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其是对稳定土层偏大更多而

时间:2012-03-13 02:00:14 来源:szgfw.net 作者:mingtian 点击:
采用顶管施工时,当管道所处土层为稳定土层且原土厚度较大时,作用于管道上的土压力
仅是其上部分高度的土柱重。此土柱的高度一般按普罗托季扬宽诺夫公式或太沙基公式即隧

土压力公式计算。管道顶部以上覆盖土层的厚度超过一定值时,作用于管道上的土压力只计
及此定值高度的土柱重。若土层为不稳定土层,则不能采用上述两个隧道土压力公式计算土
压力。公式(6-2)不分土层的稳定性,这就是采用该式计算结果对具有稳定性土层计算结果
偏大的主要原因。
在不能采用上述隧道式土压力公式计算时,一般采用土柱公式计算管道上的竖向土压力,即
管道上的竖向土压力等于其外径范围内的土柱重。
以上说明了隧道土压力公式和土柱公式都是顶管时计算土压力的理论公式。在我国现行的几
种规程中将土柱公式作为首选公式,按照习用情况。本规范也首先列出土柱公式。以下,对
土柱公式的特点作几点说明。
一、土柱公式计算的土压力一般偏大,尤其是对稳定土层偏大更多;而对不稳定土层,其偏
大的程度也不相同,即在相对较为稳定的土层偏大较多;近于流动性土层则偏大较小。还应
说明的是,粗颗粒的砂类土、砾石等一般按稳定土看待。但根据北京地区的经验,其单位管
道长度上的顶力相差很多,甚至彼此相差2~3倍,有的实测最大顶力已比较接近土柱土压力
的计算结果。对这种土按不稳定土计算顶管土压力比较恰当。
二、利用公式计算的土压力是指稳定的土压力,其稳定的时间依土类不同而异。稳定土层的
稳定时间较长,不稳定土层的稳定时间较短。对稳定土层,在正常顶管工期内的土压力可能
较其稳定的土压力小得多。对不稳定土层,尤其是流动性土层,可以认为顶管施工中的土压
力即稳定的土压力。还应说明,有的土层虽属稳定土层,但由于在顶管期间出现的特殊情
况,例如,附近管道渗水,施工操作因素等,其土压力虽未达到土柱土压力,但已明显增大
。基于这些考虑,计算土压力虽偏大,但基于安全方面考虑,计算结果偏大应是允许的。
三、摩擦系数的选用是决定计算顶力的另一重要因素。条文中所给的f值是综合北京经验取
用的,但顶管中的摩擦系数有时可能比此数值大的多,最为明显的是土颗粒进入管节接口的
孔隙中,这相当于增大了管壁的粗糙程度,即摩擦系数大为增加,尤其是较大颗粒的土。例
如,卵石或砾石卡在管口中,顶进中互相滚卡,甚至个别石块将管壁挤裂。在这种情况下,
即使土压力不变,其摩擦力已不是土压力与摩擦系数的乘积。如果还用摩擦系数表示,其值
可能较选用数值增大若干倍,但在计算公式中不能将摩擦系数提高。因此,允许计算土压力
偏大的比较恰当的。
四、纠偏是在顶管过程中不可避免的经常的操作内容。每一纠偏过程都相当于增加土压力,
亦即增加顶力。但这一外力难以在土压力计算公式中反映,因此,计算土压力可偏大此。
对顶管的土压力并不是所有条件都要求按土柱公式计算,而是不同地区、不同单位当有成熟
经验时可采用经验公式。
我国现行规程中规定顶管采用经验公式的还不多。其中,北京市的经验公式是在稳定土层中
顶管时实测顶力的基础上总结的;上海市则是该地区采用触变泥浆顶管中取得的。而二者都
是针对管道土压力和管道自重取得的经验公式,不包括工具管的迎面阻力。以下是两种经验
公式的概述。一、北京市的经验公式
北京市在50年代中期,根据顶管实测顶力统计出顶力计算的经验公式,并纳入北京市市政工

局的施工规程。80年代,北京市第四市政工程公司根据大量实测顶力建立的经验公式,进一
步丰富了原公式。编制本规范时,编制组对这两个公式进行了分析与比较,对原公式作了修
正。修正后的经验公式主要内容如下:
北京市地区稳定土层中采用手工掘进法顶进钢筋混凝土管道,管底高程以上的土层为稳定土
层,且覆盖土层的深度满足卸力拱的要求和允许超挖时,顶力可按下列公式计算:
在亚粘土、粘土土层中顶管,管道外径为1164~2100mm,管道长度为34~99m,当土为硬塑
状态,且其覆盖土层的深度不小于1.42D1,可塑状态时不小于1.80D1时,顶力可按下式
计算:
P=K粘(22D1-10)L(6.3)
在粉砂、细砂、中砂、粗砂土层中顶管,管外径为1278~1870mm,管道长度为40~75m,且
覆盖土层的深度不小于2.62D1时,顶力可按下式计算:

P=K砂(34D1-21)L(6.4)

式(6.3)及(6.4)中:
P计算顶力(kN);
D1管道外径(m);
L计算顶进长度(m);
K粘粘性土系数,可在1.0~1.3之间选用。当土质条件较好及顶管技术比较熟练时取
较低值;否则,取较高值;
K砂砂类土系数,可在1.0~1.5之间选用(责任编辑:mingtian)
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