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污水方案
成府路（湖边西路~安立路段）
污水工程施工方案
1.工程概况
成府路（湖边西路~安立路段）污水工程位于朝阳区，为配合成府路隧道工程，解决现况污水拆除后成府路污水排放问题，在道路桩号2+763.5~3+012段道路两侧各敷设一条污水管道。
北侧污水管位于道路永中以北26.5m及22.0m,南侧污水位于道路永中南侧24.0m。
南侧污水管起自北辰东路，由西向东敷设，绕过道路挡墙后与现况成府路D=1100mm污水管相交，部分污水自西向东排入该现况管道；另一部分污水在北侧辅路由东向西，最终排入北辰东路设计污水管内，断面D=900~1050~1350mm。
新建污水管道管内底标高37.539m～38.099m，总长601.3m。
除2-D=900为明开槽施工外，其余均为顶管。
1.1建设单位：
北京市排水集团
设计单位：
北京市市政工程设计研究总院
监理单位：
北京正远监理咨询有限公司
施工单位：
北京市政建设集团有限责任公司第一工程处
工程开工日期为2006年5月17日，完工日期为2006年6月27日。
1.2主要工程数量：
钢筋混凝土企口管：
D＝900mmL＝68.0m
柔性接口钢筋混凝土管D＝1050mmL＝8.0m
柔性接口钢筋混凝土管D＝1150mmL＝256.8m
柔性接口钢筋混凝土管D＝1350mmL=268.5m
污水检查井:
13座
顶管坑6座
接受坑7座
1.3工程特点
1.3.1工期紧，任务重，施工难度大。
1.3.2场地狭窄，现况管线多，前期地下管线调查尤为重要。
1.3.3施工地区地下水位高，开工前需做好降水工作。
1.4主要施工机具
液压挖掘机
ZAXIS200
台
1
汽车起重机
XZJ5265JQE25E
台
1
斯太尔自卸车
K29
辆
2
装载机（厦门）
2L40
辆
1
洒水车
50GT
台
1
主顶油泵
NPDB
台
2
高压油泵
B250-4B
台
4
千斤顶
200t
台
4
千斤顶
320t
台
4
顶管专用架（自制）
D1050～D1950
套
4
直流电焊机
ZX5-630B
台
4
电动卷扬机
JKW83t
台
3
电动卷扬机
JKW85t
台
3
钢筋切割机
GQ40
台
1
钢筋弯曲机
GW40
台
1
混凝土喷射机
TK961
台
3
灰浆搅拌机
HJ3000.32m3
台
2
注浆泵
SV-1408005
台
2
污水泵
QW-18-3
台
2
污水泵
80SYWQ50-15-1600
台
2
蛙夯
WH-85
台
3
1.5地质水文资料
根据岩土工程勘察报告，拟建管线地层土质（自上至下）为：
表层为人工堆积层厚度2.20～5.90m的杂填土①层，粘质粉土、粉质粘土①1层；其下为第四纪沉积的粉质粘土、粘质粉土②层，粘质粉土、砂质粉土②1层，粉砂、细砂②2层，粘土、重粉质粘土②3层；细砂、中砂③1层，粉质粘土③2层；细砂④1层。
地下水位于本次勘探在地面以下4.4～6.9m，年变化幅度2～4m。
勘察结果表明，拟建管道延伸较长，地层起伏变化，其大部分管线穿越土层主要为粉土②层、粉质粘土②1层、粉质粘土③、粘土层③3，局部管断面下部有细砂④。
施工时如遇地下水，应采取排水、降水措施，降至管底500mm以下。
2.施工部署
根据本工程的特点及工期要求，综合考虑施工季节管线位置及地质情况，科学合理进行施工计划安排，确保工程质量，按期完成管线施工。
本阶段重点进行设计交底、测量放线、临设搭建、以及人员、材料、设备的计划进场准备工作。
