頂管工作井“圓形模板支撐體系”支護施工工法

頂管工作井“圓形模板支撐體系”支護施工工法1.前言隨著城市綜合管網(wǎng)的不斷建設(shè)，城市地下管網(wǎng)錯綜復雜，地下管線埋設(shè)較深時，施工難以采用大開挖形式進行施工，所以在城市施工較深管網(wǎng)時，通常采用頂管法進行施工。目前，頂管工作井多為圓形工作井，圓形工作井的護壁模板加固穩(wěn)定性難以保證，傳統(tǒng)支護方法一般采用鋼管或木方作為簡單的支撐結(jié)構(gòu)，該支護方法穩(wěn)定性差、模板體系整體性差、裝拆繁雜、施工難度大、費時費力、且施工時容易發(fā)生漲?，F(xiàn)象，進而影響頂管工作井的成型質(zhì)量。為解決上述圓形工作井中護壁模板支撐結(jié)構(gòu)中存在的技術(shù)問題，降低施工難度，提高頂管工作井的成型質(zhì)量，在大運會主會場周邊基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目和富順縣西禪寺隧道人防工程及連接線項目頂管工作井施工過程中，使用“圓形模板支撐體系”進行護壁模板加固，成功摸索出了頂管工作井“圓形模板支撐體系”支護施工方法，進而形成本工法。該法施工方便快捷，且“圓形模板支撐體系”可周轉(zhuǎn)使用，成本較低，是一種發(fā)展前景較好的施工方法。并且通過對該工法的應用及總結(jié)，成功申請了一項國家實用新型專利“一種圓形工作坑模板支撐結(jié)構(gòu)”。2.工法特點2.1“圓形模板支撐體系”包括定位構(gòu)件、鋼管和多條絲桿組件；多條絲桿組件通過鋼管沿水平方向均勻分布于定位構(gòu)件的周向上，并能夠沿水平方向伸縮；定位構(gòu)件設(shè)置于圓形模板的圓心位置，絲桿組件的一端連接于定位構(gòu)件上，絲桿組件的另一端能夠抵接于圓形模板的內(nèi)壁上。2.2“圓形模板支撐體系”安拆便捷，工藝簡單，可周轉(zhuǎn)使用，成本低。2.3對比原有護壁模板支撐結(jié)構(gòu)，使用“圓形模板支撐體系”進行護壁模板加固，施工質(zhì)量能得到有效的保證，結(jié)構(gòu)安全可靠，護壁垂直度有保障，工作井成型質(zhì)量顯著提高。3.適用范圍本工法適用于城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)頂管圓形工作井、接收井施工。適用于無水或少水地質(zhì)，必要時增加輔助降水措施。對周邊環(huán)境影響小，占用場地少，施工快速便捷，結(jié)構(gòu)安全可靠。4.工藝原理通過對擬施工工作井的受力進行分析，綜合考慮施工現(xiàn)場環(huán)境，使用“圓形模板支撐體系”進行護壁模板支護。該支撐體系將絲桿組件與鋼管組成的整體進行固定，保證了支撐體系的一體性，絲桿組件與鋼管組成的整體繞頂管工作井圓形模板均勻分布且對稱設(shè)置，各根鋼管內(nèi)側(cè)端部穿過定位結(jié)構(gòu)連接在一起相互支撐，使得整個支撐體系達到受力平衡狀態(tài)，可以達到極佳的支護效果。護壁施工完成后以結(jié)構(gòu)自身作為擋土結(jié)構(gòu)。整個工作井按豎向分段，自上而下逐節(jié)開挖施工。圖4-1“圓形模板支撐體系”示意圖5.施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程5.2操作要點5.2.1施工準備1、熟悉設(shè)計文件，理解設(shè)計意圖，調(diào)查頂管工作井周邊環(huán)境，調(diào)查既有管線種類、位置，仔細核對污水管長度、交角、位置、標高、地形、地質(zhì)情況與設(shè)計是否相符。