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1、1.7 钢筋混凝土管顶管施工1.7.1 适用范围适用于钢筋混凝土管顶管施工.1.7.2 施工准备1.7.2.1 技术准备1. 测量交接桩完成,并对控制点、坐标点、水准点进行校测,拴桩、补桩等工作已完成.2. 顶管施工前,已认真审核图纸,组织图纸会审.编制施工方案 ,报有关单位审批,并做好技术交底.3. 通过沿线调查研究,结合现场地形及交通运输、水源、电源、排水条件,已制定出相应的 技术措施.1.7.2.2 材料要求1. 钢筋混凝土成品管材：分为钢筋混凝土企口管和双插口式两种,其品种、规格、外观质量、强度 等级必须符合设计要求,并具有出厂合格证及试验报告单.2. 橡胶垫应符合设计要求,具有出厂合
2、格证.3. 其他材料：钢套环、密封胶、油麻、石棉、膨胀剂、水泥(少量)等,其质量应符合有关规定要求,水泥、膨胀剂应有产品合格证和出厂检验报告,进场后应取样试验合格.1.7.2.3 机具设备1. 主要设备：顶镐、液压油泵、卷扬机、滑轮、压浆泵、电焊机、气焊设备等.2. 辅助设备：吊管架、工作平台、棚架、触变泥浆设备、横铁、立铁、顶铁、导轨、测量仪器等.3. 工具：铁锹、水平尺、钢尺、锤球、小 线、出土小 车等.1.7.2.4 作业条件1. 施工占地范围内拆迁到位,地下管线已查明,并采取改移或加固措施,地上、地下障碍物清理完毕.2. 临时道路畅通,场地平整,水、电已安装完毕.3. 施工管线低于地下
3、水位时,施工降水应低于开挖面0.5米以下.1.7.3 施工工艺1.7.3.1 工艺流程1.7.3.2 操作工艺1. 测量放线(1) 应依据设计图纸进行测量放线,做好测量所需各项数据内业的 收集、计算、复核工作.(2) 对原交桩进行复核测量,原测桩有遗失或变位时,应补桩校正.(3) 测定管道中心线时,应在起点、终点、平面折点、竖向折点及其他控制点测设中心桩,并应在工作坑外适当位置设置栓桩.(4) 测定中心桩时,应用测距仪或钢尺测量桩的 水平距离.2. 工作竖井开挖(1) 顶管工作竖井位置的 选定,应符合下列要求：1) 一般宜选在设计图中管道的 检查井室位置.2) 工作坑处应便于设备、材料运输及下
4、管、出土、排水,并具备有少量堆放管材及暂存土的 场地.3) 单向顶进,顶管段两端条件相近时,工作坑宜选在管线下游.4) 工作竖井距铁路路基、公路路基较近时,必须保证足够的 安全距离或有采取加固措施的 条件.5) 工作竖井应选择在地下管线较少部位.(2) 顶管工作竖井的 开挖断面,应根据检查井尺寸、工作面宽度 、现场环境、土质、挖深、地下水位及支撑材料规格、管径、管长、顶管机具设备规格、顶力、下管及出土方法等条件确定.(3) 工作竖井的 支撑应根据开挖断面、挖深、土质条件、地下水状况及总顶力等进行施工设计,确定支撑形式,且符合下列要求：1) 工作竖井支撑宜形成封闭式框架,矩形工作竖井四角应设斜撑
5、.2) 支护应根据场地环境采用钢木支护、喷锚混凝土支护等方法.3) 有地下水时,根据管道埋深、土质类型、地下水深,采用轻型井点或管井降水方法.(4) 工作竖井应有足够的 工作面,竖井底尺寸应按下式计算：底宽B=D1+2S+2C(1-7)底长L=L1+L2+L3+L4+L5 (1-8)式中：B工作竖井底宽(米);L工作竖井底长(米);S管两侧操作宽度 (米),一般为每侧1.2米1.6米;C撑板厚度 (米),一般采用0.2米;D1管外径(米);L1管子顶进后,尾部压在导轨上的 最小 长度 ,顶钢筋混凝土管取0.3米0.6米;机械挖土、挤压出土及管前使用其他工具管时,工具管长度 如大 于上述铺轨长度
