一、工程概况
遵义市播州区土寨污水处理厂工程场地位于遵义市播州区桂花街道，污水处理总规模为10万m3/天，分近期和远期进行建设，近期建设处理规模为5万m3/天。污水处理厂2根污水管道须下穿川黔铁路，下穿里程为川黔铁路K287+776，与铁路交角90°，污水管道设计压力0.4MPa，管材为DN1000螺旋焊接钢管。本次设计采用顶进2根套管的方式下穿川黔铁路，套管选用D01500×230mm钢筋混凝土管，待套管下穿铁路后，将DN1000污水管道分别敷设于2根套管内。铁路安全保护区范围内除顶管段外，其余污水管道套管采用挖沟直埋的方式施作。套管覆土深度不小于0.6m。穿越位置如下图所示：
图1下穿示意图
二、设计依据
1．建设单位提供的1：500地形图资料；
2．建设单位提供的《遵义市播州区土寨污水处理厂工程岩土工程勘察报告》；
3．建设单位提供的《遵义市播州区土寨污水处理厂工程-厂外管线工程施工图》（无锡市政设计研究院有限公司，2018.02）
4．相关规范和标准：
（1）《铁路安全管理条例》（中华人民共和国令第639号）；
（2）《铁路技术管理规程》（普速铁路部分，TG/01-2014）；
（3）《普速铁路工务安全规则》（铁总运【2014】272号）；
（4）《铁路营业线施工安全管理办法》（铁运【2012】280号）；
（5）《成都局集团公司营业线施工安全管理实施细则》（成铁施工【2018】58号）；
（6）《铁路桥涵设计规范》（TB 10002-2017）；
（7）《铁路路基设计规范》（TB 10001-2016）；
（8）《铁路隧道设计规范》（TB 10003-2016）；
（9）《铁路桥涵混凝土结构设计规范》（TB 10092-2017）；
（10）《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB 10093-2017）；
（11）《铁路给排水设计规范》（TB 10010-2016）；
（12）《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010，2015修订版）；
（13）《室外排水设计规范》（GB 50014-2006，2016年版）；
（14）《城市排水工程规划规范》（GB 50318-2017）；
（15）《城市工程管线综合规划规范》（GB 502-2016）；
（16）《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB 50069-2002）；
（17）《给水排水工程管道结构设计规范》（GB 50332-2002）；
（18）《顶管施工法用钢筋混凝土排水管》（JC/T0-2010）。
三、自然地理及工程地质条件
1．地理位置及交通
拟建的遵义市播州区土寨污水处理厂污水管道场地位于遵义市播州区桂花街道，播雅大道自下穿位置北侧经过，交通较为便利。
2．气象、水文
（1）气象
根据《贵州省建筑气象标准》（DBJ22-01-87），遵义市属中亚热带季风气候湿润地区，气候
下穿川黔铁路K287+776温和温润多雨。最冷月1月常年平均温度4.l℃，最热月7月常年平均温度25.7℃，常年平均气温15.2℃，最高温度为38.7℃（1953年8月18日），最低温度为-7.1℃（1977年1月30日）。常年年均日晒时数1139 小时，日照百分率26%，光照资源系全日和省内低值区。常年平均降水量1217.1 毫米，全年降水量分配不均，5月～10月降水量约占全年降水量70～80%。遵义市所在区域风速总的趋势是从西部、南部往东北方向递减，以春季和盛夏风速最大。风向随地形而多变，一般在大娄山以南地区多东北风，大娄山以北地区多东风和东南风，全市常年平均风速0.9～2.2米/秒，全年大于16米/秒的大风日数3～4天。
（2）水文
