深沟槽开挖排水施工方案2010-6-3

W-20～W-88段管网工程专项施工方案

一、工程概况

歇马镇污水处理厂针对歇马片区山地城镇特点，充分利用当地自然地形地貌特点的宗旨，总体上由西北向东南沿河道，顺着磨滩河（梁滩河）支流——唐家河修建污水管网。在镇区的主要道路修建污水主、支干管，将各支管接入污水主干管并最终排入污水处理厂。

从歇马地区污水量分布实况出发，本次所有污水管道随地势坡度，利用地势落差，采用重力流汇集后依次接入主干管,最终排向污水处理厂。

排污主截流干管（一级管网）的走向布置基本上是沿唐家河岸旁边进行设计的，截污干管起端位于歇马派出所，下穿唐家河河底后，沿唐家河河岸敷设，沿途预留收集污水支管，直至汇入位于唐家河与梁滩河交界处的歇马污水处理厂。

二、工程现状

目前，该排污管网工程截污主干管已完成了1360米，还剩下从W-20～W-39、W-56～W-65、W-70～W-88段共计长1260 米的截污主干管未施工，由于该施工段的地质条件和地理位置比较特殊，根据地质钻探报告资料和施工现场已开挖段开挖后的实际情况得知，排污管网沿唐家河一线地质构造（从表及里）基本上是由：回填土层→粉质粘土层→砂卵石层→泥（砂）岩层等依次构成 [见开挖沟槽地质构造示意图 ]。地质条件在不同的施工段略有不同，特别是在W-20～W-38施工段、W-56～W-88施工段，在沟槽开挖过程中，大部份沟槽回填土层深度达到了5～6米，个别地段沟槽

开挖深度竟然达到了8.7米甚至更深。由于排污管网均是沿唐家河河岸布置，排污管道的底标高要达到设计标高标准，比唐家河河面标高还低约2米高，鉴于本排污管网施工段特殊的地质条件和地理位置，如果按照常规的施工方法进行施工，低于河道水平面的管道施工段，在压力较大的地下水渗透作用下，受地下水浸泡着的砂卵层和粉质粘土层被很快液化形成流砂而失去应有的支撑力，从而导致整个沟槽边坡的垮塌，致使管道沟槽开挖工作根本无法正常进行，并且还极易造成重大人身伤亡事故的发生。本着从施工安全和保证施工质量的角度出发，施工单位在公司内部技术部门多次召开技术攻关和社会相关专家亲临现场指导，最终确定了本施工方案。

三、施工方法：

根据从现场局部段的试验情况看，要想保证该段管沟的正常施工，首先需要解决以下两个方面的问题：

第一就是管沟开挖出的土方，不能堆放在开挖沟槽两侧壁顶面，应采取‘边挖边运’的施工方法及时运走；如果两侧堆积过高的土方，土方堆积越高，其产生的土体侧压力越大，对基底的压力越大；

第二就是需要解决好管道沟槽液化流砂层部分的土体稳定和排除沟槽内的渗水问题。

（一）、有地下水位以上层沟槽土方的施工方法：

对有地下水位以上层沟槽段土方的开挖采用机械施工的方法进行施工。首先，根据施工图示尺寸，放出沟槽上口土方开挖控制边线，沟槽两侧壁的土方开挖按1：1的放坡系数进行控制；沟槽上口土方开挖宽度按设

计的管道底宽再加上沟槽两侧壁放坡计算宽度的总合值为准进行放线；沟槽下口土方开挖宽度按设计的管道底宽每边再加一米的宽度进行控制；沟槽开挖的深度以接近地下水位表面标高位置为准。由于该段管线地处西南大学科研基地，场地狭窄，且西南大学不同意将现场的空地用于堆土，因此，管道沟槽两侧就近范围内不具备现场堆土的条件，开挖出的沟槽土石方必须按照“边挖边运”的施工方法组织铁马运输车及时运至建设方指定的弃渣场堆放，待管道施工完毕后回填时再外运回填。为了准确掌握沟槽土方外运和取土回填部份的实际发生工程量，建设、监理及施工三方应分段（在8米左右为一段）进行工程量的收方签证工作。根据施工区域的地质条件，挖掘机械和运土车辆应尽量少去扰动粉质粘土层，饱和的粉质粘土经扰动后极易液化。

