基坑及顶管专项施工方案汇报

西安航天城四十万吨高品质水厂及配套管网工程专项施工方案专家评审汇报企业使命固基修道履方致远2021年2月中交一公局集团有限公司目录CONTENTS基坑及顶管专项施工方案1.编制依据1.西安水务（集团）规划设计研究院有限公司设计《航天基地二期给水管道工程管道设计图》设计；2.《住房城乡建设部办公厅关于实施《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》（住建部〔2018〕37号令）；3《建筑结构荷载规苑》（GB50009-2012)4《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）(2015年版)5.《城镇给水排水技术规范》（GB50788-2012)6.《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）

7.《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)1.编制依据8.《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008)9.《给水排水工程管道结构设计规范》（GB50332-2002）

10.《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）

11.《混凝土和钢筋混凝土排水管》（GB/T11836-2009)

12.《混凝土排水管道基础及接口》(06MS201-1)

13.《混凝土碱含量限值标准》(CECS53:93)

14.《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》(JC/T640-2010)

15.《给水排水工程顶管技术规程》(CECS246:2008)

16.《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》（CECS137:2015)2.工程概况桥梁工程西安航天城四十万吨高品质水厂及配套管网工程为航天城水厂（内一环北路-至航天城水厂）原水DN800、输水DN800/DN1600管道及航天城水厂（航天南路—四号配水厂）输水DN1600管道，本项目线路因为过路及地下管廊影响有三段顶管施工；一为航天城水厂（航天南路-四号配水厂）K4+300-K4+161.28.800（道路桩号），共138.72米，采用土压平衡机械顶管施工。二为A0+310.-A0+265(管道桩号)共45米，采用人工顶管进行施工。三为（内一环北路-至航天城水厂）K1+469-K1+385.62（道路桩号），共83.38米，采用人工顶管进行施工。3.工程地质本工程场地地形、地貌较为平坦，自然地面标高一般为560-594m，由于受人类活动影响,原始地貌形态受到改造,现场主要为麦田、征拆房屋及现有道路。地形地貌地震加速度a=0.20g，特征周期T=0.40s。场地地震效应场地湿陷类型综合判定为自重湿陷性黄土场地，地基湿陷等级为Ⅲ级（严重），地质自稳性良好但遇水后易失稳。土的湿陷性在勘察期间测得稳定水水位深度在24.5～36.9m，相对标高为523.72～534.03m。地下水属潜水类型，主要受地表水补给，基础施工不涉及排降地下水问题。地下水位年变化幅度为1.00～2.00m。