市政顶管工作井降水支护方案

市政顶管工作井降水支护方案前两年我在南方某老城区负责市政污水管网顶管项目的技术工作，其中3号工作井因为紧邻建成三十多年的居民小区，水文地质条件又复杂，我前前后后跑了七八次现场，跟设计院的同行、属地街道的工作人员，还有小区的居民代表碰了五六次，才敲定这套既安全稳妥、又尽量少影响周边群众的方案。今天我就以亲身参与的视角把完整方案整理出来，既给同行做个参考，也说说做市政现场方案的那点实在事。1方案总体说明1.1编制背景这次的3号顶管工作井是整个污水管网项目的关键节点，负责承接两段合计120米的顶管施工，井深设计10米，净空直径6米。我第一次去现场踏勘的时候就犯了难：井位西边离小区围墙才3米远，围墙后面是6层的老砖混住宅楼，没有地下室，楼体本身早就有不少陈年裂缝；北边1.5米就是一根上世纪敷设的铸铁给水管，管壁早就薄了，稍有扰动就可能漏水。再加上地下水位极高，土质又是软塑状的粉质黏土，要是降水、支护方案做不好，轻则井壁坍塌延误工期，重则影响老楼安全，得罪老百姓。说白了，这方案不是给领导看的花架子，是要实打实扛住土压力、水压力，还要扛住周边几百户居民的信任的。1.2编制依据我做方案从来不光抄规范名录，所有依据都是实打实摸来的：一是国家和行业的现行规范，包括市政排水管道工程施工及验收规范、建筑基坑支护技术规程、建筑基坑工程监测技术标准这些；二是现场第一手资料，包括我带人在井位周边打的3个探测孔的地质报告、连续7天的地下水位观测记录、周边老楼和管线的前期排查影像；三是跟居民代表座谈收集的诉求，比如不能有太大噪音、不能影响小区道路通行这些，我也都算进方案的考量里了。1.3适用范围本方案专门针对本项目3号顶管工作井的降水与支护施工设计，类似周边环境复杂、软土地基、高地下水位的中小型顶管工作井，也可以参考调整后使用，但不能直接硬套，毕竟每个现场的情况都不一样，还是得脚沾泥摸清楚才行。2现场工程条件摸排说实在的，所有靠谱的方案都是从现场摸出来的，不是坐在办公室拍脑袋想的，我先把当时摸排的核心情况说清楚，后面的方案才立得住。2.1地质与水文条件我们在井位周边10米范围内打了3个探测孔，取了土样去实验室做试验，地层分布从上到下基本是：0到2米是杂填土，里面混着旧砖渣、老水泥块，还有以前居民私接的破排水管，松散得很，脚踩上去都能陷个坑；2到11米是软塑状粉质黏土，手捏能变形，遇水就成糊状，承载力特别低；11米往下是硬塑状的黏土层，承载力够，能当持力层。水文方面更头疼，地下稳定水位在地面以下1.2米，因为这块地以前是老河沟填起来的，水位受季节影响特别大，雨季最多能涨半米。我当时连续测了一周，每天早晚各一次，水位波动差有15公分，而且上层杂填土的透水性特别好，要是直接抽水井外的水位肯定跟着降，到老楼地基就麻烦了。2.2周边环境条件除了之前说的3米外的老小区围墙、1.5米外的铸铁给水管，井位南边2米是小区的非机动车道，每天都有居民骑车买菜、送孩子；东边5米是一棵胸径30公分的老梧桐树，是小区的“老树”，居民感情深得很，别说砍了，碰掉枝桠都有人心疼。我当时跟居民代表开座谈会，有个张大爷拉着我的手说：“小伙子，树不能动，我们每天都在树下乘凉。”我当时就拍胸脯保证，肯定把井的范围控在树的安全距离外，不碰它一片叶子。3降水专项施工方案针对现场的情况，我最开始想过好几种降水办法，对比来对比去，最终选了“外围止水帷幕+井内管井降水+外围水位观测补济”的组合方案，核心思路就是“只抽井里的水，不碰井外的水”，从根上避免降水影响周边建筑和树木。