专家评审后深基坑顶管专项施工方案.docx
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专家评审后深基坑顶管专项施工方案
（专家评审后）深基坑顶管专项施工方案
陕西省西咸新区泾河新城南泾南路市政工程开挖、支护、顶管、降水专项施工方案
第一章工程概况
1.1管道工程概况1.1.1污水管工程概况本项目污水工程设计为双排管（北侧为主管，南侧为辅管），污水管位于道路中心线两侧18m侧分带下，主管埋深在5—15.3米，工作坑开挖深度也超过5米，均为深基坑作业施工。
辅管埋深在4.0—7.0米，北侧主
管W17-W88为d1000-d1800mm主管道采用III级钢筋砼钢承口管，采用机械顶管施工，顶管工作井及接收井采用钢筋砼护壁逆作法施工，工作井和作业井交错布置。
南侧辅管采用明挖基坑施工，小于DN800管道采用HDPE双壁波纹管，管顶覆土小于等于4米管道采用环刚度SN8级，管顶覆土大于4米管道采用环刚度SN12.5级，大于等于DN800管道采用玻璃钢夹砂管道。
1.1.2雨水管工程概况
本工程雨水管道设计为双排管（南侧为主管，北侧为辅管）雨水管位于道路中心线两侧15m侧分带下，采用明挖基坑法进行施工，开挖深度
3.0m—8.0米。
小于DN800管道采用HDPE双壁波纹管，环刚度SN8,大于等于DN800管道采用玻璃钢夹砂管道。
顶管施工计划表
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1.2地质水文状况1.2.1地层结构地层结构自上而下分层为：
填土、黄土状土、细中砂、圆砾、粉质粘土。
填土①（Q4ML）:
黄褐色，以粘性土为主，含植物根系等，土层厚度0.4m~0.5m。
黄土状土②（Q4aL）:
褐黄色，硬塑~可塑，湿~饱和。
具针孔及发育,
可见小颗料钙质结核及云母片，偶见蜗牛壳，结构松散。
土层厚度
4.40m〜8.30m，厚底深底5.7m〜8.0m。
细中砂3（Q4aL）:
褐黄色，稍密〜密实，颗料矿物成分主要以石英、
长石、为主，可见云母碎片，颗粒均匀，级配较差；该层夹粉土薄层。
层
厚0.4m〜2.9m，层底深度6.1m〜10.8m。
圆砾④（Q4aL）:
黄褐色或杂色，中密〜密实，饱和。
该层以中粗砂填充为主；颗粒成份主要为花岗岩、石英岩、长石、石英等。
粉质粘土⑤（Q4aL）:
褐黄〜灰黄色，硬塑〜可塑，饱和，土质均匀，
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陕西省西咸新区泾河新城南泾南路市政工程开挖、支护、顶管、降水专项施工方案含氧化铁条纹，粘性较好，含钙质结核，见少量蜗牛壳残片。
1.2.2水文地质条件
1、地下水：
根据岩土工程勘察中间报告实测2012年9月的勘察结果，实测场地地下水位埋深为7.9m〜8.9m，属潜水类型，勘察期间所测地下水位接近年地下水位的低水期水位。
根据调查，耕种灌溉时水位明显上升，旱季抽水灌溉时，地下水位下降显著，夏季阴雨连绵时，地下水位可大幅度上升，故场区地下潜水位年变化幅度建议按3.0m〜5.0m考虑。
2、地表水：
拟建道路位于泾河北岸，距泾河最近处约1km，本次勘
察范围内道沿线没有其它地表水体，可不考虑地表水对道路的影响。
1.3施工平面布置
本工程为最大限度发挥机械设备的效率，搞好现场文明施工，现场必须要求科学合理的平面布置，拟作如下施工总平面布置：
1、项目部选址于K2+420南侧征地范围内。
钢筋加工场和材料堆放场选址于K2+400北侧原当地预制楼板场，该场地已经硬化处理且排水设施健全，满足施工规范要求。
2、施工现场所在区域交通相对方便，各施工区均可从K2+540北侧的
河李村村道相交处的便道直接到达，满足机械、设备、人员进场条件。
3、临时供水、供电施工、生活用水采用在项目部驻地钻井取水，然后用水管引入作业用水点。
水管遇路口等设施则埋地通过。
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施工用电采用分区供电形式，现已联系电力公司，计划装配二台
200KW变压器，目前已装配1台200KW的变压器。
所有电缆均采用架空
