工作坑开挖钢木支护方案.docx

工作坑开挖钢木支护方案.docx

《工作坑开挖钢木支护方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工作坑开挖钢木支护方案.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

工作坑开挖钢木支护方案

门头沟区109国道（三家店-南宫）道路改造污水顶管工程

工作坑开挖及钢木支护方案

编制人：

审核人:

北京***项目经理部

2010年11月18日

工作坑开挖及钢木支护方案

1、工程概况

本工程污水管线全长约1.193Km，规划沿京门公路自西向东新建￠1050mm污水管线。

管线规划位于京门公路现况机动车道道路永中上。

管线西起点在水闸路永定河引水渠东岸，中途下穿水闸北路路口；横穿西六环高架桥、丰沙铁路桥铺设，至三家店东街，向东接入京门公路（石景山地区）现况污水干线，最终接入现况五里坨污水处理厂。

本工程工作井采用钢木支护法施工，工作坑尺寸为6.0m×5m×6.3m（长×宽×深），接收坑尺寸为4.0m×4m×6.3m（长×宽×深）。

2、地勘土质说明

依据钻探资料，管线沿途地基土自上而下依次为：

①上部为路基混料，下部为：

杂色、稍密、湿、以碎石、砖块、粉土为主。

②粘质粉土：

黄褐色、中密、湿、可塑，黄褐色含云母碎片及氧化铁，混少量角砾。

③卵石层：

杂色、密实、稍湿，最大粒径14cm,一般粒径4-6cm,次棱角形为主，含量约60%，粉质粘土混合充填。

本工程无地下水。

详见地勘报告图

3、工作坑、接受坑施工

为加快施工进度，顶管工作坑土方开挖采用人工配合机械开挖。

顶管坑开挖分两步进行，上层不大于3m采用机械挖出，待做好支撑后再采用人工挖出下方土至基础底面。

施工步骤：

⑴破碎路面，外弃渣土，工作坑开挖至0.8米后，刷齐边墙，设置4根I32工字钢支撑。

⑵机械开挖至2.1米时，采用倒挂法施工，进行工作井支护。

⑶支立四脚架，安装提升设备。

⑷对角跳跃式开挖，满铺40-50mm厚背板，边墙立面竖向每间隔1.5米支一道盘撑。

⑸横向每道工字钢支撑间距1.5米并设置角撑。

⑹竖井施工中，应密切观察土体和支撑的变化，如发现异常，可利用减小开挖步距和加密支撑的措施确保施工安全。

4、安装提升架

1）工作平台主梁使用32a工字钢4根，满铺150×150mm方木。

出土口两侧横放2根32a工字钢。

平台上留3.5m×2.5m出土口，三面用架子管焊出围栏。

2）竖井提升架采用4根ø159厚壁钢管角架，L=6m，顶部用80mm圆钢连接，两端索紧，架底部焊接在平台上横向放置的[32槽钢上，

支架加肋。

出土及下管采用1台120KN卷扬机,安装应牢固、线路清晰，滑轮应转动灵活,先在地面上组装好四根腿柱及顶部穿杠，挂好定滑轮及钢丝绳，再用吊车吊起人工定位焊住。

5、工作井支护

顶管工作坑支撑采用倒挂法施工，第一道与第二道采用25、32号工字钢作为盘撑，第一道盘撑距地面0.8m，与工作坑主梁焊接，第二道盘撑与第一道盘撑间距1.5米，下部盘撑必须加支托采用架子管与上一道盘撑焊接牢固连接，之间的位置每隔1.5米采用φ22钢筋与上一道盘成焊接牢固，第二道盘撑完成后工字钢外侧竖插、密排50mm厚大板，直到第三道采用36号工字钢盘撑底部，第三道盘撑以下至坑底采用32号工字钢插入坑底0.5～1.0m。

