沟槽开挖及支护施工方案[1]

1永修县开元大道污水管道工程沟槽深度大于5m沟槽开挖支护专项施工方案编制人：审核人：江西省第一房屋建筑公司二○一一年三月二十日2一、工程概况本工程污水管道埋深大多在5.1～6.0m范围内，施工桩号1+630～3+201DN800钢筋砼承插管长1571米，过路横向支管共8道，DN600钢筋砼承插管长510米，DN500钢筋砼承插管长64米，污水检查井52座，管沟采用中粗砂回填至管顶50㎝，其余用粘土回填。二、施工准备由于路线较长，工期较紧，需要做好充足的施工准备。2.1、施工队伍进场后，必须先进行场地的整理，及时进行测量放样，准确放出管道布置的轴线和沟槽开挖的边线。2.2、机械设备与材料抓紧落实进场，所需的材料设备必须准备齐全，要满足规范设计要求。2.3、落实管道供应厂家，进行认真考查和认可，选定供应厂商，在保证质量的前提下，要求其具备足够的日生产能力，保证供应，满足施工进度要求。2.4、管道施工前进行认真的技术质量安全交底，分工明确，责任到人。三、施工安排及方法总说明对于埋深很深的污水管道的施工，采用上部放坡开挖、下部钢板桩支护两次成槽的挖土方法，先考虑将表土（粘性土）挖除一层（2.0m左右），有效降低沟槽深度，然后进行井点降水，打设钢板桩，再开挖沟槽，采用2～3道顶撑支护，铺设管道。3四、施工方案4.1、污水管道施工工艺流程测量放线→第一次土方开挖→布置井点降水→打设钢板桩→沟槽开挖及支护→管道基础施工→铺设管道→污水井施工→磅水（闭水）试验→管道坞膀→沟槽回填4.2、测量放线根据设计施工图，测设管道中心线和污水井中心位置，设立中心桩。管道中心线和井中心位置经监理复核后方可在施工中使用。根据施工管道直径大小，按规定的沟槽宽度测放出边线，开挖前用石灰划线来控制，对于井位置的确定通过在沟槽外两侧设置控制桩来进行控制，并记录两桩至井中心的距离，以备校核。4.3、第一次土方开挖按照测量放出的开挖线，进行第一次开挖，将表层1.5～3.0m厚的粘土层开挖，上口宽度按照管径的大小和开挖深度来确定，一般为12m左右，按照给水排水管道工程施工及验收规范GB50268-2008确定开挖边坡坡度为1：1，这样可以有效降低沟槽的深度，挖出的土离槽口尽量远2m以上，堆土高度宜小于1.5m，或者尽量远离堆放，以减小土压力对沟槽的影响。420001500堆土区1：1.52000～3000原地面粘土层1：11：112000挖方安全边坡计算：已知土的重度为Υ=18.0kN/m3，内摩擦角φ=26°，粘聚力c＝12kN/m2，为坡度1：1，开挖坡度角θ=45°。由此得出，基槽边坡稳定时的允许开挖最大深度h：h=2*c*sinθ*cosφ/(Υsin2((θ-φ)/2))5m因此，按照1：1开挖表层2.0～3.0m能确保边坡的稳定。1：1hθαGNTNtgφ滑动面按照开挖3m深，其边坡的稳定安全系数为：K＝ψs×c/（H×Υ）5根据H＝3.0m，开挖坡度角θ=45°，查得稳定系数ψs12。K2.6所以土坡处于稳定状态。4.4、井点降水由于污水管的埋深多在5.0m以上，为防止土层液化或管涌，沟槽采用板桩密排支撑，井点降水。井点布置在沟槽两侧（对于槽钢井点布置在外侧（如图），拉森板桩则布置在内侧），60m左右为一流水作业段。井点管埋设前视污水管埋深，保证降低后的地下水位与槽底的最小深度大于0.5m，来确定井点管的长度和井点间距。井点施工程序为：放线定位—冲孔—安装井点管—填砂砾滤料—铺设总管—联接管连接井点管与集水总管—与抽气设备连通—安装集水箱和排水管—开动真空泵排气—开动离心水泵抽水—观察地下水位变化。1005030003000100联接软管槽钢板桩井点管集水总管喷射泵机组6井点设备采用真空泵组合，即每套设备由5.5KW真空泵1台，2.8KW离心式水泵1台和1台气水分离器组成。每套井点设备有效抽水距离为60m，深度为地面以下6～8m。