专家评审后深基坑顶管专项施工方案.docx

1、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

2、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 页陕西省西咸新区泾

3、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 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 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（Q4ML）:黄褐色，

4、以粘性土为主，含植物根系等，土层厚度 0.4m0.5m。黄土状土（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4.40m8.30m，厚底深底 5.7m8.0m。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0.4m2.9m，层底深度6.1m10.8m。圆砾（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（Q4aL）:褐黄灰黄色，硬塑可塑，饱和，土质均匀，九治建设西咸新区泾

5、河新城高泾南路市政工程项目部共 51 页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 201 2年9月的勘察结果， 实测场地地下水位埋深为 7.9m8.9m，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 3.0m5.0m 考虑。2、 地表水：拟建道路位于泾河北岸，距泾河最近处约 1km

6、，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

7、等设施则埋地通过。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3

8、80V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 (CECS 246 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 ( JTJ12099)8、施工现场临时用电安全技术规范 (JTJ262005)9、建筑基坑工程监测技术规范 ( GB50497-2009)10、湿陷性

9、黄土地区建筑基坑工程安全技术规程 ( JGJ1672009)11、建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 ( JGJ130-2011)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 282013 年

10、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 282013 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

11、工方案表 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

12、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+(2.02.4)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;L

13、5?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 :W x L=5 m x 6.5 m 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

14、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=9.6L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 1.6m o2、 按下井管节长度确定时L L2+L3+L4+K=7.6L2下井管节长度（m）钢筋砼管可取2.53.0m；L4留在井内的管节最小长度，可取 0.5m。九治建设西咸新区泾河新城高泾南路市政工程项目部共 5

15、1 页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9.6m3、 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 9m15m）：B=3D1+（2.02.4） =7.47.8m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

16、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共 51 页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共 51 页陕西省西咸

17、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 页顶管、降水专项施工方案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 11.2X 13.4 X 15 （长X宽X高）；2、 混凝土强度等级： C30；3、 钢筋采用HRB335 （）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、

18、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）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 页顶管、降水专项施工方案h二基坑深度（m）Ea=18*15* tg2（450-200/2）=132 （ kPa）首层 3m Ea=18*6* tg2（450-200/2）=26.4 （kPa）2、护壁厚度计算：d= kEaD/2f

19、c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 = 224.0

20、00 （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 a 1= 1.00系数 B 1= 0.80九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

21、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 (X 100000N/mm2 )3、计算过程 :截面有效高度 :h0= ha= 965.0( mm)偏心距 :e0= MN= 223.2( mm)判别结构破坏类型h/2 a= 965.0 (mm)因为e0h/2,属于大偏心受拉钢筋面积计算 :e' = e0+ h/ 2 a' = 688.2 (mm)As' = As=y 0X NXe'/fy/ (h0 a') = 1299.0 (mm2) 配筋率验算 :规范要求最小配筋率P min

22、 =取大者(0.2%, 45X ft/fy%) = 0.21( %)P min X bx h = 11550 (mm2)As' p min x bx h= 11550 (mm2)Asp min x bx h= 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共 51 页陕西省西咸新区泾河

23、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。人工顶管推力的理论计算：（GB5 0268-2008P78）F p=n *D*L*f k+N F式中F p顶

24、进阻力（KN）D管道外径（M）L顶进长度（M）f k 管道外壁与土的单位平均摩阻力，取 6.0 （KN/仃）N F=也*Dg2（1-e）*RDg管外径2.16米；e幵口率取90%; R顶压阻力300500KN/仃，取 400 KN/仃）本工程人工D1800顶管顶力（取最长一段）68米N F=3.14*2.162*（1-0.9）*400/4=146.5KNF p=3.14*2.16*68*6+146.5=2913KN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F p =2913KN

25、。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320 t (3200KN)级油缸。因此可满足要求。泥水平衡法机械顶管推力的理论计算： (GB5 0 2 6 8 - 2 0 0 8P7 8)F p=n *D*L*f k+N F式中F p顶进阻力(KN)D管道外径(M)L顶进长度(M)f k 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

26、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=9606KN4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：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 100.79m 时 F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

27、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：PW FP/ KFP 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+2CHKP二tg2（45 +/ 2）r 土的天然重度 （取 18.5 KN/m3）KP 被动土压系数H 工作井高度C 土的粘聚力（取 16.3 Kpa） -土的内摩擦角（取16）贝y：顶管工作井，井深 15 米2FP=1/2X 18.5 X 152X tg （

28、45 +/ 2） + 2X 16.3X 15=3248 （ Kpa） FPK=32481.2=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共 51 页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P=9606（3.5X2.0）=1372 Kpa由以上计算得知：P=1372 Kpac FP/ K=2706 Kpa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

29、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515m，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 4m5m 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

30、 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 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