市政顶管工作井支护方案

市政顶管工作井支护方案前阵子我牵头负责老城区雨污分流改造项目的顶管施工段，其中工作井支护是我全程盯控的核心环节——毕竟这一片是建成三十多年的老街区，地下管线盘根错节，地面上不仅有沿街商铺，还紧挨着老小区的活动场地，支护要是出半点问题，轻则耽误工期，重则影响周边老百姓的正常生活，甚至引发安全事故。本着对工程负责、对周边居民负责的态度，我带着技术组前后摸排了半个多月，反复比选方案，最终敲定了一套适配性强、安全系数高的支护方案，下面就把这套方案的完整内容整理出来，也算给同行做个参考。1方案编制的前提基础做方案不能拍脑袋，所有的参数、选型都得从现场实际情况出发，这是我干了十几年市政工程攒下的最实在的经验。1.1项目基本情况这次的顶管工程主要是为了铺设DN1200的污水主干管，解决老城区汛期积水、污水混流的老问题。全线一共设置3座工作井、2座接收井，最大埋深8.6米，其中位于中段的2号工作井条件最复杂：工作井采用内空6m×8m的矩形井，足够满足顶管机吊装、掘进的操作需求，但北边距离小区健身区围墙只有3.2米，南边紧邻便民疏导点的出入口，西侧压着旧马路的路基，地下不仅有在用的自来水管、通信电缆，还有不少早年废弃的砖石基础和老旧排水管。我第一次现场踏勘的时候，刚好赶上早高峰，买菜的、送娃的、锻炼身体的挤得满满当当，当时心里就咯噔一下，这活儿可不能按常规思路来，必须把支护的变形控制、噪音控制、占地范围都卡得死死的。1.2编制依据我把攒了好几年的规范册子都翻出来了，每一项要求都找得到出处：首先是严格照着国家层面的《市政顶管工程施工规程》《建筑基坑支护技术规程》编制，同时符合当地市政工程文明施工管理导则的要求；其次是结合管线探测单位提供的最新地下管线三维图，我们还请社区帮忙协调，抽了几个空闲时段人工挖了12个探坑，逐个确认管线的实际位置，就怕图纸和现场对不上。除此之外，我还特意翻了前两年同片区另一个顶管项目的支护总结——当时那个项目因为没考虑到旧路基的碎石层，钢板桩打歪了三根，费了好大劲才调整过来，这个教训我特意记在了工作手册里，这次方案里绝对要避开这个坑。2支护形式比选与最终确定拿到基础资料之后，我们没有立刻定方案，而是拉着技术组、施工班组、设计单位的人一起做了好几次比选，毕竟适合现场的才是最好的。2.1初选的四类支护方案一开始技术组的小伙子们提了好几种思路，我整理下来主要是四类：一是放坡开挖加喷射混凝土护壁，优点是成本低、施工快，缺点是占地面积大；二是拉森钢板桩加内支撑，优点是材料可回收、进场速度快，缺点是对地层要求高，遇硬层容易打不下、打歪；三是沉井法施工，优点是整体刚度大、止水效果好，缺点是施工周期长，下沉控制难度高；四是SMW工法桩（型钢水泥土搅拌墙）加内支撑，优点是止水性能好、刚度适中、施工噪音小，缺点是施工工序略复杂，初期投入成本稍高。2.2各方案的适配性分析我带着大家对着现场条件挨个筛，每一个方案的优缺点都掰碎了聊：首先放坡开挖直接pass，2号工作井周边连2米的富余空间都没有，总不能把小区围墙拆了或者把便民点占了吧，老百姓肯定不答应。然后是拉森钢板桩，我们专门找了打桩队的老师傅过来探了探，地面下3米就是旧路基的碎石层，还有不少废弃的条石，钢板桩根本打不下去，硬打的话要么桩身歪了，要么把旁边的自来水管挤裂，风险太高，也排除了。接下来是沉井法，算下来施工周期要比其他方案多20天，而且这片地下水位高，沉井下沉的时候容易跑偏，万一蹭到旁边的通信电缆，那麻烦就大了——毕竟周边好几个小区的宽带都靠那根线，断了网老百姓得炸锅，纠结了半天还是放弃了。2.3最终选定方案最后敲定的是“SMW工法桩+两道钢筋混凝土内支撑+井内轻型井点降水”的组合支护方案。为啥选这个？