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Wc43接收井施工专项方案广东省基础工程公司1第第11章章顶顶管管井井设设计计§1工程概况1．本工程位于广州市南部，其污水系统属沥滘分区,根据广州沥滘排水分区规划—污水管道系统规划,排水系统为分流制系统。南洲路肩负着转输工业大道南、江南大道南、大干围路等范围及南洲路周边地区的污水，规划设计管径：北侧为d900，南侧为d600，污水排入南洲路下游的DN2500主干管，再转输排入沥滘污水处理厂。2．由于原有的污水管根本不能满足该区域范围污水排放的要求，以至工业大道南、江南大道南以及大干围路的污水管无法接入，而临时被溢流入雨水管道及就近河涌，严重污染河涌的水体，为保证该区域的污水能顺畅地排到南洲路下游的污水主干管，对南洲路进行污水管连接完善设计。3．本工程主干管为D1200钢筋混凝土管和D820及D1200钢套管，施工方法采用顶管施工。DN300HDPE双壁波纹管12mDN600HDPE双壁波纹管108mD820×12钢套管A3焊接钢管82mD1200钢筋砼Ⅲ级”F”管442mD1200×12钢套管A3焊接钢管140m4.工作井3座,接收井4座,马路甲式检查井(污水)19座5.根据广州市污水治理公司图纸章使用审批的要求，W15～W3及W1～W3顶管段采用顶钢套管,内穿DN600双壁波纹管,而W11～W13采用顶D1200钢管;由于南洲路下地下管线较多,三条供水主干管、煤气管、排水管和地铁线。部分顶管管线位置位于主干道路边，交通车流量很大，而且附近居民区密集，地下有电缆管线、通讯管线、供水管、排水管、煤气管等。根据该分项工程基坑对周围环境影响方面的要求，及综合考虑顶管的施工工Wc43接收井施工专项方案广东省基础工程公司2艺、技术设备能力和经济等角度，为了工程的顺利进行及不影响周围的环境卫生，我司特编制了基坑开挖专项方案。§2工程地质水文条件22..11施工区域内地质情况据野外钻探资料，本工程地质由地面往下主要是：人工填土（Qml）、第四系冲洪积形成的粉质粘土、淤泥质土、粉细砂、粗粒砂夹卵石（Qal+pl），第四系形成的残积粉质粘土（Qel）以及早期形成的基岩层（J、γ），砂岩、花岗岩。(1)第四系全新统人工填土层（Qml）①人工填土：浅黄色、黄褐色、红褐色、浅灰色，由粘性土及风化碎块填成，局部钻孔偶见少量生活垃圾，干～稍湿，路基地段结构稍密实，其它结构松散。层厚为0.30~9.80m,层顶高程11.8~19.28m,层底高程5.86~17.25m。标贯试验14次，标贯击数10.05~4.8击，平均6.4击。(2)第四系粉质粘土层（Qal+pl）②-1粉质粘土：灰黄色、红褐色、黄褐色、浅灰色，湿，可塑，局部软塑，含少量的粉细砂及1~2cm左右大小不等的卵石，次棱角状，局部地段含有少量的腐殖质，有腥臭味，土质较均。层厚为0.70~13.70m,层顶高程6.62~16.61m,层底高程0.56~13.19m。标贯试验122次，标贯击数3.5~11.8击，平均6.1击。②-2淤泥质粉质粘土：浅灰色、灰黑色，很湿，软塑~流塑状，含少量的粉细砂及腐殖质，有腥臭味。层厚为0.90~5.00m,层顶高程3.61~9.28m,层底高程1.47~6.05m。标贯试验4次，标贯击数3.9~3.2击，平均3.5击。②-3粉细砂：黄褐色、灰白色、浅灰色、饱和，松散，以粉砂为主，局部含有少量的卵石、中粗砂等，含约10%的粘性土。层厚为0.60~7.70m,层顶高程0.57~12.90m,层底高程2.03~9.52m。标贯试验36次，标贯击数5.8~17.6击，平均9.5击。②-4粗砾砂夹卵石：浅黄色、黄褐色、灰白色，饱和，稍密~中密，局部松散，以粗砾石英为主，含有约10~20%的卵石，分选较差，次磨圆状，卵石直径一般在3~8cm，最大直径约10cm。该层未穿透，层厚为0.20~11.50m,层顶高程0.88~11.57m,层底高程2.78~6.30m。