【正文】 直槽形工作坑一般需在坑口地面搭設(shè)工作平臺。工作平臺的結(jié)構(gòu)與尺寸取決于管子情況若用槽鋼橫梁支承的工作平臺，其中平臺口尺寸應(yīng)保證管子的下放。 ? ? 管子入土處的坑壁應(yīng)不支設(shè)支撐，土質(zhì)較差時，為了防止管頂處土方塌落，可設(shè)混凝土護(hù)管裝置。采用觸變泥漿頂管時，防止泥漿從管外壁和坑道壁之間向工作坑泄漏，應(yīng)安置頂進(jìn)口裝置，使鋼環(huán)上的橡膠墊阻止泥漿的外溢。 ? 工作坑布置時，還應(yīng)解決電源、坑內(nèi)排水、地面排水、防雨、地面運輸、堆料場、地面臨時工作場、照明、扶梯和工人工地生活設(shè)施等問題。 ? (二 )頂力計算及頂進(jìn)設(shè)備 ? ? 頂管施工時，千斤頂?shù)捻斄朔鼙谂c土壁之間的摩擦力和首節(jié)管端面土的抗剪強度 而把管 ? 子頂向前進(jìn)。千斤頂工作頂力 W應(yīng)為： ? W=K’(W1+W2)=K’{[2Pv(1+Ka)+P0]fDL+W2} (78) ? 式中 W1— 管外壁與土之間的摩擦力； ? W2— 管端切土阻力， ? f— 土與管壁的摩擦系數(shù)； ? K39?！?安全系數(shù) (取 ~)； ? Ka— 主動土壓力系數(shù)； ? Pv— 垂直壓力； ? P0— 管子每米長的重量； ? L— 頂進(jìn)長度。 ? Wl取決于對管子的土壓力大小和摩擦系數(shù) f值。管子所受的壓力如圖 717所示，其中 Pl為管頂?shù)拇怪蓖翂毫Γ?P2為地面荷載所產(chǎn)生的土壓力的壓力， P1’為 Pl的地基反力作用于管子， P2’為地面荷載的地基反力， P3為管重的地基反力， P4為側(cè)土壓力。 ? 作用于管子的土壓力有下列幾種情況： ? (1)土壓力按土柱作用于管子，單位面積的垂直土壓力值為； ? Pv=?H (KN/m2) (79) ? 則單位管長的垂直土壓力值為， ? P1=D?H (KN/m) (710) ? 式中 D— 管外徑 (m)； ? ?— 土的重度 (kN/m3)， ? H— 管項覆土深度 (m)。 ? P2按管項穿越的構(gòu)筑物和輪壓確定的土壓力。而 Pv＝ P1+P2＝ P139。+P239。； ? P3等于管子的重量，按每米管長計算。 ? P4按主動土壓力計算，即 ? P4=(P1+P2)tg2(45??/2)=Pv Ka (711) ? 式中 Ka— 主動土壓力系數(shù)； ? ?— 土的內(nèi)摩擦角。 ? (2)當(dāng)土質(zhì)密實，土的堅實系數(shù) fKP＞ ，覆土深度 H＞ (圖 718)，管頂土壓力并不按土柱重量作用，而按土卸拱線下的土重近似地計算。 ? 卸荷拱高度 h1為： ? h1=B/2fKP (m) (712) ? 式中 B— 卸荷拱寬度 (m)。 ? (713) ? 作用在管上方的壓力即為卸荷拱所包圍的土體積重量，按近以矩形計算，則單位寬度的壓力為： )) ] (245(1[)245(22 mtgDtgDDB ?? ???????? ?? ? (713) ? 則 (714) ? 式中 D— 管外徑 (m)， ? ?— 土的重度 (L/m3)； ? ?— 土內(nèi)摩擦角； ? hl— 卸荷拱高度 (m)。 ? 