人工掘进式顶管施工方法

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1、人工掘进式顶管施工方法人工掘进式顶管施工方法 1 前言 1.1 顶管施工位于-的东南侧，北临新园路与- -，东临二号路，西邻-用地。为配合现场施工时雨水排放， 需施工排出厂外的雨水管道，管道出场地后穿过新园路进入路北侧的市政排水 渠。考虑到新园路为厂区主要道路，且来往车辆频繁，为了减少管道施工对道 路通行和对现场环境的影响。经过专家组评审，决定采用人工掘进式顶管施工 的方法进行施工。排水管道采用钢筋混凝土顶式排水管，管径 DN2000mm，管线 长度为 60 米。 2 工法特点 2.1 顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设 施工技术。顶管法施工就是在工作井内借助于顶进设

2、备产生的顶力，克服管道 与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管 子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸把 管道直接从工作井内穿过土层一直推进到接收井内，埋设在工作井和接收井之 间。 2.2 非开挖顶管施工采用油压驱动，可以在很深的地下敷设管道，施工时 噪音远远小于开槽式敷设管道，噪音以及震动都很小，几乎没有地盘沉降的现 象，对周遭的影响降低到最小程度，无需隔断交通;可以安全的穿越铁路、街道 等建筑障碍物，而且在较深的埋深情况下施工成本要小于开槽式敷设管道。 2.3 特别适用于大中型管径的非开挖铺设。具有经济、高效，保护环境的 综合功能。

3、这种技术的优点是：不开挖地面；不拆迁，不破坏地面建筑物；不 破坏环境；不影响管道的段差变形；省时、高效、安全，综合造价低。 3 适用范围 3.1 该技术广泛用于城市地下给排水管道、天然气石油管道、通讯电缆等 各种管道的非开挖铺设。它能穿越公路、铁路、桥梁、高山、河流、海峡和地 面任何建筑物。人工掘进式顶管施工适用铺设距离在 100m 以内的地下管道，地 质土层水分较低，无大块岩石并易于挖掘的土层中。 4 工艺原理 4.1 顶管施工工艺原理就是在所施工的管线间制作一个工作井和一个接收 井，借助油缸的推力，把要施工的管道分次、分节从工作井顶进到接收井的一 种不需要开挖路面的铺设地下管道的施工方法。

4、顶管施工可根据 GB 50268- 2008给排水管道工程施工及验收规范6.3 条进行。 5 工艺流程及操作要点 5.1 顶管施工工艺流程如下： 5.1.1 施工准备进场工作井施工提升设备安装靠背安装导轨安 装开洞门施工顶进设备安装顶进接口压浆封闭试水交工。 5.2 工作井施工 5.2.1 工作井是顶管施工的工作场所。其位置可根据以下条件确定: 1.单向顶进时，应选在管道下游端，以利排水； 2.考虑地形和土质情况,有无可利用的原样土做后背； 3.工作井与可能穿越的管线，建筑物要有一定安全距离； 4.距水、电源较近的地方； 5.工作井不影响地面交通等。 5.2.2 工作井的尺寸 1.工作井应有足

5、够的空间和工作面，保证下管、安装顶进设备和操作间距， 井底长、宽尺寸可按如下公式计算： 单位：m W=D+（2.43.2） （5.2.2-1） 式中：W工作井底宽度； D被顶进管外径。 2.底长可按如下公式计算： LL1L2L3L4L5 （5.2.2-2） 式中 ：L工作井底长； L1管子顶进后，尾端压在导轨上的最小长度，一般留 0.2m； L2每节管子长度； L3出土工作间隙，根据出土工具确定，一般为 1.01.5m； L4液压油顶长度； L5靠背所占工作井厚度。 本工程工作井为直径 6m 的现浇混凝土工作井。 5.2.3 工作井施工 1.工作井施工工艺流程： 施工准备场地平整测量放样开挖第

6、一模绑扎钢筋立外模灌注 第一节及砼养护开挖第二、三模基底清理封底浇筑底板砼灌注顶盖 板。 本工程的工作井场地地质条件一般，开挖临近交通要道，工作井开挖过程 中必须采取可靠的挡土措施。工作井采用机械开挖，人工护壁施工。本工程中 的工作井和接收井为现浇混凝土结构，工作井施工可见下图： 图 5.2.3-1 顶管工作井施工 图 5.2.3-2 顶管施工工作井 图 5.2.3-3 顶管施工接收井 5.3 提升设备安装 5.3.1 本工程采用 DN2000 钢筋混凝土顶式排水管，每节管长度为 2 米，单 节管重约 8 吨，现场选用 16 吨单轨吊作为钢筋混凝土顶式排水管下管和土方外 运的提升设备。提升设备

