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混凝土污水检查井(顶管井)施工
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顶管工程中工作井和接收井构筑方法的探讨
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你可能喜欢第１期２００６年１月；广东土木与建筑；ＧＵＡＮＧＤＯＮＧＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥＣＩＶ；Ｎｏ．１ＪＡＮ２００６；市政顶管井结构设计与计算；黎勤波；（广州市市政工程设计研究院；广州５１００６０）；要：在市政顶管施工中，工作接收井为顶管施工提供必；高，绝大部分为临时性结构，文中通过广州地区顶管工；在城市中敷设各种管道，往往要经过人口稠密区、交通；⑵接收井：其内部
第１期２００６年１月
广东土木与建筑
ＧＵＡＮＧＤＯＮＧＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥＣＩＶＩＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｎｏ．１ＪＡＮ２００６
市政顶管井结构设计与计算
（广州市市政工程设计研究院
广州５１００６０）
要：在市政顶管施工中，工作接收井为顶管施工提供必要的操作空间，工作井还需承受顶力，数量多且造价
高，绝大部分为临时性结构，文中通过广州地区顶管工程实践介绍顶管井结构的设计与计算方法，供设计人员参考。关键词：顶管；工作井；接收井；临时性结构
在城市中敷设各种管道，往往要经过人口稠密区、交通拥挤区、建（构）筑物，或穿越地下管线、道路、铁路及河道等，此时采用非开挖技术施工具有很大优势，而顶管就是其中应用较广的一项新技术。
⑵接收井：其内部空间满足取出工具管即可，
某些工具管可分段拆卸，井的尺寸可做得更小。
２．３井深：顶管井深度为管道埋置深度、导轨高度
和支垫厚度等的总和。
１工程地质与水文地质
广州地区地质条件复杂，在顶管井结构方案设
３顶管井结构方案
顶管井大多为临时设施，其结构方案应根据地
计时，首先要了解工程场地，特别是顶管井位置的工程地质、水文地质情况，摸清土层力学特性、地下水变化特点，再综合地面交通、周边建（构）筑物基础、施工条件等，考虑顶管井结构方案。当设计条件简单时，采用一种结构方案就能解决问题，否则就要采用多种结构方案才能妥善解决。
此外，广州地区地层属三角洲相沉积或河流相沉积，地下水丰富，地下水位较高，在顶管井结构方案设计时，地下水是一个不容忽视的重要因素。
质情况、地下水位、周边荷载、施工条件、造价、工期、环境影响等因素综合考虑，以下介绍几种常用结构。
３．１沉井结构
空间整体受力，结构刚度大，整体性好，当沉井
深度较大时，可通过设置内撑来减小内力，从而减小构件厚度。设计应明确施工方法（对发生流砂、涌水的地层，应采用不排水下沉，水下混凝土封底）、沉井分段施工高度、沉井下沉时混凝土的强度要求、地基承载力要求等。
顶管井设计平面形状
地下连续墙
属平面构件，空间整体性较差，墙段连接处为薄
弱部位，墙体受力作用发生变形时，该处极易发生开裂渗漏，应在竖向按一定间距设置平面环向加劲梁及内撑。该结构可适用于深度较大的顶管井，但造价较高。
⑴工作井：分为单孔井和单排孔井，前者形状
有圆形、正方形、矩形等，后者则大多为矩形，结构受力性能由高至低依次为圆形!正方形!矩形。结构布置时，可在井内设置内支撑，改善结构受力。