说实在的，我也不是没犹豫过，毕竟这个方案的成本比钢板桩高近一成，但胜在稳：第一，SMW工法桩是用三轴搅拌桩机把土和水泥搅在一起，哪怕有碎石层也能慢慢搅碎，不用硬打，不会扰动周边管线和建筑；第二，水泥土搅拌墙的止水效果好，这片地下水位才地面下2米，要是止不住水，开挖的时候涌泥涌水，肯定会导致周边地面沉降，小区的路裂了可赔不起；第三，施工的时候噪音小，除了一开始的桩机进场有点动静，正常搅拌的时候基本不会吵到周边居民，刚好符合社区提的“不打扰早晚休息、中午安静”的要求。为了这事我特意跟项目经理汇报了两次，把利弊列得清清楚楚，最后总算拍板定了下来。3支护施工具体流程及控制要点确定了支护形式之后，接下来就是具体的施工落地，我把每个环节的控制要点都细化到了每一道工序，生怕哪里出纰漏。3.1前期准备工作3.1.1现场放样与管线确认正式开工前，我带着测量班的小周，连着三天在现场放样，每一根桩的位置都用红漆画了圈，还特意在桩位旁边标注了管线的位置和深度。之后我们组织工人挖探坑，每个探坑挖到1.5米深就停，用小铲子慢慢掏，就怕挖断管线，掏到最后果然发现有一根通信电缆的位置比图纸上标偏了半米，赶紧把那一排的桩位都挪了40公分，还找了通信公司的人过来现场确认没问题才敢往下走。现在想想要是当时没挖探坑，直接开干，那真就出大事了。3.1.2材料设备进场核验材料进场的时候我全程盯着，绝对不允许不合格的材料用到工程里。H型钢用的是HN700×300的规格，每一根都要查质量证明文件，还要看表面有没有裂纹、变形，我甚至拿着小锤子一根根敲着听声音，就怕有暗伤——毕竟这是整个支护的受力骨架，可不能偷工减料。水泥用的是普通硅酸盐42.5级的，每一批都要取样送检，合格了才能用。搅拌桩机进场的时候，我还特意查了桩机的垂直度校准记录，就怕机子本身是歪的，打出来的桩肯定直不了。3.2SMW工法桩施工控制我们用的是直径850mm的三轴搅拌桩，桩间距600mm，咬合250mm，保证整个支护墙的整体性和止水性，施工顺序我特意排的是跳打，也就是打一根隔一根，防止相邻桩串孔。具体流程我盯得特别细：第一步是挖导沟，宽1米、深1米左右，主要是为了防止搅拌的时候水泥浆溢出来到处流，也能保证桩位的准确度；第二步是桩机就位，我要求桩身垂直度偏差不能超过千分之三，用两台经纬仪从两个方向盯着，差一点都要调过来；第三步是搅拌下沉，速度控制在每分钟0.8到1米之间，之前有个项目的班组图快，一分钟下沉两米，结果水泥和土拌不均匀，后来漏了好几次水，补注浆补了快一周，这个教训我记着呢，没事就去测下沉速度，班组想提速都提不了；第四步是提升喷浆，提升速度控制在每分钟1米左右，水泥掺量不低于20%，我随身带个比重计，经常去测水泥浆的比重，不够就调，绝对不能省水泥；第五步是插型钢，要在喷浆完成后半小时内插进去，利用水泥浆的流动性，插的时候也要用经纬仪盯着垂直度，保证型钢居中，插到位后用小的工字钢临时固定在导沟边上，防止歪了。等所有桩都打完，水泥土达到设计强度以后，才能开始开挖。3.3内支撑体系施工我们设置的是两道钢筋混凝土内支撑，比钢支撑刚度大，变形控制效果好，毕竟离小区太近，要是支护变形大了，老百姓天天看着墙晃，心里也发慌。3.3.1第一道支撑第一道支撑设置在地面下1米的位置，也就是桩顶冠梁的位置，冠梁截面是800mm×600mm，和工法桩的型钢顶部浇筑在一起，支撑梁截面是600mm×800mm，十字交叉布置。我特意要求工人把桩顶的浮浆全部凿掉，露出新鲜的石子，冲洗干净后再绑钢筋浇混凝土，要不然冠梁和桩咬合力不够，支撑容易掉链子。3.3.2第二道支撑第二道支撑设置在地面下4.5米的位置，刚好在顶管进洞的上方，为了给顶管机留出发空间，我们在顶管出口那一侧的支撑做成了门型抬梁式的。