热电联产供热管网施工沟槽支护方案讲解.docx
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热电联产供热管网施工沟槽支护方案讲解
第一章工程概况
1项目概况
1.1工程名称：
廊坊市热电联产集中供热管网工程施工四标段【广阳道、解放道】
1.2建设单位：
廊坊市广达供热有限公司
1.3工程地点：
廊坊市广阳道、解放道
1.4工作内容：
本标段工程沿广阳道、解放道施工，全部为慢车道道路挖掘施工；本标段工程沟长10776米，管径Φ1020x14-Φ219x6，沿途设补偿器、固定墩、阀门井。
2地质状况
地质状况：
该部位勘探深度内揭露天然地层属第四系全新统（Q4）河流冲积夹胡积相粉土与粘性土交互沉积，夹砂层，表层为填土；自上而下土层为：
（1）杂填土，主要为柏油路面，路基填土，局部含砖块、白灰渣等，上部为杂填土，下部为素填土；分层厚度1.4米；
（2）粉砂：
夹粉土，褐黄色-黄灰色，稍湿，稍密-中密，主要有长石，石英等组成，夹粉土和粉质黏土薄层，分层厚度4.2米；
（3）粉土：
夹粉砂：
褐黄色，湿，中密，夹粉砂和粉质黏土薄层；分层厚度1.2米；
（4）粉砂：
夹粉土，褐黄色，饱和，中密-密实，主要由长石，石英等组成，夹粉土和粉质黏土薄层；分层厚度2.8米；
（5）粉细砂：
黄灰色，饱和，中密-密实，主要由长石，石英灯组成，上部夹粉土、粉砂；分层厚度5.40米。
3编制依据及原则
3.1编制依据
1、廊坊市热电联产集中供热管网工程施工四标段【广阳道、解放道】设计施工图；
2、《工程地质勘察报告》；
3、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）；
4、《地基与基础工程施工及质量验收规范》（GB50202-2002）；
5、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）；
6、《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ166-2008）；
7、《钢结构设计规范》（GB50017-2011）
3.2编制原则
1、坚持统筹安排，编制施工计划，并按此配备劳动力、机械设备，确保按期完成。
2、坚持机械化、标准化作业，严格按照招标文件和有关要求组织施工。
3、坚持分区作业、点面结合、均衡生产的原则，根据实际情况，合理安排施工工序，做好施工中的监测，同时有针对性的制定预警方案，保证工程施工安全。
4、坚持按专业化组织施工的原则，组织强有力的管理机构和优秀的专业施工队伍，承担施工任务。
5、坚持安全、文明、环保施工、以人为本的原则，做好安全管理控制、水土保持、环境保护、交通疏导等工作。
4沟槽设计概况
本工程热力管道沟槽设计深度范围为2~5.3米，同时将根据实际开挖的土质情况采取不同的沟槽支护措施，以保证沟槽边坡稳定，使工程得以正常施工作业。
第二章沟槽支护形式
根据图纸设计深度及地质勘探报告显示土质情况，本工程沟槽支护预计将采取三种形式，即自然放坡、普通撑板支护、钢板桩支护。
开挖、支护施工遵循的原则：
1、尽可能增加开挖工作面和运输线，采用高挖高弃、低挖低弃的原则。
2、在基坑开挖平面内，土方开挖时，分段、分区、分层对称进行，不得超挖。
3、无支护段基坑开挖采用从上到下分块开挖的原则，根据不同开挖过程选择不同的放坡坡度。
4、开挖前作好截、降排水措施，保证开挖过程中的排水畅通。
5、遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。
1自然放坡
