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<<广州沥滘排水分区规划—污水管道系统规划>>,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D1200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 108mD820×12钢套管 A3焊接钢管 82mD1200 钢筋砼Ⅲ级”F”管 442mD1200×12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，W15～W3及W1～W3顶管段采用顶钢套管,内穿DN600双壁波纹管, 而W11～W13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（Q ml）、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（Q al+pl），第四系形成的残积粉质粘土（Q el）以及早期形成的基岩层（J、γ），砂岩、花岗岩。

(1)第四系全新统人工填土层（Q ml）①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，路基地段结构稍密实，其它结构松散。

层厚为0.30~9.80m,层顶高程11.8~19.28m,层底高程5.86~17.25m。

标贯试验14次，标贯击数10.05~4.8击，平均6.4击。

(2)第四系粉质粘土层（Q al+pl）②-1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1~2cm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0.70~13.70m,层顶高程6.62~16.61m,层底高程0.56~13.19m。

标贯试验122次，标贯击数3.5~11.8击，平均6.1击。

②-2淤泥质粉质粘土：浅灰色、灰黑色，很湿，软塑~流塑状，含少量的粉细砂及腐殖质，有腥臭味。

层厚为0.90~5.00m,层顶高程 3.61~9.28m,层底高程1.47~6.05m。

标贯试验4次，标贯击数3.9~3.2击，平均3.5击。

②-3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0.60~7.70m,层顶高程0.57~12.90m,层底高程2.03~9.52m。

标贯试验36次，标贯击数5.8~17.6击，平均9.5击。

②-4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10~20%的卵石，分选较差，次磨圆状，卵石直径一般在3~8cm，最大直径约10cm。

该层未穿透，层厚为0.20~11.50m,层顶高程0.88~11.57m,层底高程2.78~6.30m。

标贯试验64次，标贯击数7.2~21.2击，平均12.7击(3)第四系粉质粘土层（Q el）③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0.50~11.80m,层顶高程2.78~16.65m,层底高程4.18~13.35m。

标贯试验23次，标贯击数10.9~14.4击，平均12.5击。

(4)风化岩层④-1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1.10~1.2m,层顶高程-0.22~3.06m,层底高程-1.32~1.86m。

④-2全风化花岗岩(γ)：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1.40~6.20m, 层顶高程-4.18~14.99m,层底高程-2.02~11.89m。

标贯试验11次，标贯击数23.4~33.0击，平均28.5击。

⑤-1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0.50~1.40m, 该层埋藏普遍在11米左右，层顶高程-1.32~3.02m。

⑤-2强风化花岗岩(γ)：灰白色，黄褐色，灰绿色，结构破碎，岩芯呈半土半岩状，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0.60~6.5m, 层顶高程-2.02~17.25m,层底高程0.72~14.95m。

中风化花岗岩(γ):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0.30~6.80层顶高程0.72~14.95m,层底高程1.58~13.55m。

微风化花岗岩（γ）：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1.10~3.50m,层顶高程1.58~13.55m。

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1.60～8.00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 顶管井围岩类别及岩性一览表§3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φ7000mm,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φ5000mm，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：γ = （17*0.8 + 19*5.4 + 19.6*2.3）/8.5 = 18.97 (KN/m 3)c = （8*0.8 + 27*5.4 + 0*2.3）/8.5 = 17.9 (KPa)Ф= （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φ5500mm 。

井高度：井高为8500mm 。

b ）井壁结构计算顶进方向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1.5～2.0N — 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：q*sin θ*d θ式中： q — 作用于井壁的主动土压力标准值（kPa ）θ — 主动土压力的水平夹角r — 井外半径（mm ），本工程为2750mmq = γhtg 2（45°-Ф/2）= 18.97*8.5* tg 2（45°- 18.5/2）＝ 83.57（kPa ）N =q*sin θ*d θ＝q*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250mm×1000mm (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 * ρmin ＝ 350000*0.3% ＝ 1050(mm2)计算结果：竖井环向配φ16@200mm，As=1100mm2 > 1050mm2。

③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。

计算过程：环形截面面积A ＝π (d2 - d12) / 4＝π (55002 - 50002)/4 ＝ 4121250(mm2)全部纵向钢筋的最小截面面积As,min ＝ A * ρmin ＝ 4121250*0.30% ＝ 12364(mm2)计算结果：沉井竖向配φ16@200mm，As=16613mm2 > 12364mm2。

c）竖井垫层及底板设计竖井采用干封底，垫厚度以能保证钢筋砼底板顺利施工为准，本工程封底砼厚度为500mm，且预留底板的集水井，底板厚度为500mm，配筋为双层双向φ16@200。