二十埠河顶管沟槽开挖专项方案3专家意见修改.docx

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二十埠河顶管沟槽开挖专项方案3专家意见修改

二十埠河综合整治项目

河道治理I标段工程

顶管及深基坑专项施工方案

编写：

审核：

批准：

安徽水安建设发展股份有限公司

二OO九年五月

二十埠河综合治理工程I标

顶管及深基坑专项施工方案

一、工程概况

1.1工程概况

本工程沟槽开挖工程主要为污水管道工程沟槽开挖，根据二十埠河截污工程I标设计图纸，污水管道工程共包括五段，其中东岸3段，分别为DWA、DWB、DWC段；西岸2段，分别为XWA、XWC段。

XWC段管道工程XWC1#-XWC10#段管道埋深为6.128-9.612m，采用人工顶管方法施工。

其余部分XWC5#-XWC15#段管道平均埋深为5.5m，采用开挖沟槽方法施工。

1.2工程地质

本工程自起点汴河路桥至终点k6+050，长6.05km，河水总体流向为西北-东南。

根据二十埠河改造工程（一标段）岩土工程勘察报告，地层构成由上而下依次为：

①层耕（填）土（Qml）----层厚0.00-4.40m，层底标高8.70-17.52m。

灰、黄灰色，主要成分为软塑~可塑状态的中粉质壤土及重粉质壤土，含植物根，在临泉路-新安江路段表部含少量碎石、砼地坪，土质工程级别为Ⅱ级。

其中XWC1#-1～XWC1#～XWC15#（D1400）段耕（填）土层厚1.0-1.9m，层底标高▽12.28-▽15.54。

②层淤泥质土、淤泥（Q4h）----层厚0.00-3.9m，层底标高7.00-15.81m。

青灰色、黄灰色，湿，流塑~软塑状态。

该层在河道中主要为淤泥、含有机质及腐植质，具腥臭味，在岸上主要为淤泥质土。

该层土摇振反应中等，无光泽，干强度低，韧性低。

其静力触探比贯入阻力Ps值一般为0.40-1.00Mpa。

土质工程级别为Ⅱ级。

其中XWC1#-1～XWC1#～XWC15#（D1400）范围内，有1段淤泥层，具体为：

94#孔（河道桩号K5+100附近）-96#孔（河道桩号K5+410附近），长度约310m，层厚0-3m，层底标高▽10.01-▽13.01，其中95#孔（河道桩号K5+270附近）淤泥最厚，达3m。

③1层重粉质壤土（粉质粘土）（Q4al+pl）----层厚0.00-3.6m，层底标高8.27-15.70m。

灰黄色、湿，软塑状态，局部呈可塑状态。

该层夹中粉质壤土，局部呈互层状。

该层土无摇振反应，稍有光泽，干强度中等，韧性较低。

其静力触探比贯入阻力Ps值一般为1.00-1.50Mpa，平均为1.26Mpa。

土质工程级别为Ⅱ级。

其中XWC1#-1～XWC1#～XWC15#（D1400）范围内，该层主要分布于94#孔（河道桩号K5+100附近）-97#孔（河道桩号K5+550附近），长度约450m，层厚0-3.1m，层底标高▽10.191-▽13.29，由于该层土质较差，建议施工时挖除换填好土。

