顶管管道结构设计说明

第页设计说明结构施工图设计说明1设计概况1.1工程概况项目位于重庆市北碚区北碚组团，主要包含城北片区朝阳街道、天生街道、龙凤桥街道。本项目包含排水管网系统性改造、错混接改造和管道缺陷修复。其中，新建及改造DN300～DN600排水管道约11.3km，非开挖修复DN300～DN1200缺陷病害排水管道约14.4km，清淤管道14.1km，并增设物联网感知设备等。本册设计主要包括顶管工作井、接收井、泵站井及管道开挖临时支护结构设计（管道开挖深度均小于5m），顶管工作井、接收井的分布情况详下表：表1-1顶管工作井、接收井分布表W-54(顶管接收井)W-55(顶管工作井)W-56(顶管接收井)W-57(顶管工作井)W-58(顶管接收井)W-59(顶管工作井)1.2设计依据《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008《建筑抗震设计标准》GB/T50011-2010(2024年版)《混凝土结构设计标准》GB/T50010-2010(2024年版)《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011《混凝土结构设计标准》GB/T50010-2010《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107-2016《建筑结构荷载规范》GB50009-2012《地下工程防水技术规范》GB50108-2008《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2013《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-2002《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS138:2002《给水排水工程顶管技术规程》CECS246-2008《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-2018《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153-2008《工程结构通用规范》GB55001-2021《混凝土结构通用规范》GB55008-2021《建筑与市政地基基础通用规范》GB55003-2021《建筑与市政工程抗震通用规范》GB55002-2021《建筑与市政工程防水通用规范》GB55030-2022《重庆市建设领域限制禁止使用落后技术的通告》(2024年版)《重庆市房屋建筑和市政基础设施工程质量常见问题防治要点（2019年版）》渝建〔2019〕198号《关于进一步加强全市高切坡、深基坑和高填方项目勘察设计管理的意见》渝建发〔2010〕166号注：1)除上述所列外，本工程施工尚应执行国家、部委及地方制定的设计和施工的现行标准、规范、规程和规定；2)当上述标准出现新版本取代图纸选用的版本时，施工时应执行最新有效版本；3)当检测验收要求指标值在上述不同规范规程中的要求不一致时，应以较严格要求为准。2结构设计标准1）设计基准期：50年。2）设计工作年限：检查井结构50年,顶管工作井及接收井2年，支护结构2年。3）结构安全等级为二级，结构重要性系数为1.0。4）结构抗震等级：四级。5）边坡安全等级：W-54、W-59临时基坑边坡为二级，W-55~W-58临时基坑边坡为一级。6）地基基础设计等级为丙级。7）防水使用环境为Ⅲ类,防水等级为Ⅱ级，防水类别甲类，工作井及接收井防水等级为Ⅲ级。8）建(构)筑物混凝土结构的环境类别：二、b类。9）荷载：地面堆载10KN/m2。3主要材料1）钢筋：HPB300-(I)级钢和HRB400-(III)级钢。钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.3，且钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%。钢筋还应符合《混凝土结构通用规范》GB55008-2021第3.2节、3.3.2条和3.3.3条的要求。2）除特殊注明外，混凝土均采用C30，抗渗等级P6，垫层均为C20。