【正文】 (77) ? 式中 Kr— 土抗力系數(shù)。圖 716所示為內(nèi)摩擦角 ?＝ 35?，密度為 ?＝數(shù)。當(dāng)負(fù)位移達(dá)到一定值時(shí)，產(chǎn)主土體對(duì)后背的被動(dòng)土壓力 Ep，如圖 715(c)所示。 ? 如果后座土體的穩(wěn)定性并未導(dǎo)致土體的正位移，后背就沒(méi)受擋土墻土壓力。 ? 計(jì)算分 3類情況：第一類是淺覆土后背，后座土質(zhì)的穩(wěn)定性較好，可利用后座墻土體的抗變強(qiáng)度，則采用簡(jiǎn)單的后背構(gòu)造，第二類是深覆土 ? 后背，可利用后座墻土體的抗變強(qiáng)度，但應(yīng)采用板樁后背承受后座土壓力；第三類是借土與基礎(chǔ)間的摩擦力，支承千斤頂?shù)捻斄θ鐖D 715所示。大位移量會(huì)使千斤頂?shù)挠行ы敵虦p少，而且后座墻的大量位移會(huì)導(dǎo)致被動(dòng)土壓力出現(xiàn)。停止頂進(jìn)，頂力消失，壓縮變形也隨之消失。雙向項(xiàng)進(jìn)時(shí)，就不必設(shè)后背和后座墻。 ? 無(wú)法建立原土后座墻時(shí)，可修建人工后座堵。 ? ? (1)形式和構(gòu)造 ? 后座墻與后背是千斤項(xiàng)的支承結(jié)構(gòu)，經(jīng)常采用原土后座墻。這種導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)是可以調(diào)節(jié)兩導(dǎo)軌的中距，而且減少導(dǎo)軌對(duì)管子的摩擦。 ? 導(dǎo)軌高程按管線坡度鋪設(shè)。 ? ? 導(dǎo)軌的作用是引導(dǎo)管子按設(shè)計(jì)的中心線和坡度頂入土中，保證管子在將要項(xiàng)入土中前的位置正確。 ? 密實(shí)地基土可采用木筏基礎(chǔ)，由方木鋪成，如圖 78所示。基礎(chǔ)寬不少于管外徑，長(zhǎng)度至少為 ~?？觾?nèi)高程樁引入方法如圖77所示。 ? 在松散土層或飽和土層內(nèi)，經(jīng)常采用沉井或連續(xù)壁方法修建工作坑。由于操作需要，工作坑最下部的坑壁一般應(yīng)為直壁，其高度一放不少于 3m。鋼管頂進(jìn)時(shí)應(yīng)留焊接口的操作長(zhǎng)度。工作坑一般為單管項(xiàng)進(jìn)。單向坑最大頂進(jìn)距離為一次項(xiàng)進(jìn)長(zhǎng)度。 ? 一、人工掘進(jìn)頂管 ? (一 )工作坑及其布置 ? 工作坑亦稱豎井，其位置根據(jù)地形、管線設(shè)計(jì)、地面障礙物情況等因素決定。一節(jié)管頂完，再連接一節(jié)管子繼續(xù)頂進(jìn)。 ? 采用何種方法，要根據(jù)管子的材料和各項(xiàng)尺寸、土層性質(zhì)、管線長(zhǎng)度及其其他因素，如穿越障礙物性質(zhì)及占地范圍等選擇。在巖石層、含水層施工、或遇地下障礙物，都需要有相應(yīng)的附加措施。不開(kāi)槽敷設(shè)的室外地下管道的形狀和材料，采用最多的是各種圓形預(yù)制管道．如鋼管、普通鋼筋混凝土管、以及其他各種合金其他非圓形的預(yù)制或現(xiàn)澆的鋼筋混凝土管溝。 ? 不開(kāi)槽施工與開(kāi)槽施工比較，管道不開(kāi)槽施工的土方開(kāi)挖和回填工作量減少很多，不必拆除地面障礙物，一般也不必拆除淺埋地下障礙物，施工占地面積減少很多；不會(huì)影響地面交通；穿越河底鋪管時(shí)既不影響正常通航，也不需要修建 ? 圍堰或進(jìn)行水下作業(yè)，能消除冬季和雨季對(duì)開(kāi)槽施工的影響，也不會(huì)因管道埋沒(méi)較深而增加開(kāi)挖土方量；工程立體交叉施工時(shí)，不會(huì)影響上部工程施工；管道不必設(shè)置基礎(chǔ)和管座；可減少對(duì)管道沿線的環(huán)境污染等。