从顶管工程实践谈逆作圆拱墙的设计与施工.docx
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1、从顶管工程实践谈逆作圆拱墙的设计与施工引论:逆作拱墙作为基础支挡结构形式的一种,具有1、受力合理、安全可靠;2、施工方便、节省工期;3、造价低的特点。其设计可按静力学方法解决,但几乎所有的深基坑支护设计软件均未将其列入,施工中多凭经验估值,缺少算例,使其应用受到限制,本文通过工程实例对其设计及施工做法给出了详细的介绍,聊供施工参考。一、 工程概述2009年年初我公司中标某市政工程的城区污水改造工程,该污水管线位于市区繁华地段的老街区,设计为DN1350污水顶管,污水管埋设深度为自然地面以下7.5m左右。原方案顶管工作井采用钢筋砼沉井,后经现场勘察,污水管线所处位置,左侧地下二米处有光缆管沟,右
2、侧地下四到五米处为老城区在用污水管(砖砌)。二者之间净距为7米,如采用沉井方法施工工作井,工作井外围结构尺寸在六米左右,沉井下沉时,将带动其周围内二米左右的土体下沉,因老城区街道狭窄,不仅影响周边交通,须进行封闭施工,且土体下沉很可能会对光缆沟及原有污水管的结构造成破坏,一旦在用的污水管破裂,会造成无法估量的损失。如下图示意:经多方论证,选用了逆作砖砌圆拱墙做顶管工作井的作法。这种做法有两个优点:一是其结构工作原理是利用圆拱的受力特点,将垂直于拱圈面的土压力转化为沿拱轴线方向的轴向压力,拱圈在竖向截面内不受弯,同时,拱圈外的土也形成土拱,减少了一定的土压力。二是拱在垂直方向上是分层由上而下施工
3、,拱的砌筑与挖土可同步进行。其施工工艺要求拱与土壁紧密接触,故施工对土体的影响范围只在拱圈外径以内,对拱圈以外的土体或结构无影响。二、逆作砖砌圆拱墙的构造根据污水管设计情况,为满足顶管施工需要,圆拱墙直径设计为6米,拱墙高度7.5-8米。拱墙采用砖砌,分三道成型,进出洞口及后背位置采用钢筋砖加强。做法如下图示意:二、 圆拱墙设计根据地质勘察报告,管线埋设深度内土层信息如下表:表1层号土类名称层厚(m)重度(KN/m3)浮重度(KN/m3)粘聚力(KPa)内摩擦角(度)1道路结构层0.7192-1粘质粉土0.7-2.6 186762572-2砂质粉土2.6-3.719191872952-3粘质粉
4、土3.7-5.9188881062623淤泥质粉质粘土5.9以下179799541圆形拱墙内力计算按建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)在均布荷载作用下,圆形闭合拱墙结构轴向力设计值Ni按下式计算:其中 R-圆拱的外圆半径hi-拱墙分道计算高度ea-在分道设计高度hi范围内,基坑外侧水平荷载标准值的平均值r0为结构重要性系数,本例取1.0表5计算深度(m)分段计算高度内圆拱墙轴向力设计值2.6312.77613.7141.034.7172.5575.9248.3467664.768677.66水平荷载标准值按规程对粉土及粘性土以下式计算:eajk=ajkKai-2Cikajk作用于深度Z
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