标贯试验64次，标贯击数7.2~21.2击，Wc43接收井施工专项方案广东省基础工程公司3平均12.7击(3)第四系粉质粘土层（Qel）③粉质粘土：灰白色，黄褐色，红褐色等，湿，可塑~硬塑，含有少量的中细砂颗粒，局部钻孔含有石英质粗砾砂，残余原岩结构可见。该层未穿透，层厚为0.50~11.80m,层顶高程2.78~16.65m,层底高程4.18~13.35m。标贯试验23次，标贯击数10.9~14.4击，平均12.5击。(4)风化岩层④-1全风化砂岩：红褐色，浅黄色，黄褐色，稍湿，岩芯呈坚硬土状，遇水易软化，原岩结构可辨。该层未穿透，揭露厚为1.10~1.2m,层顶高程-0.22~3.06m,层底高程-1.32~1.86m。④-2全风化花岗岩(γ)：灰白色，灰绿色，黄褐色，红褐色，稍湿，岩芯呈坚硬砂土状，遇水易散，主要成份为长石，石英及云母，原岩结构可辨。该层未穿透，揭露厚为1.40~6.20m,层顶高程-4.18~14.99m,层底高程-2.02~11.89m。标贯试验11次，标贯击数23.4~33.0击，平均28.5击。⑤-1强风化砂岩(J)：黄褐色，红褐色，块状构造，岩芯呈半土半岩状，裂隙发育，强度较高，局部夹中风化碎块。该层未穿透，揭露厚为0.50~1.40m,该层埋藏普遍在11米左右，层顶高程-1.32~3.02m。⑤-2强风化花岗岩(γ)：灰白色，黄褐色，灰绿色，结构破碎，岩芯呈半土半岩状，主要成份为长石，石英及云母，裂隙发育，强度较高，局部夹中风化碎块。该层未穿透，揭露厚为0.60~6.5m,层顶高程-2.02~17.25m,层底高程0.72~14.95m。中风化花岗岩(γ):灰白色，黄褐色，灰绿色，粗粒结构，块状结构，主要成份为长石，石英及云母，岩芯呈块状，柱状，裂隙发育，裂面被铁锈色浸染，强度高。该层未穿透，揭露厚为0.30~6.80层顶高程0.72~14.95m,层底高程1.58~13.55m。微风化花岗岩（γ）：灰白色，黄褐色，灰绿色，粗粒结构，块状结构，主要成份为长石，石英及云母，岩芯呈块状，柱状，裂隙发育，断口处新鲜，强度高。该层未穿透，揭露厚为1.10~3.50m,层顶高程1.58~13.55m。Wc43接收井施工专项方案广东省基础工程公司422..22施工区域内及邻近地区地下水情况(1)地下水类型场地地下水为赋存于第四系地层中的孔隙水，水量较大，主要补给为大气降水和石马河河水的侧向渗透补给，部分地段揭露出岩层中有少量基岩裂隙水。场地其它地层均为相对隔水层。场地地下水水位埋深一般为1.60～8.00米。(2)水的腐蚀性按强透水层考虑，地下水对管线钢结构具弱腐蚀性，对砼结构具有中等腐蚀性，对砼结构中的钢筋有弱腐蚀性；若按弱透水层考虑，地下水对管线钢结构有弱腐蚀性，对砼结构和砼结构中的钢筋具有中等腐蚀性。顶管井位置围岩类别及岩性采用比较有代表性的ZK8号钻孔数据，见表1-1【顶管井围岩类别一览表】：表1-1顶管井围岩类别及岩性一览表序号地层编号岩土名称厚度密度（KN/m3）凝聚力（Kpa）内摩擦角（度）承载力特征值（Kpa）1①人工填土0.8017.0815602②1粉质粘土5.4019.027121303②4粗砾砂夹卵石8.0019.6035220§3逆作法竖井围护结构方案设计根据顶管工作井土质较差的特点，具体情况见表1-1，及周边的施工环境，顶管工作、接收井采用圆形结构，工作井净空φ7000mm,采用护壁厚为450mm，的逆作法竖井作为基坑围护结构，接收井净空φ5000mm，采用护壁厚为350mm，的逆作法竖井作为基坑围护结构，井结构高度暂按7.0m进行设计，采用C25商品混凝土。如图1-1【顶管工作井围护结构示意图】所示：Wc43接收井施工专项方案广东省基础工程公司5图1-1顶管工作井围护结构示意图工作井围护结构具有整体性好、结构简单、较稳定等优点。3.1竖井围护结构设计(1)计算分析1)计算方法围护结构设计的土层参数，见表1-1【顶管接收井围岩类别一览表】。