摘要:本文通过对某开发区内规划路沿线顶管施工段的工程实践经验,阐述了顶管施工技术在给排水管道工程中的应用,并取得了显著的成效。
该市政规划路给排水施工项目位于某开发区内,该工程中的W334—W337设计为顶管施工段。管材采用带橡胶圈III级钢筋混凝土承插管,管径为1500mm,总长270m。其中工作井、接收井均采用矩形钢筋混凝土沉井结构。
一、顶管施工技术方案选择
(1)经调查分析研究及结合本公司在设备和施工及相关的技术能力,采用了密封泥水平衡式顶管工艺进行施工。
(2)泥水式平衡顶管机相比于土压式平衡顶管机,能有效平衡地下水、对付流沙和淤泥质地层。同时泥水式平衡顶管施工比土压式平衡顶管施工具有以下优点:a、可连续顶进作业,施工速度快:b、人员不用进入管道作业,安全性高;c、在淤泥质和砂层中顶进,对地质环境影响小,能有效控制施工精度,而且成本低等。
(3)顶管施工主要设备
该工程选取了GTNS中1500泥水平衡顶管机,50T吊机1台、25T吊机1台,后座泵站2套、整体式顶进构架2套、泥水处理系统2套、激光水准仪1台、全站仪1台、水准仪1台、经纬仪1台,另外还有通用设备电焊机、水泵等。
(4)顶管施工工艺流程
施工前期准备→测量放样、复核→工作井施工→搅拌桩施工→工作井上下设备安装准备→工具头吊装下井、全套设备调试→工具头穿墙顶进→后续吊放管道一管道顶进、测量控制及纠偏→管道排泥和废泥浆外运→下→管节吊放就位→下段顶管顶进一管道贯通、回收工具头→闭水试验→竣工验收、清场
(5)施工顺序
顶管法施工采取先施工顶管工作井及接收井,后顶进管道,然后施工检查井的施工顺序。顶管工作井及接收井施工、管节制作、顶进施工、检查井施工尽可能平行交叉进行,以缩短工期。
二、顶管工程力学参数确定
1、顶力 计算
本工程采用顶管总顶力计算的经验公式进行计算:
F=F0+F1
F0=a peBC2л/4
F1=RSL
F0—始顶力(kN)
F1—管壁摩擦力(kN)
a——综合系数,本工程取淤泥质土系数值1
pe—土仓的压力(kpa),pe=150kpa
BC=管外径(m),取2.238m
R—综合摩擦阻力(kpa),本工程取淤泥质土值2:
S—管外周长(m),=3.1415*2.238=7.03m:
L——推进长度(m),本工程考虑L=400m。
初始顶力:FO=1.5*150*2.2382*л/4=885kN
管壁摩擦力:F1=2*7.03*400=5624kN
总推力:F=885+5624=6509 kN=651T
说明:以上的管壁摩擦力计算没有考虑触变泥浆减摩效果,施工是采用触变泥浆减摩,可以有效折减管壁摩阻力。
工具头正面泥水压力:F1=л×D2/4XP
其中
F1 N管泥水阻力(t)
D—顶管外径(m)
a—顶管泥水最大压力(t/m 2 )
a与土层密实度、土层含水量、地下水位状况有关。根据有关工程统计资料和本工程的分析,估算工具头正面泥水压力为50t/m 2 左右,F1=×лD2/4×P=π×2.2382/4×50=196T
管壁摩擦阻力:F2=S×L×f
其中
S—项管外周长(m)
L—最长一段顶管长度(m)
f—综合摩擦力系数(T/m 2 )
f与管道的埋设深度、土质、地下水位等因素有关。根据有关工程统计资料和本工程的分析,估算综合摩擦力系数f=1.3T/m 2 。F2=S×L×f=π2.238X60×1.0=421T
在考虑一次顶进距离为60—70m时,顶管总阻力为以上阻力之和:F=F1+F2≈617t
根据该管径钢管的要求,其不能承受的以上项力,顶力较大,需要增加中继环,顶进的后座采用4个200T的 [1] [2] 下一页
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