敷设，禁止将电缆放在其他管道上面或下面平行铺设。
配电箱分布在有用电设备的地方，箱内需设置自动空气开关、漏电开关、闸刀（三相或单相根据负荷类型确定），各配电箱必须作重复接地，现场所有设备必须实施一机一闸一漏电开关制，并配备1组发电机组。
施工用电的主干线按三相五线制架设，供电电压380V。
井内及顶管动力采用380V交流电，但其内部的照明用电采用36V安全电压。
第二章编制依据
1、陕西省西咸新区泾河新城高泾南路一期市政工程施工图设计
2、施工区域的水文、地质勘查资料
3、建设部《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》的通知（建
制
【2009】87号文）
4、《建设工程安全生产管理条例》国务院令第393号
5、《给水排水工程顶管施工技术规程》（CECS246—2008）
6、《给排水管道工程施工及验收规范》（GB50268—2008）
7、《建筑基坑支护技术规程》（JTJ120—99）
8、《施工现场临时用电安全技术规范》（JTJ26—2005）
9、《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）
10、《湿陷性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程》（JGJ167—2009）
11、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）
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12、《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJT111-98）
第三章施工计划
3.1主要工程数量
污水管顶管施工5638米；污水管明挖施工14778米；雨水管明挖施
工22200米。
3.2施工进度计划：
充分利用施工场地计划每项施工任务采用多个施工班组平行流水作
业法安排施工
施工总工期：
2012年10月28—2013年8月28日
1、污水管顶管施工计划2012年10月28—2013年2月10日（计划每天完成60米，90天完成施工）。
2、污水管明挖施工计划2012年10月28—2013年3月10日（计划每天完成120米，120天完成施工）。
3、雨水管明挖施工计划2012年10月28—2013年4月5日（每天200米计划150天完成施工）。
3.3机械设备进场计划安排
表3-1拟投入的主要机械设备表
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表3-2拟配备本工程的试验和检测仪器设备表
第四章沿线调查
道路沿线地势较为平坦，最大高差7米左右，K4+600—K4+800、K5+200――K5+700路段道路穿过村庄，拆迁量较为集中，民房以1—2层砖混建筑为主，其余路段大部分为农田。
K3+860处道路与包茂高速公路复线（南北走向）相交。
K3+948处与泾惠灌区南干泄水渠相交，泄水渠为梯形段面，渠顶高
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顶管、降水专项施工方案程与两侧地表高程相当，上口宽9.4m，底口宽
0.4m，深度2.7m有常流水。
K2+620道路红线内有一处高压电杆。
已上报要求拆除，待拆除后再进行该段管道施工。
本工程范围内基本为农业用地，无任何现状排水管网。
第五章顶管施工设计方案
5.1人工顶管工作井、接收井尺寸的确定
5.1.1工作井尺寸
工作井设于井孔位置，其应有足够的空间和工作面，保证下管、安装顶进设备的操作空间，工作井可按如下公式：
底宽W=D+（2.0〜2.4）
式中W?
工作井底宽度〔m）;
D?
被顶进管子外径（1.2--2.16m）
底长L=L1+L2+L3+L4+L5
式中L?
工作井底长〔m）
L1?
管子顶进后，尾压在导轨上的最小长度，此处取0.5m;L2?
每节管子长度（m），此处取2米；
L3?
出土工作间隙，根据出土工具确定，此处取1.5m;
L4?
千斤顶长度〔m〕此处取1.5m;
L5?