3.1降水方式选型比选我当时列了三个方案逐个筛：第一个是明排降水，就是边挖井边用水泵抽坑里的水，成本低、速度快，但是这个土质软，明排容易带出土颗粒，搞不好会涌砂、塌壁，风险太大，直接pass；第二个是轻型井点降水，要在井周围一圈埋很多细井点管，但是井边离围墙太近，地方摆不开，而且降水深度最多也就6米，达不到10米井深的要求，也不行；第三个就是我最终选的止水帷幕加井内管井，先在井周边打一圈止水桩，把井内外的水彻底隔开，然后只抽井里面的水，井外的水位基本不受影响，正好符合我们保护周边建筑的需求，虽然成本高一点，但安全有保障，对老百姓的影响也小，值当。3.2降水系统布置参数止水帷幕我选的是高压旋喷桩，主要是因为它施工噪音小、几乎没振动，适合在小区边上干。帷幕做成圆形，比井的外径大0.5米，也就是直径8.5米，桩径600毫米，桩与桩之间咬合150毫米，保证不漏水，桩长打到12米深，穿过整个含水层，锚进下面的硬塑黏土层1米，彻底断了井外的水往井里渗的路子。井内的降水井我沿内壁均匀布了4口，井深13米，比井底深2米，用来存沉砂和积水，井管用的是直径300毫米的无砂混凝土管，外面包两层80目的尼龙纱网，再填一层5到10毫米的砾石滤料。这里我得插一句，之前踩过坑，纱网选太密了容易堵，太稀了挡不住砂，80目是我试出来的刚好的尺寸。另外我在止水帷幕外面还打了2口观测井、1口回灌井，观测井用来盯着井外的水位变化，回灌井备着万一井外水位降多了就往里面补水，相当于给周边的老楼和老树买了份“双保险”。3.3降水运行管控要求3.3.1试运行管控降水井打好之后不能直接就正式抽，得先做24小时试运行，主要看水的含砂率，要求不能超过万分之一，不然抽久了会把周边的土颗粒带走，掏空地基。我当时试运行的时候，有一口井的水一开始有点浑，我盯着班组捞了两次滤料，还把井管往上提了20公分，直到水完全清了才肯罢休。3.3.2正式降水管控正式降水不能一下抽太狠，得循序渐进，第一天最多降1米，第二天再降1米，一步步降到井底以下0.5米的位置就稳住，不能深降。每天早中晚各测一次井内水位和井外观测井的水位，要是井外水位降超过300毫米，就得马上减少抽水量，甚至启动回灌井补水。说实在的，当时施工的两个多月里，井外的水位最大降幅才120毫米，完全在安全范围内，小区的老楼一点事都没有。3.3.3值班值守要求降水必须24小时不间断，我特意排了三班倒的值班表，自己也值过两次大夜，夏天夜里蚊子多，我揣着花露水蹲在井边盯着泵，就怕半夜泵坏了水位上来把井泡塌了。虽然熬得慌，但看着水位稳定，心里踏实，不然真出了事，对不起干活的工人，也对不起旁边小区的老百姓。4工作井支护专项施工方案降水是给支护打基础的，两者从来都是绑在一起的，要是降水做得好，支护的压力就小很多，但也不能掉以轻心，毕竟是10米深的井，而且旁边就是老小区，一点变形都不能有。4.1支护形式选型比选我当时也对比了三种支护方案：第一个是钢板桩支护，打拔速度快，但是振动大、噪音大，居民肯定投诉，而且下面有旧砖渣，钢板桩容易打歪，接缝还容易漏水，跟止水帷幕配合也费钱，直接就被居民代表给否了；第二个是沉井支护，整体性好，但是下沉速度不好控制，容易偏斜，万一往北边歪一点挤坏了给水管，那就闯大祸了，也不合适；第三个就是最终选的“逆作法喷锚支护+环形内支撑”方案，也就是边往下挖，边做井壁喷锚支护，挖一段支一段，中间加两道环形内支撑，这种方法施工噪音小、振动小，对周边几乎没扰动，而且圆形井本身受力就均匀，再加上内支撑，变形控制特别稳。我把这个方案给居民代表一说，大家听说几乎没噪音，都挺满意，张大爷还说“之前修路打桩吵得我睡不着觉，你们这个就好。”4.2支护结构参数设置4.2.1井壁喷锚支护参数井口先做一圈1米高的现浇混凝土挡墙，厚30公分，比地面高20公分，防止地面水倒灌，也防止东西掉下去砸到人。往下每挖0.5米就做一层喷锚，钢筋网用直径6.5毫米的盘条扎，网格是200×200毫米，喷C20的混凝土，厚度150毫米。每挖1米打一排土钉，土钉用直径48毫米的钢管，长3米，倾角15度，间距1米。