水文地质条件工程地质场地土对混凝土结构具微腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。土的腐蚀性拟建管道及其附近亦未发现影响管道稳定性的其它不良地质作用。不良地质4.施工部署与施工组织机构第一阶段先进行航天城水厂（航天南路-四号配水厂）两处的工作井及顶管作业，第二阶段再进行（内一环北--至航天城水厂）处的工作井及顶管作业。项目经理：于自鹏副经理：窦怀臣总经济师：李建总工程师：张国平安监部白文华物设部林和芊经营部马敏杰工程部白金鑫财务部任琳办公室张莲月5.基坑施工本工程顶管施工工作井共四个，统一采用逆作法施工施工工艺流程测量、放样定位→土方开挖→钢筋制作、安装→模板安装→冠梁及第一节井壁混凝土浇筑→防、排水设施施做→上下井爬梯安装→第二节井壁施工→顺序施工直至井底→底板施工。顶管施工工作井管道名称工作井名称长度m宽度m深度m内一环北路-航天城水厂10#121112.59航天南路-四号配水厂3#7.5684#12118.45#1211.812.855.基坑施工要点1、施工准备（1）根据现场情况，确定吊装设备的大小。（2）熟悉施工设计图，掌握工作井的护壁厚度、深度；制定单次开挖深度；计算出单次施工的混凝土用量及钢筋用量；上报材料计划。（3）根据工作井的深度及现场情况，确定工作梯安装位置，计算出工作梯的数量2、防、排水设施施工在土方开挖施工前在基坑冠梁外侧设立一圈30cm高砖砌挡水坎，在挡水坎外部砌10cm厚300mm×400mm排水基坑。基坑内设置1.5mx0.8mx0.8m集水坑并配置7.5KW潜水泵对基坑积水进行抽排，排水汇入沉淀池，集中处理。5.基坑施工要点3、土方开挖（1）工作井土方开挖采用机械全断面开挖，2.0m以内采用240挖掘机开挖；2.0m以下采用PC60挖掘机开挖，每层开挖深度为2m，分次开挖，每次开挖后由人工配合机械进行出土，出土工具采用吊车及料斗吊装运输至地面后，再转运至指定顶管井安全距离以外的位置。（2）当每次累计开挖为3m后，应立即进行钢筋模板的安装，并及时浇筑混凝土，减少土体裸露时间。（3）工作井开挖土方临时堆放在现场，距离工作井安全距离（5m）以外的100m范围内，并应及时进行外运，现场避免大量堆放土方；不能及时外运的土方，现场按甲方要求采用统一的防尘网覆盖。5.基坑施工要点4、井壁施工（1）钢筋工程1）进入现场的钢筋堆放在钢筋加工棚，应高出地面，做到防雨防潮；钢筋加工前清除表面的杂物及锈渍。2）钢筋在加工棚进行批量加工，立筋按每层拟定开挖深度加工；横筋待每层开挖、修整完成后，根据工作井实际尺寸加工，钢筋加工满足规范要求。3）钢筋加工前对不直的钢筋进行调直，调直及弯曲均采用机械作业。4）钢筋安装时，严格按设计图纸进行布置。5.基坑施工要点（2）模板工程为保证混凝土外观质量，模板采用组合钢模板；模板采用钢管内撑加固。1）模板支架方案侧墙厚度最厚处为600mm，钢管脚手架作为侧墙模板支撑体系，立杆横距900mm，立杆纵距600mm，步距1200mm（每隔600mm设置一道普通钢管）。模板面板采用5.5cm厚规格为1000×1500mm的钢模板，竖向次楞间距为200mm；横向主楞1000mm。主楞与满堂脚手架间用Φ48.3×3.0mm钢管支撑及卡扣固定。同时采用Φ48.3×3.0mmmm钢管设置侧墙模板斜撑，斜撑杆上端利用卡扣固定在主楞上。5.基坑施工要点2）模板验收及拆除的批准程序支模完毕，经班组、项目部自检合格，报监理验收合格后方能浇筑混凝土。