顶管沉井基坑支护设计方案工程概况

-42-顶管沉井基坑支护设计方案工程概况

1.1、工程概述本工程为某某，工程起点为某，终点为某，工管道主要为一根DN1200淡化海水球墨铸铁管，与两根DN1400热力保温钢管同槽施工,本设计为管道下穿XXXX顶管工程，均为套管使用，设计图纸中需顶进两根D2500mm钢筋混凝土管（用于淡化海水球墨铸铁管），一根D2000mm钢筋混凝土管（用于热力保温钢管），顶进长度均为79m，西侧设置一座顶管接收井，东侧布置一座顶管工作井，均落在绿化带内。施工范围位置示意图沉井工作井、接收井及顶管总图1.2、沉井结构概述工作井地面绝对标高为1.200m。工作井为四格矩形沉井，净尺寸为13.4m×34m，坑深9.5m，顶部低于地面0.5m，外壁厚1.0m，内隔墙厚0.8m。接收井地面绝对标高为3.790m，接收井为三格矩形沉井，净尺寸为23m×16m，坑深11.42m，顶部低于地面0.5m，外壁厚1m，内隔墙厚0.7m。工作井及接收井稳定水位深度为地面以下1.0m。顶管接工作井制做高度为9m，共分二节制作，二次下沉，第一、二节制作高度分别为6.6m、1.4m；剩余1m(包含顶板)在沉井入位后，进行浇筑。顶管接收井制做高度为10.92m，共分二节制作，二次下沉，第一、二节制作高度分别为6.65m、3.27m；剩余1m(包含顶板)在沉井入位后，进行浇筑。。沉井施工采用排水施工（井壁与隔墙同时浇筑下沉），基坑四周设置止水帷幕，坑底均采用搅拌桩进行地基处理。工作井构造平面图工作井构造剖面图注：±0.000m=1.200m工作井构造平面图工作井构造剖面图注：±0.000m=3.790m1.3、顶管概述D2500mm钢筋混凝土管，管内底标高为-4.378m，覆土深度（至高速路面，标高4.950m）6.578m；D2000mm钢筋混凝土管，管内底标高为-3.628，覆土深度（至高速路面，标高4.950m）6.878m。顶管管道竖向、水平位置示意图顶管纵断面示意图1.2、周围环境情况介绍本工程现地位于天津市滨保高速大神堂西互通立交以北约400m高速的两侧，工作井井壁距离滨保高速最近处约18.5m，沉井接收井井壁距离滨保高速最近处约17.0m，在工作井西侧垂直于管道轴线约8.6m处有一道DN1500mm输水管道,覆土深度约2m，管道材质为铸铁。其他侧施工场地宽裕，其余位置无重要构筑物需保护，无重要邻近管线。详见如下图。覆土约2m,距西区井壁约8.6mDN1500mm输水管道覆土约2m,距西区井壁约8.6mDN1500mm输水管道1.3、基坑支护设计概述1.3.1、工作井 工作井为四格矩形沉井，净尺寸为13.4m×34m，最大井格净尺寸为11.4m×11.4m，最小格净尺寸为11.4m×11.4m，最大格净尺寸为5.4m×9.5m，井高度9m，基坑深9.5m，顶部低于地面0.5m，壁厚1.0m。混凝土的强度等级为C45S6,二节为C50S6,抗冻F250。工作井工程现场现地坪高程为相对高程±0.000m（即绝对高程1.200m），进行沉井制作的地基加固、止水帷幕、降水施，完成后进行挖土，第一步土方开挖至-1.000m，挖深2m，在此标高进行沉井制作的地基加固，先满铺一层30cm厚粗砂，并在刃角位置浇筑一层0.3m厚、1.5m宽C20混凝土。工作井制作高度为9m，共分二节制作，二次下沉，第一、二节制作高度分别为6.6m、1.4m，其余部分在沉井后制作完成。外围设置双排双轴水泥土搅拌桩帷幕，直径750mm，间距500mm，桩长11m,下沉前，水泥搅拌桩进行地基处理，搅拌桩呈三角形布置，桩中心间距1.1m，直径500mm，桩长5.0m。双排双轴水泥土搅拌桩帷幕采用31.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入量15％，水灰比0.45-0.55。水泥搅拌地基加固桩采用41.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入量12％，水灰比0.60。基坑采用直径大口井进行降水，成井井径800mm，井管直径500mm，（大口井井深为坑深+1.0m），保证坑内地下水位降至开挖面标高以下0.5m。在沉井内设置4口降水井（每个格内各一口），在工作井的止水帷幕外侧顶进方向设置一口大口井，以备在顶管机进洞时，顶管注浆前临时抽水之用，同时降水井兼观测井之用。