1.工作坑的布置
工作坑是掘进顶管施工的工作场所。其位置可根据以下条件确定:
(1)根据管线设计,给排水管线可选在检查井下面。
(2)单向顶进时,应选在管道下游端,以利给排水。
(3)考虑地形和土质情况,有无可利用的原土后背。
(4)工作坑与被穿越的建筑物要有一安全距离。
(5)距水源、电源较近的地方等。
2.工作坑的种类及尺寸
根据工作坑顶进方向,可分为单向坑、双向坑、交汇坑和多向坑等型式,如图5.11所示。
图5.11 工作坑类型
1—单向坑;2—双向坑;3—交汇坑;4—多向坑
工作坑尺寸是指工作坑底的平面尺寸,它与管径大小、管节长度、覆盖深度、顶进型式、施工方法有关,并受土的性质、地下水等条件影响,还要考虑各种设备布置位置、操作空间、工期长短、垂直运输条件等多种因素。
工作坑的长度如图5.12所示。
其计算公式:
式中 L——矩形工作坑的底部长度,m;
L1——工具管长度,m。当采用管道第一节作为工具管时,钢筋混凝土管不宜小于0.3m;钢管不宜小于0.6m;
L2——管节长度,m;
L3——运土工作间长度,m;
L4——千斤顶长度,m;
L5——后背墙的厚度,m。
工作坑的宽度和深度如图5.13所示。
其计算公式:
图5.12 工作底坑的长度
1—管子;2—掘进工作面;3—后背;4—千斤顶;5—顶铁;6—导轨;7—内涨圈
图5.13 工作坑的底宽和高度
1—撑板;2—支撑立木;3—管子;4—导轨;5—基础;6—垫层
式中 W——工作坑底宽,m;
D——顶进管节外径,m;
B——工作坑内稳好管节后两侧的工作空间,m;
b——支撑材料的厚度。支撑板时,b=0.05m;木板桩时,b=0.07m。
式中 H——顶进坑地面至坑底的深度,m;
h1——地面至管道顶部外缘的深度,m;
h2——管道外缘底部至导轨底面的高度,m;
h3——基础及其垫层的厚度,m。
工程施工中,可以根据经验,估算工作坑的长度和宽度。
工作坑的长度(单位m)可以用下式估算:
工作坑的宽度(单位m)可以用下式估算:(www.xing528.com)
3.工作坑、导轨及基础
(1)工作坑。工作坑的施工方法有开槽式、沉井式及连续墙式等。
1)开槽式工作坑。开槽式工作坑是应用比较普遍的一种支撑式工作坑。这种工作坑的纵断面形状有直槽式、梯形槽式。工作坑支撑采用板桩撑。如图5.14所示的支撑就是一种常用的支撑方法。工作坑支撑时首先应考虑撑木以下到工作坑的空间,此段最小高度应为3.0m,以利操作。撑木要尽量选用松杉木,支撑节点的地方应加固以防错动,发生危险。
支撑式工作坑适用于任何土质,与地下水位无关,且不受施工环境限制,但深度太深操作不便,一般挖掘深度以不大于7m为宜。
图5.14 工作坑壁支撑(单位:cm)
1—坑壁;2—撑板;3—横木;4—撑杠
2)沉井式工作坑。在地下水位以下修建工作坑,可采用沉井法施工。沉井法即在钢筋混凝土井筒内挖土,井筒随井筒内挖土,靠自重或加重使其下沉,直至沉至要求的深度。最后用钢筋混凝土封底。沉井式工作坑采用平面形状有单孔圆形沉井和单孔矩形沉井。
3)连续墙式工作坑。连续墙式工作坑采取先深孔成槽,用泥浆护壁,然后放入钢筋网,浇筑混凝土时将泥浆挤出形成连续墙段,再在井内挖土封底而形成工作坑。与同样条件下施工的沉井式工作坑相比,可节约一半的造价及全部的支模材料,工期缩短。
(2)导轨。导轨不仅使管节在未顶进以前起稳定位置的作用,更重要的是引导管节沿着要求的中心线和坡度向土中顶进,保证管子在顶入土之前位置正确。导轨安装牢固与准确对管子的顶进质量影响较大,因此,安装导轨必须符合管子中心、高程和坡度的要求。
导轨有木导轨和钢导轨。常用的是钢导轨,钢导轨又分轻轨和重轨,管径大的采用重轨。导轨与枕木装置如图5.15所示。
两导轨间净距按下式确定,如图5.16所示。
图5.15 导轨安装图
1—导轨;2—枕木;3—混凝土基础;4—木板
图5.16 导轨安装间距
式中 A——两导轨内净距,mm;
D——管外径,mm;
h——导轨高,木导轨为抹角后的内边高度,mm;
e——管外底距枕木或枕铁顶面的间距,mm。
若采用木导轨,其抹角宽度可按下式计算:
式中 X——抹角宽度,mm;
H——木导轨高度,mm;
h——抹角后的内边高度,一般H-h=50mm;
D——管外径,mm;
e——管外底距木导轨底面的距离,10~20mm。
一般的导轨都采取固定安装,但有一种滚轮式的导轨(图5.17),具有两导轨间距调节的功能,以减少导轨对管子摩擦。这种滚轮式导轨用于钢筋混凝土管顶管和外设防腐层的钢管顶管。
导管的安装应按管道设计高程、方向及坡度铺设导轨。要求两轨道平行,各点的轨距相等。
导轨装好后应按设计检查轨面高程、坡度及方向。检查高程时在第n条轨道的前后各选6~8点,测其高程,允许误差0~3mm。稳定首节管后,应测量其负荷后的变化,并加以校正。另外,应检查轨距,两轨内距±2mm。在顶进过程中,还应检查校正。保证管节在导轨上不产生跳动和侧向位移。
图5.17 滚轮式导轨
(3)基础。
1)枕木基础。工作坑底土质好、坚硬、无地下水,可采用埋设枕木作为导轨基础,如图5.18所示。枕木一般采用15cm×15cm方木,方木长度2~4m,间距一般40~80cm。
图5.18 枕木基础
1—方木;2—导轨;3—道钉
2)卵石木枕基础。适用于虽有地下水但渗透量不大,而地基土为细粒的粉砂土,为了防止安装导轨时扰动基土,可铺一层10cm厚的卵石或级配砂石,以增加其承载能力,并能保持给排水通畅。在枕木间填粗砂找平。这种基础型式简单实用,比混凝土基础造价低,一般情况下可代替混凝土基础。
3)混凝土木枕基础。适用于地下水位高,地基承载力又差的地方,在工作坑浇筑20cm厚的C10混凝土,同时预埋方木做轨枕。这种基础能承受较大的荷载,工作面干燥无泥泞,但造价较高。
此外,在坑底无地下水,但地基土质很差,可在坑底铺方木形成木筏基础,方木可重复利用,造价较低。
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