顶管工作井的设计

工作井是指方形或圆形顶管基坑。顶管施工常需设置两种形式的工作井，一是供顶管机机头安装和出坑用的顶管工作井；一是供机头进坑用的接收工作井。工作井的设计内容包括支护类型、平面布置、平面形状及尺寸、竖向深度等。图为顶管工作井示意图。

顶管工作井示意图

 

工作井布置及设计

支护类型

工作井的支护类型类似普通基坑，包括地下连续墙、钻孔灌注桩、沉井、SMW工法桩、钢板桩、树根桩等。根据工作坑的深浅，将开槽式工作井的支护方式分为浅槽式、支撑式及围堰式：

①浅槽式工作井：一般在土质较好、地下水位低于坑底，且覆土深度小于2m时采用，不需要支撑；

②支撑式工作井：普遍采用的工作井形式，适用于任何土质，与地下水位无关，且不受施工环境限制，挖掘深度以不大于7m为宜；

③围堰式工作井：用木板桩或钢板桩相接形成的围堰支护坑壁的工作井，地下水位高以及地基土为粉土或砂土的条件下采用。当采用钢板桩支护时，为确保后座土体稳定，一般采用单向顶进。

在地下水位以下修建工作井，或工作井较深，又或者在穿越的障碍物的两端修建工作井时，可采用沉井法修建。当管径大于等于1.8m或顶管埋深大于等于5.5m时，普遍采用钢筋混凝土沉井作为顶进工作井。

平面布置

工作井的平面布置位置应符合设计管位的要求，尽量避让地下管线，减小施工扰动的影响。工作井与周围建筑物及地下管线的最小平面距离应根据现场地质条件及工作井施工方法而定。采用钢板桩或沉井法施工的工作井，其地面影响范围一般按井深的1.5倍计算，在此范围内的建筑物和管线等应采取必要的技术措施加以保护。

平面形状及尺寸

工作井形状一般有矩形、圆形、腰圆形、多边形等，其中矩形工作井最常见。在直线顶管中或在两段交角接近180°的折线顶管施工中，一般采用矩形工作井。如果在两段交角比较小或是在一个工作井中需要向几个不同方向顶进时，或者工作井较深时，往往采用圆形工作井。腰圆工作井的两端各为半圆形状，其两边则为直线，这种形状的工作井多用于小口径顶管中。

后背墙设计

设计原则

后背墙的主要功能是在顶管过程中承担顶进施工时的后座力。后背墙的最低强度要求是保证在设计顶力的作用下不被破坏，并留有较大的安全度。后背墙本身的压缩回弹量应最小，以利于充分发挥主顶设备的顶进效率。

在设计和安装后背墙时，应满足如下要求：

①强度要求：在顶进施工中，能承受主顶油缸的最大反作用力而不被破坏；

②刚度要求：当受到反作用力时，后背墙受压缩变形，卸荷后要保证能及时恢复原状；

③表面平直：后背墙表面应平直，并垂直于顶进管道轴线，避免产生偏心受压；

④材质要求：后背墙的材质应均匀一致，避免承受较大后座力时因为材料压缩不均匀而出现倾斜现象；

⑤结构要求：装配式或临时性后背墙要求采用普通材料，以方便安装和拆卸。

 

本文由唐兴装备整理自《现代顶管施工技术及工程实例》葛金科，沈水龙，许烨霜，转载请注明出处，如有侵权请联系删除。