工作井接收井逆作法设计施工专项方案.docx
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工作井接收井逆作法设计施工专项方案
第1章顶管井设计
§1工程概况
1．本工程位于广州市南部，其污水系统属沥滘分区,根据<<广州沥滘排水分区规划—污水管道系统规划>>,排水系统为分流制系统。
南洲路肩负着转输工业大道南、江南大道南、大干围路等范围及南洲路周边地区的污水，规划设计管径：
北侧为d900，南侧为d600，污水排入南洲路下游的DN2500主干管，再转输排入沥滘污水处理厂。
2．由于原有的污水管根本不能满足该区域范围污水排放的要求，以至工业大道南、江南大道南以及大干围路的污水管无法接入，而临时被溢流入雨水管道及就近河涌，严重污染河涌的水体，为保证该区域的污水能顺畅地排到南洲路下游的污水主干管，对南洲路进行污水管连接完善设计。
3．本工程主干管为D1200钢筋混凝土管和D820及D1200钢套管，施工方法采用顶管施工。
DN300HDPE双壁波纹管12m
DN600HDPE双壁波纹管108m
D820×12钢套管A3焊接钢管82m
D1200钢筋砼Ⅲ级”F”管442m
D1200×12钢套管A3焊接钢管140m
4.工作井3座,接收井4座,马路甲式检查井（污水）19座
5.根据广州市污水治理公司图纸章使用审批的要求，W15～W3及W1～W3顶管段采用顶钢套管,内穿DN600双壁波纹管,而W11～W13采用顶D1200钢管;由于南洲路下地下管线较多,三条供水主干管、煤气管、排水管和地铁线。
部分顶管管线位置位于主干道路边，交通车流量很大，而且附近居民区密集，地下有电缆管线、通讯管线、供水管、排水管、煤气管等。
根据该分项工程基坑对周围环境影响方面的要求，及综合考虑顶管的施工工艺、技术设备能力和经济等角度，为了工程的顺利进行及不影响周围的环境卫生，我司特编制了基坑开挖专项方案。
§2工程地质水文条件
2.1施工区域内地质情况
据野外钻探资料，本工程地质由地面往下主要是：
人工填土（Qml）、第四系冲洪积形成的粉质粘土、淤泥质土、粉细砂、粗粒砂夹卵石（Qal+pl），第四系形成的残积粉质粘土（Qel）以及早期形成的基岩层（J、γ），砂岩、花岗岩。
（1）第四系全新统人工填土层（Qml）
①人工填土：
浅黄色、黄褐色、红褐色、浅灰色，由粘性土及风化碎块填成，局部钻孔偶见少量生活垃圾，干～稍湿，路基地段结构稍密实，其它结构松散。
层厚为0.30~9.80m,层顶高程11.8~19.28m,层底高程5.86~17.25m。
标贯试验14次，标贯击数10.05~4.8击，平均6.4击。
（2）第四系粉质粘土层（Qal+pl）
-1粉质粘土：
灰黄色、红褐色、黄褐色、浅灰色，湿，可塑，局部软塑，含少量的粉细砂及1~2cm左右大小不等的卵石，次棱角状，局部地段含有少量的腐殖质，有腥臭味，土质较均。
层厚为0.70~13.70m,层顶高程6.62~16.61m,层底高程0.56~13.19m。
标贯试验122次，标贯击数3.5~11.8击，平均6.1击。
-2淤泥质粉质粘土：
浅灰色、灰黑色，很湿，软塑~流塑状，含少量的粉细砂及腐殖质，有腥臭味。
层厚为0.90~5.00m,层顶高程3.61~9.28m,层底高程1.47~6.05m。
标贯试验4次，标贯击数3.9~3.2击，平均3.5击。
-3粉细砂：
黄褐色、灰白色、浅灰色、饱和，松散，以粉砂为主，局部含有少量的卵石、中粗砂等，含约10%的粘性土。
层厚为0.60~7.70m,层顶高程0.57~12.90m,层底高程2.03~9.52m。
标贯试验36次，标贯击数5.8~17.6击，平均9.5击。
-4粗砾砂夹卵石：
