沟槽开挖及支护施工方案

上海临港新城两港大道一期工程

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

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中港第三航务工程局

临港新城两港大道一期工程项目经理部

二OO四年十月二十日

临港新城两港大道一期工程

污水管道工程沟槽深度大于5m

沟槽开挖与支护专项施工方案

一、工程概况

本工程污水管道埋深大多在4.5～8.0m范畴内，管径有DN400、DN600、DN800、DN1000、DN1500、DN1650、DN1800等，其中DN400管径采纳硬聚氯乙烯UPVC加筋管，管径DN600～DN1200的采纳玻璃钢夹砂管，其余管径的采纳企口式钢筋混凝土管。沟槽开挖深度大部分要大于5m。

拟建道路沿线要紧为果园、村庄，河网交错、河塘密布。这些段落地面高程在3.5~4.5m之间，地势平坦，稍有起伏。

该段的地质情形自上而下为：层为0.2～5.4m〔一样土层厚度〕粘性土； 1层为0.3～3.0m软塑状的粉质粘土夹粘质粉土，土质较好； 3-1层为1.2～5.1m稍密状态的砂质粉土； 3-2层为5.3～11.8m中密状态的灰色粉砂。

二、施工预备

由于路线较长，工期较紧，需要做好充足的施工预备。

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预备齐全，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、管道施工前进行认确实技术质量安全交底，分工明确，责任到人。

三、施工安排及方法总说明

关于埋深专门深的污水管道的施工，采纳上部放坡开挖、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，采纳2～3道顶撑支护，铺设管道。

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

依照设计施工图，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。

依照施工管道直径大小，按规定的沟槽宽度测放出边线，开挖前用石灰划线来操纵，关于井位置的确定通过在沟槽外两侧设置操纵桩来进行操纵，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，一样为12m左右，按照«市政排水管道工程施工及验收规范»(DBJ08-220-96)确定开挖边坡坡度为1：1，如此能够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阻碍。

挖方安全边坡运算：

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，基槽边坡稳固时的承诺开挖最大深度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能确保边坡的稳固。

按照开挖3m深，其边坡的稳固安全系数为：

K＝ψs×c/〔H×Υ〕

依照H＝3.0m，开挖坡度角θ=45°，查得稳固系数ψs>12。

K>2.6

因此土坡处于稳固状态。

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，沟槽采纳板桩密排支撑，井点降水。井点布置在沟槽两侧〔关于槽钢井点布置在外侧〔如图〕，拉森板桩那么布置在内侧〕，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—观看地下水位变化。

    井点设备采纳真空泵组合，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。

为提高井点降水成效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，并用铁丝绑扎加以爱护，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为地下水运算降落坡度，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，一样为0.2～0.3m。

井点管安装前先进行测量放线，确定好位置。采纳高压水冲孔，按照井点管深度来操纵冲孔深度，比滤管底深50cm以上冲至要求深度后应停留在原位连续冲水片刻。迅速提起冲水管，赶忙将井管垂直居中放入孔中。将砂滤料灌入井孔，灌砂量应依照冲孔孔径大小和深度运算确定，实际灌砂量不应小于运算量的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。

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。一样抽水3～5天后水位斗差不多趋于稳固，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，或显现先清后又混等情形，应赶忙检查纠正。

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，假如沟槽深度〔第一次开挖底面至沟槽底部〕大于5m的采纳12m长国产拉森钢板桩；其余采纳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，依照上海地区的特点和施工体会，板桩入土深度〔T〕沟槽深度〔H〕比值α〔α＝T/ H〕，在一样土质条件下，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。板桩排列依照土质和沟槽深度等情形，采纳咬口排列〔            〕。咬口板桩应咬合紧密，板桩挺拔，板桩打拔采纳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，采取施工爱护措施后再打设，或局部跳空采取其它支护措施。打设时，假设显现板桩入土过慢，桩锤回弹过大，应查明缘故，进行处理方可连续施打。

