(2)能保持挖掘面的稳定,地层损失小,从而减小了地面沉降,可用于地面沉降较小的场合。
(3)可以在较薄的覆盖层下施工,最小覆盖层为0.8倍的工具管外径。 (4)弃土为干土,运输、处理都比较方便。 缺点:
(1)在黏粒含量较少的土层、砂砾层施工,则必须添加黏土或土体改良剂,这样就提高了施工成本。而且砾石的粒径必须小于螺旋输送机内经的1/3。 (2)开挖面遇到较大的障碍物则无法处理。
(3)在砂性土层施工,地下水位较高时,要防止螺旋输送机出泥口喷涌。
4.2.2顶管机的选型
顶管施工能否顺利进行最主要取决于四个基本要素:首先必须要有详细的地质资料:其次必须要针对该地质资料选好适用的顶管机:第三必须选择好对应的施工工艺:第四必须要有一批训练有素且有高度责任心的施工人员。
顶管机选用的基本原则 1、适应性原则
如果选用的顶管机不能与施工条件相适应,所导致的后果将是不堪设想:轻者将影响施工的进度,重者可能顶管施工失败。
(1)与土质相适应:顶管机都是有一定范围的,有的适用于软土,有的适用于砂砾,没有一种是万能的。
(2)与设计条件相适应:这里是指设计图纸中的要求和规定。
(3)与地面条件相适应:地面建筑物、公路、铁路、大堤、驳岸等要求顶管机施工过后的地面沉降小。
(4)与地下条件相适应:是否有地下水、地下构筑物、各种公用管线、桩基和可能遇到的其他障碍物。
2、可靠性原则
(1)顶管机设计的可靠性:这是决定顶管机质量的关健,由于环境因素对人和顶管机产生的影响,发生错误的可能性必然存在,所以选择顶管机必须充分考虑易使用性和易操作性。
(2)顶管机的耐用性:产品使用少故障、寿命长就是耐用性。
(3)设备的可维修性:当顶管机发生故障后,要求能够很快地通过维护或维修排除故障。
3、安全性原则
由于顶管机是在地下作业的一种特殊机械,施工作业有一定的危险性。 (1)机械的安全性:一般来说,顶管机的操作越容易,发生人为失误或其他问题造成的故障和安全问题的可能性就越小。
(2)应对外部条件的安全性:在穿越河流时选用不需要人在管道内作业的遥控顶管机,比较安全。
4、经济性原则
(1)顶管机的性价比高: (2)顶管机的适用范围广:
(3)顶管机的施工速度快、施工质量高: (4)弃土处理容易且处理成本低。
顶管机选型参考表 使用条件 顶管机类型 2000以上 直径(mm) 1200~1800 1000以下 1000m 顶距(m) 300~1000m 300m以下 5.0以上 覆土深度(D) 2.0~5.0 1.25~2.0 土
机械式顶管机 加泥土压式 大直径 中直径 小直径 超长距离 长距离 一般距离 深覆土 一般覆土 浅覆土 N值=0 N值0-10 ★ ☆ × ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ 普通泥水式 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ※ ☆ ★ 黏性有机土 黏土
质 土 砂性土 砂砾土 岩土 粉质黏土 粉砂 松软砂土 固结砂土 松软砂砾 密实的砂砾 含卵石砂砾 卵石层 硬土 软岩 无 N值10-30 N值10-15 N值10-30 N值﹥30 N值10-40 N值﹥40 N值 N值 N值﹥50 抗压强度<15MPa ﹥1.0×10-3 <1.0×10-7 5~10mm 10~50mm 50mm以上 ★ ★ ★ ★ ☆ ☆ ☆ ※ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ☆ × ★ ★ ★ ★ ☆ ☆ ※ × ★ ※ × ※ ★ ★ ★ ☆ × 地下水 渗透系数(m/s) 渗透系数(m/s) 很高 地面沉降要求 较高 一般 超过管外径六分之一粒径以上的障碍物 注:1、标有★者,为首选适用:标有☆者,为次选适用:标有※者,为有条件(即采取一定的辅助措施后)适用:标有×者,为不适用:
