污水管道工程(沟槽深度大于5m)沟槽开挖与支护专项施工方案.doc

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污水管道工程沟槽深度大于5m

沟槽开挖与支护专项施工方案

一、工程概况

本工程污水管道埋深大多在4.5～8.0m范围内，管径有DN400、DN600、DN800、DN1000、DN1500、DN1650、DN1800等，其中DN400管径采用硬聚氯乙烯UPVC加筋管，管径DN600～DN1200的采用玻璃钢夹砂管，其余管径的采用企口式钢筋混凝土管。

沟槽开挖深度大部分要大于5m。

拟建道路沿线主要为果园、村庄，河网交错、河塘密布。

这些段落地面高程在3.5~4.5m之间，地势平坦，稍有起伏。

该段的地质情况自上而下为：

①层为0.2～5.4m（一般土层厚度）粘性土；②1层为0.3～3.0m软塑状的粉质粘土夹粘质粉土，土质较好；②3-1层为1.2～5.1m稍密状态的砂质粉土；②3-2层为5.3～11.8m中密状态的灰色粉砂。

二、施工准备

由于路线较长，工期较紧，需要做好充足的施工准备。

2.1、施工队伍进场后，必须先进行场地的整理，及时进行测量放样，准确放出管道布置的轴线和沟槽开挖的边线。

2.2、机械设备与材料抓紧落实进场，所需的材料设备必须准备齐全，要满足规范设计要求。

2.3、落实管道供应厂家，进行认真考查和认可，选定供应厂商，在保证质量的前提下，要求其具备足够的日生产能力，保证供应，满足施工进度要求。

2.4、管道施工前进行认真的技术质量安全交底，分工明确，责任到人。

三、施工安排及方法总说明

对于埋深很深的污水管道的施工，采用上部放坡开挖、下部钢板桩支护两次成槽的挖土方法，先考虑将表土（粘性土）挖除一层（2.0m左右），有效降低沟槽深度，然后进行井点降水，打设钢板桩，再开挖沟槽，采用2～3道顶撑支护，铺设管道。

四、施工方案

4.1、污水管道施工工艺流程

测量放线→第一次土方开挖→布置井点降水→打设钢板桩→沟槽开挖及支护→管道基础施工→铺设管道→污水井施工→磅水（闭水）试验→管道坞膀→沟槽回填

4.2、测量放线

根据设计施工图，测设管道中心线和污水井中心位置，设立中心桩。

管道中心线和井中心位置经监理复核后方可在施工中使用。

根据施工管道直径大小，按规定的沟槽宽度测放出边线，开挖前用石灰划线来控制，对于井位置的确定通过在沟槽外两侧设置控制桩来进行控制，并记录两桩至井中心的距离，以备校核。

4.3、第一次土方开挖

按照测量放出的开挖线，进行第一次开挖，将表层1.5～3.0m厚的粘土层开挖，上口宽度按照管径的大小和开挖深度来确定，一般为12m左右，按照《市政排水管道工程施工及验收规范》（DBJ08-220-96）确定开挖边坡坡度为1：

1，这样可以有效降低沟槽的深度，挖出的土离槽口尽量远，2m以上，堆土高度宜小于1.5m，或者尽量远离堆放，以减小土压力对沟槽的影响。

挖方安全边坡计算：

已知土的重度为Υ=18.0kN/m3，内摩擦角φ=26°，粘聚力c＝12kN/m2，为坡度1：

1，开挖坡度角θ=45°。

由此得出，基槽边坡稳定时的允许开挖最大深度h：

h=2*c*sinθ*cosφ/（Υsin2（（θ-φ）/2））>5m

因此，按照1：

1开挖表层2.0～3.0m能确保边坡的稳定。

按照开挖3m深，其边坡的稳定安全系数为：

K＝ψs×c/（H×Υ）

根据H＝3.0m，开挖坡度角θ=45°，查得稳定系数ψs>12。

K>2.6

所以土坡处于稳定状态。

4.4、井点降水

由于污水管的埋深多在5.0m以上，为防止土层液化或管涌，沟槽采用板桩密排支撑，井点降水。

井点布置在沟槽两侧（对于槽钢井点布置在外侧（如图），拉森板桩则布置在内侧），60m左右为一流水作业段。

井点管埋设前视污水管埋深，保证降低后的地下水位与槽底的最小深度大于0.5m，来确定井点管的长度和井点间距。

井点施工程序为：

放线定位—冲孔—安装井点管—填砂砾滤料—铺设总管—联接管连接井点管与集水总管—与抽气设备连通—安装集水箱和排水管—开动真空泵排气—开动离心水泵抽水—观察地下水位变化。