6、 的 要求,L1应取工具管长度 ;L2管节长度 (米);L3出土工作间长度 ,根据出土工具而定,宜为1.0米1.8米;L4液压油缸长度 (米);L5后背所占工作竖井长度 ,包括横木、立铁、横铁,取0.85米.工作竖井深度 应符合下式：H1=h1+h2+h3(1-9)H2=h1+h2(无基础及垫层时)式中：H1顶进竖井地面至竖井底的 深度 (米);h1接受竖井地面至竖井底的 深度 (米);h2管道外缘底部至导轨底面的 高度 (米);h3基础及其垫层的 厚度 ,不应小 于该处井室的 基础及垫层厚度 (米).(5) 顶管工作竖井及设备允许偏差见表1-53.(6) 工作竖井内的 布置：一般工作竖井内的
7、 布置参见图1-24.3. 后背安装(1) 核算后背受力宽度 ,应根据需要的 总顶力,使土壁单位宽度 内受力不大 于土壤的 总被动土压力.后背每米宽度 上土壤的 总被动土压力(kN米2)可按下式计算：P=12h2tan2(45+2)+2Chtan(45+2) (1-10)式中：P总被动土压力;土壤的 重度 (kN米3);h天然土壁后背的 高度 (米);土壤的 内摩擦角();C土壤的 粘聚力(kN米2).后背长度 可采用下式核算： L=+La (1-11)式中：L后背长度 (米);P顶管需要的 总顶力(kN);B后背受力宽度 (米);La附加安全长度 (米),砂土可取2;亚砂土可取1;粘土取0.
8、(2) 采用原土作后背时,后背墙的 安装应符合下列要求：1) 后背土壁应铲修平整,并使壁面与管道顶进方向垂直.2) 后背墙宜采用方木、型钢、钢板等组装,组装后的 后背墙应有足够的 强度 和刚度 ,其埋深应低于工作坑底,不小 于0.5米.3) 后背土体壁面应与后背墙紧贴,孔隙应用砂石料填塞密实.4) 根据后背施工设计安装后背,紧贴土体的 后背材料,如型钢、预制后背、方木等应横放,在其前面放置立铁,立铁前放置横铁.(3) 当无原土作后背时,应采用结构简单、稳定可靠、就地取材、拆除方便的 人工后背墙;利用已完成顶进的 管段作后背时,顶力中心宜与已完工管道中心重合,顶力应小 于已顶完管道的 抗顶力,后
9、背钢板与管口间应垫缓冲材料,保护管口不受损伤.4. 设备安装(1) 导轨安装应符合下列要求：1) 导轨应选用钢质材料制作,宜根据管材质量选配钢轨作导轨.2) 应在检验合格的 基础上安装枕铁或枕木,在检验合格的 枕铁或枕木上安装导轨.3) 当工作竖井底有水、土质松软、管径较大 时,应浇筑水泥混凝土基础,将枕铁或枕木埋设于混凝土中.宜结合管道基础设计,确定混凝土面的 高程及宽度 ,水泥混凝土基础的 宽度 宜比管径大 400米米,厚度 可采用200米米300米米,混凝土基础顶面应低于枕铁或枕木面10米米20米米.4) 当工作竖井底无水,土质坚实,可挖土槽埋设枕铁或枕木.枕铁或枕木长度 宜采用2米3米
10、,宜比导轨外缘两边各长出200米米300米米,其埋设间距可根据管重、顶力和土质选取400米米800米米.5) 枕铁宜用型钢制成,并附有固定导轨的 特制螺栓,枕铁应直顺、平整;采用枕木时,截面不小 于150米米150米米.6) 两根导轨应顺直,两根导轨的 内距按下式计算：式中：A0两导轨中距(米米);A两导轨上部的 净距(米米);a导轨的 上顶宽度 (米米);D管外径(米米);h导轨高度 (米米);e管外底距枕铁(枕木)面的 距离(一般为10米米25米米).(2) 导轨及枕铁安装质量应符合下列规定：1) 枕铁或枕木的 安装高程宜低于管外底高程10米米20米米,间距均匀,其铺装纵坡应与管道纵坡一致
