1、第1章 顶管井设计 1工程概况1本工程位于广州市南部，其污水系统属沥滘分区,根据,排水系统为分流制系统。南洲路肩负着转输工业大道南、江南大道南、大干围路等范围及南洲路周边地区的污水，规划设计管径：北侧为d900，南侧为d600，污水排入南洲路下游的DN2500主干管，再转输排入沥滘污水处理厂。2由于原有的污水管根本不能满足该区域范围污水排放的要求，以至工业大道南、江南大道南以及大干围路的污水管无法接入，而临时被溢流入雨水管道及就近河涌，严重污染河涌的水体，为保证该区域的污水能顺畅地排到南洲路下游的污水主干管，对南洲路进行污水管连接完善设计。3本工程主干管为D1200 钢筋混凝土管和D820及D2、1200钢套管，施工方法采用顶管施工。DN300 HDPE双壁波纹管 12mDN600 HDPE双壁波纹管 108mD82012钢套管 A3焊接钢管 82mD1200 钢筋砼 级”F”管 442mD120012钢套管 A3焊接钢管 140m4.工作井3座,接收井4座,马路甲式检查井(污水)19座5.根据广州市污水治理公司图纸章使用审批的要求，W15W3及W1W3顶管段采用顶钢套管,内穿DN600双壁波纹管, 而W11W13采用顶D1200钢管;由于南洲路下地下管线较多,三条供水主干管、煤气管、排水管和地铁线。部分顶管管线位置位于主干道路边，交通车流量很大，而且附近居民区密集，地下有电缆管线、通3、讯管线、供水管、排水管、煤气管等。根据该分项工程基坑对周围环境影响方面的要求，及综合考虑顶管的施工工艺、技术设备能力和经济等角度，为了工程的顺利进行及不影响周围的环境卫生，我司特编制了基坑开挖专项方案。2 工程地质水文条件2.1施工区域内地质情况据野外钻探资料，本工程地质由地面往下主要是：人工填土（Qml）、第四系冲洪积形成的粉质粘土、淤泥质土、粉细砂、粗粒砂夹卵石（Qal+pl），第四系形成的残积粉质粘土（Qel）以及早期形成的基岩层（J、），砂岩、花岗岩。(1)第四系全新统人工填土层（Qml）人工填土：浅黄色、黄褐色、红褐色、浅灰色，由粘性土及风化碎块填成，局部钻孔偶见少量生活垃圾，干稍湿4、，路基地段结构稍密实，其它结构松散。层厚为0.309.80m,层顶高程11.819.28m,层底高程5.8617.25m。标贯试验14次，标贯击数10.054.8击，平均6.4击。(2)第四系粉质粘土层（Qal+pl）-1粉质粘土：灰黄色、红褐色、黄褐色、浅灰色，湿，可塑，局部软塑，含少量的粉细砂及12cm左右大小不等的卵石，次棱角状，局部地段含有少量的腐殖质，有腥臭味，土质较均。层厚为0.7013.70m,层顶高程6.6216.61m,层底高程0.5613.19m。标贯试验122次，标贯击数3.511.8击，平均6.1击。-2淤泥质粉质粘土：浅灰色、灰黑色，很湿，软塑流塑状，含少量的粉细砂及5、腐殖质，有腥臭味。层厚为0.905.00m,层顶高程3.619.28m,层底高程1.476.05m。标贯试验4次，标贯击数3.93.2击，平均3.5击。-3粉细砂：黄褐色、灰白色、浅灰色、饱和，松散，以粉砂为主，局部含有少量的卵石、中粗砂等，含约10%的粘性土。层厚为0.607.70m,层顶高程0.5712.90m,层底高程2.039.52m。标贯试验36次，标贯击数5.817.6击，平均9.5击。-4粗砾砂夹卵石：浅黄色、黄褐色、灰白色，饱和，稍密中密， 局部松散，以粗砾石英为主，含有约1020%的卵石，分选较差，次磨圆状，卵石直径一般在38cm，最大直径约10cm。该层未穿透，层厚为0.26、011.50m,层顶高程0.8811.57m,层底高程2.786.30m。标贯试验64次，标贯击数7.221.2击，平均12.7击(3)第四系粉质粘土层（Qel）粉质粘土：灰白色，黄褐色，红褐色等，湿，可塑硬塑，含有少量的中细砂颗粒，局部钻孔含有石英质粗砾砂，残余原岩结构可见。该层未穿透，层厚为0.5011.80m,层顶高程2.7816.65m,层底高程4.1813.35m。标贯试验23次，标贯击数10.914.4击，平均12.5击。(4)风化岩层-1全风化砂岩：红褐色，浅黄色，黄褐色，稍湿，岩芯呈坚硬土状，遇水易软化，原岩结构可辨。该层未穿透，揭露厚为1.101.2m,层顶高程-0.223.7、06m,层底高程-1.321.86m。-2全风化花岗岩()：灰白色，灰绿色，黄褐色，红褐色，稍湿，岩芯呈坚硬砂土状，遇水易散，主要成份为长石，石英及云母，原岩结构可辨。该层未穿透，揭露厚为1.406.20m, 层顶高程-4.1814.99m,层底高程-2.0211.89m。