CN101638898A - 顶管竖井悬挂式施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种顶管竖井悬挂式施工方法，其特征在于：包括如下施工步骤：第一是竖井位置测量放线；第二是桩基施工，将至少四根的工程桩垂直压入地下，工程桩沿竖井周边布设；第三是分层施工，即分层开挖基坑和分层浇筑井壁，其中基坑的大小和位置与竖井相同，本步骤依次包括三个子步骤；第一子步骤是第一层即最上层的施工，开挖第一层并对该层井壁进行浇筑；第二子步骤是中间各层的施工，向下继续分层开挖并逐层进行井壁浇筑；第三子步骤是是底层的施工，开挖最底层浇筑该层井壁和井底。本发明开创了由上至下逆向浇筑井壁的施工方法，缩短了施工周期，施工中无须另外设置支护结构，解决了以往维护墙的侧向变形问题，提高了竖井的抗震能力。

Description

顶管竖井悬挂式施工方法

技术领域

本发明涉及顶管竖井的施工方法，尤其是一种顶管竖井悬挂式施工方法。

背景技术

顶管施工是城镇排水工程非开挖地下管线施工的主要施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。具有不污染环境、不影响交通、对地层结构破坏小、施工安全可靠、周期短、无需运输和堆放杂土、成本低、社会效益与经济效益显著等优点。顶管施工中必须要制作竖井(工作井、接收井等)，现有的竖井都要在测量放线、确定竖井位置后采用开挖基坑或采用沉井施工工艺的方法来施工制作，现有的竖井施工方法具有如下的缺陷：1.竖井距建筑较近时，如无防护结构则对附近建筑的安全构成威胁(容易导致附近建筑地基出现下沉现象)，如加设防护结构后施工，则需增加昂贵的防护结构成本，而防护结构在施工完毕后也不能取出重复利用，降低成本和确保建筑安全不可兼得。2.竖井位于道路上时，开挖基坑的施工方法施工所需的面积较大，需要关闭道路施工，来往车辆皆须绕行。3.现有竖井施工方法所制造出来的竖井具有易侧向变形的缺陷。4.开挖面积较大，施工周期较长。5.现有的竖井施工方法在施工时都是开挖好基坑后，由下至上浇筑井壁，没有由上至下逆向浇筑井壁的施工方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种顶管竖井悬挂式施工方法，

为实现上述目的，本发明的顶管竖井悬挂式施工方法包括如下施工步骤：第一是竖井位置测量放线；第二是桩基施工，将至少四根的工程桩垂直压入地下，所述工程桩沿竖井周边布设；第三是分层施工，即分层开挖基坑和分层浇筑井壁，其中基坑的大小和位置与竖井相同，本步骤依次包括三个子步骤；第一子步骤是第一层即最上层的施工，开挖第一层并对该层井壁进行浇筑；第二子步骤是中间各层的施工，向下继续分层开挖并逐层进行井壁浇筑；第三子步骤是是底层的施工，开挖最底层并对该层井壁和井底进行浇筑。

所述的第一子步骤依次包括如下工序：1.开挖第一层基坑；2.沿基坑周边即待浇筑的井壁位置绑扎钢筋；3.沿待浇筑的井壁位置支模板，模板将所述钢筋和所述工程桩围护在内；4.拌制混凝土；5.从模板的投料口浇筑第一层井壁，同时进行振捣，待混凝土强度达到预设强度的85％之后，进行第二子步骤；所述的第二子步骤依次包括如下工序：1.开挖下一中间层基坑；2.沿该层基坑周边即待浇筑的井壁位置绑扎钢筋；3.沿待浇筑的井壁位置支模板，模板将所述钢筋和所述工程桩围护在内；4.拌制混凝土；5.从模板的投料口浇筑该层井壁，同时进行振捣；6.接缝处理；7.待混凝土强度达到预设强度的85％之后，如果中间各层尚未施工完毕，返回第1步进行下一中间层的施工；如果中间各层上述工序已施工完毕，则进行第三子步骤；在第二子步骤进行当中，第一层的混凝土强度达到预设值的100％后，对第一层模板进行拆模；上一中间层的混凝土强度达到预设值的100％后，对上一中间层进行拆模；所述的第三子步骤依次包括如下工序：1.开挖下一中间层基坑；2.沿基坑周边以及底部即待浇筑的井壁、井底位置绑扎钢筋；3.沿待浇筑的井壁、井底位置支模板，模板将所述钢筋和所述工程桩围护在内；4.拌制混凝土；5.从模板的投料口浇筑底层井壁和井底，同时进行振捣；6.接缝处理；在第三子步骤进行当中，当第二子步骤中最底部的一层中间层的混凝土强度达到预设值的100％后，对该层进行拆模。