4.6、沟槽开挖及支护

沟槽开挖采纳挖掘机进行，沟槽深度较大的，采纳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，对沟槽减少阻碍。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。沟槽挖土与支撑应紧密配合，做到随挖随撑，防止槽壁失稳而导致沟槽坍塌。支撑道数应依照沟槽实际深度而定，关于深度小于6米且用拉森钢板桩支护的沟槽，可采纳二道支撑，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。

开挖的土方原那么上就地堆置，但堆放高度不超过1.5m，施工时严格进行操纵。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，以确保沟槽的稳固性。

按照最深7m沟槽进行验算：〔如上图所示〕

沟槽采纳国产拉森Ⅱ型钢板桩，长度为12m，W＝874cm3，[f]=200MPa支撑采纳Φ20cm原木，fm＝10N/mm2，按照等弯矩布置来确定各层支撑的间距。

〔1〕由图示能够得出：平均重度和平均内摩擦角：

Υ=〔Υ1*l1+Υ2*l2〕/l＝〔19*2.5+18.5*4.5〕/7.0＝18.68kN/m3

φ=〔φ1*l1+φ2*l2〕/l＝〔19.7*2.5+30.3*4.5〕/7.0＝26.51°

〔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，那么板桩顶部悬臂端的最大承诺跨度，由公式h＝3  6[f]*W/(Υ*Ka)  得：

 h＝3  6*200*874*100000/(18.68*1000* Ka)

主动土压力系数Ka＝tg2(45-φ/2)=0.383

h=245cm=2.45m

h1=1.11h=2.7m

h2=0.88h=2.16

依照实际情形，确定h=2.0m，h1=2.2m，h2=1.6m，h3=1.2m。

采纳三道支撑。

〔3〕用顿恩近似法运算板桩入土深度：

因采纳井点降水，坑底以下的土密度不考虑浮力阻碍。

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.

e1＝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，拉森钢板桩采纳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。

关于井点降水局部成效不行或失效时，需采取一定的措施。由于拉森钢板桩采纳密排咬口式布置，止水性较好，能够防止侧面流砂等因素阻碍沟槽施工。在局部加设一道临时支撑，保证其稳固性，同时对局部底部潮湿基础回填块石，稳固基础，再铺设砾石砂。假设槽底发生较大的管涌，阻碍施工，那么停止施工，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，保证降水成效。

4.7、管道基础施工

按照设计要求，钢承口式钢筋混凝土管及丹麦管管道基座依照土质及降水成效选用基础形式，设计采纳C25钢筋砼基础，横向配筋φ8 @200〔上下层〕、纵向配筋Φ10 @200〔上下层〕。假设底板位于填土层上时，应将其全部挖除，再用级配砾石砂分层夯实回填至基底标高，压实度满足要求。硬聚氯乙稀UPVC加筋管管道基础按照«硬聚氯乙稀UPVC加筋管室外排水管道工程设计通用图»，管道基础采纳碎石或砾石砂，碎石粒径为25～38mm，砾石砂的粒径为≤60mm。玻璃钢夹砂管管道基础按照«玻璃纤维增强塑料夹砂排水管道施工及验收规程»，在土基上铺设厚度为DN/4且不小于50mm但不大于150mm的中粗砂基础，当采纳其他颗粒材料作基础时，最大粒径不大于15mm。基础须夯实且表面平坦。

基础施工前必须复核高程样板的标高。基础的底层土人工挖除，

修整槽底，清除污泥和碎土，如有超挖，应用砾石砂或旧料填实，不得用土回填。

4.8、铺设管道

本工程的管道接口：企口式钢筋混凝土管采纳q形橡胶圈接口；玻璃钢夹砂管采纳o形橡胶圈接口；钢筋混凝土管O形橡胶圈接口采纳防水涂料施工工艺；q形橡胶圈接口采纳硅油润滑剂，不可用〝牛油〞，即黄油。

本工程污水管道中采纳钢筋混凝土管的须考虑管道防腐，防腐做法可采纳防腐防水涂料。为方便施工，可在管道铺设前在钢筋混凝土管内壁按要求涂刷防腐防水涂料。施工前对基层的清洁、平坦度、修补养护、含水率等质量指标进行验收，并作记录，认可后方可涂装施工。

