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1、顶管技术规程（CECS-246）设计部分介绍,上海市政工程设计研究总院 教授级高级工程师 葛春辉,顶管工程勘察规定 3.1 一般规定 3.1.1 顶管工程勘察时，应查明沿线各地段的地质、地貌、地层结构特征、各类土层的性质、空间分布。 3.1.2 当顶管工程地段有暗埋的河、湖、沟、坑时，应查明分布范围、埋置深度，提供覆盖层的工程地质特性。 3.1.3 应查明沿线各地段可能产生潜蚀、流沙、管涌和地震液化地层的分布范围、埋深、厚度及其工程地质特性。 3.1.4 当有地下障碍物时，应查明地下障碍物及邻近地段地下埋设物的分布范围、埋置深度和特性。 3.1.5 当顶管管线范围内存在对人有害气体和其它有害物
2、质时，应查明分布位置。 3.1.6 当在化工区内顶管时，应查明地下受工业污染的程度和分布范围。,3.2地下水勘察 3.2.1 当进行地下水勘察时，应调查地下水历史上的最高水位和最低水位。 3.2.2 在有地下水地区，应测定地下水的水温随深度的变化；无地下水时应测定土体温度随埋深的变化。 3.2.3 在地下水有污染的场地，应测定地下水的pH值，氯离子、钙离子和硫酸根离子等的含量以及对混凝土、钢、铸铁及橡胶的腐蚀程度。 3.2.4 当地下有承压水分布时，应测定承压水的压力，并评价对顶管施工的影响。 3.3 布孔要求 3.3.1 顶管勘探孔应布置在管道设计轴线的两侧，陆上各10m、水上各20m范围内
3、，但不宜布置在顶管管体范围。管道穿越小河道或主要道路时，应在河道两岸和道路两侧及绿化带内布置勘探孔。,3.3.2 矩形工作井和接收井勘探孔应布置在四角，圆形井勘探孔沿周边均匀布置。 3.3.3 顶管勘察的勘探孔间距应符合表3.3.3的规定。 表3.3.3 顶管勘察勘探孔间距（m） 在管道穿越暗埋的河、湖、沟、坑地段和可能产生流沙和地震液化的地段，勘探孔应适当予以加密。 在管道穿越铁道、公路和河谷的地段，勘探孔间距以能控制地层土质变化为原则，宜采用30100m，但在穿越铁道、公路地段，不宜少于2个勘探孔；在穿越河谷的地段，不应少于3个勘探孔。 3.3.4 工作井和接收井勘探孔的间距不宜超过30m
4、。孔的数量不宜少于2个。,3.3.5 顶管的勘探孔深度在一般情况下应达到管底设计标高以下35m；遇有下列情况之一时，应适当增加勘探孔深度： 1 当管道穿越河道时，勘探孔深度应达到河床最大冲刷深度以下46m，并应满足管底勘探深度要求。 2 当基底下存在松软土层或未经固结的回填土时，勘探孔深度应适当增加。 3 当基底下存在可能产生流沙、潜蚀、管涌或地震液化地层时，应予以钻穿。 4 当采取降低地下水位施工时，勘探孔深度应钻至管底以下510m。 5 当已有资料证明，或勘探过程中发现粘性土层下存在承压含水层，且其水压较大，需要降水施工时，勘探孔应适当加深，并应测量其水压。 3.3.6 工作井和接收井的勘
5、探孔深度可取井底下5m，特殊情况应适当加深。,3.4 勘察报告 3.4.1 勘察报告由文字和图表构成，应满足相应设计阶段的技术要求。工程地质条件简单和勘察工作量小的工程，可适当简化勘察报告的内容。 3.4.2 初步勘察报告，应阐述场地工程地质条件、评价场地稳定性和适应性，为合理确定平面布置、选择顶进标高，防治不良地质现象提供依据。 3.4.3 详细勘察报告，应提供顶管段和工作井、接收井设计和施工所需的各土层物理力学性质设计参数，以及地下水和环境资料，并作出针对性的分析评价、结论和建议。 3.4.4 施工勘察报告，应满足设计、施工的具体要求，提供相应的资料，并作出结论和建议。,3.4.5 勘察报