为提高井点降水效果将井点管单排双侧布置，间距为0.8～1.0m，井点管入土深度要比设计沟槽底深0.9～1.2m。井点下端滤管长为1～1.5m，滤管上要先包一层细滤网，再包一层粗滤网，并用铁丝绑扎加以保护，滤水管必须埋入含水层内。井管长度H（不包括滤管长度l）应符合下式要求：H≥H1+h1+h2+iL其中：H1为沟槽深度（m）；h1为降低后的地下水位与槽底的最小深度，应大于0.5m；i为地下水计算降落坡度，环状井点为1/10，线状井点为1/3～1/4；L为井管至需要降低地下水位的水平距离，环状或双排井点为井管至沟槽中心的距离，单排井点为井管至沟槽对侧底的距离（m）；h2为井管露出槽顶的高度，一般为0.2～0.3m。井点管安装前先进行测量放线，确定好位置。采用高压水枪冲孔，按照井点管深度来控制冲孔深度，比滤管底深50cm以上冲至要求深度后应停留在原位继续冲水片刻。迅速提起冲水管，立即将井管垂直居中放入孔中。将砂滤料灌入井孔，灌砂量应根据冲孔孔径大小和深度计算确定，实际灌砂量不应小于计算量的95％，孔顶用粘土封填。灌砂时要注意灌砂应达到的位置宜在地下水位以上。7当井点管入土完毕后再安装集水总管，安装时应沿抽水水流方向有0.25～0.5％的上仰坡度。最后集水总管与井点管、真空泵连接，所有连接管都必须密封防止漏气。为保证井点连续不断地抽水，应配备双电源，以防断电，造成滤管堵塞。一般抽水3～5天后水位斗基本趋于稳定，正常出水规律为先大后小、先混后清。如不上水或水一直较混，或出现先清后又混等情况，应立即检查纠正。4.5、打设钢板桩在第一次土方开挖的梯形沟槽中施打钢板桩，如果沟槽深度（第一次开挖底面至沟槽底部）大于5m的采用12m长国产拉森钢板桩；其余采用8m长槽钢板桩。打设前，在最后矩形沟槽两边外侧10cm放出打设线。槽钢板桩材料选用[25a槽钢，根据上海地区的特点和施工经验，板桩入土深度（T）沟槽深度（H）比值α（α＝T/H），在一般土质条件下，沟槽深度5m以内，α值宜取0.35；5～7m时宜取0.5；7m以上时，沟宜取0.65。板桩排列根据土质和沟槽深度等情况，采用咬口排列（）。咬口板桩应咬合紧密，板桩挺直，板桩打拔采用1m3履带式挖掘机配备振动沉桩锤进行施工，板桩的垂直度不能大于露出高度的1.5％。施打板桩前应查明地下管线或地下构筑物，如有，先将管线外露，采取施工保护措施后再打设，或局部跳空采取其它支护措施。打设时，若出现板桩入土过慢，桩锤回弹过大，应查明原因，进行处理方可继续施打。84.6、沟槽开挖及支护沟槽开挖采用挖掘机进行，沟槽深度较大的，采用两台以上挖掘机传递挖土，其中一台为长臂挖掘机，确保土方开挖远离沟槽，对沟槽减少影响。挖土深度至2.5m时，应先距地面1.5m处撑头道支撑。管顶上的一道支撑与管顶净距不应小于20cm，离基础面上20cm处加设一道临时支撑。沟槽挖土与支撑应密切配合，做到随挖随撑，防止槽壁失稳而导致沟槽坍塌。支撑道数应根据沟槽实际深度而定，对于深度小于6米且用拉森钢板桩支护的沟槽，可采用二道支撑，头道支撑设置同上，第二道支撑设在头道支撑下2米处。挖掘机挖土时，应采取后退式挖土方法，严禁挖掘机进入未设支撑的开挖好的区域。开挖的土方原则上就地堆置，但堆放高度不超过1.5m，施工时严格进行控制。堆置点离坑边距离不小于2m，以减小沟槽边堆土对沟槽壁侧向土压力，以确保沟槽的稳定性。2000～3000井点管钢板桩顶撑10010091：0.75hθαGNTNtgφ滑动面砂质粉土Υ1=19.0φ1=19.7粉砂层Υ2=18.5φ2=30.3+1.50-1.00-5.50hh1h2h3沟槽底沟槽顶面按照最深6m沟槽进行验算：（如上图所示）沟槽采用国产拉森Ⅱ型钢板桩，长度为12m，W＝874cm3，[f]=200MPa支撑采用Φ20cm原木，fm＝10N/mm2，按照等弯矩布置来确定各层支撑的间距。