浅谈市政项目工程施工中顶管技术分析.docVIP

浅谈市政项目工程施工中顶管技术分析 　　 [摘要]根据自己多年的工作经验，主要讲述了在市政工程建设中，大口径顶管工程的施工技术，并通过计算为施工技术提供了理论依据,将实际施工的每一个步骤与理论计算的结果结合起来应用后，起到了很显著的效果。 　　 [关键词]市政工程顶管施工推力计算 　　 　　 1、前言 　　 在市政项目建设中，因为顶管施工具有出土量小,施工污染小;作业面小,对市民干扰小;埋地深,对既有管线构筑物影响小;一次性顶进长,穿越河床不影响通航等优点,产生了巨大的社会效益和经济效益。市政工程中采用顶管方法施工可以将作业面移入地下,从而避免对地面交通的影响。只要施工前选线合理,施工方法恰当,构筑物并不妨碍施工的正常进行。该技术在市政工程的施工中应用日益增多,有必要对其技术要点进行总结和提高。 　　 2、工程概况 　　 某工程位于市区,顶管部分共7段,每段长56m,管径3006mm,管面覆土约3.5m,主要穿越粉质粘土层和中、粗砂层。顶管管材采用钢筋混凝土管,内径d=3000mm,管壁厚300mm,每节管长2?5m,采用“F型”接口。属于较少见的大口径顶管工程。它穿越市区交通要道,周边建筑物密集,交通流量大。管道所经道路位置地下有通讯、排水等综合管线,施工场地狭窄,施工难度非常大。 　　 3、机械顶管施工 　　 3?1顶管机选型 　　 根据本工程的实际情况，经过详细分析后，采用地面遥控操作的D3000型泥水平衡掘进机。其主要部件有切削刀盘及外壳、动力装置、机头液压装置、机头纠偏系统、机内泥水系统、电气操作系统、显示系统等。 　　 3?2泥水平衡顶管机原理 　　 泥水平衡式顶管机是利用加压的泥水及刀盘推动切削刀具进行挖掘施工。压力泥水在挖掘面泥土的表面形成一层泥膜,同时通过压力作用与挖掘面的土压和地下水压力保持动态平衡,有效的稳定挖掘面,将顶管施工对地面的影响即地面沉降减少到最小。当掘进机正常工作时,进排泥阀均打开,机内旁通阀关闭。泥水从进泥管经进泥阀进入顶管机挖掘面的泥水仓里,挖掘来的泥砂同泥水搅拌后,通过排泥管和排泥泵送到地面的泥水分离装置。分离装置将泥砂和水分离以后,泥水再次送入刀盘循环使用。这些工序完成由中央操作盘进行遥控。 　　 4、机械顶管推力计算 　　 4?1最大推力计算 　　 顶管时采用单排顶进法。 　　 F=F1+F2(F―总推力;F1―端阻力;F2―侧壁摩阻力) 　　 　　 (D―管外径; P―控制土压力) 　　 P=Ko?r?Ho 　　 式中:Ko―静止土压系数,一般取0?55 　　 Ho―地面至掘进机中心的高度,取值17m 　　 r―土的容重,取1?8t/m3 　　 P=0?55×1?8×17=16?83t/m2 　　 F1=3?14/4×3?372×16?83=150t,F2=πD?f?L 　　 式中: f―管外表面综合磨擦阻力,本工程顶管采用触变泥浆,取值0?8t/m2。 　　 D―管外径,L―顶距,最长段取值为70m 　　 F1=3?14×3?37×0?8×70=592?58t 　　 F=F1+F2=150+592?58t=742?58t 　　 顶管工作井最大设计控制顶力为1200t,设备采用4个300t的千斤顶,顶进能力和工作井的控制顶力均达到1200t742?58t。因此,不须加设中继接力顶进。70m总顶力F=742?58t,顶进井平面尺寸10×4m,采用竖井。 　　 依据图1与下式计算反力: 　　 　　 B=4m,H=4?0m, a=2?5, h=4?85,φ=40°,C=0kPa, 　　 γ=19?5KN/m3 　　 　　 　　 =2?5×4×(19. 5×4. 02×4. 602+2×0×4. 0) 　　 　　 图1反力计算示意图 　　 ×+19. 5×4. 0×4. 85×4. 6 　　 =10×(717. 6+0+1740. 18) 　　 =10×2457?78=24577?8KN=2457?78tF=1200t(4台千斤顶控制顶力)对于顶距为70m的工程,反力是足够的。 　　 4?2掘削量计算 　　 开挖面的稳定是泥水平衡顶管施工中最重要的管理项目之一,它直接影响顶管施工质量。控制每节掘削量是开挖面稳定的必要保证。 　　 4?2?1掘削量的控制 　　 根据地质情况进行掘削量计算: 　　 W=V(1-n)r 　　 W:理论掘削量(m3/Ring) 　　 V:砂性土在顶管机断面内所占的体积(m3) 　　 n:砂性土的孔隙度(% ) 　　 r:砂性土的密度 　　 W′:实际掘削量(m3/Ring) 　　 实际掘削量直接显示在计算机屏幕上,它较真实地反映实际掘削过程中的掘削量。