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截污管线顶管施工
在管道铺设施工路线上有多处障碍物,当为永久性结构物且不能拆迁,也不能局部破坏并修复。需采用顶管办法进行施工。
1 工作坑、接收坑布置
工作坑布置:由于HDPE管道长度为6m,工作坑的平面布置内侧尺寸为7*3.5m。接收坑的内侧尺寸为5*3.5m。坑的内侧第一圈维护结构为500拉森桩,拉森桩外侧为水泥搅拌桩,水泥搅拌桩直径为800mm,咬合200mm,中心为据钢板桩外边缘1m处。内支撑围檩采用HW400‘H’型钢,围檩下部每隔2m用牛腿托住。内支撑钢管采用直径为200mm壁厚为10mm的钢管。基坑长度方向上中心一道长为2.7m,四角各一道长为2m且与围檩成45度的钢管。钢管的端部采用可调接头。坑底垫层为C15,厚为15CM,平面尺寸为6.2m*2.7m。基坑四周挖宽为300mm,深400mm的排水沟,在靠待施工清淤沟的一侧设直径600mm的集水井一口比排水沟深1m。设一台扬程为15米以上的潜水泵。后背墙采用2m*2m*0.4m的砼块。顶管采用直径为800的顶管,顶管后放置外圈直径为800,内圈直径为600的厚为200mm的顶铁。
接收坑布置:接收坑的内侧尺寸为5*3.5m。坑的内侧第一圈维护结构为500拉森桩,拉森桩外侧为水泥搅拌桩,水泥搅拌桩直径为800mm,咬合200mm,中心为据钢板桩外边缘1m处。内支撑围檩采用H400‘H’型钢,围檩下部每隔2m用牛腿托住。内支撑钢管采用直径为200mm壁厚为10mm的钢管。四角各一道长为2m且与围檩成45度的钢管。钢管的端部采用可调接头。坑底垫层为C15,厚为15CM,平面尺寸为4.2m*2.7m。基坑四周挖宽为300mm,深400mm的排水沟,在靠待施工清淤沟的一侧设直径600mm的集水井一口比排水沟深1m。设一台扬程为15米以上的潜水泵。
现场布置采用16t汽吊,设备布置采用25吨汽吊。
井内布置主要是后靠背、导轨、主顶油缸、油泵动力站、钢制扶梯。
在此工程中的典型工作坑做法为如下三种方法:
做法一:在管道高程为小于5m时,搅拌桩深为12m,拉森桩长为9m。支撑采用一道支撑,支撑中心位于距桩顶0.5m处。
做法二:在管道高程为大于等于5m小于7m时,搅拌桩深为15m,拉森桩长为12m。支撑采用两道支撑,第一道支撑中心位于距桩顶0.5m处,第二道支撑中心位于距坑底3m处。
做法三:在管道高程为大于等于7m小于9m时,搅拌桩深为20m,拉森桩长为15m。支撑采用两道支撑,第一道支撑中心位于距桩顶0.5m处,第二道支撑中心位于距坑底3.5m处。
2 机械设备选型
本工程顶进采用泥水平衡顶管机,其基本原理是借助于压力平衡以达到出泥平衡,从而减少地面沉降。即维持正面土压力介于土体的主动土压力与被动土压力之间,通过PLC控制正面土压力,使之在设定范围内浮动,当压力过小时,切土口开口量减小,大刀盘外浮,使正面压力升高,反之亦然,这一平衡过程是由一套液压伺服系统来进行控制的。除了这种机械平衡以外,还采用泥水平衡,顶进时,循环的高压水将切削下的土体搅拌成泥浆,同时平衡地下水位,使开挖面的水压与地下静水压力相近,减少地表沉降。
结合本工程现有的施工条件和土质情况,我们选用地面遥控操作的泥水平衡掘进机。
本掘进机优点是:
A、顶管机、千斤顶、液压系统、空压系统装置成套化。
B、该机能适用各种土壤条件,如粘质土、砂土、砂砾混合卵石土和软岩土。
C、使用安装在轨道上的主顶油缸。一次顶进长度超过100m。
D、使用主千斤顶不间断便可顶进一节管子。
此机型在现今使用较广,我们有着成功的施工经验、技术成熟、可靠,对土层扰动少的特点。因此特别使用本工地顶管施工。
3 千斤顶顶力计算
推力的理论计算:(以直径800为例)
F=F1+F2
式中 F—总推力,F1—迎面阻力,f1—顶进阻力
F1=∏*D*P/4(D—管外径,P—控制土压力)
P=K0*Y*H0
式中K0—静止土压力系数,一般取0.403
Y—土的湿重量取1.9t/m2
H0—地面掘进机中心厚度,取最大值。
F2=∏*D*f*L
式中f—管外表面平均综合摩阻力,取0.6t/m2(因在管道顶进时管外壁加注了减阻泥浆)。
4 施工工艺流程
顶管施工的工艺流程见下图。
施工准备
施工准备
顶管井施工
设备安装调试
顶进
出洞
检查井施工
回填
路面恢复
管材吊装入井
下一循环
下一循环
顶管施工工艺流程图
5 工作井、接收井施工
(一)钢板桩施工
打钢板桩准备工作,在需打设拉森钢板桩位置施工放线,在需打设拉森钢板桩位置两侧各400mm位置撒白灰,采用人工挖宽800mm,深1.5m探沟,在与沟槽垂直方向上每隔20m人工挖一道宽800mm,深1.5m探沟。确定在拉森钢板桩施工位置的障碍物。
钢板桩施打采用打桩机屏风打入法施工,提高打
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