土壓力按卸菏拱計算時， P2等于 0，而 ? (715) )/) ] (245(1[2 1 211 mKNtgDfhPKP??? ????? ?)/) ] (245(1[2 1 222 mKNtgDfDhPKP??? ?????? ?)245(214 ???? ?tgPP ? (3)如果由于土質(zhì)密實而在管頂或管兩側(cè)的坑道壁與管壁間留有孔隙，則管項土壓力等于 0。管側(cè)土壓力根據(jù)坑道與管子接觸的中心包角 (圖 719)大小確定。當(dāng) α 為 90?時，側(cè)壓力也接近為 0。因此，管子可能在較長時期內(nèi)不受管上方土壓力的作用。這種情況，頂力僅需克服由管自重引起的管與土間的摩擦力。 ? 但是，由于重力和各種荷載的作用，管頂土經(jīng)過一定時間后會坍塌，并堵塞孔隙。如果管頂土的密實度和管道的埋置深度符合卸荷拱的形成條件，卸荷拱線下的土方就會坍落。經(jīng)過更長的時間，管上全部土都會坍落。 ? 在有些情況下，要計算附加荷載引起的垂直土壓力。例如土的附加應(yīng)力。例如穿越有車行的鐵軌，高填方、管子淺覆土?xí)r的地面建筑荷載等，都應(yīng)考慮土中附加壓力所引起的項進(jìn)摩擦阻力。已經(jīng)形成卸荷拱時，地面荷載就不必考慮。 ? 側(cè)向土壓力按主動土壓力計算。引起側(cè)向土壓力的有土的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力。 ? 管前端頂進(jìn)阻力 W2，取決于很多因素，如管壁的厚度、管前段與土的接觸情況、土質(zhì)、誤差的種類等等，一般根據(jù)經(jīng)驗確定。 ? 由于土質(zhì)變化，坑道開挖形狀不規(guī)則、土含水量變化、管壁粗糙程度不一、項進(jìn)技術(shù)水平參差、頂進(jìn)中間停歇等各種原因，頂力不易事先精確計算。圖 720所示為粉質(zhì)粘土中頂進(jìn)兩條直徑900mm鋼筋混凝土管實際頂力與頂?shù)篱L度的兩種關(guān)系曲線。 ? ? 頂進(jìn)設(shè)備種類很多，目前大多采用液壓千斤頂頂管，如圖 721所示為包括千斤頂在內(nèi)的油壓回路。電動機使油泵工作，把工作油加壓到工作壓力，由管路輸送，經(jīng)分配器、控制閥進(jìn)入千斤頂。電能經(jīng)油泵轉(zhuǎn)換為機械能，千斤項又把壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，對負(fù)載作功 — 頂入管子。機械能輸出后，工作油以一個大氣壓狀態(tài)回到油箱。 ? 頂管的千斤頂一般可分：用于頂進(jìn)管子的頂進(jìn)千斤頂，用于校正管子位置的校正千斤頂，用于中繼間頂管的中繼千斤頂。頂進(jìn)千斤頂一般采用的頂力為 200~400t。油壓系統(tǒng)的工作油應(yīng)具有 ? 的技術(shù)特性；適宜的粘度；較高的化學(xué)穩(wěn)定性，良好的潤滑性；不燃或難燃性；低壓縮性；良好的防銹性；不會導(dǎo)致油壓系數(shù)中密封材料膨脹、硬化或熔解等。項管施工中經(jīng)常采用的是變壓器油。頂程有 、 、 、 。 ? 頂進(jìn)千斤頂按其作用不同可分為單作用千斤頂和雙作用千斤頂，按其構(gòu)造又可分為活塞式和柱塞式。