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√.docx
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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
2、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0.00150.003,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2.343.77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
3、,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2.254.25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2.183.32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
4、杂填土,-2素填土,-1粉质粘土,-2粉土,-3粉砂,-4淤泥质粉质粘土、粉质粘土,粉质粘土。-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。-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。-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粉土:稍密,含少量粉砂及云母碎片,水平层理,摇振反应迅速。-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。-4淤泥质粉质粘土、粉质粘土:淤泥质粉质粘土流塑,粉质粘土软流塑,局部含有少量粉土,切面稍有光泽,韧性、干强度中等。粉质粘
5、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粉土及-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
6、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,D
7、N400/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200200mm排水沟,槽底每隔30米设置300300mm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
8、,槽壁不出现塌方。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48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48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100集水钢管,集水管与井点水管之间的连接采用L=1.2m,50的橡胶软管连接,两
9、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
10、支护。钢板桩采用3006000mm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,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: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=19.4kN/m3,内摩擦角取=20。(1)计算作用于板桩上的土压力强度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:被动土压力系数:Kp=tg245+202=2.04 主动
11、土压力系数:Ka=tg245-202=0.49土体自重产生的主动土压力:eah=hKa=19.440.49=38.024kN/m2均布荷载产生的主动土压力:eaq=qKa=150.49=7.35kN/m2主动土压力Pb=eah+eaq=38.024+7.35=45.374kN/m2yq=tg45+2022=2.856m计算y值y=Pb(KgKp-Ka)=45.37419.4(1.62.04-0.49)=0.843mKg为钢板桩的被动土压力修正系数,取20时,Kg取1.6。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:MRa=0,即P0=12438.024234-1+4-2.8
12、567.354-2.8562+2.856-1+45.3740.8434-1+0.84334-1+0.843=72.202kN/m根据钢板桩受力平衡,得Q=0,即Ra=12438.024+4-2.8567.35+120.84345.374-72.202=31.380kN/m(2)钢板桩的受力分析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:31.380-12x219.40.49-x-2.856150.49=0x2+1.55x-11.02=0,x=2.635mMmax=Rax-1-12x2Kax3+x-yq22qKa=31.382.635-1-1219.42.6352
13、0.492.6353+2.635-2.85622150.49=21.961kNm钢板桩中心距为0.5m,所以,一根钢板桩承受最大弯矩M=21.9610.5=10.981kNm。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。10.98110-6=40.670106Pa=40.670N/mm2f=225N/mm2故钢板桩受力稳定,布置合理。(3)钢围檩受力分析视为简支梁模型进行受力计算计算简图见下图每个钢板桩受Ra=31.380.5=15.69kN支反力RN=15.6962=47.07kN 承载力校核跨中最大弯矩M1=47.070.9-15.690.5
14、+15.691.0+15.6920.9=11.768kNm查表得300槽钢的抵抗矩W=270cm3,M1W=11.76810-6=43.585106Pa=43.585N/mm2f=225N/mm2故钢围檩受力稳定,布置合理。(4)横撑的受力分析材料特性计算取沟槽宽度1.8m,采用1.8-0.252=1.3m长钢管单位长度重量q=0.02466壁厚(外径-壁厚)=0.024668(116-8)=21.3kg/m=0.209kN/m。截面面积 A=(D4-d4)4=27.13cm2惯性矩 I=(D4-d4)64=3.14(11.64-10.04)64=397.72cm4抗弯截面系数 W=ID/2=