③2层重粉质壤土（粉质粘土、粘土）（Q4al+pl）----层厚0.00-3.30m，层底标高5.60-16.23m。

灰黄色、褐灰色，湿，可塑状态。

该层夹中粉质壤土，局部呈互层状。

该层土无摇振反应，稍有光泽，干强度中等，韧性中等。

其静力触探比贯入阻力Ps值一般为1.60-2.20Mpa，平均为1.83Mpa。

土质工程级别为Ⅳ级。

③3层重粉质壤土、粘土（粉质粘土、粘土）（Q4al+pl）----层厚大于10m。

黄灰色、灰黄色，湿，可塑~硬塑状态，含氧化铁、少量铁锰结核，夹薄层中粉质壤土，局部地段为粉质粘土。

该层土无摇振反应，稍有光泽，干强度高，韧性高。

其静力触探比贯入阻力Ps值一般为2.3-4.90Mpa，平均为3.43Mpa。

土质工程级别为Ⅳ级。

根据工程地质报告土层性质见下表。

层号

（KN/m3）

Ck（Kpa）

①层耕（填）土

18.0

18.0

②层淤泥质土、淤泥

19.2

20.0

16.0

③1层重粉质壤土

19.3

25.0

14.0

③2层重粉质壤土

19.4

33.5

13.2

③3层重粉质壤土、粘土

19.9

40.2

12.0

1.3水文地质条件

工地地层①、②、③1层中埋藏有上层滞水型地下水，地下水量不大，其水量补给来源主要为大气降水，并与二十埠河有一定的水力联系。

地下水静止水位埋深为0.40-1.80m，静止水位标高约为9.80-15.40m。

其中XWC1#-1～XWC1#～XWC15#（D1400）范围内，地下水静止水位埋深为0.50m。

施工现场土层的渗透指标及分级见下表

层号

渗透系数k（cm/s）

渗透性等级

②层淤泥质土、淤泥

1.61×10-6

微透水

③1层重粉质壤土

3.00×10-6

微透水

③2层重粉质壤土

3.51×10-6

微透水

③3层重粉质壤土、粘土

6.73×10-6

微透水

二、施工准备工作

2.1生产准备

1、进行施工测量和现场放线工作。

2、确定管线范围内及施工需用场地内所有障碍物，如管线、电线杆、树木及附近房屋等的准确位置。

3、修建临时设施，场内临时施工道路用地在满足施工要求的前提下，结合现场具体情况进行修筑。

施工道路设置在沟槽右边的绿化带上，道路布置在河道两岸堤顶道路边线内，宽4m，考虑到土方运输错车所需，间距100m左右，设置一处错车场，错车场路宽7m，长10m。

临时施工道路直接采用推土机清除表面腐蚀土后，进行平整压实。

局部土质不好的部位采用挖除换填的方法进行处理。

同时施工过程中加强道路管理和维护，以保证施工道路畅通。

安装临时水、电线路，并试水、试电。

4、进行顶管所用设备的加工制作。

5、根据顶进长度，准备好各类管线和所需的辅助物（固定架等）。

6、根据材料计划，分期分批组织材料进场。

2.2技术准备

熟悉施工图纸，编制施工方案并经审批，对有关施工人员进行技术交底。

组织有关人员现场勘察地形、地貌，实地了解施工现场及周围情况。

组织测量人员进行桩位交接验收及复测工作，测设土方开挖及顶管工程控制点。

三、XWC1#～XWC10#段顶管工程主要施工方法

XWC1#-XWC10#段污水管道工程，采用人工顶管方法施工，本段管道埋深为6.128-9.612m，全长554m。

顶距最长为XWC5#～XWC6#段，为87m。

本段污水管道工程共包括10个污水检查井，其中在XWC1#、XWC3#、XWC5#、XWC7#、XWC9#污水检查井处设置5个工作坑，其余污水检查井处设置接收井。

工作坑深度均超过5米，为深基坑。

8.66m7.58m9.6m9.1m8.4m6.7m6.6m6.3m6.1m6.3m

XWC1＃XWC2＃XWC3＃XWC4＃XWC5＃XWC6＃XWC7＃XWC8＃XWC9＃XWC10＃

52m75m46m46m87m56m56m56m80m

XWC1#-XWC10#剖面示意图

XWC1#-XWC10#（顶管段）平面图（1/2）