6、告文字部分应包括下列内容： 1 勘察目的和任务要求。 2 拟建顶管工程的基本特性。 3 勘察方法和工作布置说明。 4 场地地形、地质（地层、地质构造）、地貌、岩土性质、地下水及不良地质现象的阐述和评价。 5 地基与斜坡上土的稳定性评价。 6 岩土参数的分析及选用。 7 建议地基处理方案。 8 工程施工及使用期间可能发生的岩土工程问题的预测及监控、防治措施的建议；有关顶管工程设计及施工措施的建议。,3.4.6 勘察报告图表部分应包括以下内容： 1 勘探点平面布置图。 2 工程地质柱状图。 3 工程地质剖面图。 4 原位测试成果图表。 5 室内试验成果图表。 6 岩土工程计算简图及计算成果图表。
7、7 建议地基处理方案的图表。 必要时，可附特殊性岩土分布图、综合工程地质图，或工程地质分区（段）图、地下水等水位线图、素描及照片等。,3.5 提供岩土物理力学指标的基本要求 3.5.1 岩石和土的物理力学性质指标，应按工程地质区（段）及层位分别统计，当同层土指标差别较大时，应进一步划分土质单元，并分别进行统计。 3.5.2 在勘察报告中，应提供岩土参数的平均值、最大值、最小值、子样数、均方差和变异系数。 3.5.3 土层物理力学性质参数表必须具有下列内容：土的颗粒分析、密实度、垂直和水平渗透系数、粘聚力、内摩擦角、土与混凝土、钢和玻璃钢等材料的摩擦系数、土的变形模量、泊桑比、地基承载力及其它必
8、需的常规参数。,4 管材选用及管件构造要求 4.1 管材选用 4.1.1 顶管材质应根据管道用途、管材特性及当地具体情况确定。 4.1.2 给水工程管道宜选用钢管或玻璃纤维增强塑料夹砂管。 4.1.3 排水工程管道宜选用玻璃纤维增强塑料夹砂管或钢筋混凝土管。 4.1.4 输送腐蚀性水体及管外水土有腐蚀性时，应优先选用玻璃纤维增强塑料夹砂管。 4.2 钢管 4.2.1 顶管用钢材宜选用Q235B。 4.2.2 顶管钢材的规格和性能应符合现行国家标准碳素结构钢GB/T700的要求。,4.2.3 管壁厚度应采用计算厚度加腐蚀量厚度，腐蚀量构造厚度应根据使用年限及环境条件确定，且不应小于2 mm。钢管
9、年腐蚀量标准可按表4.2.3确定。 表4.2.3 钢管年腐蚀量（单面）标准 4.2.4 卷制钢管的长度一般为钢板宽度，同一横断面内宜采用一条纵向焊缝。若采用两条纵向焊缝，对大直径管焊缝间距应大于300mm；小直径管纵向焊缝间距应大于100mm。 4.2.5 卷制钢管接长时，管口对接应平整，当采用300mm的直尺在接口外纵向贴靠检查时，相邻管壁的错位允许偏差为0.2倍壁厚，且不大于2mm。相邻管段对接时，纵向焊缝位置错开的距离应大于300mm。,4.2.6 下井管段的长度应为卷制管段的倍数。管段长度不宜小于6m，长距离顶管管段长度可适当增长。 4.2.7 下井管件几何尺寸的制作允许偏差应符合表4
10、.2.7的规定： 表4.2.7 钢管管件几何尺寸允许偏差（mm） 4.2.8 小直径管道焊缝宜采用V形坡口，大直径管道宜采用K形坡口。不论采用何种坡口形式，同顶铁的接触面应为坡口的平端。 4.2.9 钢管焊缝质量检验，非压力管不应低于焊缝质量分级的级标准；压力管不应低于焊缝质量分级的级标准。,4.2.10 钢管内外应做防腐处理。下井管段两端各100mm范围应在井下焊缝检查合格后再涂快干型涂料防腐。给水管道的内壁防腐可采用涂料或水泥砂浆，所用防腐涂料应具有相应的卫生检验合格证书。管道的外壁防腐可采用环氧玻璃鳞片或环氧沥青。 4.2.11 水泥砂浆内防腐层厚度可根据钢管直径在15mm20mm范围内
11、选择。水泥砂浆内宜掺入无毒纤维材料，加强抗裂性能， 水泥砂浆的抗压强度标准值不应小于30N/mm2。 4.2.12 当顶管两端设有工作井和接收井，并且管道长度在100m以上时，两井中应有一口井的穿墙管可让管道伸缩；长度超过600m时，两井墙的穿墙管、接收孔均应让管道伸缩；长度超过1000m时，每500m宜设一只伸缩接头。 4.2.13 钢管与工作井、接收井的井墙均采用刚性连接时，必须验算温差作用下的井墙受力和管道的连接强度。,4.3 钢筋混凝土管 4.3.1 钢筋混凝土顶管的混凝土强度等级不宜低于C50，抗渗等级不应低于S8。 4.3.2 当地下水或管内贮水对混凝土和钢筋具有腐蚀性时，应对钢筋