根据本工程的地质资料数据计算围护结构等效土层的物性参数：γ=（17*0.8+19*5.4+19.6*2.3）/8.5=18.97(KN/m3)c=（8*0.8+27*5.4+0*2.3）/8.5=17.9(KPa)Ф=（15*0.8+12*5.4+35*2.3）/8.5=18.5（°）2)计算荷载永久荷载：水土侧压，采用郎金土压力理论进行计算。对于粘性土采用水土合算；对于砂性土采用水土分算。3)计算步骤工作井接收井立面图后座墙100mm垫层人工挖孔护壁300mm底板顶管中心线出洞预留穿墙洞人工挖孔护壁100mm垫层+2顶进方向工作井平面图接收井平面图Wc43接收井施工专项方案广东省基础工程公司6a）竖井初步设计：尺寸设计：井净空：外径为φ5500mm。井高度：井高为8500mm。b）井壁结构计算①井壁砼厚度设计圆形竖井在井筒稳定的条件下承受径向均匀荷载。如图1-2【圆形竖井井圈周边土压力分布图】所示：图1-2圆形竖井井圈周边土压力分布图井壁砼厚度按下式计算：t≥K*N/fc式中：t—竖井井壁厚度（mm）K—保险系数，取1.5～2.0N—井壁承受的轴向土压力的合力（kN）fc—砼轴心抗压强度设计值（N/mm）,C30为14.33N/mm其中：N=r*π/2q*sinθ*dθ式中：q—作用于井壁的主动土压力标准值（kPa）θ—主动土压力的水平夹角r—井外半径（mm），本工程为2750mmq=γhtg2（45°-Ф/2）=18.97*8.5*tg2（45°-18.5/2）＝83.57（kPa）井外壁轴线井外壁轴线Wc43接收井施工专项方案广东省基础工程公司7N=π/2q*sinθ*dθ＝q*r=83.57*2.75=229.8（kN）计算：t≥K*N/fc＝1.5*229.8/14.33＝24(mm)取井壁厚度为t=250mm。②竖井环向钢筋配设井壁的环向钢筋按照构造规定配置竖向钢筋。计算参数：单位井壁计算尺寸为250mm×1000mm(宽×高)。计算过程：矩形截面面积A＝b*h＝350*1000=350000(mm2)全部纵向钢筋的最小截面面积As,min＝A*ρmin＝350000*0.3%＝1050(mm2)计算结果：竖井环向配φ16@200mm，As=1100mm21050mm2。③竖井竖向钢筋配设竖井在施工阶段，其井壁的竖向最大拉力，等截面井壁的竖向钢筋按照构造规定配置竖向钢筋。计算过程：环形截面面积A＝π(d2-d12)/4＝π(55002-50002)/4＝4121250(mm2)全部纵向钢筋的最小截面面积As,min＝A*ρmin＝4121250*0.30%＝12364(mm2)计算结果：沉井竖向配φ16@200mm，As=16613mm212364mm2。c）竖井垫层及底板设计竖井采用干封底，垫厚度以能保证钢筋砼底板顺利施工为准，本工程封底砼厚度为500mm，且预留底板的集水井，底板厚度为500mm，配筋为双层双向φ16@200。3.2后座墙结构设计整体式顶进构架采用对称布置的四个油缸进行顶进施工，每个油缸的极限顶力为400T，后座墙配筋计算时，可将整个后座墙分为对称的四部分，进行受冲Wc43接收井施工专项方案广东省基础工程公司8切承载力验算。计算参数：后座墙的尺寸为3000mm×1800mm×600mm(宽×高×厚)，砼等级为C25，局部荷载区尺寸为800mm×800mm。计算按照行业标准《混凝土结构设计规范》(GB5001-2002)的受冲切承载力验算法进行。计算时，暂按不配筋的素混凝土构件进行验算。F≤0.7βh*ft*um*h0式中：F———局部荷载设计值；本工程为F=2000kN。βh———截面高度影响系数；本工程为βh=1。ft———混凝土轴心抗拉强度设计值；本工程为ft＝1.433N/mm。h0———截面有效高度；竖井井壁厚400mm，后座墙厚350mm，本工程为h0=815mm。um———临界截面的周长：本工程为um＝2*（b+h0）=2*（500+815）=2630mm；