混凝土应采用预拌混凝土，预拌混凝土相关要求应按照《预拌混凝土》GB14902执行。抗渗混凝土中要求掺入适量的微膨胀高效抗裂防水剂，其材料性能指标、试验方法及检验标准应执行《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119－2015和《混凝土膨胀剂》GB/T23439-2017的有关规定。3）除特殊注明外，混凝土保护层厚度不小于35mm。4）预制高强度钢筋混凝土管：a.本设计顶管管道采用顶进施工法用钢筋混凝土排水管，要求达到Ⅲ级标准。管道的制作和检验执行《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》和《混凝土和钢筋混凝土排水管》GB/T11836-2009标准。管道的外观质量及几何尺寸应满足《混凝土和钢筋混凝土排水管试验方法》GB/T16752-2017。b.预制高强度钢筋混凝土管采用C50砼，抗渗等级P8。c.每段管节长度为2m,采用柔性接头F型钢承口管。接口外嵌环状遇水膨胀橡胶圈止水，顶管端面与管轴中心线垂直度不大于1.5mm，端面不平整度允许偏差小于1.0mm。所有预埋金属构件，均须涂刷两道防锈油漆。顶管预留吊孔在顶管吊放到位后，顶进前须用M50水泥砂浆填实。管节接口的内侧间采用PG321双组份聚硫密封膏密封。填塞密封膏应抹平，不得凸入管内。首管尾管由施工单位根据工具管选型另设相应预埋件。4工作井、接收井1）工作井及接收井适用于顶管顶进距离不大于100m，后背墙尺寸建议不小于2m宽X3m高。2）当一端顶完进行另一端顶进时，需要对已形成的顶管做相应保护，再设置后背墙，必要时后背墙构造配筋。3）基础置于稳定老土层、强(中)风化基岩，地基承载力特征值要求详一览表。4）井开挖须保证后背土体密实，不得有空隙等，如有采用混凝土填充，混凝土等级同井。5）工作井及接收井预留孔洞的设置详工艺图。6）基坑开挖和井使用期间施工单位应做好排水措施，避免发生水泡基坑的情况。基底验槽合格后，应尽快封闭基底。7）井顶部设置1.2m高临时防护栏杆。8）井回填要求：回填材料采用原土，不得用含有树根、草皮、腐殖物的土和淤泥质土；回填土必须分层压实，分层厚不大于250mm，每层填土务必连续、均匀、对称，一次填完；回填土的含水量尽量接近最佳含水量，压实系数不小于0.94，回填土综合内摩擦角为30°。9）地基承载力特征值应通过现场静载试验或原位测试确定。5顶管施工要求1）施工必须严格遵守《给水排水管道工程施工及验收规范》第6章及《给水排水工程顶管技术规程》的有关规定。2）施工放样时，须注意衔接部位坐标及高程准确无误，并用多种可能的方法校核，并应建立地面与地下测量监控系统，加强施工监控。顶管管道内底标高以工艺图为准，施工时应复核，如有不符应通知设计处理。3）管道偏差测量每顶进500mm不宜少于1次，在纠偏阶段不宜少于2次。d.施工单位在施工前应根据施工需要进行调查并掌握管道沿线的工程地质状况、地下管线及地下（上）构（建）筑物结构形式及分布情况，并且复测顶管沿线的原状地面高程，以利于更好的组织施工，并合理的选用施工方案，确保顶管施工及其周边相关地下（上）构（建）筑物的安全。4）如果顶管遇到重要管线和构筑物，严禁强穿管线或构筑物，管线或构筑物在不可迁移时可经参加各方同意后适当调整顶管平面布置，当施工难度大和明挖施工对周边环境影响较小时，经参见各方同意后可改为明挖施工。5）顶管施工过程中应根据有关国家规范的要求加强监控，特别是对于地面隆陷和地面建筑物基础的监控，避免发生断裂、塌方等破坏现象，有关施工监控的内容应包含在施工组织设计中。6）对位于市政道路正下方顶管，在顶管掌子面正上方一定范围道路上铺设20厚钢板（0.5×9.0m）确保道路运行的安全，并随着顶管掘进而向前移动。7）对穿越岩层的顶管若用手掘式开挖顶进施工，经过建构筑物下、地下管网、电(光)缆等及其附近以及上部岩体存在不利外倾结构面时(如进洞口处)不得采用爆破施工法。优先采用机械顶管施工，施工方式为泥水平衡顶管施工工艺。8）如采用手掘式顶管，管下部135°范围内不允许超挖，管顶部分超挖量应满足《给水排水管道工程施工及验收规范》中第6.3.7条的有关规定。对超挖的部分，顶进完成后采用1:1纯水泥浆注浆填实。9）如采用手掘式顶管，为保证顶管施工安全可靠性，建议顶管端头增设钢套筒。