顶管施工方案

一、工作井施工方案

根据地质资料介绍，为保证工程的施工安全，要采用相应的施工工艺。1、沉井施工工艺流程

场地平整→测量放线→垫层施工→刃脚支设→沉井制作→吊运→下沉→……→封底→底板施工。

⑴、刃脚垫层施工

①砂垫层厚度的确定

砂垫层厚度为60cm。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。

②混凝土垫层厚度的确定

素砼垫层厚15cm，宽度以刃脚宽度范围向两边各挑出30cm。素砼垫层采用C20混凝土，施工中需振捣密实，垫层表面应保持平整，平整度误差控制在±10mm以内。

⑵、沉井施工

沉井结构施工一般根据壁厚不同由底向上分节进行；本工程沉井采用分节制作，分节下沉施工。

⑶、沉井计算

根据使用要求，沉井平面为矩形，内净长L1=8m,L2=6m,结构高度H＝12.6m，沉井顶面高出地面0.5 ，最高地下水位使用阶段位于设计地面下2.9－5.2 m，施工阶段位于设计地面下5.2m,沉井制作高度为12.6，采用两次制作，一次下沉，第一节的制作高度为6.3米，

①下沉验算

沉井上部无建筑，考虑依靠自重下沉 假设井壁厚t=600mm ,外长L11=L1+2t =8+2*0.6=9.2m,外宽L21=L2+2t=6+2*0.6=7.2m，刃脚踏面宽度为a=400mm,b=350mm c=300mm,刃脚斜面高度h1=600mm,底板厚度取h=600mm.井壁钢筋砼重度为γc=25KN/M3计，计算跨度L10=L1+t=8.6m, L20=L2+t=6.6m,

②井壁重计算

Gk={L11L21*H-L1L2*H+[0.15*(0.6+c+h1)-bh1/2](L1+L2)*2}*γc

={9.2*7.2*12.6-8*6*12.6+[0.15*(0.6+0.3+0.6)-0.25*0.6/2]*(8+6)*2}*25=5850KN

③摩阻力计算

多层土的加权平均单位摩阻力：

Fk=h1*fk1+h2*fk2/h1+h2=3*13+9.5*15/3+9.5=14.52KP

沉井外壁为直壁，井壁总摩阻力为

Ffk=[fk*5/2+ fk*(H-5-0.5)](L11+L21)*2

=[14.52*5/2+14.52*(12.6-5-0.5)]*(9.2+7.2)*2

=4572 KN

④下沉系数计算

由于沉井采用排水施工下沉

浮力Ffw,k=0

下沉系数：kst=(Gk-Ffw,k)/ Ffk=(5850-0)/4572=1.28≥1.05

满足下沉要求。

⑤下沉稳定验算

因下沉稳定系数较大，需按式（6.3.1－4）进行沉井的下沉稳定验算

Rb=(L11L21-L1L2)R4=(9.2*7.2-8*6)*130=2371.2KN 验算状态下的浮力：F’fw,k=0

Kst.x=Gk- F’fw,k/F’fk+Rb=5850-0/4572+2371.2=0.84<0.9

下沉稳定满足要求

a.使用阶段沉井计算

G=Gk+L1L2hγc=5850+8*6*0.6*25=6570KN

b. 使用阶段浮力计算

Fbfw.k=γc{L11Ll2(H-1-ht-c)+[(2c+ht)*b/2+(c+ht)a](L1+L2)*2}

=10{9.2*7.2*(12.6-1-0.6-0.3)+[(2*0.3+0.6)*0.35/2+(0.3+0.6)*0.4]*(8+7.2)*2}=7260.88KN

c.抗浮系数计算

kfw=G/ Fbfw.k=5850/7260.88=0.806 满足抗浮要求。

本沉井不必进行施工阶段抗浮验算。

⑥刃脚计算

水平框架作用的判别，L10=6.6,ht=0.6m

af=0.1*L104/ht4+0.05L104=0.1*6.64/0.64+0.05*6.64=1.997>1.0

因为af>1.0刃脚在内外荷载作用下，按悬壁计算

a.刃脚竖向的向外弯曲受力(取刃脚入土位置)

