1、嘉兴市联合污水处理有限责任公司嘉兴市长水路 3#污水泵站（亚欧路）连接管工程顶管工作井、接收井沉井施工方案编制人： （项目技术负责人）审核人： （项目经理）审批人： （单位技术负责人）编制单位：浙江协和建设有限公司编制日期：2011 年 11 月 5 日沉井施工方案一、 工程概况亚欧路污水管工程管道采用顶管法施工，顶管工作井、接收井均采用沉井方式施工，沉井采用 C30 钢筋混凝土，抗渗等级 P6，井壁厚 600mm。具体数量如下：序号 井 号 工 作 井 类 型井 身 尺 寸mm设 计 井顶 标 高 m管 内 底标 高 m井 深m沉 井 底 板标 高 m沉 井 刃脚 底 标高 m设 计 沉 井
2、顶 板 标 高 m1 亚欧路 W01 顶管接收井 4500*3000 2.859 -3.866 6.725 6.725 -5.850 2.0002 亚欧路 W02 顶 管 工 作 井 兼闸 门 井 7500*3000 3.600 -4.000 7.600 7.015 -6.150 1.2003 亚欧路 W03 顶管工作井 7500*3000 2.890 -4.894 7.784 7.784 -7.050 2.0004 亚欧路 W04 顶管接收井 4500*3000 2.890 -5.000 7.890 7.890 -6.950 2.0005 亚欧路 W05 顶管工作井 7500*3000 2.
3、835 -2.578 5.413 5.413 -4.650 2.0006 亚欧路 W06 顶管接收井 4500*3000 2.770 -2.646 5.416 5.416 -4.650 2.0007 亚欧路 W07 顶管工作井 7500*3000 2.784 -2.772 5.556 5.556 -5.000 2.0008 亚欧路 W08 顶管接收井 4500*3000 3.068 -4.786 7.854 7.854 -6.950 2.000二、施工工艺根据地质勘察报告，顶管工作井 W02 沉井将穿越 1.60.30 的粉质粘土层、0.30-1.70m 的淤泥质粉质粘土层、-1.70-6.0
4、0m 的粉质粘土层，最终沉入粉砂夹土层；W03 沉井将穿越 2.06-0.34m 的粉质粘土层，最终沉入粉砂夹土层；W05沉井将穿越 1.68-0.22m 的粉质粘土层，-0.22-2.12m 的淤泥质粉质粘土层、最终沉入粉质粘土层；W07 沉井将穿越 1.870.07m 的粉质粘土层、0.07-1.83m 的淤泥质粉质粘土层，-1.83-6.03m 的粉质粘土层，最终沉入粉砂夹粉土层；顶管接收井 W1 沉井将穿越 1.770.37 的粉质粘土层、0.37-1.43m 的淤泥质粉质粘土层、-1.43-5.33m 的粉质粘土层，最终沉入粉砂夹土层；W04 沉井将穿越 2.080.38m的粉质粘土
5、层，0.38-1.42m 的淤泥质粉质粘土层、-1.42-4.52m 的粉质粘土层，最终沉入粉砂夹粉土层；W06 将穿越 1.91-0.19m 的粉质粘土层，-0.19-2.09m的淤泥质粉质粘土层，最终沉入粉质粘土层；W08 沉井将穿越 1.7-0.9m 的粉质粘土层，-0.9-5.80m 的粉质粘土层、最终粉质粘土层。根据据沉井的高度，穿越土层状况和周围环境条件，确定亚欧路顶管工作井 W03沉井采取分节制作、一次下沉和不排水下沉法施工、水下封底的施工方案；亚欧路顶管工作井及接收井 W01、W02、W04、W05、W06、W07、W08 沉井采取分节制作、一次下沉和排水干挖土、干封底的施工方