10）顶管过程中，若遇到土体松散，坍塌严重，地面变形超量等情况，需对周边土体采取超前小导管注浆加固处理方法进行加固。6构建筑物结构所有构筑物均采用钢筋砼结构，排水附属构筑物采用整板基础。水池构筑物对结构的防水性能有较高的要求，在构筑物的砼中，要求加入一定比例的外加剂，具体详各构筑物施工图。对于超长的构筑物在适当的位置要留变形缝，变形缝用橡胶止水带相连。纵向受力钢筋混凝土保护层厚度见下表(混凝土强度等级不低于C30)。结构的纵向受力钢筋接头，应优先采用焊接接头或机械连接，纵向受力钢筋的接头宜设置在构件受力较小处，在同一根钢筋上宜少设接头。纵向受力钢筋直径d>22mm，不应采用绑扎搭接接头。受力钢筋的锚固长度应按16G101-1，P57~58页要求执行。纵向受力钢筋绑扎搭接接头，应相互错开，位于同一连接区段内（1.3L）的绑扎接头纵向受力钢筋，允许接头面积在受压区不应大于50％，在受拉区不应大于25％，井壁底部施工缝处的预埋竖向钢筋可按50％控制，但搭接长度应增加30％。纵向受力钢筋的焊接接头应相互错开（机械连接接头也宜相互错开），钢筋焊接（或机械连接）接头连接区段的长度为受力钢筋直径的40d（d为纵向受力钢筋较大直径），且≥500，区段范围内纵向受拉钢筋焊接接头面积百分率不应大于50％。各构筑物不允许设置垂直施工缝，壁板水平施工缝宜设置在底板面以上或顶板面以下500mm处；施工缝是水池易产生渗漏的薄弱环节，必须按《给水排水构筑物工程施工及验收规范》GB50141-2008的规定施工。7钢管桩支护1）2）3）钢管桩支护施工方便、速度较快、技术成熟、操作简单，施工顺序如下：a、先行打入钢管桩；b、开挖至现状地坪标高以下1.5米，抽干积水，于现状地坪标高以下1.0米处设置支撑。支撑一定要采取有效措施顶紧。c、以4米为一个施工段，完成现状地坪标高以下1.5~4.0米的局部开挖并在现状地坪标高以下3.5米处设置第二道支撑。支撑一定要采取有效措施顶紧。设置第二道支撑后局部开挖至基坑开挖深度，然后完成其下的中粗砂换填。若管底标高与第二道支撑标高太近，可适当调整两道支撑之间的间距,保证污水管的必要施工空间。d、抽干积水，铺设中粗砂垫层及污水管，并回填至管顶以上0.5米，进行下一个4米段的施工。待封闭段铺管完成后，依次拆除第二道、第一道支撑后，即可拔出钢板桩。e、每个封闭段长度由施工单位根据钢板桩周转的需要自行决定。f、施工中应注意进行位移、沉降、隆起观测，若发现异常情况，应及时采取有效措施处理。g、基坑侧壁安全等级二级，基坑侧壁重要性系数1.0。不详之处，遵照有关深基坑支护规范进行。由施工单位根据工期及现场情况做好基坑监测及监测布点。h、内支撑在垂直方向的固定由施工方自行处理，并注意保护地下管线及周边建构筑物。i、施工期间基坑范围内不得堆放土堆等，做好井口防护、施工通风排水措施。8构筑物抗浮根据地勘资料，基坑范围内无稳定地下水，临近水体的基坑考虑枯水期施工，不考虑抗浮设计。当构筑物自重抗浮不满足时，优先采用配重抗浮的方式处理。9软弱地基处理当地基承载力不满足设计要求时，采用换填法处理，换填深度为0.5m~3.0m。换填材料宜选用级配良好的碎石，粒径不宜大于50mm。换填材料回填时地面坡度≥20%时,开挖时应设置台阶，台阶宽度≥2m。按设计进行地基处理后，应进行承载力检测试验，满足设计要求后方可进行后续结构施工。10基坑开挖及回填a.基坑开挖(1)构（建）筑物施工时，应先施工深基础构（建）筑物，后施工浅构（建）筑物，以免深基础构（建）筑物开挖时，危及相邻构（建）筑物基础的安全。(2)机械挖土应严格控制标高，严禁超挖或扰动地基土体。挖土至基坑（沟槽）底标高以上200~300mm，待天晴时再用人工挖除，修整坑（沟槽）底，经验槽合格后立即进行封底及基础施工。(3)基坑开挖的土石方应堆放在4倍于基坑开挖深度以外的场地，堆土不得过高，以免滑坡塌方。(4)各构（建）筑物基础在开挖时，如遇到局部软弱土层、松散填土、明浜、暗浜等，应采取相应加固措施，加固措施由建设、施工和设计在现场共同商定。(5)基坑开挖时应有良好排水设施，降低地下水位和抽排因下雨造成的基坑积水，严防基坑泡水，开挖过程中应采取可靠措施，严格控制地下水位，保持坑底干燥。降水曲线应始终保持在开挖面0.5m以下。(6)基坑开挖后应验槽，验槽单位应包括地质勘探单位，以检验地基土是否与地质勘探报告相符，确保工程质量。