沉井基坑顶部四周设置环形截水墙，墙宽240mm，高300mm。防止地表水径流进入基坑。基坑开挖至坑底标高时沿内井壁周边作碎石盲沟，盲沟要求随挖随填，形成宽300mm，深400mm的盲沟，与降水井相连，形成排水系统。BAABAAB工作井平面图BBBBAA工作井地基加固平面图BAA工作井A-A剖面图工作井B-B剖面图1.3.2、接收井 接收井为三格矩形沉井，净尺寸为23m×16m，最大井格净尺寸为7.3m×14m，最小格净尺寸为5.5m×14m，井高度10.92m，基坑深11.42m，顶部低于地面0.5m，壁厚1.0m。混凝土的强度等级为C45S6,二节为C50S6,工作井抗冻F250。接收井工程现场现地坪高程为相对高程±0.000m（即绝对高程3.790m），设计规定第一步土方开挖至-1.000m，挖深2m，在此标高进行沉井制作的地基加固，铺设在基础底上面浇筑一层0.3m厚、1.5m宽C20混凝土。接收井制作高度为10.92m，共分二节制作，二次下沉，第一、二节制作高度分别为6.65m、1.27m、其余部分在沉井后制作完成。外围设置双排双轴水泥土搅拌桩帷幕，直径750mm，间距500mm，桩长14m,下沉前，水泥搅拌桩进行地基处理，搅拌桩呈三角形布置，桩中心间距1.1m，直径500mm，桩长5.0m。双排双轴水泥土搅拌桩帷幕采用31.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入量15％，水灰比0.45-0.55。水泥搅拌地基加固桩采用41.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入量12％，水灰比0.60。基坑采用直径大口井进行降水，成井井径800mm，井管直径500mm，（大口井井深为坑深+1.0m），保证坑内地下水位降至开挖面标高以下0.5m。在沉井内设置3口降水井（每个格内各一口）。沉井基坑顶部四周设置环形截水墙，墙宽240mm，高300mm。防止地表水径流进入基坑。基坑开挖至坑底标高时沿内井壁周边作碎石盲沟，盲沟要求随挖随填，形成宽300mm，深400mm的盲沟，与降水井相连，形成排水系统。AAAA接收井平面图AAAA接收井地基加固平面图接收井A-A剖面图1.4、工程地质、水文条件1.4.1工程地质条件根据本次勘察资料和《天津市地基土层序划分技术规程》(DB/T29-191-2009)，该场地埋深约20.00m深度范围内，现自上而下分述之：现自上而下分述之：1、人工填土层（Qml）全场地均有分布，厚度3.80～5.60m，底板标高为0.37～-1.41m，该层从上而下可分为2个亚层。第一亚层，杂填土（地层编号①1）：厚度为0.50～3.20m，呈杂色，松散状态，由碎石、砖块、废土等组成。其中在8、27、30、37、39、40号孔附近缺失该层。第二亚层，素填土（地层编号①2）：厚度为1.10～5.30m，呈褐色，可塑状态为主，黏土、粉质黏土质夹石子，土质欠均匀，结构性差，属高压缩性土。人工填土填垫年限小于十年。2、全新统中组海相沉积层（Q42m）厚度15.70～18.80m，顶板标高为0.37～-1.41m，该层从上而下可分为3个亚层。第一亚层，粉质黏土（地层编号⑥1）：厚度为1.40～5.70m，呈灰色，软塑状态，有层理，含贝壳，属中压缩性土。局部夹黏土、淤泥质粉质黏土、淤泥质黏土透镜体。第二亚层，粉土（地层编号⑥1t）：厚度为0.70～5.30m，呈灰色，湿、稍密～中密状态，无层理，含贝壳，属中(偏低)压缩性土。局部夹粉质黏土透镜体。第三亚层，淤泥质粉质黏土、粉质黏土（地层编号⑥2）：厚度一般为6.70～10.30m，呈灰色，流塑状态为主，有层理，含贝壳，属高压缩性土。局部夹黏土、淤泥质黏土透镜体。因淤泥质粉质黏土、粉质黏土物理力学性质相近，故剖面上统一按淤泥质粉质黏土表示。第四亚层，粉质黏土（地层编号⑥4）：厚度一般为4.70～6.00m，呈灰色，软塑状态，有层理，含贝壳，属高压缩性土。局部夹粉土、黏土透镜体。本层土水平方向上土质尚均匀，分布尚稳定。