沉井顶管施工技术专项方案讲义.doc

沉井顶管施工技术专项方案讲义

2
2020年5月29日
文档仅供参考

宁波市高速公路江北连接线二期
工程配套污水泵站项目

沉井、顶管施工
技术专项方案

编制:　　　　　　　　　
审阅:　　　　　　　　　
审核:　　　　　　　　　
审批:　　　　　　　　　

宁波市政工程建设集团股份有限公司
江北连接线虹星村、黄山村污水泵站项目经理部
12月

沉井、顶管施工技术专项方案审批表
工程名称
宁波市高速公路江北连接线二
期工程配套污水泵站项目
施工单位
宁波市政工程建设集团
股份有限公司
有关部门会签意见:

项目经理部: (签章)

年 月 日

安保处: (签章)

年 月 日

工程管理部: (签章)

年 月 日

结论:

年 月 日
审批单位(盖章)

审批人

目 录
第一节 工程概况及编制依据 4
一、工程概况 4
二、地质情况分析 6
三、编制依据 8
第二节 沉井施工技术方案 9
一、工艺流程 9
二、各工序施工方法 10
三、沉井下沉施工质量通病防治 24
第三节 顶管施工技术方案 29
一、工艺流程 29
二、泥水加压平衡顶管法概述 30
三、各工序施工方法 33
四、关键及辅助技术措施 38
五、顶管施工质量通病防治措施 42
第四节 质量保证措施 48
一、沉井制作质量保证 48
二、沉井下沉质量保证 50
三、顶管施工质量控制 50
四、质量管理措施 51
五、确保质量的技术管理措施 53
第五节 管理机构 55
第六节 劳动力安排 56
第七节 拟投入的主要机械设备 57
第八节 施工进度计划 58
附录一:计算书 59
第一节 工程概况及编制依据
一、工程概况
本工程共有两个污水提升泵站,其中虹星村泵站位于江北连接线二期工程东西向B段南侧虹星村附近K2+300处,占地面积约1028m2 。污水泵站设计提升能力500L/s,设计规模量4.32万吨/日,配套建设相应的管理用房,沉井地埋式泵站,除臭设施,泵站内道路、管线等。污水泵站进水管管径为DN1000钢筋混凝土顶管。出水压力管为D820×10压力钢管,压力管输送约33m后接入现状DN800污水压力管。
黄山村污水泵站位于江北连接线二期工程南北向段西侧黄山村附近K4+925处,占地面积约800m2 。污水泵站设计提升能力300L/s,设计规模量2.59万吨/日,配套建设相应的管理用房,沉井地埋式泵站,除臭设施,泵站内道路、管线等。污水泵站进水管管径为DN800钢筋混凝土顶管。出水压力管为D480×10压力钢管,压力管输送约43m后接入现状DN800污水压力管。
(一)沉井
本工程共有两个污水提升泵站及两个泵站沉井,其中虹星村泵站沉井15×8.4m,沉井高度17m,刃脚高度3.3m,底板厚度0.8m,井壁厚度0.8m,顶板厚度0.2m;黄山村泵站沉井12.6×8.4m,沉井高度15m,刃脚高度3.3m,底板厚度0.8m,井壁厚度0.8m,顶板厚度0.2m。
附:沉井剖面图。

泵房沉井剖面图
沉井工程量及结构尺寸列表如下:
用途
内径
(m)
数量
(座)
壁厚
(m)
刃脚高度
(m)
总高度
H(m)
虹星村泵站沉井
13.4×6.8
1
0.8
3.3
17
黄山村泵站沉井
11×6.8
1
0.8
3.3
15
(二)顶管
本工程顶管采用钢筋混凝土顶管,虹星村顶管管径D1000mm,长度28m,管顶覆土厚度7.5m,允许最大顶力3000KN。黄山村顶管管径D800mm,长度23m,管顶覆土厚度6.5m,允许最大顶力3000KN。顶管拟采用泥水平衡法施工。
二、地质情况分析
(一)地质情况
根据宁波工程勘察院提供的<宁波市高速公路江北连接线二期工程配套污水泵站项目岩土工程勘察报告>,虹星村场地勘探深度范围内自上而下划分为如下地层:
1、①1层粘土:俗称地表硬壳层,厚度约1m。可塑～软塑,中压缩性,工程性质一般,可做为低填土持力层。
2、②1层淤泥:沿线均有分布,厚度约2.1m。流塑,高压缩性,工程性质较差为本场地主要软弱层。
3、②2层粘土:沿线均有分布,厚度约0.7m,软塑～流塑,中～高压缩性,土质不均匀,工程性质较差。
4、②3层淤泥质粘土:沿线均有分布,厚度约6.5m。流塑,高压缩性,工程性质差,为本场地主要软弱层。
5、④层淤泥质粘土:沿线均有分布,厚度约7m。流塑,高压缩性,工程性质差,为本场地主要软弱层。
6、⑤1层粉质粘土:沿线不连续分布,厚度较厚,超过刃脚底部。可塑为主,局部软塑,中压缩性,工程性质一般。
黄山村场地勘探深度范围内自上而下划分为如下地层:
1、①2层粘土:俗称地表硬壳层,厚度约1.3m。可塑～软塑,中压缩性,工程性质一般,可做为低填土持力层。
2②1层淤泥:沿线均有分布,厚度约3.7m。流塑,高压缩性,工程性质较差,为本场地主要软弱层。
3、②3层淤泥质粘土:沿线均有分布,厚度约5.7m。流塑,高压缩性,工程性质差,为本场地主要软弱层。
4、③层淤泥质粉质粘土:沿线均有分布,厚度约11.8m。流塑,高压缩性,工程性质差,为本场地主要软弱层。
5、④2层淤泥质粘土:沿线不连续分布,厚度较厚,超过刃脚底部。可塑为主,局部软塑,中压缩性,工程性质一般。

