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沉井制作施工方案
S1-58-013
世博污水纳管泵站工程
沉
井
制
作
方
案
上海市第四建筑有限公司
世博会园区浦东部分道路及市政配套工程
浦东5标项目部
2007年9月
一、编制总说明
本工程世博污水纳管泵站工程是世博会园区市政配套建设的一部分,本工程的实施对于世博园区场馆的建设及会展期间的交通都具有重要的意义。
相关参建单位如下:
建设单位:
上海世博土地控股有限公司
设计单位:
上海市政工程设计研究总院
监理单位:
上海天佑工程咨询有限公司
施工单位:
上海市第四建筑有限公司
本施工方案为《世博污水纳管泵站工程沉井制作方案》,是根据目前收集到的相关资料为依据进行编制,主要对工程总体组织部署和关键点的控制进行阐述。
同时,根据合同要求和相关规定,另行编制专项细化方案,以满足工程施工的要求。
二、编制依据
(1)本工程承包合同及施工图纸资料;
(2)本工程岩土工程勘察报告、地下综合管线探测成果报告;
(3)经现场踏勘所获得的自然条件资料;
(4)《国家和地方政府颁布的工程建设标准强制性条文》
(5)《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002
(6)《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002
(7)《钢筋焊接及验收规程》JGJ18-2003
(8)《地下工程防水技术规范》GB50108-2001
(9)《泵站工程施工及验收规范》
(10)《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002
(11)《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001
(12)公司2006版质量手册和2006版职业健康安全与环境管理手册。
除了执行以上国家的最新标准外,我们还将严格执行上海市以及上海市有关部门颁发的相关施工技术规范和标准,保证技术资料的有效性和适宜性。
三、工程概况
3.1工程地理位置及周边环境情况
世博污水纳管泵站工程是后滩雨污水泵站工程的一部分,位于卢浦大桥西侧,宝钢集团上海浦东钢铁有限公司厂区内后滩轮渡站西侧,黄浦江边规划绿地范围内,占地面积约为3233m2。
3.2工程地质状况
拟建场地范围内原有建筑物已拆除,但局部尚留有残垣断壁,建筑垃圾堆高约6~8m,局部填土最厚达4.0m,且厚薄变化较大,这些杂填土或由于原基础开挖回填形成,或由于低洼地段回填煤渣土形成,或为防汛墙填土等,这些厚层杂填土对本工程的基坑围护施工、开挖,造成不良影响。
根据地质报告显示,拟建场地位于正常地层沉积区,在45.30m深度范围内的地基土属第四纪全新世(Q4)及上更新世(Q3)河口~滨海相、浅海~滨海相、河口~湖沼相和沼泽相沉积层,主要由粘性土、粉性土及砂土组成。
按其沉积年代、成因类型及其物理力学性质的差异,按上海市工程建设规范《岩土工程勘察规范》(DGJ08-37-2002)相关条款可划分为可划分为七个主要层次。
场地地层分布如表1:
本工程原地面标高一般在3.76~4.17m,②、③层土都为粉质粘土夹有粉土,③夹层为粘质粉土,这些土层粘性及砂性都比较重,透水性较高,扰动后,在动水压力作用下极易产生土体坍塌,流砂及管涌现象,对地下连续墙成槽、成墙及SMW工法桩成孔、成桩质量及止水效果都带来较大难度。
第④层为灰色淤泥质粘土,流塑状,属高灵敏软土,易产生触变等不利影响。