規(guī)劃好施工運輸便道，根據(jù)開挖土方選擇棄渣場，規(guī)劃運輸路線。辦理好相關(guān)施工許可證。2、編制施工安全專項方案并組織專家論證，根據(jù)施工方案選擇專業(yè)施工隊伍，并選定符合施工方案要求的施工機械，特種作業(yè)人員持證上崗，特種機械需持有行業(yè)主管部門頒發(fā)的檢定合格證書方可進場，專家論證通過后組織技術(shù)交底。5.2.2測量放樣在開挖前，由測量工根據(jù)圖紙尺寸進行位置測放，經(jīng)校核無誤后，用石灰放出開挖邊線，并用醒目的標記在基坑中間標出十字線。5.2.3開挖至第一層護壁深度1、采用人工配合機械從上至下逐層挖土至圖紙設(shè)計深度（每層開挖深度為50cm），挖土順序為先中間后周邊。其尺寸允許偏差不超過100mm。按標出的十字線吊線檢查井中心位置和井的尺寸。2、井內(nèi)的土方采用電動卷揚機提升到地面，從井下挖出來的土方利用手推車運送到基坑邊臨時堆土區(qū)，及時外運或視土質(zhì)情況用于填方，以方便后面工序施工。5.2.4護壁鋼筋安裝采用預先下料、井下綁扎的施工方法。預先按照設(shè)計圖紙在鋼筋加工場進行鋼筋下料加工，具備鋼筋綁扎條件后，將加工好的鋼筋運送至井下進行安裝。護壁高度嚴格按照圖紙施工，豎向鋼筋下料加長200mm，便于搭接。鋼筋安裝好后，經(jīng)建設(shè)單位和監(jiān)理驗收合格后，方可進行下道工序施工。5.2.5護壁模板支設(shè)1、“圓形模板支撐體系”預制1）根據(jù)圓形工作坑的直徑，選擇合適尺寸的鋼管：鋼管的直徑為48.3mm，鋼管的長度比工作坑半徑短10cm。2）根據(jù)圓形模板的高度，制作定位構(gòu)件：定位構(gòu)件位于圓形工作坑圓心處，整體呈圓柱狀結(jié)構(gòu)，為直徑16mm的HRB400鋼筋焊接而成，定位構(gòu)件包含水平圓形定位筋、水平直形定位筋以及豎向插打入土體的直形定位筋；水平圓形定位筋包括兩層，兩層水平圓形定位筋沿豎直方向間隔8cm分布于圓柱狀支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)；每層水平圓形定位筋上分布有4根水平直形定位筋，每根水平直形定位筋超出平圓形定位筋5cm；豎向插打入土體的豎向直形定位筋共12根，繞水平圓形定位筋均勻布置，豎向直形定位筋沿豎直方向插裝在土體內(nèi)20cm，豎向直形定位筋整體長度比模板高度的1/2長出30cm，豎向直形定位筋的頂部高出上層水平圓形定位筋5cm，這樣能夠最大程度適應不同尺寸的圓形工作坑。3）采購合適的絲桿組件和調(diào)節(jié)螺母：絲杠的長度為20cm。2、模板支設(shè)護壁模板采用定型鋼模板，按井徑分塊拼裝，安裝之前涂刷脫模劑，安裝時定型鋼模板采用U型扣件及對拉螺栓連接及固定。同時在工作井內(nèi)部，拼裝支撐體加固護壁模板：先將定位構(gòu)件插打入土體；再將鋼管內(nèi)側(cè)端部通過定位構(gòu)件固定；最后連接絲桿組件和鋼管，通過調(diào)節(jié)螺母調(diào)節(jié)絲杠外露長度，使得支撐體與井壁圓形模板整體達到受力平衡狀態(tài)。5.2.6混凝土澆筑護壁混凝土按設(shè)計要求采用相應強度的商品混凝土，混凝土利用吊桶下送，澆筑時應對稱澆筑，防止模板側(cè)移，混凝土采用插入式振動器振搗，各插點的間距不宜超過振動棒長度且均勻布置，并正確掌握振搗時間，振至泛漿不再冒泡為止，振搗要均勻密實，盡量避免碰撞鋼筋、模板等，每次分層厚度為200mm，振搗上層混凝土時，振動棒應插入下層尚未初凝的混凝土層至少50mm，保證上、下兩層混凝土結(jié)合良好，注意防止漏振。