6、案。排水法顶管工作井、接收井沉井施工工艺流程：测量放样定井位基坑施工砂垫层和混凝土垫层施工第一、第二节沉井制作打设轻型井点沉井下沉C15 素砼垫层钢筋混凝土封底顶板等施工。不排水法顶管工作井沉井施工工艺流程：测量放样定井位基坑施工砂垫层和混凝土垫层施工第一、第二节沉井制作沉井下沉C20 砼水下封底钢筋混凝土封底顶板等施工。三、施工方法1、基坑开挖顶管工作井基坑底平面尺寸 6.2m10.7m，基坑上口尺寸为 12.0m16.5m，顶管接收井基坑底平面尺寸 6.2m7.7m，基坑上口尺寸为 12.0m13.5m，开挖深度均为3.0m。沿基坑四周设置 300mm400mm 排水明沟，在东南角设一个集
7、水井，排除坑内积水。2、砂垫层、素混凝土垫层施工（以顶管工作井为例）素混凝土垫层为 C20 混凝土浇筑，宽度 B 为 600mm（刃脚宽度 400mm，每边各加100mm） ，厚度为 150mm。2.1、W02、W05、W07 沉井砂垫层厚度计算（第一节沉井制作高度 h 为 3.6m）：第一节沉井每米荷载 G=0.6m3.6m1m26.0KN/m3=56.2KN砂垫层面平均压力 P=GB1m=56.2KN0.6m1m=93.7KPa地基承载力 f=70KPa(根据地质勘察报告淤泥质粉质粘土地质承载力数据)地基承载力须满足以下公式：fP=G(B2htg22.5)1mh=(Gf-0.6)（2htg
8、22.5）=(56.270-0.6)（20.558）=0.18m砂垫层厚度取 0.3m 可满足地质承载力要求P=G(B2htg22.5)1m=56.2(0.620.30.558)=60.1KPa复核结论：P=66.1KPaf=70KPa,砂垫层厚度为 0.3 米能满足地基容许承载力的要求。2.2、W03 沉井砂垫层厚度计算（第一节沉井制作高度 h 为 4.5m）：第一节沉井每米荷载 G=0.6m4.5m1m26.0KN/m3=70.2KN砂垫层面平均压力 P=GB1m=70.2KN0.6m1m=117.0KPa地基承载力 f=95KPa(根据地质勘察报告粉质粘土地质承载力数据)地基承载力须满足
9、以下公式：fP=G(B2htg22.5)1mh=(Gf-0.6)2htg22.5=(70.295-0.6)20.558=0.15m砂垫层厚度取 0.2m 可满足地质承载力要求P=G(B2htg22.5)1m=70.2(0.620.20.558)=85.3KPa复核结论：P=85.3KPaf=95KPa,砂垫层厚度为 0.2 米能满足地基容许承载力的要求。砂垫层满铺，摊铺时要浇水，采用平板振捣器振捣密实。砂垫层摊铺达到要求后，做素混凝土垫层，素混凝土垫层做成“凸”形台阶状，总厚度为 15cm，上台阶 5cm，下台阶 10cm，上台阶宽度同刃脚宽度 40cm，沉井刃脚外侧下台阶宽度 150mm，沉
10、井刃脚内侧下台阶宽度刃脚斜面 350mm 加 150mm，总宽度为1050mm，混凝土强度等级为 C20 砼。3、沉井结构制作根据设计及本工程施工要求，井体总高度为 6.659.05m ,沉井分二节制作，一次下沉。W1、W02、W05、W6、W07 沉井制作高度：第一节沉井制作高度为 3.6 米；第二节沉井制作高度为 2.753.95 米；W03、W4、W8 沉井制作高度：第一节沉井制作高度为 4.5 米；第二节沉井制作高度为 4.154.25 米；3.1 沉井钢筋工程沉井钢筋现场设加工场成型制作，井壁钢筋分二次绑扎接高，16 以上钢筋采取闪光对焊工艺接长，绑扎时接头相互交叉。井壁双层钢筋用