1.1管道沟槽底部的开挖宽度
1.1.1管道沟槽底部开挖宽度应按设计要求留置，若设计无要求时，可按下列方法确定：
B=D1+2（b1+b2+b3）（3-1）
式中：
B——管道沟槽底部的开挖宽度（mm）；
Dl——管道结构的外缘宽度（mm）；
bl——管道一侧的工作面宽度（mm）；
b2——管道一侧的支撑厚度，可取150mm～200mm;
b3——现场浇筑混凝土或钢筋混凝土管渠一侧模板的厚度（mm）。
1.1.2管道一侧预留工作宽度见下表。
管道一侧的工作面宽度（mm）
管道结构的外缘宽度D1
管道一侧的工作面宽度b1
非金属管道
金属管道
D1≤500
400
300
500＜D1≤1000
500
400
100＜D1≤1500
600
600
1500＜D1≤3000
800
800
注：
1.槽底需设排水沟时，工作面宽度b1,应适当增加。
2.管道有现场施工的外防水层时，每侧工作面宽度宜取800mm。
1.2沟槽边坡的确定
当地质条件良好、土质均匀，地下水位低于沟槽底面高程，且开挖深度在5m以内边坡不加支撑时，在设计无规定情况下，沟槽边坡最陡坡度应符合下表的规定。
深度在5m以内的沟槽边坡的最陡坡度
土的类别
边坡坡度（高：
宽）
坡顶无荷载
坡顶有静载
坡顶有动载
中密的砂土
1:
1.00
1:
1.25
1:
1.50
中密的碎石类土（充填物为砂土）
1:
0.75
1:
1.00
1:
1.25
硬塑的轻亚粘土
1:
0.67
1:
0.75
1:
1.00
中密的碎石类土（充填物为亚粘土）
1:
0.50
1:
0.67
1:
0.75
硬塑的亚粘土、粘土
1:
0.33
1:
0.50
1:
0.67
老黄土
1:
0.10
1:
0.25
1:
0.33
软土（经井点降水后）
1:
1.00
—
—
1.3机械开挖
1.3.1开挖基坑（槽）、管沟时，应合理确定开挖顺序、路线及开挖深度，本工程在流水段内单向开挖、土方全部外运，开挖边坡应符合有关规范规定。
1.3.2采用机械挖槽时，应向机械司机详细交底，其内容包括挖槽断面、现有地下构筑物情况和施工要求等；由专人指挥，并配备一定的测量人员随时进行测量，防止超挖或欠挖。
当沟槽较深时，应分层开挖，分层厚度由机械性能确定。
1.3.3挖土机不得在架空输电线路下工作。
如在架空线路下一侧工作时，与线路的垂直、水平安全距离，不得小于下表规定。
单斗挖土机及吊车在架空输电线路一侧工作时与线路的安全距离
输电线路电压（kV）
垂直安全距离（m）
水平安全距离（m）
＜1
1.5
1.5
1～20
1.5
2.0
30～110
2.5
4.0
154
2.5
5.0
220
2.5
6.0
1.3.4挖土机沿挖方边坡移动时，机械距边坡上缘的宽度一般不得小于基坑（槽）、管沟深度的1/2，土质较差时，挖土机必须在滑动面以外移动。
1.3.5开挖基坑（槽）、管沟的土方，因管沟需全部换填，要求开挖一次成型，土方全部外运。
1.3.6基坑（槽）、管沟设有明排边沟时，开挖土方应由低处向高处开挖，并设集水井。
1.3.7检查井应同基坑（槽）、管沟同时开挖。
2普通撑板支护
当沟槽开挖遇到开挖面较窄，土质不良，沟槽深度较浅（2~4m）时，可采用普通撑板支护形式。
支撑材料可以选用钢材、木材或钢材和木材混合使用。
2.1普通撑板支护分以下三种形式：
2.1.1单板撑：
一块立板紧贴槽帮，撑木撑在立板上，如图3-1。
2.1.2横板撑：
横板紧贴槽帮，用方木立靠在横板上，撑木撑在方木上，如图3-2。
2.1.3立板撑：
立板紧贴槽帮，顺沟方向用两根方木靠在立板上，撑木撑在方木上，如图3-3。
2.2支撑的安装
2.2.1沟槽采用板撑支护前，应先将槽壁整修平整，然后再进行支护作业，撑板应均匀紧贴槽帮。
2.2.2撑板的安装应与沟槽槽壁紧贴，当有空隙时，应填实。
横排撑板应水平，立排撑板应顺直，密排撑板的对接应严密。
2.2.3撑木支撑的高度，应考虑下步工序的方便，避免施工中拆卸。
2.2.4支护应紧跟沟槽挖土,槽壁开挖后应及时支护，土壤外露时间不宜超过4小时。
2.2.5开挖后，沟槽土壤中应无水，有水时应采取排降水措施将水降至槽底50cm以下。
2.2.6安设撑板并稳固后，应立即安设立粱或横粱、撑杆。
撑杆应水平，支靠应紧密，连接应牢固。
2.2.7倒撑或缓撑，必须在新撑安装牢固后，方可松动旧撑。
撑杆严禁用短木接长，应采用合适长度的木料。
2.2.8当糟壁出现裂缝或支护结构发生位移、变形等情况时,必须停止该部位的作业，对支护结构采取加固措施，经检查验收合格，形成文件后，方可继续施工。
2.3支撑拆除：
支撑拆除应与基坑（槽）、管沟土方回填配合进行，按由下而上的顺序交替进行。
2.4现况管道处理
2.4.1开挖沟槽与现况管线交叉时，应对现况管线采用悬吊措施，具体悬吊方案应经计算确定，并取得管理单位同意。
2.4.2当开挖沟槽与现况管线平行时，需经过设计和管理单位制定专门保护方案。
2.5边坡修整
开挖各种浅坑（槽）和沟槽，如不能放坡时，应先沿白灰线切出槽边的轮廓线。
开挖放坡基坑（槽）、管沟时，应分层按坡度要求做出坡度线，每隔3m左右做出一条，进行修坡。
机械开挖时，随时开挖随时人工修坡。
2.6人工清底
人工清底按照设计图纸和测量的中线、边线进行。
严格按标高拉线清底找平，不得破坏原状土，确保基槽尺寸、标高符合设计要求，机械开挖配合人工进行清底。
3钢板桩支护
当沟槽开挖遇到开挖面较窄，土质不良，沟槽深度较深（4~5m），坡顶有动载（尤其是大路口处），可采用钢板桩支护形式。
如遇地下水位较浅施工段，可采用井点降水。
井点布置在沟槽两侧（对于槽钢井点布置在外侧（如下图），拉森板桩则布置在内侧），60m左右为一流水作业段。
井点管埋设前视热力管埋深，保证降低后的地下水位与槽底的最小深度大于0.5m，来确定井点管的长度和井点间距。
井点设备采用真空泵组合，即每套设备由5.5KW真空泵1台，2.8KW离心式水泵1台和1台气水分离器组成。
每套井点设备有效抽水距离为60m，深度为地面以下6～8m。
为提高井点降水效果将井点管单排双侧布置，间距为0.8～1.0m，井点管入土深度要比设计沟槽底深0.9～1.2m。
井点下端滤管长为1～1.5m，滤管上要先包一层细滤网，再包一层粗滤网，并用铁丝绑扎加以保护，滤水管必须埋入含水层内。
井管长度H（不包括滤管长度l）应符合下式要求：
H≥H1+h1+h2+iL
其中：
H1为沟槽深度（m）；
h1为降低后的地下水位与槽底的最小深度，应大于0.5m；
i为地下水计算降落坡度，环状井点为1/10，线状井点为1/3～1/4；
L为井管至需要降低地下水位的水平距离，环状或双排井点为井管至沟槽中心的距离，单排井点为井管至沟槽对侧底的距离（m）；
h2为井管露出槽顶的高度，一般为0.2～0.3m。
井点管安装前先进行测量放线，确定好位置。
采用高压水枪冲孔，按照井点管深度来控制冲孔深度，比滤管底深50cm以上冲至要求深度后应停留在原位继续冲水片刻。
迅速提起冲水管，立即将井管垂直居中放入孔中。
将砂滤料灌入井孔，灌砂量应根据冲孔孔径大小和深度计算确定，实际灌砂量不应小于计算量的95％，孔顶用粘土封填。
灌砂时要注意灌砂应达到的位置宜在地下水位以上。
当井点管入土完毕后再安装集水总管，安装时应沿抽水水流方向有0.25～0.5％的上仰坡度。