XWC1#-XWC10#（顶管段）平面图（2/2）

XWC1#-XWC5#段地面标高较高主要由于位于土堆下。

土堆上面附近居民建有住房，拆迁后留下大量的建筑垃圾，全部需要清理。

房屋基础埋深按1m考虑，则本段建筑垃圾清理深度在2m。

同时XWC4#检查井位于池塘里，施工时开挖缺口放空池塘内积水，清楚淤泥后，再组织施工。

XWC5#-XWC10#段根据地质报告有一段②层淤泥质土、淤泥（Q4h）具体为：

94#孔（河道桩号K5+100附近）-96#孔（河道桩号K5+410附近），长度310m，层厚0-3m，层底标高▽10.01-▽13.01。

因淤泥层分布在耕土层下面，XWC6#、XWC7#、XWC8#、XWC9#、XWC10#检查井施工需穿越淤泥质土层。

为此项目部在XWC6#、XWC7#、XWC8#、XWC9#、XWC10#检查井现场附近位置，采用挖掘机开挖5个探坑。

根据探坑地质情况分析，该段该层土为青灰色，可塑状态，土质较好，土层性质与工程地质报告相符，不影响顶管工程砖砌倒挂工作井和接收井施工。

具体详见附件：

探坑现场情况照片和样本。

本工程计划用1套顶管设备，分成两个阶段顶进，第一阶段为工作井、接收井的施工，第二阶段为人工顶管的实施。

3.1施工顺序

施工顺序为：

工作井施工→顶进设备安装调试→吊装砼管到轨道上→装顶铁→开启油泵顶进→出土→管道贯通→砌检查井。

3.2XWC1＃-XWC10＃工作井、接收井深基坑施工方案

3.2.1、深基坑位置选定

根据设计图纸井位的设置，分别在XWC1#、XWC3#、XWC5#、XWC7#、XWC9#污水检查井位置设5个工作坑，其余XWC2#、XWC4#、XWC6#、XWC8#、XWC10#污水检查井设置为接收井，基坑深度为6.13-9.6米。

3.2.2深基坑结构设计

顶管采用双向顶进，根据施工经验，工作坑采用内直径Φ6.2m的砖砌圆形倒挂井支护结构。

顶管深基坑设计最大深度9.6米，顶管管径Φ1400㎜。

1）工作井深基坑管道方向长度A

A=L1+L2+L3+L4+L5+L6=2.0+1.5+0.3+0+0.4+0=4.2米

L1-----管道长度（米）,2.0米

L2-----千斤顶长度（米）,1.5米

L3-----后背厚度（米）,0.3米

L4-----顶进管节预留在导轨上的最小长度（米）,由于工作坑采用圆形结构，取0米

L5-----管内出土操作时管尾预留空间（米）取0.4米

L6-----双向顶进时附近长度（米）,由于工作坑采用圆形结构，取0米

2）工作井深基坑垂直管道方向长度B

B=D+2B1+2B2=1.7+2×1.2+0.4=4.5米

D--------管外径

B1-------深基坑管道两侧的工作宽度，当D＞1米时取1.2米

B2--------支撑材料厚度,本工程取0.20米

故选用直径Φ6.2m的砖砌圆形倒挂井满足施工要求。

接收井选用Φ2.0m的砖砌圆形倒挂井。

3.2.3深基坑支护结构设计

根据地质报告,地层①、③1层中埋藏有上层滞水型地下水，地下水量不大,顶管深基坑采用倒挂法砖砌井施工,井内径6200㎜,深基坑中深度在4米以内的部分，墙体采用240㎜厚,M10水泥砂浆、Mu10机砖砌筑，深度超过4米的部分墙体：

XWC1#工作井（工作井深度为8.658m）、XWC3#（工作井深度为9.612m）、XWC5#（工作井深度为8.407m）采用500㎜厚，M10水泥砂浆、Mu10红砖砌筑；XWC7#、XWC9#工作井、XWC2#、XWC4#、XWC6#、XWC8#、XWC10#接收井采用370㎜厚，M10水泥砂浆、Mu10红砖砌筑。

同时每3m加设一道C25砼圈梁，圈梁高25cm，宽度同壁厚，钢筋采用4Φ10，箍筋采用Φ6@20cm，第一道圈梁距离井口2m。

工作井、接收井上口2m范围内浇筑10cm厚C10砼地坪进行硬化，同时防止井口四周雨水进入基坑，C10砼地坪设2%坡比，同时在工作坑四周设置一圈20cm×30cm（宽×深）截水沟，并排入二十埠河河道。