11、.2) 两根导轨应直顺、平行、等高,导轨安装牢固,其纵坡与管道设计坡度 一致.3) 导轨高差允许偏差2米米,导轨内距允许偏差为2米米;中心线允许偏差为3米米,顶面高程允许偏差为0米米3米米.(3) 工作平台安装应符合下列要求：1) 应在顶管工作坑开挖与支护完成后进行.2) 工作平台承重主梁应根据静载、活载及其他附加荷载计算选用,主梁两端伸出工作坑壁外不得小 于1.2米.3) 平台口的 长度 和宽度 各大 于管节长度 及管外壁0.8米.4) 根据起吊设备能力及吊重核算起重架;支搭于工作平台上的 起重架宜与防雨、雪棚架结合成一体,并安装牢固.5) 工作坑上的 平台孔口必须安装护栏,上下人处设置牢固
12、的 爬梯.(4) 顶铁安装应符合下列要求：1) 应有足够的 刚度 ,无歪斜扭曲现象,顶铁上宜有锁定装置,顶铁单块旋转时应能保持稳定.2) 顶铁宜采用铸铁成型或型钢焊接成型.3) 顶铁放置在管道两侧,且顶铁中心线应与管道中心线平行、对称直顺;顶铁与导轨和顶铁之间的 接触面不得有泥土、油污.4) 更换顶铁时,应先使用长度 大 的 顶铁,以减少顶铁连接数量;顶铁的 允许连接长度 ,应根据顶铁的 截面尺寸确定.当采用顶铁截面为200米米300米米时,单行顺向使用的 长度 不得大 于1.5米;双行使用的 长度 不得大 于2.5米,且应在中间加横向顶铁相连.5) 顶铁与管口之间应采用缓冲材料衬垫.在顶力作
13、用下,管节承压面应力接近其设计顶镐压力强度 时,应采用U形或环形顶铁等措施,减少管节承压面应力.(5) 顶进设备安装1) 安装前应对高压油泵、液压油缸、液压管路控制系统、顶铁和压力表标定等进行检查,设备完好,方可安装.2) 应根据顶管竖井的 施工设计,安装高压油泵、管路及控制系统.油泵宜设置在液压油缸附近;油管应直顺、转角少;油泵应与液压油缸相匹配,并应有备用油泵.3) 液压油缸的 油路应并联,每台液压油缸应有进油、退油的 控制系统.4) 液压油缸的 着力中心宜位于管子总高的 14左右处,且不小 于组装后背高度 的 13.5) 使用一台液压油缸时,其平面中心应与管道中心线一致,使用多台液压油缸
14、时,各液压油缸中心线应与管道中心线对称.6) 多台液压油缸宜配置油缸台架,且应使油缸布置对称.7) 千斤顶的 安装高程,一般宜使千斤顶的 着力点位于管端面垂直直径的 14左右处.(6) 顶进设备试车运行应符合下列要求：1) 设备试车运行及顶进时,工作人员不得在顶铁上方及侧面停留,并应随时观察顶铁有无异常迹象.2) 顶进开始时,应缓慢进行,待各接触部位密合后,再按正常顶进速度 顶进.3) 顶进中若发现油压突然增高,应立即停止顶进,检查原因并经过处理后,方可继续顶进.4) 液压油缸活塞退回时,油压不得过大 ,速度 不得过快.(7) 顶管单元长度 应根据设计要求的 井室位置、地面运输与开挖工作坑的 条件、顶管需要的 顶力、后背与管口可能承受的 顶力,以及支持性技术措施等因素综合确定.宜减少顶管工作坑设置数量.当穿越构筑物或河道时,应根据穿越长度 ,确定顶管单元长度 .(8) 顶管的 顶力计算总顶力经验公式(钢筋混凝土管)：P=nGL(1-13)式中：P计算总顶力(kN);G管子单位长度 管体自重(kN米);L顶进管总长度 (米);n土质系数.当土质为粘土及天然含水量较小 的 亚粘土,管前挖土能形成土拱者,n可取1.52.当土质为密实的 砂土及含水量较大 的 亚粘土,管前挖土不易形成土拱,但
