A392-1内金川河流域干道污水管道沟槽开挖钢板桩支护施工方案√

内金川河流域干道污水管道工程一标土方开挖工程专项施工方案中国中铁四局集团有限公司1内金川河流域干道污水管道工程一标土方开挖工程专项施工方案一、编制依据1、中国市政工程中南设计研究总院设计的内金川河流域干道污水管道工程—中山北路(盐仓桥广场～山西路)污水管道施工图纸；2、《给水排水管道施工及验收规范》(GB50268-2008)；3、《市政排水灌渠工程质量检验评定标准》(CJJ3-2008)；4、05系列江苏省工程建设标准设计图集《给水排水图集》(苏S01-2004)；5、《南京市城市道路挖掘沟槽修复程序及质量控制要求》(试行)。6、专家论证意见。二、工程概况内金川河流域干道污水管道工程一标施工范围包括：中山北路污水管道工程，分为盐仓桥广场～察哈尔路、察哈尔路～新模范马路、新模范马路～山西路三段，污水管道共计2825米。盐仓桥广场～察哈尔路段：本段污水管道起于福建路，沿中山北路自南向北敷设至大桥南路，主要收集两侧沿线污水及来自街巷的污水，最终接入大桥南路污水管道。本段管道服务面积16.0hm3，设计流量Q=38.0L/s，设计坡度为0.0015～0.003，DN400球墨铸铁管共计355米，DN500球墨铸铁管共计481米，拟建污水管道埋深2.34～3.77米，平均埋深3.35米。察哈尔路～新模范马路段：北段管道起于察哈尔路，沿中山北路自北向南敷设，南段污水管道起于新模范马路，沿中山北路自南向北敷设，南北两内金川河流域干道污水管道工程一标土方开挖工程专项施工方案中国中铁四局集团有限公司2段污水管最终汇入和会街拟建污水管。本段管道服务面积19.6hm3，设计流量Q=45.8L/s，设计坡度为0.002，DN400球墨铸铁管共计992米，拟建污水管道埋深2.25～4.25米，平均埋深3.51米。新模范马路～山西路段：北段管道起于新模范马路，沿中山北路自北向南敷设至龙仓巷，南段管道起于山西路，沿中山北路自南向北敷设，与北段污水管道在龙仓巷汇合后，沿龙仓巷自西向东敷设，最终汇入d1200现状污水管。本段DN400球墨铸铁管共计388米，DN500球墨铸铁管共计399米，d1200钢筋砼管共计210米，拟建污水管道埋深2.18～3.32米，平均埋深2.75米。本标段工期为60天，计划2010年11月15日开工，计划2011年1月14日竣工。三、地质情况本工程岩土构成自上而下为①-1杂填土，①-2素填土，②-1粉质粘土，②-2粉土，②-3粉砂，②-4淤泥质粉质粘土、粉质粘土，③粉质粘土。①-1杂填土：稍～中密，由碎石、碎砖混少量粉质粘土填积，上部有沥青面层和0.5m左右的压实填土。①-2素填土：软～可塑，由粉质粘土混少量碎砖、碎石填积，局部碎砖、碎石含量稍高，局部含有少量淤泥质土。②-1粉质粘土：可～硬塑，偶夹薄层粉土，切面稍有光泽，韧性、干强度中等。②-2粉土：稍密，含少量粉砂及云母碎片，水平层理，摇振反应迅速。②-3粉砂：稍密，局部含有少量粉土，含少量云母碎片，具水平层理。②-4淤泥质粉质粘土、粉质粘土：淤泥质粉质粘土流塑，粉质粘土软～内金川河流域干道污水管道工程一标土方开挖工程专项施工方案中国中铁四局集团有限公司3流塑，局部含有少量粉土，切面稍有光泽，韧性、干强度中等。③粉质粘土：可～硬塑，含少量铁锰氧化物及绿灰色粘土，切面稍有光泽，韧性、干强度偏高。管道主要位于②-2粉土及②-3粉砂层，自稳性差，易坍塌，含水量丰富。四、施工准备由于本标段工程污水管道较长，工期较紧张，需要做好充足的施工准备。1、施工队伍进场后，及时测量放样，准确放出管位轴线和土方开挖边线。2、机械设备与材料抓紧落实进场，所需的管材、支护桩、机械设备等必须准备齐全，要满足规范设计要求。3、选定施工材料供应厂商，在保证质量并能通过试验检测合格的前提下，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。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。五、土方开挖施工方案土方开挖工艺流程：测量放线→路面切缝→人工开挖探沟→炮头破碎路面及基层→土方开挖→沟槽支护→管道基础→管道敷设→支护拆除→沟槽回填(检查井砌筑)→路面恢复。沟槽按每8米长进行循环施工，即土方开挖完成8米(沟槽支护与土方开挖同步作业)后立即进行中粗砂垫层施工，完成后即进行管道铺设及二灰砂回填施工，砼模块检查井砌筑与回填同步作业。1、土方开挖施工方案在人工开挖探明既有地下管线具体位置和标高后用挖掘机炮头破碎路面及基层，挖掘机挖除沟槽土方自卸汽车外运弃置处理。每段沟槽开挖长度为8米左右，管道铺设及回填完成后再进行下一段沟槽开挖。由于施工场地极为内金川河流域干道污水管道工程一标土方开挖工程专项施工方案中国中铁四局集团有限公司4狭窄，既有地下管线距离污水管距离较近，不具备放坡开挖条件，我部拟采用垂直开挖，钢板桩支撑沟槽，DN400/DN500球墨铸铁管开挖宽度为1800mm，DN1200钢筋砼管开挖宽度为D+(300+200)×2=2440mm。施工技术人员严格控制沟槽开挖标高，挖掘机开挖预留200mm人工清底，槽底两侧设置200×200mm排水沟，槽底每隔30米设置300×300mm集水井，集水井比排水沟深200mm，井内设潜污泵抽排槽内积水，避免沟槽被水浸泡。沟槽开挖示意图如下：沟槽开挖剖面示意图中分带路牙既有雨水管机械车辆通道及材料堆放场地封闭围挡D+(300+200)×2≥1800H200封闭围挡管材排水沟≤3200沟槽开挖严禁超挖，如遇超挖需用中粗砂进行换填处理。沟槽开挖完成后立即报请现场监理进行沟槽验收，合格后及时进行中粗砂管道基础施工。2、降水方案根据沟槽试验段开挖情况，地下水丰富路段采用轻型井点降水，并设明沟辅助排水，确保沟槽底部不被积水浸泡，槽壁不出现塌方。内金川河流域干道污水管道工程一标土方开挖工程专项施工方案中国中铁四局集团有限公司5轻型井点降水工艺：用7.5kw高压水泵，通过软管与一根特制的Φ48钢管相连，钢管端部设有喷水孔，由两名操作工人手持钢管在集水管位置上下抽动，直至成孔，成孔深度一般比滤管深度0.5m，冲孔时注意冲水管垂直插入水中，并做左右上下摆动，成孔后立即拔出Φ48冲水管，插入井点管，坍塌，集水管放入完成后，向孔内灌入少量粗砂，保证流水畅通。每根井点管埋设完成后应检查其渗水性能，检查方法为，在正常情况下，井点口应有地下水向外冒出；否则从井点管口向管内灌清水，看管内水下渗情况，如果下渗越快，说明该管质量优良。然后铺设Φ100集水钢管，集水管与井点水管之间的连接采用L=1.2m，Φ50的橡胶软管连接，两头用铁丝拧紧，外涂抹黄泥，以防漏气，最后连接真空水泵进行试抽。井点降水在使用时，要求不间断的连续抽水，真空泵旁侧必须配有备用发电机，一旦停电，立即要进行恢复，否则可能造成基坑大面积坍塌，井点降水的正常规律是“先大后小，先混后清”原则应立即检查纠正，在降水过程中，要派专人观测水的流量，对井点系统维护观察。轻型井点降水是确保工程连续施工的关键，我部将每个作业面投入至少3套井点降水设备进行降排地下水，一旦开挖埋管(48m)施工完成立即进行井点降水设备拆除并移至下一段进行安装施工，确保连续施工。3、沟槽支护方案本标段管道埋深最深为4.25m，沟槽深度最深为4.45m，我部将采用横正反扣打钢板桩进行沟槽支护。钢板桩采用[300×6000mm槽钢，钢板桩采用打桩机施工，要求入土深度不小于2米。先用施工技术人员定出钢板桩打设的轴线，可每隔5米设置导向桩，导向桩可直接使用钢板桩，人工扶正就位，内金川河流域干道污水管道工程一标土方开挖工程专项施工方案中国中铁四局集团有限公司6确保钢板桩顺直。横撑梁设在离沟槽底1.0m的位置，采取边挖土边加横撑梁稳固的方法。钢板桩支护详见下图：沟槽钢板桩支护平面示意图D+(300+200)×2Φ80钢管[300槽钢既有DN450/DN1500钢筋砼雨水管2000500中分带路牙(围挡)≥1800D+(300+200)×2H[300槽钢排水沟沟槽钢板桩支护剖面示意图6000-H1500Φ80钢管≥18001000内金川河流域干道污水管道工程一标土方开挖工程专项施工方案中国中铁四局集团有限公司7考虑在既有道路下施工，附近有过往车辆及堆放管材，综合考虑按q=15kN/m2计算，距槽边1.0m；由于沿线土层分布较均匀，土体重度取γ=19.4kN/m3，内摩擦角取φ=20°。(1)计算作用于板桩上的土压力强度①计算作用于板桩上的土压力强度计算并绘制出压力分布图：q=15kN/m21m1myq4meAheAqCASxeAheAqSRaP0被动土压力系数：Kp=tg2(45°+20°2)=2.04主动土压力系数：Ka=tg2(45°−20°2)=0.49土体自重产生的主动土压力：eah=γhKa=19.4×4×0.49=38.024kN/m2均布荷载产生的主动土压力：eaq=qKa=15×0.49=7.35kN/m2主动土压力Pb=eah+eaq=38.024+7.35=45.374kN/m2yq=tg(45°+20°2)×2=2.856m②计算y值内金川河流域干道污水管道工程一标土方开挖工程专项施工方案中国中铁四局集团有限公司8y=Pbγ(KgKp−Ka)=45.37419.4×(1.6×2.04−0.49)=0.843mKg为钢板桩的被动土压力修正系数，φ取20°时，Kg取1.6。③按简支梁计算等值的两支点反力（Ra和P0）Ra支点力矩为零，得：ΣMRa=0，即P0=[12×4×38.024×(23×4−1)+(4−2.856)×7.35×(4−2.8562+2.856−1)+(45.374×0.843)×(4−1+0.8433)]÷(4−1+0.843)=72.202kN/m根据钢板桩受力平衡，得ΣQ=0，即Ra=12×4×38.024+(4−2.856)×7.35+12×0.843×45.374−72.202=31.380kN/m(2)钢板桩的受力分析①计算最大弯矩最大弯矩处即为剪力等于零处，设剪力等于零处距离钢板桩顶为x，则：31.380−12x2×19.4×0.49−(x−2.856)×15×0.49=0x2+1.55x−11.02=0，x=2.635mMmax=Ra(x−1)−[12γx2Ka×x3+(x−yq)22×q×Ka]=31.38×(2.635−1)−[12×19.4×2.6352×0.49×2.6353+(2.635−2.856)22×15×0.49]=21.961kN·m钢板桩中心距为0.5m，所以，一根钢板桩承受最大弯矩M=21.961×0.5=10.981kN·m。②承载力校核采用[300槽钢，查表得抵抗矩W=270cm3,钢材的屈服强度[f]=225N/mm2。10.981×103270×10−6=40.670×106Pa=40.670N/mm2[f]=225N/mm2内金川河流域干道污水管道工程一标土方开挖工程专项施工方案中国中铁四局集团有限公司9故钢板桩受力稳定，布置合理。(3)钢围檩受力分析①视为简支梁模型进行受力计算计算简图见下图1.8mRN15.6915.6915.6915.69215.692RN每个钢板桩受Ra=31.38×0.5=15.69kN支反力RN=15.69×62=47.07kN②承载力校核跨中最大弯矩M1=47.07×0.9−(15.69×0.5+15.69×1.0+15.692×0.9)=11.768kN·m查表得[300槽钢的抵抗矩W=270cm3,M1W=11.768×103270×10−6=43.585×106Pa=43.585N/mm2[𝑓]=225𝑁/mm2故钢围檩受力稳定，布置合理。(4)横撑的受力分析①材料特性计算取沟槽宽度1.8m，采用1.8-0.25×2=1.3m长钢管单位长度重量q=0.02466壁厚(外径-壁厚)=0.02466×8×(116-8)=21.3kg/m=0.209kN/m。内金川河流域干道污水管道工程一标土方开挖工程专项施工方案中国中铁四局集