11、10 钢筋撑脚把网片撑开。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，方可进行模板施工。3.2 沉井模板工程沉井制作模板采用复合模板及钢管围檩，对拉止水螺栓为 14mm 圆钢，外脚手架与模板竖围檩连接，但能上、下滑动，避免浇筑混凝土时沉井下沉影响模板安全性。由于沉井总高度 6.659.05 米，井身混凝土分二节浇捣，模板同样分二节安装。井筒模板采用 18mm 复合模板、48 水平环型
12、钢管及垂直立管和 14 止水螺杆互相搭配，以保证模板的稳定、牢固、密封。螺栓间距为 500mm,固定模板用的对拉螺栓中间设置止水片，并焊接牢固，在割除外露螺栓时需凹入混凝土 2-3cm,并用防水砂浆二次抹平，第二次表面抹平掺入膨胀水泥，确保对拉螺栓处不渗漏。井身内模支架采用 48 钢管支撑。钢管支架必须架设稳固，采用对撑支架，与模板架立钢管可靠连接，增加内模的稳定性。3.3 混凝土、养护及拆模根据进度及质量要求，采用 C30 商品混凝土泵送，抗渗等级 P6，坍落度 1016cm , 汽车泵输送，浇筑时每层高度不宜超过 1.0m , 并按顺序均匀的进行。提供的商品混凝土，要确保混凝土的连续供应，
13、避免产生冷缝，引起渗漏。混凝土必须浇捣密实，采用机械振捣时，插入振捣器插入间距不应超过有效半径 1.5 倍。要避免欠振、漏振和过振。在施工缝和埋设件附近振捣密实。应避免振捣器触及模板、止水带、和埋设件等。混凝土浇筑后及时加强养护，加盖草包及浇水湿润，并确保带模养护时间，拆模后外侧立面包裹塑料薄膜养护。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 34 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
14、最后一排模板，利于向上接模。4、轻型井点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。 、井点布置 在沉井基坑四周设置封闭式轻型井点降水，轻型井点距井壁 3m，轻型井点系统由井点管、联接管（橡胶或钢管） 、总管和抽水设备所组成。其中实管 9m，滤管 1.5m。地下水经井点管、联接管和总管由抽水设备抽走。井点系统布置采用单排线状井点，井点管位于沟槽上口宽度以外 1m。在井点管延长线位置上挖一 5050cm 断面的泄水沟，再在井点管位置上做好标志，井点管间距为 1.5m。、井点施工 A、井点管的埋设采用用套筒式冲孔法埋设
15、井点管。 B、套筒直径 30cm，长度约 10m，底部呈锯齿形。上部有提梁，用起重机吊住并上下移动，套筒内有水枪，水枪直径 75mm，喷嘴直径 20mm，由多级水泵供给高压水，水压 0.60.8MPa，冲孔深度比滤管底深 0.5m 左右； C、井孔冲成后，拔出套筒并立即插入井点管，在保障居中并垂直情况下，向孔内填装滤料，直到距地面 1m 深的范围内，用粘土填实，以防漏气。 D、井点管埋设后，即可接通总管和抽水系统，进行试抽，检查抽水效果。 、轻型井点注意事项 A、做好准备工作：做好抽水试验，分析水文地质条件，使井位、井深、滤管长度、标高设计合理可靠。 B、超前降水：降水领先、开槽在后。在施工过