浅黄色、黄褐色、灰白色，饱和，稍密~中密，局部松散，以粗砾石英为主，含有约10~20%的卵石，分选较差，次磨圆状，卵石直径一般在3~8cm，最大直径约10cm。
该层未穿透，层厚为0.20~11.50m,层顶高程0.88~11.57m,层底高程2.78~6.30m。
标贯试验64次，标贯击数7.2~21.2击，平均12.7击
（3）第四系粉质粘土层（Qel）
③粉质粘土：
灰白色，黄褐色，红褐色等，湿，可塑~硬塑，含有少量的中细砂颗粒，局部钻孔含有石英质粗砾砂，残余原岩结构可见。
该层未穿透，层厚为0.50~11.80m,层顶高程2.78~16.65m,层底高程4.18~13.35m。
标贯试验23次，标贯击数10.9~14.4击，平均12.5击。
（4）风化岩层
-1全风化砂岩：
红褐色，浅黄色，黄褐色，稍湿，岩芯呈坚硬土状，遇水易软化，原岩结构可辨。
该层未穿透，揭露厚为1.10~1.2m,层顶高程-0.22~3.06m,层底高程-1.32~1.86m。
-2全风化花岗岩（γ）：
灰白色，灰绿色，黄褐色，红褐色，稍湿，岩芯呈坚硬砂土状，遇水易散，主要成份为长石，石英及云母，原岩结构可辨。
该层未穿透，揭露厚为1.40~6.20m,层顶高程-4.18~14.99m,层底高程-2.02~11.89m。
标贯试验11次，标贯击数23.4~33.0击，平均28.5击。
-1强风化砂岩（J）：
黄褐色，红褐色，块状构造，岩芯呈半土半岩状，裂隙发育，强度较高，局部夹中风化碎块。
该层未穿透，揭露厚为0.50~1.40m,该层埋藏普遍在11米左右，层顶高程-1.32~3.02m。
-2强风化花岗岩（γ）：
灰白色，黄褐色，灰绿色，结构破碎，岩芯呈半土半岩状，主要成份为长石，石英及云母，裂隙发育，强度较高，局部夹中风化碎块。
该层未穿透，揭露厚为0.60~6.5m,层顶高程-2.02~17.25m,层底高程0.72~14.95m。
中风化花岗岩（γ）:
灰白色，黄褐色，灰绿色，粗粒结构，块状结构，主要成份为长石，石英及云母，岩芯呈块状，柱状，裂隙发育，裂面被铁锈色浸染，强度高。
该层未穿透，揭露厚为0.30~6.80层顶高程0.72~14.95m,层底高程1.58~13.55m。
微风化花岗岩（γ）：
灰白色，黄褐色，灰绿色，粗粒结构，块状结构，主要成份为长石，石英及云母，岩芯呈块状，柱状，裂隙发育，断口处新鲜，强度高。
该层未穿透，揭露厚为1.10~3.50m,层顶高程1.58~13.55m。
2.2施工区域内及邻近地区地下水情况
（1）地下水类型
场地地下水为赋存于第四系地层中的孔隙水，水量较大，主要补给为大气降水和石马河河水的侧向渗透补给，部分地段揭露出岩层中有少量基岩裂隙水。
场地其它地层均为相对隔水层。
场地地下水水位埋深一般为1.60～8.00米。
（2）水的腐蚀性
按强透水层考虑，地下水对管线钢结构具弱腐蚀性，对砼结构具有中等腐蚀性，对砼结构中的钢筋有弱腐蚀性；若按弱透水层考虑，地下水对管线钢结构有弱腐蚀性，对砼结构和砼结构中的钢筋具有中等腐蚀性。
顶管井位置围岩类别及岩性采用比较有代表性的ZK8号钻孔数据，见表1-1【顶管井围岩类别一览表】：
表1-1顶管井围岩类别及岩性一览表
序号
地层
编号
岩土名称
厚度
密度
（KN/m3）
凝聚力
（Kpa）
内摩擦角
（度）
承载力特征值
（Kpa）
1
①
人工填土
0.80
17.0
8
15
60
2
②1
粉质粘土
5.40
19.0
27
12
130
3
②4
粗砾砂夹卵石
8.00
19.6
0
35
220
§3逆作法竖井围护结构方案设计
根据顶管工作井土质较差的特点，具体情况见表1-1，及周边的施工环境，顶管工作、接收井采用圆形结构，工作井净空φ7000mm,采用护壁厚为450mm，的逆作法竖井作为基坑围护结构，接收井净空φ5000mm，采用护壁厚为350mm，的逆作法竖井作为基坑围护结构，井结构高度暂按7.0m进行设计，采用C25商品混凝土。
