[發明專利]圓形沉井的頂管設置方法

有效

• 申請號: 201210331256.1
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN102829246A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 程仕遠;陳錦劍;王建華;雷晗
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F16L1/028
• 分類號: F16L1/028;H02G9/06
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及一種建筑工程施工技術領域，尤其涉及一種圓形沉井的頂管設置方法。

背景技術

作為一種暗挖施工方法，頂管法施工具有諸多優點，如占地面積少；地下施工不影響地面活動；穿越鐵路、公路、河流、建筑物等障礙物時可減少沿線的拆遷工作量；施工過程中不破壞現有管線及構筑物，不影響正常使用；施工無噪音，減少對沿線環境的污染。因此，頂管工法施工技術在近幾年得到廣泛的應用。市政工程的上、下水道、煤氣、電力、通信工程、液化石油氣、天然氣輸送管道以及各種油管、動力電纜、寬頻網、光纖網等通訊電纜等的敷設都相繼采用頂管工法施工。

頂管工作井是頂管施工的起始點，起著為頂管頂進提供頂推力的作用。隨著頂管施工中頂進距離、管徑、埋深的增加，所需要的后座反力也越來越大，已經由過去的百噸級上升到千噸級，工作井設置最需考量的是安全性問題。對于圓形沉井頂管的設置而言，其中最重要的一項系因考慮工作井后背堵的土壓力對頂管工程的最大頂力。

最大頂力計算中，基于土壓力對土體反力的計算是重點。目前圓形沉井土體反力的計算方法主要是近似或經驗公式。圓形沉井井壁作后背時，其后背的土壓力分布圖形比較復雜，一般假定為空間曲面分布。由于作了較多假設，且沒有明確說明和依據，得出的計算結果與實際情況相差較大。

我國的《給水排水工程鋼筋混凝土沉井結構設計規程》CECS?137：2002中規定，圓形沉井在頂力作用下的土壓力分布如下：后背和前壁的土壓力分別為被動土壓力和主動土壓力，并呈余弦式分布，上下兩側的土壓力為0，但實際工程中上下兩側也受到土壓力作用，并不為0。因此，計算確定的工作井容許頂力難以反應實際情況。

由此，業界需要有更安全的圓形沉井的頂管設置方法。

發明內容

本發明針對我國現有計算方法和規范中沉井受力模式不足和缺陷，提供一種圓形沉井頂管的設置方法，能通過獲得圓形沉井頂管受力特征而安全地設置頂管。

為了達成上述目的，本發明提供了一種圓形沉井的頂管設置方法，包括：（a）獲得應用所述圓形沉井的工作區所在區域的土體參數和沉井參數；（b）根據所述土體參數和沉井參數獲得所述沉井各方向上的土壓力；且（c）根據所述土壓力的分布模式及所述土壓力，獲得所述工作井對所述頂管的最大頂力，并使所述頂管前進所需的頂推力小于所述最大頂力。

一些實施例中，步驟（a）包括收集所述工作區的已有地質資料以確定所述工作區的土體參數；根據應用所述圓形沉井的施工方案，確定所述沉井參數。

一些實施例中，所述土體參數包括：土質的粘聚力c、內摩擦角φ、及容重γ；所述沉井參數包括所述圓形沉井的沉井底至原狀地面埋置深度Hs、所述圓形沉井的外徑D、及所述圓形沉井三與設備自重G。

一些實施例中，所述土體參數通過以下方式確定：通過充分收集工作區的地質資料，分析資料的可利用程度，取點對鉆孔資料進行分類整理和分析，通過取樣試驗或原位試驗，測定土體的內摩擦角和粘聚力c，且通過環刀法等測量土容重試驗測定土體的容重γ，其中對于成層土，可根據每層土的厚度等效計算出相應參數；并且根據施工設計方案，確定出所述圓形沉井的沉井底至原狀地面埋置深度Hs，所述圓形沉井的外徑D，及所述圓形沉井與設備自重G。

一些實施例中，根據所述土體及沉井參數，用考慮位移的土壓力計算方法分別確定作用在所述沉井上的前壁土壓力、后壁土壓力、側壁摩阻力和井底摩阻力。

一些實施例中，所述前壁土壓力為主動土壓力均勻分布：

其中，K_a為主動土壓力系數。

一些實施例中，所述后背土壓力為靜止土壓力加上余弦式分布的被動土壓力增量：

其中，K₀、K_p分別為靜止、被動土壓力系數；λ₁為考慮沉井施工中擾動引起的折減系數。

一些實施例中，所述側壁摩阻力：

其中，λ₂為摩阻力比例系數；δ為所述沉井側壁與土體接觸摩擦角。

一些實施例中，所述井底摩阻力為：

f_底＝λ₃Wμ

其中，λ₃為折減系數，W為沉井與設備自重減去水浮力，μ為摩阻系數。

一些實施例中，所述允許最大頂力可以用以下公式計算：

F_max＝(F_后+f_側壁+f_底-F_前)/k