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非开挖顶管在软土工程施工要点分析

2020-03-11 15:25:40

顶管技术一般应用在大口径压力管道和重力流的污水工程中,g游戏平台登录网址技术一般应用在小口径压力管道和通信、电力管线施工中,其中以非开挖顶管技术在市政工程建设中应用广泛。文章主要针对性强、适合于本地区地质情况特点、通过机具构造加工简单、工程造价低廉的挤压式顶管施工要点进行分析。

1 工艺使用条件

非开挖挤压式顶管工艺适用于标准贯入度小于10,内摩擦角φ<50,含水量大于50%的软塑、流塑粘性土及软塑流塑粘性土夹薄层粉砂。

2 工程基本情况

本地区排污工程顶管管径为φ900,管材采用钢承口钢筋混凝土管,总长度为2km;管线设计高程所在土层地质情况为浅灰黄-灰色,流塑状,湿度饱和,高压缩性,成分以粘粉粒为主;结合周边环境、工程条件、地质资料、投资情况等并参照以往类似工程经验,经过详细的经济技术比较,确定采用非开挖挤压式顶管顶进技术。

非开挖顶管施工

3 基本工作步骤和顶力的计算

为使工程方案科学、可靠、经济,首先根据顶管工作井后靠土体的稳定性、管道顶进的顶力、管材可承受顶力和其它施工因素等(如通风、照明、排土、安全措施等)确定井距(即一次顶进的距离);工作井后靠土体的稳定性、管材可承受顶力的计算较为成熟,这里不再赘述。其中顶管顶力的计算是项目成功与否的关键,由于不同工程地质情况和施工工艺都不尽相同,故采用的计算公式和得到的计算结果差异大;而按照规范提供的计算公式得到的结果往往安全系数偏大,不仅不符本地区的实际情况,而且会造成工程投资的巨大浪费。

在顶管工程中顶力的计算是极其关键的,既要保证一定的安全度,又不能无控制的放大顶力导致造价急剧上升。根据多年来我们在顶管工程中的顶力实测结果,结合相关相临各地的经验公式和理论研究,总结了一条符合本地区特点地方经验公式:

P=P1+P2(适合于淤泥质土层中挤压顶进施工)

P1=αCu(-6.9lgβ/100+π/3)

P1——迎面阻力(kN)

α——顶进过程中,土粘聚力的下降值,取1~0.45

Cu——土的粘聚力(kPa)

β——进土开口率

P2=fsL

P2——管周摩阻力(kN)

fs——管周摩阻,取3.5~7.0kN/M2

L——一次顶进的距离

4工程应用情况

(1)利用上述公式的计算结果,确定一次顶进长度不大于90m;按照计算顶力再进行工作井、接收井的设计,顶管工作井采用钢筋混凝土矩形沉井,平面尺寸为2.6×4.2m(净尺寸),壁厚875px;圆形接收井为直径2.0m(净尺寸),壁厚625px。

(2)工作井和接收井尺寸与一般机械顶管相比尺寸大大的缩小,这得益于挤压式顶管工艺采用的顶头和顶进设备尺寸(千斤顶)都较短;特别是机头摈弃了一般机械顶管机头繁重的设备,减轻了自重,防止了出洞时的“磕头”现象;

(3)靠顶头工具管开口率的控制来使顶管迎面阻力介于主动土压力和被动土压力间,确保了迎面土体的稳定;开口率的确定依赖于排土率,一般在保证排土率在95%~100%时,可以认定它的顶头工具管的开口率应在20%~30%,像φ900管开口断面应在φ500~φ600之间,才能使地面地下的建筑物、构筑物和管线不遭其破坏。

(4)在这个工程的施工过程中,我们进行了现场顶力实测,结果为1012.6KN,而计算顶力为1830.8KN,安全系数在1.8左右,表明安全可靠性高。

(5)管线的高程控制和轴线偏差控制均在允许范围内,完全能够满足工艺的设计要求。

(6)在满足质量要求的前提下,根据已完成工程的资料统计,非开挖挤压式顶管工艺综合单位造价是一般机械顶管工艺的50-65%;与普通大开挖施工相比,直接施工费用较高,但综合造价大体相当,部分工程更为经济,这主要是因为该地区土地资源极度紧张,政策处理相对困难。

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