运至现场的管道视现场情形就近沿途单排堆放。堆放时严禁管道中间有硬物顶撞，防止管道碰坏，同时服从现场调度排放，不得防碍机械的通行。待用的管材要进行检查验收，如有裂缝等缺陷的管材，不得使用，并做好记录，退回原厂。管节堆放，必须在起重机工作幅度范畴内。两节管间要有一定间隙，以便捆管。管节捆绑生扣，可滚管，也可在地上开槽穿绳。钢丝绳不得从管心串过吊装。

吊绳宜采纳Ф3.65钢丝绳〔抗拉强度为1961Mpa〕，所有绳扣均采纳插辫方法，每扣许多于7花以便卸扣。

  注：其中L为管长；Φ为管径；H≥L-2/5L；

单根绳长≥Φ×3.5+1.2H。

下管用的起吊设备应停放在坚实的基础上，假设地面脆弱，要用方木、钢板等铺垫进行加固。下管时要有专人指挥。本工程管道管径为DN1500～DN1800，在施工时以逆流方向进行铺设，承口应对向上游，插口对向下游，铺设前承口和插口用清水刷净。

稳管时，相邻两管底部应齐平。为幸免因紧密相接使管口破旧，并使柔性接口能承担少量弯曲，管子两端面之间应预留约１厘米的间隙。

排管前需检查混凝土基础的标高、轴线，清除基础表面的污泥、杂物及积水，在基础上弹出排管中心线。标高经复核后方可排管，排管时以操纵管内底标高为准。

管道铺设要严格按照操作规程进行，管道接口需严密，管道间隙要符合设计要求，管枕、垫尖、管道不得左右晃动。

管道中心线垂直引至撑柱上，拉好中线，吊好锤球。管节铺设采纳起吊设备在垂直方向吊管，采纳两组手扳葫芦在管的左右两侧水平方向拉管。

排管铺设终止后，必须进行一次综合检查，当线形、标高、接口、管枕等符合质量要求时，方可进行下道工序的施工。

管道铺设质量验收标准应符合«市政排水管道工程施工及验收规程»的有关要求，具体操纵措施如下：〔１〕中线操纵：本次施工采纳边线法，立即管边线用钉子钉在龙门板桩上，通过锤球定位线定出边线，在基础上做好记号，稳管时通过锤线操纵管道边线，如此管道就处于中心位置，用这种方法对中，比中心线法速度快。〔２〕高程操纵：管道高程操纵采纳水准仪复测，龙门板操纵高程。相邻两板的高程钉分别到管底标高的垂直距离应相等，那么两高程钉之间连线的坡度即为管道坡度，该连线为坡度线。坡度线上任何一点到管底的垂直距离为一常数。高程操纵时，使用丁字形高程尺，将高程尺垂直放在管底，当标记和坡度线重合时，说明高程正确。管线平面位置与高程误差必须符合规范要求。管中心操纵与高程操纵必须同时进行。

在车行道下和过河段管道接口处在管道就位后，覆土前包裹两层土工布，宽度为800mm，土工布接缝搭接宽度为200mm。

4.9、附属构筑物、检查井等施工：

施工时，井底基础应与管道基础同时浇筑，井底基础板为双向受力，采纳钢筋笼施工。排水管检查井内的流槽，宜与井壁同时进行砌筑，流槽应与上下游管线底部接顺，井底基础与相邻管道基础同时浇筑，使两者基础浇筑条件一致，同时能减少接缝，幸免了因接茬不行的因素，产生裂缝引起不均的沉降。

检查井的预留支管应随砌随安，预留管的直径、方向、标高应符合设计要求，管与井壁衔接处应严密，预留支管口宜用砂浆砌筑封口并抹平。附属构筑物依据标准图集及设计要求进行施工。

4.10、磅水〔闭水〕试验

依照规范要求，污水管道必须逐节〔两检查井之间的管道为一节〕作磅水检验，检验合格后才能进行管道坞膀。

直径≤800mm的管道可采纳磅筒磅水，直径≥1000mm的管道可采纳检查井磅水。磅水前，接缝砂浆及混凝土应达到设计强度要求，并在管道预先充满水24h以上才能磅水。