2、D-代表所顶管段的外径(mm)。
5.施工阶段及监理控制要点5.1、工作井验收
5.1.1、工作井最小长度要求
(1)当按顶管机长度确定时,工作井的最小内净长度可按下列公式计算:
L≥l1+l3+k
式中L—工作井的最小内净长度(m) l1—顶管机下井时最小长度(m) l3—千斤顶长度(m)
k —后座和顶铁的厚度及安装富余量(m)
(2)当按下井管节长度确定时,工作井的内净长度可按下列公式计算:
L≥l2+l3+l4+k
式中 l2—下井管节长度(m)
l4—留在井内的管道最小长度(m)
(3)工作井的最小内净长度应按上述两种方法计算结果取大值。 5.1.2、工作井最小宽度要求
(1)浅工作井内净宽度可按下列公式计算: B=D1+(2.0~2.4)
式中 B—工作井的内净宽度(m) D1—管道的外径(m)
(2)深工作井的内净宽度可按下列公式计算: B=3D1+(2.0~2.4) 5.1.3、工作井深度要求
工作井底板面深度应按下列公式计算: H=Hs+D1+h
式中 H—工作井底板面最小深度(m) Hs—管顶覆土层厚度(m) h—管底操作空间(m)
钢管可取0.7~0.8m;玻璃钢夹砂管和钢筋混凝土管等可取0.4~0.5m。 5.2、导轨安装控制要求
(1)导轨是在基础上安装的轨道,一般采用装配式。管节在顶进前先安放在导
轨上。在顶进管道入土前,导轨承担导向功能,以保证管节按设计高程和方向前进。
导轨应选用钢质材料制作,其安装应符合下列规定:
a.两导轨应顺直、平行、等高,其坡度应与管道设计坡度一致。
b.导轨安装的允许偏差应为:轴线位置:3mm;顶面高程:0~+3mm;两轨内距:±2mm;
c.安装后的导轨必须稳固,在顶进中承受各种负载时不产生位移、不沉降、不变形。
d.导轨安放前,应先复核管道中心的位置,并应在施工中经常检查校核。 (2)导轨应选用钢质材料制作,导轨安装完毕后需在预留洞口内安装副导轨,
副导轨的轴线以及高程均要与主导轨保持一致,此副导轨用于防止机头进洞后低头。
(3)两轨道之间的轨距B可以根据公式求得:
2B?D0?D2
式中:B——基坑导轨两轨之间的宽度,m;
D0——顶进管道外径,m;
D——顶进管道内径,m。 5.3后座墙控制要求
(1)后座墙是顶进管道时为千斤顶提供反作用力的一种结构,有时也称为后座、
后背或者后背墙等。在施工中,要求后座墙必须保持稳定,一旦后座墙遭到破坏,顶管施工就要停顿。后座墙的设计要通过详细计算。
(2)后座墙的最低强度应保证在设计顶进力的作用下不被破坏,并留有较大的
安全度。要求其本身的压缩回弹量为最小,以利于充分发挥主顶工作站的顶进效率。在设计和安装后座墙时,应使其满足如下要求:
① 要有充分的强度 :在顶管施工中能承受主顶工作站千斤顶的最大反作用力而不致破坏。
② 要有足够的刚度 :当受到主顶工作站的反作用力时,后座墙材料受压缩而产生变形,卸荷后要恢复原状。
③ 后座墙表面要平直: 后座墙表面应平直,并垂直于顶进管道的轴线,以免产生偏心受压,使顶力损失和发生质量、安全事故。
④材质要均匀 后座墙材料的材质要均匀一致,以免承受较大的后坐力时造成后座墙材料压缩不匀,出现倾斜现象。
⑤后座墙体壁面应平整,并与管道顶进方向垂直;垂直度不大于0.1%H,水平扭转度不大于0.1%L。(“H”为后座墙高度,“L”为后座墙长度。) 5.4、主顶油缸及油泵站控制要求 5.4.1千斤顶的安装应符合下列规定: