最新专项方案工作坑文档格式.docx
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1、坑底净宽
W＝D＋（2.4～3.2）
式中 W──工作坑底宽度（m）；
D──顶进管子外径（m）；
2、工作井井底长度
L＝L1＋L2＋L3＋L4＋L5
式中 L──工作坑底长（m）；
L1──管子顶进后，尾端压在导轨上的最小长度，一般留0.2米；
L2──每节管子长度（m）；
L3──出土工作间隙，根据出土工具确定,一般为1.0～1.5m；
L4──千斤顶长度（m）
L5──后背所占工作坑厚度（m）。
宽度：
W＝D＋（2.4～3.2）=1.8+3.2=5.0m
长度：
L＝L1＋L2＋L3＋L4＋L5=0.2+3.0+1.5+1.3+1.5=7.5m
五、工作井的设计工况
1、旋喷桩预支护
本工程采用旋喷桩对井周土体加固进行预支护，土体加固高压旋喷桩桩径为50cm，桩长为16m，每一工作井周共有68根。
旋喷桩加固强度为3MPa，渗透系数小于10cm/天。
桩的垂直度偏差不得大于1.5%，桩位偏差不得大于50mm。
具体如下图所示：
六、逆作法工作井施工
旋喷桩预支护施工完成，桩体强度达到设计要求后，方可进行基坑土方的开挖和混凝土逆作法的施工。
设计图如下：
第四章工作井顶力计算及后背设计
工作井后背承受最大顶力
参照GB50268-2008和CECS246:
2008，顶力计算公式如下：
F0=π*D1*L*fk+NF
式中：
F0-----总顶力标准值（kN）
D1-----管道外径（m）
L-------管道设计顶进长度（m）
fk------管道外壁与土的平均摩阻力（KN/m2），取16
NF-------迎面阻力NF=π*（D1-t）*t*R，由于本工程采用人工顶管，所以取NF=0
F0=3.14*1.8*58*16=5245.056KN
根据地勘资料取得的土壤地质参数和以上计算公，我们选择管道中每座工作井所顶进最大管径和最长顶距作为计算参数，计算该座工作井的承受的最大定力，为确保计算顶力满足作业要求，在以上计算结果的基础上，乘以1.3的安全系数作为保障。
具体见下表：
序号
所在位置
管径
埋深
井间距
计算顶力
（KN）
1
D1500
10.5
58m
6818.67
七、中继间的设置
根据以上计算可以看出，本工程所实施的顶管工程最大顶力为1606吨，最小顶力为846吨。
该工程各顶管施工井段采用一次顶进明显不现实，需采用中继间技术予以解决定力较大的问题。
由于本工程管道地处砂层地质，摩阻力相对较大，因此中继间的设置距离相对较短。
中继站的位置和数目一般是根据所预测顶进力以及作用在管道上的允许顶进力Fpipe来确定，或者根据中继站的最大顶进力来确定，计算公式如下：
其中：
i——中继站的数目（取整数）；
F——总的顶推力；
Fpipe——管道允许顶推力；
参照规范《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》（JCT640-2010）和《混凝土和钢筋混凝土排水管》（GBT11836-2009）中可以查得：
D1500mm钢筋混凝土顶管的管道允许顶推力Fpipe=KN。
通过计算可确定本工程各顶管施工所需设置的中继间数如下表：
计算顶力（KN）
中继间数
10.5m
1、中继站间长度
第一个中继站的间距（L1）：
S——施工中的迎面阻力；
R——位于中继站前部的管道与地层之间的摩擦阻力。
本工程中顶管施工采用的是钢制格栅式人工顶管机头，施工中的迎面阻力可以忽略。
查阅规范CECS246-2008可知，中继站前部的管道与地层之间的摩擦阻力R=400.由此可以得到第一个中继间距管端头的距离为L=/=m，取整为25米。
其余中继间可按剩余管道距离平均分配。
2、中继间的组成
中继站主要由多个顶推油缸、特殊的钢制外壳、前后两个特殊的顶进管道和均压环、密封件等组成，顶推油缸均匀地分布于保护外壳内。
中继站结构由以下部分组成
①短行程千斤顶组（冲程一般为15-30cm），千斤顶的规格和性能要求一致。
②液压、电器、操纵系统。
③壳体和千斤顶紧固件、止水密封圈。