7、安装可见下图： 图 提升设备安装 5.4 靠背与导轨安装 5.4.1 本工程中靠背采用现浇 C35 混凝土墩作为液压油顶顶进时的工作靠 背。靠背高度为 1.5 倍液压油顶外筒体直径，厚度为 1.5 米。导轨安装是一项 关键工序，其位置准确与否与导轨高程的精度直接影响管子的顶进质量。本工 程中导轨采用 20#槽钢，安装后的导轨顺直、平行、等高，其纵向坡度与管道 设计坡度一致，导轨应牢固，不得在使用过程中产生位移或过大变形。根据管 道设计标高和中心线，调整导轨面控制误差在 5mm 以内，调整导轨中心线与管 道中心线偏移误差在 5mm 以内。靠背和导轨安装完成后，在工作井底浇筑混凝 土至导轨顶上表面

8、，作为顶管施工工作面，靠背和导轨安装可见下图， 图 靠背与导轨安装 5.5 开洞门施工 5.5.1 靠背和导轨安装好后，在工作井壁上画出管道施工位置，并用风镐 对工作井内壁进行人工凿除。施工过程见下图： 图 开洞门施工 5.6 顶进设备安装 5.6.1 根据本工程施工的钢筋混凝土顶式排水管，选择两个 250 吨的液压 油顶作为顶进设备，液压油顶安装应确保其着力中心位于管道总高的四分之一 处，且不小于靠背高度的 1/3，并与管道中心线在同一垂直面上，两个液压油 顶中心线与管道中心线对称，即其合力方向应与管道、中线一致，且各油顶的 油管应并联在一起。顶铁安装后，其轴线应与管道平行、对称，顶铁与导轨

9、接 触的一面不得有泥土、油污。顶进设备安装见下图： 图 顶进设备安装 5.7 顶进 开洞门施工完成，且顶进设备调试完成后，可开始混凝土的顶进工作。 5.7.1 下管 利用提升设备将第一节管子下到导轨上，管道中心线依据设计图上的位置 而定，前端和后端的高程应符合设计要求。下管施工可见下图： 图 钢筋混凝土顶式排水管下管 5.7.2 土方开挖 1.人工挖土时，管前挖土一般应在管内操作，以确保安全，土质容易塌方 时必须随挖随顶，液压油顶及出土工作时的操作，均应听从挖土人员的指挥， 不得擅自蛮干。土方开挖可见下图。管前挖图是保证管道质量和管上建筑安全 的关键，挖土应遵循下列规则： 1）一般顶管地段，如

10、果土质量好，可超越管端 3050cm； 2）在不允许土质下沉的地段，管子周围一律不得超挖； 3）在一般顶管地段，管外皮上顶允许超挖 1.5cm，但下面 135范围内不 得超挖。 图 管前土方开挖 5.7.3 管道顶进 1.第一节管下到导轨上后，应测量管子的中线及前后端的管底高程，确认 合格后方可顶进。第一节管子作为工具管，其顶进方向的准确度是保证整段顶 管质量的关键。因此要求每顶进 0.3m 则对管道的中心和高程均测量检查一次， 在正常顶进中，每顶进 0.51m 则进行测量检测一次。 2.中心线测量一般根据工作井内设置的中心桩挂设线绳，用特制中心尺进 行检查，高程测量则用水准仪和特制的高程尺进

11、行检查，工作井内应提前设制 一个固定的水准点，以便测量高程时相互闭合。 3.管道顶进昼夜两班不停进行，充分发挥机械的效率，同时防止由于中途 停止，摩擦力增加，造成顶进困难，但在顶进进程中遇到下列情况之时，则应 停止顶进，并迅速采取措施处理完善后再顶进。 1）顶管前方发生塌方或遇到障碍； 2）后背倾斜或严重变形； 3）顶铁发现有扭曲现象； 4）管位偏差较大，而且校正无效； 5）顶力较大超出计算顶力，超过管口准许顶力。 4.管道顶进每班均应填写施工记录，施工记录应包括顶进长度、顶力数值、 管位偏差校正情况、土质水位变化及出现的问题和注意事项。交接班时，应用 施工记录以文字进行交接。 5.管道顶进采