16、程中始终保持干槽作业，降水速度超前于挖槽速度。地下水位降至槽底以下 0.50.8m 之后，才能开始挖槽，并在施工过程中始终保持这水位。 C、冲点注意操作安全：查清地下障碍物、和地面供电线路保持安全距离。 D、井点滤管（花管）孔眼底总面积不小于立管截面面积；骨架、支撑、滤网等均仔细检查完好，加以保护、扎紧；滤料符合滤管要求，洁净无杂物。 E、井点管组装严密、不漏气、减少接头。 F、冲点时保护好已冲好的井点，防止泥水和杂物流入井点管中。 G、分层填滤料、分层封粘土，认真操作保证降水效果。 H、泵体与进水干管总管连接痛心紧密，在一整体地坪上安装，防止不同沉降。5、沉井下沉及封底5.1 排水法下沉及封
17、底5.1.2 下沉前，在沉井外壁刷冷底子油一道，涂热沥青两道。5.1.3 排水下沉时，采用机械配合人工进行挖土，先由井中央挖向四周，每层挖土厚 0.40.5m，在刃脚处留 11.5m 台阶。沿井壁每 23m 一段向刃脚方向逐层全面、对称、均匀的削落台阶，每次削 510cm；当土层经不住刃脚的挤压破裂，沉井便在自重作用下均匀破土下沉。5.1.4 挖土时各井孔的土面高差一般不宜超过 0.5m。5.1.5 助沉纠偏5.1.5.1 沉井下沉过程中，刃脚下产生地基反力，当沉井下沉系数小于设计下沉系数时，允许采用加载助沉，加载平台应符合重物堆放方便和结构安全等要求，重物堆放重心应根据施工组织设计规定，加载
18、时加载范围内的其他工作应停止。沉井下沉到设计标高时应先卸载，卸下的重物应随卸随运，不应堆放在沉井边。5.1.5.2 沉井纠偏应根据测量资料随偏随纠，当沉井偏斜达到允许值的 14 时便要纠偏，沉井下沉过程中要做到勤测、勤纠、缓纠。5.1.5.3 沉井初沉阶段纠偏应根据“沉多则少挖” “沉少则多挖”的原则在开挖中纠偏。刃脚下挖土要逐步扩大，不能一次过量掏挖，不要通过大量挖土来纠偏。5.1.5.4 水或冲气方法纠正井体倾斜时，可在沉井偏高的一例在井壁外插入射水管或冲气管进行射水或冲气，减少井壁摩阻力。射水或冲气管亦可预埋设在井壁内适当位置，供纠偏时按照偏斜方法进行纠偏。用射水法纠偏后如留有射水孔宜用
19、厚触变泥浆或砂土填满。5.1.5.5 井下沉过快时，在沉井外壁间填粗糙材料，或将井筒外的土夯实，加大摩阻力。5.1.6 下沉观测5.1.6.1 沉井下沉时应注意观测，刃脚标高每班至少测量一次，轴线位移 23 天测一次，当沉井每次下沉稳定后应进行高差和中心位移测量。5.1.6.2 初沉阶段每 2h 至少测量一次，必要时应连续观测、及时纠偏。5.1.6.3 终沉阶段每小时至少测量一次，在软土地层中如停止挖土后沉井仍不能自沉时应立即采取措施控制下沉。当沉井下沉接近设计标高时应加强观测，待 8h 内沉井自沉累计不大于 10mm 时方可进行封底，此时井体的标高位移和倾斜应在允许偏差范围内，并经检验合格。
20、5.1.7、 沉井封底沉井下沉到位后，观测沉井在 8h 内累计沉降量小于 10mm 时,方可进行封底。(1)准备工作沉井下沉至设计标高的要求范围内，经沉降观测沉降率在允许范围内即可进行封底。沉井封底前应绘出沉井内开挖锅底简图。本工程在井点降水条件下施工，在封底前应用大石块先将刃脚下垫实，同时应加强井点降水保持连续抽水。封底前应准备好集水井筒。(2) 干封底与浇筑钢筋混凝土底板：封底前应整理好锅底和清除浮泥，对新老混凝土接触面应凿毛清洗，井内积水应尽量排干并在每个井格底部中央设置一个集水井，其深度和大小要满足水泵吸水要求。本工程封底前，先铺 7：3 砂砾石垫层压实，填平整实后再浇筑 100mm