蚂蚁河于场地东侧自南西向北东流经场地，河道宽约4～10m，深约3.0m，局部已淤塞，常年有水（主要为城市污水），勘察期间水量约0.3～0.5m3/s。根据现场查勘及相关区域水文地质资料显示，蚂蚁河为场地区域主要排水通道，集水面积较大，场地区域在雨季偶发淹没性灾害，100年一遇最高洪水位约856.00m（黄海高程）。
3．地形、地貌及工程环境条件
拟建场地所在区域地貌为区域地貌为山间谷地，场地局部位于残丘斜坡上，现状斜坡坡度5～10°，大部位于为河床阶地，现状主要为耕地（局部已清表）。本次勘察测得钻孔孔口标高851.17~870.52m，场地相对高差19.35m，场地整体较为平缓。
4．地质构造
场地下伏基岩为三叠系中统松子坎组（T2s）角砾岩，呈单斜状产出，岩体整体破碎~较破碎，岩层产状293°∠58°，本次勘察未发现场区内有活动性断裂构造带发育。
5．岩土构成
经钻探揭露，场地地层由素填土、耕土、淤泥质粉质粘土、软塑状粉质粘土、细沙、可塑状粉质粘土以及下伏角砾岩组成，场地各岩土分布及特征自上而下分述如下：
（1）人工填土（Q ml）
素填土（层序号①1，下同）：褐黄夹灰、浅灰色，主要由粘性土混合少量碎石堆填而成，稍湿，铁路路基揭露的素填土呈稍密~中密状态，堆填时间超过30年并经系统压实处理，已基本完成自重固结；其余工程部位素填土堆填时间少于2年，尚未完成自重固结，呈松散状态。为Ⅰ级松土。
耕土（①2）：褐灰色，可见较多植物根系，稍湿，松散状态。为Ⅰ级松土。
（2）第四系沼泽相沉积层（Q h）
淤泥质粉质粘土（②1）：灰～深灰色，可见少量植物残骸，有机质含量约6%，略具臭味，饱和，软塑状态。为Ⅰ级松土。
（3）第四系冲洪积层（Q al+pl）
软塑状粉质粘土（单元号③1）：褐黄色，土质细腻均匀，软塑状态。为Ⅰ级松土。
细沙（单元号③2）：褐灰色，底部含少量卵石，卵石含量约10~20%，粒径20~60mm，饱和，稍密状态。为Ⅰ级松土。
（4）第四系残积粘土（Q el）
可塑状粉质粘土（单元号④1）：褐红、褐黄色，土质较均匀，局部含少量风化岩屑，可塑状态。为Ⅱ级普通土。
（5）三叠系中统松子坎组（T2s）角砾岩
场地下伏基岩为三叠系中统松子坎组角砾岩，薄~中厚层产状，泥质结构，钙质胶结，节理裂隙发育。在钻探深度范围内按其风化程度可划分为强、中两个风化带，分述如下：
①强风化角砾岩（层序号⑤1）：浅灰色、褐灰色，薄～中厚层产状，裂隙极发育，岩芯呈碎屑状或砂状。为Ⅳ级软石。
②中风化角砾岩（层序号⑤2）：灰色，薄～中厚层产状，裂隙发育，岩芯呈碎块状或块状，少量呈短柱状～柱状。为Ⅴ级次坚石。
5．不良地质作用及特殊性岩土
（1）不良地质作用
场地地处山间谷地，场地区域地形较平缓；场区无地下矿产开发；场地位于集中供水的城镇区，无大规模地下水开采。场地及周边未见泥石流沟谷、崩塌、滑坡、塌陷、地下水潜蚀、采空区、地面沉降等不良地质作用。
场地下伏基岩为角砾岩，不具备岩溶特征，现场查勘在场地区域及周边未发现岩溶漏斗。
（2）特殊性岩土
①素填土：褐黄夹灰、浅灰色，主要由粘性土混合少量碎石堆填而成，稍湿，铁路路基范围普遍揭露，根据重型动力触探试验成果显示其呈稍密~中密状态，堆填时间超过30年并经系统压实处理，已基本完成自重固结，层厚 1.20~15.60m；其余工程部位素填土零星分布，堆填时间少于2年，尚未完成自重固结，呈松散状态，层厚1.00~4.60m。
②淤泥质粉质粘土：该层土主要分布在农田等地表水丰富且排泄不畅的地带，主要为静水缓慢沉积形成，多呈灰、深灰色，软塑状，含水率高，液限高，具有很高的触变性，工程性能差，地震时可能发生软土震陷。一般分布厚度为0.80～3.10m，整体层厚较薄，建议挖除后采用碎石土换填处理。
6．地表水特征及地表水的排放
本工程项目场地位于山间谷地，场地所在区域地势呈南西高北东低的趋势。