如图1-1【顶管工作井围护结构示意图】所示：
图1-1顶管工作井围护结构示意图
工作井围护结构具有整体性好、结构简单、较稳定等优点。
3.1竖井围护结构设计
（1）计算分析
1）计算方法
围护结构设计的土层参数，见表1-1【顶管接收井围岩类别一览表】。
根据本工程的地质资料数据计算围护结构等效土层的物性参数：
γ=（17*0.8+19*5.4+19.6*2.3）/8.5=18.97（KN/m3）
c=（8*0.8+27*5.4+0*2.3）/8.5=17.9（KPa）
Ф=（15*0.8+12*5.4+35*2.3）/8.5=18.5（°）
2）计算荷载
永久荷载：
水土侧压，采用郎金土压力理论进行计算。
对于粘性土采用水土合算；对于砂性土采用水土分算。
3）计算步骤
a）竖井初步设计：
尺寸设计：
井净空：
外径为φ5500mm。
井高度：
井高为8500mm。
b）井壁结构计算
1井壁砼厚度设计
圆形竖井在井筒稳定的条件下承受径向均匀荷载。
如图1-2【圆形竖井井圈周边土压力分布图】所示：
图1-2圆形竖井井圈周边土压力分布图
井壁砼厚度按下式计算：
t≥K*N/fc
式中：
t—竖井井壁厚度（mm）
K—保险系数，取1.5～2.0
N—井壁承受的轴向土压力的合力（kN）
fc—砼轴心抗压强度设计值（N/mm）,C30为14.33N/mm
其中：
N=r*
q*sinθ*dθ
式中：
q—作用于井壁的主动土压力标准值（kPa）
θ—主动土压力的水平夹角
r—井外半径（mm），本工程为2750mm
q=γhtg2（45°-Ф/2）
=18.97*8.5*tg2（45°-18.5/2）＝83.57（kPa）
N=
q*sinθ*dθ＝q*r=83.57*2.75=229.8（kN）
计算：
t≥K*N/fc＝1.5*229.8/14.33＝24（mm）
取井壁厚度为t=250mm。
2竖井环向钢筋配设
井壁的环向钢筋按照构造规定配置竖向钢筋。
计算参数：
单位井壁计算尺寸为250mm×1000mm（宽×高）。
计算过程：
矩形截面面积A＝b*h＝350*1000=350000（mm2）
全部纵向钢筋的最小截面面积
As,min＝A*ρmin＝350000*0.3%＝1050（mm2）
计算结果：
竖井环向配φ16@200mm，As=1100mm2>1050mm2。
③竖井竖向钢筋配设
竖井在施工阶段，其井壁的竖向最大拉力，等截面井壁的竖向钢筋按照构造规定配置竖向钢筋。
计算过程：
环形截面面积
A＝π（d2-d12）/4
＝π（55002-50002）/4＝4121250（mm2）
全部纵向钢筋的最小截面面积
As,min＝A*ρmin＝4121250*0.30%＝12364（mm2）
计算结果：
沉井竖向配φ16@200mm，As=16613mm2>12364mm2。
c）竖井垫层及底板设计
竖井采用干封底，垫厚度以能保证钢筋砼底板顺利施工为准，本工程封底砼厚度为500mm，且预留底板的集水井，底板厚度为500mm，配筋为双层双向φ16@200。
3.2后座墙结构设计
整体式顶进构架采用对称布置的四个油缸进行顶进施工，每个油缸的极限顶力为400T，后座墙配筋计算时，可将整个后座墙分为对称的四部分，进行受冲切承载力验算。
计算参数：
后座墙的尺寸为3000mm×1800mm×600mm（宽×高×厚），砼等级为C25，局部荷载区尺寸为800mm×800mm。
计算按照行业标准《混凝土结构设计规范》（GB5001-2002）的受冲切承载力验算法进行。
计算时，
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