后背所占工作井厚度（m），此处取0.8m。
由于本工程的顶管直径为DN1000-DN1800,采用人工顶管工作井的井室尺寸:
WxL=5mx6.5m九治建设西咸新区泾河新城高泾南路市政工程项目部共51页
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5.1.2接收井尺寸
接收井内最小宽度B二D1+2*1000;最小长度应满足顶管机在井内拆除和吊出的需要，并应满足管道连接的工艺要求，接收井人工顶管长度取2.0m，宽度取4.5m。
式中D1---顶管机外径（mm）
5.2机械顶管工作井、接收井尺寸的确定由于本次机械顶管施工主要位于圆砾层，该层以中粗砂填充为主，因些采用泥水平衡式顶管机。
5.2.1工作井尺寸机械顶管时工作井的最小长度应取按顶管机长度确定的和下井管节长度中数值较大的。
1、按顶管机长度确定
L>L1+L3+K=5.5+2.5+1.6=9.6
L—工作井的最小内净长度；
L1—顶管机下井时的最小长度，如采用刃口顶管机应包括接管长度（m）;
L3—千斤顶长度，一般可取2.5m;
K—后座和顶铁的厚度及安装富余量，可取1.6mo
2、按下井管节长度确定时
L>L2+L3+L4+K=7.6
L2—下井管节长度（m）钢筋砼管可取2.5〜3.0m；
L4—留在井内的管节最小长度，可取0.5m。
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陕西省西咸新区泾河新城南泾南路市政工程开挖、支护、顶管、降水专项施工方案因些得出采用顶管机顶管工作井长度取
9.6m
3、工作井最小宽度
由于我部顶管施工的工作井均为深工作井（深度在9m〜15m）：
B=3D1+（2.0〜2.4）=7.4〜7.8m
机械顶管工作井的最小宽度为7.4m，长度为9.6m。
5.2.2接收井尺寸
接收井内最小宽度B=D1+2*1000；最小长度应满足顶管机在井内拆除和吊出的需要，并应满足管道连接的工艺要求，接收井人工顶管长度取5.5m，宽度取6m。
式中D1---顶管机外径（mm）
5.3井的深度
井的深度由设计高程和基础底板的厚度决定。
因此，设计院设计的污水井满足工作井、接收井满足实际需要。
5.4支护设计工作井、接收井采用钢筋砼护壁逆作法支护，混凝土采用C30商品混凝土浇筑而成，开挖深底根据地质情况决定，按1：
0.1进行放坡，首层开
挖深度不大于3.0m。
每3.0m设为一阶，井四周采用C15砼截水沟，井底设置集水井，各层支护厚度及配筋详见下图。
5.4.1工作井结构设计图
1、工作井平面布置图（按开挖最深15m计）九治建设西咸新区泾河新城高泾南路市政工程项目部
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2、工作井钢筋布置图九治建设西咸新区泾河新城高泾南路市政工程项目部
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3、工作井防护布置图
栏杆详见栏杆大样图
4、排水沟大样图
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5.5工作井设计计算书：
5.5.1设计条件
1、本工程位于泾河新城，取最不利工作井井深15米进行计算，钢筋
混凝土整体深井结构：
净尺寸11.2X13.4X15（长X宽X高）；
2、混凝土强度等级：
C30；
3、钢筋采用HRB335（①）级热轧钢筋；
4、钢筋保护层厚度：
壁板35mm,底板40mm;
5、回填土重度：
18KN/m3;
6、选用汽-20荷载等级（20N/m2）
7、地基承载力fa=200KPa内摩檫角二巾30.