蚂蚁河为区域主要地表水体，常年有水（主要为城市污水），勘察期间水量约0.3～0.5m3/s。根据现场查勘及相关区域水文地质资料显示，蚂蚁河为区域排水主要通道，集水面积较大，场地区域在雨季偶发淹没性灾害，100年一遇最高洪水位约856.00m（黄海高程）。
地表水大致顺地势排放至河流。根据项目规划，本项目实施前拟改造河道，两岸设置浆砌石挡墙防护。
7．地下水
（1）地下水类型及富水性
本场地赋存的地下水有两种类型：其一为赋存于第四系细砂层中的孔隙水，细砂层属富含水、强透水性地层；其二为赋存于基岩中的裂隙水，主要分布于强、中风化层裂隙中，本含水层的富水性较差、透水性较弱，属弱含水、弱透水地层。场地内分布的淤泥质粉质粘土层和粉质粘土层属弱含水、弱透水性地层。
本次勘察期间测得地下稳定水位埋深1.40～8.20m，标高849.36～850.48m，地下水位平均标高850.20m，地下水位局部高于岩土接触面，显示场地区域内发育的河流对本工程场地地下水形成直接补给。
根据相关区域水文地质资料结合地区经验，本场地地下水位年变幅约3m，枯~丰期常年地下水位850.00~853.00m。
（2）水和土的腐蚀性评价
场地土主要为沼泽相沉积层淤泥质粉质粘土、冲洪积层粉质粘土、细砂和残积粉质粘土，无污染土。因此场地土对混凝土结构具有微腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性，对钢结构具有微腐蚀性。
综合判定：场地河水及地下水和土对混凝土结构、钢筋混凝土结构中钢筋以及钢结构均具微腐蚀性。
8．场地环境类型
根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）2009年版附录G表G.0.1可知，遵义市属于湿润区，场地分布的淤泥质粉质粘土及粉质粘土层为弱透水层，细砂层为强透水层，综合判定，本工程场地环境类型为Ⅱ类。
9．岩土体物理力学指标
表1第四系土层工程特性指标建议值
岩土名
称
岩土
状态
重力密度
γ（kN/m3）
粘聚力C
（kPa）
内摩擦
角φ
（°）
压缩模量
Es（MPa）
地基承载
力特征值
fa
（kPa）
承载力基
本容许值
[fa0]
（kPa)
基底
摩擦
系数
μ
备
注
压实素
填土①
1
稍密
~中
密
17.5 25.0 12.0 / 150 100 0.40
耕植土
①2
松散16.0 / / / / / / 淤泥质
粉质粘
土②1
软塑16.0 12.0 6.0 2.5 50 / /
粉质粘
土③1
软塑17.6 26.0 8.0 3.25 123 120
0.25
细砂③
2
稍密18.2 / 8.0 4.5 100 190
0.30
粉质粘
土④1
可塑18.7 34.0 10.5 4.86 171 260
0.25
表2岩层工程特性指标建议值
岩石
名称
及风
化状
态
重力密度
γ（kN/m3）
天然单轴
抗压强度
平均值
Rc(MPa)
单轴极限
抗压强度
标准值Raj
（Mpa）
岩体抗剪强度地基承
载力特
征值fa
（kPa）
承载力
基本容
许值
[fa0]
（kPa)
基底
摩擦
系数
μ
备
注
粘聚力
C（kPa）
内摩擦
角φ
（°）
强风
化角
砾岩
⑤1
21.5 / / 32 15 300
200
0.40
中风
化角
砾岩
⑤2
24.1 10.9 10.1 120 27 1000 400
0.50
10．场地土类型和场地类别划分、地震效应评价
根据《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2015)表D.1，场地区域自上而下主要分布素填
土、淤泥质粉质粘土、软塑状粉质粘土、细砂、可塑状粉质粘土，加权平均后覆盖土层等效剪切
波速Vse≤150m/s，覆盖土层整体厚度1m≤d＜15m，场地类别划分为Ⅱ类。