另外，还包括现况地下管线的坑探、与各地上地下管线及构筑物的所有权单位进行接洽，制定妥善的保护措施，主动协调好与周边单位和群众的关系，具备工作井施工条件。
2.1施工部署
2.1.1工程总体筹划
针对该工程现场条件和管线设计的特点，本工程按以下原则进行规划：
⑴.本工程自开挖之日起40天完工。
根据现场条件和管线设计污水18#、20#、22#、25#、27#、29#井位设顶管工作坑，19#、21#、23#、24#、26#、28#井位为检查井接收坑。
工作井及接收井均采用锚喷钢筋混凝土结构，以保证施工安全。
⑵采用项目部统一管理，全线同时施工，均衡布置每一段工程量，使机械设备、人工达到合理高效。
⑶施工用地总面积不突破业主提供的范围；
⑷在工程部成立拆迁组，协助业主进行施工临时占地的有关手续的办理，交通导改、地上构筑物拆改等施工配合工作；
⑸文明施工、安全施工、高质量、保工期地完工。
2.2工期保证措施
为保证工程按期完工，根据本工程特点编制科学合理的进度计划，采取分解进度总目标，分阶段组织施工。
以各施工阶段进度的控制点为目标，合理安排劳动力、资金、材料、机械设备的使用计划，保证供需平衡。
以施工质量、安全为重点，严格管理，以总进度计划为依据，确保工程按期完成，圆满实现工程总进度计划。
2.2.1合理规划
⑴根据工程的规模，合理划分施工阶段，并对各施工阶段进行分解，突出关键线路、突出控制节点。
在施工中针对各施工阶段的重点及施工条件，制定详细的施工方案，合理的安排施工程序和顺序，实现流水作业，做到连续、均衡施工。
做好土方平衡、劳动力组织、施工机械的使用及进出场、材料采购及存储等工作的综合平衡，确保工期控制点的实现。
⑵根据施工网络计划的安排，按施工总体部署，将施工总进度计划分解成年、月、旬进度计划，使其更为明确、更为具体，更具有指导性。
⑶根据施工进度计划，按各专项工程、各专业工种进行分解，确定各专项工程完工日期。
同专业、同工种的施工任务由项目经理部统一调度，在下达施工任务时还要强调不同专业不同工种之间的相互衔接和配合，确定交接日期。
加强施工作业层管理，每道工序必须为下道工序按时、保质完成提供工作面，强调计划的严肃性，确保各道工序按期完成，为实现总进度计划打下坚实基础。
⑷加强日常施工管理，检查当天生产进展情况，及时解决施工中出现的问题，搞好生产调配及协调工作，确保旬、月、季度、年度计划完成。
2.2.2施工技术和工艺上保证
我单位将为项目经理部配置强有力的技术骨干和施工队伍，针对本工程的难点和特点，采用最成熟、最可靠、最有效的施工技术和工艺，优化施工工序，改进施工方法。
本工程采用半机械化顶管工艺，顶进速度快工程质量好。
工作井采用混凝土结构，安全快速。
2.2.3严格目标管理
项目经理部实行分工负责，各职能部门进行目标管理，以总工程进度计划为中心，制定分项工作计划，月月检查落实，建立严格的奖惩制度。
2.2.4施工机械配置
工作井开挖及检查井施工的土建项目，将配备足够的施工机械设备，依照施工进度计划作好机械调配计划，根据工程进度的需要及时组织施工机械设备进出场。
2.2.5技术工种配置
根据施工进度计划，主要劳动力的配置按阶段配置。
根据不同阶段对工种人员的不同要求，进行分阶段配置，以满足关键线路控制点的要求和进度计划分项目标的要求，同时优化劳动力配置（包括工人技术等级、体能素质、思想素质等方面），使劳动力配置达到供需平衡。
2.2.6动态控制进度计划
对进度计划采取动态控制，紧紧抓住施工进度计划的关键线路和关键工序。
一旦关键工序出现工期拖延，及时采取措施，合理调配相关子项的作业时间，确保在合同工期内完工。
2.2.7部门综合协调保证
