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1、第1章 頂管井設計 1工程概況1本工程位于廣州市南部，其污水系統屬瀝滘分區,根據,排水系統為分流制系統。南洲路肩負著轉輸工業大道南、江南大道南、大干圍路等范圍及南洲路周邊地區的污水，規劃設計管徑：北側為d900，南側為d600，污水排入南洲路下游的DN2500主干管，再轉輸排入瀝滘污水處理廠。2由于原有的污水管根本不能滿足該區域范圍污水排放的要求，以至工業大道南、江南大道南以及大干圍路的污水管無法接入，而臨時被溢流入雨水管道及就近河涌，嚴重污染河涌的水體，為保證該區域的污水能順暢地排到南洲路下游的污水主干管，對南洲路進行污水管連接完善設計。3本工程主干管為D1200 鋼筋混凝土管和D820及D2、1200鋼套管，施工方法采用頂管施工。DN300 HDPE雙壁波紋管 12mDN600 HDPE雙壁波紋管 108mD82012鋼套管 A3焊接鋼管 82mD1200 鋼筋砼 級”F”管 442mD120012鋼套管 A3焊接鋼管 140m4.工作井3座,接收井4座,馬路甲式檢查井(污水)19座5.根據廣州市污水治理公司圖紙章使用審批的要求，W15W3及W1W3頂管段采用頂鋼套管,內穿DN600雙壁波紋管, 而W11W13采用頂D1200鋼管;由于南洲路下地下管線較多,三條供水主干管、煤氣管、排水管和地鐵線。部分頂管管線位置位于主干道路邊，交通車流量很大，而且附近居民區密集，地下有電纜管線、通3、訊管線、供水管、排水管、煤氣管等。根據該分項工程基坑對周圍環境影響方面的要求，及綜合考慮頂管的施工工藝、技術設備能力和經濟等角度，為了工程的順利進行及不影響周圍的環境衛生，我司特編制了基坑開挖專項方案。2 工程地質水文條件2.1施工區域內地質情況據野外鉆探資料，本工程地質由地面往下主要是：人工填土（Qml）、第四系沖洪積形成的粉質粘土、淤泥質土、粉細砂、粗粒砂夾卵石（Qal+pl），第四系形成的殘積粉質粘土（Qel）以及早期形成的基巖層（J、），砂巖、花崗巖。(1)第四系全新統人工填土層（Qml）人工填土：淺黃色、黃褐色、紅褐色、淺灰色，由粘性土及風化碎塊填成，局部鉆孔偶見少量生活垃圾，干稍濕4、，路基地段結構稍密實，其它結構松散。層厚為0.309.80m,層頂高程11.819.28m,層底高程5.8617.25m。標貫試驗14次，標貫擊數10.054.8擊，平均6.4擊。(2)第四系粉質粘土層（Qal+pl）-1粉質粘土：灰黃色、紅褐色、黃褐色、淺灰色，濕，可塑，局部軟塑，含少量的粉細砂及12cm左右大小不等的卵石，次棱角狀，局部地段含有少量的腐殖質，有腥臭味，土質較均。層厚為0.7013.70m,層頂高程6.6216.61m,層底高程0.5613.19m。標貫試驗122次，標貫擊數3.511.8擊，平均6.1擊。-2淤泥質粉質粘土：淺灰色、灰黑色，很濕，軟塑流塑狀，含少量的粉細砂及5、腐殖質，有腥臭味。層厚為0.905.00m,層頂高程3.619.28m,層底高程1.476.05m。標貫試驗4次，標貫擊數3.93.2擊，平均3.5擊。-3粉細砂：黃褐色、灰白色、淺灰色、飽和，松散，以粉砂為主，局部含有少量的卵石、中粗砂等，含約10%的粘性土。層厚為0.607.70m,層頂高程0.5712.90m,層底高程2.039.52m。標貫試驗36次，標貫擊數5.817.6擊，平均9.5擊。-4粗礫砂夾卵石：淺黃色、黃褐色、灰白色，飽和，稍密中密， 局部松散，以粗礫石英為主，含有約1020%的卵石，分選較差，次磨圓狀，卵石直徑一般在38cm，最大直徑約10cm。該層未穿透，層厚為0.26、011.50m,層頂高程0.8811.57m,層底高程2.786.30m。標貫試驗64次，標貫擊數7.221.2擊，平均12.7擊(3)第四系粉質粘土層（Qel）粉質粘土：灰白色，黃褐色，紅褐色等，濕，可塑硬塑，含有少量的中細砂顆粒，局部鉆孔含有石英質粗礫砂，殘余原巖結構可見。該層未穿透，層厚為0.5011.80m,層頂高程2.7816.65m,層底高程4.1813.35m。標貫試驗23次，標貫擊數10.914.4擊，平均12.5擊。(4)風化巖層-1全風化砂巖：紅褐色，淺黃色，黃褐色，稍濕，巖芯呈堅硬土狀，遇水易軟化，原巖結構可辨。該層未穿透，揭露厚為1.101.2m,層頂高程-0.223.7、06m,層底高程-1.321.86m。-2全風化花崗巖()：灰白色，灰綠色，黃褐色，紅褐色，稍濕，巖芯呈堅硬砂土狀，遇水易散，主要成份為長石，石英及云母，原巖結構可辨。該層未穿透，揭露厚為1.406.20m, 層頂高程-4.1814.99m,層底高程-2.0211.89m。標貫試驗11次，標貫擊數23.433.0擊，平均28.5擊。