頂管工作井支護之鋼板樁支護

頂管工作井支護之鋼板樁支護摘要：隨著城市經(jīng)濟的發(fā)展和人們環(huán)保意識到增強，頂管施工以作為一種非開挖敷設地下管道的施工方法被得到普遍采用，其中工作井和接收井構筑也是頂管工程一個關鍵的環(huán)節(jié)，采用方法是否得當將直接影響工程成本、進度及安全。本文主要從鋼板樁支護進行工作井支護的各個環(huán)節(jié)以及安全防護措施等方面作以介紹和總結，并結合邢臺希望對今后同類施工有所借鑒。關鍵詞：頂管工作井鋼板樁防護中圖分類號：TD3文獻標識碼：A1前言頂進工作井是安放所有頂進設備的場所，也是頂管掘進機或工具管的始發(fā)地，同時又是承受主頂油缸反作用力的構筑物。接收井則是接收頂管掘進機或工具管的場所。頂進井一般要比接收井堅固、可靠，尺寸也較大。工作井和接收井形狀通常有矩形、圓形、多邊形等幾種。工作井位置選擇在管道井室位置，便于排水、淤泥、出土和運輸，頂管單向頂進時宜設在下游一側。2施工工藝2.1沿工作井周邊線3.5m以內開挖深度2m(標高:+0.2m)的基坑，然后再沿工作井邊線向外1.5m打入一周圈12m的鋼板樁（拉森型）。2.2第一層開挖距鋼板樁頂2.05m(標高:-1.85m)深進行支護，支護圍檁采用單根I450型工鋼，中間支承采用外徑500mm,壁厚8mm圓鋼管，井字形布置，鋼管水平等間距布置。工鋼與鋼管之間采用鋼板連接。為增強工鋼圍檁抗彎強度，在距鋼管兩端1.5m位置加焊兩根水平斜撐。2.3第二層開挖距鋼板樁頂4.05m(標高:-3.85m)深進行支護，支護采用鋼構框架結構，支護圍檁采用兩根并列I450型工鋼，其余結構同第一層支撐。2.4第三層開挖距鋼板樁頂5.358m(標高:-5.158m)深進行支護，支護同第二層。2.5最后開挖至標高:-6.758m(總深8.758m)后進行坑底封底，先鋪砂礫墊層，再鋪C15的砂漿墊層。在砂漿與鋼板樁連接處，用油氈作隔離層，周圈50cm以內設匯水渠、集水坑。2.6鋼板樁的拔除2.6.1基坑回填后拔除鋼板樁，拔樁前應仔細研究拔樁方法順序和拔樁時間，否則，由于拔樁的振動影響以及拔樁帶土過多會引起地面沉降和位移，給已施工的地下結構帶來危害，并影響鄰近原有建筑物、構筑物或地下管線的安全。2.6.2先用打拔樁機夾住鋼板樁頭部振動1min～2min，使鋼板樁周圍的土松動，產(chǎn)生“液化”，減少土對樁的摩阻力，然后慢慢地往上振拔。拔樁時注意樁機的負荷情況，發(fā)現(xiàn)上拔困難或拔不上來時，應停止拔樁，可先行往下施打少許，再往上拔，如此反復可將樁拔出來。3設計計算由于基坑開挖深，周邊土層重度大,粘度小，容易發(fā)生隆起現(xiàn)象，且因市場因素，只有12m鋼板樁，所以采取頂部清除2m雜填土的方法，減少土的重度，和開挖相對深度，以增強開挖土層和鋼板樁自身的穩(wěn)定性。主動土壓力系數(shù)Ka=tg2(45°-θ/2)=tg2(45°-14.4°/2)=0.602。被動土壓力系數(shù)Kp=tg2(45°+θ/2)=tg2(45°+14.4°/2)=1.663.1鋼板樁支撐間距計算采用拉森—包Ⅳ型鋼板樁，其最大應力[б]=200N/mm2，W=2410cm3，開挖深度H=6.958m。h1=3√(6[б]W/γKa)=3.0mh2=1.11×h1=3.33mh3=0.8×h1=2.4mh4=0.7×h1=2.1m支撐按h1=2.05m,h2=2m,h3=1.31m,h4=1.6m布置。如圖3所示:3.2理論入土深度計算（Kp－Ka）×x2－Ka×H×x－Ka×H×h4=0，1.058×x2－4.19×x－6.7=0，解得x=5.18m理論入土深度略超過實際深度，但由于材料限制不能再加長板樁長度。解決方法：邊挖進邊防護，封底分兩次進行，快挖快封，封底砂漿墊層中添加速凝劑，以砂漿加強鋼板樁底層的抵抗力。然后采取注漿施工的辦法加強坑底土體的凝結力。3.3土層穩(wěn)定性計算K=2∏C/γH=2×3.14×5.04/17.6×6.958=0.22<1.2土層不穩(wěn)定，有可能發(fā)生隆起現(xiàn)象。解決方案：準備松木樁，發(fā)現(xiàn)基坑底略有隆起現(xiàn)象，立即沿板樁內側插打木排樁，以增強土層穩(wěn)定性，然后采取注漿施工的辦法加強坑底土體的凝結力。