3、中继站油缸的安装应符合下列要求
①中继站油缸宜固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点应在管道中心的垂直线上；
②当中继站油缸多于一台时，宜取偶数，且其规格宜相同；
当规格不同时，其行程应同步，并应将同规格的中继站油缸对称布置；
③中继站油缸的油路应并联，每台中继站油缸应有进油、退油的控制系统。
④中继站吊放入工作坑后，应认真检查各项工作部件是否正常，安装完毕后应进行试顶。
根据规范要求和施工经验，当总推力达到中继站总推力40%~60%时，就应安放第一个中继站，此后，每当达到中继站总推力的70%~80%时，安放一个中继站。
第一个中继站一般应安装于顶管机后20~40m，它不但要克服地层的摩擦力，还要克服切削刀盘向前顶进的反作用力。
如果施工中的摩擦阻力比预期的要小，则可以相应加大中继站的间距，一般可设计为100m。
；
相反，则应适当减小其间距。
当主顶千斤顶达到中继站总推力的90%时，就必须启用中继站。
八、顶管设备的选择
为合理利用资源，本工程拟选用顶管主要设备如下：
序
号
选用设备
规格
数量
中继间
500吨千斤顶
九、工作井顶管施工后背设置
后背承受管子顶进的的全部水平顶力，将顶力均匀地分布在后座墙上。
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，压缩变形随之消失。
这种弹性变形现象是正常的，但后背必须具有足够的强度，刚度和稳定性，顶管中，不允许发生相对位移的弹性变形，不允许的压缩变形导致后背破坏。
为减少后背此类变形，在本次设计中，混凝土逆作法最下层钢筋混凝土板体尺寸为5.0m×
3.0m，厚度设为90cm，，简要计算后背土体的稳定性。
后背土体稳定计算式：
P≤FP／K
FP----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1.5）
FP=
rH2KP+2CH
r----土的天然重度（取18.5KN／m3）
KP----被动土压系数KP=tg2（45°
+φ／2）
H-----工作井高度
C-----土的粘聚力（后背土体基本位于砂层，所以C=0）
φ------土的内摩擦角（取16°
）则：
计算如下：
FP=1／2rH2KP+2CH
=
×
18.5×
10.52×
tg2（45°
＋
）
=1/2*18.5*10.52×
1.32=1346KN
顶进后背压强计算
通过计算核定58Md1500顶力为：
F0=1.3*π*D1*L*fk=6818.67KN
P=6818.67／（5.0×
3.0）=454.58KPa
FP／K=1345/1.5=897KPa
由以上计算得知：
P≤FP／K，完全满足后背土体稳定性验算条件。
参照以往顶管施工经验，在工作井顶管施工后背设置方面，在进行混凝土护壁施工时，将工作井管道顶进的两面混凝土墙面中，通过加密进出洞口混凝土钢筋和加厚后背墙体混凝土厚度的方法，增强后背抵抗管道顶进的顶力。
后背的支设的其它方面可以采用普通的钢木组合形式：
紧贴垂直的后座墙，放置横竖双排40×
40×
500CM方木，高4米，宽4米，排放方木时应注间第一根方木应卧于工作坑底下1.3米左右,使千斤顶的顶力中心在后背高度1/3——1/2之间，然后将2m*2m厚30mm的钢板贴于方木，之后将工字钢紧贴于钢板。
在安放钢板、工字钢时，需将受力中心布置在方木距底高度在1/3附近，使千斤顶后座位置达到受力扩散最佳。
从而均匀地将定力传递至后背墙体，不发生受力偏移，确保管口受力均匀，有利于保护管口和顶进方向不偏位。
一十、工作井基础及导轨安装
1、工作井基础采有C30混凝土基础，厚度30CM。
2、导轨采用重型钢导轨，两根导轨距离控制在管径的0.45——0.6倍之间。
导轨内距按下式计算：
A=2
A——两导轨间距（mm）；
D——管外径（mm）；
h——导轨高（mm）；
e——管外底距枕铁顶面间距（mm）。
安装导轨时,应首先利用垂球和直尺确定导轨的间距和平面位置,然后测出导轨各点的实际高程,并与设计高程相比较,确定导轨的高程调整量后进行安装.
安装导轨的技术要求:
安装后的导轨应当牢固,不得在使用中产生位移;
两导轨应顺直、平行，等高或略高于该处管道的设计高程，其纵坡应管道设计坡度相一致。
一十一、顶管工作坑坑上布置
工作坑上架设工字钢和方木，用木板铺盖，平台上用Φ50钢管作护拦，扣件连接，中间留下管、出土信道，坑角留工作人员上下的箱式组合梯架。
第五章工作坑开挖支护施工
1.顶管工作井施工工艺流程
a）施工流程
顶管工作井支护施工工艺流程为：
平整场地→测量放线→探槽探坑→钻机就位→旋喷桩施工→第一版土方开挖→第一段钢筋制作→第一段模板安装→第一段井体浇筑→拆模→第二段土方开挖→第二段钢筋制作→第二段模板安装→第二段井体浇筑→拆模→第三段土方开挖→第三段钢筋制作→第三段模板安装→第三段井体浇筑→拆模→第四段土方开挖→第四段钢筋制作→第四段模板安装→第四段井体浇筑底板浇筑→封底→管道顶进。
b）准备工作
1现场调查，选择距离施工现场较近地段，设置项目部，确定办公生活及施工所需电源、水源等；
2测量放线，准确定位出管道走向、井位位置以及与周边的建筑物相对位置，确定施工占地和围挡范围，并与当地街办、交警部门协调沟通；
3探槽：
在基坑开挖前，使用洛阳铲，人工对开挖范围内的地下地质情况进行勘探，深度在管道埋深以下2M，对比地勘资料，评价其准确性，如有出入及时与设计部门、建设单位沟通；
4探沟：
在划定的开挖工作坑边线内，在坑的中央位置沿纵向、横向两个方向分别挖探沟，每次深度为60cm---100cm，确保机械开挖中无其它地下管线受到破坏。
5制定材料、劳力和设备计划，购置防尘及冲洗设备，搭建临时设施。
6召开专家论证会，并与其它相关部门沟通联系，办理占道开挖手续，完成与地下管线单位的会签，确保施工期间对地下管线的监护。
2.旋喷桩施工
为增加本次顶管施工工作坑稳定性、安全性，工作井预支护采用高压旋喷桩进行以。
就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管，钻入土层的预定位置，然后将浆液依高压流的形式从喷嘴里射出，冲击破坏土体，高压流切割搅碎的土层，呈颗粒分散，一部分被浆液和水带出钻孔，另一部分则与浆液搅拌混合，随着浆液搅拌混合，喷浆管不断以360°
回转提升，随着浆液的凝固，组成具有一定的强度和抗渗能力的作用。
1、施工准备
①、找平、清理土方
在开顶管坑部位进行清表、找平后，用彩钢临时围挡。
旋喷桩成型后再清除多余土方。
②、旋喷桩布置
旋喷桩支护在顶管坑周围布置单排旋喷桩，桩径500㎜，桩长16m，每一工作井共设置旋喷桩58根，旋喷桩加固强度不小于3MPa。
（2）旋喷桩浆液水灰比1：
5，采用32.5R的普通硅酸盐水泥。
③施工工艺
A、钻机就位：
钻机安置平稳、钻杆垂直、钻头对准孔位中心。
B、钻孔插管：
采用76型旋转钻机，钻进深度为15米。
C、喷射注浆：
水泥浆液应在喷注前一小时内搅拌，当喷嘴达到设计高程喷注开始时先送高压力及喷射压力及喷浆量后再边旋转边提升，以防浆管扭段，钻杆的旋转和提升必须连续不断。
D、冲洗及移动机具：
当喷射提升到设计高程后，即告旋喷结束，此时应立即拔出注浆管，用水清洗包括泥浆泵和高压泵，管内机内不得残存浆和其他杂物，然后将机具设备移动下一个孔位。
④施工技术要求
A、旋喷桩施工时，钻机就位机座要平移，立轴要与孔位正对，并保持钻机垂直度。
B、喷射注浆时要检查高压设备和管路系统，泵压必须满足施工要求。
C、旋喷桩施工工艺参数如下：
旋喷压力：
20～24Mpa
旋转速度：
20～25r.p.m
提升速度：
30—35㎝／min
泵量：
70～90L／min
水灰：
1：
5