21、厚 C15 素混凝土封底，须沿井壁四周向中央进行。素混凝土封底一次浇筑、分格、逐段、对称进行，不得中途停顿，避免产生施工缝而造成渗漏现象。混凝土封底的同时集水井不得填没，排水工作继续进行，以保证混凝土在终凝前不浸水。素混凝土封底的表面应平整，当强度达到设计强度的 25以上后，在上面绑扎底板钢筋。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
22、轨（60 钢轨制作） ，作为顶管导向用。5.2 不排水法下沉在沉井下沉施工中，实现水力机械化，即用高压射水冲碎土层后，用水力吸泥机将泥浆及土的碎块排到井外，使沉井下沉。这种施工方法，设备简单，效果显著，采用这种方法进行沉井下沉，可以达到加快施工进度的目的。运行机理主要是利用高压水泵将高压水流通过进水管分别流进沉井内的高压水枪和水力吸泥机，利用高压水枪射出的高压水流冲刷土层，使其形成一定稠度的泥浆汇流至集泥坑，然后用水力吸泥机（或空气吸泥机）将泥浆吸出，从排泥管排出井外。特别强调的是，冲粘性土时应使喷嘴接近 90o 角冲刷立面，将立面底部冲成缺口使之塌落。沉井水力机械除土的主要特点是利用高压射水
23、来代替人工进行沉井下沉的全部作业，它包括土的切割、冲刷、搅动及所形成泥浆的排除，如图 2 所示。沉井下沉所使用的水力机械设备主要由水泵、进水管路、水力冲泥机、水力吸泥机以及排泥管路等组成。一般情况下，每套 6 英寸水力机械包括：一台 6DA 型水泵、水力冲泥机（水枪）12 台、水力吸泥机（直径 150mm）1 台及相应的管路。高压射水是由高压水泵供给的，水力冲泥机及水力吸泥机可由同一高压水泵供水，也可以由两台高压水泵分别供水。图 2 沉井水力机械施工示意图取土顺序和泥浆平衡取土顺序为先中央后四周，并沿刃脚留土台，最后对称分层冲挖，不断冲空刃脚踏面下的土层。施工时，应使高压水枪冲入井底的泥浆量和
24、渗入的水量与水力吸泥机吸出的泥浆量保持平衡。在使用高压水枪冲刷井内土层的作业中，应将各种土调制成为适宜的稠度，其泥浆密度的掌握指标为：砂土类为 1.081.18；粘性土为1.091.20。当水力机械系统正常工作时，各部分水量应符合下列平衡条件：Q 泵 =Q 冲 +Q 吸机Q 总 =Q 吸机 +Q 泥Q 泥 =Q 冲 + Q 土 +Q 渗式中 Q 泵 水泵出水量（米 3/小时） ；Q 冲 水力冲泥机的耗水量（m 3/h） ；Q 吸机 水力吸泥机的耗水量（m 3/h） ；Q 总 水力吸泥机总排水量（m 3/h） ；Q 泥 水力吸泥机吸入的泥浆量（m 3/h） ；Q 土 由沉井内排出土的数量（m 3/h） ；Q 渗 渗入沉井内的水量（m 3/h） 。由水泵站供给水力吸泥机、水力冲泥机的高压水与渗进沉井内的水量之和，应与水力吸泥机的排水量平衡。水力冲泥机的应用凡水力机械化除土法，普遍采用水力冲泥机（水枪） 。使用水力冲泥机时，不仅利用其射流来冲刷切割土层，而且还利用射流来搅动土层，使之形成泥浆。因此，须以高压（1015kg/cm 2以上）的水流供给水力冲泥机，当高压水流通过喷嘴时，具有很大的速度，能产生相当大的破坏力。如图 3 所示。水力冲泥机的作用是将土冲成泥浆使之流向集泥坑，但在冲除颗粒较大或较坚图（3）水力冲泥机
