手掘式顶管在市政排水工程中的应用

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发布时间：2021-08-28

资料介绍

根据施工场地与顶管设备操作条件，开挖一个
4 m×5 m(底部长×宽)的工作坑，由于施工场地狭
窄，适当放坡，深度以设计管道底面标高为依据，结
合管道壁厚、导轨承台枕木厚度及导轨高度等因素
决定，作业坑挖掘支护完成后，立即进行彩钢板围
挡，并设置醒目安全警示标识。
根据《给水排水管道工程施工及验收规范》
(GB 50283—97)的相关规定 J，顶管的顶力可按照
下式求得：
P=fro1[2日+(2H+D1)tan (45。一等)+ ] +PF
- 一1
(1)
式中：P一计算的总顶力，kN； — — 管道所处土层的
容重，取18．5 kN／m ；D —— 管道外径，取0．8 m；
管道顶部覆土层厚度，取2．8 m； —— 管道所处
土层内摩擦角，取20。；∞— — 管道单位长度自重，取
5．5 kN／m；￡r一管道的计算顶进长度，取92 m
顶进时管道与周围土体的摩擦系数，取0．35；PF—— 顶
管工具管迎面阻力，P =wD tR；D — —工具管刃脚直
径，取0．84 m； — — 工具管刃脚厚度，取0．05 m；
— — 工具管迎面平均阻力值，取500 kN／m 。
计算得：P=4421 kN。
利用坑壁土体作后背，加20 cm×20 cm方木作
两层满铺后加垫20 em厚钢板组成装配式后背墙。
组成的后背墙要有足够的刚度，后背土体壁面应与
后背墙贴紧，如有孔隙时采用砂石料填塞密实。
工作井后背墙承载力验算。后座宽5 m、高4
m，假定土反力呈线性分布、2层方木和钢板做成的
背墙是完全刚性的，工作井侧壁与土体无摩擦力，根
据朗肯被动土压力理论可得：
P =(1／2)TH2tan [45。+( 2)] (2)
= 0．5× 18．5×4．0 ×tan255~：301． 8 kN／m
后座宽5 m，作为后背的坑壁所能承受的最大
被动土压力为5×301．8=1509 kN，不能满足顶管
的最大顶力，需要处理坑壁后一定范围土体。措施
主要是改良其工程性质或在后背墙后堆砌重物。先
对后背墙土体宽6．0 m、长Htan[45。+( ／2)]：
5．71 m、深5 m范围进行高压注入水泥浆加固(为
保险起见，验算时不计改良后的土体C、值的增
量)，然后在此范围上放置一个大小6 m×6 m×7 m
充满水的水箱。加固后被动土压力为：
P =(1／2)THztan [45。+( 2)] (3)
= (0．5×18．5×4．0 +70×4)tan 55o
=872．6 kN／m
后座宽5 m，作为后背的坑壁所能承受的最大
被动土压力为5×872．6=4363 kN，大于顶管施工
最大顶力4421 kN，工作井后背墙后土体提供的被
动土压力满足最大顶推力需要。
顶管选用2500 kN、最大行程50 cm的液压千斤
顶2台。
3．3 导轨安装
基坑导轨是安装在工作坑内并为管子出洞提供
一个基准的设备，是顶管工程关键，要求设置牢固可
靠，轨距高程正确，须在轨底下浇注C20垫层，厚20
mm并预埋螺栓，以便通过扣件扣紧导轨，并保证水
平，导轨高程偏差≯ ±3 mm，中线位移≯ ±3 mm。
基坑导轨铺设应注意管线轴线、导轨标高和导
轨支排稳定性几个方面的问题。
(1)管线轴线：根据管线轴线设计位置进行放
样测量，铺设轨道将轨道中线与管线轴线重合。
(2)管线标高：由于采用的是复合型轨道，因此
铺设轨道时必须了解轨道的基本结构。
(3)与导轨焊牢，轨倾斜面是与管子接触的，设
计时，导轨上水平面与钢筋混凝土管内底标高在一
个水平面，因此在铺设导轨时，根据设计侧得的管内
底标高以调整导轨标高即可。
(4)导轨与井底的间隙应用钢板垫牢或用混凝
土浇注，导轨标高和轴线确定好后，即可进行导轨的
支撑，由于导轨在顶管顶进时不允许有位移，因此支
排必须嵌固在井底混凝土中，一般在导轨与工