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钢板桩工作井在软弱土层顶管工程中的应用





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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。

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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。

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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。


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来源:《工程与技术应用》

编辑整理:项 敏

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