最后集水总管与井点管、真空泵连接，所有连接管都必须密封防止漏气。
为保证井点连续不断地抽水，应配备双电源，以防断电，造成滤管堵塞。
一般抽水3～5天后水位斗基本趋于稳定，正常出水规律为先大后小、先混后清。
如不上水或水一直较混，或出现先清后又混等情况，应立即检查纠正。
在路面结构层铣刨外运及地下管线探明后，施打钢板桩，采用12m长国产拉森钢板桩。
打设前，在沟槽两边外侧10cm放出打设线。
槽钢板桩材料选用［25a］槽钢，根据廊坊地区的特点和施工经验，板桩入土深度（T）沟槽深度（H）比值α（α＝T/H），在一般土质条件下，沟槽深度5m以内，α值宜取0.35；5～7m时宜取0.5；7m以上时，沟宜取0.65。
板桩排列根据土质和沟槽深度等情况，采用咬口排列（）。
咬口板桩应咬合紧密，板桩挺直，板桩打拔采用1m³履带式挖掘机配备振动沉桩锤进行施工，板桩的垂直度不能大于露出高度的1.5％。
施打板桩前应查明地下管线或地下构筑物，如有，先将管线外露，采取施工保护措施后再打设，或局部跳空采取其它支护措施。
打设时，若出现板桩入土过慢，桩锤回弹过大，应查明原因，进行处理方可继续施打。
挖土深度至2.5m时，应先距地面1.5m处撑头道支撑。
管顶上的一道支撑与管顶净距不应小于20cm，离基础面上20cm处加设一道临时支撑。
沟槽挖土与支撑应密切配合，做到随挖随撑，防止槽壁失稳而导致沟槽坍塌。
支撑道数应根据沟槽实际深度而定，对于深度小于5米且用拉森钢板桩支护的沟槽，可采用二道支撑，头道支撑设置同上，第二道支撑设在头道支撑下2米左右。
挖掘机挖土时，应采取后退式挖土方法，严禁挖掘机进入未设支撑的开挖好的区域。
按照深5m沟槽进行验算：
（如上图所示）
沟槽采用国产拉森Ⅱ型钢板桩，长度为12m，W＝874cm3，[f]=200MPa支撑采用Φ20cm原木，fm＝10N/mm2，按照等弯矩布置来确定各层支撑的间距。
（1）由图示可以得出：
平均重度和平均内摩擦角：
Υ=（Υ1*l1+Υ2*l2）/l＝（19*2.5+18.5*4.5）/6.0＝21.79kN/m3
φ=（φ1*l1+φ2*l2）/l＝（19.7*2.5+30.3*4.5）/6.0＝30.93°
（2）确定支撑层数及间距：
按照等弯矩布置来确定各层支撑的间距，则板桩顶部悬臂端的最大允许跨度，由公式h＝36[f]*W/（Υ*Ka）得：
h＝36*200*874*100000/（21.79*1000*Ka）
主动土压力系数Ka＝tg2（45-φ/2）=0.383
h=245cm=2.45m
h1=1.11h=2.7m
h2=0.88h=2.16
根据实际情况，确定h=1.5m，h1=2m，h2=1.5m。
采用两道支撑即可。
（3）用顿恩近似法计算板桩入土深度：
因采用井点降水，坑底以下的土密度不考虑浮力影响。
主动土压力系数Ka＝tg2（45-φ/2）=0.383
被动土压力系数Kp＝tg2（45+φ/2）=2.612
由上面简图可得MR的斜率Kn＝Υ（Kp-Ka）=41.64
e1＝MQ＝Ka*Υ*H=0.383*18.68*5.0=35.78kN/m2
由顿恩近似法，DB’板桩上的荷载GDB’N’一半传至D点，另
一半传至土压力MR’B’，由图几何关系可得：
Υ（Kp-Ka）x2－KaΥHx－1.5*KaΥH=0
板桩入土深度x=2.5m
实际施工中，拉森钢板桩采用12m长，足够保证入土深度2m以上，施工时入土深度为4.5m以上。
对于井点降水局部效果不好或失效时，需采取一定的措施。
由于拉森钢板桩采用密排咬口式布置，止水性较好，可以防止侧面流砂等因素影响沟槽施工。