在这一特定地质条件和特定地理环境下,对深基坑的施工带来了极为不利的约束条件和风险因素。
场地地层分布表表1
土层
序号
土层名称
层厚
(m)
层底标高
(m)
状态
密实度
土层描述
①1
杂填土
1.00~4.00
1.66
2.97~0.00
2.36
松散
场地大部表层为20~40cm的砼地坪,含块石、砖块、煤渣等杂物;局部以粘性土为主,含植物根茎、贝壳碎屑,夹碎石
①2
浜填土
0.80~1.90
1.48
1.46~1.01
1.24
流塑
含大量有机质及腐植物,有臭味。
②1
粉质粘土
1.00~2.00
1.51
1.59~0.47
0.87
可塑~软塑
含氧化铁条纹、铁锰质结核,局部夹粘土、粉性土,土质由上而下逐渐变软。
震摇反应无,土面光滑无光泽,干强度中等,韧性中等。
③
淤泥质粉质粘土
0.50~5.80
2.45
0.14~-5.61
-3.42
流塑
含云母,夹薄层粉砂及少量粉质粘土,局部夹多量薄层粉土,土质不均匀。
震摇反应无,土面光滑无光泽,干强度中等,韧性中等。
③夹
粘质粉土
0.60~2.40
1.86
-1.05~-5.00
-2.88
松散
含云母,贝壳碎屑,夹少量砂质粉土及薄层粘性土,土质不均。
土面粗糙,摇震反应快,韧性低等,干强度无。
④
淤泥质粘土
6.60~8.80
7.43
-11.03~-13.70
-12.25
流塑
含云母、有机质及少量贝壳碎屑,夹薄层粉砂及少量淤泥质粉质粘土。
摇震反应无,土面光滑有光泽,韧性高等,干强度高等。
⑤1
粘土
6.80~9.80
8.15
-19.94~-20.83
-20.37
软塑
含半腐烂植物根茎、有机质及少量钙质结核,局部夹粉质粘土。
摇震反应无,土面光滑有光泽,干强度高等,韧性高等。
⑥
粉质粘土
3.30~4.30
3.78
-23.86~-24.43
-24.15
可塑~硬塑
含氧化铁斑点,层底附近夹多量粉土。
摇震反应无,土面光滑无光泽,干强度中等,韧性中等。
⑦1
粉砂
8.80~10.90
9.99
-33.00~-34.85
-34.14
中密
由石英、长石、云母等颗粒组成,夹砂质粉土及薄层粘性土。
⑦2
粉细砂
未钻穿
未钻穿
密实
由石英、长石、云母等颗粒组成,局部夹少量粘质粉土,土质致密。
3.3建筑结构概况
世博污水纳管泵站:
位于浦明路北侧,服务面积约3.37km2,最大时高峰设计流量Qmax=2700m3/h。
本工程为沉井构筑物,尺寸为:
20650×12200,埋深为绝对标高-8.100m,构筑物全高为12.90m全地下结构,本次沉井制作高度10.6m,沉井混凝土强度等级为C30抗渗等级位S8,井内壁、顶板、底板均刷3mm厚无机类防腐防水建筑胶粉;沉井起沉标高为+2.200m,井壁浇至+2.500标高(结构下沉到位后的标高),采用排水一次下沉的施工方法下沉,到设计标高时,浇筑顶板及顶梁。
四、施工方案
4.1总体方案概述
本沉井高度高、刃脚踏面面积较小、地基强度较低,本沉井垫层采用粗砂基层上加砼垫层浇筑法,沉井计划分三次制作、浇筑,一次下沉。
第一次沉井制作砼浇筑高度为3.00m,混凝土浇筑量为303.4M3,即到刃脚上0.30m标高为-5.10m。
第二次沉井制作砼浇筑高度为4.70m,混凝土浇筑量为240M3,即到中层板上0.30m标高为-0.40m。
第三次沉井制作砼浇筑高度为2.90m,即到2.50标高,混凝土浇筑量为135M3。
工艺流程如下:
4.2沉井制作工艺流程
沉井制作工艺流程图
场地平整
定位排水
基坑开挖土方驳运
沉井基础制作混凝土垫层砂垫层基坑夯实
定位、放样
第一次沉井制作养护灌注混凝土外模钢筋内模
第二次沉井制作养护灌注混凝土外模钢筋内模
第三次沉井制作养护灌注混凝土外模钢筋内模
准备下沉
4.3基坑开挖
基坑定标高为沉井起沉标高,为大开挖,边坡根据土质为1:
1。
基坑内避开地梁、刃脚位置设置盲沟,四周设排水沟,并和基坑内二角上集水井相连,以加强排水。
因深井点降水在沉井下沉过程中开始运行,故基坑开挖时采用轻型井点降水,以保证坑内干燥。
4.4刃脚垫层制作方案
依设计要求本工程的起沉标高为2.20m(吴淞高程),采用机械配合人工挖土至设计标高,拟采用在沉井壁及隔墙下换填600mm粗砂的办法提高地基承载能力,粗砂采用放水撼实,在沉井壁及隔墙下制作1200mm宽200mm厚的C10素砼垫层。
基坑内按地梁位置及刃脚位置设置盲沟,四周设排水沟,并和基坑内二角上集水井相连,场地周围设1000×800mm坡度≥1%的排水沟,以加强排水。
4.5沉井制作方案
4.5.1刃脚支垫
本沉井高度高刃脚踏面面积较小、地基强度较低,本沉井垫层采用粗砂基层上加砼垫层浇筑法,垫层只做刃脚及底部框架梁,刃脚部位立模比较困难,为保证立模质量,采用砖模,(砖采用现场取材拌制泥浆砌筑,下沉前拆除进行回收利用。
)砼垫层上刷隔离剂,然后在其上砌筑刃脚斜面下的砖胎膜支设井壁模板,浇筑混凝土。
4.5.2模板支设
根据结构的形式,从方便施工与加快进度的角度考虑,模板工艺将采用散装散拆的常规方法。
模板均以木模、φ48脚手架钢管支撑,井壁内外模用串心螺丝固定,串心螺丝经计算上、下部均采用φ14园钢,间距为46cm*46cm,对拉螺栓采用Φ14对拉螺栓,46cm*46cm布置,按规定设置止水片。
钢管用适当支撑支顶在内钢管架上保持模板稳定,并利用下一节沉井模板固定上一节沉井模板。
井壁支模和混凝土浇筑,在井壁外搭设双排钢管脚手架。
井内采用满堂脚手架对井壁内模板支撑加固,内模采取相邻隔墙,框架,用钢管剪刀撑相互联成整体。
外模利用外脚手架基对拉螺杆调整模板的垂直,平整度。
4.5.3钢筋的绑扎
钢筋在加工场机械成型,用双轮车水平运输,用5T吊车进行垂直吊装就位人工绑扎。
与钢筋较长需要搭接时,在同一断面上钢筋搭接数量,受拉区不得超过钢筋总数的1/4,受压区不得超过钢筋总数的1/2,且搭接长度不小于35d。
每节井壁竖筋一次绑扎好,水平筋分段绑扎,与上节井壁连接处,伸出插筋,接头错开1/4,并采用焊接连接方法。
为保证钢筋位置正确,垂直钢筋间距采用开槽口的木卡尺控制,水平筋间距选用一批竖筋按间距焊上短钢筋头控制。
沉井施工钢筋绑扎时注意预留插筋,钢筋焊接接头应错开,同一截面接头不得超过50%。
4.5.4混凝土浇筑
混凝土采用商品砼,砼为C30S8,水平运输采用砼搅拌运输车,两辆垂直运输采用泵车布料杆,浇筑采用分层平铺法,每层厚度控制在30cm~50cm均匀浇灌,一次连续浇灌完,灌筑混凝土时应沿着井壁四周对称进行,避免混凝土面高低相差悬殊,压力不均而产生基底不均匀沉陷,每层混凝土要求在2小时内振捣完毕。
沉井分次浇捣将产生两道水平方向的贯通性施工缝,为防止施工缝漏水,在分层界面中央设置宽400mm的钢止水片,第二次混凝土浇筑前将新老混凝土接触面凿毛,清理表面垃圾、污垢,钢筋绑扎完毕、立模结束后再次清理接触面,特别是钢止水片上的杂物、焊渣,可采用钢筋敲打并清除。
混凝土采用自然养护,井壁混凝土外表面如有蜂窝、麻面等缺陷,用水泥砂浆仔细修补平整。
4.6基础垫层验算
为确保沉井在制作时的稳定,在沉井四周刃脚和地梁制作位置下,先做好基础,基础采用砂垫层上加混凝土面层。
砂垫层厚度除必须将表层素填土和浜填土全部清除,换填成粗砂层外,尚须满足计算要求。