正方形、矩⑵接收井：一般为单孔井，有圆形、形等，结构受力性能与工作井相同。
３．３排桩
适用于顶管井平面不规则或深度较大的情况，
在地下水位较高的地层，应在桩间加做止水设施，如旋喷、摆喷、定喷等，其它方面则与地下连续墙相同。
２．２平面尺寸３．４逆作竖井（人工挖井）
其使用受地质条件、地下水位、开挖深度的限
⑴工作井：净长度应考虑工具管长度或管材节
段长度的较大值、千斤顶长度、后座厚度、作业空间等的长度总和；净宽度应为管道外径与两侧操作宽度的和。
制，当顶管井位有管线穿过而又无法调整时，对管线实施保护后也能继续施工，这是该结构的一大优点。逆作竖井宜做成圆形，以改善钢筋混凝土井壁受力。
２００６年１月第１期黎勤波：市政顶管井结构设计与计算ＪＡＮ２００６Ｎｏ．１
但由于逆作竖井分节往下施工，竖向连接较差，必须在竖向采取可靠的连接措施。对局部土体不能自立、地下水位较高，而又必须采用逆作竖井时，必须先对地层采取可靠的加固和止水措施，才能进行竖井施工，造价较高。设计应明确逆作竖井的使用条件、井壁分块数量、竖向分节施工的时间要求（土体在井壁没有闭合前，其受力状态最危险，深度越大，情况越严重）。由于顶管必须在井壁开孔，当管道直径较大时，开孔可能穿过上下两节或三节井壁，使构件受到削弱甚至截断，故一般在井下部做一段正作的现浇钢筋混凝土内衬，增大井身刚度。
顶管井结构设计结构重要性系数
顶管井为临时性结构可取０．９；深度≥１０ｍ或位
于重要建（构）筑物附近的顶管井应取１．０。
４．２结构荷载
⑴土压力：根据工程场地地质情况，按库伦公
式或朗金公式计算；
⑵水压力：按施工期间最高地下水位计算；
地面堆积荷载；⑶施工荷载：施工机械荷载、
３．５钢板桩
钢板桩依靠打入土层一定深度来抵抗水平荷
⑷周边荷载效应：地面影响范围内，建（构）筑
物作用荷载；
载，或在上部设置拉锚或支撑保持其稳定。钢板桩竖向抗弯刚度较大，但构件由于扣缝，横向只能传递剪力。钢板桩由于强度高、施工快、造价低，故应用较广，但其使用范围受地质条件和地下水位限制，井深受钢板桩长度限制，施工时对周边环境影响较大。钢板桩应打入不透水层，当不能满足要求时可增加止水设施加以解决。通常在工作井下部宜做一段现浇钢筋混凝土内衬作为后靠背。
⑸顶管最大顶力：工作井必须限制最大顶力，
保证其结构安全。
４．３结构内力和位移计算
沉井、逆作竖井应按结构力学计算构件内力、位
移，构件之间应符合变形协调条件，包括节点和边界的约束条件；地下连续墙、排桩、钢板桩、型钢－搅拌桩复合结构宜按弹性地基梁计算内力和位移；
３．６型钢－搅拌桩复合结构
也称ＳＭＷ（Ｓｏｉｌｍｉｘｉｎｇｗａｌｌ），其做法是在水泥
⑴井壁：属受弯构件，沉井壁板为双向受弯构
件；地下连续墙、排桩、钢板桩、型钢－搅拌桩复合结
构为竖向受弯构件，均不考虑构件横向受力；逆作竖井仅考虑环向（或闭合框）受弯，不考虑竖向受弯；
搅拌桩墙体中插入型钢，成为一种劲性复合围护结构，具有防水性能好，构造简单，施工方便，工期短，对周围地基影响小，施工时振动小、噪音低、无泥浆排放、对环境污染小。作为临时性支护结构，型钢可回收重复使用，但型钢拔出后留下空隙，应采用同步注浆填充，减少周围土体变形。该法较适用于土质为软土、井深不大的情况，但需专用机械施工，也可采用水泥搅拌桩（或旋喷桩）内插型钢的替代结构。
⑵底板：属双向受弯构件；
腰梁）：属弯、剪构件；⑶环梁（冠梁、
⑷内支撑：属偏心受压构件。４．４
荷载效应组合
按不同受力阶段、工况，采用相关的荷载分项系数进行内力组合。
４．５承载力计算
３．７顶管井结构方案：可参照表１选用。
表１顶管井结构沉井地下连续墙排桩逆作竖井钢板桩型钢－搅拌桩