工字钢外侧横排50mm厚大板，插入坑底工字钢与盘撑接触点应焊接牢固，大板与盘撑之间必须贴紧，不得留有空隙。

工作井周围设置栏杆，栏杆横杆为两道φ48钢管，立杆φ48钢管，立杆间距1.5m，栏杆高1.2m，坑底至平台用φ48钢管做爬梯一道。

工作坑钢木支护见示意附图。

6.顶进

6.1顶进

6.1.1选用一台320吨液压千斤顶顶进，顶镐中心高度宜放在管子高度底1/3～1/4处，管子后背设一块弧形顶铁确保混凝土管受力均匀。

其后背横放一块：

4.0*2.0*0.35m底后背铁，使后背工字钢受力均匀，且保证与管道顶进方向垂直。

6.1.2第一节管下到导轨上应对其中心线和前后端高程进行测量，符合要求后及时将工作坑前壁钢桩割掉，开始顶进。

6.1.3顶进第一节管后每顶进20～30cm，及时对管中心线及高程测量一次，正常顶进时每顶进50cm测量一次发现偏差及时纠正。

6.2顶进挖土：

采用先顶后挖，人工挖土的方法。

防止管前土塌落。

开挖的土方要配合顶管时间及时用小推车运出。

6.3管内照明：

管内采用电压小于36伏的低压照明设备，电源根据现场情况而具体确定。

6.4有关计算：

6.4.1顶力：

计算参数：

摩擦系数f＝0.8，土层重力密度Ý＝18KN/m3，土层内摩擦角ф＝30°，管外径D1＝1290mm，覆土厚度H＝5.0m，每米管重力W＝26.43KN/m，顶进长度L＝60m，经计算：

总顶力P＝1.2*0.8*26.43*60=3044KN

6.4.2后背反力：

计算参数：

后背宽度B=4.0m

经计算S＝1.05＞1,安全

6.4.3导轨内距A计算：

导轨采用38Kg/m重型轨，轨高h＝13.4cm，管底与基础面净距e＝3cm，经计算：

A＝0.888m

下钢筋混凝土管：

∮1050X120mm钢筋混凝土管，长2米，用16吨吊车将钢筋混凝土管下到主坑导轨上。

7、安全

顶管施工法是一种采用不开槽敷设地下管道的施工工艺，在施工前，应组织技术及现场作业人员认真学习设计图纸，深入调查和掌握顶管段的土质和水文地质情况，弄清地上、底下构筑物的结构、高程及有关的物理、化学性能、水源、电源等主客观因素，制定有针对性、实效性的安全技术措施及施工场地布置图，在确定施工管理及劳动组织的同时，要建立安全生产岗位责任制。

本工程顶管工程量较大，本次顶进的最大距离大概在60米左右，管径1050mm。

在顶进前，根据设计图纸，最大顶距段需对工作井进行后靠稳定性验算，根据计算，沉井的后靠是稳定的，满足顶进要求。

对于施工用电，考虑到顶进设备施工电耗较大，采用50M2电缆，严格按照三相五线制接入。

下面就工程实施工程中一些重点工序安全措施分述如下：

7.1顶管工作井

7.1.1顶管工作井的位置，水平与纵深尺寸，支撑方法与材料平台的结构与规模，后背的结构与安装，井底基础的处理与导轨的安装，顶进设备的选用及其在井底的平面布置等均在施工方案中有经计算后的详细规定，在施工过程中不得任意更改。

顶管工作井距高速公路、河道、各种地上及地下构筑物的安全距离，一般可根据土质和安全坡道与有关单位共同确定，如果因施工现场的条件、土质、管道的永久构筑物的位置等原因不能满足安全距离要求，采取安全措施方能保证安全施工时，该措施和有关单位共同商定外，必须经上级技术负责人审批后方能实施。

7.1.2工作人员必须戴安全帽，上下工作井应走安全梯，根据施工的具体情况，正确使用个人劳动保护用品。

7.1.3使用吊车往井内运各种材料时，应有信号工指挥，起重臂下严禁站人，材料应捆绑牢固，井内人员应站在安全位置，架空输电线路下严禁使用吊车。

工作井上下不得随意抛掷工具等物品。

工作井的四周要有防雨水进入井内的措施，井外的临时排水设施应保证畅通，工作井底要安装有效的排水设施，保证井内的安全。

7.1.4工作井底的基础结构，必须按照施工组织设计中的规定施工，确保基础的稳定安全，对导轨的规格尺寸，材质事先都应检查验收，混凝土基础的排水盲沟在施工中要注意排水的有效性和与排水井保持畅通。

导轨安装时，应牢固地用道钉固定在方木上，两跟导轨的高程应保持一致，木导轨与管外皮接触处抹角的铁皮应钉牢。

基础和导轨在施工的过程中要经常注意其稳定性。

后背应与顶进方向垂直，后背与井壁之间的填充材料应分层夯实，用型钢作后背，板后用沙砾灌实。

后背墙设计的安全系数一般应大于1.5倍，后背的受力面积、宽度必须按施工组织设计施工，顶稿的着力中心高度不应小于后背高度的1/3；用钢板桩后背，应先打钢板桩后开挖工作井，后背的稳定是保证顶进安全施工的重要因素之一，在施工过程中自始至终应加强注意，只要发现顶进过程中管子不向前走而向后背压缩，顶铁上拱或下啃，立即停稿，加固后背严防崩铁伤人，顶力突然增加超过设计值时，一方面考虑用触变泥浆减阻，另一方面要考虑加固后背。