顶进示意典型土层剖面图顶进示意依据参考勘察报告，具体场地土层参数如下表：土层物理力学性质统计表土层厚度1（m）厚度2（m）w(%)r(kN/m3)IpILc(kPa)(°)c’(kPa)’(°)1-1杂填1.51.2（18.0）（8.00）（6.00）1-2素填1.11.934.518.418.10.71（8.00）（6.00）（10.00）（8.00）6-1粉质黏土1.2/31.518.813.40.9410.2314.9011.8715.126-1t粉土1.83.424.619.88.40.637.0427.827.9128.806-2淤泥质粉质黏土、粉质黏土0.93.9241.818.215.41.146.624.5411.149.51注：（1）土层厚度1为勘探孔#D4（工作井）、土层厚度2为勘探孔#D2（接收井）。（2）剪切指标为标准值，其余指标均为平均值,括号中为经验值。1.4.2水文地质条件：勘察期间测得场地地下潜水水位如下：初见水位埋深1.20～1.50m，相当于标高1.65～1.31m。静止水位埋深0.60～1.90m，相当于标高3.13～1.81m。拟建场地浅层地下水属潜水类型，主要由大气降水补给，以蒸发形式排泄，水位随季节有所变化，年变幅一般为0.50～1.00m。根据勘察报告提供基坑深度影响范围内土层渗透系数及其渗透性评价如下表。地基土渗透系数表地层编号岩性垂直渗透系数KV(cm/s)水平渗透系数KH(cm/s)渗透性①2素填土1.00×10-71.00×10-7极微透水⑥1粉质黏土1.50×10-63.00×10-6微透水⑥1t粉土5.03×10-56.68×10-5弱透水⑥2淤泥质粉质黏土、粉质黏土1.77×10-65.58×10-6微透水⑥4粉质黏土1.65×10-63.53×10-6微透水⑦粉质黏土1.00×10-63.92×10-6微透水⑧1粉质黏土1.63×10-68.62×10-6微透水1.4.3地基土承载力特征值：根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2011），结合《天津市岩土工程勘察规范》(DB/T29-247-2017)，按层位提供地基土承载力特征值fak如表1.5：地基土承载力特征值一览表地层编号岩性fak(kPa)⑥1粉质黏土90⑥1t粉土110⑥2淤泥质粉质黏土、粉质黏土85⑥4粉质黏土100⑦粉质黏土130⑧1粉质黏土140⑨1粉质黏土150⑩1粉质黏土1601.4.4不良地质作用本场地位于天津市滨海新区，根据区域地质资料，场地内不良地质作用主要为地面沉降及粉土轻微液化。该区域自1985～2016年以来累计沉降量为800～1200mm，2016年平均地面沉降量20～30mm，设计时应引起注意。场地埋深20.0m以上⑥1t层饱和粉土属轻微液化土层，该场地属轻微液化场地。管道设计及施工时应根据相应的规范要求，采取相应的抗液化措施。在本工程拟建场地范围内，除地面沉降及场地粉土轻微液化外，不存在其它影响拟建场地整体稳定性的不良地质作用。1.4.5特殊土本场地特殊性岩土为人工填土和软土。人工填土层（Qml）之杂填土（地层编号①1）：厚度为0.50～3.20m，呈杂色，松散状态，其中在8、27、30、37、39、40号孔附近缺失该层，分布不稳定；素填土（地层编号①2）：厚度为1.10～5.30m，呈褐黄色，可塑状态为主，黏土、粉质黏土质夹石子，属高压缩性土。人工填土填垫年限小于十年，设计及施工时应考虑填土对本工程的不利影响。软土主要为淤泥质粉质黏土、粉质黏土(⑥2)，流塑状态为主，属高压缩性土，在地震情况下易产生软土震陷，设计时应注意。1.4.6拟穿越地段地层适宜性分析与评价本次勘察深度范围内，揭露地层结构主要为上覆人工填土、粉质黏土、粉土。场地地基土基本竖向成层分布，总体各层土分布较稳定，土质较均匀。顶管段深度在自然地坪下6.00～8.50m左右，穿越土层以粉土(⑥1t)为主，局部为淤泥质土。顶管施工较为顺利，但位于潜水含水层中，含水较丰富，且粉土属弱透水层，顶管施工时易产生漏水等现象，应引起设计及施工注意。1.5、基坑工程的难点、重点和关键点经对本工程图纸资料的分析及现场实际状况，本工程沉井工程的难点、重点和关键点主要如下：1.5.1、本工程施工区域基坑位于滨保高速公路两侧，在沉井施工期间，文明施工和环保问题较为突出。土方施工中应严格控制扬尘的出现。1.5.2、土方开挖过程中，如何规划好运土临时道路是保证土方运输顺畅的重要保证措施。1.5.3、沉井施工关系到后续的顶管施工作业，因此应合理的编制施工进度计划，全面考虑影响因素，科学组织，保证材料、机械及人员供应，确保各分部分项工程质量