这里我特意把最初设计的2.5米长的土钉改成了3米，因为上层杂填土太松了，短了挂不住，之前有个项目就是土钉短了，井壁掉了一块，吓得我现在还记着，宁可多花点钱，也得把安全系数拉满。4.2.2环形内支撑参数虽然圆形井受力好，但我还是加了两道环形内支撑，一是保险，二是给工人上下井当休息平台，爬10米的梯子中间没地方歇，真的累。第一道支撑设在地面以下3米的位置，第二道设在地面以下7米的位置，用25号工字钢拼焊成整圆，跟井壁之间用细石混凝土填实，不留空隙。我当时跟干活的师傅聊，他们说这支撑好，爬梯子累了就能靠在上面歇会，还能放工具，比光有个梯子强太多。4.3支护施工流程管控支护的核心就是“快挖快支，不晾壁”，每次开挖深度绝对不能超过0.5米，软土层还要再挖浅一点，挖完马上挂网、打土钉、喷混凝土，哪怕晚下班半小时，也得把当天挖的井壁支完，不然晚上下个雨，暴露的土层一泡就塌。我当时天天跟班组的带班交代这事，他也说之前吃过这个亏，不用我多念叨，自己就盯着工人干。另外井口周边3米范围我让班组全部做了10公分厚的硬地坪，还挖了排水沟，下雨的时候泥巴水不会流进井里，也不会把居民的路踩得脏乎乎的。5降水与支护协同管控要点很多人做方案会把降水和支护分开做，我向来不这么干，这俩就是一根绳上的蚂蚱，哪个出问题另一个都好不了，必须协同着来。5.1施工顺序协同施工顺序绝对不能乱：先做外围的止水帷幕，帷幕养护到强度之后，再打井内降水井和外侧的观测井、回灌井，然后做试降水，等井内水位降到第一层支撑以下0.5米了，再往下开挖做支护。要是先挖再降水，那肯定塌，要是止水帷幕没做好就降水，会把井外的水抽过来，影响周边，这点我在技术交底的时候跟班组说的特别明白，谁敢乱序直接叫停，出事谁都担不起。5.2监测数据协同我每天早上第一件事，就是把前一天的水位监测数据、支护结构的沉降和位移数据都抄在我的小本子上对着看：如果支护位移变大了，同时水位也涨了，那肯定是降水跟不上，马上查泵是不是堵了、是不是停电了；如果水位没变但支护位移涨了，那就得查是不是喷层裂了、土钉松了。有一次我发现井壁位移多了2毫米，虽然没到5毫米的预警值，但我还是赶紧去看了泵，果然其中一个泵的进水管被滤料堵了，抽水量变小了，换了泵之后下午位移就稳了，一点事都没有。5.3特殊天气协同雨季施工是最让人头疼的，我当时提前备了3台备用潜水泵，还有两卷加厚塑料布。一下雨，马上把井壁盖起来，防止雨水冲坏喷层，同时增加降水的抽水量，别让水位涨上来。后来下了一场挺大的雷阵雨，我们提前做好了准备，井里一点事都没有，连小区路上的积水都及时抽走了，居民们反而说我们“考虑得比物业还周到”。6安全保障与应急措施安全这根弦松不得，我做方案的时候，从来都把最坏的情况想在前头，预案备足，真出事了才能不慌。6.1日常安全管理井口周边必须设1.2米高的防护栏杆，挂密目安全网，晚上亮红色警示灯，闲杂人等绝对不让靠近。下井作业的人必须戴安全帽、系安全绳，井下作业的时候上面必须有专人盯着，不能离岗。我还在井口旁边放了个急救箱，里面有创可贴、消毒水、藿香正气水、云南白药，夏天天热工人容易中暑，磕了碰了也能先处理一下，不用等救护车耽误时间。6.2应急处置预案我当时重点备了两个最可能出的情况的预案：一个是井壁局部开裂掉土，真遇到这种情况，第一时间把井下的人撤上来，然后往开裂的地方堆沙袋压重，同时喷混凝土补牢，还要查水位是不是上涨了，该换泵就换泵；另一个是周边水位下降太快或者围墙、老楼出现新裂缝，马上停止降水，启动回灌井补水，同时加密监测频次，找设计院来一起评估调整方案。当然，最好的情况就是预案永远用不上，我们当时整个施工期，预案一次都没触发过，这就是最好的结果。7方案实施总结这套方案落地实施下来，3号工作井从开挖到封底只用了20天，比预期还快了3天，支护的最大水平位移才3毫米，周边小区围墙的最大沉降才2毫米，老楼、管线、老树都好好的，连投诉都没收到一个。张大爷