在局部加设一道临时支撑，保证其稳定性，同时对局部底部潮湿基础回填块石，稳定基础，再铺设砾石砂。
若槽底发生较大的管涌，影响施工，则停止施工，回填沟槽。
一方面检查钢板桩是否打设到位，入土深度必须保证；另一方面，检查井点，考虑重新下井点，结合地质资料，采取加深井点或分两级甚至三级井点，保证降水效果。
对于沟槽深度超过5m的基坑和沟槽，本方案不做讨论，另见深基坑专家论证方案。
第三章沟槽支护监测
1监测项目
沟槽开挖前，应由建设单位委托具备相应资质的第三方对沟槽支护实施现场监测。
监测单位应编制监测方案。
监测方案应经建设、设计、监理等单位认可，必要时还需与市政道路、地下管线、人防等有关部门协商一致后方可实施。
第三方监测并不取代施工单位自己开展的必要的施工监测，施工单位在施工过程中仍应进行必要的施工监测。
本工程沟槽支护的监测项目有：
普通撑板支护及钢板桩支护水平、垂直位移、沟槽周边地面沉降观测、地下水位观测。
2水平、垂直位移监控预警值、报警值
沟槽支护监测预警、报警值详见设计方案,设计方案未给定参照建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）。
3地下水位监测
（1）地下水位监测宜通过孔内设置水位管，采用水位计进行量测。
（2）地下水位量测精度不宜低于10mm。
（3）沟槽内地下水位当采用深井降水时，水位监测点宜布置在沟槽中央和两相邻降水井的中间部位；沟槽外地下水位监测点应沿沟槽、被保护对象的周边或在沟槽与被保护对象之间布置。
（4）潜水水位管应在沟槽施工前埋设，滤管长度应满足量测要求；承压水位监测时被测含水层与其他含水层之间应采取有效的隔水措施。
（5）水位观测管的管底埋置深度应在最低设计水位或最低允许地下水位之下3m～5m。
（6）水位管宜在沟槽开始降水前至少1周埋设，并宜逐日连续观测水位取得稳定初始值。
（7）沟槽内地下水位监测点不少于4点，开挖深度≤5m，1次/2d。
4变形观测点布置
在沟槽两侧坡顶沿板桩顶间隔10m布置，布设水平、垂直变形观测点。
各变形观测点应尽早布设，布设后立即测定初始值，监测频率见设计总说明，变形监测后应及时将监测成果汇总，发现异常应及时报告有关方共同研究对策。
5监测方法及精度
采用徕卡TCA2003精密电子全站仪，极坐标法对沟槽的水平位移进行监测；采用DINI03精密电子水准仪，水准测量法对沟槽垂直变形进行监测，作业精度满足《建筑变形测量规程》二级变形测量精度。
测量人员应及时整理观测资料，每观测两次应报观测结果，如在观测过程中，发现变形有突增情况，则要增加监测次数，并及时报告有关方面，确保沟槽及周围建筑物安全。
6人工巡检
（1）沟槽工程整个施工期内，每天均应进行巡视检查。
（2）沟槽工程巡视检查宜包括以下内容：
1）支护结构
<1>支护结构成型质量；
<2>支撑有无裂缝出现；
<3>支撑有无较大变形；
<4>支撑后土体有无裂缝、沉陷及滑移；
<5>沟槽有无涌土、流砂、管涌。
2）施工工况
<1>开挖后暴露的土质情况与岩土勘察报告有无差异；
<2>沟槽开挖分段长度、分层厚度及支锚设置是否与设计要求一致；
<3>场地地表水、地下水排放状况是否正常，沟槽降设施是否运转正常；
<4>沟槽周边地面有无超载。
3）周边环境
<1>周边管道有无破损、泄漏情况；
<2>周边道路（地面）有无裂缝、沉陷。
4）监测设施
<1>基准点、监测点完好状况；
<2>监测元件的完好及保护情况；
<3>有无影响观测工作的障碍物。
5）根据设计要求或当地经验确定的其他巡视检查内容。
<1>巡视检查以目测为主，可辅以锤、钎、量尺、放大镜等工器具以及摄像、摄影等设备进行。
