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镇江宏宇机电设备有限公司

顶管施工技术及验收规范(五)顶管工作坑的设计与施工

发表时间:2018-11-28 09:57作者:马保松

6 顶管工作坑的设计与施工

6.1 顶进工作坑的设计

6.1.1 工作坑形状一般有矩形、圆形、腰圆形、多边形等几种,其中矩形工作坑最为常见。在直线顶管中或在两段交角接近180º的折线的顶管施工中,多采用矩形工作坑。矩形工作坑的短边与长边之比通常为2:3。如果在两段交角比较小或者是在一个工作坑中需要向几个不同方向顶进时,则往往采用圆形工作坑;另外,较深的工作坑也一般采用圆形,且常采用沉井法施工。沉井材料采用钢筋混凝土,工程竣工后沉井则成为管道的附属构筑物。腰圆形的工作坑的两端各为半圆形状,而其两边则为直线;这种形状的工作坑多用成品的钢板构筑成,而且大多用于小口径顶管中。

6.1.2 应根据下列条件设计顶管工作坑:

6.1.2.1管道井室的位置;

6.1.2.2可利用坑壁土体作后座墙;

6.1.2.3便于排水、出土和运输;

6.1.2.4对地上、地下建筑物、构筑物易于采取保护和安全施工措施;

6.1.2.5距电源和水源较近,交通方便;

6.1.2.6地下水位以下顶进时,工作坑要设在管线下游,逆管道坡度方向顶进,有利于管道排水。

6.1.2.7 尽可能减少工作坑的数量:顶进过程中要力求长距离顶进,少挖工作坑。

6.1.2.8 直线顶管工作坑最好设在管道附属构筑物处,竣工后就工作坑地点修建永久性管道附属构筑物。

6.1.2.9 长距离直线管道顶进时,在检查井处作工作坑,在工作坑内可以调头顶进。在管道拐弯处或转向检查井处,应尽量双向顶进,提高工作坑的利用率。

6.1.2.10 多排顶进或多向顶进时,应尽可能利用一个工作坑。

6.1.2.11 工作坑的选址应尽量避开房屋、地下管线、池塘、架空电线等不利于顶管施工的场所。

6.1.2.12 在一些特殊条件下,如离房屋很近,则应采用特殊方法施工工作坑。

6.1.3矩形工作坑的底部尺寸应满足下列公式要求:

B = D1 + S

L = L1 + L2 + L3 + L4 + L5

式中:B——矩形工作坑的底部宽度,m

D1——管道外径,m

S——操作宽度,可取2.43.2m

L——矩形工作坑的底部长度,m

L1——顶管掘进机长度,当采用管道第一节管作为顶管掘进机时,对于钢筋混凝土管,不宜小于0.3m;钢管则不宜小于0.6m

L2——管节长度,m

L3——输土工作间长度,m

L4——千斤顶长度,m

L5——后座墙的厚度,m

6.1.4 工作坑深度应符合下列公式要求(见图6.1.4):

H1 = h1 + h2 + h3

H2 = h1 + h3+ t +h4

式中:H1——顶进坑地面至坑底的深度,m

H2——接收坑地面至坑底的深度,m

h1——地面至管道底部外缘的深度,m

h2——管道外缘底部至导轨底面的高度,m

h3——基础及其垫层的厚底(不应小于该处井室的基础及垫层厚度)m

h4——顶管机进入接收坑后支撑垫板厚度,m

 t ——管壁厚度,m


图片1.png

6.1.5可以根据需要和施工条件允许确定工作坑的尺寸,顶进坑和接收坑的最小尺寸可分别参照表6.1.5-1和表6.1.5-2

顶进坑的形状和最小尺寸     6.1.5-1

图片2.png

a) 挡板支护的矩形顶进坑

图片3.png

b) 内衬板支护的两端半圆矩形顶进坑

顶进管道直径

/mm

挡板支护的矩形顶进坑长度 L /m

内衬板支护的两端半圆矩形顶进坑长度L/m

顶进坑的宽度

B /m

700

5.30

5.50

2.50

800

5.60

5.90

2.80

900

5.60

5.90

2.80

1000

5.90

6.25

3.00

1100

6.10

6.40

3.00

1200

6.30

6.60

3.20

1350

6.70

7.00

3.30

1500

6.80

7.10

3.30

1650

6.80

7.10

3.30

1800

7.20

7.50

3.80

2000

7.50

7.80

4.00

2200

7.60

7.90

4.20

接收坑的形状和最小尺寸    6.1.5-2

图片4.png

a) 挡板支护的方形接收坑

图片5.png

b) 内衬板支护圆形接收坑

顶进管道直径

DN/ID

工作坑长度

L /m

工作坑宽度

B /m

圆形工作坑直径

D /m

700

2.40

2.50

2.50

800

2.70

2.80

2.80

900

2.70

2.80

2.80

100

2.90

3.00

3.00

1100

2.90

3.00

3.00

1200

3.00

3.20

3.20

1350

3.10

3.30

3.30

1500

3.10

3.30

3.30

1650

3.20

3.30

3.40

1800

3.50

3.50

3.80

2000

3.80

3.50

4.10

2200

3.90

3.50

4.20

6.2 工作坑的施工方法

6.2.1 根据工作坑深浅,可以把开槽式工作坑分为浅槽式、支撑式及围堰式三种:

