采用滚动式钢导轨定位、“O”型顶铁和钢板式后背(加木垫板)。

顶管设备安装完毕,必须进行全面检查。检查的项目包括动力电缆、信号电缆、液压系统、注浆系统的工作可靠性。同时,由专业测量人员检查顶管工作头即首节钢管的水平姿态、标高、不园度、方位角的偏差等,核定无误后开机试运行,进行试顶,再次核查各项参数,进行必要的调整后正常顶进。

制作管材→顶进设备安装调试→工具管安装→吊装钢管到轨道→连接进管电缆→开始顶进→出泥→千斤顶回缩→拆除进管电缆→吊装第二节钢管→钢管焊接→焊缝检测→连接进管电缆→顶进→……→抵达→拆除工具头→压水试验→两端止水

导轨是顶管的支撑结构,根据顶节长度和主推装置行程,选用导轨长度为9m,由I20钢制作,与预埋于混凝土底板的刚支墩焊接。在顶管行程段,间隔30cm左右安装一组钢制滑轮,较少导轨与钢管间的摩擦,防止划伤钢管外防腐层。

沉井设计时已以考虑了顶管的工况,因此,靠背只须起防局部破坏作用就可。制作时由10mm厚钢板与I20钢焊接而成,尺寸为5m×5m,紧贴沉井后背墙,并在靠背与井壁间垫12×12方木,防止混凝土局部压坏或开裂。

四台千斤顶通过油缸支架固定在导轨上,对称分布在钢管的2/3截面处,油缸中心落在钢管管壁环向中线上,并连接顶铁和套环。

利用吊机将工具管及第一节钢管吊放于导轨上,安装工具管的木质均压板和钢制分压板,并将工具管套入第一节顶管,然后进行轴线调整,使之与顶管轴线重合。为适应工作坑的长度,第一节顶管的长度缩短为2m。

顶管及工具管就位后,首先割开顶管预留孔的钢板,观察预留口的土层地质情况,如遇高塑性土层,立即采用注浆等措施进行土层超前加固。

开始顶进时,开动千斤顶,活塞伸出一个行程,将管子推进一段距离,此时应细心观察钢管轴线是否正确。待千斤顶活塞完全伸出,操纵油缸进油控制阀,使活塞回缩,安装顶铁后继续顶进,直到管端与千斤顶之间可以放下一节顶管为止。顶进中注意观察油泵压力的变化,如出现异常变化(如突然升高或突然减少),立即停止顶进,待查明原因和采取相应措施后,方可继续顶进。

顶管顶进时注意要力求连续作业,减少不必要的停歇。工程实践证明,在黏土层中顶进中断后,重新起顶时,顶力会比中断前增加50%~100%;但在饱和沙土中,重新起顶顶力比中断前顶力小,频繁中断会令顶力反复大幅波动。

当顶进一节钢管后,卸下顶铁,下管就位,安排3~4名焊工焊接钢管。由于钢管材质为16Mn钢,对焊接的技术有较高要求。因此,焊工均要求有相应的专业资质。钢管在焊接完成后,根据设计要求进行焊缝质量检查,只有焊缝符合质量要求后,才转入焊缝铲平和内外壁防腐工序。

由于有较严格的地面沉降要求,故此不采用超前挖土法,采用工具管前切法挖土。即利用顶力将工具管尽量顶入土体,人工在管中出土,只挖除管内已被工具管切出的土体,且出土工作面离工具管端面保持一定的距离,防止管前塌方。出土采用人工挖装土体,并利用经改装的手推车运到顶管工作坑,再由吊机提升至地面,转由汽车运走。

本工程采用膨润土触变泥浆,注浆浆液在地面上配制,经充分搅拌和发酵后,再通过液压注浆泵压入管内。浆液的配方为:

膨润土12%、纯碱1%、CMC1.5%,漏斗粘度36(秒)、视粘度30.5CP、度失水量9ml。

钢管下井时,控制钢管的定位,须保证有一个注浆孔垂直朝上,并且注浆管必须使用硬管。由于在顶进过程中需穿越粘土层和沙质土层,顶进摩擦力,应保持全程注浆。按一般经验,注浆压力应达到2~3γh,即0.3~0.45 MPa,考虑到顶管距离的增加,注浆管的阻尼增加,所以注浆压力控制在0.6 MPa以内,由0.2 MPa起随顶进长度的增加而逐步提高注浆压力。

