[發明專利]控制沉井后背土體變形的施工方法

無效

• 申請號: 201110422074.0
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN102561406A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 孫陽;徐正良;沈水龍
• 申請（專利權）人: 上海市城市建設設計研究總院
• 主分類號: E02D31/00
• 分類號: E02D31/00;E02D23/16;F16L1/028
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所 31251
• 代理人: 劉峰

技術領域

本發明涉及地下建筑工程技術領域，尤其涉及一種控制大直徑平行頂管施工引起的沉井后背土體變形的施工方法。

背景技術

頂管技術是在不開挖地表的情況下，利用液壓油缸從頂管工作井中將頂管機和待鋪設的管節在地下逐節頂進直到頂管接收井的一種非開挖地下管道敷設施工工藝。沉井用作工作井在頂管工程中有著廣泛的應用。

在管道頂進過程中，頂管機循環往復的頂力通過后背墻反作用到后背墻后的后背土體上。當頂力過大同時沉井的后背土體不夠穩定時，后背土體可能會出現較大的變形，使頂管機的一部分工作回程消耗在后背土體的變形上，降低了頂管機的工作效率。后背土體的嚴重變形還可能造成后背土被破壞，使頂進施工失敗。另一方面，后背土體的較大變形也將導致沉井周圍路面或建筑物的損壞，從而引發一系列環境災害。因此，嚴格控制頂管施工引起的沉井后背土體變形對確保頂管工程安全與順利進行十分重要。

經過對現有的技術文獻檢索，嚴紹軍和張愛華在《煤田地質與勘探》(2006年2月，第34卷第1期，第37至第40頁)上發表的“頂管工程后背受力與變形三維分析”(文章編號：1001-1986(2006)01-0037-04)中以某頂管工程為背景，采用朗肯被動土壓力理論對后背土體的承載能力進行了分析。通過改變后背土體的彈性模量參數，分別取不同模量采用德魯克-普拉格模型進行計算，得到相應的墻體最大水平位移值，并得出結論：提高土體的彈性模量能有效地降低后背墻體的水平位移值。但是，該文獻僅僅對沉井后背土體的承載力以及位移依據理論進行了定量的計算分析，并沒有給出控制后背土體位移的相關技術措施。同時，在這篇文章的結論中作者也指出了其所用方法的局限性，即沒有考慮頂管的反復加荷-卸荷的實際情況。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種控制沉井后背土體變形的施工方法，以解決復雜加載尤其是循環或變化重復載荷作用下沉井后背土體的變形控制問題。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種解決復雜加載尤其是循環或變化重復載荷作用下沉井后背土體的變形控制問題的控制沉井后背土體變形的施工方法。

為實現上述目的，本發明提供了一種控制沉井后背土體變形的施工方法，包括以下步驟：步驟一，在沉井周邊實施井點降水，將地下水位降低至所述沉井的底面以下；步驟二，加強所述沉井的底部在土層中的錨固提高所述沉井的整體剛度；步驟三，交替安排多個平行頂管的頂進順序；步驟四，建立所述沉井及其后背土體的簡化三維有限元模型，并根據所述后背土體的最大允許變形限值確定頂進施工時的頂力預控參數；步驟五，在頂進施工中采用注漿工藝使所述頂管的外壁與土層之間形成具有減摩降阻作用的觸變泥漿套；步驟六，根據步驟三所述平行頂管的頂進順序，頂管施工前在所述后背土體中安裝測試儀器進行測點布置，頂管施工中根據所述測點反饋的測試信息調整施工參數。

進一步地，步驟二中，用高壓水槍將刃腳上方井壁內側的預留凹槽沖洗干凈，將表面混凝土全部鑿毛并露出石子，并將預留鋼筋與底板鋼筋焊接。

進一步地，步驟二中，在所述沉井的底部設置混凝土鉆孔灌注樁以抵抗頂力引起的反作用力；所述灌注樁與所述沉井的底部采用倒梯形樁帽連接；所述灌注樁的樁頂鋼筋錨入所述沉井的底板，所述灌注樁在所述沉井的底部各區格中沿著垂直于頂管頂進方向均勻分布。

進一步地，步驟三中，兩根所述平行頂管同時頂進所引起的沉井后背墻上的兩個頂力的差值不超過20％。

進一步地，步驟四中，采用安定性分析法確定頂進施工時的所述頂力預控參數。

進一步地，步驟五中，在機頭尾部環向均勻布置多個壓漿孔，所述機頭后面的三節管節上都設置壓漿孔，再往后每三節里有一節管節上設置壓漿孔，管節壓漿孔均呈斜向45°正交環向交叉布置。

進一步地，步驟五中，采用由膨潤土、粉末化學漿糊、純堿和水構成的泥漿潤滑減摩劑。

進一步地，步驟六中，根據頂進順序及所述后背土體的場地條件，在所述后背土體貼近所述后背墻處埋設側斜管和土壓力傳感器，在地表測試端采用圍砌磚墻的方式與周圍隔離。

進一步地，步驟六中，在所述后背土體固結后進行測試以驗證測點的可用性；在所述平行頂管頂進施工之前進行同樣的測試步驟。在所述后背土體需要加固時，采用在所述后背墻后一定范圍內進行垂直旋噴樁加固。

本發明的有益效果是：