顶管中钢板桩井怎么安装止水圈

⑴ 顶管是如何施工的

顶管是施工步骤：测量放样、进洞技术、顶管机下井与出洞、严格注意注浆的各项细节、洞口密封处理。

1、测量放样

在进行顶管施工时，首先需要做测量放样，利用井下等方式，确定施工的地点和方式，同时标注出施工安全高度。其次在施工过程中，作为顶管施工，需要做到井下和井上相互配合，在井下安装千斤顶、导轨等工具，确保顶管工具的正常运行。

⑵ 打桩的施工过程

1、重锤自由下落。先用卷扬设备将重锤提起，使其具有足够的重力势能，重锤释放后作自由落体运动，其全部重力势能转变为动能。

2、重锤与桩的完全非弹性碰撞。由于重锤与桩之间相互作用的冲力极大，桩所受到地面的阻力可忽略，碰撞时重锤与桩的总动量保持守恒。根据动量守恒定律，有mv=(m+M)V，其中m与v为重锤的质量和其碰撞前的速度，M为桩的质量，V为重锤和桩在碰撞后的共同速度。

3、重锤与桩共同运动。它们共同的质量为m+M，初速度为V，所遇到的土壤阻力比其重力大很多，重力可忽略。利用碰撞后重锤与桩的剩余动能，使它们克服土壤的阻力作功而进入土层。

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打桩的方法

1、锤击法

利用桩锤的冲击能量克服地基土对桩的阻力，而将桩打入到预定深度，适用于软塑或可塑的粘性土层。使用的主要设备有桩架、桩锤、动力设备等。常用的桩锤有落锤、单动汽锤、双动汽锤和柴油锤等四种。落锤的锤体用铸铁做成，重量为250～2000千克，用人力或卷扬机提升，靠锤体自由下落的冲击能量打桩。

其优点是结构简单，但打桩速度慢。单动汽锤是利用蒸汽或压缩空气的能量提升锤体，靠锤体自由下落的冲击能量打桩;锤体重量为1500～10000千克，每分钟锤击次数为25～30次，是较为常用的一种桩锤。

双动汽锤是汽缸固定在桩顶，靠蒸汽或压缩空气的能量推动锤体在汽缸内上下运动： 因其冲击频率高，不仅可打桩，还可拔桩，被广泛应用于打桩施工。柴油锤有杆式和筒式两种，其工作原理与柴油发动机汽缸的原理相似，打桩效率也较高，也是较为常用的一种桩锤。桩锤的重量是打桩施工中的重要参数。

打桩宜用重锤轻打，落距不宜太大，以免将桩顶打裂，或使桩顶以下1/3桩长范围内产生水平裂缝;轻锤重打，锤击动能很大部份被桩身吸收，工效低，还易于打碎桩头。因此，锤重应根据土质、桩重和桩的类型慎重选用。

打桩时为避免先打入的桩被后打入的桩推挤而发生水平位移，要合理安排打桩顺序。多排桩时，可逐排改变推进方向; 同一排桩，可间隔跳打;大面积打桩时，一般从中间先打，逐渐向四周推进。

2、振动法

打桩时，把大功率的振动打桩机安装在桩顶上，利用振动力来减小地基土对桩的阻力。在沙土中打桩效率很高，也可用于沉、拔钢板桩和钢管桩。

3、射水法

也称为射水沉桩法。是锤击法与振动法的一种辅助方法。利用高压水流，通过安装在桩侧面或空心桩内的射水管，冲松桩尖周围的土层，达到减少桩下沉阻力的目的。一般用于沙土层中，效率很高。当桩尖下沉到距设计标高约1～1.5米时，应停止射水，用锤击法或振动法将桩沉到设计标高。

4、压桩法

借助桩架自重及桩架上的压重，通过滑车换向将桩压入土中。压桩法可以减少锤击或振动打桩时噪音以及对地基土和邻近建筑物的振动，适用于较均质的软土地基。在沙土及其它坚硬土层中，由于阻力过大而不宜采用。

由于压桩架高度的限制，每一根桩需分节压入，所以接头较多，采用硫磺胶泥作为胶结剂的接桩新工艺，已获得成功和推广。

⑶ 顶管工作坑

顶管工作坑又称竖井，是顶管施工起始点、终结点、转向点的临时设施，工作坑内安装有导轨、后背及后背墙、千斤顶等设备。

一、工作坑的种类及设置原则

根据工作坑顶进方向，可分为单向坑、双向坑、多向坑、转向坑和交汇坑等形式，如图9-7 所示。

工作坑的位置根据地形、管线位置、管径大小、地面障碍物种类等因素来决定。排水管道顶进的工作坑通常设在检查井位置；单向顶进时，应选在管道下游端，以利排水；根据地形和土质情况，尽量利用原土后背；工作坑与穿越的建筑物应有一定的安全距离，并应考虑工作坑的开挖尺寸与支护方式的影响。