施工中常用的為單扦千斤項，又稱雙作用于斤頂。液壓千斤頂按活塞休行程伸出的數(shù)目，又可分為單行程、雙行程和多行程千斤頂。為了減少缸體長度而又要增加行程長度，可采用多行程千斤頂。應(yīng)采用長行程千斤頂以減少搬放頂鐵等工作時間，減少液壓系統(tǒng)啟動、效率漸增、回油等時間，減少后座現(xiàn)象的頻數(shù)．提高頂管速度。 ? 千斤頂在工作坑內(nèi)的布置方式分單列、并列和環(huán)周列，圖 7— 22所示。當(dāng)要求的頂力較大時，可采用數(shù)個千斤頂并列頂進(jìn)，但是，如果由于某種原因致使各千斤頂出程速度不同等．將使管于偏斜或?qū)嶋H總頂力減少。 ? 采用頂鐵 (圖 723)傳遞頂力。頂鐵由各種型鋼拼接制成。根據(jù)安放位置和傳力作用不同，可分順鐵、橫鐵、立鐵、弧鐵和團(tuán)鐵。順鐵是千斤頂?shù)捻敵绦∮趩喂?jié)管子長度時，在頂進(jìn)過程中陸續(xù)安放在千斤頂與管子之間傳遞頂力的。當(dāng)千斤項的行程等于或大于一節(jié)管子長度時，就可不用順鐵?；¤F和圓鐵是寬度為管壁厚的全圓形項鐵，包括半圓形的各種弧度的弧形頂鐵以及全 ? 圓形頂鐵。此外，還可做成各種結(jié)構(gòu)形式的傳力頂鐵。頂鐵應(yīng)按受力條件作強度和剛度的設(shè)計計算。 ? 千斤頂頂力的合力位置應(yīng)該和頂進(jìn)抗力的位置在同一軸線上，避免產(chǎn)生頂進(jìn)力偶，使管子不發(fā)生位置誤差。頂進(jìn)抗力即為土壁與管壁摩擦阻力和管前端的切土阻力。當(dāng)上半部管壁與坑壁間有孔隙時，根據(jù)施工經(jīng)驗千斤頂在管端面的著力點應(yīng)在管子垂直直徑的 1/4~1/5處 (圖 724)。這是因為，管子水平直徑以下部分管壁與土壁摩擦，摩擦阻力的合力大致位于管子垂直直徑的 1/4~1/5處。當(dāng)管子全局與土接觸摩擦?xí)r，可使用 4個、 6個，甚至更多個，千斤頂按管于環(huán)周列對稱布置 ? 見圖 722(c)所示。 ? (三 )前方人工挖土和運土 ? 工作坑布置完畢，開始挖土和頂進(jìn)。管內(nèi)挖土分人工和機械兩種。密實土層內(nèi)坑壁與管上方可有 1~2cm間隙，以減少頂進(jìn)阻力?？紫斗秶?，即管壁與坑道壁接觸所形成的管中心包角愈小，頂進(jìn)阻力愈小，但管子偏移隨意性增大。如果不允許構(gòu)筑物地基沉降，管壁與坑壁間就不應(yīng)留孔隙，而且最好是少許切土頂進(jìn)。 ? 人工每次掘進(jìn)深度，一般等于千斤頂?shù)捻敵?。土質(zhì)較好，挖土技術(shù)水平較好，每次挖深在~ 1m左右；開挖縱深過大，坑道開挖形狀就不易控制，并易引起管子位置偏差。因此 ? 長頂程千斤頂用于管前方人工挖土情況下，全頂程可分若干次頂進(jìn)。地面有震動荷載時，要嚴(yán)格限制每次開挖縱深。 ? 土質(zhì)松散或有流砂時，為了保證安全和便于施工，在管前端安裝管檐，如圖 725所示。施工時，先將管檐頂入土中，工人在檐下挖土。 ? 管檐的長度可用下式計算： ? l=D/tgθ (717) ? 式中 l— 管檐長度； ? D— 管外徑； ? θ — 土的自然傾斜角。 ? 除管檐外，還可采用工具管 (圖 726)裝在頂進(jìn)管段的最前端。