因此，施工前應(yīng)詳細(xì)勘察施工地段的水文地質(zhì)和地下障礙物等情況。 第二節(jié) 掘進(jìn)頂管法 ? 掘進(jìn)項(xiàng)管的工作過(guò)程如圖 71所示。千斤頂支承于后背，后背支承于原土后座墻或人工后座墻上。排水管道頂進(jìn)的工作坑通常設(shè)在檢查井位置上。一次項(xiàng)進(jìn)長(zhǎng)度因管材、項(xiàng)進(jìn)土質(zhì)、后背和后座墻種類及其強(qiáng)度，頂進(jìn)技術(shù)、管子埋沒(méi)深度不同而異。有時(shí)，兩條或三條管道在同一工作坑內(nèi)同時(shí)或先后頂進(jìn)。工作坑深度見(jiàn)圖 73。如需開(kāi)挖斜槽，則項(xiàng)管前進(jìn)方向西端應(yīng)為直壁。這種工作坑平面一般為圓形和方形。 ? ? 為了防止工作坑地基沉降，導(dǎo)致管子項(xiàng)進(jìn)位置誤差過(guò)大，應(yīng)在坑底修筑基礎(chǔ)或加固地基?；A(chǔ)一般厚度為 15~25cm， C10混凝土，卵石墊層厚約 10cm。平面尺寸與混凝土基礎(chǔ)相同，分密鋪和疏誦兩種。 ? 導(dǎo)軌用輕軌 (圖 79)、重軌、型鋼或滾輪做成。導(dǎo)軌用道釘固定于木筏基礎(chǔ)的軌枕上，或固定于混凝土基礎(chǔ) )()())(2(222 222 mchchtDOKOBBKA ????????)()())(2( 20 mchchtDaAaA ???????? ? 內(nèi)預(yù)埋的軌枕上。 ? 施工時(shí)，導(dǎo)軌可能產(chǎn)生各種質(zhì)量事故。這種后墻造價(jià)經(jīng)濟(jì)，修建方便。人工后座堵的種類很多，圖 712所示為其中的一種。 ? 轉(zhuǎn)向頂進(jìn)比工作坑后背布置如圖 714所示。這種彈性變形現(xiàn)象稱后座現(xiàn)象。 ? 減少大位移量后座現(xiàn)象的有效措施之一就是保證后背各部件之間接觸緊密、后背與后座墻之間的孔隙灌砂搗實(shí)。 ? 淺覆土后背按擋土墻受力，有 3種狀態(tài)： ? 第一種狀態(tài)，是后背修建完畢尚未頂進(jìn)，此時(shí)后背受后座墻土體的主動(dòng)土壓力，如圖 715(a)所示。 )/)(245(2)245(21 2 mKNc H t gtgBHE a ??? ??????? ?? ? 第二種狀態(tài)，是后座墻土體產(chǎn)生主動(dòng)土壓力滑移，如圖 715(b)所示，并導(dǎo)致坑底 ef段負(fù) (壓縮 )位移，發(fā)生對(duì)后背的被動(dòng)土壓力 Ep。 ? 作用于后背擋土墻的被動(dòng)土壓力 Ep,砂土為； ? (75) )/)(245(21 2 mKNtgBHE P ?? ????? ? ? 式中各符號(hào)含義與式 (73)相同。 ? 在施工中，后座不可能達(dá)到被動(dòng)土壓力由此發(fā)生的位移值，實(shí)際作用于后背的土壓力都要小于被動(dòng)土壓力。 ? 其他符號(hào)同式 (73)。 ? 由于影響因素很多，以及這些因素對(duì)土壓力值的定量影響不易確定，后背強(qiáng)度和剛度計(jì)算的精確結(jié)果難于取得，目前施工所采用的大多為經(jīng)驗(yàn)估算的方法。工作平臺(tái)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(tái)，其中平臺(tái)口尺寸應(yīng)保證管子的下放。 ? (二 )頂力計(jì)算及頂進(jìn)設(shè)備 ? ? 頂管施工時(shí)，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(qiáng)度 而把管 ? 子頂向前進(jìn)。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。H (KN/m) (710) ? 式中 D— 管外徑 (m)； ? ?