
⑴管道井室的位置;⑵可利用坑壁土體作后座墻;⑶便于排水、出土和運輸;⑷對地上和地下的建筑物、構(gòu)筑物易于采取保護(hù)及安全施工措施;⑸距電源和水源較近,交通方便;⑹單項頂進(jìn)時宜設(shè)在下游一側(cè);⑺盡可能減少工作坑的數(shù)量;⑻地下水位以下頂進(jìn)時,工作坑要設(shè)在管線下游,逆管道坡度方向頂進(jìn),有利于管道排水;⑼工作坑的選址應(yīng)盡量避開房屋、地下管線、池塘、架空電線等不利于頂管施工的場所;⑽在覆土較薄時,工作坑后座墻的被動土抗力也較小,一次頂進(jìn)長度受到限制,后座墻可能遭到破壞;⑾在土質(zhì)比較軟,且地下水又比較豐富的情況下,應(yīng)優(yōu)先選用沉井法施工工作坑;⑿在一些特殊條件下,應(yīng)采用特殊的方法施工工作坑。
2. 工作坑的尺寸設(shè)計工作坑的尺寸是指工作坑的平面尺寸和深度。矩形坑的底部尺寸及深度應(yīng)采用下列公式計算:
B=D₁+S
L=L₁+L₂+L₃+L₄+L₅
H₁=h₁+h₂+h₃
H₂=h₁+h₃
式中:B為矩形工作坑的底部寬度,m;D₁為管道外徑,m;S為操作寬度,可取2.4~3.2m;L為矩形工作坑的底部長度,m;L₁為工具長度,m;L₂為管節(jié)長度,m;L₃為輸土工作間長度,m;L₄為千斤頂長度,m;L₅為后座墻的厚度,m;H₁為頂進(jìn)坑地面至坑底的深度,m;H₂為接收坑地面至坑底的深度,m;h₁為地面至管道底部外緣的深度,m;h₂為管道外緣底部至導(dǎo)軌地面的高度,m;h₃為基礎(chǔ)及其墊層的厚度(不應(yīng)小于該處井室的基礎(chǔ)及墊層厚度),m。
3. 后座墻的設(shè)計后座墻是頂進(jìn)管道時為千斤頂提供反作用力的一種結(jié)構(gòu),有時也稱后座、后背或者是后背墻等。
3.1 后座墻的功能及要求后座墻的主要功能是在頂進(jìn)過程中自始至終地承擔(dān)主頂工作站頂管前進(jìn)時的后坐力。設(shè)計安裝時,應(yīng)使其滿足:①要有充分的強(qiáng)度;②要有足夠的剛度;③后座墻表面要平直;④材質(zhì)要均勻;⑤結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便。
3.2 后座墻的設(shè)計在一般情況下,頂管工作坑后座墻能承受的最大頂力取決于所頂管道所能承受的最大頂力,在最大頂力確定后,即可據(jù)此進(jìn)行后座墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
在計算后背土的承載能力時,引入土抗力系數(shù)K。此時后背土的承載能力可按下面公式進(jìn)行計算:
Rc=KrBH(h+H/2)γKp
,式中:Rc為后背土的承載能力,KN;Kr為后座墻的土抗系數(shù)(其值可查相關(guān)曲線);B為后座墻的寬度,m;H為后座墻的高度,m;h為地面到后座墻頂部土體高度,m;γ為土的容重,KN/m3;Kp為被動土壓力系數(shù)(其值可查相關(guān)參數(shù)表)。
4. 工作坑的施工方法應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場條件、工作坑的結(jié)構(gòu)和形式加以選擇。主要方法有開槽法、沉井法及連續(xù)墻法等。目前,我省常用的施工方法是開槽法和沉井法。
