人工掘进法顶管施工

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1、二、人工掘进法顶管施工(一)、人工顶管顶力的计算:对于顶管顶进深度范围土质好的,管前挖土能形成拱,可采用先挖后顶的方法施工。根据经验公式:P=nP0其中:P——总顶力n——土质系数。土质系数取值可根据以下两种情况选取:(1)土质为粘土、亚粘土及天然含水量较大的亚砂土,管前挖土能成拱者,取1.5~2.0。(2)土质为中粗砂及含水量较大的粉细砂,管前挖土不易成拱者,取3~4。取n为2.0。P0——为顶进管子全部自重。顶进的每节管自重约为2吨,最长段以60米计,每节管长2米,共要顶进33.5节管,则P0=2*33.5=60吨。则总的顶力为:P=nP0=

2、2.0*60=120吨考虑地下工程的复杂性及不可预见因素,顶管设备取1.3倍左右的储备能力,设备顶进应力为156吨,取总的顶力F=200吨,选用两个千斤顶作为顶进动力设备,每个千斤顶的顶力应为100吨。对于顶管顶进深度范围土质较差的,即开挖时容易引起塌方的,可采用先顶后挖的方法施工。根据顶管工程力学参数确定,先顶后挖时,顶管的推力就是顶管过程管道所受的阻力,主要包括工具管切土正压力、管壁摩擦阻力。⑴工具管正压力:与土层密实度、土层含水量、工具管格栅形态及管内挖土状况有关。根据有关工程统计资料,软土层一般为20-30t/m2,硬土层通常在30-60

3、t/m2。大于40t/m2时表明土质较好。F1=S1×K1其中F1--顶管正阻力(t)S1--顶管正面积(m2)K1--顶管正阻力系数(t/m2)F1=S1×K1=πr2×K1=3.14*0.85*0.85*35=79.40吨⑵管壁摩擦阻力:管壁与土间摩擦系数及土压力大小有关。根据有关工程统计资料,管壁摩擦阻力一般在0.1-0.5t/m2之间。F2=S2×K2其中F2—顶管侧摩擦力(t)S2—顶管侧面积(m2)K2—顶管侧阻力系数(t/m2)F2=S2×K2=πDL×K2=3.14*1.7*60*0.5=160.14吨顶管阻力为以上二种阻力之和,

4、顶进长度按最长管段60米计算,总顶力:F=F1+F2≈239.54吨因此,取总的顶力F=300吨,选用两个150吨的千斤顶作为顶进动力设备。(二)、顶管工作井内设备安装导轨安装。严格控制导轨的中心位置和高程,确保顶入管节中心及高程能符合设计要求。1、由于工作井底板浇注砼,地基稳定,导轨直接放置在工作井的底板上。2、严格控制导轨顶面的高程,其纵坡与管道纵坡一致。3、导轨采用浇注砼予以固定,导轨长度采用2~3m,间距设置为60cm。4、导轨必须直顺。严格控制导轨的高程和中心。下管、顶进、出土和挖土设备:采用电动卷扬机下管,用千斤顶、高压油泵作为顶进设

5、备,用斗车、垂直牵引的卷扬机作为出土设备,用空气压缩机带风镐机作为挖土设备。照明设备:井内使用电压不大于12V的低压照明。通风设备:人工挖土前和挖土过程中,采用轴流鼓风机通过通风管进行送风。风量的计算:1、按洞内同时工作的最多人数计算:Q=k×m×q式中:Q-所需风量,m3/min;k-风量备用常用系数,常取k=1.1~1.2m-洞内同时工作的最多人数q-洞内每人每分钟需要新鲜空气量,通常按3m3/min计算。现管内有两人工作,一人开挖,一人负责运余泥,取k=1.1,m=2,则有Q=k×m×q=1.1×2×3=6.6m3/min2、漏风计算Q供=

6、P×Q式中:Q-计算风量P-漏风系数采用Ф200PVC管,每百米漏风率一般可控制在2%以下。取P=1.02,则Q供=P×Q=6.6×1.02=6.73m3/min取风量大于7000L/min离心鼓风机(或高压空气压缩机)作为通风设备则可以满足要求。工作棚架:作为防雨及安装吊运设备。工作坑上设活动式工作平台,平台用20#工字钢梁。在工作平台上设起重架,井旁边装置电动卷扬机。(三)、引入测量轴线及水准点将地面的管道中心桩引入工作井的侧壁上(两个点),作为顶管中心的测量基线。将地面上的临时水准点引入工作井底不易碰撞的地方,作为顶管高程测量的临时水准点。

7、(四)、下管下管前,要严格检查管材,不合格的严禁使用。第一节管下到导轨上时,应测量管的中线及前后端管底高程,以校合导轨安装的准确性。要安装户口铁或弧形顶铁保护管口。(五)、千斤顶和顶铁的安装千斤顶是掘进顶管的主要设备,由前面顶力计算可知,本工程最长管段的顶力为300吨.拟采用2台150吨液压千斤顶。千斤顶的高程及平面位置:千斤顶的工作坑内的布置采用并列式,顶力合力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线,防止产生顶时力偶,造成顶进偏差。根据施工经验,采用机械挖运土方,管上部管壁与土壁有间隙时,千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4~1/5处为宜。

8、安装顶铁应无歪斜、扭曲现象,必须安装直顺。每次退千斤顶加放顶铁时,应安放最长的顶铁,保持顶铁数目最少。顶进中,顶铁上面和侧面不能站人,随

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