5.5.2壁板计算
井护壁厚度计算如下，支护混凝土等级选定为C30。
1、土压力计算：
查公路《施工手册-桥涵》，土压力按库仑公式计算,
Ea=rhtg2（450-/2）
式中：
Ea=i动土压力（kPa）
r=18（KN/m3）土天然重度
=坑壁土平均内摩擦角（200）
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h二基坑深度（m）
Ea=18*15*tg2（450-200/2）=132（kPa）
首层3mEa=18*6*tg2（450-200/2）=26.4（kPa）
2、护壁厚度计算：
d=kEaD/2fc
式中：
k=1.65安全系数（查建筑工地施工计算手册）
D二基坑井壁直径（m）Ea二主动土压力（kPa）
fc二混凝土早期抗压强度（kPa）,查施工手册第四版得弹性模量E
（3*104N/mm2）
=1.65*132*13.4*/3*104/2=0.45m
首层3m时d=1.65*26.4*13.4*/3*104/2=0.09m
结论：
首层护壁厚度30cm，以后每层增加10cm满足要求。
5.5.2、配筋计算
1、设计要求:
结构安全等级:
一级
混凝土强度等级:
C30
钢筋等级:
HRB335
弯矩设计值M=50.000000（kN-m）
轴心力设计值N=224.000（kN）
矩形截面宽度b=5500.0改为（mm）
矩形截面高度h=1000.0改为15000（mm）
钢筋合力点至截面近边的距离a'=a=35.0（mm）
2、计算参数:
根据设计要求查规范得:
◊重要性系数丫0=1.0
◊混凝土C30的参数为:
系数a1=1.00
系数B1=0.80
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开挖、支护、
fc=14.3
陕西省西咸新区泾河新城南泾南路市政工程顶管、降水专项施工方案混凝土轴心抗压强度设计值
（N/mm2）
混凝土轴心抗拉强度设计值ft=1.43（N/mm2）
正截面混凝土极限压应变£cu=0.00330
◊钢筋HRB335的参数为:
钢筋抗拉强度设计值fy=300（N/mm2）
钢筋弹性模量Es=2.0（X100000N/mm2）
3、计算过程:
◊截面有效高度:
h0=h－a=965.0（mm）
◊偏心距:
e0=M／N=223.2（mm）
◊判别结构破坏类型
h/2—a=965.0（mm）
因为e0>h/2,属于大偏心受拉
◊钢筋面积计算:
e'=e0+h/2—a'=688.2（mm）
As'=As=y0XNXe'/fy/（h0—a'）=1299.0（mm2）◊配筋率验算:
规范要求最小配筋率Pmin=取大者（0.2%,45Xft/fy%）=0.21（%）
PminXbxh=11550（mm2）
As'>pminxbxh=11550（mm2）
As>pminxbxh=11550（mm2）
4、选用钢筋计算
已知：
钢筋面积As=11550（mm2
选用钢筋：
根数=36（根），直径©=16（mm），总面积=11307.6（mm2,单根钢筋理论重量=2.47（kg/m。
已知井宽5500，钢筋36根，计算钢筋间距为：
5500/36=152.77mm九治建设西咸新区泾河新城高泾南路市政工程项目部
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陕西省西咸新区泾河新城南泾南路市政工程开挖、支护、顶管、降水专项施工方案取150mm。
具体配筋如钢筋图所示。
5.6后背结构及抗力计算后背作为千斤顶的支撑结构，要有足够的强度和刚度，且压缩变形均
匀。
本工程采用钢筋砼预制块后背，这种后背安装方便，安装时应满足下
列要求:
使用干斤顶的着力中心高度不小于后背高度的1/3。
1、后背设置
为满足本工程顶管的要求，后背设计长3500伽、高2000伽、厚1000
伽的钢筋砼预制块结构。
2、顶力计算：
后靠背稳定性验算主要考虑后靠背被动土承受的压力是否大于最大顶力。
①人工顶管推力的理论计算：
（GB50268-2008P78）
Fp=n*D*L*fk+NF
式中Fp—顶进阻力（KN）
D—管道外径（M）
L—顶进长度（M）
fk—管道外壁与土的单位平均摩阻力，取6.0（KN/仃）
NF=也*Dg2（1-e）*R
Dg—管外径2.16米；e—幵口率取90%;R—顶压阻力300〜
500KN/仃，取400KN/仃）
本工程人工D1800顶管顶力（取最长一段）68米
NF=3.14*2.162*（1-0.9）*400/4=146.5KN
Fp=3.14*2.16*68*6+146.5=2913KN
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顶管、降水专项施工方案
根据顶力计算，顶进后座选用的1台320t（3200KN）千斤顶。
因此，
总推力Fp=2913KN。
根据总推力及管材轴向允许推力比较后，取最小值作
为油缸的总推力。
主顶选用1台320t（3200KN）级油缸。
因此可满足要
求。
②泥水平衡法机械顶管推力的理论计算：
（GB50268-2008
P78）
Fp=n*D*L*fk+NF
式中Fp—顶进阻力（KN）
D—管道外径（M）
L—顶进长度（M）
fk—管道外壁与土的单位平均摩阻力，取16.0（KN/仃）
NF二川*D24*P
其中F1--顶管泥水阻力（t）
D--顶管外径（m）
a--顶管泥水最大压力（t/m2）
c与土层密实度、土层含水量、地下水位状况有关。
根据有关工程统计资料和本工程的分析，估算工具头正面泥水压力为300KN/m2左右，NF=川*D2/4*P=川*2.16/4*300=720KN
在考虑一次顶进距离最长为
p=3.14*2.16*100.79*13+720=9606KN
4个250T
根据该管径混凝土管的要求，顶力较小，顶进的后座采用的千斤顶。
3、后背土体稳定计算：
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共51页100.79m时F
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后背在顶力作用下，产生压缩，压缩方向与顶力作用方向一致。
当停止顶进，顶力消失，压缩变形随之消失。
这种弹性变形现象是正常的，顶管中，后背不应当破坏，产生不允许的压缩变形。
后背不允许出现上下或左右的不均匀压缩。
否则，造成顶进偏差。
为了保证顶进质量和施工安全，施工时应有后背的强度和刚度计算。
后背设计长3500伽、高2000伽、厚1000的砼长方体预制块。
后背
土体稳定计算式：
PWFP/K
FP工作井后壁被动土压力强度
P后靠背最大承受压强
K工作井稳定系数（取1.2）
FP=1/2rH2KP+2CH
KP二tg2（45°+©/2）
r土的天然重度（取18.5KN/m3）
KP被动土压系数
H工作井高度
C土的粘聚力（取16.3Kpa）
©------土的内摩擦角（取16°）贝y：
顶管工作井，井深15米
2FP=1/2X18.5X152Xtg（45°+©/2）+2X16.3X15=3248（Kpa）FP／K=3248／1.2=2706（Kpa）
顶进后背压强计算九治建设西咸新区泾河新城高泾南路市政工程项目部
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P=9606／（3.5X2.0）=1372Kpa
由以上计算得知：
P=1372KpacFP/K=2706Kpa满足后被土体稳定性验算条件。
按上
式计算，工作井加护套后土体稳定性能承受受力〉实际顶力能满期足要求。
5.7降排水设计根据地质水文情况，施工时必须通过降水及时降低管道沿线土层的含水量，以防止流砂等不良现象的发生，拟采用管井（直径600mm）降水来
达到本次降水的目的，根据规范要求，水位降至作业面以下1m。
由于距
泾河较近。
5.7.1周边工程环境
本工程的污水顶管基坑位于北侧辅道上，周围建筑物离开挖作业点较
远，基坑对周边建（构）筑物基本无影响。
5.7.2降水技术方法选择及布置：
依据勘察报告所提供水文地质条件，含水层岩性为细中砂、圆砾、粉质粘土，底板埋深5〜15m，结合我公司的降水经验及施工工艺等特点，降水方案可选择管井降水方案。
管井降水施工简单，质量易控制，降水效果明显，根据水头高度不同布置降水数量，降水点布置在距基坑边缘4m〜5m之间。
管道沿线按梅花型布设降水井，降水井深统一按比工作面深10m打井。
1、基坑涌水量计算（当基坑降水8-10m时）：
1本工程基坑远离边界且属潜水完整井，其涌水量按《建筑基坑支九
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顶管、降水专项施工方案护技术规程》（JGJ120-99）F.0.1—1式计算，为:
Q=1.366Ks（2H-s）s/1g（1+R/r0）
=1.366*5*10*（14-10）*10/1g（1+120/8）
=2268（m3/d）
式中Q——基坑涌水量m3/d;
K—渗透系数（设计参考值为5m/d）;
M—承压含水层厚度m;
H—潜水层含水厚度；（按7m）
S—基坑水位降深m;（按10m）
R—降水影响半径m（宜通过试验或根据当地经验确定，当基坑侧壁
安全等级为二、三级时，可按经验公式计算R=2S（kH）
0.5,=2*10*（5*7）0.5=120式中H—含水层厚度；
r0—基坑等效半径m（r0=0.29*（a+b）=0.29*（15+12）=8）
2单根井点管的出水量，按《建筑基坑支护技术规程》（JG120-99）
8.3.4式计算
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