所述的工程桩为钢筋混凝土灌注桩或预制桩，工程桩的直径不大于竖井壁厚的三分之一。

在所述接缝处理步骤中，在各层井壁间的接缝处浇筑接缝井壁扩大头。

在混凝土初凝时进行第二次振捣。

所述混凝土的坍落度的数值范围为12±2厘米，一次混凝土摊铺高度为50厘米。

所述模板的投料口高出接缝30厘米。所述基坑每一层开挖的深度由以下公式确定：

① $H=\frac{2c}{v\sqrt{\mathrm{Ka}}},$ ②

H是单位为米的基坑开挖深度，c是单位为千牛的开挖土体的内聚力，9是单位为度的开挖土体的内摩擦角，v的单位是千牛/立方米，即单位为千牛的每立方米开挖土体的重力。

本发明具有如下的优点：

1.本发明的顶管竖井悬挂式施工方法开创了由上至下逆向浇筑井壁的施工方法，并且开挖的基坑面积远远小于现有同类方法所需开挖的基坑面积，缩短了施工周期；由于本方法是分层施工、分层浇筑，因此上层混凝土浇筑、凝固并达到一定的强度值后即可起到水平的支护作用，此时再向下开挖，就无须另外设置支护结构，因此在附近有其它建筑的情况下，节省了大量的支护成本，同时已浇筑井壁结构的侧向刚度在理论上是无限大的，因此从根本上解决了以往维护墙的侧向变形问题，进而使周围环境不至出现因变形值过大而导致路面沉陷、基础下沉等问题，更好地保证了周围建筑物的安全。本施工方法开挖面积小，仅需在竖井位置处开挖基坑即可，因此当竖井位于道路上时也无须关闭道路后再施工，来往车辆不需要绕行。另外，本施工方法是先施工少量的桩基，再在竖井位置处向下开挖，故在施工中的噪音大大降低，避免了因夜间施工的噪音问题而延误工期。由于开挖面积小，也避免了传统大面积基坑开挖带来的灰尘问题，施工中产生的扬尘大大减少，对环境的影响极大降低。最后，本方法中已浇筑井壁与土体之间的粘结力和摩擦力不仅可利用来承受垂直荷载，而且还可充分利用它承受水平风力和地震作用所产生建筑物底部巨大水平剪力和倾覆力矩，从而大大提高了竖井的抗震能力。

2.分层施工步骤中各子步骤的工序安排合理，兼顾了施工质量和施工效率。

3工程桩的直径不大于竖井壁厚的三分之一，这样混凝土浇筑后工程桩将完全成为井壁的一部分，还能起到加强筋的作用，方便施工的同时增强了井壁的强度。

4.在各层井壁间的接缝处浇筑接缝井壁扩大头，保证了接缝处的防水性。

5.混凝土初凝时进行第二次振捣，有利于井壁、特别是接缝处的防漏。

6.坍落度的数值范围为12±2厘米，一次混凝土摊铺高度为50厘米，有利于井壁的浇筑。

7.模板的投料口高出接缝30厘米，30厘米的高度差形成压力差，有利于接缝处混凝土更加密实。

8.每一层开挖的深度计算公式可以准确地计算出各层的合理开挖深度，使施工中不会出现开挖深度竖井钢筋混凝土的重量大于支撑力的情况。

附图说明

图1是本发明的流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的顶管竖井悬挂式施工方法包括如下施工步骤：

第一是竖井位置测量放线。

第二是桩基施工，将至少四根的工程桩垂直压入地下，所述工程桩沿竖井周边均匀布设，施工中工程桩的偏移量应小于井壁的厚度。所述的工程桩为钢筋混凝土灌注桩或钢管桩，工程桩的直径不大于竖井壁厚的三分之一。

第三是分层施工，即分层开挖基坑和分层浇筑井壁，其中基坑的大小和位置与竖井相同，本步骤依次包括三个子步骤。

第一子步骤是第一层即最上层的施工，其工序依次包括：1.开挖第一层基坑；2.沿基坑周边即待浇筑的井壁位置绑扎钢筋；3.沿待浇筑的井壁位置支模板，模板将所述钢筋和所述工程桩围护在内；4.拌制混凝土；5.从模板的投料口浇筑第一层井壁，同时进行振捣，待混凝土强度达到预设强度的85％之后，进行第二子步骤；另外在本子步骤中，工程桩与周围土体的摩擦力+桩顶力≥第一层开挖深度竖井钢筋混凝土的重量；