6.2.1.1 浅槽式工作坑一般在土质较好、地下水位低于坑底,且覆土深度小于 2m时采用。工作坑挖土边坡一般根据土质情况,可采用3:1~5:1不需要支撑。

6.2.1.2 支撑式工作坑是普遍采用的工作坑形式,适用于任何土质与地下水位无关且不受施工环境限制挖掘深度以不大于 7 m为宜。撑木以下到工作坑底空间的最小高度应为3.0m以利操作。

6.2.1.3 用木板桩或钢板桩以企口相接建成圆形或矩形的围堰支持坑壁的工作坑,称为围堰式工作坑,也称为钢板桩工作坑。在地下水位高和地基土为粉土或砂土的条件下采用这种工作坑时,应防止产生管涌。

6.2.2 在地下水位以下修建工作坑时,如缺乏钢板桩等设备,或者工作坑较深,采用钢板桩不能解决问题时,或在穿越障碍物的两端需要修建深井设施时均可采用沉井法修建工作坑采用沉井法施工工作坑的构筑顺序是先挖一个1.0m深的比工作井外周尺寸大1.0m的坑坑底要平整。然后再在工作井的刃脚下先垫一层砂和素混凝土垫块以及枕木垫块的宽度与井壁大致相同。接下来是立模、扎筋、浇捣。工作井中应预留有掘进机出洞洞口直径比掘进机大 0.15~0.20m接收井的洞口直径比顶进井中的洞口要大0.1m左右。

6.2.3 连续墙式工作坑就是先钻深孔成槽用泥浆护壁然后放入钢筋笼浇注混凝土时将泥浆挤出来形成连续墙段然后挖出其中的土并封底而形成的工作坑。

6.2.3.1 采用地下连续墙方法施工工作坑时,先按要求做一圈槽壁组成的地下连续墙这种坑多数为圆形然后自上而下一边挖土一边做内衬砌一直做到底板的基础底面为止再做基础和底板。用地下连续墙方法施工的工作井的洞口不是预留而是后来开凿成的。

6.2.3.2 在开凿好进出洞口以后还要分别浇一堵前止水墙和后座墙。采用此方法施工时即使离房屋或其他建筑物近也比较安全。

6.2.3.3 当顶管工作坑采用地下连续墙时,应符合现行国家标准《地基与基础工程施工及验收规范》的规定,并应编制施工设计。施工设计应包括以下主要内容:

l 工作坑施工平面布置及竖向布置;

l 槽段开挖土方及泥浆处理;

l 墙体混凝土的连接形式及防渗措施;

l 预留顶管洞口设计;

l 预留管、件及其与内部结构连接的措施;

l 开挖工作坑支护及封底措施;

l 墙体内面的修整、护衬及顶管后座墙的设计;

l 必要的试验研究内容。

6.2.3.4 地下连续墙墙段间宜采用接头箱法连接,且其接缝位置应与井室内部结构相接处错开。槽段开挖成形允许偏差应符合表6.2.8.4的规定。

槽段开挖成形允许偏差(mm)     6.2.8.4

项目

允许偏差

轴线位置

30

成槽垂直度

<H/300

成槽深度

清孔后不小于设计规定

注:1. 轴线位置偏差指成槽轴线与设计轴线位置之差;2. H为成槽深度(mm)

6.2.3.5 采用钢管作预埋顶管洞口时,钢管外宜加焊止水环,且周围应采用钢制框架,按设计位置与钢筋骨架的主筋焊接牢固;钢管内宜采用具有凝结强度的轻质胶凝材料封堵;钢筋骨架与井室结构或顶管后座墙的连接筋、螺栓、连接挡板锚筋,应位置准确、联接牢固。

6.2.3.6 在设计较深的工作井时,除了必须验算工作井基底抗隆起稳定外,当地层中存在含水层时,还应进行管涌和地下水顶破粘土覆盖层的安全验算。

6.2.4 当采用钢筋混凝土喷锚逆作法工艺施工工作井时,在施工前,必须采取有效的降水措施,保证干槽作业。帽梁和环梁的钢筋构件应提前加工;先进行帽梁的施工,待其混凝土具有一定强度后方可进行后续其他工序的施工;每道环梁安装应和锚杆同时进行,锚杆应和环梁钢筋焊在一起,然后进行钢网片的安装;混凝土应分层喷射,表面混凝土喷射后应由人工将表面修理平整,并使棱角清晰。因喷射混凝土用量高,喷层又薄,应特别加强对混凝土的养护工作,自喷完后47天内进行喷水养护。

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