b.基坑回填(1)基坑回填前应清除坑底垃圾，抽排坑内积水。(2)基坑回填应均匀、对称、分层（每层200~250mm）进行压实（不得使用重型机具碾压）。回填土料不得含有冻土、膨胀土或有腐蚀性土。非道路下回填土的压实系数不低于0.94；道路填料按路基要求执行，压实系数不应低于0.97。回填后土体内摩擦角不应小于30°。构筑物覆土应分层均匀进行，严禁局部超高堆土，构筑物覆土不得重夯。基坑回填应严格遵循GB50268-2008第4.5.3条的规定执行。(3)给水排水管道施工完毕并经检验合格后，沟槽应及时回填。沟槽回填要求见《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）第4.5、4.6中相关规定执行。11基坑地下水控制1）施工单位须根据场地水文地质资料、基坑支护图纸及周边环境情况制定详细的地下水控制方案，并报设计单位审核后方可施工。2）基坑降水以明排水为主，当降雨量较大或施工用水可能流入坑内时，必须及时排出。3）坑内、外集水明排：a）基坑外侧应设置地面排水系统（排水沟、集水井、挡水坎等），防止地表水径流涌入坑内，并及时抽除集水井内积水。b）坑外侧排水沟、集水井等应有可靠的防渗措施，并定期检查排水沟和集水井开裂、渗漏等情况，发现问题应立即处理。4）坑外预留2口应急降水井，如围护结构渗漏无法及时封堵，可应急进行坑外降水。5）坑外应急降水井采用自流式深管井，构造要求如下：a、深井采用钻机钻孔，成孔直径800mm，井身材料采用∅300PVC塑料波纹管，井身外部与钻孔孔壁之间均匀充填级配砾石过滤层。b、深井成孔完毕后应先清孔再下滤管，滤料投放完毕后应及时对深井进行洗井作业。12基坑监测由于本工程周边道路、管线、建（构）筑物及其他市政设施较多，为确保基坑本身及周边设施安全，并为优化设计、指导施工提供可靠依据，本工程基坑需由施工方和第三方单位需同时进行监测。基坑开挖过程中除日常监控量测外，当遇到连续多日降雨或降大暴雨时，应加密监测并增加安全员进行巡视，做好安全防范工作。基坑边坡周边地面最大沉降量及边坡位移不大于20mm，周边桥梁墩台及建构筑物沉降、倾斜值不大于5mm。施工单位对施工影响范围内的地下管线及周边建筑物、构筑物在开工前，应再次进行详细调查并提前做好保护措施。13工程建设对环境的影响拟建场地内存在多条市政道路，施工前，施工单位应根据地质勘察报告和设计图核实工程范围及其影响范围内的现有构筑物的位置、结构形式、基础埋置深度等情况，据此做好处理，确保其安全。施工开挖将封闭该段道路，施工前应做好交通改线的准备和相应的预案措施，并做好地面的监测工作。为保证施工场地毗邻建（构）筑物及公共设施的安全，分析、判断、预测施工中可能出现的情况，为周围环境进行及时、有效的保护提供反馈信息，应建立一套完善健全的地面沉降监测机制。提前预测施工对周围环境可能造成的不利影响，并应对既有建（构）筑物，地下管线等制定相应的保护措施。施工将对部分建成道路进行封闭和临时改道，易导致交通拥堵。建议施工前对道路的临时改道、封闭等方案报交警部门审批；尽量减少施工对交通的不利影响。14危大工程专项本项目工作井及接收井基坑开挖支护施工以及顶管暗挖工程施工均属于危大工程，根据《建设工程安全生产管理条例》（国务院令393号）、住房和城乡建设部《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》（住建部令第37号）和《关于实施<危险性较大的分部分项工程安全管理规定>有关问题的通知》（建办质〔2018〕31号），本工程施工单位应该根据上述文件要求编制专项顶管安全施工方案并明确安全防护、应急措施。本工程涉及危大施工部分如下：表12-1危大工程清单危大工程名称重点部位及环节保障工程周边环境安全和工程施工安全意见基坑工程超过一定规模明挖隧道基坑支护开挖高度超过5m（含5m）。1）施工单位应根据相关规范法规编制安全专项施工方案，通过安全审查后方可实施。2）基坑施工应采取自上而下、分层开挖、分层防护、分段跳槽跳桩、小开控、及时支护的逆作法施工。3）基坑开挖后，应及时组织验槽，验收通过后应及时浇筑基础及施作上部结构，及时回填压实基坑其余部位。4）基坑应避开雨天施工，应加强整个基坑边坡的排水系统设置，基坑底部不得有水体长期浸泡；5）边坡工程应由业主委托