地下結(jié)構(gòu)工程講稿dxjggc07z1

1、東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育地地 下下 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 工工 程程主講教師主講教師 ： 穆保崗穆保崗第07章第7章 頂管法n頂管法與盾構(gòu)法都是修建地下管道和隧道的重要方法。 n7.1 概述n7.1.1 頂管法簡(jiǎn)介n采用液壓千斤頂或具有頂進(jìn)、牽引功能的設(shè)備，以頂管工作井作承壓壁，將管子按設(shè)計(jì)高程、方位、坡度逐根頂入土層直至達(dá)到目的地.頂管法施工示意圖主要用于 n特殊地質(zhì)條件下的管道工程中 ：n穿越江河、湖泊、港灣水體下的供水、輸氣、輸油管道工程；n穿越城市建筑群、繁華街道地下的上下水、煤氣管道工程；n穿越重要公路、鐵路路基下的通訊、電力電纜管道工程；n水庫(kù)壩體涵管重建工程等。發(fā)展趨勢(shì)n中繼環(huán)接力頂推裝置、觸變泥

2、漿減阻頂進(jìn)技術(shù)，自動(dòng)測(cè)斜糾偏技術(shù)、泥水平衡技術(shù)、土壓平衡技術(shù)、氣壓保護(hù)技術(shù)和曲線頂管技術(shù) 。7.1.2 頂管法的關(guān)鍵技術(shù)n1）方向控制：與設(shè)計(jì)軸線一致，對(duì)頂力的影響，保證中繼環(huán)正常工作 ；n2）頂力大小及方向：管尾頂進(jìn)方式，頂進(jìn)距離必然受到限制 ，一般采用中繼環(huán)接力；n 3）工具管開挖面正面土體的穩(wěn)定性；n4）承壓壁后靠結(jié)構(gòu)及土體的穩(wěn)定性7.1.3 頂管法的工程地質(zhì)勘察n勘察要點(diǎn)：n土層類別、埋深n各土層土體的物理、力學(xué)性質(zhì)n地下水位、壓力n地下水和土的腐蝕性n土層凍結(jié)深度n地下管線n地下洞室n臨近建筑物基礎(chǔ)n地面動(dòng)載7.2 頂管工程設(shè)計(jì)n工作井設(shè)置，頂管頂力估算以及承壓壁后靠結(jié)構(gòu)及土體的穩(wěn)定

3、問題。n7.2.1 頂管工作井設(shè)置n1）供頂管機(jī)頭安裝用的頂進(jìn)工作井（稱頂進(jìn)井）；n2）供頂管工具管進(jìn)坑和拆卸用的接收工作井（稱接收井）。（a）雙向頂進(jìn)；（b）單向頂進(jìn)工作井 n實(shí)質(zhì)上是方形或圓形的小基坑，其支護(hù)類型同普通基坑，其平面尺寸較小，支護(hù)經(jīng)常采用鋼筋混凝土沉井和鋼板樁。n管徑1.8m或頂管埋深5.5m時(shí)普遍采用鋼筋混凝土沉井作為頂進(jìn)工作井。n沉井作為工作井時(shí)，一般采用雙向頂進(jìn)；n采用鋼板樁支護(hù)工作井時(shí)，一般采用單向頂進(jìn)。 一井多用 n工作井在施工結(jié)束后，一部分將改為閥門井、檢查井。 n工作井地面影響范圍一般按井深的1.5倍計(jì)算，在此范圍內(nèi)的建筑物和管線等均應(yīng)采取必要的技術(shù)措施加以保護(hù)

4、。頂管工作井的深度 n（1）頂進(jìn)工作井3211hhhHnh1地表至導(dǎo)軌頂?shù)母叨龋╩）；nh2導(dǎo)軌高度（m）；nh3基礎(chǔ)厚度（包括墊層）（m）。（2）接收工作井4312hhhHnH2地表至基底的高度（m）；nh1地表至支承墊頂?shù)母叨龋╩）；nh3基礎(chǔ)厚度（包括墊層）（m）nh4支承墊厚度（m）；防水構(gòu)造n工作井的洞口應(yīng)進(jìn)行防水處理，設(shè)置擋水圈和封門板，進(jìn)出井的一段距離內(nèi)應(yīng)進(jìn)行井點(diǎn)降水或地基加固處理，以防土體流失，保持土體和附近建筑物的穩(wěn)定。n工作井的頂標(biāo)高應(yīng)滿足防汛要求，坑內(nèi)應(yīng)設(shè)置集水井，在暴雨季節(jié)施工時(shí)應(yīng)防止地下水流入工作井，事先在工作井周圍設(shè)置擋水圍堰。7.2.2 頂管頂力估算n克服頂管管壁

5、與土的摩阻力及前刃腳切土?xí)r的阻力： nN1管頂以上的荷載；nN2全部管道自重；nE頂管兩側(cè)的土壓力；nR土對(duì)鋼刃腳正面的單位面積阻力 nk系數(shù)，一般采用1.2。2)(322111RAEffNNfNkP7.2.3 頂管承壓壁后靠土體的穩(wěn)定驗(yàn)算n1）沉井支護(hù)工作井承壓壁后靠土體的穩(wěn)定驗(yàn)算apFFFFP212各分量計(jì)算2221tg (45)2tg(45)tg (45)2222pFAHcHhH2221tg (45)2tg(45)tg (45)2222aFAHcHhH1121HApFaWF 2計(jì)算示例2pcK()(45)2popHh KKtg22211()()221tg (45)tg (45)222pp