根据《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2015)表C.24，播州区桂花街道（原遵义县南白
镇）设计基本地震动峰值加速度为0.05g，反应谱特征周期值为0.35s。
根据《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2015)表G.1，拟建场地区域抗震设防烈度为6度。建议按相关规定设防。
根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）表4.1.1，场地主要分布软弱土，综合判定，场地属于对建筑抗震不利地段。建议采取避让措施，若无法采取避让措施时，建议选择适当的基础形式或进行适当的地基处理，以消除软弱土层的不利影响。
四、设计要点
1．布置原则
（1）在确保既有铁路运营安全的前提下，遵循“安全可靠、适用耐久、经济合理、和谐美观”的方针进行设计，最大限度减小对即有铁路运营影响。
（2）设计需便于污水管道以后的维修和管理。
2．布置型式
污水管道采用顶2根D01500×230mm钢筋砼管的方式下穿既有川黔铁路，然后将2根DN1000钢管分别敷设于套管内，套管间净距2.8m，套管接口型式采用钢承口，套管应满足《顶管施工法用钢筋混凝土排水管（JC/T0-2010）》规范要求。顶管与既有铁路交角为90°，位于川黔铁路K287+776处，管顶距轨顶13.62m，2根顶管全长104m。
铁路安全保护区范围内除顶管段外，其余污水管道套管采用挖沟直埋的方式施作。套管覆土深度不小于0.6m，直埋套管全长45m。
污水管道应在铁路安全保护区外两端设置安全阀门，以便污水管道发生泄漏时切断污水的通过，进行整治抢修，控制风险，减小对铁路可能产生的不利影响。
3．路基加固
（1）既有铁路路基采用双层φ10管棚加固，导向墙由工作井井壁、接收坑挡板兼做，环向间距0.4m，倾角1～2°为宜，可根据实际情况调整。管棚注浆材料采用M30水泥砂浆。
（2）导管预留注浆孔，孔径10～16mm，孔间距15～20cm，呈梅花形布置，尾部留不小于100cm的无注浆孔的止浆段，注浆顺序应先下后上。
（3）为了提高导管的抗弯能力，在导管内增设钢筋笼。钢筋笼由四根主筋和固定环组成，主筋直径为20mm，固定环采用短管节，将其与主筋焊接，按1m间距设置。
4．工作井及接收坑
（1）工作井由桩板结构组成，采用C30钢筋砼浇筑，净尺寸为7.5m×8.27m（10.17m），平行于铁路方向井壁壁厚0.5m，垂直于铁路方向井壁壁厚0.3m，底板厚0.3m。工作井内设置10.17m ×1m×2.5m后座，工作井后座设计顶力为5000kN。
（2）接收坑靠铁路侧采用桩板墙保护，其余侧按1:1坡率放坡开挖，桩板结构采用C30钢筋砼浇筑，开挖坡面采用C20喷砼保护，厚度10cm。
（3）开挖达到设计标高后，应进行基底处理，必须做到平整，无松渣、污泥及沉淀等软层，工作井及时浇筑底板，接收坑底淤泥质粉质黏土采用砂砾石换填。
（4）为了便于井内组织排水，在透水层区段的井壁预留泄水孔（孔径与水管外径相同），以利于接管排水。
（5）顶管完成后，及时对工作井和接收坑进行改造，修筑检查井，检查井与工作井间空隙以及接收坑夯填土。
5．顶管
（1）人工挖掘式顶管施工，严禁超挖，顶管前端设置钢套。
（2）为减少顶进阻力，增大顶进长度，并防止塌方，一般采用在管壁与土壁之间的缝隙注入触变泥浆，管道预留注浆孔纵向间距可取3~5管节，顶管机后部设置一组主注浆孔。
（3）注浆管出口处应设泥浆单向阀，主注浆孔应与管道顶进同步注浆，先注浆后顶进。
（4）导轨支架应采用钢材制作或旧钢轨，固定在工作井底板上的导轨在管道顶进时不可产生位移。导轨对管道的支撑角宜为60°，导轨安装允许偏差：轴线3mm，顶面高程0~+3mm，两轨净距±2mm。