— 土的重度 (kN/m3)， ? H— 管項(xiàng)覆土深度 (m)。； ? P3等于管子的重量，按每米管長(zhǎng)計(jì)算。 ? 卸荷拱高度 h1為： ? h1=B/2fKP (m) (712) ? 式中 B— 卸荷拱寬度 (m)。當(dāng) α 為 90?時(shí)，側(cè)壓力也接近為 0。如果管頂土的密實(shí)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(huì)坍落。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(xiàng)進(jìn)摩擦阻力。 ? 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(yàn)確定。電動(dòng)機(jī)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。頂進(jìn)千斤頂一般采用的頂力為 200~400t。 ? 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。應(yīng)采用長(zhǎng)行程千斤頂以減少搬放頂鐵等工作時(shí)間，減少液壓系統(tǒng)啟動(dòng)、效率漸增、回油等時(shí)間，減少后座現(xiàn)象的頻數(shù)．提高頂管速度。頂鐵由各種型鋼拼接制成。弧鐵和圓鐵是寬度為管壁厚的全圓形項(xiàng)鐵，包括半圓形的各種弧度的弧形頂鐵以及全 ? 圓形頂鐵。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。 ? (三 )前方人工挖土和運(yùn)土 ? 工作坑布置完畢，開(kāi)始挖土和頂進(jìn)。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)。地面有震動(dòng)荷載時(shí)，要嚴(yán)格限制每次開(kāi)挖縱深。 ? 除管檐外，還可采用工具管 (圖 726)裝在頂進(jìn)管段的最前端。 ? 前方挖出的土，應(yīng)及時(shí)運(yùn)出管端避免管端因堆土過(guò)多而下沉，并改善工作環(huán)境。管端機(jī)械挖土可以避免上述缺點(diǎn)。 ? 偏心徑向切削 ? 主要由切削輪，刀齒組成。刀齒架做成任意錐角的錐形。 ? 刮刀、刀齒架或切削圓盤(pán)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(yùn)輸機(jī)上。 ? 偏心水平鉆機(jī)用于粘土、粉質(zhì)粘土和砂土中鉆進(jìn)。 ? (二 )水平鉆進(jìn)法 ? 螺旋掘進(jìn)機(jī)一般用于小直徑鋼管頂進(jìn)。隨著掘進(jìn)距離的延長(zhǎng)，可繼續(xù)接長(zhǎng)螺旋輸送器。而且，誤差產(chǎn)生后不易糾正。這種方法適用于直徑為200~300mm管子在松散土層。掘進(jìn)機(jī)構(gòu)為球形框架或刀架，刀架上安裝刀臂，切齒裝于刀臂上。該設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單易于制作，拆裝、維修方便，便于調(diào)向，挖掘效率高，適用于粉質(zhì)粘土和粘土。頂管厲構(gòu)法與一船盾構(gòu)法的區(qū)別是盾構(gòu)襯砌環(huán)內(nèi)不是安裝砌塊，而是項(xiàng)入管子。 ? 水力掘進(jìn)工具的前段為沖泥艙。水沖射方向可由人工控制，泥漿由于水射器的作用，進(jìn)入吸口并壓至泥漿輸送管道，在有充足工作水水源和泄泥場(chǎng)條件下，這種掘進(jìn)方法使飽和弱土層內(nèi)頂管過(guò)程大為簡(jiǎn)化。 ? 工具管的后段是氣閘室。氣壓系統(tǒng)包括設(shè)在工作坑地面的空壓機(jī)和輸氣管道。 ? 