砂垫层及混凝土面层的宽度及厚度用以下方法计算:
1、砼垫层
取砼垫层宽1.2m,根据刃脚、井壁厚度,砼垫层标号选用C15;垫层厚度计算如下:
第一节井壁自重为:
G1=(0.8×3×1)×2.6=6.24t/m=62.4KN/m。
模板单位长度自重G2=2KN/m单位长度施工负载G3=2.5KN/m
G=62.4+2+2.5=66.9KN/m
刃角宽度b=400mm
砼垫层厚度:
h=(G/R-b)/2=(66.9/100-0.4)/2=0.14m
G——沉井混凝土浇捣时单位长度总重量;
R——砂垫层允许承载力,取100Kpa;
b——刃脚踏面宽度400mm;
2、砂垫层
黄沙垫层厚度暂取600mm,根据沉井重量和垫层底部地基上的承载力计算。
h=(G/f-l)/2tgØ=(66.9/65-1.2)/2tgØ<0
h——砂垫层厚度(m)G——沉井单位长度的重量(KN/m)
f——砂垫层底部地基土的承载力(65KN/m2)
l——混凝土垫层宽长度1.2(m)
——砂垫层扩散角(°)取22.5°。
经验算符合承载力计算。
经计算采用600mm厚砂垫层,宽度为2.0m,选用中砂,用平板振动器分层振捣(每层厚小于30cm)并洒水,控制干容重>1.56t/m3,地基应清理整平设砂垫层,使顶面保持在同一水平面上,用水准仪控制其标高在10mm偏差以内,并在其空隙中垫砂夯实,用扦插法检测砂垫层的密实度。
3、地基承载力验算
θ-砂垫层的压力扩散角,取22.5°
htgθ=600×tg22.5=248mm
L=1200+2×248=1696mm
荷载:
σ=N/A=66.9×1/(1.696×1)=39.6KP 满足地基承载力验算。 4、沉井下沉系数计算 首先,根据地质报告计算井壁总摩阻力Tf。 沉井外侧周长81.3米。 层号 土名 层底 标高(m) 单位面积 摩阻力(KN/m2) 摩阻力 (KN) ①1 填土 1.72 15 (2.20-1.72)×81.3×15=585.4 ②1 粉质粘土 0.87 18 (1.72-0.87)×81.3×18=1243.9 ③ 淤泥质粉质粘土 -1.90 12 (0.87+1.90)×81.3×12=2702.4 ③夹 粘质粉土 -2.13 15 (2.13-1.90)×81.3×15=280.5 ④ 淤泥质粘土 -8.10 10 (8.10-2.13)×81.3×10=4853.6 合计 9665.8 然后,计算沉井自重G G=井壁自重+隔墙自重+梁自重 =73.65×0.6×(8.10+2.50)×2.6+(8.1-0.7)×0.4×12.2×2.6+0.6×1.1×20.65×2.6×2=1217.9+93.9+70.9 =1382.7t,即13827KN。 下沉系数K=G/Tf=13827/9665.8=1.43 G――为沉井自重及施工荷载 Tf——为井壁摩阻力(根据地质资料提供数据); 5、下沉稳定系数计算 层号 土名 层底标高 (m) 地基承载力 (KPa) ①1 填土 1.72 75 ②1 粉质粘土 0.87 105 ③ 淤泥质粉质粘土 -1.90 75 ③夹 粘质粉土 -2.13 110 ④ 淤泥质粘土 -8.10 75 ∑ 76 K0=G/Tf+R1+R2 R1=(20.65+12.2)×2×0.4×76=1531.7KN R2=20.65×2×0.6×76+12.2×4×0.6×76=4108.5KN K0=G/Tf+R1+R2=13827/(9665.8+1531.7+4108.5)=0.90 R1——为下沉时刃脚踏面阻力; R2——为沉井内部隔墙、地梁土的支撑力 五、主要施工机械配置 施工机具配制表 序号 机具名称 单位 数量 规格、型号 备注 1 挖机 台 3 1.2m3 2 履带吊 台 1 25t 3 自卸式土方车 辆 8 15t 4 深井点 套 4 JC100 5 电焊机 台 4 交流 6 钢筋加工机械 套 2 25kw 7 木工平刨机 台 1 7.5kw 8 木工圆锯 台 1 4kw 9 水泵 台 各种型号 10 水准仪 台 2 自动安平 11 经纬仪 台 1 2秒 12 全站仪 台 1 T2 13 钢卷尺 把 4 50m 14 插入式振捣棒 只 6 15 插入式振捣棒 只 2 小直径 16 空压机 台 8 17 汽车吊 台 1 25t 六、主要劳动力使用计划表 6.1劳动力安排 1、本工程劳动力安排,根据工程量、工期、现场施工条件等因素决定,主要以施工总计划、业主的要求及按合同工期完成为依据,以长期合作的有类似工程施工经验的劳务为选择原则。 2、本工程主要工种有: 木工、钢筋工、砼工、普通工、驾驶员、桩基工、机修工、电工、电焊工、起重工等。 3、本工程管理人员有专业工程师、施工员、安全员、质量员、测量员、材料员等组成施工班子。 6.2人员计划 劳动力进度计划表 日历月 工种 2007年 2008年 十 十一 十二 一 二 三 四 辅工 20 20 15 20 20 20 20 钢筋工 25 25 15 25 25 5 5 木工 40 40 15 40 40 15 15 架子工 15 15 10 15 15 10 10 机驾工 5 3 10 5 3 10 10 井点工 10 10 10 10 10 10 10 合计 115 113 65 115 113 70 70 七、施工进度计划 进度计划横道图 项目名称 10月 11月 12月 降坡 垫层施工 第一次沉井制作 第二次沉井制作 第三次沉井制作 八、质量保证措施 8.1钢筋工程质量控制要点 (1)钢筋应有出厂证明书试验报告单、钢筋表面或每捆(盘)钢筋应有标志。 在钢筋加工过程中发现脆断、焊接性能不良或力学性能显著不正常现象要求对该批钢筋做化学分析检验。 (2)钢筋进场按规定分批进行验收。 经过验收后的钢筋应分批按规格堆放整齐、并应避免锈蚀和污染。 (3)钢筋外表有严重锈蚀、麻坑、裂纹、夹砂等缺陷时,不准在工程中使用。 (4)钢筋的类别和直径应按设计中所规定的采用。 以另一种类别或另一种直径的钢筋代替设计中规定的钢筋时,必须经设计单位认可,并经工程师代表批准。 (5)使用进口钢材时,必须严格遵守“先试验后使用”的原则,并应得到工程师代表批准,禁止盲目施用。 (6)钢筋应根据设计图纸及GBJ50205—92中有关规定进行加工,成型后的钢筋除外得到工程师代表同意后才能重新成型。 (7)如果钢筋规定要焊接则应按JGJ18—96要求进行焊接,应按GB50204—92中有关规定作拉力及冷弯试验。 (8)钢筋的固定: 钢筋的骨架以定位垫块或座子稳定在设计图纸规定的位置上,所有交叉的钢筋处应用软铁丝绑扎牢固,绑扎好的钢筋骨架都应有足够的刚度和稳定性。 钢筋在入模前先在摸板底部位加好砼垫块(垫块厚度应与设计规定保护层相同),在侧部绑好砼垫块。 为使钢筋位置在灌筑时不致变动增加扎结点或加撑筋,已绑扎好的钢筋架不得践踏或放置重物。 轴心受拉和小偏心受拉杆件中的钢筋接头,均应焊接。 普通混凝土中直径大于25mm的钢筋和轻骨料混凝土中直径大于25mm的1级钢以及直径大于25mm的2级3级钢筋均采用焊接接头。 (9)未经监理工程师对已绑扎好的钢筋检查和批准之前,不准开始浇捣混凝土。 