5.2.7拆模、養(yǎng)護混凝土澆筑完終凝12小時后，應及時澆水養(yǎng)護。護壁強度達到設(shè)計強度60%以上時才能拆模，拆模先由外到內(nèi)拆除圓形支撐體系，再拆除模板。拆模后覆蓋薄膜澆水養(yǎng)護，澆水次數(shù)以混凝土表面保持濕潤為準，養(yǎng)護時間不少于14天。5.2.8表層護襯施工按照設(shè)計圖紙要求采用預制、磚砌或者現(xiàn)澆等工藝施工表層護襯，護襯要與首節(jié)護壁連接嚴密，以發(fā)揮擋水及擋土的作用。5.2.9底板施工1、最后一節(jié)護壁完成并拆除模板后，即可進行素混凝土墊層鋪設(shè)，按設(shè)計要求澆筑素混凝土墊層。墊層初凝后，在墊層上彈出各種鋼筋安裝定位線，底板鋼筋將根據(jù)彈出的定位線進行安裝。2、鋼筋采用預先下料、井下綁扎的施工方法，預先按照設(shè)計圖紙在鋼筋加工場進行鋼筋下料加工，具備鋼筋綁扎條件后，將加工好的鋼筋運送至井下進行安裝。在底板底筋下面放好墊塊，保證底筋有足夠的保護層；底、面筋之間采用Φ14馬凳架起，間距1500mm，架立筋需與鋼筋焊接牢固，保證其穩(wěn)定性。3、鋼筋網(wǎng)的綁扎：按圖紙設(shè)計要求布置鋼筋網(wǎng)、設(shè)置墊塊保證保護層厚度、提前綁扎安裝內(nèi)襯結(jié)構(gòu)插筋。4、底板混凝土的澆筑：按設(shè)計要求采用相應強度的商品混凝土，混凝土澆筑前24小時內(nèi)對墊層進行灑水濕潤。混凝土澆注要連續(xù)，不留任何施工冷縫。振搗密實后用刮尺修平，初凝后為了防止板面出現(xiàn)收縮裂縫，再用灰匙壓抹表面。5.2.10基坑監(jiān)測根據(jù)設(shè)計和規(guī)范要求、基坑監(jiān)測的基本原則及本工程實際情況，工作井施工期間按以下要求進行監(jiān)測（頂進期間按頂管專項施工方案中的相關(guān)要求進行監(jiān)測）：1、監(jiān)測內(nèi)容表5.2.10-1監(jiān)測內(nèi)容一覽表序號監(jiān)測項目監(jiān)測位置（對象）監(jiān)測精度監(jiān)測儀器監(jiān)測點數(shù)（在四周均勻設(shè)置）1工作井頂部水平位移工作井頂部2″全站儀102工作井邊土體沉降工作井邊土體2″水準儀202、監(jiān)測頻率表5.2.10-2監(jiān)測頻率一覽表施工工況工作井開挖至底板澆筑完成后3天（H為工作井深度）監(jiān)測頻率土方開挖至0-H/3時：1次/3天土方開挖至H/3-2H/3時：1次/2天土方開挖至2H/3-H時：1次/天5.3勞動力組織（見表5.3）表5.3勞動力組織情況表序號單項工程所需人數(shù)備注1管理人員42技術(shù)人員43土方開挖、轉(zhuǎn)運64鋼筋工程125混凝土工程126雜工5合計43人6.材料與設(shè)備6.1材料本工法采用的主要材料見表6.1。表6.1主要材料表序號材料名稱規(guī)格單位用途1定型鋼模板按工作井設(shè)計尺寸㎡護壁2鋼管按工作井直徑cm支撐體系3絲桿200*48mm支撐體系4調(diào)節(jié)螺母10*2cm支撐體系5鋼筋HRB400t護壁、支撐體系6混凝土按設(shè)計強度m3護壁6.2設(shè)備本工法采用的主要設(shè)備見表6.2。表6.2主要設(shè)備表序號設(shè)備名稱規(guī)格技術(shù)指標用途1挖掘機CY250C/DY100臺開挖出土2裝載機ZLM50E-2臺土方轉(zhuǎn)運3裝載機ZLM30E-1臺土方轉(zhuǎn)運4電動卷揚機Y132M-4臺出土、垂直運送各類材料及構(gòu)件5深井泵2.2KW臺抽水、降水6自卸汽車20T臺棄土轉(zhuǎn)運7灑水車東風15t臺環(huán)保降塵8全站儀索佳250X臺施工測量9焊機BX6-200臺焊接小型構(gòu)件7.