标贯试验11次，标贯击数23.433.0击，平均28.5击。-1强风化砂岩(J)：黄褐色，红褐色，块状构造，岩芯呈半土半岩状，裂隙发育，强度较高，局部夹中风化碎块。该层未穿透，揭露厚为0.501.40m, 该层埋藏普遍在11米左右，层顶高程-1.323.02m。-2强风化花岗岩()：灰白色，黄褐色，灰绿色，结构破碎，岩芯呈半8、土半岩状，主要成份为长石，石英及云母，裂隙发育，强度较高，局部夹中风化碎块。该层未穿透，揭露厚为0.606.5m, 层顶高程-2.0217.25m,层底高程0.7214.95m。中风化花岗岩():灰白色，黄褐色，灰绿色，粗粒结构，块状结构，主要成份为长石，石英及云母，岩芯呈块状，柱状，裂隙发育，裂面被铁锈色浸染，强度高。该层未穿透，揭露厚为0.306.80层顶高程0.7214.95m,层底高程1.5813.55m。 微风化花岗岩（）：灰白色，黄褐色，灰绿色，粗粒结构，块状结构，主要成份为长石，石英及云母，岩芯呈块状，柱状，裂隙发育，断口处新鲜，强度高。该层未穿透，揭露厚为1.103.50m,层9、顶高程1.5813.55m。2.2施工区域内及邻近地区地下水情况(1)地下水类型场地地下水为赋存于第四系地层中的孔隙水，水量较大，主要补给为大气降水和石马河河水的侧向渗透补给，部分地段揭露出岩层中有少量基岩裂隙水。场地其它地层均为相对隔水层。场地地下水水位埋深一般为1.608.00米。(2)水的腐蚀性按强透水层考虑，地下水对管线钢结构具弱腐蚀性，对砼结构具有中等腐蚀性，对砼结构中的钢筋有弱腐蚀性；若按弱透水层考虑，地下水对管线钢结构有弱腐蚀性，对砼结构和砼结构中的钢筋具有中等腐蚀性。顶管井位置围岩类别及岩性采用比较有代表性的ZK8号钻孔数据，见表1-1【顶管井围岩类别一览表】：表1-1 顶管井10、围岩类别及岩性一览表序号地层编号岩土名称厚度密度（KN/m3）凝聚力（Kpa）内摩擦角（度）承载力特征值（Kpa）1人工填土0.8017.08156021粉质粘土5.4019.0271213034粗砾砂夹卵石8.0019.60352203 逆作法竖井围护结构方案设计根据顶管工作井土质较差的特点，具体情况见表1-1，及周边的施工环境，顶管工作、接收井采用圆形结构，工作井净空7000mm,采用护壁厚为450mm，的逆作法竖井作为基坑围护结构，接收井净空5000mm，采用护壁厚为350mm，的逆作法竖井作为基坑围护结构，井结构高度暂按7.0m进行设计，采用C25商品混凝土。如图1-1【顶管工作井围护11、结构示意图】所示：图1-1 顶管工作井围护结构示意图工作井围护结构具有整体性好、结构简单、较稳定等优点。3.1竖井围护结构设计(1)计算分析1)计算方法围护结构设计的土层参数，见表1-1【顶管接收井围岩类别一览表】。根据本工程的地质资料数据计算围护结构等效土层的物性参数： = （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)计算荷载永久荷载：水土侧压，采用郎金土压力理论进行12、计算。对于粘性土采用水土合算；对于砂性土采用水土分算。3)计算步骤a）竖井初步设计：尺寸设计：井净空：外径为5500mm。井高度：井高为8500mm。b）井壁结构计算1 井壁砼厚度设计圆形竖井在井筒稳定的条件下承受径向均匀荷载。如图1-2【圆形竖井井圈周边土压力分布图】所示：图1-2 圆形竖井井圈周边土压力分布图井壁砼厚度按下式计算：t K*N/ fc式中：t 竖井井壁厚度（mm）K 保险系数，取1.52.0 N 井壁承受的轴向土压力的合力（kN）fc 砼轴心抗压强度设计值（N/mm）,C30为14.33N/mm其中：N = r*q*sin*d式中：q 作用于井壁的主动土压力标准值（kPa） 13、主动土压力的水平夹角r 井外半径（mm），本工程为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）计算：t K*N/ fc 1.5*229.8/14.33 24(mm)取井壁厚度为t = 250mm。2 竖井环向钢筋配设井壁的环向钢筋按照构造规定配置竖向钢筋。计算参数：单位井壁计算尺寸为250mm1000mm (宽高)。计算过程：矩形截面面积 A b*h 350*1000 =350000(mm2)全部纵向钢筋的最小截面面积 As,min A * min 350000*0.3% 1050(mm2)计算结果：竖井环向配16200mm，As=1100mm2 1050mm2。竖井竖向钢筋配设竖井在施工阶段，其井壁的竖向最大拉力，等截面井壁的竖向钢筋按照构造规定配置竖向钢筋。