7.2顶进作业

7.2.1每班顶进作业开始之间，必须对后背基础与支撑进行仔细的检查，发现异常现象及时研究处理，确认安全可靠后方可施工。

顶管作业必须建立交接班制度，并有记录，检查机电设备是否良好。

井内作业人员必须戴安全帽，上下井走扶梯，梯子应牢固完好，深井每步梯子的梯角平台、走道应平稳、牢固、有两道牢固的护身栏。

往工作井内下管前，施工负责人必须进行防高处坠落，物体打击的安全交底，作业人员分工要明确，严格遵守纪律。

每次下管前，均应由施工负责人组织检查吊装设备及辅助设施（地锚等）是否完好无损，安全可靠，下管工序应有专人指挥，管子前方严禁有人；运管与调整管子的方向时候，必须有技术熟练，责任心强的人指挥，缓慢运、调；挂勾人员应从支架两侧等安全梯上下，作业时必须严格按规定使用安全带，个人劳动保护用品应按规定正确使用，严禁用手扶钢丝绳，防止手被滑轮、吊勾碰挤致伤。

7.2.2下管作业时的全过程中，工作井内严禁有人。

井内上下吊运物品时，井下人员应站在安全角落，严禁利用卷扬机上下运人。

垂直运输设备的操作人员，在作业前要对卷扬机等设备各部位进行检查，该注油的注油，制动装置、安全装置、滑轮、吊装索具、地锚、电器设备等确认无异常后方可作业，作业时精力集中服从指挥，严格执行卷扬机后起重作业有关的安全操作规程。

7.2.3高压油泵是顶镐的配套设备，安装使用时，应注意保护压力表和油管，发现异常停镐检查，特别是压力突然上升，将检查排除故障后方可继续作业。

现在顶管作业使用的顶镐一般采用四平建筑机械厂生产的长行程顶镐，但这种顶镐重1.5t，安装就位时一定要有专人指挥，动作协调一致，严防伤手伤脚；顶镐的高程一般宜使顶镐的着力中心，位于管子总高的1/4左右；使用一台顶镐时，顶镐中心必须与管道中心线一致，使用两台以上顶镐时，各顶镐中心必须与管道中心线对称。

顶铁一般是采用型钢自行焊制的，它的规格和结构均可视需要而定，但是必须直顺，无歪斜，扭曲等变形现象，要充分保证顶铁使用时接触面的严密性，在安装时，不给使用过程中潜伏下崩铁伤人的隐患。

如用20×30cm截面较小的顶铁，其连接长度单行使用时，一般不应超过1.5m，双行使用时，一般不应超过2.5m。

超过时采取有效的安全措施或选用截面较大的顶铁。

顶镐、顶铁必须与管子保持平直，受力平均一致。

在顶进作业时，发现顶铁变形、异常、左右偏移或向上有凸出现象，应立即停镐进行调整；搬运顶铁、胀圈要稳拿轻放，不准经井内抛掷；顶铁之间或顶铁与后杯、底板联结不得有间隙，顶铁如用双排以上时，应平行、等距、松紧程度一致，顶进作业时，人不得站在顶铁上方或两侧，严禁穿行。

在顶进作业时，如发现混凝土管端有混凝土剥皮脱落等异常现象，应立即停镐检查。

在顶进作业过程中，对顶铁的观察要有专人，丝毫不得放松，严防崩铁事故的发生。

7.2.4管前人工挖土，视土质情况决定掏挖长度。

砂土不得超过20cm，土质良好最长也不得超过50cm，管前挖土一般应在管内作业，开镐时，人必须进入管内。

管道顶进作业严禁纵向超挖，作业面的照明条件应良好。

管前纠正管位偏差，发生管前超挖时，应根据具体情况采取有效的支护措施。

管道顶进作业的管径过大，掏挖净高超过2.5m，管内架设平台时，结构和高度应经计算确定，并且要注意交叉作业的安全。

土在土质条件差、土壤中含水量大、容易塌方的地段施工时，在管前端应加管帽，管帽的长度与刚度应经计算后确定。

在顶进作业时，管帽应先顶入土层中以后再开始按规定的掏挖长度挖土，要始终让管帽的前沿保持在土层中，在塌方特别严重、形成闷顶（不用挖砂、石就流入管内）时，应在地面进行有效土壤加固措施的同时，使用触变泥浆，确保施工安全。