質(zhì)量控制7.1應遵循的質(zhì)量標準7.1.1《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》JGJ120-20127.1.2《給水排水構(gòu)筑物工程施工及驗收規(guī)范》GB50141-20087.1.3《給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程(附條文說明)》CECS246-20087.1.4《混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范》GB50010-20107.1.5《城鎮(zhèn)給水排水技術(shù)規(guī)范》GB50788-20127.1.6《工程測量規(guī)范》GB50026-20077.1.7《鋼筋焊接及驗收規(guī)程》JGJ18-20127.2質(zhì)量控制要求7.2.1主控項目1、工程原材料、成品、半成品的產(chǎn)品質(zhì)量應符合國家相關(guān)標準規(guī)定和設(shè)計要求。檢查方法：檢查產(chǎn)品質(zhì)量合格證、出廠檢驗報告和進場復驗報告。2、支撐體系剛度和尺寸應滿足設(shè)計及相關(guān)規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)安裝完畢后要與模板整體達到受力平衡狀態(tài)。檢查方法：觀察，按規(guī)范規(guī)定逐個進行檢查，檢查施工記錄。3、工作井結(jié)構(gòu)的強度、剛度和尺寸應滿足設(shè)計要求，結(jié)構(gòu)無滴漏和線流現(xiàn)象。檢查方法：觀察，按規(guī)范規(guī)定逐座進行檢查，檢查施工記錄。4、混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓強度等級、抗?jié)B等級符合設(shè)計要求。檢查數(shù)量：沉井及其他現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的同一配合比混凝土，每工作班且每澆筑100m，為一個驗收批，抗壓強度試塊留置不應少于1組；每澆筑500m3混凝土抗?jié)B試塊留置不應少于1組。檢查方法：檢查混凝土澆筑記錄，檢查試塊的抗壓強度、抗?jié)B試驗報告。7.2.2一般項目1、結(jié)構(gòu)無明顯滲水和水珠現(xiàn)象。檢查方法：按相關(guān)規(guī)范規(guī)定逐座觀察。2、頂管頂進工作井的后背墻應堅實、平整，后座與井壁后背墻聯(lián)系緊密。檢査方法：逐個觀察；檢查相關(guān)施工記錄。8.應用實例大運會主會場周邊基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目一怡嶺路（環(huán)湖南路以南段）、桃源路、董郎路富順縣西禪寺隧道人防工程及連接線項目8.1工程概況本工法成功應用于大運會主會場周邊基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目一怡嶺路（環(huán)湖南路以南段）、桃源路、董郎路和富順縣西禪寺隧道人防工程及連接線項目。大運會主會場周邊基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目一怡嶺路（環(huán)湖南路以南段）、桃源路、董郎路部分排水工程采用非開挖機