（5）进洞前的3倍管径范围内，应减慢顶进速度，减小管道正面阻力对接收井的不利影响。顶进过程中严格控制开挖进尺。
（6）管内弃土运输方式应根据管道内径、顶进长度和施工方式确定。
（7）管道偏差测量每顶进500mm不宜少于1次,在纠偏阶段不宜少2次。
（8）加强对既有铁路的监控量测，超过静态轨道几何尺寸偏差管理值时，应及时对铁路线路进行整修。
6．施工顺序
修建工作井及接收坑→大管棚加固铁路路基→D01500×230mm钢筋砼套管逐一顶进→直埋铁路安全保护区范围内其余段套管→敷设污水管道→注浆填充管道空隙→工作井及接收坑改造为检查井。
五、施工监测
1．施工期间应对铁路线路进行适时监测。
2．应在施工组织阶段委托具有在线监测能力的单位编制详细的施工监测方案。
3．铁路线路的变形观测应包括线路水平、高低、轨向监测，临近桥涵的垂直、水平位移监测等内容，自动化监测方案、监测精度、频率等应满足规范要求。
4．监测工作应根据涉铁工程施工开工时间、工程进度以及工程的需要等适时开展。
六、注意事项
1．顶管是在既有铁路通车条件下施工，施工时应严格执行既有线施工相关规定，确保行车安全；严格按有关规定、规范进行施工，列车通过时不得施工。
2．施工前应根据设计文件对施工场地范围内的管线进行调查核实和迁改，对施工中可能对其造成影响的管线，须加强防护。
3．施工期间应加强对既有线轨道及相关既有构筑物进行监测，监测方案应委托具有在线监测能力的单位编制。
4．施工过程中如遇影响列车正常通行及安全的情况时，应及时通知相关单位同时采取相关措施保障铁路安全。
5．井下作业不得超过2人，作业时应戴安全帽、穿雨衣、雨裤及长筒雨靴。井下作业人员和井上人员要有联络信号。地面周围不得摆放铁锤、锄头、石头和铁棒等坠落伤人的物品。每工作1h，井下人员和地面人员进行交换。
6．井下人员应注意观察井壁变化情况。如发现塌落或井壁裂纹现象应及时采取支撑措施。如有险情，应及时给出联络信号，以便迅速撤离。并尽快采取有效措施排除险情，确保安全，必须在全部安全隐患问题解决后方可恢复施工。
7．地面人员应注意井下给出的联络信号，反应灵敏快捷。经常检查支架、滑轮、绳索是否牢固。下吊时要挂牢，提上来的土石要倒干净，卸在孔口2m以外，并及时运出铁路安全保护区范围。
8. 高空坠物防治：工作井周边设置防护栏杆，高度不低于1.2m，防护栏杆采用硬质材料封闭；井口周边2m范围内严禁堆土或者堆载建筑材料，并保持场地平整；人员上下爬梯应与井壁连接牢固；严格执行起重机械等操作规程。
9．施工中抽水、照明、通风等所配电气设备应一机一闸一漏电保护器，供电线路要用三芯橡皮线，电线要架空，不得拖拽在地上。并经常检查电线和漏电保护器是否完好。
10．从孔中抽水时排水口应距孔口5m以上，并保证施工现场排水畅通。
11．由于土层中可能有腐殖质物或邻域腐殖质物产生的气体逸散到孔中，因此，要预防孔内有害气体的侵害。施工人员和检查人员下孔前10min把孔盖打开，如有异常气味应及时报告有关部门，排除有害气体后方可作业。
12．工作井应有送风装置，每天至少向井内通风1次，超过10m每天至少通风2次，井下作业人员如果感到呼吸不畅也要及时通风。
13．在实施顶管施工前应根据施工需要掌握沿线地质情况，并建立地面和地下的测量监控系统，严格控制排水坡度和管道走线。
14．顶管内可采用鼓风机通风，通风的空气质量应符合环保要求。地面空气湿度较高且地面温度又高于地下温度的季节，应采用经除湿后的压缩空气通风。配置通风设施的顶管工程每人所需通风量不应小于30m³/h，开敞式顶管机通风量应酌情加大。
15．顶管施工时应采取如下措施减少地面沉降：（1）减少减阻泥浆套的厚度；（2）不可采用大角度纠偏；（3）严格控制出泥量，不可超量出泥。
16．本工程范围内所有污水管道敷设完成后，都必须做闭水试验。
17．参与工程建设的施工队伍应具备既有线施工经验。
18．未尽事宜应严格按照国家和地方现行有关规定、标准、规范执行。