3.4基坑底管涌驗算T=(Kh`γ水－γ`h`)/2γ`K—安全系數(shù)=1.5h`—水頭差γ`—土層浮重度=（1.5×6.3×10－6.64×6.3）/2×6.64=3.97m<5.7m不會發(fā)生管涌現(xiàn)象。但砂層可能有地下水滲出，應考慮排水措施及設備。3.5鋼支護計算3.5.1第一層（1）土壓力計算均布荷載q=γ×Ka×D(h+hn+1)/2=44KN/mD—支點到樁頂距離（2）工鋼圍檁抗彎驗算450型工鋼，支撐間距5.2m，以連續(xù)梁計算，W=1432933mm3，最大允許應力[б]=170Mpa。工鋼最大彎矩：M=KMql2=0.1×44×5.22=119MPa＜[б]=170MPa.KM—連續(xù)梁彎矩系數(shù)（3）支護桿計算支護桿采用直徑500mm、壁厚8mm的圓鋼管，截面A=3.14×（r12-r22）=24919mm2，長15.3m，軸向壓力N=356.4KN。長細比λ=15.3×103/500=30.6，柔度=96.1查表得鋼管抗壓穩(wěn)定許用應力[б]=98.8MPa。正截面承載能力計算：Nj=N/A=14.3MPa＜[б]=98.8Mpa3.5.2第二層支護與第三層支護相同，現(xiàn)對土壓力進行比較（1）土壓力計算：均布荷載q=γ×Ka×D(h+hn+1)/2q2=73.2KN/m<q3=100KN/m以q3進行檢算（2）工鋼圍檁抗彎驗算450型工鋼，支撐間距5.2m，以連續(xù)梁計算，截面模量W=1432.933cm3，工鋼最大允許應力[б]=170MPa.工鋼最大彎矩：M=KMql2/2=0.1×100×5.22/2=135.2MPa＜[б]=170MPa.（3）支護桿計算支護桿采用直徑500mm、壁厚8mm的圓鋼管，截面A=249.19cm2，長15.3m，軸向壓力N=815KN。正截面承載能力計算Nj=N/A=32.7MPa＜[б]=98.8MPa4施工中一些特殊問題的處理4.1工作坑開挖至封底深度時，局部出現(xiàn)隆起現(xiàn)象，因隆起過程比較緩慢，并未打入木樁，而是采取邊挖邊防護、快挖快封，封底分兩部分進行，開挖至設計深度時不等隆起現(xiàn)象發(fā)生，立即進行封底工作。4.2為了便于鋼筋混凝土管下放，合理調整支護間距，將第二層支護鋼管由上下交錯改為平行交錯，解決了這一施工相互干擾問題，加快了施工進度。4.3拔樁時的注意事項。第一，可根據(jù)沉樁時的情況確定拔樁起點，必要時也可用跳拔的方法。拔樁的順序最好與打樁時相反。第二，振打與振拔：拔樁時，可先用振動錘將板樁鎖口振活以減小土的黏附性，然后邊振邊拔。對較難拔除的板樁可先用柴油錘將樁振下100mm～300mm，再與振動錘交替振打、振拔。第三，對引拔阻力較大的鋼板樁，采用間歇振動的方法，每次振動15min，連續(xù)振動不超過1.5h。5結束語鋼板樁防護是工作井支護的幾種主要方式之一，其達到了安全、快速和經(jīng)濟的效果,并且可以回收再利用，確保了工程的順利實施和保護鄰近構造物的安全。鋼板支護樁應用于市政工程及其他領域施工有其不可取代的位置和內在價值，將其逐漸推廣運用。參考文獻1．余彬泉，陳傳燦．頂管施工技術．北京：人民交通出版社，2003 2．夏明耀，曾進倫．地下工程設計施工手冊．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001 附：畢業(yè)論文格式1、題目：應簡潔、明確、有概括性，字數(shù)不宜超過20個字。2、摘要：要有高度的概括力，語言精練、明確，中文摘要約100—200字;3、關鍵詞：從論文標題或正文中挑選3～5個最能表達主要內容的詞作為關鍵詞。4、目錄：寫出目錄，標明頁碼。5、正文：?？飘厴I(yè)論文正文字數(shù)一般應在3000字以上。畢業(yè)論文正文：包括前言、本論、結論三個部分。前言(引言)是論文的開頭部分，主要說明論文寫作的目的、現(xiàn)實意義、對所研究問題的認識，并提出論文的中心論點等。前言要寫得簡明扼要，篇幅不要太長。本論是畢業(yè)論文的主體，包括研究內容與方法、實驗材料、實驗結果與分析(討論)等。在本部分要運用各方面的研究方法和實驗結果，分析問題，論證觀點，盡量反映出自己的科研能力和學術水平。結論是畢業(yè)論文的收尾部分，是圍繞本論