⑴加强施工过程控制
技术质量部要加强施工工序质量控制与管理，及时指导施工，解决施工中出现的问题，确保每道工序质量必须合格，避免返工对工期带来的影响。
⑵预测性的材料供应
材料供应部根据工程总进度计划编制《材料供应计划》，合理储备工程所需各种材料。
⑶完好的设备保障
机械设备部要加强对施工机械设备维护保养，提高施工机械设备的利用率和完好率。
⑷合理的资金流动
财务管理部根据施工总进度计划及材料供应计划编制《项目经理部资金使用计划》，合理分配资金，作到资金合理流动。
⑸强有力的后勤保障
后勤保障部门加强膳食管理的同时，加强卫生防疫工作，使生活区环境优美、卫生、舒适，保证施工人员身体健康。
3.主要施工方法及技术措施
3.1施工准备：
对提供的水准点及导线点应加以保护并复核。
测定管线中线时，应在起、终点、折点测设中心桩。
对原有管道接头处的高程进行核对，临时水准点的闭合差不得大于12√Lmm，L为水平距离，以Km计。
土方开挖前对地下现况管线进行物探及坑探核实，对顶坑范围内的地下管线采取有效措施加以保护。
对混凝土管材按规范进行内、外压试验，对配套材料按规范进行进场试验，合格后方可投入使用。
对测试仪器应事先进行标定，合格后方能使用，对原材料配合比应先试验，经确认后方可用于工程。
3.2顶管施工：
3.2.1顶管工作坑施工：
⑴根据现场条件及工期安排拟设顶管工作坑6座，采用钢木组合井或锚喷井施工。
工作坑形成封闭框架，后背避开现况交叉管线及现况房屋。
⑵工作坑尺寸：
采用矩形工作坑，工作坑尺寸计算如下：
宽度：
计算底宽=D1+S
=1.776+2.7
=4.476m
取施工底宽：
4.5m
式中，D1－管外径（m）
S－操作宽度（m）取2.4～3.2m
长度：
计算底长=L1+L2+L3+L4+L5
=0.3+3+0.8+1+0.85
=5.95m
取施工底长：
6.0m
式中，L1－管子顶进后尾部在导轨上的最小长度，钢筋混凝土管取0.3m～0.5m。
L2－管节长度
L3－出土工作间长度，宜为0.8m～1.2m。
L4－液压油缸长度（m）
L5－后背所占工作坑长度，包括横木、立铁、横铁，取0.85m。
直线井位顶管坑下部净空尺寸L×B=6.0m×4.5m
三通井、转角井顶管坑下部净空尺寸L×B=7.0m×6.0m
深度：
工作坑深度H=h1＋h2＋h3
H=6.37＋0.02＋0.2=6.59m
式中，H－顶进坑地面至坑底深度（m）；
h1－地面至管道底部外缘的深度（m）；
h2－管道外缘底部至导轨底面的高度（m）；
h3－基础及其垫层的厚度，不应小于该井室基础及垫层厚度（m）；接受井坑尺寸为：
长×宽=4.5m×4.5m,深6.0--6.5m左右。
3.2.2锚喷工作井施工
3.2.2.1荷载计算
1.建立数学模
作用在侧壁锚喷支护结构上的最大荷载在4.67m深处，
Ea=1/2rh2tg2（450-φ/2）
其中r=18kn/m3h=7mφ=300
Ea=1/2×18×72×tg2（450-300/2）=147kN/m
即沿坑壁长边每沿米土的侧压力为Ea=147KN/m
3.2.2.2结构计算
施工采取分层开挖，逐层支护的方法，每层喷射砼后都形成一个闭合的框架结构，如图一所示。
长边受力图如下：
q=Ea
M=-qL2/24=-147×72/24=300KN.m
3.2.2.3配筋计算
喷射砼厚度为250mm，内置水平钢格栅、竖向钢筋连接、钢筋网片组成侧壁支护结构。
αs=M/（fcm*b*h02）=300*106/（10.5*3000*2252）=0.188
查表得γs=0.895
