文档顶管总说明

一、设计依据及设计范围1、设计依据(1)《济宁市电厂南片区220kV电缆下地工程平面位置图》（济宁圣地电力设计院有限公司提供）(2)《济宁市电厂南片区220kV电缆下地工程岩土工程勘察报告》（山东省淮河流域水利管理局规划设计院）2、设计范围本册为顶管分册，工程范围在220kV宁厂变内及过车站西路处，采用顶管形式，主要内容为顶管始发井、接收井结构及顶管结构相关图纸。二、设计原则、设计标准及采用的规范1、设计原则(1)结构设计应满足施工工艺、环境保护、防水、防灾等要求，符合安全适用、经济合理与确保质量的要求。(2)顶管始发井、接收井及顶管区间隧道的的净空应满足顶管施工及隧道内电缆布置要求。(3)顶管始发井、接收井及顶管区间隧道结构型式和施工方法的选定，应根据工程地质和水文地质条件、城市总体规划要求、周围建筑物分布情况、道路交通状况、地下构筑物、管线等条件，通过对技术、经济、环保及使用功能等方面的综合比较确定。同时，应考虑施工期间地面交通疏解的处理方式、施工期间对地下管线的保护措施或处理加固办法及特殊地质情况的处理方法。(4)顶管始发井、接收井及顶管区间隧道的净空尺寸应满足顶管法施工工艺要求，并考虑施工、测量误差、结构变形和后期沉降等因素的影响。(5)根据工程地质、水文地质、施工方法、隧道埋深和周围环境等条件，进行隧道应力和稳定性分析，按工程类比法确定支护、衬砌设计参数，并采用动态设计，信息化施工，辅以结构数字化理论分析验证。为此须建立严格的监控量测制度。2、设计标准(1)顶管始发井、接收井及顶管区间隧道主体结构构件的安全等级为一级。(2)构设计应按最不利地下水位情况进行抗浮稳定验算。在不考虑结构侧壁摩阻力时，其抗浮安全系数不得小于1.05。当适当考虑结构侧壁摩阻力时，其抗浮安全系数不得小于1.15。当结构抗浮稳定性不能满足要求时，应采取相应的工程处理措施。(3)地震烈度：抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第3组，设计基本地震加速度值为0.05g，场地类别Ⅲ类，设计特征周期值为0.65s。3、采用的规范《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012)《电力设施抗震设计规范》（GB50260-2013）本次设计内容为顶管区间隧道，A段220kV宁厂变内顶管区间隧道长115m，B段过车站西路处顶管区间隧道长92.5m。2、顶管始发井、接收井及顶管区间隧道结构：A段顶管始发井平面净空尺寸7.5mX4.0m,竖井深度8.2m；A段顶管接收井平面净空尺寸4.0mX4.0m,竖井深度约10.0m；B段顶管始发井平面净空尺寸7.5mX4.0m,竖井深度约11.0m；B段顶管接收井平面净空尺寸4.0mX4.0m,竖井深度约15.0m；顶管区间隧道内净空尺寸2.2mX2.2m,A段顶管覆土厚度3.5-5.4m，B段顶管覆土厚度6.3-10.5m。顶管始发井、接收井采用倒挂井壁法施工，采用格栅钢架喷射砼加内支撑体系；始发井与接收井间的区间隧道采用顶管法施工。四、工程地质及水文1、地基土的分布和性质：钻探揭示拟建场地地层主要为第四系冲积黏性土组成，根据其类别及性质，自上而下分为8层（含亚层），分别描述如下：（1）层杂填土(Q4ml)：杂色，主要以砖头、石块为主，局部较多，混有大量黏性土，松散。钻孔16#-20#，以回填运河开挖扰动土为主，埋深厚度不一（原因现场在施工进行中），渗透系数：K=5.62×10-3，具中等透水性，压实系数λe=0.86，边坡容许值（高宽比）为1：2；钻孔21#-22#，分布在车站西路两侧，钻探揭露杂填土埋深6.00-7.00m，主要以建筑垃圾及废石块、砖块等为主，跨路有地下管道及电缆，施工应查清分布位置，渗透系数：K=7.83×10-2，具强透水性，压实系数λe=0.82，边坡容许值（高宽比）为1：2.5；由于该段采用顶管形式，地层杂填土埋深不一，建议下阶段进行钻孔加密勘探。钻孔23#-28#为工业园区，上部为部分地基填土，松散，渗透系数：K=3.56×10-3，具中等透水性，压实系数λe=0.88，边坡容许值（高宽比）为1：2；场区普遍分布，厚度：0.40～6.20m，平均1.26m；层底标高：33.21～36.70m，平均35.24m；层底埋深：0.40～6.20m，平均1.26m。（1-1）层耕土(Q4ml)：黄褐色，以黏性土为主，见植物根茎，松散，湿。