（1）由图示可以得出：平均重度和平均内摩擦角：Υ=（Υ1*l1+Υ2*l2）/l＝（19*2.5+18.5*4.5）/6.0＝21.79kN/m3φ=（φ1*l1+φ2*l2）/l＝（19.7*2.5+30.3*4.5）/6.0＝30.93°（2）确定支撑层数及间距：按照等弯矩布置来确定各层支撑的间距，则板桩顶部悬臂端的最大允许跨度，由公式h＝36[f]*W/(Υ*Ka)得：h＝36*200*874*100000/(21.79*1000*Ka)主动土压力系数Ka＝tg2(45-φ/2)=0.38310h=245cm=2.45mh1=1.11h=2.7mh2=0.88h=2.16根据实际情况，确定h=2.0m，h1=2.2m，h2=1.6m，h3=1.2m。采用三道支撑。（3）用顿恩近似法计算板桩入土深度：因采用井点降水，坑底以下的土密度不考虑浮力影响。沟槽顶面7000GDMQN'BB'R'ROAx1200Υ（Kp-Ka)x1/3xL主动土压力系数Ka＝tg2(45-φ/2)=0.383被动土压力系数Kp＝tg2(45+φ/2)=2.612由上面简图可得MR的斜率Kn＝Υ（Kp-Ka）=41.6411e1＝MQ＝Ka*Υ*H=0.383*18.68*7.0=50.08kN/m2由顿恩近似法，DB’板桩上的荷载GDB’N’一半传至D点，另一半传至土压力MR’B’，由图几何关系可得：Υ（Kp-Ka）x2－KaΥHx－1.2*KaΥH=0板桩入土深度x=1.95m实际施工中，拉森钢板桩采用12m长，足够保证入土深度2m以上，施工时入土深度为3.5m以上。对于井点降水局部效果不好或失效时，需采取一定的措施。由于拉森钢板桩采用密排咬口式布置，止水性较好，可以防止侧面流砂等因素影响沟槽施工。在局部加设一道临时支撑，保证其稳定性，同时对局部底部潮湿基础回填块石，稳定基础，再铺设砾石砂。若槽底发生较大的管涌，影响施工，则停止施工，回填沟槽。一方面检查钢板桩是否打设到位，入土深度必须保证；另一方面，检查井点，考虑重新下井点，结合地质资料，采取加深井点或分两级甚至三级井点，保证降水效果。五、管道施工的质量工期保证措施根据本区域污水管道工程施工的特点，在施工过程中除强化管理，确保质量保证体系正常运行外，技术上也要采取相应的措施，使工程质量和工期有一个充分的保证。主要采取以下措施：5.1、注重管道的测量放样工作，对龙门板桩要重点加以保护，及时进行复核，保证管道铺设的轴线和管底标高的准确性。5.2、天气因素对管道施工影响很大，施工中，要时刻注意天气变12化，掌握近期和长远期的天气情况，定出施工计划。5.3、对管道必须进行认真验收，不合格的管道不允许出现在工程中；同时在施工过程中，对管道须进行保护，尤其在卸车、移管、铺设、接口、坞膀、回填过程中。5.4要充分考虑施工作业的流水性和连续性，根据不同的管道施工难度和不同的天气情况，采取相应措施。如果施工难度大、天气情况不是很好，施工段落可以相应缩短，作业面缩小，提高工效，保证施工的连续。5.5、沟槽开挖严格按照交底要求进行施工，对于不同的管道埋深采用不同的开挖方式，以保证沟槽的稳定性，保证施工的质量。对于放坡开挖进行沟槽施工的，周围要做好排水沟和集水井，积水应及时排除，防止基础浸泡，完成后要及时回填。5.6、管道的铺设、接口处理、坞膀回填施工中，严格按照设计规范要求。加强过程质量控制，加大检查力度，以保证施工质量。六、管道施工的安全文明施工保证措施针对排水工程施工的特点，根据安全风险分析，沟槽塌方和机械事故等一般较多，需重点防范。在加强全员安全教育，提高安全风险意识和防范意识的同时，拟采取以下措施：6.1、施工便道要保证畅通，及时修整。原材料运输车辆要勤检查、勤保养，保证行驶和制动系统的完好。6.2、管道卸车、管道铺设时要对吊重设备进行认真检查，尤其是钢丝绳等，必须满足要求。配合吊装人员要戴好安全帽及手套，必须由专人指挥，以哨令、旗示或手示进行指挥。所采用的“令示”必须规范，并与吊重人员预先沟通好。当管节离开地面，配合吊装人员必须避开被吊物，移动过程中要注意不要被障碍物所绊倒。6.3、沟槽开挖时如遇到