支架模板拆除前，必须向监理单位申请拆模令，监理单位签字同意后方可拆模。拆除模板时混凝土的强度，应符合设计要求；5.基坑施工要点（3）混凝土工程1）混凝土浇筑混凝土采用商品混凝土，混凝土运输车辆运至现场。混凝土浇筑采用振动棒振捣；由于采用的是逆作法，上节混凝土浇筑前，将底部整平，防止混凝土底部粘上泥土，影响下节混凝土与上节混凝土的连接，浇筑时每层高度0.3-0.4米，当结构一周都浇筑完后再浇筑第二层，砼入摸后振动棒立即开始振捣，振动棒插入间距0.4-0.5米，当砼无气泡翻出时提出振动棒插入下一点，砼振捣不能漏振也不能过振；在下层混凝土浇筑前，对上层壁板下部进行清洗。护壁浇筑完后，及时浇筑底板，底板角处留集水坑，便于排除进入工作坑的泥水。5.基坑施工要点砼浇筑质量要求：a.在浇筑工序中，应控制混凝土的均匀性和密实性；b.浇筑混凝土时，应注意防止混凝土分层离析；c.浇筑混凝土时，应经常观察模板、支架、钢筋、预埋件和预留孔洞的情况，当发现有变形、移位时，应立即停止浇筑，并应在已浇筑的混凝土凝结前修整完好。d.混凝土在浇筑及静置过程中，应采取措施防止产生裂缝。5.基坑施工要点5、上下井爬梯安装上下井爬梯梯梁踏步采用L25*2角钢，间距为300mm等距离分布。支撑应采用角钢焊成T型钢制作，埋设或焊接时必须牢固可靠。无基础的钢直梯，焊两对支撑，支撑竖向间距300mm,最下端的踏步距基准面距离不大于450mm。爬梯高度超过五米须设置护笼，护笼直径为700mm.其圆心距踏步中心线为350mm。水平圈采用40X4扁钢，间距为450~500m，在水平圈内侧均布焊接五根不小于25X4扁钢垂直条。钢直梯宽度为500m。在直梯上端设置高度1050mm的扶手。钢直梯全部采用焊接连接。所有构件表面应光滑无毛刺。安装后的钢直梯不应有歪斜、扭曲、变形及其他缺陷。爬梯示意图见下页5.基坑施工要点6、底板施工井壁施工完成后，开挖底板，距离基底30cm土体采用人工清除，避免扰动原状土。开挖至设计高程后，先进行基地验槽，待基底验槽合格后，及时施做垫层，杜绝基底暴露时间过长。垫层完成后，开始进行底板的施工。6.顶管施工本项目线路因为过路及地下管廊影响有三段顶管施工；一为航天城水厂（航天南路-四号配水厂）K4+300-K4+161.28.800（道路桩号），共138.72米，采用土压平衡机械顶管施工。二为A0+310.-A0+265(管道桩号)共45米，采用人工顶管进行施工。三为（内一环北路-至航天城水厂）K1+469-K1+385.62（道路桩号），共83.38米，采用人工顶管进行施工。施工工艺流程测量、放样定位→放样复核→工作井设备安装→初始顶进→顶进→排运弃土→测量及方向纠正→管节安装→出洞→取出掘进机及附带设备→全线测量→工后处理→结束。6.机械顶管施工准备工作井施工结束后，进行顶管材料的进场、验收，对各作业人员进行施工安全技术交底；对特殊工种进行持证上岗，备案。根据《给水排水工程顶管技术规程》CECS246:2008，对顶进顶力进行计算，详见：顶力及后背计算书。6.机械顶管顶力及后背计算书。1.设计信息顶推力规范《给水排水工程顶管技术规程》CECS246:2008截面形式圆形顶管机机型土压、泥水平衡式管道外径D1(m)1.688顶管机外径Dg(m)1.75顶进长度L(m)138.72土的重度γs(kN/m3)18平均摩阻力fk(kN/m2)4覆盖层厚度Hs(m)12管道类型钢管

