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1、手掘式机械顶管施工方案（节选）本工程由于顶管种类较多，本方案以单项数量较大具有代表性的D2000mmF 型III级钢筋混凝土管为例进行施工方案的编制，我方拟定为手掘式机械项 管施工。31手掘式项管施工工艺流程3.1。1顶力计算与后背设计 本工程是将壁板加厚作为千斤顶的后背墙。l 后背结构及抗力计算 后背作为千斤顶的支撑结构 ，要有足够的强度和风度，且压缩变形要均 匀。所以，应进行强度和稳定性计算.本工程采用组合钢结构后背，这种后背安 装方便，安装时应满足下列要求：使用千斤顶的着力中心高度不小于后背 高度的 1/3.顶力计算推力的理论计算：F=F1 十 f2其中F-总推力Fl 一迎面阻力F2-顶
2、进阻力Fl=n/4XD2XP（D管外径 1.8mP控制土压力）P=KoX yXHo式中Ko静止土压力系数，一般取0。55Ho一地面至掘进机中心的厚度，取最大值6mY一土的湿重量，取1.9 t/m3P = 0。55X1。9X7 = 7.31 t/m2F1=3.14/4X1.8X2X8 = 22.6081F2=nDXfXL式中 f 一管外表面平均(根据顶进距离平均淤泥土)综合摩阻力，取 0.8t/m2D-管外径1。8mL一顶距，取最大值98mF2 = 3.14X1。8X0.8X98 = 443。11681。因此，总推力F=22.608+443。1168 = 465。72481。根据总推力、 工作井
3、所能承受的最大顶力及管材轴向允许推力比较后，取最小值作为油 缸的总推力.工作井设计允许承受的最大顶力为 8001，管材轴向允许推力 7001,主顶油缸选用2台3001 (3000KN)级油缸。每只油缸顶力控制在2501 以下，这可以通过油泵压力来控制，千斤顶总推力 5001。因此我们无需增 加额外的顶进系统即可满足要求。l 后背的计算 后背在顶力作用下,产生压缩，压缩方向与顶力作用方向一致。当停止 顶进，顶力消失,压缩变形随之消失.这种弹性变形即象是正常的,顶管中, 后背不应当破坏，产生不允许的压缩变形。后背不允许出现上下或左右的不均匀压缩。否则,千斤顶在余面后背 上，造成顶进偏差。为了保证顶
4、进质量和施工安全,施工时应后背的强度和 刚度计算后靠背受力计算公式式中：R-总推力之反力(一般大于推力的1.2 1.6)a 系数(取1。5 2.5之间)，此处取2B 后座墙的宽度(M)此处取4米Y土的容重(KN/M3)H 后座墙的高度(m)，此处取4.5米Kp-被动土压系数c-土的内聚力(kPa)般情况下取10h地面到后座墙顶部土体的高度(M),此处取5米按上式计算，圆形工作井加护套后能承受1591.5T顶力实际顶力 500T。完全能满足要求.3。2主要设备的选择顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、顶铁、工具管及运出土设备等。(1) 千斤顶千斤顶是掘进顶管的主要设备，本工程每个工作井拟配置4台3
5、00t液 压千斤顶。千斤顶的工作坑内的布置采用四台组合式，顶力全力作用点与管壁反 作用力作用点应在同一轴线，防止产生顶时力偶，造成顶进偏差.根据施工 经验，采用机械挖运土方，管上半部管壁与土壁有间隙时，千斤顶的着力 点作用在管子垂直直径的1/41/5处为宜.高压油泵由电动机带动油泵工作，选用额定核动力为31.5Mpa液压油泵，经分配 器，控制阀进入千斤顶,各千斤顶的进油管并联在一起，保证各千斤顶 活塞的出力和行程一致。顶铁 顶铁是传递和分散顶力的设备。要求它能承受顶进压力而不变形，并 且便于搬动.根据顶铁位置的不同，可分为横顶铁、顺顶铁和U形顶铁三种。其它设备工作坑上设活动式工作平台，平台用3
6、0号工字钢梁，上铺15X15cm方 木。工作坑井口处安装一滑动平台,作为下管及出土使用。在工作平台 上设起重架，上装电动卷扬机，其起重量应大于管子重量.3。3 垂直运输工具的选择 工作坑的垂直运输地面与工作坑的土方，管道与顶管设备的垂直运输 采用简易龙门和卷扬机（电动葫芦），并搭设工字钢梁作为地面工作 平台。下管采用汽车式起重机吊装。3.4、顶进设备的选择本工程根据顶力计算，并结合实际情况，采用工作顶力为3001活塞式 双作用液压千斤顶。千斤顶布置采用单列式。顶进时着力点位置在管 子全高的1/21/3之间比较合适。千斤顶与管子之间采用顶铁传送顶 力.顶铁用型钢焊拼成各种结构的传力形式，根据安放