第二子步骤是中间各层的施工，其工序依次包括：1.开挖下一中间层基坑；2.沿该层基坑周边即待浇筑的井壁位置绑扎钢筋；3.沿待浇筑的井壁位置支模板，模板将所述钢筋和所述工程桩围护在内；4.拌制混凝土；5.从模板的投料口浇筑该层井壁，同时进行振捣；6.接缝处理；7.待混凝土强度达到预设强度的85％之后，如果中间各层尚未施工完毕，返回第1步进行下一中间层的施工；如果中间各层上述工序已施工完毕，则进行第三子步骤；在第二子步骤进行当中，第一层的混凝土强度达到预设值的100％后，对第一层模板进行拆模；上一中间层的混凝土强度达到预设值的100％后，对上一中间层进行拆模；另外，在本子步骤中，工程桩与周围土体的摩擦力+桩顶力+上层已浇筑井壁与周围土体的摩擦力≥施工层开挖深度竖井钢筋混凝土的重量；

第三子步骤是是底层的施工，其工序依次包括：1.开挖底层基坑；2.沿基坑周边以及底部即待浇筑的井壁、井底位置绑扎钢筋；3.沿待浇筑的井壁、井底位置支模板，模板将所述钢筋和所述工程桩围护在内；4.拌制混凝土；5.从模板的投料口浇筑底层井壁和井底，使工程桩与井侧壁、井底浇筑为一体。同时进行振捣；6.接缝处理；在第三子步骤进行当中，当第二子步骤中最底部的一层中间层的混凝土强度达到预设值的100％后，对该层进行拆模。另外，在本子步骤中，工程桩与周围土体的摩擦力+桩顶力+上部已浇筑井壁与周围土体的摩擦力≥底层开挖深度竖井钢筋混凝土的重量。

在以上各层的施工中，每层的混凝土初凝时都进行二次振捣；本发明所指的竖井，可以是顶管工作井，也可以是接收井；本方法所用混凝土的坍落度的数值范围为12±2厘米，一次混凝土摊铺高度为50厘米；所述模板顶部投料口高出接缝30厘米，有利于接缝处混凝土更加密实；所述基坑每一层开挖的深度由以下公式确定：

① $H=\frac{2c}{v\sqrt{\mathrm{Ka}}},$ ②

H是单位为米的基坑开挖深度，c是单位为千牛的开挖土体的内聚力，9是单位为度的开挖土体的内摩擦角，v的单位是千牛/立方米，即单位为千牛的每立方米开挖土体的重力(KN/m3)。

本发明的顶管竖井悬挂式施工方法中需要用到下表所示的机具设备：

本发明的顶管竖井悬挂式施工方法中需要用到下表所示的劳动人员：

序号	工种	数量	备注
				1	技术员	1
2	普工	15
				3	钢筋工	10
4	混凝土工	10
				5	司机	6

本发明的顶管竖井悬挂式施工方法中相关的质量要求如下：

一、主控项目

1.工程原材料、成品、半成品的产品质量应符合国家相关标准规定和设计要求；检查方法：检查产品质量合格证、出厂检验报告和进场复验报告。

2竖井结构的强度、刚度和尺寸应满足设计要求，结构无滴漏和线流现象。

检查方法：观察按《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50268-2008)附录F第F.0.3条的规定逐座进行检查，检查施工记录。

3混凝土结构的抗压强度等级、抗渗等级符合设计要求。检查数量：每根桩、每层井筒为一个验收批，抗压强度、抗渗试块应各留置一组；

检查方法：检查混凝土浇筑记录，检查试块的抗压强度、抗渗试验报告。

二、一般项目

1.结构无明显渗水和水珠现象；

检查方法：按《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50268-2008)附录F第F.0.3条的规定逐座观察。

2.竖井施工的允许偏差应符合表1的规定。

表1悬挂法施工竖井的允许偏差

注：H为竖井的高度(mm)；B为后背墙的长度(mm)。

本发明的顶管竖井悬挂式施工方法的施工过程中应有如下的安全措施：

1、建立完善的施工安全保证体系，加强施工过程中的安全检查和控制，确保安全生产。

2、施工现场的安全设施、施工人员的安全培训和现场安全技术交底均应遵守《建筑安装工程安全技术规程》。

3、拌合设备、泵送设备、运输设备、起重设备的操作人员必须经过培训考核，持证上岗。

4、严格控制基坑开挖深度，派专人进行观测，一旦基坑立面无法自立，需立即采取加固措施。

5、当井壁上有涌水时，预埋胶管，把水引入积水坑，抽排出井外，并对涌水点周围排管注浆堵水。

6、拌合设备、泵送设备、运输设备在使用前均应检查其性能是否可靠，确保设备运行安全。

7、施工现场内的一切电源、电线路的安装与拆除，必须由专职持证电工作业，电器严格接地、接零和使用漏电保护开关。

Claims (9)