刃脚斜面与水平面夹角：θ＝60°

假定刃脚斜面与土的外摩擦角：β0＝20°

取开始下沉时入土深度：hs=ht=600mm

沉井每沿米重量（设计值）：Rj=g=194.3KN

刃脚内侧水平推力之和： pl=Rjhs/hs+2αtanθ*tan(θ-β0)=194.3*0.6/0.6+2*0.4*tan60°*(60°-20°)=49.3KN

刃脚底面地基反力的合力偏心距

Dl =ht/2tanθ-hs(3a+2b)/6hs+12atanθ=0.6/2*tan60°-0.6*(3*0.4+2*0.35)/6*0.6+12*0.4* tan60°=0.078

刃脚根部向外的竖向弯距：

Mt=pt(ht-hs/3)+Rj*dl=49.3*(0.6-0.6/3)+194.3*0.078=34.9KN/m

刃脚竖向的向内弯曲受力（取沉至设计标高），地面堆积荷载标准值取qk=10KN准永久性系数取0

将该荷载折算为等效的土层荷载hl’=hl+qk/γl=0.5+10/18=1.1m

刃脚底部标高（标高-9.5）相应等效内摩角Φd的主动土压力系数λa=tan2(45°-Φd/2)=

tan2(45°-Φd/2)-2c/γsZ tan(45-Φ/2) =tan2(45°-20°/2) -2*11/18.5*9.5tan(45°-20°/2)＝0.402

Φd=25.26

2、钢筋工程

㈠．钢筋加工：钢筋进场需有原材料质保单，并按规范及批量进行原材料试验，合格后方可使用。

㈡．钢筋的弯曲和绑扎要严格按照设计图纸规定进行。钢筋直径≤Φ16者，采用绑扎接头；接头在受压区内按50%交叉错开，在受拉区内接头按25%交叉错开，错开距离不应小于30d或500mm。钢筋直径大于Φ16者采用人工电弧焊焊接或碰焊对接。如采用电弧焊，单双面焊接长度分别不小于10d、５d，电焊接头在受拉区还按50%交叉错开，即在同一断面内接头不应超过50%。 ㈢．在板或壁上开洞当边长或孔径小于300mm时，钢筋应绕过，当大于300mm时，被截断钢筋应在预留孔口加固筋焊牢。现场绑扎井外墙板钢筋应先立好内模板后再进行。刃脚踏面部位衬垫4cm砼垫块。钢筋保护层按设计要求进行布置。

3、脚手架工程

沉井制作需要搭设脚手架，脚手架选用Φ48钢管扣件式结构。外脚手架竖管均座落在井基坑内，竖管下端应设置靴脚或铺垫木板，扩大在基础上的接触面积。脚手架分多层搭设，层高约1.8m，每节顶层底面走道板低于砼浇捣面约0.5m，并配有防护栏，栏杆高度约1.1m。

为了让施工人员上下脚手架方便起见，脚手架设置倾斜角度为30°～40°的走道；走道踏脚面设有防滑条，所有走道和扶梯均有护栏。为了确保外脚手架整体稳定，在垂直井壁方向设置斜撑。

在沉井第一次制作时搭设两层外脚手架后，随着第二次沉井制作逐层加高，斜撑仍然需要设置。外脚手架与砼井壁之间保留0.4m距离，便于模板、扣件式钢管等安装之用。外脚手架与模板脱离分开。

内脚手架在对砼井壁模板起到固定作用的部分，应增设剪刀撑组成几何不变体系防止模板走动和变形。内脚手搭设在井基坑之上。当沉井自重逐步增加而发生下沉时，起固定模板作用的内脚手架也同步下沉，可避免发生模板走动等不良情况。

脚手架拆除之前应完成模板拆除、砼外露面处理、喷涂测量标志、搭设沉井内外扶梯等准备工作。拆卸扣件钢管脚手架顺序是自上而下逐层拆卸。钢管、五金扣件等分类堆放，防止日晒雨淋后造成锈蚀浪费