井点设备采用真空泵组合，即每套设备由5.5KW真空泵1台，2.8KW离心式水泵1台和1台气水分离器组成。

每套井点设备有效抽水距离为60m，深度为地面以下6～8m。

为提高井点降水效果将井点管单排双侧布置，间距为0.8～1.0m，井点管入土深度要比设计沟槽底深0.9～1.2m。

井点下端滤管长为1～1.5m，滤管上要先包一层细滤网，再包一层粗滤网，并用铁丝绑扎加以保护，滤水管必须埋入含水层内。

井管长度H（不包括滤管长度l）应符合下式要求：

H≥H1+h1+h2+iL

其中：

H1为沟槽深度（m）；

h1为降低后的地下水位与槽底的最小深度，应大于0.5m；

i为地下水计算降落坡度，环状井点为1/10，线状井点为1/3～1/4；

L为井管至需要降低地下水位的水平距离，环状或双排井点为井管至沟槽中心的距离，单排井点为井管至沟槽对侧底的距离（m）；

h2为井管露出槽顶的高度，一般为0.2～0.3m。

井点管安装前先进行测量放线，确定好位置。

采用高压水枪冲孔，按照井点管深度来控制冲孔深度，比滤管底深50cm以上冲至要求深度后应停留在原位继续冲水片刻。

迅速提起冲水管，立即将井管垂直居中放入孔中。

将砂滤料灌入井孔，灌砂量应根据冲孔孔径大小和深度计算确定，实际灌砂量不应小于计算量的95％，孔顶用粘土封填。

灌砂时要注意灌砂应达到的位置宜在地下水位以上。

当井点管入土完毕后再安装集水总管，安装时应沿抽水水流方向有0.25～0.5％的上仰坡度。

最后集水总管与井点管、真空泵连接，所有连接管都必须密封防止漏气。

为保证井点连续不断地抽水，应配备双电源，以防断电，造成滤管堵塞。

一般抽水3～5天后水位斗基本趋于稳定，正常出水规律为先大后小、先混后清。

如不上水或水一直较混，或出现先清后又混等情况，应立即检查纠正。

4.5、打设钢板桩

在第一次土方开挖的梯形沟槽中施打钢板桩，如果沟槽深度（第一次开挖底面至沟槽底部）大于5m的采用12m长国产拉森钢板桩；其余采用8m长槽钢板桩。

打设前，在最后矩形沟槽两边外侧10cm放出打设线。

槽钢板桩材料选用[25a槽钢，根据上海地区的特点和施工经验，板桩入土深度（T）沟槽深度（H）比值α（α＝T/H），在一般土质条件下，沟槽深度5m以内，α值宜取0.35；5～7m时宜取0.5；7m以上时，沟宜取0.65。

板桩排列根据土质和沟槽深度等情况，采用咬口排列（）。

咬口板桩应咬合紧密，板桩挺直，板桩打拔采用1m3履带式挖掘机配备振动沉桩锤进行施工，板桩的垂直度不能大于露出高度的1.5％。

施打板桩前应查明地下管线或地下构筑物，如有，先将管线外露，采取施工保护措施后再打设，或局部跳空采取其它支护措施。

打设时，若出现板桩入土过慢，桩锤回弹过大，应查明原因，进行处理方可继续施打。

4.6、沟槽开挖及支护

沟槽开挖采用挖掘机进行，沟槽深度较大的，采用两台以上挖掘机传递挖土，其中一台为长臂挖掘机，确保土方开挖远离沟槽，对沟槽减少影响。

挖土深度至2.5m时，应先距地面1.5m处撑头道支撑。

管顶上的一道支撑与管顶净距不应小于20cm，离基础面上20cm处加设一道临时支撑。

沟槽挖土与支撑应密切配合，做到随挖随撑，防止槽壁失稳而导致沟槽坍塌。

支撑道数应根据沟槽实际深度而定，对于深度小于6米且用拉森钢板桩支护的沟槽，可采用二道支撑，头道支撑设置同上，第二道支撑设在头道支撑下2米处。

挖掘机挖土时，应采取后退式挖土方法，严禁挖掘机进入未设支撑的开挖好的区域。

开挖的土方原则上就地堆置，但堆放高度不超过1.5m，施工时严格进行控制。

堆置点离坑边距离不小于2m，以减小沟槽边堆土对沟槽壁侧向土压力，以确保沟槽的稳定性。

按照最深7m沟槽进行验算：

（如上图所示）

沟槽采用国产拉森Ⅱ型钢板桩，长度为12m，W＝874cm3，[f]=200MPa支撑采用Φ20cm原木，fm＝10N/mm2，按照等弯矩布置来确定各层支撑的间距。

