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1、顶管工程施工,主要内容：,施工准备工作 施工降水 基坑作业 顶进作业质量通病防治的技术措施监控方案及应急预案,一、掘进顶管的施工准备工作：,调查研究，摸清情况 掌握管道埋设、管径、管材和接口要求。 掌握地下土质、水位等有关水文、地质资料 掌握地下管线交叉情况，并取得有关单位的配合。 现场施工环境、运输、电源等情况。 制定可行的施工方案。,编制施工方案的主要内容,确定工作坑的位置和尺寸，顶管后背的结构和验算。 确定顶进和出土的方法，下管、运管方式和设备，工作平台支搭结构。 进行顶力计算，选择顶进设备。 遇有地下水时，采用降水的方法。 制定保证工程质量和安全的技术措施。,工作坑尺寸的确定,工作坑一
2、般选在检查井的位置，并与建筑物有一定的安全距离。其工作坑底长、宽尺寸计算： 底宽：W=D+2（B+b） W工作坑宽度 B工作面净宽，一般为1.21.5m b支撑厚度,工作坑尺寸的确定,底长 L=L1+L2+L3+L4+L5 L1后背结构厚度 L2千斤顶长度 L3出土工作面长度，一般取1.01.5m L4每节管长 L5顶进管口尾端压在导轨上的最小长度，一般为0.3m。,工作坑底基础和导轨,导轨 导轨的作用是控制管身按设计的中心和高程顶进，保证管身在顶入之前位置符合设计要求。导轨的安装是否准确和牢固，对管子的顶进影响质量较大。 基础 顶进过程中，防止工作坑地基沉降，导致管子顶进偏差过大，应在工作坑
3、底铺设基础。基础尺寸应根据地基承载力、施工荷载、操作要求而定。基础宽度应大于管外径，长度宜为工作坑长度，基础厚度为150250mm。有混凝土卧方木基础和枕木基础等。,顶力计算,顶管施工必须有足够的顶力，才能克服管子在顶进过程中土对管子产生的阻力。 顶管的总顶力包括正面阻力和四周的摩擦阻力两部分。其计算公式为： F=F1+F2 F1 管正面阻力 F2管道摩擦阻力,顶力计算,1）顶管的最大顶力计算 计算方法（一）：一般经验公式： P=P1LN 式中： P最大顶力（吨）； P1顶进管子的全部自重 N土质系数，砂性土取2,顶力计算,计算方法（二）： 在粉沙、细纱、中沙、粗沙土层中顶管，管外径为1278
4、1780mm,管道长度为4075m，且覆盖土层的深度不小于2.62D1时， 按公式P=K沙34D1-21*L 计算 公式中 P计算顶力（KN）D1管道外径（m）L顶进长度（m）K沙沙性土质系数，可在1.01.5之间选用，当土质条件好时取低值，否则取高值。,后座墙和后背,后座墙与后背是顶力的支撑结构，通常采用原土做后座墙，根据施工经验，顶管覆土24m时，原土后背墙的长度需要47m。如果无法使用原土做后背墙时，可筑建人工后座墙。,后座墙和后背,后背的作用是减少对后座墙的单位面积的压力。安装时应满足下列要求： 后背土壁应铲平，使土壁墙面与管道顶进方向相垂直。 靠土壁横排方木面积，一般土质按承载不超过
5、15t/m2。 方木应卧入工作坑底以下0.5m，使千斤顶的作用力中心高度不小于方木后背高度的1/3。,后座墙和后背,方木断面可用150*150mm，立铁可用200*300mm工字钢，横铁可用150*400mm工字钢。 土质松软或顶力较大时，可在方木前加垫钢板。后背在顶力作用下，产生压缩变形，当停止顶进，顶力消失，压缩变形随之消失，这种变形现象是正常的。顶管时，后背不得产生不允许的压缩变形。 根据顶进需要的总顶力，核算受力面积，使后座壁单位面积所受的力小于土的承载力。,顶管设备,千斤顶（顶镐），它是顶管的主要设备之一。目前多采用液压千斤顶，根据需要顶力，选择台数。如使用一台，千斤顶中心放置位置与