6、Hh KHhhKhHhHn無(wú)絕對(duì)把握的前提下，F(xiàn)1及F2均不予考慮。 n若不考慮F1及F2，一般采用下式進(jìn)行沉井承壓壁后靠土體的穩(wěn)定性驗(yàn)算：nS為沉井穩(wěn)定系數(shù)，一般取S1.01.2。土質(zhì)越差，S的取值越大。SFFPap本講要點(diǎn)n了解頂管法的工作原理；n理解頂管阻力的計(jì)算方法；n掌握沉井支護(hù)工作井承壓壁后土體的穩(wěn)定驗(yàn)算。2）鋼板樁支護(hù)工作井承壓壁后靠土體的穩(wěn)定驗(yàn)算n首先可以假定不存在板樁。n板樁的參與作用，便出現(xiàn)了一條類似于板樁彈性曲線的荷載曲線FPp/23120)2121(phhhhp2bhPp 2bhF 兩段支護(hù)情況 n只有最下面的一段參與承受和傳遞來自承壓壁的反作用力 ；n要用混凝土將下段

7、板樁與上段板樁之間的空隙填充起來，以構(gòu)成封閉的傳力系統(tǒng)。否則，需將h3縮短到上段板樁的下沿。單雙段支護(hù)下的頂管工作井n當(dāng)A點(diǎn)在后靠土體被動(dòng)土壓力線上n或在其左側(cè)時(shí)，則后靠土體是穩(wěn)定的， )2(23213hhhbPShp雙段支護(hù)下的頂管工作井)2(2)(32143hhhbPShhp留有孔口時(shí)n則平均壓力應(yīng)修改為：2241DbhPp)4122(2223213DbhhhhhPShp)4122()(22232143DbhhhhhPShhpS1 n用縮小h3的辦法來增大h2，或者增大b，直至S達(dá)到1為止，直至降低P的數(shù)值。n即增加承壓面積。7.3 常用頂管工具管n頂管工具管有手掘式、擠壓式、泥水平衡式、

8、三段兩鉸型水力挖土式和多刀盤土壓平衡式等。n手掘式頂管工具管為正面全敞開，采用人工挖土，如圖所示。手掘式頂管工具管：正面全敞開擠壓式頂管工具管：網(wǎng)格切土裝置或刃腳放大 泥水平衡式頂管工具管 設(shè)置密封艙 泥水平衡式頂管工具管三段兩鉸型水力挖土式頂管工具管 多刀盤土壓平衡式頂管工具 大刀盤土壓平衡頂管機(jī)大刀盤土壓平衡頂管機(jī) 主頂設(shè)備主頂設(shè)備 地表沉降n一般頂管工具引起的地表沉降量可控制在50100mm，而采用泥水平衡式頂管工具管引起的地表沉降量更在30mm以下。n頂管工具管的基本原理及施工工藝與盾構(gòu)基本相似。 7.4 中繼環(huán)7.4.1 中繼接力原理n頂進(jìn)阻力超過主千斤頂?shù)娜菰S總頂力、管節(jié)容許的極限

9、壓力和工作井承壓壁后靠土體極限反推力三者中之一，采用中繼接力頂進(jìn)技術(shù)。n采用中繼接力技術(shù)時(shí)，將管道分成數(shù)段，在段與段之間設(shè)置中繼環(huán)。 中繼環(huán)示意圖 采用中繼接力技術(shù)以后，管道的頂進(jìn)長(zhǎng)度不再受承壓壁后靠土體極限反推力大小的限制，只要增加中繼環(huán)的數(shù)量，就可增加管道頂進(jìn)的長(zhǎng)度。 7.4.2 中繼環(huán)構(gòu)造n（1）短沖程千斤頂組（沖程為150300mm，規(guī)格、性能要求一致）；n（2）液壓、電器與操縱系統(tǒng)；n（3）殼體和千斤頂緊固件、止水密封圈；n（4）承壓法蘭片。7.4.3 中繼環(huán)自動(dòng)控制n從工具管向工作井依次按1#、2# 編號(hào)。n工作時(shí)，首次啟動(dòng)1#，n中繼環(huán)頂推行程達(dá)到允許行程后停止1#中繼環(huán)，啟動(dòng)2#中繼環(huán)工作，直到最后啟動(dòng)工作井千斤頂。7.5 管道及其接口n頂管所用管道按其材質(zhì)分鋼筋混凝土管和鋼管兩類，鋼管接口一般采用承插、法蘭、螺紋或焊接。 n排水管道采用的預(yù)制鋼筋混凝土管道 ；n煤氣管道一般采用鑄鐵管和鋼管 ；n上水管道普遍采用的鋼筋混凝土管及鋼管 ；n外包鋼板復(fù)合式鋼筋混凝土管和鋼筋混凝土管道的頂距已達(dá)100290m，鋼管的頂距已達(dá)1200m。 n2002.1嘉興污水處理排海工程中，利用直徑為2米的鋼筋混凝土頂