8.1.1钢筋加工 钢筋的弯钩或弯折应符合下列规定: ①Ⅰ级钢筋末端需作180°弯钩,其圆弧弯曲直径D不应小于钢筋直径d的2.5倍,平直长度不宜小于钢筋直径d的3倍。 ②Ⅱ、Ⅲ级钢筋末端需作90°或135°弯折时,Ⅱ级钢筋的弯曲直径D不宜小于钢筋直径的4倍,Ⅲ级钢筋不宜小于钢筋直径的5倍,平直长度应按设计要求确定。 ③弯折钢筋中间部位弯折处的弯曲直径D不应小于钢筋直径d的5倍。 ④箍筋的末端应作弯钩,弯钩形式应符合设计要求。 其弯钩的弯曲直径应大于受力钢筋直径,且不小于箍筋直径的2.5倍。 弯钩平直部分的长度,对一般结构不宜小于钢筋直径的5倍,对抗震要求的应不小于10倍。 8.1.2钢筋焊接: ①钢筋焊接前,根据施工条件进行试焊,试焊合格后方可批量施焊。 ②焊工必须有焊工考试合格证,并在规定的范围内进行焊接操作。 ③焊接接头应饱满,长度: 双面焊焊缝长度为钢筋直径的5倍,单面焊焊缝长度为钢筋直径的10倍。 ④设置在同一构件内焊接接头应相应错开,在任一焊接接头中心至长度为钢筋直径的35倍,且不小于500mm的区段内同一根钢筋不得有二个接头。 受拉区内同一构件内焊接接头在同一截面不宜超过50%。 ⑤焊接接头距钢筋弯曲处,不应小于钢筋直径的10倍,且不宜位于构件的最大弯矩处。 8.1.3钢筋绑扎与安装: ①钢筋绑扎安装应按图纸设计绑扎牢固不偏位。 受力钢筋的箍筋叠合处应错开设置。 ②钢筋绑扎标准(规范) A、网的长、宽允许偏差±10mm B、网眼尺寸允许偏差±20mm C、骨架的宽及高允许偏差±5mm D、骨架长度允许偏差±10mm E、箍筋的间距允许偏差±20mm F、受力钢筋的间距允许偏差±10mm,排距为±5mm ③受力钢筋的锚固长度: 见表 钢筋类型 混凝土强度等级 C20 C25 C30 C35 HPB235 31d 27d 24d 22d HPB335 d﹤25 39d 34d 30d 27d d﹥25 42d 37d 33d 30d ④钢筋混凝土保护层厚度见表: 构件名称 混凝土强度等级 低于C25 C25及C30 高于C30 井壁、隔墙 35m/m 框架、底板 40m/m 顶板 30m/m 注: 本工程的保护层垫块采用水泥砂浆内设扎丝制作。 8.2模板工程 8.2.1模板工艺体系选择 根据结构的形式,从方便施工与加快进度的角度考虑,模板工艺将采用散装散拆的常规方法。 模板均以木模、φ48脚手架钢管支撑,井壁内外模用串心螺丝固定,串心螺丝经计算上、下部均采用φ14园钢,间距为46cm*46cm,对拉螺栓采用Φ14对拉螺栓,46cm*46cm布置,按规定设置止水片。 中间设置止水片,两端设置铁片控制井壁尺寸,园钢两端头上铰成螺纹,用定制钢螺帽固定,拆模时拆去钢螺帽,割去外露部分,再用同标号GS微膨胀防水砂浆二度抹平,确保不渗水。 模板与支撑材料的选用要求如下述: 墙体、梁及顶板采用九夹板木模,f48钢管排架支撑。 圆柱采用自制木模包1.2mm厚铁皮。 8.2.2结构模板施工方法 (1)墙、梁、板模: 底、侧模用18mm九夹板板拼装,施工按常规支撑工艺,即顶撑、牵杆和搁栅。 顶撑、牵杆用48钢管,当b≤30Omm时,每道顶撑由二根间距920mm钢管组成;当30Omm 搁栅、梁底模两侧用二根50×100木方,中间也用50×100木方,搁栅间距-≤460mm。 梁板阴角水平夹木用100×100木方,其余水平夹木用50×75木方,夹木间距-≤300mm,梁与梁交汇处阴角用100×100木方作竖直内楞,防止漏浆。 梁侧模用48钢管横档、斜撑固定,横档、斜撑间距-≤460mm,当梁高700mm 梁
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