可根据施工情况适当调整工艺参数，注意返浆情况，做好记录。
D、注浆管分段提升的搭接长度不得小于100㎜。
E、所有水泥浆水灰比按设计规定严格执行，禁止使用受潮或过期水泥，喷射过程中，防止水泥浆沉淀。
F、施工中应符合《建筑地基处理技术规范》﹙JGJ79—2012﹚
⑤旋喷桩工程质量检验及要求
旋喷桩质量检验包括材料检验及水泥土强度检验
A、原材料检验
旋喷桩原材料主要为水泥，其检验主要为水泥强度及安定性检验，具体标准见钢筋混凝土规范。
B、水泥土强度检验
旋喷桩强度试验为水泥土的抗压强度试验，即为旋喷桩返浆在标准养护条件下的抗压强度，每个工作日取一组试块，一组试块为3个，试块尺寸为70.7㎜×
70.7㎜×
70.7㎜。
C、质量要求
旋喷固结体系在地层下直接形成属于隐蔽工程，因而不能直接观察到旋喷桩体的质量，必须同科学的比较切合实际的方法坚定。
要求固结具有一定的整体性和均匀性，倾斜度不得大于1.5％，有效直径，强度特性（包括轴向压力、水平推力、抗酸碱性、抗冻性和抗渗性）等符合工程要求。
质量检查包括以下内容：
开挖检查：
一般限于浅层，全面检查喷射固结体质量，固结体形状、整体性、均匀性和垂直度。
室内实验：
开挖后制作固结体标准试件，进行各种力学物理性试验。
⑥施工要点及注意事项
A、喷注中途发生机械故障时，应停止提升和喷射以防桩体中断，同时立即排除故障。
如泵压增高也不出浆，则是喷嘴堵塞，泵压达不到要求值则可能是高压部分密封性能不好，连接处或旋转处漏浆、漏水。
B、冒浆的处理：
在旋喷过程中，往往有一定数量的土粒随着一部分浆液沾着注浆管管壁冒出地面，通过对冒浆的观察，可以及时了解土层状况，旋喷的大致效果和旋喷合理性等。
根据经验，冒浆（内有土粒、水及浆液）量小于注浆量20%者为正常现象，超过20%或完全不冒浆时应查明原因并采取相应措施：
1）若地层中有较大空隙引起的不冒浆，则可能在浆液中掺加适量的速凝剂，缩短固结时间，使浆液在一定范围内凝固。
另外还可以在空隙地段增大注浆量，填满空隙后再继续正常施工。
2）冒浆过大的原因，一般是有效喷射范围与注浆量不相应，注浆量大大的超过旋喷固结所需的浆量所致，减少冒浆的措施有三种：
①提高喷射压力。
②适当缩小喷嘴孔径。
③加快提高和旋转速度。
3）由于浆液析水、收缩，固接体顶部有可能出现凹穴，一般深0.3m-1.0m，必须采取措施予以消除。
对于新建地基可以直接再次注入浆液填满凹穴。
3.
土方开挖
依据管道设计埋深以及每节模板的高度，本次基坑逆作法钢筋混凝土护壁每节的高度不超过3m，由上向下第一节钢筋混凝土护壁厚度为30cm，第二节钢筋混凝土护壁厚度为40cm，第三节钢筋混凝土护壁60cm。
土方开挖前应对基坑周边硬化，并设置挡水墙，防止雨水浸入，雨过天晴复工前，必须检查土壁的稳定性；
基坑周边2米范围内荷载限值为20KPa。
开挖过程中，严密关注旋喷桩桩体变化情况，防止坑壁坍塌；
工作井土方开挖遵循“开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖”的原则进行开挖与支撑；
新增设结构圈梁：
在每段结构底部设置20cm*20cm圈梁，加强侧墙结构抵抗周边土压力的强度及刚度，同时可提供有效的抗滑效果，确保成型混凝土护壁稳定，防止混凝土护壁出现“下坠”现象。
每层开挖深度不大于3米。
每一段开挖后及时进行钢筋混凝土护壁施工，每一段从坑壁开挖至浇筑完混凝土所用时间不超过5天。
（一）钢筋工程
1、所有钢筋接头宜采用机械连接或焊接，机械连接接头类型及质量应符合《钢筋机械连接通用技术规程》（JGJ107-2010）；
焊接接头的种类钢筋工程
2、原材料的质量控制