虹星村沉井土层力学指标
土层编号
土层名称
沉井侧壁摩阻力
(KPa)
地基土承载力特征值fak(KPa)
①1
粘土
15
70
②1
淤泥
8
45
②2
粘土
11
60
②3
淤泥质粘土
9
50
④
淤泥质粘土
10
55
⑤1
粉质粘土

180
黄山村沉井土层力学指标
土层编号
土层名称
沉井侧壁摩阻力
(KPa)
地基土承载力特征值fak(KPa)
①2
粘土
14
65
②1
淤泥
8
45
②3
淤泥质粘土
9
50
③
淤泥质粉质粘土
10
60
④2
淤泥质粘土

90
(二)顶管所处土层
部位
管径
(mm)
顶距
(m)
埋深
(m)
顶管穿越土层
备注
虹星村泵站沉井～接收井
D1000
28
7.5
②3层

黄山村泵站沉井～接收井
D800
23
6.5
②3层

(三)沉井所处土层
部位
刃脚到地面深度(m)
沉井穿越土层
备注
虹星村泵房沉井
17
①1、②1、②2、②3、④

黄山村泵房沉井
15
①2、②1、②3、③

(四)地质针对性措施
1、表层填土的处理措施
表层填土为近期人工堆积形成,主要由块石、碎石、砾石及粘性土组成,沉井开始施工前,必须挖除含有块石、碎石及砾石的杂填土,以免影响沉井下沉。
2、淤泥层处理措施
淤泥层具有高压缩性,沉井下沉时位于该层时,一是加强监测防止沉井突沉,二是下沉前,沉井周边堆放块石,沉井下沉过快,加大沉井井壁周围的摩阻力,降低下沉速度。
3、粘土处理措施
该土层对沉井施工较为有利;顶管经过该土层时,增加触变泥浆量,增加润滑效果,保证管道的正常顶进。
三、编制依据
本方案的编制依据主要有:
1、本工程施工图纸和<宁波市高速公路江北连接线二期工程配套污水泵站项目岩土工程勘察报告>
2、建设部<工程建设标准强制性条文>
3、<沉井设计与施工>(同济大学出版社,段良策、殷奇编著)
4、<大型地下顶管施工技术>(韩选江著 中国建筑工业出版社)
5、<给水排水工程顶管技术规程>(CECS246: )
6、<给水排水管道工程施工及验收规范>(GB50268- )
7、<给水排水构筑物工程施工及验收规范>(GB50141- )
8、<建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范>(JGJ130- )
9、<建筑施工模板安全技术规范>(JGJ162- )
10、<混凝土结构工程施工质量验收规范>(GB50204- )
11、<建筑施工安全检查标准>(JGJ59- )
12、<建筑地基基础工程施工质量验收规范>(GB50202- )
13、<砌体工程施工质量验收规范>(GB50203- )
14、<施工现场临时用电安全技术规范>(JGJ46- )
15、<钢筋机械连接技术规程>(JGJ107- );
16、<钢筋焊接及验收规程>(JGJ18- )
17、危险性较大的分部分项工程安全管理办法。

第二节 沉井施工技术方案
本工程泵站沉井采用钢筋混凝土沉井,根据沉井高度及我公司多年的施工经验,沉井采用四次浇筑三次下沉施工工艺,并采用排水挖土法下沉。沉井周边采用Φ700mm高压旋喷桩作为止水帷幕,沉井底部也采用Φ700mm高压旋喷桩作为地基加固。高压旋喷桩施工措施详见<高压旋喷桩施工专项方案>。
一、工艺流程
沉井施工程序为:施工准备→测量定位→基坑开挖→垫层基础→刃脚制作→第一次下→沉井壁第一节制作→第二次下沉→井壁第二节制作→第三次下沉→封底→顶管施工→井壁第三节制作→附属及顶板制作。
附:工艺流程框图
施工准备