-1強風化砂巖(J)：黃褐色，紅褐色，塊狀構造，巖芯呈半土半巖狀，裂隙發育，強度較高，局部夾中風化碎塊。該層未穿透，揭露厚為0.501.40m, 該層埋藏普遍在11米左右，層頂高程-1.323.02m。-2強風化花崗巖()：灰白色，黃褐色，灰綠色，結構破碎，巖芯呈半8、土半巖狀，主要成份為長石，石英及云母，裂隙發育，強度較高，局部夾中風化碎塊。該層未穿透，揭露厚為0.606.5m, 層頂高程-2.0217.25m,層底高程0.7214.95m。中風化花崗巖():灰白色，黃褐色，灰綠色，粗粒結構，塊狀結構，主要成份為長石，石英及云母，巖芯呈塊狀，柱狀，裂隙發育，裂面被鐵銹色浸染，強度高。該層未穿透，揭露厚為0.306.80層頂高程0.7214.95m,層底高程1.5813.55m。 微風化花崗巖（）：灰白色，黃褐色，灰綠色，粗粒結構，塊狀結構，主要成份為長石，石英及云母，巖芯呈塊狀，柱狀，裂隙發育，斷口處新鮮，強度高。該層未穿透，揭露厚為1.103.50m,層9、頂高程1.5813.55m。2.2施工區域內及鄰近地區地下水情況(1)地下水類型場地地下水為賦存于第四系地層中的孔隙水，水量較大，主要補給為大氣降水和石馬河河水的側向滲透補給，部分地段揭露出巖層中有少量基巖裂隙水。場地其它地層均為相對隔水層。場地地下水水位埋深一般為1.608.00米。(2)水的腐蝕性按強透水層考慮，地下水對管線鋼結構具弱腐蝕性，對砼結構具有中等腐蝕性，對砼結構中的鋼筋有弱腐蝕性；若按弱透水層考慮，地下水對管線鋼結構有弱腐蝕性，對砼結構和砼結構中的鋼筋具有中等腐蝕性。頂管井位置圍巖類別及巖性采用比較有代表性的ZK8號鉆孔數據，見表1-1【頂管井圍巖類別一覽表】：表1-1 頂管井10、圍巖類別及巖性一覽表序號地層編號巖土名稱厚度密度（KN/m3）凝聚力（Kpa）內摩擦角（度）承載力特征值（Kpa）1人工填土0.8017.08156021粉質粘土5.4019.0271213034粗礫砂夾卵石8.0019.60352203 逆作法豎井圍護結構方案設計根據頂管工作井土質較差的特點，具體情況見表1-1，及周邊的施工環境，頂管工作、接收井采用圓形結構，工作井凈空7000mm,采用護壁厚為450mm，的逆作法豎井作為基坑圍護結構，接收井凈空5000mm，采用護壁厚為350mm，的逆作法豎井作為基坑圍護結構，井結構高度暫按7.0m進行設計，采用C25商品混凝土。如圖1-1【頂管工作井圍護11、結構示意圖】所示：圖1-1 頂管工作井圍護結構示意圖工作井圍護結構具有整體性好、結構簡單、較穩定等優點。3.1豎井圍護結構設計(1)計算分析1)計算方法圍護結構設計的土層參數，見表1-1【頂管接收井圍巖類別一覽表】。根據本工程的地質資料數據計算圍護結構等效土層的物性參數： = （17*0.8 + 19*5.4 + 19.6*2.3）/8.5 = 18.97 (KN/m3)c = （8*0.8 + 27*5.4 + 0*2.3）/8.5 = 17.9 (KPa)= （15*0.8 + 12*5.4 + 35*2.3）/8.5 = 18.5（）2)計算荷載永久荷載：水土側壓，采用郎金土壓力理論進行12、計算。對于粘性土采用水土合算；對于砂性土采用水土分算。3)計算步驟a）豎井初步設計：尺寸設計：井凈空：外徑為5500mm。井高度：井高為8500mm。b）井壁結構計算1 井壁砼厚度設計圓形豎井在井筒穩定的條件下承受徑向均勻荷載。如圖1-2【圓形豎井井圈周邊土壓力分布圖】所示：圖1-2 圓形豎井井圈周邊土壓力分布圖井壁砼厚度按下式計算：t K*N/ fc式中：t 豎井井壁厚度（mm）K 保險系數，取1.52.0 N 井壁承受的軸向土壓力的合力（kN）fc 砼軸心抗壓強度設計值（N/mm）,C30為14.33N/mm其中：N = r*q*sin*d式中：q 作用于井壁的主動土壓力標準值（kPa） 13、主動土壓力的水平夾角r 井外半徑（mm），本工程為2750mmq = htg2（45-/2）= 18.97*8.5* tg2（45- 18.5/2） 83.57（kPa）N = q*sin*dq*r = 83.57*2.75 = 229.8 （kN）計算：t K*N/ fc 1.5*229.8/14.33 24(mm)取井壁厚度為t = 250mm。2 豎井環向鋼筋配設井壁的環向鋼筋按照構造規定配置豎向鋼筋。計算參數：單位井壁計算尺寸為250mm1000mm (寬高)。計算過程：矩形截面面積 A b*h 350*1000 =350000(mm2)全部縱向鋼筋的最小截面面積 As,min A * min 350000*0.3% 1050(mm2)計算結果：豎井環向配16200mm，As=1100mm2 1050mm2。豎井豎向鋼筋配設豎井在施工階段，其井壁的豎向最大拉力，等截面井壁的豎向鋼筋按照構造規定配置豎向鋼筋。