一开始设计单位说用钢支撑就行，我算了算变形量，觉得还是混凝土的刚度有保障，跟设计磨了三次，还自己做了变形验算书给他们看，最后总算同意改成混凝土的了，虽然多花了几万块，但心里踏实。我跟班组反复强调，支撑的混凝土强度达到70%设计强度之前，绝对不能往下挖，我天天盯着试块的强度报告，不到强度坚决不让挖掘机再往下动。3.4降水与开挖配合支护稳不稳，降水很关键，要是井底泡在水里，土的承载力下降，支护肯定容易变形。我们在工作井的四个角各打了一口降水井，深度比井底深3米，也就是11.6米，滤网用的是双层的，防止把泥沙抽出来——要是抽多了沙，周边地面会沉降的，到时候小区的路裂了，大爷大妈们肯定不乐意。降水要提前一周开始，把水位降到井底以下0.5米才能开挖。开挖的时候严格遵循“分层开挖、先撑后挖、严禁超挖”的原则，第一层挖到第一道支撑底以下0.3米就停，做第一道支撑，等强度够了再挖第二层，挖到第二道支撑底以下0.3米再做第二道支撑，最后才挖底部的剩余土层。我天天跟挖掘机司机念叨，哪怕剩半米土人工清都可以，要是一下子挖多了，支护没了约束，变形一下子上来，那可就晚了。3.5监测与应急保障支护施工和开挖过程中，监测绝对不能少，我给2号工作井设了12个桩顶位移监测点、8个周边地面沉降点、4个小区围墙沉降点，还有支撑轴力监测点和地下水位监测点。开挖期间每天测一次，开挖到底稳定后每三天测一次，要是变形超过预警值（水平位移预警30毫米，日增量超过3毫米），立刻停工排查。我们还提前做了应急预案，现场备了200个编织袋、两吨水泥、一台备用注浆机和三台潜水泵，要是发现侧壁漏水漏泥，立刻用沙袋堵，然后注水泥浆加固；要是支撑轴力太大，就赶紧加临时的钢支撑。那段时间我手机24小时开机，哪怕半夜值班的人给我打电话，我也立刻赶过去，好在一直到开挖见底，最大的变形才11毫米，远低于预警值，也算是没白操心。4质量安全与文明施工管控支护工程是地下的良心活，光有方案还不够，得把每一项管控要求落到实处，既要保质量保安全，也要照顾到周边老百姓的感受。4.1质量管控要点质量这块我卡得严，每一道工序都要做验收，我不签字，绝对不能进下一道。比如水泥浆的比重，每天至少测三次，搅拌桩的长度用测绳逐根量，差一公分都不行，型钢的插入深度也要逐一记录，防止插不到位。还有支撑的钢筋绑扎、模板支护，我都要挨个查，钢筋的间距、保护层厚度，差一点都要整改。说实在的，干市政这行，尤其是地下的支护，以后看不见摸不着，要是现在偷工减料，以后出了问题，找都没地方找去，砸的是自己的招牌，也对不起用这些设施的老百姓。4.2安全管控措施安全方面更是不能含糊，井口周围做了1.2米高的防护栏杆，刷了红白相间的油漆，挂了安全网和“基坑危险禁止靠近”的警示标志，晚上还装了红光警示灯。上下井的爬梯是专门做的钢爬梯，带扶手的，绝对不许工人翻栏杆或者踩着支撑下去。还有临时用电，所有的电线都架起来，不许放在地上，配电箱都有漏电保护器，每天都要查绝缘情况。之前有个工人图省事，翻栏杆想直接跳下去找工具，被我撞见了，狠狠骂了一顿，还扣了他班组当月的安全奖，不是我不近人情，真要是摔下去，那可是人命关天的事，到时候说什么都晚了。4.3文明施工要求因为紧挨着小区和便民点，文明施工我也抓得紧。现场的出入口铺了草垫，还有人专门冲车轮，不能带泥上路，弄得周边马路脏乎乎的。每天都有洒水车洒三次水，防止扬尘，路边堆的材料都用绿网盖得严严实实。施工时间严格按着社区说的来，早上八点以后才开机器，晚上六点准时收工，中午十二点到两点休息，绝对不能扰了大家午休。有一次班组早上七点四十就开了桩机，被小区的张大爷投诉到了居委会，我赶紧带着两瓶凉白开过去赔礼道歉，回来就跟班组约法三章，再提前开工就扣工程款，后来就再也没出过这事。其实老百姓也知道我们是在做好事，只要我们多替他们着想点，大家都能互相体谅。这套支护方案最后落