测量定位

基坑开挖

垫层基础

做试块
沉井刃脚制作

沉井第一次下沉

做试块
沉井井壁第一节制作

沉井第二次下沉

做试块
沉井井壁第二节制作

沉井第三次下沉

沉井封底、养护

顶管施工

做试块
沉井井壁第三节制作

附属及顶板施工

做试块

二、各工序施工方法
(一)测量定位
基坑开挖前先平整场地,随后根据设计井位坐标将井位放出,并利用周围环境做好井位控制点加以保护,同时根据设计提供的水准点进行复测,根据施工需要,设多个水准控制点,并加以保护。施工中所设的坐标控制点、高程控制桩需经监理复核无误后方可进行下道工序施工。
按施工需要主要对沉井施工布设施工控制网(A-A′轴、B-B′轴)。

沉井观测控制网布置示意图
注:A、A′ 、B、 B′为沉井轴扭测量控制点
1、2、3、4为沉井下沉测量控制点
沉井施工期间,沉井四周地面沉降明显,水准基点引测后的设置需特别保护,拟设地面明标与地下暗标各一座,基点位置的设置应不受施工影响、地基坚实、便于保存的地点,埋设深度一般为原地坪以下50cm左右,并浇灌C20砼基础予以保护。放样前对已有数据、资料和施工图中的几何尺寸进行认真检核,确认无误后,才可作为放样的依据,严禁凭口头通知或未经过批准的草图放样。
(二)基坑开挖
基坑的位置根据设计图纸中的坐标确定,按照沉井轴线控制桩和中心 桩,在地面上放出沉井基坑样位。基坑底的平面尺寸与刃脚砂垫层宽度相等;根据土质及施工需要确定基坑边坡为1:0.5。基坑开挖的深度,根据土质、地下水位、现场施工条件定为2.1m左右。基坑开挖采用履带式挖掘机,沿顶管轴线方向后退行进挖土,挖出的土直接由自卸车运出施工场地。
集水坑明排:基坑底部四周挖设断面不小于30cm×30cm深度50cm的排水沟,并接入基坑内的集水井中,集水井至少比集水沟深50cm,用排水泵将集水井内的水排到附近雨水窨井中或河道,集水井内经常保持最低水位,直到集水井废除时止。
基坑排水如下图所示:

集水坑排水示意图
(三)垫层制作
沉井刃脚踏面荷载大于下卧层地基土的承载力,故须铺设相应宽度和厚度的砂垫层,并在砂垫层上铺设素混凝土垫层,以扩大受压面积。
1、砂垫层
根据设计要求,砂垫层宽度3.6m,厚度1.5m。
砂垫层采用中粗砂,分5层铺设,每层铺设后,采用平板式振动器结合洒水进行密实。
2、素混凝土垫层
砂垫层铺设后浇筑C20素混凝土垫层。沉井素砼垫层厚度均为30cm,宽度为1.2m,每侧比刃脚踏面宽0.3m。