管内运土，采用手推车运土，运土要有明确有效的联络信号与工具，卷扬机作业时，严禁有人在管内进出，卷扬机作业要遵守有关的安全技术操作规程。

7.2.5顶进中应有防毒、防燃、防爆、防水淹的措施，顶进长度超过50cm时，应有预防缺氧、窒息的措施。

安全防护和劳动保护用品的选用应注意其有效性，必须用经有关部门的批准的产品。

氧气瓶与乙炔瓶（罐）不得进入井内。

顶进作业，应先试顶，确认安全后，方可正常作业；每次顶进前，应仔细检查液压系统、顶铁（柱），后背等是否有异常现象。

地下水位较高有流沙时，有专人监护支撑，平台、工作井有无异常；发现异常，立即停止作业排除险情。

在高速公路、建筑物及河道下面顶进作业要严格执行安全技术交底方案，施工负责人要盯在现场；所有施工人员作业前，应学习安全技术操作规程和安全技术交底方案。

7.3电器设备

7.3.1严格按现场用电有关规定、标准执行。

7.3.2不得在架空输电线路下立支架，特殊情况应和有关单位共同制定安全技术措施后施工；在输电线路与电缆保护区内施工，必须申报区、县以上供电部门，批准后，按方案施工。

施工暂设的输电线路必须按规定架设，闸箱应符合规定，防雨防潮；地区停电、维修设备、停止作业时，应拉闸断电、箱门加锁、箱内无物、不得使用破损电线，架设高度应符合规定。

碘钨灯不得进入支架及井内。

一般在支架或井内使用低压安全灯灯的支架高度不得低于2.5m，附近不得有易燃物，灯与支架绝缘良好，有接零（接地）保护。

工作井内照明一般应于36V安全电压，管内潮湿时不得大于12V。

顶管井总配电箱必须加装符合规定的漏电保护装置，漏电保护装置必须保持灵敏有效，不得当作断路闸用。

同时，要做好接零或接地保护，工作零线和保护零线应分开，总配电箱各分路开关及操作按纽所控制的设备，应有明显的回路命称。

各种电器的设备的导线均不得用金属丝绑扎固定在金属导体上，如需固定在金属导体上，应有可靠的绝缘措施；导线应无老化，裸露现象，按头要绝缘良好。

顶管井平台上堆土和操作按扭至少二人分别作；操作机动平台的人员应培训后固定专人作业。

严禁非机电人员擅自动用机电设备。

6.3.3现场无条件架设输电线路时，可敷设橡套电缆供电；无车辆通行时，敷设高度不应小于2.5m，同时设明显标志（沿树木敷设应经有关部门批准同意），机关、工厂、文体、设施门口或横穿道路敷设高度不得小于6m，而且，电缆本身不能受力，无老化、破损、按规定穿管从地下敷设亦可。

机械顶管或长距离顶管作业（中继间），管内设备的电源必须用完好无损的橡套揽线，同时，要有可靠的防触电安全措施；揽线的敷设每节管均应固定牢固，有防止电缆脱落和人、机碰伤的措施，电缆接头处应绝缘良好，有保护措施；机头部分和中继间电器设备的照明电压应采用不大于36V的安全电压，配电箱按纽盒等必须有良好的密封性能。

7.3.4顶管井的电器设备拆除后，要及时进行维修，新的顶管工作井，电器设备安装前，应对其进行检查和摇测绝缘等工作，确认良好好，方可安装使用，严禁安装使用不符合安全规定的电器设备。

7.4长距离顶管

一般采用触变泥浆减阻和使用中继间的施工方法来达目的。

也有利于两个工作井向中间对顶进进行地下连接的。

7.4.1增长管道的顶进距离，首先要有能够推动管道前进的强大推动力，一方面是从顶进设备上考虑，但在另一个重要的方面则是后背必须坚强稳固，使其能够在强大推动力的反作用力下保持安全稳定。

因此，在施工中后背的结构必须经严格的计算后确定，在施工中不得有丝毫的马虎。

7.4.2使用触变泥浆即可以减少阻力，又可以组织坍塌；首先按配比把原料放到调浆设备进行搅拌，通过灌浆设备将泥浆压入所顶进管子的外径四周，形成泥浆环使管子处于悬浮状态，减少顶力一般在50%以上。