A钢筋进场按照规定检查钢筋出厂证明书和试验报告单；
根据每捆钢筋标牌按炉罐（批）号及直径分别堆放在钢筋棚内。
钢筋距地面30cm以上，并做好标识。
B严禁带有颗粒或鳞片状老化锈蚀的钢筋进场。
C钢筋进场后，立即取样进行复检，钢筋的各种规格、型号、机械性能、化学成份等必须符合设计或施工规范要求。
经复检合格后，方可使用。
3、钢筋的制作
A：
钢筋在钢筋加工场内集中加工。
在加工前，应对基坑尺寸实际测量，根据施工各段结构实际情况提出加工方案，加工材料表。
B：
钢筋表面洁净，粘着的油污、泥土、浮锈等必须清除干净。
C：
钢筋用机械调直，经调直后的钢筋不得有局部弯曲、死弯、小波浪形等。
D：
钢筋切断时，根据钢筋下料表中编号、直径、数量、尺寸进行搭配，先断长料，后断短料，尽量减少钢筋接头，节约钢材。
E：
钢筋的弯曲、成型
钢筋弯曲采用弯筋机弯曲（小直径钢筋可采用人工弯曲），钢筋弯钩形式有三种，分别为半圆钩、直弯钩和斜弯钩。
钢筋加工容许偏差见下表。
钢筋加工容许偏差表（表4-2）
项目
允许偏差mm
检验频率
检验方法
范围
点数
冷拉率
不大于设计规定
每根（每一类型抽查10%且不少于5根）
用尺量
2
受力钢筋成型长度
+5；
-10
3
弯起钢筋
弯曲点位置
±
20
弯起高度
0；
4
箍筋尺寸
-5
用尺量，
4、钢筋连接
针对本工程特点，工期紧、钢筋工程数量大，主体结构钢筋采用闪光对焊、搭接焊和直螺纹连接的方式。
钢筋接头采用搭接焊时，焊缝长度单面焊为10d，双面焊为5d，焊缝高度h≥0.3d，并不小于4mm，焊缝宽度0.7d，并不得小于10mm。
1）电焊过程中电焊机使用注意事项：
①接地线应与钢筋接触良好，防止因引线（弧）烧伤钢筋。
②根据钢筋的级别、直径、接头形式和焊接位置，选择适宜焊条，保证焊缝与钢筋熔合良好。
③焊接过程中及时清渣，焊缝表面光滑平整。
2）绑扎接头
当受力钢筋直径小于22mm时，为了施工方便，可采用绑扎接头，绑扎接头两根钢筋搭接长度符合技术规范要求，各受力钢筋绑扎接头位置相互错开，从任意绑扎接头中心到1.3倍搭接长度的区段内，有绑扎接头的受力钢筋截面面积，占受力钢筋总截面面积的百分率受拉区不超过25%，受压区不超过50%。
5、钢筋安装
钢筋由现场加工场加工完毕后，用平板车运到吊车附近（少量用人工运），再用吊车吊到待安装地点。
钢筋焊接骨架尺寸允许偏差值、钢筋绑扎位置允许偏差值见下表。
钢筋绑扎、焊接允许偏差表（表4-4）
允许偏差（mm）
范围
点数
顺高度方向配置两排以上受力钢筋的排距
每个构件或构筑物
用尺量
受力钢筋间距
梁、柱
10
在任一断面量取每根钢筋间距最大偏差值计1点
板、墙
基础
箍筋间距
绑扎+20
焊接+10
保护层厚度
+10
同一截面内受拉钢筋接头占钢筋总截面积
≯25%
点数计算截面面积
（二）模板工程
1、模板工程的材料要求
选择的模板及其支撑体系不能是脆性大、严重扭曲和变形的木材
能够保证工程结构和构件的位置、形状、尺寸符合设计要求。
具有足够承载能力、刚度和稳定性，能可靠地承受新浇筑砼的重量和侧压力，以及在施工过程中所产生的各种荷载，做到不变形，不破坏、不倒塌。
构造力求简单，拆装方便，便于钢筋的绑扎与安装，并满足砼的浇筑及养护要求。
模板的接缝严密、平整、不漏浆，支立前清理干净并涂刷隔离剂。
模板的接缝处使用玻璃胶或海绵胶条堵塞。
F：
模板支撑体系的下支撑面必须坐落在坚实的基础上，并有足够的支撑面积。
立模前必须准确放样。
模板初步安装完毕后，用全站仪（或J2经纬仪）校正轴线，然后固定牢固，以确
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