15、397.725.8=68.572cm3回转半径 i=14D4+d4=1411.64+10.04=3.829cm长细比 =2503.829=65.291=150其中,为轴心受压构件容许长细比,此长细比合理。根据 =65.291,取轴心受压构件稳定系数 =0.794,截面塑性发展系数 =1.15,钢材弹性模量 E=206103N/mm3。按压弯构件平面内稳定验算横撑拉力NE=2E2A=3.14220610365.291227.13103=12926.16103N=12926.16kNMmaxql28=0.2091.328=0.044kNmRNA+MmaxW(1-0.8RN/NE)=47.07103
16、0.79427.13102+0.0441061.1568.572103(1-0.847.07/12926.16)=22.41N/mm2f=225N/mm2故横撑受力稳定,布置合理。通过上述验算,确定沟槽支撑结构安全、合理,可以满足施工要求。六、施工质量通病防治1、支护结构失效(1)现象:基坑开挖施工时,支护结构出现位移、裂缝,严重时支护结构发生倒塌现象。(2)原因分析:设计方案不合理,或过分考虑节约费用,造成支护不足;支护结构施工质量低劣,发生断裂、位移和失稳;埋入坑下的支护结构锚固深度不足引起管涌;开挖方法不当;基坑边附加荷载过大。(3)防治措施:基坑支护方案必须考虑基坑施工全过程可能出现的
17、各种工况条件,综合运用各种支撑支护结构及止水降水方法,确保安全、经济合理,并经公司技术负责人审核后报监理审批,同意严格按既定方案组织施工;制定合理的开挖施工方案,严格按方案进行开挖施工;加强施工质量管理和信息化,各道工序严格把关,加强实时监控,确保符合规范规定的设计要求;基坑开挖边线外,1倍开挖深度范围内,禁止堆放大的施工荷载和建造临时用房。2、塌方、滑坡开挖沟槽地处地下水位较高(离地表面0.51.0m)、表层以下为淤泥质粘土或夹砂的亚粘土时,其含水量高,压缩性大,抗剪强度低,有明显的流变特性。(1)现象:明挖沟槽产生基底隆起、流砂、管涌、边坡滑移和塌陷等现象。严重的出现沟槽失稳现象。(2)原
18、因分析:边坡稳定性计算不妥,边坡稳定性末按照土体性质包括允许承载力、内摩擦角、孔隙水压力、渗透系数等进行计算;沟槽土方量大,又末及时外运而堆置在沟槽边,坡顶负重超载;土体地下水位高,渗透量大,坡壁出现渗漏;降水量大,土方开挖后,沟底排水不畅,边坡受冲刷,沟槽浸水。土方开挖处遇有暗流或流砂。(3)防治措施:应确保边坡的稳定,放坡的坡度应根据土壤钻探地质报告,针对不同的土质、地下水位和开挖深度,作出不同的边坡设计;检查实际操作是否按照设计坡度,自上而下逐步开挖,无论挖成斜坡或台阶形都需按设计坡度修正;为防止雨水冲刷坡面,应在坡顶外侧开挖截水沟,或采用坡面保护措施;在地下水位高,渗透量大以及流砂地区
19、,需采取人工降水措施。一般用井点降水;采用机械挖土时,应按设计断面留0.2m采用人工修平,以防超挖,在开挖过程若出现地面裂缝,应立即采取有效措施,确保安全;减少地面荷载的影响;掌握气候条件,减少沟槽底部暴露时间,缩短施工作业面。(4)治理方法:对已滑坡或塌方的土体,可放宽坡面,将坡度改缓后,挖除塌落部分;如坡脚部分塌方,可采用临时支护措施,挖除余土后,堆灌土草包或设挡板支撑;坡顶有堆物时,应立即卸载;加强沟槽明排水,采用导流沟和水泵将沟槽水引出;如沟槽坍方导致路面基层下方出现空洞,立即用砂袋回填空洞,并注意密实,避免道路通行安全。七、既有管线保护措施开工前须认真做好拟建污水管道沿线地下既有管线
20、调查,积极主动与各地下管线产权单位取得联系,调出其管线图。施工前,联系各底线管线单位进行现场交底,并用红色油漆在路面标明管线走向及管线类别和埋深,人工开挖探沟探明既有管线具体位置及埋深,针对各管线制定管线保护方案。根据管线的种类,材质走向和位置,可分别选用以下几种方法防护。1、隔离法。通过钢板桩形成隔离体,限制地下管线周围的土体位移、挤压或振动管线。2、悬吊法。一些暴露于基坑内的管线,或因土体可能产生较大位移而用隔离法将管道挖出的,中间不宜设支撑,可用悬吊法固定管线。要注意吊索的变形伸长以及吊索固定点位置影不受土体的影响。悬吊法管线受力、位移明确,并可以通过吊索不断调整管线的位移和受力点。3、
21、支撑法。对于土体可能发生较大沉降而造成管道悬空的,可沿线设置若干支撑体。4、对管线加固处理。对便于改道搬迁,且费用不大的管线,可以在管道施工之前先行通过改善、加固原管线材料、接头方式等措施,增大管线的抗变形能力,以确保土体位移时也不失去使用功能。5、卸载保护。施工期间,卸去管线周围尤其是上部荷载或通过设置卸荷板等方式,使作用在管线及周围的土体上的荷载减弱,减少土体变形和管线的受力,达到保护管线的目的。6、不保护方式。对一些不明管线,如破坏后不会造成影响,或经与有关部门联系可暂停使用的管线,可采用不保护方式,施工完后再恢复管线使用功能。八、安全事故应急预案1、报告制度突发事件报告应迅速逐级上报,
22、次序为事发现场办公室应急领导小组长建设单位上级主管部门(管线管理单位)。事发现场的项目部最高级别负责人临时指挥,在3分钟内电话通报到办公室,主要说明紧急情况性质、地点、发生时间、有无伤亡、是否需要派救护车、消防车或警力支援到现场实施抢救;办公室胡长新立即向领导小组长汇报。2、应急通讯设备项目部配备对讲机2对,小组成员自备移动电话用于应急通讯,要求24小时开机。3、应急人员集合应急人员集合由领导小组长发出指令,办公室胡长新负责通知到各小组成员在施工现场集合,各小组成员根据分工召集应急抢险队员现场集合,统一行动。4、应急车辆调动应急车辆由办公室胡长新统一调度安排,应急驾驶员何昌林、王有元随时待命,
23、积极响应。5、应急物资调度应急救援物资由刘晓聪统筹调度安排,在接到应急小组长指令后及时将应急救援物资(机械、设备、材料)调运至事发现场,确保事故抢险能按预案得以实施。6、现场保卫后勤保卫组闻海军、赵甲子、唐铭负责事发现场警戒、治安保卫、疏散、道路管制及伤员的护送转院等工作。7、人员补位如果突发事件发生时,应急领导小组长因故不在现场时,有副组长赵世伟、张长青依次填补组长位置,行使组长职权,全权负责突发事件应急抢修统一指挥、协调、上报、救护、调查工作。8、现场照明由于本工程多为夜间施工,必须保证有足够的照明设施。路面照明可充分利用道路路灯,沟槽照明须设置防水灯具、手电进行照明,能满足夜间施工需要,
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