As=M/（γs.h0.fy）=300×106/（0.895×225×310）=4806mm2
Ф18钢筋A=254.34mm220根A配=5086.8mm2
A配=5086.8mm2>As=4806mm2即按下图设置钢格栅即可。
3.2.2.4水平位移计算
A点的水平位移fmax=qL4/384EI=147×0.554×104/（384×2.8×104×273437.5×104）=4.57mm
其中：
q=147KN/m
I=1/12×（b×h3）=1/12×（2100×2503）=273437.5×104mm4
L=7000mm
fmax<[20]结构稳定
由结构支护验算可知，钢筋砼锚喷侧墙支护结构的强度、刚度可满足施工需要。
施工中必须严格按照锚喷支护施工技术规范的要求分层施作，确保支护结构的安全可靠。
3.2.2.5
⑴井口圈梁施工
顶管竖井井口圈梁宽600mm，高400mm，为钢筋混凝土结构，现浇法施工。
井口圈梁施工程序：
测量放线→破除路面及挖槽→垫层混凝土→养护→插竖向预留钢筋→安装井口圈梁钢筋→安装梯道预埋铁→支搭井口圈梁模板→浇注井口圈梁混凝土→养护→拆模→砌筑防挡水墙→安装栏杆。
为了工作井下部格栅钢架能与井口圈梁连接，井口圈梁向下预留钢筋接头，方法是在槽底向下打孔，插入800mm长φ20钢筋，间距及位置同格栅钢架的竖向连接筋。
预留钢筋锚入圈梁长度不小于350mm。
⑵土方开挖
工作井井身采用分层逐榀开挖，分层逐榀支护，随挖随支的方法，根据内力计算每榀开挖步距为600mm。
施工中严格按照工作井尺寸开挖，采用人工挖土，每步挖土深度不超过1.5m，待喷射混凝土完毕后再开挖下一步。
挖至4m深以后，搭设起重架及井口平台，安装卷扬机等提升设备。
土方开挖时同一层分段挖土，先挖工作井两端位置土体，并锚喷混凝土，然后再挖另一侧位置的土体并锚喷混凝土，严禁将井身同时悬空。
做工字钢斜撑时，将工字钢斜撑与格栅钢架焊接固定，并保证与格栅钢架在同一个平面内，以使其受力更合理有效。
挖土至井底预定高程以上200mm后，由人工清底，井底部严禁超挖，并及时施作封底碎石。
⑶格栅钢架、钢筋网安装
土方开挖完毕，即进行格栅钢架的安装。
格栅钢架安装必须保证格栅在一水平平面，调整好格栅钢架位置后，在两榀间设Φ20纵向连接钢筋，环向间距1000mm，内外间放。
相邻两片格栅之间先用螺栓固定，然后将格栅间的连接角钢焊牢。
钢筋网绑在格栅钢架及连接筋上，采用绑丝固定。
⑷喷射混凝土
①喷射混凝土的拌制
喷射混凝土强度等级C20，水泥采用32.5MPa普通硅酸盐水泥，粗骨料采用粒径10～15mm的卵石，细骨料采用中砂，速凝剂采用安徽巢湖888型，配比采用经验配比：
水泥：
卵石：
砂=1：
2：
2，速凝剂填量为水泥用量的6～7%。
水灰比在现场操作时由喷射机手根据喷出料的情况现场掌握，控制在0.4～0.45之间。
②喷射混凝土
作业面开挖完成后，如果土质较差时，立即喷射50mm厚的混凝土封闭开挖面，防止塌方。
之后安装钢筋格栅，焊接内外层竖向连接筋，挂钢筋网，喷射混凝土。
土质较好时，土方挖完后可立即安装钢筋，一次喷射混凝土至设计厚度。
③喷射混凝土操作工艺
喷射从低向高，按螺旋轨迹均匀分层喷射，除初喷混凝土为50mm厚外，每层喷射厚度70～100mm，后一层混凝土在前一层终凝后进行，一次喷成，间隔时间不得超过1小时。
喷射时混凝土喷头垂直于受喷面，喷头距受喷面的距离保持在0.6～1m。
喷射手控制好水灰比，保持混凝土表面平整，呈湿润光泽，无干斑和滑移流淌现象。
钢筋网在喷射封闭作业面混凝土后铺设，并留保护层厚度20mm；钢筋和下层钢筋单面焊接，焊接长度为10d。