（1）由图示可以得出：

平均重度和平均内摩擦角：

Υ=（Υ1*l1+Υ2*l2）/l＝（19*2.5+18.5*4.5）/7.0＝18.68kN/m3

φ=（φ1*l1+φ2*l2）/l＝（19.7*2.5+30.3*4.5）/7.0＝26.51°

（2）确定支撑层数及间距：

按照等弯矩布置来确定各层支撑的间距，则板桩顶部悬臂端的最大允许跨度，由公式h＝36[f]*W/（Υ*Ka）得：

h＝36*200*874*100000/（18.68*1000*Ka）

主动土压力系数Ka＝tg2（45-φ/2）=0.383

h=245cm=2.45m

h1=1.11h=2.7m

h2=0.88h=2.16

根据实际情况，确定h=2.0m，h1=2.2m，h2=1.6m，h3=1.2m。

采用三道支撑。

（3）用顿恩近似法计算板桩入土深度：

因采用井点降水，坑底以下的土密度不考虑浮力影响。

主动土压力系数Ka＝tg2（45-φ/2）=0.383

被动土压力系数Kp＝tg2（45+φ/2）=2.612

由上面简图可得MR的斜率Kn＝Υ（Kp-Ka）=41.64

e1＝MQ＝Ka*Υ*H=0.383*18.68*7.0=50.08kN/m2

由顿恩近似法，DB’板桩上的荷载GDB’N’一半传至D点，另

一半传至土压力MR’B’，由图几何关系可得：

Υ（Kp-Ka）x2－KaΥHx－1.2*KaΥH=0

板桩入土深度x=1.95m

实际施工中，拉森钢板桩采用12m长，足够保证入土深度2m以上，施工时入土深度为3.5m以上。

对于井点降水局部效果不好或失效时，需采取一定的措施。

由于拉森钢板桩采用密排咬口式布置，止水性较好，可以防止侧面流砂等因素影响沟槽施工。

在局部加设一道临时支撑，保证其稳定性，同时对局部底部潮湿基础回填块石，稳定基础，再铺设砾石砂。

若槽底发生较大的管涌，影响施工，则停止施工，回填沟槽。

一方面检查钢板桩是否打设到位，入土深度必须保证；另一方面，检查井点，考虑重新下井点，结合地质资料，采取加深井点或分两级甚至三级井点，保证降水效果。

4.7、管道基础施工

按照设计要求，钢承口式钢筋混凝土管及丹麦管管道基座根据土质及降水效果选用基础形式，设计采用C25钢筋砼基础，横向配筋φ8@200（上下层）、纵向配筋Φ10@200（上下层）。

若底板位于填土层上时，应将其全部挖除，再用级配砾石砂分层夯实回填至基底标高，压实度满足要求。

硬聚氯乙稀UPVC加筋管管道基础按照《硬聚氯乙稀UPVC加筋管室外排水管道工程设计通用图》，管道基础采用碎石或砾石砂，碎石粒径为25～38mm，砾石砂的粒径为≤60mm。

玻璃钢夹砂管管道基础按照《玻璃纤维增强塑料夹砂排水管道施工及验收规程》，在土基上铺设厚度为DN/4且不小于50mm但不大于150mm的中粗砂基础，当采用其他颗粒材料作基础时，最大粒径不大于15mm。

基础须夯实且表面平整。

基础施工前必须复核高程样板的标高。

基础的底层土人工挖除，

修整槽底，清除淤泥和碎土，如有超挖，应用砾石砂或旧料填实，不得用土回填。

4.8、铺设管道

本工程的管道接口：

企口式钢筋混凝土管采用q形橡胶圈接口；玻璃钢夹砂管采用o形橡胶圈接口；钢筋混凝土管O形橡胶圈接口采用防水涂料施工工艺；q形橡胶圈接口采用硅油润滑剂，不可用“牛油”，即黄油。

本工程污水管道中采用钢筋混凝土管的须考虑管道防腐，防腐做法可采用防腐防水涂料。

为方便施工，可在管道铺设前在钢筋混凝土管内壁按要求涂刷防腐防水涂料。

施工前对基层的清洁、平整度、修补养护、含水率等质量指标进行验收，并作记录，认可后方可涂装施工。

运至现场的管道视现场情况就近沿途单排堆放。

堆放时严禁管道中间有硬物顶撞，防止管道碰坏，同时服从现场调度排放，不