（二）、有地下水位以下层沟槽土方的施工方法：

待有地下水位以上层沟槽开挖好后，方可进行对有地下水位以下层沟槽段土方的开挖工作，并且必须采用人工开挖的施工方法进行施工。根据天气情况，确定排污沟槽的开挖时间。由于施工现场的特殊情况，沟槽土方开挖应尽量选择在天气晴好的日子开挖，挖好的沟槽必须在短时间内尽快完成随后的施工工作。沟槽土方开挖应分段进行，一次开挖长度应控制在8米左右为宜（即一根6米长波纹管的长度）。当沟槽开挖好后应及时进行波纹管的埋设及其相关的工作，回填到位后方可进行下一施工段，依次类推，直到完成所有施工段。人工开挖出的沟槽内土方，采用人力运输的方法从沟槽内运至离沟槽边10米外的地方暂时堆放，然后及时采用铁马

车外运至建设方指定的弃渣场，防止沟槽侧壁土方垮塌发生安全事故，同时，建设、监理及施工三方也应分段作好这部份工程量的收方签证工作。

（三）、稳定边坡的施工：

在本段排污管网沟槽施工过程中，边坡的稳定是保证施工安全的重要保障。在有地下水位以上层沟槽段土方的开挖工作完成后，应进行对该段沟槽土方处于有地下水位以下部份的粉质粘土层和砂卵层的稳定进行必要的防护处理，因为靠近唐家河一侧的排污管道的设计底标高要比唐家河河面标高低约2米，致使该段管沟内的砂卵层中的河沙和粉质粘土经水长期浸泡、在有压力地下水的渗透作用下，极易造成边坡失稳垮塌。鉴于此，该部位必须做特殊防护。

1、锚桩加固施工：

根据施工现场实际情况和地质情况，经多方研究和计算，决定采用Φ48钢管打入强风化泥岩层形成锚桩，并将钢管锚桩之间连接成整体，边坡两侧钢管同时形成有效的对撑形式。在钢管锚桩和边坡之间采用砂袋堵住流砂和粉质粘土，防止垮塌。

本工程采用钢管打入地下做边坡防护，基坑靠近唐家河一侧土体最高按3米计算，作为持力层的泥岩内摩擦角取φ1=82°，边坡土方综合内摩擦角取φ2=50°（忽略粘土的粘聚力作用），则计算需要打入泥岩钢管的深度h，同时保证钢管露出地面高度为1.5米，则有：

S≤[S抗]

S=K×1/6γ1（h+1.5）3tan（45°-φ2/2）

[S抗]= 1/6γ2h3tan（45°+φ1/2）

其中：K为静载系数，取K=1.2

γ1、γ2分别为泥岩和粉质粘土容重，取γ1≈γ2

h为打入泥岩深度

代入相关数据，得到h=0.63米。

按每根钢管可以防护边坡宽度为B，则有:

M=σW

M为边坡土方产生的应力：

M= K×B×1/6γ2H3tan（45°-φ2/2）

其中：K为静载系数，取K=1.2

γ2为粉质粘土容重，取γ2=2.7

H为露出地面部分钢管长度，H=1.5米

σ为普通钢管强度，取σ=205N/mm2

W为Φ48钢管的截面惯性矩，W=4.5×103

代入数据，得到B=0.25米。

根据上述计算得知，钢管锚桩打入页岩层深度为0.63米，钢管锚桩与锚桩之间的间距为0.25米。

2、构造要求：

在沟槽土方开挖完成后，立即进行钢管锚桩施工工作。钢管锚桩在沟槽两侧同时进行，当钢管锚桩打到要求深度后，用钢管将锚桩连接成一片完整的钢管架，在水平方向设置两道。同时将沟槽两侧的钢管架用钢管连接起来，形成对撑的形式，对撑钢管可以每隔1米范围设置，保证在管基