4.1 開槽法開槽法根據(jù)工作坑的深淺,可分為淺槽式、支撐式和圍堰式3種。
淺槽式工作坑一般在土質(zhì)較好、地下水位低于坑底,且覆土厚度小于2m時采用。這種工作坑一般用于穿越高填方的鐵路或公路路基,且有施工設(shè)備簡單、操作容易、造價較低、節(jié)約木材等優(yōu)點,但挖土量較大。
支撐式工作坑是普遍采用的工作坑形式,適用于任何土質(zhì),與地下水位無關(guān),且不受施工環(huán)境限制,但覆土太厚時,操作困難、棄土運輸不便,所以挖掘深度以不大于7m為宜。
圍堰式工作坑是用木板樁或鋼板樁以企口相接建成圓形或矩形的圍堰支持坑壁的工作坑,也稱鋼板樁工作坑。在地下水位高和地基土為粉土或砂土的條件下采用這種工作坑時,應(yīng)防止產(chǎn)生管涌。圍堰式工作坑具有占地面積小、能防止塌方、比混凝土井筒造價低及施工方法簡單等優(yōu)點。
4.2 沉井法在地下水位以下修建工作坑,當(dāng)缺乏鋼板樁等設(shè)備,或工作坑較深,采用鋼板樁不能解決問題時,或在穿越障礙物的兩端需要修建沉井設(shè)施時,均可采用沉井法修建工作坑。
沉井式工作坑的結(jié)構(gòu)形式很多,但最為常用的是單孔圓沉井和單孔矩形沉井。
采用沉井法施工工作坑的構(gòu)筑順序是:挖一個1m深、比工作井外周尺寸大1m的坑,坑底要平整;在工作井的刃腳下墊一層砂和素混凝土墊塊,墊塊的寬度與井壁大致相同;立模、扎筋、澆筑。工作井中應(yīng)預(yù)留有掘進(jìn)機(jī)出洞洞口,直徑比掘進(jìn)機(jī)大0.15~0.2m,接收井的洞口直徑比頂進(jìn)井中的洞口直徑大0.1m左右。
下沉前把素混凝土墊塊打碎,沉井的刃口就切入土中。如果是干沉,還需在沉井的外周加一圈降水井點以降低井內(nèi)地下水位。挖去井內(nèi)的土,沉井就會慢慢下沉,當(dāng)沉到位時應(yīng)立即用鋼筋混凝土進(jìn)行封底。
5. 工作坑洞口的止水方法頂管過程中,無論管子是從頂進(jìn)坑中出洞還是在接收坑中進(jìn)洞,管子和洞口之間都必須留有一定的間隙。如果不對此間隙進(jìn)行止水處理,地下水和泥沙就會從該間隙中流到坑內(nèi),從而影響頂進(jìn)坑中的正常作業(yè),嚴(yán)重的會造成洞口上部地表的塌陷,甚至?xí)斐墒鹿,殃及周圍的建筑物和地下管線的安全。
針對不同構(gòu)造的工作坑,洞口止水的方式也不同。如在鋼板樁圍成的工作坑中,首先應(yīng)該在管子頂進(jìn)前方的坑內(nèi)澆筑一道前止水墻。墻體可由強(qiáng)度等級較高的素混凝土構(gòu)成,寬度約為2~5m,具體數(shù)據(jù)根據(jù)管徑的不同而定,厚度約為0.3~0.5m,高度約為1.5~4.5m。如果土質(zhì)條件差,鋼板樁之間的咬口封不住泥水,這時前止水墻的寬度最好與工作坑內(nèi)凈尺寸的寬度一致,然后再在前止水墻的預(yù)留孔內(nèi)安裝橡膠止水圈。
如果是鋼筋混凝土沉井或用鋼筋混凝土澆筑的方形工作坑,則不必設(shè)前止水墻。如果是圓形工作坑,則必須同樣澆筑一堵弓形的前止水墻。這時洞口止水圈就安裝在平面上,而不是安裝在圓弧面上。
如果覆土較厚或者穿越江河的工作坑,洞口止水圈必須做兩道。前面一道是充氣的,與管子不直接接觸。平時前面一道是不充氣的,只有當(dāng)后面一道止水圈損壞需更換時,才充氣,起到止水作用。
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