分布在场区钻孔29#-32#，厚度：0.40～0.50m，平均0.43m；层底标高：35.14～35.23m，平均35.20m；层底埋深：0.40～0.50m，平均0.43m。渗透系数：K=5.35×10-4，具中等透水性，压实系数λe=0.89，边坡容许值（高宽比）为1：2。（2）层黏土(Q4al+pl)：灰褐色，切面光滑，韧性一般，局部粉粒较重，可塑，湿-很湿。场区普遍分布，厚度：1.60～2.80m，平均2.08m；层底标高：32.43～34.90m，平均33.37m；层底埋深：2.20～3.50m，平均2.66m。渗透系数：K=3.56×10-6，具微透水性，压实系数λe=0.90，边坡容许值（高宽比）为1：1.5。（3-1）层中细砂(Q4al+pl)：黄色，以石英-长石为主，见黑云母，级配较差，局部混有大量黏性土，松散-稍密，饱和。呈透镜体分布，厚度：0.70～2.60m，平均1.38m；层底标高：31.29～34.20m，平均32.74m；层底埋深：2.90～5.60m，平均4.25m。渗透系数：K=3.65×10-3，具强透水性。标准贯入击数平均值：N=7.0击。（3）层粉质黏土(Q4al+pl)：灰褐色，灰白色，切面稍光滑，韧性一般，偶见小颗粒姜石，可塑，局部偏软，很湿。场区普遍分布，厚度：0.80～6.10m，平均4.34m；层底标高：27.06～31.08m，平均28.85m；层底埋深：5.40～10.20m，平均7.49m。渗透系数：K=4.25×10-4，具中等透水性，压实系数λe=0.89，边坡容许值（高宽比）为1：2.0。（4）层黏土(Q4al+pl)：黄褐色，切面光滑，中等干强度，中等韧性，含有少量姜石，可塑，很湿。场区普遍分布，厚度：1.20～4.10m，平均2.57m；层底标高：25.15～29.88m，平均26.49m；层底埋深：7.00～12.20m，平均9.80m。渗透系数：K=4.25×10-4，具中等透水性。（5-1）层中细砂(Q4al+pl)：土黄色，黄色，以石英-长石为主，见黑云母，级配较差，局部混有大量黏性土，稍密，饱和。呈透镜体分布，厚度：0.90～1.50m，平均1.20m；层底标高：22.88～26.80m，平均24.42m；层底埋深：10.30～14.00m，平均11.98m。渗透系数：K=3.23×10-3，具强透水性。标准贯入击数平均值：N=14.7击。（5）层粉质黏土(Q3al+pl)：黄褐色，褐黄色，切面稍光滑，中等干强度，中等韧性，含有少量姜石，可塑-硬塑，很湿。该层未穿透。2、地下水：根据该区域地下水的埋藏条件、赋存形式，地下水类型主要为第四系孔隙潜水。第四系孔隙潜水分布于第四系松散沉积层中，主要储藏于砂土、粉土、粉质黏土、黏土层中，地层透水性差，地下水运动滞缓。地下水主要补给来源于大气降水和河道渗漏，以人工取水为排泄途径。本次勘察在勘察深度内揭露地下水埋深2.50-3.70m，稳定水位标高平均值33.88m。地下水受大气降水及河道渗漏影响较大。根据当地以往建筑经验及水质分析试验，场区地下水（土）对混凝土结构具微腐蚀性，环境类型为Ⅱ类，长期浸水（土）对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。五、工程材料1、顶管始发井、接收井、顶管区间隧道混凝土强度等级：顶管始发井、接收井初衬喷射混凝土：C25防水混凝土，抗渗等级P8。顶管始发井、接收井二衬混凝土：C30防水混凝土，抗渗等级P8。顶管始发井、接收井锁口圈梁：C30防水混凝土，抗渗等级P8。顶管区间隧道：C40防水砼,抗渗等级P82、钢筋种类：-HPB300、-HRB335、-HRB4003、钢结构构件：Q235钢4、大管棚：%%C159×6mm热轧无缝钢管5、螺栓:强度等级为4.6级、性能等级为C级的钢材。六、结构设计1、顶管始发井、接收井顶管始发井、接收井为矩形断面，井口设置钢筋混凝土锁口圈梁。(1)锁口圈梁采用C30模筑钢筋混凝土，以满足井圈外荷载和施工荷载的要求。(2)始发井、接收井初衬结构的主筋净保护层厚度：迎水面40mm，背水面40mm。(3)始发井、接收井采用倒挂井壁方法施工，井内设置临时支撑，临时支撑采用圆形钢管支撑，竖向间距0.5m。井壁设置锚管注浆，井底采用钢格栅+喷射混凝土铺底封闭。井壁及井底初衬厚300mm，初衬结构设置双层钢筋网，格栅内外侧各一层。初衬结构施工完成后，从下至上施工井内二衬。