顶管井结构方案选择参考表适用井深（ｍ）
○○○○○○
⑴构件承载力计算：钢筋混凝土构件应根据承
穿越土层淤泥或
碎石硬粘密实碎石土
软质岩或风化岩
地下水位以上
○○○○○○
对环境影响振动无有有无有无
噪音无有有无有无
排浆有有有无无无
及填土淤泥质土
≤１５≤２５≤２５≤１０≤８≤６
△△×△△
注）○―适合；△―有可能采用；×―不可能采用。
２００６年１月第１期
广东土木与建筑
ＪＡＮ２００６Ｎｏ．１
载能力极限状态及正常使用极限状态的要求，分别进行承载能力、裂缝宽度计算。钢结构应进行构件强度、稳定及变形计算；
顶管技术近年在广州地区的发展非常迅速，目
⑵地基承载力计算：应保证各种结构基础底面
的压力小于或等于修正后的地基承载力特征值。
前由于缺乏相关的设计技术标准，使该技术的合理使用存在一定难度。鉴于顶管井绝大部分为临时性结构，在设计顶管井时应综合考虑各种因素，使其达到结构安全、施工方便和造价合理。
４．６稳定性验算
⑴抗浮验算：各种结构应按施工期间最高水位
进行抗浮验算（有降水措施的除外）；
⑵后靠背验算：工作井在顶力作用下，井外土
体必须保持稳定，不发生剪切破坏；
抗倾覆验⑶结构整体稳定验算：包括抗滑移、算；当顶管井位于岸边或水中时还应作抗冲刷验算；
整体稳定、抗⑷基坑稳定验算：包括入土深度、管涌、抗隆起、抗承压水验算；
［１］ＧＢ５００６８－２００１
建筑结构可靠度设计统一标准［Ｓ］
［２］ＧＢ５００１０－２００２混凝土结构设计规范［Ｓ］［３］ＧＢ５００１７－２００３［４］ＪＧＪ９４－９４
钢结构设计规范［Ｓ］
⑸专项验算：沉井结构应进行下沉系数计算、
下沉稳定验算等。
建筑桩基技术规范［Ｓ］
给水排水工程钢筋混凝土沉井结构
［５］ＣＥＣＳ１３７∶２００２
设计规程［Ｓ］
进、出洞设计：为防止工具管进、出洞时洞口土
［６］ＤＢＪ１５－２０－９７（广东省标准）
术规程［Ｓ］
建筑基坑支护工程技
［７］赵志缙．高层建筑基础工程施工［Ｍ］．北京：中国建筑工
业出版社，１９８６
［８］余彬泉，陈传灿［Ｍ］．顶管施工技术．北京：人民交通出
版社，２０００
体坍塌、工具管“叩头”，必须对洞口附近局部软弱土体进行加固；工作井内侧洞口须设置防止流动性土和地下水由洞口进入井内的措施。
５．２５．３
交通设施：工作井应设置供人上下的楼（爬）梯；安全设施：工作接收井井口均应设置栏杆。
接收井深度较大时，也应设置供人上下的设施；
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（上接第２８页）
影响其它单位对验桩工程师的信任度。
在地质条件复杂、基岩面起伏较大的桩基工程
６．５冲孔桩验桩是一项繁琐的重复性工作，尤其对
于数量较多的桩，要做到判断准确，避免错判或漏判，需要严谨仔细的工作态度。
中，尤其是冲孔灌注桩，应进行施工勘察，在适当的位置布设超前钻，以最直观的方法了解地质情况。
６．６对于大型泥浆护壁冲孔桩基础工程，泥浆的制
备及处理成为工程的技术难题，需要高效合理的施工组织，以满足文明施工及ＨＳＥ的要求。
６．２在冲孔过程中，一个泥浆池只能配置单台桩
机，不允许２台或更多的桩机共用，以降低岩性误判的可能性。
６．３在施工过程中，应及时清理泥浆沟和泥浆池，
［１］ＪＧＪ９４－９４
建筑桩基技术规范［Ｓ］
深圳市区域稳定性评价》编写组．深圳市区域稳定性评［２］《
价［Ｍ］．北京：地质出版社，１９９１
及时返浆捞碴，注意从孔底或溢浆口捞取，不得在泥浆沟中捞取。
６．４对岩性的判定要果断和肯定，不得犹豫不决，
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