污水管道工程(沟槽深度大于5m)沟槽开挖与支护专项施工方案

污水管道工程沟槽深度大于5m 沟槽开挖与支护专项施工方案

一、工程概况

本工程污水管道埋深大多在4.5～8.0m范围内，管径有DN400、DN600、DN800、DN1000、DN1500、DN1650、DN1800等，其中DN400管径采用硬聚氯乙烯UPVC加筋管，管径DN600～DN1200的采用玻璃钢夹砂管，其余管径的采用企口式钢筋混凝土管。沟槽开挖深度大部分要大于5m。

拟建道路沿线主要为果园、村庄，河网交错、河塘密布。这些段落地面高程在3.5~4.5m之间，地势平坦，稍有起伏。

该段的地质情况自上而下为：①层为0.2～5.4m（一般土层厚度）粘性土；②1层为0.3～3.0m软塑状的粉质粘土夹粘质粉土，土质较好；②3-1层为1.2～5.1m稍密状态的砂质粉土；②3-2层为5.3～11.8m中密状态的灰色粉砂。

二、施工准备

由于路线较长，工期较紧，需要做好充足的施工准备。 2.1、施工队伍进场后，必须先进行场地的整理，及时进行测量放样，准确放出管道布置的轴线和沟槽开挖的边线。

2.2、机械设备与材料抓紧落实进场，所需的材料设备必须准备齐全，要满足规范设计要求。

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2.3、落实管道供应厂家，进行认真考查和认可，选定供应厂商，在保证质量的前提下，要求其具备足够的日生产能力，保证供应，满足施工进度要求。

2.4、管道施工前进行认真的技术质量安全交底，分工明确，责任到人。

三、施工安排及方法总说明

对于埋深很深的污水管道的施工，采用上部放坡开挖、下部钢板桩支护两次成槽的挖土方法，先考虑将表土（粘性土）挖除一层（2.0m左右），有效降低沟槽深度，然后进行井点降水，打设钢板桩，再开挖沟槽，采用2～3道顶撑支护，铺设管道。

四、施工方案

4.1、污水管道施工工艺流程

测量放线 → 第一次土方开挖 → 布置井点降水 → 打设钢板桩 → 沟槽开挖及支护 → 管道基础施工 → 铺设管道 → 污水井施工 → 磅水（闭水）试验 → 管道坞膀 → 沟槽回填 4.2、测量放线

根据设计施工图，测设管道中心线和污水井中心位置，设立中心桩。管道中心线和井中心位置经监理复核后方可在施工中使用。

根据施工管道直径大小，按规定的沟槽宽度测放出边线，开挖前用石灰划线来控制，对于井位置的确定通过在沟槽外两侧设置控制桩

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来进行控制，并记录两桩至井中心的距离，以备校核。 4.3、第一次土方开挖

按照测量放出的开挖线，进行第一次开挖，将表层1.5～3.0m厚的粘土层开挖，上口宽度按照管径的大小和开挖深度来确定，一般为12m左右，按照《市政排水管道工程施工及验收规范》(DBJ08-220-96)确定开挖边坡坡度为1：1，这样可以有效降低沟槽的深度，挖出的土离槽口尽量远，2m以上，堆土高度宜小于1.5m，或者尽量远离堆放，以减小土压力对沟槽的影响。

1：120002000堆土区原地面粘土层2000～3000

挖方安全边坡计算：

已知土的重度为Υ=18.0kN/m3，内摩擦角φ=26°，粘聚力c＝12kN/m2，为坡度1：1，开挖坡度角θ=45°。

由此得出，基槽边坡稳定时的允许开挖最大深度h： h=2*c*sinθ*cosφ/(Υsin2((θ-φ)/2)) > 5m

因此，按照1：1开挖表层2.0～3.0m能确保边坡的稳定。

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1：1<15001.51：11：1φgNtT面动滑hNGα

按照开挖3m深，其边坡的稳定安全系数为：

K＝ψs×c/（H×Υ）

根据H＝3.0m，开挖坡度角θ=45°，查得稳定系数ψs>12。 K>2.6

所以土坡处于稳定状态。 4.4、井点降水

由于污水管的埋深多在5.0m以上，为防止土层液化或管涌，沟槽采用板桩密排支撑，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。井点管埋设前视污水管埋深，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。

井点施工程序为：放线定位—冲孔—安装井点管—填砂砾滤料—铺设总管—联接管连接井点管与集水总管—与抽气设备连通—安装集水箱和排水管—开动真空泵排气—开动离心水泵抽水—观察地下水位变化。

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θ30003000槽钢板桩井点管100联接软管集水总管喷射泵机组 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；

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10050

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。 4.5、打设钢板桩

在第一次土方开挖的梯形沟槽中施打钢板桩，如果沟槽深度（第一次开挖底面至沟槽底部）大于5m的采用12m长国产拉森钢板桩；其余采用8m长槽钢板桩。打设前，在最后矩形沟槽两边外侧10cm放出打设线。槽钢板桩材料选用[25a槽钢，根据上海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

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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。

4.6、沟槽开挖及支护

沟槽开挖采用挖掘机进行，沟槽深度较大的，采用两台以上挖掘机传递挖土，其中一台为长臂挖掘机，确保土方开挖远离沟槽，对沟槽减少影响。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6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米处。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。

开挖的土方原则上就地堆置，但堆放高度不超过1.5m，施工时严格进行控制。堆置点离坑边距离不小于2m，以减小沟槽边堆土对沟槽壁侧向土压力，以确保沟槽的稳定性。

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100100顶撑井点管钢板桩 +1.50h沟槽顶面砂质粉土Υ1=19.0φ1=19.7-1.00h1粉砂层Υ2=18.5φ2=30.3-5.50沟槽底h3h2 按照最深7m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

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2000～3000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）/7.0＝18.68kN/m3 φ=（φ1*l1+φ2*l2）/l＝（19.7*2.5+30.3*4.5）/7.0＝26.51° （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＝3 6[f]*W/(Υ*Ka) 得： h＝3 6*200*874*100000/(18.68*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=2.0m，h1=2.2m，h2=1.6m，h3=1.2m。 采用三道支撑。

（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。

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A沟槽顶面7000DGMOB'QLR'RΥ（Kp-Ka)x N'1/3xBx1200 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*7.0=50.08kN/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－1.2*KaΥH=0 板桩入土深度x=1.95m

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3.5m以上。

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