4、模板工程

⑴．立模模板采用钢模板，使用前要求模板表面平整，模板安装时要求拼缝按一致形式位于水平或垂直平面上，做到拼缝紧密，表面平整，涂上脱模剂。 ⑵．第一次沉井制作的模板均由刃脚踏面二侧的砼垫层支承模板的自重，砼振捣产生的冲击力由斜撑及拉条螺栓承担。第二次沉井制作时，保留下节若干排模板，不松螺栓，利用摩擦力和螺栓抗剪力支承模板重量。模板所承受的施工荷载主要来源于振捣砼时产生荷载和新浇筑砼对模板侧面的压力。新浇筑砼对模板的侧向压力，依靠设置在模板外侧的扣件式钢管组合成两根为一道梁肋，纵横交叉，在交叉点处布设Φ12拉条螺栓镶嵌“山”字头水平对拉，拉条螺栓间距为500/500mm，抵御该侧向压力。侧压力值按经验估值取5～10t/m2，拉条螺栓布设接近均布，密度为2.5根/m2，拉条螺栓锚入砼中点处焊50×50×4mm钢板止水。

⑶．浇筑砼之前应对模板进行质量验收，检查时应按图纸仔细核对控制尺寸和模板的垂直度和平整度，施工和设计布置的预埋件，预留孔安放位置准确，固定可靠；对较大的孔洞底部增设助捣孔，便于捣实孔底砼。

⑷．一般在砼浇捣完成经湿润养护一周后(视当时气温而定)，可以放松沉井墙身的拉条螺栓，拆卸模板和扣件式钢管。操作顺序是自上而下，由内向外拆卸模板和扣件式钢管。注意拆除模时，不要用力敲打或将新浇筑的砼表面碰伤。 对于较大孔洞口悬空部分的砼底模应按要求，当砼强度达到70～100％设计强度时，方可拆除。拆除后的模板、钢管脚手、五金配件，应及时清理，堆放整齐，对弯曲变形的模板要及时整理。

模板拆除后在井的四角喷涂测量水准标志，在井的顶端处喷涂测量沉井位移标志。

5、混凝土工程

⑴．混凝土浇筑

混凝土浇筑采用商品砼，浇筑时分层浇捣，砼分层浇捣厚度每层不得大于0.5米。以保证在砼初凝时间内完成一层砼的浇筑。插入式振捣器按30cm平面有效直径布置振捣。

混凝土从出厂之时起，浇注时限不得超过规定的时间。 在整个浇注过程中混凝土应按一定厚度分层灌筑，不允许将混凝土顺着倾斜表面直接滑下或流向其最终浇捣位置。

从高处倾落混凝土时，其下落高度不应超过2m。若超过2m时，应采用滑槽、导管或串筒管，且在使用前必须用水湿润，如下落高度超过10m，导管、串筒内要装有减速装置，以防混凝土分离。

混凝土灌入模板中应及时进行捣实，特别是在钢筋和任何预埋件周围，以及模板的角隅处要避免漏振、欠振和超振。

混凝土分层捣固时，为使上下层混凝土结合成一整体，振捣器应插入下层混凝土5cm。

振捣器应避免碰撞钢筋模板或预埋件。

在混凝土浇筑前，新老砼交接处先填以30mm厚与混凝土级配相同的水泥砂浆。

混凝土浇筑前在井的四角模板上设置沉降观测点，以便及时发现沉井在浇捣过程中由于自重造成的不均匀沉降，采取措施，指导在浇筑过程中混凝土浇筑的部位及顺序，及时制止在浇筑过程中沉井造成的偏差，影响质量。

混凝土浇筑时，选用有施工经验的人员担任组长，指导砼的振捣。井上有专人负责安全质量工作，进行监督和指导。

⑵．混凝土养护

每次浇筑砼后，及时铺盖草包浇水养护，第一天开始每2小时浇一次水，三天之后酌情减少。砼湿治养护期，若遇冷空气袭击，气温突变的天气，应及时加盖草包或搭建挡风屏保温。若遇高温季节，应增加浇水次数，保持混凝土表面湿润。

每次浇筑砼时，都应按砼的方量制作相应的抗压、抗渗试块，同时在现场设置一间标准养护室，使砼试块可以在同等条件下进行养护，保持数据的准确性。

⑶．施工缝处理