1.顶管竖井悬挂式施工方法，其特征在于：包括如下施工步骤：

第一是竖井位置测量放线；

第二是桩基施工，将至少四根的工程桩垂直压入地下，所述工程桩沿竖井周边布设；

第三是分层施工，即分层开挖基坑和分层浇筑井壁，其中基坑的大小和位置与竖井相同，本步骤依次包括三个子步骤；

第一子步骤是第一层即最上层的施工，开挖第一层并对该层井壁进行浇筑；

第二子步骤是中间各层的施工，向下继续分层开挖并逐层进行井壁浇筑；

第三子步骤是是底层的施工，开挖最底层并对该层井壁和井底进行浇筑。

2.根据权利要求1所述的顶管竖井悬挂式施工方法，其特征在于：所述的第一子步骤依次包括如下工序：1.开挖第一层基坑；2.沿基坑周边即待浇筑的井壁位置绑扎钢筋；3.沿待浇筑的井壁位置支模板，模板将所述钢筋和所述工程桩围护在内；4.拌制混凝土；5.从模板的投料口浇筑第一层井壁，同时进行振捣，待混凝土强度达到预设强度的85％之后，进行第二子步骤；

所述的第二子步骤依次包括如下工序：1.开挖下一中间层基坑；2.沿该层基坑周边即待浇筑的井壁位置绑扎钢筋；3.沿待浇筑的井壁位置支模板，模板将所述钢筋和所述工程桩围护在内；4.拌制混凝土；5.从模板的投料口浇筑该层井壁，同时进行振捣；6.接缝处理；7.待混凝土强度达到预设强度的85％之后，如果中间各层尚未施工完毕，返回第1步进行下一中间层的施工；如果中间各层上述工序已施工完毕，则进行第三子步骤；在第二子步骤进行当中，第一层的混凝土强度达到预设值的100％后，对第一层模板进行拆模；上一中间层的混凝土强度达到预设值的100％后，对上一中间层进行拆模；

所述的第三子步骤依次包括如下工序：1.开挖下一中间层基坑；2.沿基坑周边以及底部即待浇筑的井壁、井底位置绑扎钢筋；3.沿待浇筑的井壁、井底位置支模板，模板将所述钢筋和所述工程桩围护在内；4.拌制混凝土；5.从模板的投料口浇筑底层井壁和井底，同时进行振捣；6.接缝处理；在第三子步骤进行当中，当第二子步骤中最底部的一层中间层的混凝土强度达到预设值的100％后，对该层进行拆模。

3.根据权利要求2所述的顶管竖井悬挂式施工方法，其特征在于：所述的工程桩为钢筋混凝土灌注桩或预制桩，工程桩的直径不大于竖井壁厚的三分之一。

4.根据权利要求3所述的顶管竖井悬挂式施工方法，其特征在于：在所述接缝处理步骤中，在各层井壁间的接缝处浇筑接缝井壁扩大头。

5.根据权利要求4所述的顶管竖井悬挂式施工方法，其特征在于：在混凝土初凝时进行第二次振捣。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的顶管竖井悬挂式施工方法，其特征在于：所述混凝土的坍落度的数值范围为12±2厘米，一次混凝土摊铺高度为50厘米。

7.根据权利要求6所述的顶管竖井悬挂式施工方法，其特征在于：所述模板的投料口高出接缝30厘米。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的顶管竖井悬挂式施工方法，其特征在于：所述基坑每一层开挖的深度由以下公式确定：

① $H=\frac{2c}{v\sqrt{\mathrm{Ka}}},$ ②

H是单位为米的基坑开挖深度，c是单位为千牛的开挖土体的内聚力，θ是单位为度的开挖土体的内摩擦角，v的单位是千牛/立方米，即单位为千牛的每立方米开挖土体的重力。

9.根据权利要求7所述的顶管竖井悬挂式施工方法，其特征在于：所述基坑每一层开挖的深度由以下公式确定：

① $H=\frac{2c}{v\sqrt{\mathrm{Ka}}},$ ②

H是单位为米的基坑开挖深度，c是单位为千牛的开挖土体的内聚力，θ是单位为度的开挖土体的内摩擦角，v的单位是千牛/立方米，即单位为千牛的每立方米开挖土体的重力。