为防止井口四周杂物掉入井内，井壁砌筑时，高度比地面高20cm。

顶镐后背采用浇筑C30的钢筋砼墙，尺寸为3.3×3.3×0.30米，布Ø16@200双向钢筋网片。

深基坑基础采用20㎝厚碎石垫层，上铺20㎝厚C25砼，深基坑边设深50㎝集水井，以便雨水及地下渗水的抽排，深基坑底板上设一个临时高程点。

3.2.4深基坑支护结构力学验算

如下：

受力计算简图

tDt

受力计算简图

1、砖砌井外侧土主动土压力验算

1）XWC1#工作井

由于本工程地层①层中埋藏有上层滞水型地下水，地下水量不大，为简化计算且偏于安全，本次验算不考虑土的内聚力（c=0）影响。

根据工程地质报告，最大深度H=8.632m，①层土的容重γ1=18KN/m3，Φ1=18，h1=2.93m，③3层土的容重γ2=19.9KN/m3，Φ2=12，h2=5.702m。

γw=10KN/m3。

h0=0.5m。

D=6200㎜，t=500㎜。

（1）取①层土底部砖砌井外侧受土压力：

P=γHtg2（45。

-Φ/2）+（γ-γw）（H-h0）tg2（45。

-Φ/2）+（H-h0）γw

=18.0×2.93×tg2（45。

-18。

/2）+（18-10）（2.93-0.5）tg2（45。

-18。

/2）+（2.93-0.5）×10

=62.40KN/m2

=0.06240N/mm2

砖砌井所受环向应力:

Ón=P（D+2t）/2t=0.06240×6680/（2×240）

=0.8684N/㎜2＜f=1.89N/㎜2

由以上验算知,环向应力Ón小于允许应力f,故满足要求。

（2）取③3层土底部即最深处砖砌井外侧受土压力：

h`=h*γ1/γ2=2.93*18/19.9=2.65m

H=h2+h`=5.702+2.65=8.352m

P=γHtg2（45。

-Φ/2）+（γ-γw）（H-h0）tg2（45。

-Φ/2）+（H-h0）γw

=19.9×8.352×tg2（45。

-12。

/2）+（19.9-10）（8.352-0.5）tg2（45。

-12。

/2）+（8.352-0.5）×10

=238.48KN/m2

=0.23848N/mm2

砖砌井所受环向应力:

Ón=P（D+2t）/2t=0.23848×7200/（2×500）

=1.72N/㎜2＜f=1.89N/㎜2

由以上验算知,环向应力Ón小于允许应力f,故满足要求。

砖砌井所受径向应力:

Óa＝P/2=0.23848/2＝0.11924N/㎜2＜fv=0.18N/㎜2

由以上验算知,径向应力Óa小于允许应力fv,故满足要求。

（3）取地下4m深处，即240㎜砖墙最深处验算：

此时H=4m，h0=0.5m，D=6200㎜，t=240㎜。

h`=h*γ1/γ2=2.93*18/19.9=2.65m

H=h2+h`=4-2.93+2.65=3.72m

P=γHtg2（45。

-Ø/2）+（γ-γw）（H-H0）tg2（45。

-Ø/2）+（H-h0）γw

=19.9×3.72×tg2（45。

-12。

/2）+（19.9-10）（3.72-0.5）tg（45。

-12。

/2）+（3.72-0.5）×10

=101.65KN/m2

=0.10165N/m2

砖砌工作井所受环向应力

Ón=P（D+2t）/2t

=0.10165×6680/（2×240）

=1.415N/㎜2＜f=1.89N/㎜2

由以上验算知,环向应力Ón小于允许应力f故满足要求。

同时为施工方便，在地下3.5m-4m处，护壁砌筑370mm砖墙，使护壁壁厚逐渐放大至500mm。

2）XWC3#工作井

由于本工程地层①、③1层中埋藏有上层滞水型地下水，地下水量不大，同时为保证安全，简化计算，本次验算不考虑土的内聚力（c=0）影响。

根据工程地质报告，最大深度H=9.612m，①层土的容重γ1=18KN/m3，Φ1=18，h1=5.13m，③3层土的容重γ2=19.9KN/m3，Φ2=12,h2=4.482m。