施工時把工具管先頂土中，工人在工具管內(nèi)挖土。 ? 產(chǎn)生頂管施工位置誤差的原因很多，主要是由于坑道開挖形狀不正確，使管子循已開挖的坑道前進(jìn)而引起的。因此，必須注意保證開挖斷面形狀的正確。 ? 前方挖出的土，應(yīng)及時運出管端避免管端因堆土過多而下沉，并改善工作環(huán)境。可用卷揚機牽引或電動、內(nèi)燃的運土小車在管內(nèi)進(jìn)行有有軌或無軌運土兩種，也可用皮帶運輸機運土。土運到工作坑后，由起重設(shè)備用運到工作坑外。 ? 二、機械掘進(jìn) ? 管端人工挖土勞動強度大，效率低，勞動環(huán)境惡；較小直徑管子工人無法進(jìn)入挖土。管端機械挖土可以避免上述缺點。 ? 機械掘進(jìn)與人工掘進(jìn)的工作坑布置一般相同，不同處主要是管端挖土與運土的方法。 ? 機械挖土一般分切削掘進(jìn)一輸送帶連續(xù)運土或車輛往復(fù)循環(huán)運運土，切削掘進(jìn)一螺旋輸送器運土；水力掘進(jìn)一泥漿輸送等。 ? (一 )切削掘進(jìn) ? 切削掘進(jìn)有工作面呈平錐形的切削輪偏心徑向切削、工作面呈錐形的偏心縱鈾向切削。 ? 偏心徑向切削 ? 主要由切削輪，刀齒組成。切削輪用于支承或安裝切削臂，固定于主輪并由主輪旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動。切削輪分盤式和刀架式兩種，盤式切削輪的盤面上安裝切削臂，也可直接安裝刀齒而進(jìn)行全斷面同時切削。刀架式是在切削輪上安裝懸臂式切削臂。刀齒架做成任意錐角的錐形。大直徑管子，錐角較大，錐形平緩。在松散土層掘進(jìn)時，切削頭可安裝在工具管內(nèi)。 ? 偏心水平鉆機切削機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸線與管子軸線同向。 ? 刮刀、刀齒架或切削圓盤切下的土自由落下，然后由刮土環(huán)的隔板提起落在皮帶運輸機上。 ? 偏心水平鉆機有兩種安裝方法：一種是安裝在鋼筒內(nèi)的整體工具式；另一種是裝配式，施工前安裝在頂進(jìn)的第一節(jié)管子內(nèi)。采用工具管的優(yōu)點是鉆機構(gòu)造較簡單、現(xiàn)場安裝方便，但是它只適用于一種管徑，而且頂進(jìn)過程中遇到障礙，只能開槽將其取出。 ? 圖 727為直徑 1050mm的整體刀架掘進(jìn)式偏心水平鉆機。 ? 偏心水平鉆機用于粘土、粉質(zhì)粘土和砂土中鉆進(jìn)。在弱土層中頂進(jìn)時，由于設(shè)備重量較大，常因引起管端下沉導(dǎo)致頂進(jìn)位置誤差。在含水土層內(nèi)，土方不易自刀齒架卸下，而且，工作條件惡化。在這種情況，經(jīng)常采用工作面封閉的水力 ? 頂進(jìn)，見后敘述。 ? (二 )水平鉆進(jìn)法 ? 螺旋掘進(jìn)機一般用于小直徑鋼管頂進(jìn)。管子按設(shè)計方向和坡度要放在導(dǎo)向架上，管前由旋轉(zhuǎn)切削式鉆頭切土，并由螺旋輸送器運土．切削鉆頭與輸送器安裝在管內(nèi)，并由電動機帶動工作。電動機等動力和傳動裝置也安裝在導(dǎo)向架上，可隨著掘進(jìn)面向前移動。管子、鉆頭和螺旋輸送器借千