受压强度设计值(N/mm2)205

有效传力面积Ap(m2)2.709

分项系数γQd1.3

受压强度折减系数φ10.9

材料脆性系数φ30.85

稳定系数φ40.45

6.机械顶管施工要点顶力及后背计算书。2计算内容(1)顶推力计算(2)管材允许顶推力计算(3)顶推力验算3顶推力验算(1)顶推力计算

按《给水排水工程顶管技术规程》计算。

土压、泥水平衡式,顶管机迎面阻力:顶推力:(2)管材允许顶推力计算6.机械顶管顶力及后背计算书。(3)顶推力验算F0=3.462×103kN<Fds=147.076×103kN满足根据以上计算，总推力需353.3T，因此我们选取400T作为设计依据，主顶油缸选用4台100T级油缸。根据现场情况与实际施工经验，采取注浆等减阻措施，满足顶力的要求。4.后背土体稳定计算（1）后背在顶力作用下，产生压缩，压缩方向与顶力作用方向一致。当停止顶进，顶力消失，压缩后背变形随之消失。这种弹性变形现象是正常的，顶管中，后背不应当破坏，产生不允许的压缩变形.（2）后背不允许出现上下或左右的不均匀压缩。否则，造成顶进偏差。为了保证顶进质量和施工安全，施工时应有后背的强度和刚度计算。（3）后背作为千斤顶的支撑结构，要有足够的强度和钢度，且压缩变形要均匀。所以应进行强度和稳定性计算。本工程采用混凝土墙和钢组合后背，这种后背安装方便.6.机械顶管顶力及后背计算书。后背土体稳定计算式：P≤FP/KFP-工作井后壁被动土压力强度、P-后靠背最大承受压强、K-工作井稳定系数（取1.2）KP=tg2(45°+Φ/2)、γ-土的天然重度（取18.8kN/m3）、KP-被动土压系数1.80、H-工作井的高度12.6m、B-后座墙宽度6.0m、C-黄土的粘聚力（取35Kpa）、Φ-土的内摩擦角（取20°）则：FP=1/2*γ*H2*KPFP=1/2*18.8*12.62*1.80=2686.22KpaFP/K=1280.67/1.2=2238.52Kpa)顶进后背压强计算P=12614.61/（6×6）=350.41Kpa由以上计算得知：P=350.41Kpa＜FP/K=2238.52Kpa，满足后背土体稳定性验算条件。按上式计算，工作井加固后土体稳定性能承受受力＞实际顶力，能满足要求。7.机械顶管施工要点顶进细节及操作流程顶管设备在测量工作的指导下安装并调试后，进行试顶，然后复测标高与轴线，再次试顶，一切正常后方可正式顶进。顶进操作首先通电开启油泵，推动千斤顶将工具头顶进洞口，同时开启泥浆供给系统，在工具头完全出洞口前停止顶进，将工具头焊接在轨道上（防止工具头在主顶油缸回缩时发生后退），回缩主顶油缸，安装第一节管，然后开启油泵，割断焊接继续顶进，待第一节管尾端进入洞口前，停止顶进并用牛腿支撑管节，回缩主顶油缸，安装第二节管节，再次开启油泵，移开支撑牛腿继续顶进，如此重复，直至工具头完全进洞。最后将工具头从接收井吊出地面。7.机械顶管施工要点顶进参数根据设计本工程顶管段施工为d1600㎜球墨铸铁顶管管材，顶进过程中要严格监测地面的沉降与隆起变形。1.通过控制顶进速度，即切削土体的速度与出土速度之间的匹配程度来保证顶进面与顶管机机头间的动态土压平衡，以保证地面无较大沉降与隆起。2.在顶管顶进路线地面区间内及时将雨水导流至指定区域，避免因雨水大面积下渗造成黄土自身湿陷性沉降。3.及时移除顶管顶进路线地面区间内的土方堆载。7.机械顶管施工要点洞口加固及顶管掘进穿墙措施将所有顶进设备及顶管掘进机必须全部安装就位，设备进行试运转，在穿墙前通过衬墙上的预埋螺栓安装好帘布橡胶板、圆环板、扇形后板等止水装置，将掘进机机头顶进至工作井衬墙内，拔除后马上启动主顶千斤顶和顶管掘进机顶进工作。