12、混凝土管内外壁做相应的防腐处理。 4.3.3 混凝土骨料的碱含量最大限值应符合现行协会标准混凝土碱含量限值标准（CECS53）的规定，在含碱环境中使用时应选用非活性骨料。 4.3.4 采用外加剂时应符合现行国家标准混凝土外加剂应用技术规范（GB50119）的规定。 4.3.5 钢筋应选用HPB235、HRB335和HRB400钢筋，宜优先选用变形钢筋。,4.3.6 混凝土及钢筋的力学性能指标，应按现行国家标准混凝土结构设计规范（GB50010）的规定采用。 4.3.7 钢筋混凝土顶管管节长度应根据使用条件和起吊能力确定。 4.3.8 钢筋混凝土管管节几何尺寸制作允许误差应符合现行行业标准顶进施
13、工法用钢筋混凝土排水管（JC/T640）的规定。 4.3.9 混凝土管接头可按下列原则选用： 1 混凝土管接头宜使用钢承口和双插口接头（见图4.3.9-1、图4.3.9-2）。 2 双插口管接头应使用钢套环或不锈钢套环。 3 应优先选用钢承口接头。 4 接头的允许偏转角应大于0.5。,图4.3.9-1 钢承口接头,图4.3.9-2 双插口接头,图4.3.9-1 钢承口接头,4.3.10 混凝土管传力面上均应设置环形木垫圈，并用胶粘剂粘在传力面上。 4.3.11 钢承口接头的钢套管与混凝土的接缝应采用弹性密封填料勾缝。 4.3.12 接头钢套管必须有良好的防腐措施。 4.4 玻璃纤维增强塑料夹砂
14、管 4.4.1 玻璃纤维增强塑料夹砂管质量应符合现行行业标准玻璃纤维增强塑料夹砂管（GB/T 21238）的要求。 4.4.2 缠绕管管体受压强度等级不应小于75MPa，管端受压强度不应小于105MPa；离心管管体受压强度不应小于90MPa。 4.4.3 顶管的刚度等级不应小于15kPa。,4.4.4 玻璃纤维增强塑料夹砂管接头可使用双插口接头或承插口接头。无内水压顶管接头见图4.4.4-1，有内水压顶管接头见图4.4.4-2、图4.4.4-3。承插口接头见图4.4.4-3。,图4.4.4-1 无内水压双插口接头,图4.4.4-2 有内水压双插口接头,图4.4.4-3 有内水压承插口接头,4.
15、4.5 玻璃纤维增强塑料夹砂管可不做防腐处理。 4.4.6 管道内表面应光滑、无缺陷和损伤。管道外表面平直度应小于3mm。顶管段长度由设计确定，一般不宜超过6m。 4.4.7 管道长度允许误差应符合表4.4.7的规定。 表4.4.7 管道长度允许误差（mm）,4.4.8 管径允许误差应符合现行国家标准玻璃纤维增强塑料夹砂管（GB/T 21238）的规定。 4.4.9 管端垂直度误差应符合表4.4.9的规定。 表4.4.9 管端垂直度允许误差（mm） 4.4.10 用于输送饮用水的顶管，管内涂层树脂必须达到食品级标准。 4.4.11 双插口接头的玻璃纤维增强塑料夹砂管在顶进时，应在与顶铁及中继间
16、接触面加设木垫圈；承插式接头的玻璃纤维增强塑料夹砂管在顶进时，应在每根管节头处加设木垫圈。,4.5 橡胶密封圈 4.5.1 无压排水管接头用的橡胶密封圈可使用单胶圈。 4.5.2 有压水管接头用橡胶密封圈应使用双胶圈。 4.5.3 双插口管接头的密封圈宜采用L形、齿形及半圆半方形密封圈。密封圈材料技术标准应符合现行行业标准橡胶密封件给、排水管及污水管道用接口密封圈材料规范HG/T3091的要求。 4.5.4 接头用的密封圈在遇有含油地下水的地方，宜选用丁晴橡胶；在含有弱酸弱碱地下水时宜选用氯丁橡胶；遇霉菌侵蚀时宜选用防霉等级达二级及二级以上的橡胶；在平均气温低的地方，宜选用三元乙丙橡胶。,4.6 木垫圈 4.6.1 木垫圈应选用质地均匀富有弹性的松木、杉木或胶合板。 4.6.2 木垫圈的压缩模量不应大于140MPa。 4.6.3 木垫圈厚度通常为1030mm。木垫圈厚度应根据管道直径和曲率半径确定。 4.6.4 混凝土管木垫圈外径应与橡胶密封圈槽口齐平，内径应比管道内径大20mm。 4.6.5 玻璃纤维增强塑料夹砂管木垫
