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市政管道开挖施工中非开挖技术应用探讨 2011年07月瞳弼目蓑晦水利?水?电 市政管道开挖施工中非开挖技术应用探讨 郑华 (福州市洋里污水处理有限公司) 摘要:非开挖技术施工工艺在城市污水管道施工中应用越来越广泛,传统开挖技术所无法解决的问题,在本文介绍下得到了很好解决,同时也取得了 很好的经济效益. 关键词:管道设施;顶管工艺;质量措施 1前言 目前随着城市经济的快速发展,城市规模的日渐壮大,同时由于地 下管线越来越多,城市的交通日益繁忙,对城市市政配套管道设施建设 中技术性,环保性,经济性的要求越来越高.非开挖铺设管道技术以其不 需开挖路面,交通不断行,对周围环境影响能减少到最小,管道埋深的范 围较大等独特优点,将会在繁华的大都市政建设中越来越广泛的应用. 我司在洋里污水处理厂厂外管网二期配套管网工程采用了非开挖技 术进行管道施工,经过一年的施工取得了很好的经济效果和社会效果. 2工程概况 福州市污水处理厂厂外配套管网二期工程为福州市重点建设项目, 是该我市采用分流制进行污水收集,处理,排放的最大污水处理厂,该项 目的建成将承担着我市江北中心城区大部分污水处理,管道大部分座落 于已建好混凝土路面的主车道下,管道铺设采用顶管工艺施工. 3顶管工程的施工方案 3.1顶管施工工艺的选择 该工程最大项进长度为175m,根据工程的特点顶管工艺采用泥水 平衡式顶管,该工艺的特点是设备简单,操作方便,施工进度快,而且成 本不很高,在含水率高的杂填土和粘土中,特别是福州地下水丰富的条 件下特别适用. 3.2顶管的设计内容 (1)工作井 工作井采用混凝土沉井. (2)工作坑尺寸 工作井宽度如图1: W=D+2B=I.60+2~1.2=4.0m,设计的工作井宽度为5m,8m,满足要求 工作井长度 --+一—一-———+—一?—-—_.-—一,———_卜- 图2 L=a十d+e+f+g=O.3+1.8+2.0+2.0+0.5=6.60m 设计的工作井长度为7m,8m两种,对于8m的工作井顶铁长度e: 3m,工作井的长度满足要求. (3)工作坑基础 工作坑基础采用C15混凝土,厚度为20cm,垫层采用20cm碎石垫 层. (4)导轨 导轨采用工字钢,利用槽钢制作支座固定导轨,两工字钢间距An为 1186mm.(如图3) 图3 l=A+ Ao=2(B2-K2)+a Ao=2(D+2t)(h—c)一(h—c)+200 Ao=2(1350+2~125)(200—30)一(200—30)2上200 Ao=l186mm 式中:D——管子内径1350mm; t——管壁厚125mm; h——钢导轨高度200mm: C取30ram; A取200mm. (5)后背 后背是千斤项的支承结构,直接采用原沉井的墙体做为后背墙,为 了保护后背,防止后背墙及预留洞口受到破坏,采用3000x2500x30mm 的立铁,立铁后背浇筑厚度为25cm的C25混凝土. (6)顶力的计算 顶管施工时,千斤顶的顶力需克服管壁与土壁之间的摩擦力和首节 管端面土的抗剪强度而把管子顶向前进,管子所受到压力种类如图4所 示: l 图4 千斤顶工作项力W应为: W=KI(W1+W2) W2=[2Pv(1+K+P3JⅡJ Pv=Pl+P2 P1=Dx/xH =1.35x1.55~5=10.46kN/m =0 P3=~/2(Drd2)×3.14/4 =2.4x(1.6x1.6—1.35xi.35)x3.14/4 389? 水利?水?电建黼宙蒜酶2011年07月 =1.39kN/m W2=[2Pv(1+K)+P31fI =[2×lO.46x(1+0.59)+】.39]x0.25x175~0.25~175 =15.6kN W=I.2x(15.6+106)=1946.47kN 式中:K——安全系数取1.2; w——管端切土阻力根据经验取106kN: w——管外壁与土之间的摩擦力; P——垂直压力; f—一管外壁与土的摩擦系数取0.25; K——主动土压力系数Ka=tg2(45一,2)=0.59; L——项进长度取最长的长度175m; P.——土柱作用于管子上的土压力; P,——地面荷载所产生的压力,取值为0; P——管子每米的重量; P——侧土压力: D——管的外径D=1.60m: d——管的内径d=1.35m; —— 内摩擦角击取15o; 1——土的重量1.55t/m; .——钢筋混凝土的重量2.4t/m3; H——覆土深度取5m. 项管现场施工时实测最大顶力达到1450kN,与理论值的误差在控 制范围内. 3-3顶管的施工工艺及方法 (1)顶进设备的选择 根据顶力计算结果,选用双作用活塞式液压千斤顶,采用四千斤顶 个并呈环形布置,顶程为115m. (2)顶管设备的加工及安装 根据上述计算的内容进行顶管