顶管施工的测量控制测量包括:井位施工过程中的测量顶进过程中的井位监控、设备安装时的轴线定位、顶进过程中的轴线复核等。

1)顶进过程中的井位复核

在工作坑沉井较远处,例如30~50m的稳定地面上,为沉井的前导墙和后座墙设置轴线控制点,然后分别在沉井前导墙和后座墙顶面布设2~3个测量观测点,通过在控制点上的测量观测点的位移量,来检测沉井是否安全。该项观测的频率为每台班至少1次,在顶进距离超过100m后,适当提高观测频率。

顶管设备安装时的平面位置和标高的准确性是顶管施工的前提,特别是顶管导轨的安装,更是有决定性的影响。安装放样时,先在地面布置精确的管路轴线,然后分别在工作坑沉井顶面、前导墙和后座墙上设测站,利用经纬仪将地面轴线引下井底。

由于沉井长度仅10m,而放样深度达13m,经纬仪的测量俯仰角较大,测量精度比较难保证,因此,采用铅垂仪对轴线尽心复核。在日常的轴线检查,则采取地面引线、挂双垂球引下导线的方法进行校核。

3)顶进过程中的轴线复核

在顶进过程中,利用在后背墙上悬挂激光照准仪,作为日常轴线测量控制的主要措施。激光照准仪的激光束直接投射进顶管工作面,工作面上再利用垂球画出顶管中线。由于施工过程中,因沉井很可能产生位移,再加上一些人为因素的影响,将造成激光照准仪偏向,所以在顶进过程中需经常对激光照准仪进行校正。再就是每顶进30cm左右,利用高进度水准仪进行一次顶管标高的复核。

钢管顶进过程中的轴线控制测量,每顶进1m至少测量一次以上,或每台班至少一次,以便及时发现顶管的偏差JGT 126-2017 建筑门窗五金件 传动锁闭器.pdf,通知顶管作业人员进行纠偏。

在顶管通过的线路设置观测点,一般是每隔10m设置一个,在主要建筑物,如北环大道处,须在路肩、路中分别设置观测点。观测时,采用用精密水准仪测量测点标高,跟上次测量的标高相比较,计算沉降量,并绘出沉降曲线,分析地面沉降的趋势,一旦发现出现异常沉降,立即停止顶管施工,查明原因并采取有效措施进行处理。

当测量发现顶管出现偏移时,暂时停止顶进,操纵工具管千斤顶,使偏斜一侧的千斤顶伸出,产生一个偏移量,然后继续顶进,并加大测量控制的频率,待钢管回复正常位置时,将伸出的纠偏千斤顶回缩,恢复常态,纠偏完成。

由于顶管将穿越厚层淤泥层,其承载力较低,顶管在通过该地层段时容易造成钢管下沉。但由于钢管为薄壁结构,自重不大,为防止下沉提供了有利条件,如土层情况十分不利,则采取提前灌注水泥浆的办法加固,加大土层的承载力。同时,按照“勤测微纠少纠”的原则,通过淤泥土层。

当在顶进过程中遇淤泥及流沙土层时,采取网格挤压法顶进。即在工具管内加装一个由10mm厚、500mm宽钢板焊接而成、呈网状的栅格,网格尺寸60cm×60cm。钢管顶进时,将该网格顶进淤泥层中,对周围土体产生挤压,令其稳定,降低其流动性,再用人工掏出网格内土体,实现出泥,然后继续顶进。对采用网格挤压法顶进效果不奏效时,采用进行超前灌注水泥浆的办法,提前固结土层再顶进。

向上游段的反向顶进,将主推千斤顶和后背拆下DB3311/T 132-2020 住宅小区物业服务规范.pdf,反向定位安装,重新调整导轨轴线。

①平段:向上游平段20m,根据上述方法顶进。

②斜坡段:桩号3+567.724~3+625.695段约58m为斜段,坡度1/10.54。采用分段间隔开挖(分5步每段约11米左右)。采用钢板桩护壁,臂长12米的挖掘机挖除坑内土体,挖除的土体应运至远处,不得将弃土堆放在开口线20米以内,开挖时应分层开挖,有水时,每层应设集水坑及时将坑内地下水抽出。随着挖掘深度的增加,土体侧压力增大,为防止钢板桩不堪重荷产生变形,可在两侧的钢板桩面加设横向支撑,间距为纵向3m,竖向2m。挖至底部后人工修平,按设计要求处理基底,然后用15吨吊机,将在地面上焊接好的管节(4~6米长),吊安在坑底设计位置上。再与原安装好的钢管口焊接成一整体,经闭水试验检测合格、防腐作业检查合格后,方可按设计要求回填设计要求的填料及密实度检测。回填与拔出钢板桩工作同时进行。

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