12、用人工挖掘顶进的方式，运土用手推车，水平运输人工推运， 垂直运输用提升设备提升至地面再运走。顶进前，应在管节后用弧形护口铁， 再用顺铁作顶铁，以保护管子末端，防止由于应力集中造成局部损坏。顶进开 始时，应缓慢顶进，待各接触部位密合后，再按正常速度顶进。首节管顶进后， 要检差管前管后高程及中心线，经检查无误后方可正式顶进。首节管的质量是 整个工程的关键，所以在施工中对于首节管要严把质量关。顶进过程检查动力 系统运转是否正常，检查纠偏系统运转是否正常，并调整好顶进的中心及高程。 6.顶进纠偏操作要坚持“小纠” 、 “勤测” 、 “勤纠”的工艺原则。纠偏必须 遵循两个原则，一是每次纠偏量不要过大，而

13、且要注意发展趋势。二是有高低 与左右均发生偏差时，先纠高低，后纠左右。在具体施工中一定要看趋势，综 合分析，唯有这样才能达到减少管节的蛇形状态，保证施工质量。 7.管道开始顶进和土方挖掘施工，工作程序可见下图： 图 5.7.3-1 管道开始顶进 图 5.7.3-2 顶进及人工挖掘土方外运 8.顶管过程中，一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子，继续挖掘 土方和顶进，如此循环施工直至将钢筋混凝土顶式排水管从工作井顶进到接收 井。在管道顶进到接收井时，需要对接收井内壁进行凿除。人工挖掘土方工作 和管道顶进过程，以及顶进到接收井可见下图： 图 5.7.3-3 人工挖掘土方 图 5.7.3-4 顶进

14、过程 图 5.7.3-5 接收井内壁凿除 图 5.7.3-6 管道顶进到接收井 6 材料与设备 6.1 顶管施工主要材料见下表： 表 顶管施工主要材料 序 号 材料名称规格型号主要技术指标备注 1 热轧带肋钢 筋 HRB400 16 GB/T1499.2-2007 工作井、接收 井 2 热轧带肋钢 筋 HRB400 25 GB/T1499.2-2007 工作井、接收 井 裂缝 荷载 200 3 钢筋混混凝 土 顶式排水管 20002m 外压 荷载破坏 荷载 KN/m 272 施工管道 6.2 顶管施工主要机具及工器具见下表： 表 顶管施工主要机具 序 号 机具名称规格型号主要性能及参数数量备注

15、 标准斗容 1.0m 1 履带式 挖掘机 PC220-8 额定工率 125KW 1 台土方挖掘 起升高度 9m 运行速度 3.5m/min 2 电动葫芦 CD1-16t 运行速度 20m/min 1 台提升设备 行程 1.0m 3 液压油顶 FY-CLSG-2506 推力 2500KN 1 套 管道顶进 设备 气桶容量 170L 4 活塞式 空压机 VA-100 功率 5.5KW 1 台风镐用气 工作气压 0.4- 0.5MPa 5 气镐 G7 冲击能量33J 2 台 人工土方 挖掘 6 GPS 测量 仪 A90 测量精度 0.8mm1 台工程测量 7 水平仪 GOL 32D 水平精度 1mm

16、/30m1 台工程测量 7 质量控制 7.1 顶管工程施工质量应遵照 GB50268-2008给水排水管道工程施工及验 收规范的规定执行,还应符合下表的要求： 表 顶管施工质量控制 项 目允许偏差 钢筋混凝土顶式排水管最大偏角 0.5 管线轴线偏差 L 100M50mm 标高偏差 L 100M +30-40 相邻管节错口 15mm 无碎裂 接口抗渗试验应达 0.11MPa 内腰箍不渗漏，橡胶止水圈不脱出 7.2 关键工序顶进工作的质量控制技术措施 7.2.1 顶进工作的关键点 1.测量工作是整个顶管工程施工质量的关键，它的实施好坏将直接影响到 管线线形的平顺，甚至影响到顶管的顺利贯通，因此需精心实施，确保无误。 2.测量包括高程测量和左右偏差测量两部分。 3.高程测量较简单，在地面上把永久性水准点引测至井边，通过垂直吊钢 尺