6、管中心的垂线相交，应使顶力合力作用点与管壁反作用力作用点在同一轴线上，防止产生力偶，造成顶进偏差。 高压油泵 一般选用额定压力为32Mpa的柱塞油泵，经分配器、控制阀进入千斤顶。若装有两台以上千斤顶，需将进油泵并联在一起，以使千斤顶活塞行程一致。,顶管设备,顶铁 是传递顶力的垫铁，根据放置位置的需要，有横顶铁、顺顶铁和弧形顶铁，其中顺顶铁长短应有多种尺寸，以随着管子顶进，用顺顶铁放入其顶进空隙之内，再继续掘土顶进。弧形顶铁放在管子端面，顺顶铁作用其上，其弧形端面尺寸形状与被顶进管子相同。其作用使混凝土管口受力均匀，以免管口损坏。,顶管设备,其它设备 工作坑上口应支搭工作平台和单梁式电动葫芦，作
7、为下管、运土使用。工作平台坑口上应安装轨道式滑动平台，以便下管、运土使用。 工作平台支搭应经过受力计算，合理选择材料和断面尺寸，避免安全事故的发生。 工作平台坑口处应设防护栏杆，工作棚应用帆布遮盖，以防雨雪，影响操作。,二、降水（西二环）,1测量放线 首先认真学习设计图纸，根据复测合格后的导线点、水准点放出具体线位，引出控制桩，确认合格后方可进行顶管施工。在施工中注意保护桩位不丢不移。 2降水设计 根据现场实际情况，西二环路顶管工作井需进行降水。采用管井降水，在距工作坑上口1.5m外打降水井4眼，井深16m、开孔600mm、采用300mm无砂滤水管。 降水井完成后采用1.5寸水泵进行降水作业，
8、降水排入西二环路马路边沟，直接排入七干渠。降水时间持续至土方回填至现状地下水位以上时停泵。,三、基坑作业,工作坑施工方法（西二环路顶管） 1上层3m钢木结构支护施工 根据地质勘探报告中水文地质情况描述及施工现场目前实际情况，为保证顶管工作坑的安全及稳定性，施工前先对顶坑四周进行打管井降水作业，按顶坑平面净尺寸即4.5m8.5m进行开挖，开挖至现状地面下3m深度后，工作坑设两道盘撑，工作坑长度方向每侧设3根20a工字钢竖撑，横向设2道I25a工字钢环撑，环撑间距2m，自地面以下1米搭设第一道盘撑，管顶以上0.5米搭设第二道盘撑，盘撑用八字撑进行加固，八字撑不小于2m，竖撑、盘撑和八字撑均采用I2
9、5a工字钢焊接，沿环撑四周插4m0.05m大板，大板必须密实、平整，紧贴环撑，不得有空隙。大板随顶坑下挖进行下落至现状地面下3m。,三、基坑作业,2工作坑3m以下锚喷施工 冠梁施工 为保证工作坑护壁的稳定性，在施工前对各原材料进行送样检验达到标准后方可使用，为满足顶管施工的需要，做WH=500400mm的钢筋砼冠梁。冠梁底面与支护大板底端平齐，强度等级为C20，冠梁钢筋主筋820，箍筋8箍筋间距200mm；（接收坑规格为4500mm6500mm 冠梁主筋820，箍筋8间距200）沿冠梁四周向下预埋18插筋作为坑壁四周固定钢筋网片的钢筋骨架,插筋为L形，上端与冠梁底层钢筋绑扎牢固，下端与连接筋焊
10、接在一起，内外双层，间距为1.0m，冠梁施工在长边处以中间部位设置暗柱主筋与冠梁内锚固顺延至工作坑底与锁脚钢格栅焊接。,三、基坑作业,3土方开挖及支撑 冠梁施工完毕待混凝土强度达到要求后，即开始开挖基坑内土方，在冠梁下部的一面先挖0.6m深，安装钢格栅，钢格栅断面尺寸为250250mm，主筋为420水平主筋、连接采用12型筋。连接筋与冠梁使之成为一个整体。然后沿坑壁在钢筋骨架外侧焊挂6150mm的钢筋网片。钢筋接头全部采用绑扎，长度不小于一网格。钢格栅设置距离一般情况下，每0.6米设一道钢格栅，现场开挖后可跟据地质情况特殊处理进行调整。采用分步开挖，先挖一面，其他三面做支撑，防止井壁整体下沉。
11、,三、基坑作业,喷射砼厚度为300mm，等级C20；速凝剂掺量为水泥重量的3%；混合料采用搅拌机搅拌，随拌随用，不掺速凝剂的干料其存放时间不应超过1小时。喷护作业应分层、分段、分部位进行，喷射顺序应自下向上，沿水平方向螺旋式移动，回旋直径应为300mm左右，一圈压一圈，每次喷射高度不大于0.5m，喷射时不应在一处堆积，要求喷射密实，不得漏筋，要求喷射后的混凝土表面平整、直顺。喷射前检查工具、设备是否齐全良好，喷射时管道不得有死弯，喷枪在任何情况下严禁对人。,三、基坑作业,喷射工人必须做到开始时先送风、再开机、再给料，结束时待料喷完后再关风。向喷射泵供料连续均匀，机器正常运转时，料斗内保持有足够