喷射混凝土掺入速凝剂要满足初凝时间不大于5分钟、终凝时间不超过10分钟。
喷射混凝土终凝后2h起，开始喷水养护。
⑸封底
井身开挖及支护施工至设计标高后，用碎石封底。
井底预留集水坑。
3.2.3钢木组合工作井、接受井施工
⑴工作井、接受井尺寸
直线井位顶管坑下部净空尺寸L×B=6.0m×5.0m
三通井位顶管坑下部净空尺寸L×B=7.0m×6.0m
接受井L×B=4.5m×4.5m
⑵工作坑开挖及支护：
工作坑开挖前需探明地下管线，1.5m范围以内采用人工开挖，开挖深度在2m以内应立即设置支撑，支撑采用钢木组合封闭式支撑，立梁采用20#工字钢，圈梁采用25#工字钢，立梁间距1.5～2m，地面以下0.5m设第一道圈梁，以下每1.5m左右设一道，圈梁八字撑采用25#工字钢，长度大于3m。
工作坑两端管道入口处，立梁间距2m，圈梁距管外顶0.2m，并按管道流水面高程控制其位置。
钢筋焊接点均需满焊。
圈梁后密排长4m、厚5cm的大板，其后若有空隙用草袋装土填实。
3.2.3.1土压力计算：
根据北京市勘察研究院提供的勘察报告，土壤重度γ＝19KN/m3，填土内摩擦角φ=19°，填土粘聚力c=9.8KN/m3，查手册得土压力：
Ka=0.49。
1、主动土压力：
1）根据朗金定理得：
Pa=γHKa－2cHKa1/2
=19×7×0.49－2×9.8×0.7
=52KN/㎡
2）根据朗金定理得：
Ea=0.5γH2Ka－2cHKa1/2＋2c2/γ
=0.5×19×72×0.49＋2×9.8×7×0.7
=142.15KN/m
Z0=2×9.8/19×0.7
=1.47m
Pa--------主动土压力强度KN/㎡；
γ--------墙后填土重度KN/m3；
H---------所计算面填土深度m；
φ--------填土的内摩擦角；
Ka，√Ka-------主动土压力系数；
c---------填土的粘聚力KN/m3；
Ea------单位长度的总主动土压力；
Z0------临界深度；
3.2.3.25cm木板受力核算：
木板宽0.2m，厚度为0.05m。
最下层木板受力简图如下：
1、木板所受土压力为：
q＝Ea×0.2＝142.15×0.2＝28.43KN/m；
2、木板的弯矩为：
M＝ql2/8=28.43×1.72/8=10.27KN·m；
3、木板的截面抵抗矩为：
W=bh2/6=83.33cm2；
4、木板的主轴惯性矩为：
I=bh3/12=20×53/12＝208.33cm4；
5、木板的抗剪强度为：
τ=Q/A=28.43×1.7/0.2×1.7=142.15KN/㎡；
6、木板的抗弯强度：
σ=M/W=10.27×106/83.33=12.3MPa<〔σ〕＝13MPa；
因此木板满足受力要求。
3.2.3.3水平25#工字钢受力核算：
水平25#工字钢分布图如下：
受力图如下：
第三步水平工字钢受到的最大主动土压力压强为：
Pa1＝γH1Ka－2cKa1/2
＝19×3.8×0.49－2×9.8×0.7
＝21.66KN/㎡
第四步水平工字钢所受最大主动土压力压强为：
Pa2＝γH2Ka－2cKa1/2
＝19×5.3×0.49－2×9.8×0.7
＝35.62KN/㎡
底部水平工字钢所受最大主动土压力压强为：
Pa3＝γH3Ka－2cKa1/2
＝19×7×0.49－2×7×0.7
＝51.45KN/㎡
第四部工字钢受力范围线载为q2－=24.1+33.64=57.74kn/m
底部工字钢受力范围线载为q3－=40.37kn/m
因为q2>q3，所以在以下计算中取最大值q2＝57.74kn/m.