沉井基础示意图
(四)井壁分节制作
沉井采用四次浇筑三次下沉法施工。虹星村沉井第一次施工至底层框梁底部,即刃脚+部分井壁高度5.3m,达到设计强度100%后,第一次下沉,沉至高出基坑底面0.5m后停止下沉(根据现场经验,防止第二次井壁浇筑时,沉井下沉对模板支撑造成损坏);第二次施工至二层框梁以下1m,即井壁高度4.55m,达到设计强度70%后,第二次下沉,沉至高出基坑底面0.5m后停止下沉;第三次施工至顶层框梁以下0.9m,即井壁高度4.55m,达到设计强度70%后,第三次下沉,沉至设计标高后,立即进行封底。待顶管施工完成后,进行井壁第四次浇筑,浇筑高度1.7m。
黄山村沉井第一次施工至底层框梁底部,即刃脚+部分井壁高度4.95m,达到设计强度100%后,第一次下沉,沉至高出基坑底面0.5m后停止下沉(根据现场经验,防止第二次井壁浇筑时,沉井下沉对模板支撑造成损坏);第二次施工至二层框梁以下1m,即井壁高度4.35m,达到设计强度70%后,第二次下沉,沉至高出基坑底面0.5m后停止下沉;第三次施工至顶层框梁以下0.9m,即井壁高度4m,达到设计强度70%后,第三次下沉,沉至设计标高后,立即进行封底。待顶管施工完成后,进行井壁第四次浇筑,浇筑高度1.7m。
沉井井壁模板应在砼达到设计强度的70%以上方可拆除,刃脚斜面承受砼重量的模板在砼达到设计强度100%时拆除。
沉井制作质量标准:
横断面半径允许偏差: ±0.5%,且不大于50mm
井壁厚度允许偏差: ±15mm
井壁垂直度允许偏差: 1%
预埋件、预留孔位移允许偏差: ±20mm
1、钢筋加工安装
钢筋进场有原材料质保单,并按规范及批量进行原材料试验,合格后方可使用。钢筋的弯配和绑扎要严格按照设计图纸规定进行,钢筋直径＜Φ16mm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50cm。钢筋直径≥Φ16mm者采用人工电弧焊焊接。单边焊接长度不小于10d,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%。
在板或壁上开洞当边长或孔径小于30cm时,钢筋应绕过,当大于30cm时,被截断钢筋应在预留孔口加固筋焊牢,现场绑扎外墙板钢筋应先立好内模板后再进行。刃脚踏面部衬垫3cm砼垫块。钢筋保护层按设计要求进行布置。
2、脚手架及支模架施工
(1)脚手架搭设
沉井制作首先需要搭设脚手架,脚手架选用Φ48mm扣件式钢管结构。沉井外部采用双排落地脚手架,内部采用满堂扣件式支模架施工。外脚手架立杆坐落在沉井基坑内,立杆下方采用10cmC15素混凝土基础,搭设按照脚手架构造搭设,主要作为人员上下通道。
为了让施工人员上下脚手架方便起见,外脚手架可搭设简易倾斜走道或扶梯;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,在通道的其它方向均设置剪刀撑。剪刀撑按照4.5～4.8m间距布置,水平层高4.8m布置一道,形成稳固架体。
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增加,斜撑依然需要设置。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。
(2)支模架搭设
井内梁与井壁浇筑时,井内梁支模架立杆坐落于沉井内,井字梁投影面基础采用50cm塘渣+15cm厚C15砼垫层,宽度为2m。顶板浇筑时,梁及顶板支模架立杆坐落在沉井底板,无需进行基础处理。支模架位于梁部分搭设尺寸为:立杆纵距0.9m,横距0.6m,步距1.2m;支模架位于顶板部分搭设尺寸为:立杆纵距0.9m,横距1.2m,步距1.2m;立杆计算采用单立杆,横杆与立杆连接方式为扣件连接,扣件抗滑承载力系数为0.8。计算详见附件。
支模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等不良情况。
(3)脚手架及支模架拆除
脚手架拆除之前完成模板拆除、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。拆卸扣件钢管脚步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。
脚手架的拆除作业按规定的拆除程序进行。连壁件在位于其上的全部可拆杆件拆除后才能拆除。在拆除过程中,凡已松开连接的杆配件及时拆除运走,避免误扶和误靠已松脱连接的杆件。拆下的杆配件以安全的方式运出和吊下,严禁向下抛掷。拆除过程中,操作人员互相配合、协调动作,禁止一人拆除较重杆件等
危险性的作业。
3、模板安装
3.1井壁模板安装
井壁模板采用15mm竹胶板模板,背肋竖向木档采用5×10cm方木,内外模采用Φ14mm对拉螺杆和扣件式钢管进行固定。 对拉螺杆按间距50cm×50cm布置。因有抗渗要求,在螺栓中间设止水板。
模板安装加固示意图如下:

井壁模板示意图 模板加固实物图
模板安装具体工艺流程如下:
安装前检查→内支架搭设→内侧模板安装就位→清洗杂物(焊好止水片)→安装钢筋→安装就位外侧模板→安装斜撑→穿墙螺栓穿过另一侧模板→调整模板位置→紧固穿墙螺栓→斜撑固定→模板支撑验收。
安装模板时,注意事项:
a、检查模板安装位置的定位基准墙线及模板编号。
b、将一侧模板按位置线安装就位、安装斜撑或使工具型斜撑调整至模板与地面呈75°,使其稳定落于基准面上。
c、以同样方法就位另一侧墙模板,使防水穿墙螺栓穿过模板并在螺栓杆端戴上扣件和螺母,然后调整两块模板的水平和垂直方向,与此同时调整斜撑角度,合格后,固定斜撑,旋紧穿墙螺栓的螺母。
d、模板安装完毕后,全面检查扣件、螺栓、斜撑是否坚固、稳定,模板拼缝及下口是否严密。
3.2刃脚模板安装
刃脚模板材料与井壁模板材料相同,只是刃脚结构形状相对复杂,模板支立难度稍大,为确保刃脚施工的形状、尺寸与整体施工质量,并防止出现漏浆和避免混凝土表面不平整,计划对刃脚模板进行专项设计和加工制作,确保尺寸准确,整体稳定,强度刚度符合要求,能够全面满足沉井刃脚施工的需要。由于刃脚高度为3.3m,第一次施工至刃脚上方,因此,必须考虑混凝土浇筑时刃脚处混凝土是否会上浮。充分考虑沉井接高的要求,根据施工需要提前预埋或预留模板对拉螺杆。刃脚模板形状严格按照刃脚形状制作加工,楞木间距、对拉螺杆水平间距均与井壁模板相同,对拉螺杆竖向间距(钢管间距)在满足受力的前提下,根据沉井结构特点灵活布置。考虑到刃脚的特点及模板接缝较多的现实,接缝处理比较关键,施工时需要高度重视,合模前仔细检查,根据实际情况选择双面胶或其它填缝材料处理模板缝隙,保证模板表面平整光洁和整体加工制作质量,断面图如下所示:
沉井刃脚模板剖面示意图
a、拉杆竖向间距(钢管间距)按刃脚结构形式合理布置,必须符合受力要求,经过受力验算方可使用,在方案计算书中有详细的计算过程;
b、刃脚斜面的楞木与钢管之间设置木质垫块,具体尺寸由木工根据实际要求进行合理确定,木质垫块上打孔穿入铁丝绑扎在对拉螺杆上面,防止垫块掉落;
c、刃脚变形各部位的模板、楞木由木工根据结构要求和稳定需要,确定长度和尺寸,必须保证牢固可靠,接缝严密,与混凝土接触面平整光洁。
d、在刃脚混凝土浇筑前,为防止刃脚凸缘顶部模板上浮,在其上放置钢筋作为配重,以抵消模板的浮力。
说明:沉井刃脚模板、侧壁模板受力,在方案计算书中均有相应的计算。
4、钢筋保护层控制措施
4.1安排好各工种交叉作业时间
沉井刃脚及井壁钢筋绑扎完成并经监理验收合格后,进行保护层的绑扎。
4.2严格控制垫块质量和分布密度
刃脚以下采用普通螺杆,垫块采用混凝土垫层,间距50×50cm梅花型布置;底板以上采用止水螺杆,垫块采用混凝土垫层,间距50×50cm梅花型布置。
4.3设置必要的钢筋支撑钢筋
根据沉井的施工要求,混凝土保护垫块绑扎后,由于垫块较活动,不易固定,因此,必须采用钢筋支撑进行固定。钢筋支撑间距采用1.5×1.5m,采用”7字”型钢筋与井壁钢筋焊接,用来固定模板,从而保证保护层的厚度。
4.4控制下料尺寸
在钢筋制作时必须按照规定的尺寸下料,从而保证钢筋绑扎成品的几何尺寸。只有钢筋绑扎成品正确,才能有效控制保护层的厚度。
5、浇筑砼
本工程沉井结构混凝土强度等级为C40,抗渗标号S6,砼采用商砼泵送浇筑。
砼浇筑是沉井施工的关键环节,为保证泵站的施工质量,在保证砼质量的前
提下,必须合理安排浇筑程序,控制砼的浇筑时间。
在混凝土浇灌前对模板、钢筋预埋件及预留孔的位置和尺寸等按照<钢筋混凝土施工及验收规范>、<给水排水构筑物工程施工及验收规范>以及设计所提出的特殊要求进行仔细检查核对,经隐蔽工程验收合格后,方可浇筑混凝土,刃脚砼必须一次浇灌完毕,不得中途停顿。浇捣砼前应检验砼配比、水泥、外掺料、砂石料等材质必须符合规定要求。
每次分层浇筑高度不大于50cm,砼坍落度控制在12±1cm左右,并在前层砼达到初凝前将次层砼拌和物振捣完毕,振捣时插入式振捣器插入前将次层砼拌和物振捣完毕,插入式振捣器按30cm平面有效直径布置振捣并应插入前层砼5cm。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,其卸落高度不应超过2m,若超过2m时,则采用滑槽、导管、串筒内要装有减速装置,以防混凝土分离。
混凝土分层捣固时,为使上下层混凝土结合成一整体,振捣器插入下层混凝土5cm,振捣器应避免碰撞钢筋模板或预埋件。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,及时更正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。
因故间歇时,作好水平施工缝,砼浇筑结束后,用草包将整个井壁覆盖,并浇水养护,浇水时应做到细水匀浇,草包保持湿润,保养一个星期。
沉井第二次、第三次及第四次接高时,将接合处砼凿毛,冲冼干净,并用水泥砂浆(与砼相同配比),涂刷一遍。沉井上下节砼接缝要做处理:施工缝应做成凹缝形式,浇注混凝土时应对施工缝部位的混凝土进行充分捣固,以利于混凝土密实粘贴,在混凝土断面中的施工缝(新旧混凝土接搓处)继续浇筑前将其表面凿毛,清除浮浆位之露出石子,用水冲洗后保持湿润,铺一层10～15mm厚与混凝土配合比相同的水泥砂浆或高砂率混凝土,再浇灌混凝土。二期砼浇筑在一期砼浇筑完成7天后进行。
6、拆模
一般在砼浇捣完成经湿润养护48小时后(视当时气温而定),能够放松沉井墙身的拉条螺栓,拆卸模板和扣件式钢管。沉井直壁模板应在砼达到设计强度的25%以上方可拆除。操作顺序是自上而下,由内向外拆卸模板和扣件式钢管。注意拆除钢模时,不要用力敲打或将新浇筑的砼表面碰伤。下节制作后模板不可全部拆完,要留部分,支承上节模板。模板拆除后及时在对拉螺杆根部将砼表面凿成直径5cm、深2cm的凹坑,然后割除拉条螺栓,用防水砂浆二次补坑,并涂防水材料两度。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80%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,对弯曲变形的钢模要及时整理。
模板拆除后在井的四角喷涂测量水准标志,在井顶端处喷涂测量沉井位移标志。
7、砼养护
每次浇筑砼时,都应按砼的方量或台班制作相应的28天抗压、抗渗试块各