γw=10KN/m3。

h0=0.5m。

D=6200㎜，t=500㎜。

（1）取①层土底部砖砌井外侧受土压力：

P=γHtg2（45。

-Φ/2）+（γ-γw）（H-h0）tg2（45。

-Φ/2）+（H-h0）γw

=18.0×5.13×tg2（45。

-18。

/2）+（18-10）（5.13-0.5）tg2（45。

-18。

/2）+（5.13-0.5）×10

=114.60KN/m2

=0.11460N/mm2

砖砌井所受环向应力:

Ón=P（D+2t）/2t=0.11460×7200/（2×500）

=0.825N/㎜2＜f=1.89N/㎜2

由以上验算知,环向应力Ó小于允许应力f,故满足要求。

（2）取③3层土底部即最深处砖砌井外侧受土压力：

h1`=h*γ1/γ3=5.13*18/19.9=4.64m

H=h2+h1`=4.482+4.64=9.122m

P=γHtg2（45。

-Φ/2）+（γ-γw）（H-h0）tg2（45。

-Φ/2）+（H-h0）γw

=19.9×9.122×tg2（45。

-12。

/2）+（19.9-10）（9.122-0.5）tg2（45。

-12。

/2）+（9.122-0.5）×10

=261.23KN/m2

=0.26123N/mm2

砖砌井所受环向应力:

Ón=P（D+2t）/2t=0.26123×7200/（2×500）

=1.88N/㎜2＜f=1.89N/㎜2

由以上验算知,环向应力Ón小于允许应力f,故满足要求。

砖砌井所受径向应力:

Óa＝P/2=0.26123/2＝0.13062N/㎜2＜fv=0.18N/㎜2

由以上验算知,径向应力Óa小于允许应力fv,故满足要求。

（3）取地下4m深处，即240㎜砖墙最深处验算：

此时H1=4m，h0=0.5m，D=6200㎜，t=240㎜。

P=γHtg2（45。

-Ø/2）+（γ-γw）（H-H0）tg2（45。

-Ø/2）+（H-h0）γw

=18.0×4×tg2（45。

-18。

/2）+（18.0-10）（4-0.5）tg2（45。

-18。

/2）+（4-0.5）×10

=88.63KN/m2

=0.08863N/m2

砖砌工作井所受环向应力

Ón=P（D+2t）/2t

=0.08863×6680/（2×240）

=1.23N/㎜2＜f=1.89N/㎜2

由以上验算知,环向应力Ón小于允许应力f故满足要求。

同时为施工方便，在地下3.5m-4m处，护壁砌筑370mm砖墙，使护壁壁厚逐渐放大至500mm。

3）XWC5#工作井

由于本工程地层①、③1层中埋藏有上层滞水型地下水，地下水量不大，同时为保证安全，简化计算，本次验算不考虑土的内聚力（c=0）影响。

根据工程地质报告，最大深度H=8.407m，①层土的容重γ1=18KN/m3，Φ1=18，h1=3.442m，③1层土的容重γ2=19.3KN/m3，Φ2=14,h2=1.118m,③3层土的容重γ3=19.9KN/m3，Φ3=12,h3=3.847m。

γw=10KN/m3。

h0=0.5m。

D=6200㎜，t=370㎜。

（1）取①层土底部砖砌井外侧受土压力：

P=γHtg2（45。

-Φ/2）+（γ-γw）（H-h0）tg2（45。

-Φ/2）+（H-h0）γw

=18.0×3.442×tg2（45。

-18。

/2）+（18-10）（3.442-0.5）tg2（45。

-18。

/2）+（3.442-0.5）×10

=74.55KN/m2

=0.07455N/mm2

砖砌井所受环向应力:

Ón=P（D+2t）/2t=0.07455×6680/（2×240）

=1.04N/㎜2＜f=1.89N/㎜2

由以上验算知,环向应力Ó小于允许应力f,故满足要求。

（2）取③1层土底部砖砌井外侧受土压力：

h1`=h1*γ1/γ2=3.442*18/19.3=3.21m

H=h2+h1`=1.118+3.21=4.328m

P=γHtg2（45。

-Φ/2）+（γ-γw）（H-h0）tg2（45。

-Φ/2）+（H-h0）γw

=19.3×4.328×tg2（45。

-14。

/2）+（19.3-10）（4.328-0.5）tg2（45。

-14。

/2）+（4.328-0.5）×10

=111KN/m2

=0.111N/mm2

砖砌井所受环向应力:

Ón=P（D+2t）/2t=0.111×7200/（2×500）

=0.7992N/㎜2＜f=1.89N/㎜2

由以上验算知,环向应力Ón小于允许应力f,故满足要求。

（3）取③3层土底部即最深处砖砌井外侧受土压力：

h1`=h1*γ1/γ3=3.442*18/19.9=3.113m

h2`=h2*γ2/γ3=1.118*19.3/19.9=1.084m

H=h3+h1`+h2`=3.113+1.084+3.847=8.044m

P=γHtg2（45。

-Φ/2）+（γ-γw）（H-h0）tg2（45。

-Φ/2）+（H-h0）γw

=19.9×8.044×tg2（45。

-12。

/2）+（19.9-10）（8.044-0.5）tg2（45。

-12。

/2）+（8.044-0.5）×10

=229.38KN/m2

=0.22938N/mm2

砖砌井所受环向应力:

Ón=P（D+2t）/2t=0.22938×7200/（2×500）

=1.65N/㎜2＜f=1.89N/㎜2

由以上验算知,环向应力Ón小于允许应力f,故满足要求。

砖砌井所受径向应力:

Óa＝P/2=0.22938/2＝0.11469N/㎜2＜fv=0.18N/㎜2

由以上验算知,径向应力Óa小于允许应力fv,故满足要求。

（4）取地下4m深处，即240㎜砖墙最深处验算：

此时h0=0.5m，D=6200㎜，t=240㎜。

h1`=h1*γ1/γ2=3.442*18/19.9=3.113m

H=h2+h1`=（4-3.442）3.113=3.671m

P=γHtg2（45。

-Ø/2）+（γ-γw）（H-H0）tg2（45。

-Ø/2）+（H-h0）γw

=19.3×3.671×tg2（45。

-12。

/2）+（19.3-10）（3.671-0.5）tg2（45。

-12。

/2）+（3.671-0.5）×10

=92.96KN/m2

=0.09296N/m2

砖砌工作井所受环向应力

Ón=P（D+2t）/2t

=0.09296×6680/（2×240）

=1.294N/㎜2＜f=1.89N/㎜2

由以上验算知,环向应力Ón小于允许应力f故满足要求。

4）XWC7#工作井

由于本工程地层①、③1层中埋藏有上层滞水型地下水，地下水量不大，同时为保证安全，简化计算，本次验算不考虑土的内聚力（c=0）影响。

根据工程地质报告，最大深度H=6.299m，①层土的容重γ1=18KN/m3，Φ1=18，h1=1.178m，②层土的容重γ2=19.2KN/m3，Φ2=16，验算取6,h2=0.879m,③1层土的容重γ3=19.3KN/m3，Φ3=12,h3=1.907m,③3层土的容重γ4=19.9KN/m3，Φ4=12,h4=2.644m。

γw=10KN/m3。

h0=0.5m。

D=6200㎜，t=370㎜。

（1）取①层土底部砖砌井外侧受土压力：

P=γHtg2（45。

-Φ/2）+（γ-γw）（H-h0）tg2（45。

-Φ/2）+（H-h0）γw

=18.0×1.178×tg2（45。

-18。

/2）+（18-10）（1.178-0.5）tg2（45。

-18。

/2）+（1.178-0.5）×10

=20.84KN/m2

=0.02084N/mm2

砖砌井所受环向应力:

Ón=P（D+2t）/2t=0.02084×6680/（2×240）

=0.29