底部水平工字钢受力图如下图：
25#工字钢的参数如下：
截面抵抗矩Wx=402cm3；
截面面积A=48.541cm2；
根据工字钢弯矩计算公式：
M=K×ql12=0.065×57.74×2.252=19KN·m
K-------为简明施工手册表系数中；
q--------0.85m范围内所受到的总土压力;
l1-------图中两支点间的距离；
工字钢抗弯强度：
σ=M/W=19×106/402×103=47.26MPa<〔σ〕=200MPa；
所以工字钢的强度满足受力要求。
3.2.4工作坑设备安装：
⑴平台及护栏安装：
工作平台设在坑顶面，孔口安装护栏，上下人的地方设置牢固、方便的爬梯；地梁采用40＃工字钢两端伸出坑壁长度不得小于1.2m，上铺15×15cm方木，方木上铺设5cm厚板；吊架采用DN219×7mm钢管，吊架上搭设防雨罩。
⑵垂直起重设备安装：
安装前对卷样机、电葫芦等起重设备进行全面安全检查，设备完好方可进行安装；起重设备正式作业前必须进行试吊，离地10cm左右时检查重物、设备确认安全后方可起吊。
⑶导轨安装：
工作坑内导轨基础采用20cm厚碎石木枕基础，木枕使用15cm×15cm方木，间距40cm，比导轨外径宽20cm。
导轨采用定型钢轨，两导轨平行放置。
安装要牢固，在顶进过程中防止产生位移，坡度与管线坡度一致，导轨间距计算公式：
A=2√[D1-（h-e）]（h-e）
式中：
A－两导轨间距（mm）；
D1管外径（mm）；
h－导轨高（mm）；
e－管外底距枕木面的距离（mm）；
经计算：
D=1000砼管A=736mm
D=1050砼管A=747mm
D=1150砼管A=784mm
D=1200砼管A=802mm
D=1350砼管A=852mm
⑷后背安装：
①后背较坑底深0.5m，采用长3m、断面15cm×15cm方木码放，高度为2.5m，方木前放置立铁，立铁前横向放置75cm×45cm横铁。
方木卧到工作坑底0.5米深处。
②顶力设备为320t油压千斤顶，行程L=700mm。
根据顶力计算，安装2台千斤顶，与管道中心线对称布置。
增加用已顶完管段作为后背，对管道的保护措施。
③一座顶管坑双向顶管时首先顶较长的管段，倒后背顶另一段时用已顶完的管段为后背。
为了保护已顶完管段的管口，管端头安装整体边圈，顶力通过边圈传递。
⑸顶进设备安装好后应进行试车运行，检查顶铁、导轨、油缸、后背、电源等是否正常，工作坑总电源闸箱及用电设备执行三相五线制，且必须安装漏电保护装置，坑内管内必须使用36V以下照明设备。
⑹顶管坑两侧顶进方向不在同一条直线上后背的处理：
顶管路由有折角，在折点处开挖顶管坑，先选定其中一侧顶进方向；垂直于该方向修筑后背，然后进行顶管施工。
待该侧顶管施工结束后，用土袋填充该侧末一节管口进行暂时封堵。
在末一节管口前适当位置，垂直于另一侧顶进方向立一排竖木。
在竖木两侧筑土袋围堰。
将竖木与管口间的空隙用砾石填充密实。
在竖木前安装后背、搭设顶进设备，开始另一方向的顶进作业。
3.2.5顶进施工：
⑴顶力计算公式：
P=n×G×L
=3×3.595/3×66
=2372KN
式中：
P―计算总顶力（KN）；
G―管子单位长度管体自重（KN/m）取D=1350mm；
n―土质系数，根据本工程地质报告管道位置土质复杂，有粘质粉土层、粉砂层、砂质粉土、人工填土等，顶管上层土体为3～5.9m厚的房渣土碎石填土，因此n取值为3。
⑵后背土核算：
对原土作后背土墙的允许应力进行核算，计算合格后方可进行后背安装，施做后背时土壁铲修平整，使壁面与管道顶进方向垂直。
①核算后背墙受力面积：
取后背墙尺寸为：
B×H=3×4.5m
B：
后背墙宽度；H：
后背墙高度。
查询该顶管工程的《岩土工程勘查报告》（2002市170）后背墙的允许应力〔σ〕安全值200KN/m2
F=3×4.5m=13.5m2>P/〔σ〕=2372/200=11.1m2
∴后背受力面积满足要求。
②核算后背受力宽度：
根据需要的总顶力，使土壁单位宽度上受力不大于土壤的总被动土压力。
后背每米宽度上土壤的总被动土压力（KN/m）经下式计算：
P=
γh2tan2（45°+
）+2Chtan（45°+
）
式中：
γ
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