2、顶管区间隧道二衬隧道顶管始发井二衬施工完成，砼达到设计强度后，从始发井进行始发，进行顶管施工，从接收井进行顶管接收。3、二衬结构钢筋的锚固与连接(1)除图中注明以外，受拉钢筋锚固长度LaE见下表:(2)钢筋材质应分别符合现行国家标准：《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（GB13013－91）及《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499－1998）(3)钢筋接长一般应采用焊接和机械连接，焊接长度为10d（单面），位于同一连接区段内的受拉钢筋焊接接头面积百分率不应大于50%，受压钢筋不限制，钢筋焊接连接区段的长度为35d（d为纵向受力钢筋的较大直径）,且不小于500mm。当采用机械连接时纵向受力的机械连接接头均属于同一连接区段。在受力钢筋机械连接接头宜相互错开。钢筋机械连接接头连接区段的长度为35d（d为纵向受力钢筋的较大直径），凡接头中点位于该连接区段长度内较大处设置机械连接接头时，位于同一连接区段内的纵向受拉钢筋接头面积百分率不宜大于50％。纵向受压钢筋的接头面积百分率可不受限制。(4)钢筋连接接头做法应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204－2002）(2011年版)有关要求，当钢筋接头区段无法错开时，采用Ⅰ级接头连接。七、施工方法及施工注意事项顶管始发井、接收井及顶管段采用坑外轻型井点降水，在开挖前10~15天开始降水，降水后水位标高应低于结构开挖底标高不小于0.5m；降水应适当控制降水速度，防止降水过快导致管涌、流沙、地面沉降等，具体详见图纸。在箱涵顶进过程中，严禁带水作业。1、顶管始发井、接收井施工(1)开挖上部基坑，整体浇注井口钢筋混凝土圈梁，并预埋好各种预埋件；(2)自上向下开挖土方；(3)倒挂井壁法施做初期支护：初喷混凝土、挂钢筋网、架钢格栅，格栅间距0.5m、焊竖向连接筋，喷混凝土至设计厚度。(4)再向下开挖，重复2、3工序，直至井底并封底。每次开挖步长同格栅间距。开挖同时应加强量测，及时反馈信息，以便及时调整支护参数，确保施工安全。竖井底部根据施工现场情况可设置集水坑，以对隧道的渗漏水等进行集中排抽。(5)在顶管始发井初支结构落底后，沿顶管外轮廓500mm范围打设15m长大管棚。管棚施工完成后，从下至上施工井内二衬，并预留顶管空间。2、顶管区间隧道施工(1)顶管顶进前，先对始发井马头门范围箱涵的顶部及两侧部分采用大管棚进行加固，采用Φ159热轧无缝钢管，壁厚6mm,长15m。管棚注浆按固结管棚浆液扩散半径不小于0.5m，注浆前应进行注浆实验，注浆参数应通过现场试验按实际情况确定，避免因注浆压力过大导致地面隆起的情况发生。(2)在滑板上设置好润滑隔离层后，按设计要求设置钢筋砼刃角及钢刃角，同时将箱涵外表涂以石蜡及机油（4:1）熬制而成的润滑剂。熬制温度夏季为120度~150度，冬季为150度~180度，趁热涂刷，时期渗入砼孔隙内以保证不易擦掉或剥落，从而减小摩擦力和将强砼的防水性能。施工时必须保证砼强度达到100%设计强度以上并且砼养护时间不得少于14天后方可顶进施工。(3)启动顶进时，需逐渐加压，并对设备及滑板、后背等进行检查。启动后腰掌握好箱涵的顶进方向。顶入路基时，应尽可能安排在车辆较少期间进行顶进，随挖随顶。同时用一起对顶进方向及高程进行观测，并注意及时纠正偏差。(4)顶进过程中应严格控制挖土，由上向下挖土，两侧均匀挖土，左右侧切土时钢刃角要保持吃土10cm以上，严禁超挖，开挖面的坡度不得大于1:0.75，严禁逆坡挖土，同时严禁扰动基底土层。发生偏差可采用偏顶纠正，要逐渐纠正，不可急于求成。严格控制顶进箱涵的搞成，顶进结束后搞成误差控制在2cm以内。每次挖土进尺应控制在20cm以内。箱涵顶进启动时逐渐加压，并对顶进设备及滑板、后背梁等进行检查，随挖随顶，严禁超顶超挖。(5)施工时，应采用相应的交通限行措施，设置施工标志牌，避免超载重车经过此处，同时可与道路交通管理部门协商，在顶管施工过程中，对车站西路采取半幅通车的方式，先封闭南半幅，待南半幅顶管施工完成后，封闭北半幅道路，施工北半幅顶管，以确保行车的安全。(6)顶进施工时，必须采取相应措施，避免顶进过程中发生"左右偏差""箱体台头""箱体扎头"等现象的发生。(7)框架骨架钢筋采用双面焊缝，焊接长度不得小于5d,当必须采用单面焊