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钢板桩工作井在软弱土层顶管工程中的应用

拉森钢板桩 2020年6月19日 项敏 72





拉森钢板桩应用案例




钢板桩工作井在软弱土层顶管工程中的应用





摘  要

摘要:文章依托深圳市政管网工程,介绍钢板桩工作井在软弱土层顶管工程中的应用,并提出了相关设计、施工要点。通过工程实施效果,表明钢板桩工作井在软弱土层、短距离顶管、工期紧张的情况下是可行的,为类似工程提供参考。


关键词:钢板桩井;软弱土层;顶管

 

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项目概况


本工程为深圳市机场周边某市政排水管道,管道管径DN1200,管底埋深约6.0m,位于淤泥质土层或砂性土。管道下穿机场重要通信管线,下穿机场周边重要交通道路,若采用明挖法施工将对机场管线存在较大风险,可能造成安全隐患,并对交通产生很大影响。同时,由于项目的特殊形势,施工工期需要严格控制,需在半个月内将管道打通,以实现水环境治理的工程目标。管道下穿管线及市政道路的长度约为50m,距离较短。综合项目情况,采用顶管工程施工。顶管法一般采用钢筋混凝土沉井或逆作井,但工期较长,难以满足本工程工期需要。本工程为软土地区,因此考虑采用钢板桩工作井。


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工程地质条件

据区域地质资料和勘察成果,场地内出露地层自新到老分别为第四系人工堆积层(Q4ml)、第四系新近冲洪沉积层(Q4al+pl)、第四系全新统海陆交互海沉积层(Q4mc)、第四系全新统冲洪积层(Q4al+pl)、第四系中更新统残积层(Q2el)、花岗岩。


(1)杂填土①1,场地内部分钻孔有揭露,分布随机。杂色,结构松散~中密,稍湿~湿。揭露层厚0.60~6.50m,平均3.50m。


(2)淤泥质土③1,场区分布较广,局部钻孔揭露,分布不连续。深灰、灰黑色,饱和,软塑~流塑状,欠固结。钻孔揭露层厚0.60~9.00m,平均3.21m。


(3)中粗砂③4,土黄色,夹泥质和角砾,成层性较好,松散~中密状,湿。揭露层厚0.5~9.10m,平均3.80m。


(4)残积土⑧,场地内连续分布。棕红、褐红、褐黄、浅灰色,可塑~坚硬状,干强度中等,韧性较低,切面稍有光泽,无摇震反应。由花岗岩风化残积而成,层位较稳定。揭露层厚0.6~13.60m,平均4.78m。


钢板桩工作井在软弱土层顶管工程中的应用


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设计方案


根据顶管工艺需要,工作井尺寸为5.0m×5.0m,深度6.0m,采用钢板桩支护,桩长12m。设置两道矩形闭合支撑,顶管到达和始发洞口处的钢板桩截断开洞,洞口处采用型钢加固,洞口上方土体采取注浆加固措施。井底设置300mm厚C20素混凝土底板,后背墙尺寸2.0m×1.5m(长×高),厚度400mm。后背墙钢筋锚入底板,与底板整体连接,将部分顶管反力传递给底板进行扩散。


为加强后背土体承载力,采用高压旋喷桩对钢板桩后背土体进行加固。道路面层破除后,钢板桩与面层切断面之间存在空隙,为有效传递钢板桩反力,并加强钢板桩工作井的整体性,采用C20素混凝土填充间隙。

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围护桩外侧土体被动土压力验算:


(1)顶管摩擦力。根据附近区域顶管经验,平均摩阻力约为4.0kPa,顶进距离50m;人工顶管不计迎面阻力;顶管摩擦力F0=3.14×1.44×50×4.0+0=904.32kN。


(2)被动土压力。杂填土层每延米被动土压力合力Ep1=360.2kN/m,淤泥土层每延米被动土压力合力Ep2=218.8kN/m,不计嵌固段砂层被动土压力。被动土压力合力Ep=2.0×(Ep1+Ep2)=1158.0kN>F0=904.32kN,满足要求。


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实施方案


顶进距离50m,管径DN1200,顶管所在范围存在难以准确探测的管线。为避免机械顶管对管线造成破损及影响,采用人工顶管实施。

钢板桩工作井在软弱土层顶管工程中的应用

顶管土层为淤泥质土,人工顶管具有一定风险性,施工时采取了相应措施确保安全。采用网格式或挡板式工具头,自上而下分层挖土,先顶后挖,严控超挖。采用纠偏油缸进行纠偏,将工具头与前面3~5节管体联成一体。施工时,保持管道内部有效的通风条件,通风量不小于每人1m3/min,并在管道内部设置有毒有害气体检测报警设备,管道内部设置良好的照明条件。同时,加强基坑、顶管及地面沉降监测。

钢板桩工作井在软弱土层顶管工程中的应用钢板桩工作井在软弱土层顶管工程中的应用

采用钢板桩顶管工作井,实现了工程目标,符合工期要求,并降低了工程投资,具有较好的应用效果。


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结束语


通过采取相应的加强、加固措施,钢板桩工作井在软弱地层、短距离顶管工程中是可行的,并且具有较好的应用效果,可供类似工程参考。


钢板桩工作井在软弱土层顶管工程中的应用

来源:《工程与技术应用》

编辑整理:项 敏

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