二十埠河顶管沟槽开挖专项施工方案1.docx

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二十埠河顶管沟槽开挖专项施工方案1

二十埠河综合整治项目

河道治理I标段工程

顶管、沟槽开挖工程

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

目录

一、工程概况

1.1工程概况

1.2工程地质

1.3水文地质条件

二、施工准备工作

2.1生产准备

2.2技术准备

三、XWC1#～XWC5#段顶管工程主要施工方法

3.1施工顺序

3.2主要工程项目的施工技术方案

3.2.1、工作井深基坑施工方案

3.2.2顶管工作井内设备安装

3.2.3引入测量轴线及水准点

3.2.4下管

3.2.5千斤顶和顶铁的安装

3.2.6顶进施工

3.2.7顶进施工中的重点工序

3.2.8工作井内管道施工

四、XWC5#～XWC18#段沟槽开挖主要施工方法

4.1沟槽明排水

4.2沟槽土方开挖

4.3土方开挖边坡稳定验算

五、质量控制措施

5.1、顶管工程质量控制措施

5.2沟槽开挖质量控制措施

六、安全文明措施

6.1沟槽开挖安全文明措施

6.2顶管工程安全文明措施

6.3环保与文明施工

二十埠河综合治理工程I标

沟槽开挖专项施工方案

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。

新增污水管道工程共增加5段，东边2段，西边3段。

其中XWC段（道路桩号K2+727.2-终点，粗估河道桩号为K4+840-终点）具体包括：

XWC1#-1～XWC1#～XWC18#（D1400），该段管道埋深为5.64-9.612m，局部管道埋深为4.19m。

其中XWC1#-1-XWC1#-XWC5#段管道埋深为8.407-9.612m，其余部分管道埋深均在5.6-6.725m范围内。

本段管道工程XWC1#-XWC5#段管道埋深为8.407-9.612m，采用人工顶管方法施工。

其余部分XWC5#-XWC18#段管道埋深为5.64-7.253m，采用开挖沟槽方法施工，沟槽开挖深度超过5m。

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#～XWC18#（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#～XWC18#（D1400）范围内，有2段淤泥层，分别为：

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；100#孔（河道桩号K5+950附近）-101#孔（河道桩号K6+050附近），长度约100m，层厚0-1.2m，层底标高▽11.01-▽12.21，其中101#孔（河道桩号K6+050附近）淤泥最厚，达1.2m。

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#～XWC18#（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#～XWC18#（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#～XWC5#段顶管工程主要施工方法

XWC1#-XWC5#段污水管道工程，采用人工顶管方法施工，本段管道埋深为8.407-9.612m，全长290.5m，其中XWC2#处有一段过河管道，管径D1000，长71.5m。

顶距最长为XWC2#～XWC3#段，为75m。

本段污水管道工程共包括6个污水检查井，分别在XWC2#、XWC4#污水检查井处设置2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。

8.66m7.58m9.6m9.1m8.4m

XWC1＃XWC2＃XWC3＃XWC4＃XWC5＃

52m75m46m46m

XWC1#-XWC5#剖面示意图

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。

本工程计划用2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→出泥→管道贯通→砌检查井。

3.2主要工程项目的施工技术方案

3.2.1、工作井深基坑施工方案

1、深基坑位置选定

根据设计图纸井位的设置，分别在XWC2#、XWC4#污水检查井位置2个工作坑，其余XWC1#、XWC3#、XWC5#及DWC18#污水检查井设置为接收井。

基坑深度为7.58-9.6米。

顶管工作井深基坑施工时，在现场设置的深基坑临时性设施包括后背、导轨和基础等。

工作井、接收井等深基坑是人、机械、材料较为集中的场所，因此深基坑的选择位置应考虑以下原则：

1）尽可能利用坑壁原状土后背。

2）尽量选择在管线上的附属构筑物检查井处。

3）深基坑处应便于排水，出土和运输，并具备有堆放少量管材及暂时存土的场地。

4）深基坑尽量远离建筑物。

2深基坑结构设计

顶管采用双向顶进，据了解地质条件较好，故深基坑采用直径Φ5.5m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+0.3+0.4+0.3=4.8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）,取0.3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）,取0.3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Φ5.5m的砖砌圆形倒挂井满足施工要求。

接收井选用Φ3m的砖砌圆形倒挂井。

3深基坑支护结构设计

本段因地质情况较好,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：

XWC2#（工作井深度为7.58m）工作井采用370㎜厚，M10水泥砂浆、Mu10红砖砌筑；XW4#（工作井深度为9.14m）工作井采用500㎜厚，M10水泥砂浆、Mu10红砖砌筑；XWC1#、XWC3#、XWC5#、DWC18#接收井采用370㎜厚，M10水泥砂浆、Mu10红砖砌筑。

顶镐后背采用浇筑C30的钢筋砼墙，尺寸为4×4×0.30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。

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）砖砌井受外侧土主动压力验算

（1）XWC2#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，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，①层土的容重γ1=18KN/m3，Φ1=18，h1=1.3m，③3层土的容重γ2=19.9KN/m3，Φ2=12,h2=6.282m。

γw=10KN/m3，c=0。

最大深度H=7.582m，h0=0.5m。

D=6200㎜，t=480㎜。

取①层土底部砖砌井外侧受土压力：

P=γ1Htg2（45。

-Φ/2）+（γ-γw）（H-h0）tg2（45。

-Φ/2）+（H-h0）γw

=18.0×1.3×tg2（45。

-18。

/2）+（18-10）（1.3-0.5）tg2（45。

-18。

/2）+（1.3-0.5）×10

=23.73KN/m2

=0.02373KN/mm2

砖砌井所受环向应力:

Ó=P（D+2t）/2t=0.02373×6680/（2×240）

=0.3302N/㎜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。

取③3层土底部即最深处砖砌井外侧受土压力：

h`=h*γ1/γ2=1.3*18/19.9=1.18m

H=h2+h`=6.282+1.18=7.462m

P=γHtg2（45。

-Φ/2）+（γ-γw）（H-h0）tg2（45。

-Φ/2）+（H-h0）γw

=19.9×7.462×tg2（45。

-12。

/2）+（19.9-10）（7.462-0.5）tg2（45。

-12。

/2）+（7.462-0.5）×10

=212.19KN/m2

=0.2122KN/mm2

砖砌井所受环向应力:

Ó=P（D+2t）/2t=0.2122×7200/（2×500）

=1.52N/㎜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。

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=1.3*18/19.9=1.18m

H=h2+h`=4-1.3+1.18=3.88m

P=γHtg2（45。

-Ø/2）+（γ-γw）（H-H0）tg2（45。

-Ø/2）+（H-h0）γw

=19.9×3.88×tg2（45。

-12。

/2）+（19.9-10）（3.88-0.5）tg（45。

-12。

/2）+（3.88-0.5）×10

=106.37KN/m2

=0.1064N/m2

砖砌工作井所受环向应力

Ó=P（D+2t）/2t

=0.1064×6680/（2×240）

=1.48N/㎜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）XWC4#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，①层土的容重γ1=18KN/m3，Φ1=18，h1=1.2m，③1层土的容重γ2=19.3KN/m3，Φ2=12,h2=1.216m,③3层土的容重γ3=19.9KN/m3，Φ3=12,h3=6.72m。

γw=10KN/m3，，c=0。

最大深度H=7.582m，h0=0.5m。

D=5000㎜，t=480㎜。

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

=18.0×1.2×tg2（45。

-18。

/2）+（18-10）（1.2-0.5）tg2（45。

-18。

/2）+（1.2-0.5）×10

=21.36KN/m2

=0.02136KN/mm2

砖砌井所受环向应力:

Ó=P（D+2t）/2t=0.02136×6680/（2×240）

=0.29721N/㎜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。

取③1层土底部砖砌井外侧受土压力：

h1`=h*γ1/γ2=1.2*18/19.3=1.12m

H=h2+h1`=1.216+1.12=2.336m

P=γHtg2（45。

-Φ/2）+（γ-γw）（H-h0）tg2（45。

-Φ/2）+（H-h0）γw

=19.3×2.236×tg2（45。

-14。

/2）+（19.3-10）（2.236-0.5）tg2（45。

-14。

/2）+（2.236-0.5）×10

=53.56KN/m2

=0.05357KN/mm2

砖砌井所受环向应力:

Ó=P（D+2t）/2t=0.05357×6680/（2×240）

=0.746N/㎜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。

取③3层土底部即最深处砖砌井外侧受土压力：

h1`=h*γ1/γ3=1.2*18/19.9=1.18m

h2`=h*γ1/γ3=1.216*19.3/19.9=1.17m

H=h3+h1`+h2`=6.72+1.18+1.17=9.07m

P=γHtg2（45。

-Φ/2）+（γ-γw）（H-h0）tg2（45。

-Φ/2）+（H-h0）γw

=19.9×9.07×tg2（45。

-12。

/2）+（19.9-10）（9.07-0.5）tg2（45。

-12。

/2）+（9.07-0.5）×10

=259.69KN/m2

=0.2597KN/mm2

砖砌井所受环向应力:

Ó=P（D+2t）/2t=0.2597×7200/（2×500）

=1.87N/㎜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。

取地下4m深处，即240㎜砖墙最深处验算，此时H1=4m，h0=0.5m，D=5500㎜，t=240㎜。

h1`=h*γ1/γ2=1.2*18/19.9=1.18m

h2`=h*γ1/γ2=1.216*19.3/19.9=1.17m

H=h3+h1`+h2`=1.584+1.18+1.17=3.934m

P=γHtg2（45。

-Ø/2）+（γ-γw）（H-H0）tg2（45。

-Ø/2）+（H-h0）γw

=19.9×3.934×tg2（45。

-12。

/2）+（19.9-10）（3.934-0.5）tg（45。

-12。

/2）+（3.934-0.5）×10

=107.97KN/m2

=0.1080N/m2

砖砌工作井所受环向应力

Ó=P（D+2t）/2t

=0.1080×6680/（2×240）

=1.50N/㎜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。

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）XWC1#、XWC3#、XWC5#、DWC18#接收井

因为XWC1#、XWC3#、XWC5#、DWC18#接收井中最深的为XWC3#接收井，为9.612m。

故对XWC3#接收井进行验算。

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。

取土的容重γ=19.9KN/m3，γw=10KN/m3，Φ=12。

，c=0。

取受力最大处，即井底部验算，最大深度H=9.612m，h0=0.5m。

D=2000㎜，t=370㎜。

取最深处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

=19.9×9.612×tg2（45。

-12。

/2）+（19.9-10）（9.612-0.5）tg2（45。

-12。

/2）+（9.612-0.5）×10

=275.71KN/m2

=0.2757KN/mm2

砖砌井所受环向应力:

Ó=P（D+2t）/2t=0.2757×2740/（2×370）

=1.02N/㎜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。

取地下4m深处，即240㎜砖墙最深处验算，此时H=4m，h0=0.5m，D=2000㎜，t=240㎜。

P=γHtg2（45。

-Ø/2）+（γ-γw）（H-h0）tg（45。

-Ø/2）+（H-h0）γw

=19.9×4×tg2（45。

-12。

/2）+（19.9-10）（4-0.5）tg（45。

-12。

/2）+（4-0.5）×10

=109.92KN/m2

=0.1099N/m2

砖砌工作井所受环向应力

Ó=P（D+2t）/2t

=0.1099×2480/（2×240）

=0.5678N/㎜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）顶进时后背墙后土被动压力验算

在本工程中,设计最大推顶力T=339.12t,后背均采用C30钢筋砼,尺寸为4×4×0.30m,深度在底板下80㎝,布Ø16@200双向钢筋网片。

取最深处验算，后背中心处深度为H=9.1-1=8.1米，V=19.9KN/m3，Ø=12。

，c=40.2KN/m2。

后背中心处被动土压力：

P=γHtg2（45。

+Ø/2）+2c*tg（45。

+Ø/2）

=19.9×8.1×tg2（45+12。

/2）+2×40.2×tg（45。

+12。

/2）

=345.10KN/m2

后背总被动力压力:

EP=pbh

=345.10×4×4

=5521.6KN

=552.16t＞设计最大推动顶力T=474.77t

故后背墙被动土压力满足施工要求.

5顶进力的计算

本工程的顶进管管道位于粘土层,按粘性土的土质考虑,管外壁人工涂改性石蜡、注触变泥浆，管外径DH=1680，最大顶进长度=75米。

A=∏×DH×75=395.64m2

取f=8～12KN/m2

最大顶进阻力F=A×f=3165.12～4747.68KN

工作坑配备2台320t千斤顶。

6深基坑施工

深基坑上部3.5m深土方采用挖掘机开挖,人工修整护壁土方后,砌筑砖砌井,并及时填充墙与土壁孔隙,保证坑壁的稳定,然后在坑上架竖扒杆,卷扬机就位后,用人工开挖工作坑下部的土方和砌筑下面倒挂井直至设计坑底高程,工作坑四周20m×20m的范围用彩色钢板围护,并设置施工标志,安全警示标牌及夜间照明设备.

深基坑基础采用20㎝厚C25砼,底板砼施工时同时设临时性水准点、深基坑集水井、按轴线和高程埋设导轨预埋件,等砼达到一定强度后,安装轨道,浇筑砼后背。

深基坑支护施工做到宽度、长度满足要求，后背垂直偏差小于0.1％H（H为后背的高度）,轨道高程偏差控制在0～＋0.3mm,中线位移偏差±0.3之内。

7工作台及棚架搭设

1）工作台

①搭设在工作坑的顶面,主梁采用型钢,上面铺设15×15㎝方木,作为承重平台,中间留下管和出土的方孔为平台口,在平台口上设活动盖板.

②承重平台主梁必须根据荷载计算选用,方梁两端伸出工用坑壁搭地不得小于1.2米。

③平台口地尺寸（长×宽）为：

长度L=l1+0.8

宽度B=D1+0.8

式中:

l1-----管子长度（米）

D1-----管外径（米）

2）棚架

①起重架与防雨棚合成一体,罩以防雨棚布为工作棚。

②起重卷扬机、滑轮、吊车