當(dāng)工作坑附近沒(méi)有方便的工作水水源和泥漿排放稀釋水系時(shí)，應(yīng)對(duì)泥漿進(jìn)行脫水處理，泥漿脫水處理可分一次分離和二次分離兩種。 ? 工作坑地面布置如圖 732所示。工作水經(jīng)泵房加壓由進(jìn)水管輸入，泥漿由出泥管經(jīng)水射器作用輸送到地面。各種管路系統(tǒng)郡應(yīng)采用可拆卸接口，以便在管道項(xiàng)進(jìn)延長(zhǎng)時(shí)將各種 ? 管相應(yīng)延長(zhǎng)。始頂時(shí)，將鋼板切割取出。落人鉆孔內(nèi)的條木由泥漿吊桶取出，而大部分條木由沖泥艙取出。在管線的另一端，也應(yīng)開(kāi)挖工作坑，用以取出工具管。鋼管采用永久性的焊接。這種內(nèi)套環(huán)的優(yōu)點(diǎn)是重量輕，安裝方便但剛性較差。 ? 四、中繼間頂進(jìn)、泥漿套頂進(jìn)和蠟覆頂進(jìn) ? 頂端施工的一次頂進(jìn)長(zhǎng)度取決于頂力大小，管材強(qiáng)度，后座墻強(qiáng)度，頂進(jìn)操作技術(shù)水平等。中繼間為 — 種可前移的頂進(jìn)裝置。安裝多個(gè)中繼間可用于一個(gè)工作坑長(zhǎng)距離頂管。另一類型中繼間如圖 736。通常情況下，每安裝一個(gè)中繼間，實(shí)際延長(zhǎng) ? 米頂進(jìn)速度降慢一倍。 ? 觸變泥漿的觸變性在于，泥漿在輸送和灌注過(guò)程中具有流動(dòng)性、可泵性和承載力，經(jīng)過(guò)一定靜置時(shí)間，泥漿固結(jié)，產(chǎn)生強(qiáng)度。膨潤(rùn)土的相對(duì)密度為 ~，密度為 ~。曾經(jīng)用于頂管施工的兩種膨潤(rùn)土的物理指標(biāo)，如表 71所列。此外，為了提高粘土顆粒的分散性，防止顆粒相互吸附凝聚，可摻入經(jīng)甲基纖維素。在自凝泥漿中，為了在頂進(jìn)完畢后使泥漿固結(jié)，摻入氫氧化鈣 (固化劑 )；并摻入松香酸鈉 (塑化劑 )以提高流動(dòng)性，為了施工時(shí)保持流動(dòng)性，可 ? 摻入工業(yè)萄糖 (緩凝劑 )。注入壓力根據(jù)地下水位而定，常用~。泥漿從補(bǔ)漿罐，經(jīng)泵加壓從留設(shè)在管壁的補(bǔ)漿孔壓入泥漿套 (圖 740)。由于懸浮頂進(jìn)，不但減少了頂進(jìn)的摩擦阻力，而且改善了管道在頂進(jìn)時(shí)的約束條件，使管道的施工應(yīng)力減小。因此，適當(dāng)增加泥漿套的厚度是必要的。但是，當(dāng)熔蠟散布不均勻時(shí)，會(huì)導(dǎo)致新的 “ 粗糙 ” 。頂管時(shí)，涂于管外壁表面。 ? 五、管道測(cè)量和誤差校正 ? 掘進(jìn)頂管敷設(shè)的管道，通常情況下，重力流管道的中心水平允許娛差為 177。開(kāi)挖時(shí)不注意、坑道形狀質(zhì)量、坑道一次挖進(jìn)深度較大、在砂礫石層開(kāi)路都會(huì)導(dǎo)致開(kāi)挖形狀不正確。 ? 由于頂進(jìn)時(shí)管子間已有連接，誤差是逐漸積累和逐漸校正的，形成誤差和消除誤差的長(zhǎng)度為一彎折段。因此，應(yīng)該在誤差很小時(shí)就進(jìn)行校正。 ? 中心水平誤差用經(jīng)緯儀測(cè)量或垂線檢查。 ? 高程誤差是用水準(zhǔn)儀在工作坑內(nèi)測(cè)量。激光經(jīng)緯儀照射到管前端的指示牌，見(jiàn)圖 743所示，即可測(cè)量誤差值。見(jiàn)圖 744所示。前段用一般方法把首節(jié)管校正到正確位置，后段管子經(jīng)越前段彎新處時(shí)，采用多挖土或卵石填高的方法把管節(jié)調(diào)整到正確位置后再頂進(jìn)。 ? 除了人工校正以外，還可采用校正環(huán)全斷面千斤頂校正。內(nèi)接口應(yīng)有一定強(qiáng)度和水密性，并且保證管底流水面的平整度。頂進(jìn)完畢，拆除內(nèi)漲圈，在管口縫隙處填打石棉水泥或填塞膨