磅水时按照要求水头高度先加水试磅20min，待水位稳固后才进行正式磅水，运算30min内水位下降的平均值。磅水水头为检验段上游管道内顶以上2m，直径≥1000mm的管道采纳检查井磅水，假设其井顶内顶的距离小于2m时，那么磅水水头高度至检查井井顶为止。

正式磅水时，应认真检查每个接缝和沟管的渗漏情形，作好记录，假设磅水不合格，应进行修补重磅，直至磅水合格为止。

4.11、管道坞膀

本工程设计的管道坞膀，胸腔覆土采纳中粗砂，钢筋砼管、玻璃钢夹砂管以及UPVC加筋管管道位于车行道下，回填土须回填至管顶以上500mm处，中粗砂干重不小于16KN/M3，采纳钢筋贯入法进行检测与操纵管道位于绿化带内，胸腔覆土采纳中粗砂，钢筋砼管须回填至管中心，玻璃钢夹砂管以及UPVC加筋管须回填至管顶。回填需对称平均，洒水振实拍平，密实度满足要求。

4.12、沟槽回填

沟槽回填是管道工程中的一道重要工序，沟槽回填后，管顶以上的回填土将变为管道上的竖向土压力施加在管道结构上，因此，采取措施减小竖向土压力强度就意味着减少管道的荷载，采纳〝中松侧实法〞，先用手扶式振动夯、冲击夯将管道两侧分层回填压实，分层厚度为20cm，到管顶以上50cm后〔关于UPVC加筋管和玻璃钢夹砂管为管顶以上70cm〕，再采纳大型压实机械回填。

五、管道施工的质量工期保证措施

依照本区域雨污水管道工程施工的特点，在施工过程中除强化治理，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。要紧采取以下措施：

5.1、注重管道的测量放样工作，对龙门板桩要重点加以爱护，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阻碍专门大，施工中，要时刻注意天气变化，把握近期和长远期的天气情形，定出施工打算。

5.3、对管道必须进行认真验收，不合格的管道不承诺显现在工程中；同时在施工过程中，对管道须进行爱护，专门在卸车、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，依照不同的管道施工难度和不同的天气情形，采取相应措施。假如施工难度大、天气情形不是专门好，施工段落能够相应缩短，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，关于不同的管道埋深采纳不同的开挖方式，以保证沟槽的稳固性，保证施工的质量。关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。加强过程质量操纵，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，依照安全风险分析，沟槽塌方和机械事故等一样较多，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，专门是钢丝绳等，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。所采纳的〝令示〞必须规范，并与吊重人员预先沟通好。当管节离开地面，配合吊装人员必须躲开被吊物，移动过程中要注意不要被障碍物所绊倒。

6.3、沟槽开挖时如遇到专门地质或专门物体等情形，及时向有关单位部门汇报并作记录，处理终止后再行施工；沟槽开挖时要随时注意槽壁的稳固情形，由专人负责查看，并采取有效的支护措施，防止塌方伤人，所有人员不得在沟槽内坐卧、休息。

6.4、管道铺设范畴内，事先要通过有关部门摸清有无管线，如有，必须采取措施，进行搬迁或加固等，否那么不得施工。

6.5、在沟槽两侧须采取一定防护措施，专门是在村庄道路邻近施工时，须设置路障、警示牌等，夜间须增设红灯示警。

6.6、沟槽所用的支撑等必须可靠牢固，随着沟槽挖深，及时加以顶撑支护。开挖出的土方必须按照要求堆放，不得随意堆放。

6.7、夜间欠安全的缘故一样不安排施工作业，假设要施工，要求配足照明设备，专门在边坡、转弯处要加大照明亮度。车辆进入施工便道后，要求慢速行驶。

6.8、该段雨污水管道工程施工用电要紧采纳箱变，同时备两台75kw的发电机。加强用电治理，规范各类电气设备使用，电箱、电源线等勤检查。发觉破旧及有碍安全使用的及时更换。