顶管接收井进洞措施：在顶管掘进机接近洞口10m时，作一次全面的轴线及高程复核，在确认无误后，在接收井内做好接收的一切准备工作，包括接收平台的搭设。工具头顶进到井壁后，停止压浆，凿开接收井壁，顶管掘进机穿进井墙开始上接收架，马上采取临时止水措施，并继续顶进，待完全上架后按设计对进洞管段采取永久性止水封堵措施。7.机械顶管施工要点初始顶进管道防后退措施由于在初始顶进阶段正面水土压力远大于管周围的摩擦阻力，拼接管子时主推千斤顶在缩回前必须对已顶进的部分与井壁进行固定，否则管道易发生后退并导致洞口止水装置受损，因此在初始10～15节管外侧设预埋钢板，在主推千斤顶退回前将管与井护壁相连，直至钢筋混凝土管外壁摩阻力大于掘进机正面水土压力为止。7.机械顶管施工要点顶管控制不均匀沉降的预防措施施工过程中根据地质资料，预先对将顶入的土层进行充分分析其土质的物理及力学性质特征。通过掘进机出土土样的实际、比较，及时调整掘进机的姿态，加强施工控制。顶管要按设计要求的轴线及坡率进行，主要是掘进机头部测量与纠偏的相互配合，纠偏是完成管道线型的主要手段。7.机械顶管施工要点顶进时管道防扭转措施顶进过程中由于沿线穿越不同土层或纠偏的影响及管内设备的不均匀性会造成推进时管道发生不同程度的扭转，直接影响到顶管的顺利进行，主要采用以下防范及控制措施：①在管内设备及管道安装时，根据重量平衡原理，在安装设备及管材的另一侧配以相同重量的配重，使管道顶进时左右重量保持平衡，消除人为造成管道扭转的因素。②顶进时掘进机设有管道扭转指示针，一旦发现微小的扭转，将刀盘反向旋转，严重时用单侧加压重的方法进行纠扭.7.机械顶管施工要点掘进机出洞防磕头措施为防止掘进机出洞发生磕头现象，拟采取以下措施：掘进机就位后，将机头垫高5mm，保持出洞时掘进机有一向上的趋势，同时在穿墙洞设辅助轨道一付。调整后座主推千斤顶的合力中心，出洞时加密测量掘进机的偏差，一旦发现下磕趋势，立即用后座千斤顶进行纠偏，由于距离较短，这一方法效果会非常明显。机头被卡位时的处理方案顶进开始前，必须对施工区域的既有管线调查清楚，确保万无一失。如在顶进过程中遇到机头被卡位时，首先应分析造成卡位原因，如障碍物在管线横向上，则采取冲击钻机冲击障碍物，待障碍物破碎后回填夯实，然后再继续顶进；如障碍物在管线纵向上，则要采取挖除障碍物或作井变更改线等措施进行处理7.机械顶管施工要点顶管机出洞措施在顶管机出洞前，需重点对洞圈外部土体的进行检查，只有在确认出洞口土体稳定后，方可进行顶管出洞施工。对顶管机、主顶进装置等主要设备进行一次全面的检查、调试工作，对存在问题及时解决；同时，充分准备好顶管出洞施工所需材料，并在各相关位置就位。仔细检查好洞口第二道橡胶衬压密效果，以确保顶管机正常出洞。工作井洞口止水装置应确保良好的止水效果。根据设计预留的法兰，我们在法兰上安装两道工作井洞口止水装置。该装置必须与导轨上的管道保持同心，误差应小于2mm。洞口临时封堵墙凿除完成后，顶管机迅速靠上开挖面，并调整洞口止水装置，贯入工作面进行加压顶进，尽量缩短开挖面暴露的时间。8.人工顶管施工工艺流程施工准备→进场→提升设备安装→靠背安装→导轨安装→开洞门施工→顶进设备安装→顶进→接口压浆封闭→试水→交工。施工准备工作井施工结束后，进行顶管材料的进场、验收，对各作业人员进行施工安全技术交底；对特殊工种进行持证上岗，备案。根据《给水排水工程顶管技术规程》CECS246:2008，对顶进顶力进行计算，详见：顶力及后背计算书。