图9-7 顶管工作坑形式示意图

1—单向坑、2—双向坑、3—交汇坑、4—转向坑、5—多向坑

工作井按其形状分有矩形、圆形、腰圆形（两端为半圆形，中间为直线形）、多边形等几种，其中以矩形为多；按其结构分有钢筋混凝土井、钢板桩井、瓦楞钢板井等；按其构筑方法分有沉井、地下连续墙井、钢板桩维护井、混凝土砌块（或砖）井等。下面按构筑方法进行介绍。

1.沉井

沉井是最普遍的钢筋混凝土基坑。它是先在地面上按尺寸大小、洞口位置等要求浇注矩形（或圆形）钢筋混凝土井，再通过挖掘井内的土方和其他手段将钢筋混凝土井壁沉到预定的位置并封底。

2.地下连续墙井

先在地下一定深度范围内用地下连续墙围成一个矩形（或圆形）井，同时处理单幅墙体与墙体之间的接缝，使其不透水，最后将井内的土挖去，加上支撑浇注钢筋混凝土底板等。

3.钢板桩井

钢板桩是一种常用的基坑围护形式。根据其横断面形状，可以分为普通钢板桩和拉森钢板桩两种。普通的钢板桩即为槽钢，拉森钢板桩与普通钢板桩不同为：①断面形状不同；②拉森钢板桩的边缘有一个燕尾槽，相邻两块拉森钢板桩的燕尾槽相嵌，可以做到密不透水。

4.砌筑井

采用混凝土砌块或砖进行砌筑，施工时一边挖土一边砌筑。土质较好、深度不大时，也可一次挖到底再进行砌筑，必要时也可进行简易的支护。另外，还可采用类似管片的形式，随着开挖一环一环地往地下构筑井壁，管片可以是钢筋混凝土，也可以是钢结构。采用这种方法构筑成的工作井形状大多为圆形。

二、工作坑的尺寸

工作坑应具有足够的空间和工作面，方能保证顶管工作顺利进行。其尺寸和管径大小、管节长度、埋置深度、操作工具及后背形式有关。工作坑的尺寸可按图9-8 所示由公式进行计算。

图9-8 顶管工作坑尺寸示意图

1—管子；2—掘进工作面；3—后背；4—千斤顶；5—顶铁；6—导轨；7—内涨圈；8—基础

1.工作坑的宽度

地下建筑工程施工

式中：w为工作坑底部宽度，m；d₁为管道外径，m；2b＋2b 为管道两侧操作空间及支撑厚度，一般可取2.4～3.2m。

2.工作坑的长度

地下建筑工程施工

式中：l为矩形工作坑的底部长度，m；l₁为工具管长度，m。当采用管道第一节管作为工具管时，钢筋混凝土管不宜小于 0.3m，钢管不宜小于 0.6m；l₂为管节长度，m；l₃为出土工作间长度，m；l₄为千斤顶长度，m；l₅为顶管后背的厚度，m。

3.工作坑的深度

当工作坑为顶进坑时，其深度按式（9-3）计算。

地下建筑工程施工

当工作坑为接收坑时，其深度按式（9-4）计算。

地下建筑工程施工

式中：h₁为顶进坑地面至坑底的深度，m；h₂为接收坑地面至坑底的深度，m；h₁为地面至管道底部外缘的深度，m；h₂为管道外缘底部至导轨底面的高度，m；h₃为基础及其垫层的厚度。但不应小于该处井室的基础及垫层厚度，m。

三、顶进工作井的布置

顶进工作井的布置分为地面布置和井内布置。

1.井内布置

井内布置包括前止水墙、后座墙、基础底板及排水井等。后座要有足够的抗压强度，能承受主顶千斤顶的最大顶力。前止水墙上安装有洞口止水圈，以防止地下水土及顶管用润滑泥浆的流失。在顶管工作井内，还布置有工具管、环形顶铁、弧形顶铁、基坑导轨、主顶千斤顶及千斤顶架、后靠背，如图9-9 所示。其中主顶千斤顶及千斤顶架的布置尤为重要，主顶千斤顶的合力的作用点对初始顶进的影响比较大。