12、的存料。喷射机的工作压力满足喷头处的压力在0.1Mpa。喷头与受喷面保持垂直，宜保持0.61.0m的距离，喷射时控制好水灰比。每次喷射前将前次喷射砼的接茬部位清理，清除表面的泥土，以保障接茬处的密实。,三、基坑作业,往下逐层开挖，逐层施作钢格栅、暗柱及钢筋网片，与上一层预埋的钢筋焊接后喷射混凝土。随后逐层重复施工至低于设计垫层底标高300mm位置，且在此处施作一道锁脚钢格栅，其做法与其他钢格栅一致。 在遇到地下水大的情况下，根据土质和水量确定每次开挖土方深度及喷射混凝土高度，保证喷护效果。,三、基坑作业,盘撑及土钉设置 为确保工作坑的稳定，工作坑深度每2米设一道盘撑；随开挖深度进行增设盘撑，盘
13、撑采用25工字钢，四角安放长度3米的斜撑以提高工作坑的抗倾覆能力及稳定性。盘撑之间用20螺纹钢连接焊接，以增加钢盘撑的钢度和整体性。在钢格栅位置设土钉，土钉采用18钢筋，呈“L”型，长度为2.5m，以水平向下1520方向打入，间距为1000mm一根，土钉与钢格栅主筋、盘撑焊接，使锚喷混凝土与后背土体形成整体，确保支撑更稳定，又防止井壁下滑。,三、基坑作业,4工作坑底做法 锚喷施工完毕后，在工作坑四周做200mm200mm排水沟，沟顶标高即设计垫层底标高，沟底填充粒径不小于20mm的碎石，在工作坑两角做500mm深集水坑，集水坑采用400无砂管，汇集坑内水流。底板钢格栅同井壁钢格栅，间距600m
14、m，然后浇注C30混凝土200mm，保证坑底平整干燥，使工作坑形成一个整体。,三、基坑作业,5锚喷护壁的结构强度验算 以工作坑为计算模型进行计算。 工作坑内空为7.53.5m矩形结构，深5m，锚喷护壁 顶坑受力计算 1）垂直方向A、受力分析B、计算弯矩值 该地区的土壤侧压力 型钢支撑的反力,三、基坑作业,6入洞口加固 为确保入洞口位置支撑结构的稳定性，在入洞口位置增加整圆钢格栅，园钢格栅分为上下两个半圆，与洞口上下的水平钢格栅连接，使入洞口位置形成一个闭合框架。园钢格栅内绑扎6150网片，喷射C20混凝土，厚度100mm。,三、基坑作业,7后背、导轨及液压千斤顶的安装轴线确定后,先安装钢制后背
15、(兼混凝土后背模板)。调整后靠背前后以及左右方向,应尽量保证后靠背的中心与轴线相重合。后靠背找正后,经绑筋后浇筑后背砼并养护,考虑到工期紧张,为节约后背养护时间混凝土拟采用C40早强混凝土，砼后背墙宽3.5m,高2m,厚0.5m,深入底板以下1.0m，内设双排1820钢筋网，网眼间距150mm150mm。,三、基坑作业,安装导轨以及顶镐,先根据导轨本身的尺寸计算出导轨顶面至轴线的高差h,至水平仪于井下,在井四周作出4一6个临水点,保证轴线标高临水点高程=h,安放导轨时可用线绳在相对的两个临水点拉出一条直线,使导轨顶轻触于线绳既可,然后根据轴线调整导轨轴线在竖直方向上于已知轴线的竖直投影线重合,
16、导轨轴线方向调整好后再精调导轨的高程,最后支撑导轨至井壁上。导轨采用18号槽钢,两导轨平行,等高架在5个18号槽钢上,两端固定。,三、基坑作业,液压千斤顶安装前，在紧靠后背混凝土墙处垂直放置厚度为40mm铁板，液压千斤顶安装用支架,在后靠背安装完毕后进行,抄平液压千斤顶，要保证液压千斤顶后部贴紧后靠背,液压千斤顶偶数必须对称布置。,三、基坑作业,8接收坑施工 接收坑平面净尺寸为4m5m，坑深为5m。接收坑做法基本同顶坑，锚喷壁厚为250mm。接收坑圈梁断面尺寸为500300mm，接收坑具体结构及施工方法参照工作坑实施。,四、顶进作业,9顶进施工向工作坑下放机头和机头从坑下吊至地面时使用40T吊车， 顶管过程中使用25T吊车，吊车距坑边应大于5米。,四、顶进作业,10机头出洞和入洞土体加固措施 注浆孔布置：株距和行距各1m。 注浆管制作：管径32 L=3.5m 钻孔双排12，间距200mm 注浆设备：BW200注浆泵1台， 灰浆搅拌罐1台，32高压橡胶管40m。 水泥灰浆配比： 水：水泥=5：1 注浆方法：注浆压力控制在1MPa, 注浆饱和后48小时方可顶进施工。,