<2>对自然条件、支护结构、施工工况、周边环境、监测设施等的巡视检查情况应做好记录。
检查记录应及时整理，并与仪器监测数据进行综合分析。
<3>巡视检查如发现异常和危险情况，应及时通知建设方及其他相关单位。
第四章雨季施工措施
按照历史经验廊坊地区7-9月为雨季，所以本工程施工主要在雨季进行。
在雨季施工时要采取以下措施保证安全、进度和质量：
（1）每天认真听天气预报，结合天气情况合理制定工序安排。
如遇下雨及时将管沟上空覆盖，禁止雨水冲刷边坡。
（2）实做好原材雨季现场的保护措施如现场应备齐，塑料布、帆布、草袋子等防汛物资。
（3）管沟开挖完成后及时在两侧设置挡水沿，杜绝路面雨水流入管沟内。
（4）下雨时安排专人沿管沟巡视，如有支撑变形情况及时汇报采取相应措施，做好雨后撑板、撑杠的加固。
（5）雨季施工现场成立抢险队保证每天夜间有专人值班，并做到雨声就是命令，下雨及时到达现场，从而保证雨天的现场安全。
（6）雨天设专人进行沟槽内排水泵检查巡视抽水，保证雨天的正常排水。
（7）定期疏通现场临时排水系统，以保证排水畅通。
（8）施工区和生活区规划和建设好雨水排放措施。
雨水经处理后按规定排放，防止水污染。
（9）对有害物质（如燃料、油料、旧材料等）通过有效措施处理后，
运至监理人指定的地点进行掩埋，以防泄露，污染水源。
（10）雨季土方开挖要及时做好安排，开挖一段，铺设一段，回填一段，防止雨水泡槽。
（11）在沟槽底作业面靠开挖侧0.5M处设置导流盲渠。
在盲渠上每5M处设置集水井，及时排除作业面的积水。
（12）在施工前，对职工进行安全知识培训。
并针对本工程在雨季施工的特点，进行雨季施工安全培训，使每个职工做到心中有数。
（13）特殊工种作业人员必须持证上岗，如电工、焊工等。
临时电源接取由专职电工负责。
（14）设专职安全员对现场施工经常巡视，发现有不安全行为和现象及时纠正。
发现不安全因素及时上报并进行处理。
（15）加强施工电缆、电线的检查加固，对大风暴雨期间不使用的电器设备，将其电源全部切断。
（16）机械棚要搭设严密，机电设备有防雨防淹措施，机动电掣箱要有防雨措施，漏电保护装置要安全可靠。
第五章环境、职业健康安全管理措施
1环境管理措施
1.1现场堆放的土方应遮盖；运土车辆应封闭，进人社会道路时应冲洗。
1.2对施工机械应经常检查和维修保养，保证设备始终处于良好状态，避免噪声扰民和遗洒污染周围环境。
1.3对土方运输道路应经常洒水，出口处铺设湿润的无纺布并派专人沿线巡视清扫防止扬尘。
2职业健康安全管理措施
2.1上下沟槽必须走马道、安全梯。
马道、安全梯间距不宜大于50m。
2.2拆除支撑前，应对沟槽两侧的建筑物、构筑物和槽壁进行安全检查，并应制定拆除支撑的实施细则和安全措施。
2.3机械开挖土方时，应按安全技术交底要求放坡、出土，严禁掏挖。
2.4挖掘机作业前应进行检查，确认大臂和铲斗运动范围内无障碍物及其他人员，鸣笛示警后方可作业。
2.5沟槽外围搭设不低于1.8m的护栏，设警示灯，并有专人巡视。
第六章成品保护
应定期复测和检查测量定位桩和水准点进行保护，并做好控制桩点的保护。
开挖沟槽如发现地下文物或古墓，应妥善保护，并应及时通知有关单位处理后方可继续施工，如发现有测量用的永久性水准点或地质、地震部门的长期观测点等，应加以保护。
在地下水位以下挖土，应在基槽两侧挖好临时排水沟和集水井，先低后高分层施工以利排水。
在有地上或地下管线、电缆的地段进行土方施工时，应事先取得有关部门的书面同意，施工中应采取措施，以防止损坏管线，造成严重事故。
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