图9-9 顶进工作井内布置图

1—管节；2—洞口止水系统；3—环形顶铁；4—弧形顶铁；5—顶进导轨；6—主顶油缸；7—主顶油缸架；8—测量系统；9—后靠背；10—后座墙；11—井壁

（1）管节一般为钢筋混凝土管节或钢管节。

（2）后座墙是把主顶油缸推力的反力传递到工作坑后部土体中去的墙体，是主推千斤顶的支承结构。

它的构造会因工作坑的构筑方式不同而不同。在沉井工作坑中，后座墙一般就是工作井的后方井壁。在钢板桩工作坑中，必须在工作坑内的后方与钢板桩之间浇注一座与工作坑宽度相等的、厚度为0.5～1.0m的、其下部最好能插入到工作井底板以下0.5～1.0m的钢筋混凝土墙，目的是使推力的反力能比较均匀地作用到土体中去。还要注意的一点是后座墙的平面一定要与顶进轴线垂直。

（3）后靠背是靠主顶千斤顶尾部的厚铁板或钢结构件，称之为钢后靠，其厚度约300mm。钢后靠的作用是尽量把主顶千斤顶的反力分散开来，防止将混凝土后座压坏。

（4）洞口止水圈是安装在顶进井的出洞洞口和接收井的进洞洞口，具有制止地下水和泥沙流到工作坑和接收坑的功能。洞口止水圈有多种多样，但其中心必须与所顶管节的中心轴线一致。

（5）顶进导轨由两根平行的轨道所组成，其作用是使管节在工作井内有一个较稳定的导向，引导管节按设计的轴线顶入土中，同时使顶铁能在导轨面上滑动。在钢管顶进过程中，导轨也是钢管焊接的基准装置。

（6）主顶装置由主顶油缸、主顶油泵、操纵台及油管四部分构成。主顶千斤顶沿管道中心按左右对称布置。主顶进装置除了主顶千斤顶以外，还有千斤顶架，以支承主顶千斤顶；供给主顶千斤顶以压力油的是主顶油泵；控制主顶千斤顶伸缩的是换向阀。油泵、换向阀和千斤顶之间均用高压软管连接。主顶油缸的压力油由主顶油泵通过高压油管供给。常用的压力在32～42MPa之间，高的可达 50MPa。在管径比较大的情况下，主顶油缸的合力中心应比管节中心低管内径的 5%左右。

（7）若采用的主顶千斤顶的行程长短不能一次将管节顶到位时，必须在千斤顶缩回后在中间加垫块或几块顶铁。顶铁有环形顶铁、弧形或马蹄形顶铁之分。

（8）测量是顶管施工的眼睛，对减少顶管的偏差起着决定性作用。测量仪器（经纬仪和水准仪）应布置在一固定位置，并选好基准点，同时经常对仪器的原始读数进行核对。在机械式顶管中大多使用激光经纬仪。

2.地面布置

地面布置包括起吊、供水、供电、供浆、供油等设备的布置，以及测量监控点的布置等。

（1）起吊设备布置。起吊设备可采用龙门行车或吊车。行车轨道与工作井纵轴线平行，布置在工作井的两侧。若用吊车，一般布置两台，工作井两侧，一侧一台。一台用来起吊管子，另一台用来吊土。吊管子的吊车吨位可大些。

（2）供电设备布置。供电包括动力电和照明电供给。施工工期长、用电量大时，需砌筑配电间。接到管内的电缆必须装有防水接头，还必须把它悬挂在管内的一侧，且不要与油管及注浆、水管挂在同一侧。管内照明应采用 12V 或 24V 的低压行灯。一般情况下，动力电源是以三相380V直接接到掘进机的电气操纵台上。长距离、大口径顶管时，为了避免产生太大的电压降，也可采用高压供电，供电电压一般在 1 kV。这时，在掘进机后的三到四节管子内的一侧，安装有一台干式变压器，再把1kV的电压转变成380V供掘进机使用。

（3）供水设备布置。在手掘式和土压式的顶管施工中，供水量小，一般只需接两只12.5～25mm的自来水龙头即可。如果在泥水平衡顶管施工中，由于其用水量大，必须在工作坑附近设置一只或多只泥浆池。

（4）供浆设备布置。供浆设备主要由拌浆桶和盛浆桶组成，盛浆桶与注浆泵连通。因为现在多用膨润土系列的润滑浆，它不仅需要搅拌，而且要有足够的时间浸泡，这样才能使膨润土颗粒充分吸水、膨胀。除此以外，供浆设备一般应安放在雨棚下，防止下雨时对浆液的稀释。

（5）液压设备布置。液压设备主要指为主顶油缸及中继站油缸提供压力油的油泵。油泵可以置于地上，也可在工作坑内后座墙的上方搭一个台，把油泵放在台子上。一般不宜把油泵放在井内。

（6）气压设备布置。在采用气压顶管时，空压机和储气罐及附件必须放置在地面上。为减少噪音影响，空压机宜离坑边远一点。