使用触变泥浆要加强对设备的安全管理。

使用空气压缩机的压力容器必须符合安全规定，安全附件应灵敏有效；各种设备的安全防护装置要符合规定要求，并且齐全有效；往拌合机放原料时，不得随便使手臂或棍棒伸入机内；输送泥浆的管子应连接牢固无破损；要正确的使用个人劳动保护用品，注意保护眼睛和手、脚。

7.4.3使用中继间是增长顶进距离的另一种主要方法。

中继间的结构一般为内外套承插式。

中继间的内外套可做成拼装式在顶管完成后拆除；沿中继间的圆周方向依据设计的位置安装千斤顶，中继见的伸缩量视千斤顶的最大伸长量所决定，中继见的制做有保证内外套往复伸缩而不渗水的可靠措施。

使用中继间的安全注意事项：

中继间的使用应设专人统一指挥，应严格遵守自管前端由里向外依次进行顶进直至后背的操作顺序。

第一个中继间使用时，应先开动后背顶镐，其顶力最小也必须防止中继间开动时，中继间后面的管体向顶进相反方向后退。

作业人员在使用中继间时，应检查机具设备是否完好无损，液压系统、管路联接是否有松动漏油等隐患；内外套密封处是否有漏水、漏浆的问题；发现隐患要立即报告，经修理确认安全、可靠后方可作业。

作业人员要听从统一指挥，要严格按作业程序操作。

如果中继间使用自动控制装备，安装时要按使用说明书中的规定安装，要熟练的掌握配电箱上的各种开关及指示灯的作用，操作要准确无误，各种电气设备的检修必须有值班电工停电后进行，非电工一律不得随意拆动。

7.4.4长距离顶管，管道内的照明必须良好，并且符合固定要求；电气线路的敷设应安全可靠，接头出绝缘良好，密封有效，考虑到管子埋深较大，距离增长后，管内空气相对稀薄，因此应配备必需的机械送风设备，保证新鲜的空气送至工作作业面，同时为确保安全，每个作业人员配备氧气等急救设备。

7.4.5在拆除设备时，管道内运输要有具体的安全措施。

采用两个工作井向中间对顶，要特别注意管子的高程与中心位置的误差。

如误差较大，需要事先将管前端超挖进行纠偏校正时，视超挖的情况采取可靠的支护措施后方可作业。

还要遵守顶管工程中其他有关规定、标准。

计算书

根据109国道路基实际情况，土的重度平均值γ=18KN/m3，内摩擦角φ=30°，工作坑（或接受坑）坑深h=6.3m，考虑到道路汽车动荷载影响并折合成土的高度荷载h΄=0.5m。

钢木支撑护坡

Pa=γhtan2（45°-φ/2）=18*（6.3+0.5）*tan2（45°-30°/2）=40.8KN/m3；

1.水平挡板50mm*200mm木板，在最不利6.3m处:

q1=40.8*0.2=8.16KN/m2；

W1=20*52/6=83.33cm3；

Mmax=qfm=83.33*10-6*10*106=833.3Nm；

2.立柱采用150mm*150mm方木，间距L=（8Mmax/q1）0.5=0.9m

立柱下支点处主动土压力荷载q2=PaL=36.72KN/m2；

W2=153/6=562.5cm3；

Mmax=q2fm=562.5*10-6*10*106=5625Nm；

横撑木间距l1=（Mmax/0.0642*q2）0.5=1.54m，取1.5m；

横撑木最大受力R=59.4*1.5=89.1KN；

l=6-（0.05+0.15+0.1）*2=5.4m；

选用25b工字钢，

N=0.8*53.51*10-4*140*106=599KN>89.1KN,满足要求。

3.盘撑工字钢

4.6m处最不利位置工字钢复核

2.3+2.3/2=3.45m,4.6+1.7/2=5.45m；

P1=6*（3.45+0.5）=23.7KN/m2,P2=6*（5.45+0.5）=35.7KN/m2；

q=（23.7+35.7）*（2.3/2+1.7/2）/2=59.4KN/m；

工字钢两端固结，M=ql2/12=59.4*62/12=178.2KNm；

Wx=M/[σ]=178.2*1000/（1.3*140）=979cm3；

ω=ql4/（384EI）=59.4*1000*64/（384*2.1*1011*17351*10-8）=0.006m＜6/400=0.015m；

可选择36c工字钢，Wx=964cm3，满足要求。

由上可知在3.8m处采用36c工字钢满足要求。