两组,并委托有资质的测试中心进行专业养护,按规范要求及时进行测试,根据同强度及时调整施工工序,有利于合理安排、合理控制。
(五)沉井下沉
沉井刃脚混凝土达到设计强度的100%后实施下沉,井壁混凝土达到设计强度的70%后实施下沉;本工程沉井拟采用排水挖土下沉。
1、准备工作
(1)沉井下沉前封堵井壁全部预留孔洞,对较大的孔洞可用水泥砂浆砌砖封堵,并在靠土的一侧用水泥砂浆抹面。封堵孔洞用的砂浆强度应满足下沉时能抵抗土压力和水压力的要求,还要考虑便于拆除。
(2)沉井下沉前检查降、排水效果,当达到设计的要求后方可开始下沉。
(3)放线定位。沉井下沉前先在内外井壁上各对称弹出4条垂线,以测定沉井下沉时的倾斜度。在沉井内部4条垂线的顶端,悬挂垂球,并在刃脚处设标盘,沉井下沉施工时,随时观测沉井偏斜,以便及时纠偏。在沉井外壁,沿4条垂线绘制水平测量标尺以此测定沉井的下沉量及下沉偏差。
(4)检查沉井下沉使用的机械、设备、工具是否完好,数量是否能满足要求。
(5)当沉井附近有已建成的建筑物或管线时,在有关位置处设置沉降变形观测点,并在沉井下沉和施工排水期间定期观测其变形情况,直至沉井封底完
毕施工停止抽水满3个月为止。
(6)砼垫层凿除前,对所有的砼垫层进行间隔对称分组编号,在凿除砼时分组、对称、同步地进行工作,待同一编号的砼垫层凿除完并进行回填后,方可凿除下一组编号砼垫层,每砼垫层凿除一组必须及时回填,回填材料采用中粗砂。
2、下沉方法
采用排水挖土下沉法,操作方法如下:
先破碎垫层混凝土,再采用长臂挖土机挖土。土方直接装车外运。挖土时安排专人指挥,统一操作。先挖四周后挖中间,分层挖掘,每层厚度按40cm, 中间部分的土面应始终高于四周的土面40cm以上,呈反锅状,沿刃脚内壁应保留土台,土台宽度根据沉井内的土质决定,当土质松软时土台宽度应大些;土质坚硬时土台宽度可小些,一般为2m左右。沉井下沉时,按平面轴线的位置逐层沿外边四周挖去土台。当土台经不住沉井刃脚的挤压时,土体就会破坏坍落,此时沉井便均匀下沉,每次下沉控制在20cm左右。 在挖除刃脚附近和刃脚下部的土时要求对称均衡,挖土的速度相同,土面的高程保持一致(纠偏时除外)。同时加强施工力量,争取在最短的时间挖完,以保持沉井的均匀下沉。沉井下沉施工的全过程,都根据下沉系数变化和土质情况,指导和灵活调整出土范围和方法,以使沉井平稳、均衡地下沉。
3、下沉控制
在沉井的下沉过程中,经常观测沉井的倾斜度和刃脚踏面的高程。在刃脚的
入土深度未及沉井高度的1/3时,重点观测沉井井筒的倾斜度;当沉井刃脚踏面高程下沉到距设计高程约2m时,应加强对踏高程及下沉量的观测。
3.1下沉观测要求
1)初沉阶段,对沉井的位置、标高(沉降值)和垂直度及时进行测量,每2小时至少测量一次(班中及每次下沉后),并作好记录。必要时应连续观测,及时纠正。
2)终沉阶段,每小时至少测量一次,如停止挖土后沉井仍不能停止时,应立即采取措施控制沉井下沉。
3)沉井下沉接近设计标高时,应加强观测,观测沉井在8小时内累计沉降量不大于10mm时,可准备进行封底。
3.2沉井井筒垂线倾斜度的观测
沉井井筒垂线倾斜度的观测方法为:观测在井筒内壁预先设定的4个垂球的锥尖是否分别在相对应位置上的标盘中心,当井筒发生偏斜时,垂球锥尖就偏离标盘中心点,垂球吊线就偏离井筒内壁上的垂线。根据垂球偏离标盘中心及偏离井筒内壁的垂线的方位和大小进行纠偏。一般在沉井每次下沉前后各观测一次。
3.3沉井下沉量、刃脚踏面高程及井筒倾斜度的观测
沉井刃脚踏面高程及下沉量的观测方法为:利用在沉井外地面上轴线位置处预先设置的水平指标尺,分别测出下沉时刃脚踏面的高程,前、后两次分别测得的刃脚踏面的高程差,即下沉量;刃脚踏面下沉前高程减去测得下沉时踏面高程即总下沉量。同时两个相对点高差读数之正、负差,也表示沉井井筒倾斜的方向
及倾斜程度。一般上述观测在每次下沉前、后各一次。
3.4终沉控制
当沉井刃脚踏面下沉至离设计标高还剩1m左右时,沉井进入终沉阶段,此时应切忌”深锅底”,因为过深的锅底,可能导致刃脚下土体大量向井内涌入,易发生突然下沉或超沉。应先冲刷刃脚附近的土体,形成”反锅底”,然后视情况再挖中心部位土体,控制好下沉速度,务求沉井缓缓挤土下沉到位。如水位较高时,采用潜水员下潜冲泥下沉。下沉到比设计标高高15cm时,马上停止下沉。
3.5沉井下沉施工记录
沉井下沉施工记录是将沉井过程中测量的结果及观察分析的有关情况准确无误地记录下来,并及进通报给有关人员。该记录的作用是及时准确地提供沉井下沉施工质量和土层、地下水等变化的信息,据此控制沉井下沉过程中的质量,
并作为技术档案备查。
沉井下沉的施工记录是动态的施工记录。主要记载沉井下沉过程中刃脚踏面各点不同计算出相应的下沉深度及偏斜;描述沉井纠偏及土层、地下水变化情况;记录沉井施工至封底前出现的问题及采取的解决问题的措施和效果。沉井下沉施
工记录应有专人负责填写,并经审核人、项目负责人签字后存档备查。
3.6挖机站位及运土车辆停放位置
沉井施工过程中,不论是沉井基坑开挖,还是沉井下沉等,皆是挖掘机与人工配合施工,都需要考虑挖掘机及运土车辆的停放位置,本沉井施工时挖掘机计划停放在沉井的短边位置,距离沉井井壁不小于3m,以减少对沉井水平方向荷载,两面对称停放,交替作业,灵活操作,均匀施工,对称开挖,人机配合,合理调配,科学实施。靠近井壁内侧及框架两侧的渣土尽量采用人工开挖,防止机械碰触沉井结构,保证安全,沉井内的渣土多用机械开挖,合理控制施工速度。
挖土时必须严格按照上述要求进行挖土作业,挖土过程安排技术人员,现场跟班和指导,测量人员跟进测量,不得随意开挖,或不对称开挖,以免造成沉井倾斜或其它问题。沉井施工每次开挖方量都不大,如采用边挖边运,运土车辆等候时间较长,而且新挖出的软土含水量较高,极容易从车中渗漏出泥水浆液,滴洒至行车沿线的路面上,从而污染环境,影响市容。因此在挖土和运土时,计划用挖掘机将新挖出的土传递至距离沉井10m以外暂时存放,以便自然风干,降低天然含水量,为外运弃土创造条件,存放时间根据渣土干湿状况而定,在保证不滴水和不污染环境的前提下方可外运。土方外运和弃土必须经过城管、市容和环保部门的批准。实施土方外运时严格按照环保、城管等相关单位批准的运输行车路线行驶,在规定的弃土场弃土,运土车辆在出厂前进行清洗,并排专人检查,符合环卫要求后方可出场,不允许私自运土和弃土。沉井施工挖掘机停放示意图如下:

4、沉井下沉后接高混凝土时的稳定措施
本工程沉井计划分四次制作,三次下沉,当沉井第一次下沉以后,紧接着是沉井的第二次制作,即沉井继续接高。此时由于沉井最上部的几米高度高出地面,井壁外侧不接触地层土质,没有摩擦力。属于自重增加,摩擦力没有相应增加的状况,因此,这种工况需要考虑防止和避免沉井自行下沉或倾斜,一般情况下,沉井在下沉期间,下沉系数K1>1,当沉井井壁接高时,下沉稳定系数K2必须小于1,这时对沉井的下沉稳定系数进行计算,如沉井下沉稳定系数满足K2<1,则认为地基是稳定的,沉井不会发生自行下沉或倾斜,如沉井下沉稳定系数不满足K2<1的条件,则需要在井内填土和灌水等临时措施,来保证沉井接高时的地基稳定。这项沉井下沉系数计算在本方案计算章节有专门的计算过程和计算结果。
(六)封底
当沉井下沉到距离设计标高0.1m(规范规定)时停止挖土,由于宁波地区地质特殊,大部分都是软土,根据以往施工经验,当沉井下沉至距离设计标高0.2～0.3m左右时,就要停止挖土,注意观察,靠自重下沉至设计标高,沉井即将下沉到位后,加强观测,当自沉速率小于10mm/8h时,方可进行封底。封底前,确认挖土面的标高。此处封底采用干封底措施,确保沉井封底效果,封底示意图如下所示:

(七)底板施工
沉井封底混凝土施工完毕,需要进行必要养护,使其具备一定强度后,方可进行底板施工,根据设计要求,底板混凝土厚度为0.8m,强度等级为C40S6,保护层厚度为50mm,由于沉井井壁施工时设有预埋钢筋,在底板钢筋绑扎时,需要与井壁预埋钢筋进行有效连接。底板钢筋绑扎前需对封底混凝土表面进行清理,并在表面做标记,作为底板钢筋间距的控制点位。钢筋绑扎完成后,项目部进行检查验收,完善手续且符合要求后,方可浇筑混凝土。混凝土浇筑和养护均按照井壁混凝土施工的要求进行作业。
(八)顶板施工
底板施工完成后进行顶管施工,并进行闭水试验合格后,施工顶板。顶板采用扣件式满堂支模架法浇筑。混凝土强度达到设计强度后拆除支架、模板,然后回填。
井内梁及顶板满堂支模架计算详见附件。
(九)老井改造措施
1、现状调查
从现场对老井进行调查,老工作井均位于泵房附近。井筒标高为现状原地面标高,井筒口径Φ700mm,老井盖板采用钢筋混凝土现浇盖板。
由于老井还未投入使用,但老井完成时间较长,可能存在有毒有害气体。我项目部采用直接将老井盖板凿开,用手提气体监测仪器监测有毒有害气体,之后进行水泵抽水,待沉井内水抽干净后,进行顶管施工。
2、老井凿开及进洞施工方案
根据以往经验,安排管道顶进至老井与老井开孔结束的时间节点几乎同时,使顶管顶进能够不停止,一旦停止,管壁与泥土加紧粘结,增加阻力,影响顶进。
顶进连接需要在老井上做许多工作:
2.1打开老井盖板以及与之相连的另一老井的井盖,暴露至少24小时,以此进行排毒,必要时同时采用通风机(空压机)吹风加速排毒。
2.2对老井内的已有洞口进行封堵,新建管道进洞前做好排干井内污水和开凿进洞口二项准备工作。
2.3对老井井口四周进行彩钢板围护;
2.4带有防毒面具的工作人员下到沉井中,用砖砌体封堵老井中预留洞口,(不是顶管的洞口),防止有少量污水不断往老井中渗入,给顶管施工造成一定的困难。
2.5自备排水泵抽干老井内的积水。
2.6顶管测量人员戴好防毒面具,系好救生绳,下到老井内确定顶进的中心位置及标高。
2.7新建沉井往老井进行顶管施工,顶至老井井壁时,停止顶进。
2.8施工人员在老井顶板上凿除一个洞口,切割钢筋,严禁使用明火,应采用液压钳或砂轮机将洞口的钢筋切断,工具管顶至井中,然后用专用设备对工具管进行分解,将管子与井壁四周的空隙用高标号细石混凝土填满,并将井内的淤泥、杂物清除干净。
三、沉井下沉施工质量通病防治
根据本工程的土质、水文以及以往在宁波地区的施工经验判断,本工程沉井在下沉过程中可能出现的质量通病主要有以下几种,并提出针对性的预防和处理方法。
(一)下沉过快
沉井下沉速度超过吸泥速度,出现异常情况。
1、原因分析
A、遇软弱土层,土的耐压强度小,使下沉速度超过吸泥速度;
B、长期抽水或因砂性土的流动,使井壁与土间磨擦力减小;
C、沉井外部土液化。
2、预防措施和处理方法
A、可用木垛在定位垫架处给以支承,并重新调整吸泥,先冲刷中间土体,后冲刷刃脚四周土体;
B、采用不排水法下沉,增加浮力;
C、在沉井外壁间填粗糙材料,或将井筒外的土夯实,增大摩阻力;如沉井外部的土液化发生虚坑时,可填碎石处理;
(二)下沉过慢
沉井下沉速度很慢,甚至不下沉。
1、原因分析
A、沉井自重不够,不能克服四周井壁与土层摩阻力和刃脚下土的正面阻力;
B、向刃脚方向削土深度不够,正面阻力过大;
C、井壁制作表面粗糙,高低不平,与土的摩阻力加大;
D、刃脚被砂砾、卵石层及粗砂