7、位置和传力作用 不同，用横铁和立铁组合.3。5、管前挖土与顶进3。5.1、管前挖土 管前挖土是控制管节顶方向和高程、减少偏差和重要作业，是保证顶 质量及管上构筑物安装的关键.3。5。2、下管 挖土之前应先下管，并做好以下几项工作:a、检查管子下管前应先对管子进行外观检查，主要检查管子有无破损及纵向裂缝； 端面要平直;管壁无坑陷或鼓泡，管壁应光洁。检查合格后的管子方可 用起重设备吊到工作坑的导轨上就位。b、检查起重设备 起重设备以检查、试吊，确认安全可靠方可下管。下管时工作坑内严 禁站人。当距导轨小于50 cm时，操作人员方可进前工作.c、管子就位 第一节管放到导轨上，测量管子中心及前端和后端的
8、管底高程，确认 安装合格后方可顶进。第一节管作为工具管，顶进方向与高程的准确， 是保证整段顶管质量的关键.因此，必须认真对待此项工作。3。6、管前挖土的长度控制 一般是安排一个人挖土。为加快工程进度，每班两个人，轮流开挖。 土方在管内可采用电瓶车进行,也可采用人力斗车进行运输. 土方在工作坑采用电动葫芦进行垂直运输。在一般地段，土质良好，挖土时可超挖3050 cm.在铁路道轨下不得超 越管端经外10 cm,在道轨以外最大不得超过30 cm,同时应遵守管理 单位的规定。3.6.1、管子周围超挖的控制 在不允许土下沉的顶地段（如上面有重要建筑物或其它管道），管子周 围一律不得超挖.在一般顶管地段,
9、上面允许超挖1.5 cm,但在下面135。范围内不得超 挖，一定要要保持管壁与土基表面吻合。3。7、顶进采用2台3001/台的液压千斤顶作为主顶。顶进开始时，就缓慢进行, 待各接触部位密合后,再按正常速度顶进。顶进若发现有油路压力突然增高，应停止顶进，检查原因经过处理后 方可继续顶进，回镐时，油路压力不得过大，速度不得过快.挖出的土方要及时外运，及时顶进，使顶力限制在较小范围内。为了有利于导向，顶进的前数节管中,在接口处应安装内胀圈,通过背 楔或调整螺栓，使用胀圈与管壁紧成为一个刚体。胀圈一定要对正接 口缝隙。安装牢固，并在顶进中随时检查调整。3。9 测量与校正a、测量在顶第一节管（工具管）时
10、，以及在校正偏差过程中，测量间隔不应超过300 mm,保证管道入土的位置正确；管道进入土书面通知后的正常顶进，测量间隔不宜超过1000中心测量：页进长度在600 m范围内，可采用垂球拉线的方法进行测量。 要求两垂球的间距尽可能的拉大 ,用水平尺测量头一节管前端的中心 偏差.一次顶进超过600 m采用经纬仪测量.高程测量：用水准仪及特制高程尺，根据工作坑内设置的水准点，标 高（设两个），测头一节管前端管内底高程，以掌握头一节管子的走 向趁势.测量后应与工作坑内另一水准点闭合。激光测量：用激光经纬仪安装在工作坑内,并按照管线设计的坡度和方 向调整好，同时在管内装上标示牌,当顶进的管道与设计位置一致
11、时， 激光点即射到标示牌中心，说明顶进质量无偏差，否则应根据偏差量 进行校正.全段顶进完后，应在每个管节接口处测量其中心位置和高程，有错口 时，应测出错口的高差。b、校正（纠偏）顶管误差校正是逐步进行的，形成误差后不可立即将已顶好的管子校 正到位，应缓缓进行，使管子逐渐得位，不能猛纠硬调，以防产生相 反的结果。常用的方法有以下2 种：超挖纠偏方法：偏差为1020 mm时，可米用此方法，即在管子偏向的反侧适当超挖，而在偏向侧不超挖甚至留坎，形成阻力，使管子在顶 进中向阻力小的超挖侧偏向，逐渐回到设计位置.千斤顶纠偏法：方法基本与顶木纠偏法相同，只是在顶木上用小千斤 顶强行将管慢慢移位校正。3。10管道内辅助管道的辅设管内的辅助管道设置于管道内壁,用钢架将其有序地固定在管壁上。a、通风设施：由于管道顶进距离长,埋置深度深,管道内的空气不新鲜，加上土体中 会产生有害气体，因此，必须设置供气系统.通风设施用一台柴油空压 机将压缩空气输入空气滤清器，再进入储气桶，经过气压调节阀，将 压缩空气传输至管道最前端，并将管道最前端的空气排出，以此进行 空气循环.b、电源布置：在顶管过程中,主要的电源为动力用电和照明用电。动力用电由于顶管机械设备采用 380V 动力电，因此，动力电必须做到二级保 护和接地保护措施，动力电源线设置在操作人员不易接触处，并在电 源线外增设护套,保证用电安全。照明用电