8.人工顶管顶力及后背计算书。1.设计信息顶推力规范《给水排水工程顶管技术规程》CECS246:2008截面形式圆形顶管机机型机械式、人工挖掘式管道外径D1(m)0.888顶管机外径Dg(m)0.95顶进长度L(m)83.38刃口厚度t(m)0.28平均摩阻力fk(kN/m2)4挤压阻力R(kN/m2)350管道类型钢管

受压强度设计值(N/mm2)205

有效传力面积Ap(m2)2.709

分项系数γQd1.3

受压强度折减系数φ10.9

材料脆性系数φ30.85

稳定系数φ40.45

8.人工顶管顶力及后背计算书。2计算内容(1)顶推力计算(2)管材允许顶推力计算(3)顶推力验算3顶推力验算(1)顶推力计算

按《给水排水工程顶管技术规程》计算。

机械式、人工挖掘式,顶管机迎面阻力:

顶推力:(2)管材允许顶推力计算8.人工顶管顶力及后背计算书。(3)顶推力验算F0=1.137×103kN<Fds=147.076×103kN满足根据以上计算，总推力需116T，因此我们选取200T作为设计依据，主顶油缸选用4台50T级油缸。根据现场情况与实际施工经验，采取注浆等减阻措施，满足顶力的要求4.后背土体稳定计算（1）后背在顶力作用下，产生压缩，压缩方向与顶力作用方向一致。当停止顶进，顶力消失，压缩后背变形随之消失。这种弹性变形现象是正常的，顶管中，后背不应当破坏，产生不允许的压缩变形.（2）后背不允许出现上下或左右的不均匀压缩。否则，造成顶进偏差。为了保证顶进质量和施工安全，施工时应有后背的强度和刚度计算。（3）后背作为千斤顶的支撑结构，要有足够的强度和钢度，且压缩变形要均匀。所以应进行强度和稳定性计算。本工程采用混凝土墙和钢组合后背，这种后背安装方便.8.人工顶管顶力及后背计算书。后背土体稳定计算式：P≤FP/KFP-工作井后壁被动土压力强度、P-后靠背最大承受压强K-工作井稳定系数（取1.2）KP=tg2(45°+Φ/2)、γ-土的天然重度（取18.8kN/m3）、KP-被动土压系数1.80、H-工作井的高度12.6m、B-后座墙宽度6.0m、C-黄土的粘聚力（取35Kpa）Φ-土的内摩擦角（取20°）

则：FP=1/2*γ*H2*KPFP=1/2*18.8*12.852*1.80=2793.87KpaFP/K=2793.87/1.2=2328.23Kpa)顶进后背压强计算P=13958.14/（6×6）=387.7Kpa由以上计算得知：P=387.7Kpa＜FP/K=2328.23Kpa，满足后背土体稳定性验算条件。按上式计算，工作井加固后土体稳定性能承受受力＞实际顶力，能满足要求。9.人工顶管施工要点靠背与导轨安装本工程中靠背采用现浇混凝土作为液压千斤顶顶进时的工作靠背。导轨安装是一项关键工序，其位置准确与否与导轨高程的精度直接影响管子的顶进质量。本工程中导轨采用20#槽钢，安装后的导轨顺直、平行、等高，其纵向坡度与管道设计坡度一致，导轨应牢固，不得在使用过程中产生位移或过大变形。根据管道设计标高和中心线，调整导轨面控制误差在5mm以内，调整导轨中心线与管道中心线偏移误差在5mm以内。靠背和导轨安装完成后，在工作井底浇筑混凝土至导轨顶上表面，作为顶管施工工作面。开洞门施工靠背和导轨安装好后，在工作井壁上画出管道施工位置，并用风镐对工作井内壁进行人工凿除。9.人工顶管施工要点顶进设备安装顶进千斤顶安装应确保其着力中心位于管道总高的四分之一处，且不小于靠背高度的1/3，并与管道中心线在同一垂直面上，顶进千斤顶中心线与管道中心线对称，即其合力方向应与管道、中线一致，且各油顶的油管应并联在一起。顶铁安装后，其轴线应与管道平行、对称，顶铁与导轨接触的一面不得有泥土、油污。管道顶进1.出土人工挖土时，管前挖土一般应在管内操作，以确保安全，土质容易塌方时必须随挖随顶，液压油顶及出土工作时的操作，均应听从挖土人员的指挥，不得擅自蛮干。管前挖图是保证管道质量管上建筑安全的关键，挖土应遵循下列规则：9.人工顶管施工要点（1）一般顶管地段，如果土质量好，可超越管端30~50cm；（2）在不允许土质下沉的地段，管子周围一律不得超挖；（3）在一般顶管地段，管外皮上顶允许超挖1.5cm，但下面135°范围内不得超挖。2.第一节管下到导轨上后，应测量管子的中线及前后端的管底高程，确认合格后方可顶进。第一节管子作为工具管，其顶进方向的准确度是保证整段顶管质量的关键。因此要求每顶进0.3m则对管道的中心和高程均测量检查一次，在正常顶进中，每顶进0.5～1m则进行测量检测一次。3.中心线测量一般根据工作井内设置的中心桩挂设线绳，用特制中心尺进行检查，高程测量则用水准仪和特制的高程尺进行检查，工作井内应提前设制一个固定的水准点，以便测量高程时相互闭合9.人工顶管施工要点3.管道顶进昼夜两班不停进行，充分发挥机械的效率，同时防止由于中途停止，摩擦力增加，造成顶进困难，但在顶进进程中遇到下列情况之时，则应停止顶进，并迅速采取措施处理完善后再顶进。(