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1、广州天然气利用工程迎宾路车道下管段顶混凝土套管方案一、工程概况：埋设在番禺区迎宾大道快车道及路口的管段，由于路权单位（番禺区交通 投资建设有限公司）及管理部门（番禺区交通局路政管理所）要求采用非开挖 施工方法施工；考虑到日后便于高压管道更换及维修，根据现场特点，采用顶 钢筋砼套管，在套管内安装燃气管道的施工方法。具体位置（桩号）：4+7005+435 7+981.04 8+151.87。二、现场施工条件分析：1.4+7005+435段：该段包括两个路口及快车道， 4+700位置是绿化带， 图纸显示没有地下管线等障碍，可定为工作坑位置（1#坑）； 5+358 处为塘西酒家停车场，且地下管线非常密
2、集，不适宜做工作坑，因此，该段管线应延长 至 5+435处，该处为空地，障碍少，可做工作坑（ 5#坑）；4+915.38 处为平面 转点，在该处做工作坑（ 2#坑：由于该处为转点，故该坑只能做一个方向顶 进，最后做 3#坑的接受坑） ； 3#坑及 4#坑在桩号 5+000 和 5+171.19 处，该两 个地方均没有地下障碍，同时可利用一半人行道，减少快车道占用面积。接受 井在工作坑之间按现场实际布置，单向顶进最大长度 130米。3、7+981.048+151.87 段： 7+981.04 为绿化带，地下管线较少 （只有一 条电力电缆 , 可采取保护措施 ）, 可做顶管工作坑； 8+121 处
3、地下管线较多，不 宜做工作坑，应将顶管段延长至 8+151.87 没有地下管线 ,且场地较好，很适合 做工作坑。接受坑在 8+058.60 处（绿化地上）。三、顶管工艺确定：1. 顶进施工方法选用：采用中短距离直线法顶管，人工挖土的施工方法。2. 管径及管材：建议采用 DN1500MI二级钢筋砼离心式 F型顶管，橡胶圈 垫板石棉水泥接口。3. 管内底用C15砼填充做安管平台。4. 最大顶力计算及设备选型：按最大单向顶进长度130M管顶埋深5M计（1）.顶力计算：对于顶力的计算，管径、埋深、顶进长度、土质、是否采用减阻碍措施， 挖土工艺等都对顶力具有一定的影响，顶管的总顶力主要分为两个部分：正面
4、 阻力和四周的摩擦力，即总顶力 F=F1+F2。Fi工具管的正面阻力（KN），由于该工程采用挤压式工具管，故2Fi= n/4D （1-e ） X RD 工具管外径（M） ; 1.5+0.3=1.8M。e 开口率 e二S/S2=1.3273 - 2.545=0.5215。2S 1工具管开口面积；（取直径 1.2M, 0.7854 X 1.3 X1.3=1.3273M ）S 2工具管横截面积（管道外径）；0.7854 X 1.8 X 1.8=2.545M2。R挤压阻力（KN/M），取 R=400KN/M故：F1=3.14 - （4 X 1.8 X 1.8） X（ 1-0.5215 ） X 400=
5、0.186 （KN。F2管道摩擦阻力（KN :公式：F2=f2.L。L 管道总长度（130M ；f 2单位长度管道摩擦阻力（KN/M）。管道的摩擦阻力是指管壁与土之间的摩擦阻力，由于该工程采用触变泥浆减阻措施，故f2=n .D.f ;D管道外径（M）（顶管所用管道壁厚一般为管内径为十分之一）；f管壁与土的平均阻力（取 4.5KN/M2 ）；故：F2= n D - f L=3.14 X1.8X5X130=3673.8（ KN 。总顶力 F=F1+F2=0.186+3673.8=3673.99（KN。(2) .顶管设备选型：从上面的计算结果可知，本工程的最大顶力为 3673.99KN。为保证管道顶
6、 进时顶力有一定的富余系数，在选用顶管设备时，每坑采用 2个400T的千斤 顶。单向顶进长度超过90M时，加设中继间。四、顶管施工方案：1. 工作坑施工：由于现场施工场地较狭窄，采用沉井施工方法，尽量减少 工作面。2. 接受坑施工：与工作坑同样方法施工，在管道顶进到位时开始开挖，减 少占用场地的时间。3. 管道顶进：采用两组 YDT4000型主油缸配对顶进，每个油缸的工作推力 为4000KN油缸长度2657MM 土方采用人工挖掘的方法施工。4. 减阻措施：a.在管外壁均匀的涂上一层白蜡，减少管壁与土层的摩擦力；b.采用触变泥浆减阻：膨润土运到现场后分批测得膨润土的胶质值，按下 表配制泥浆：膨润
7、土胶质值膨润土水碳酸钠60 701005242370 801005241.5 280 901006142390 1001006141.5 2注：.泥浆要充分拌和并停滞12小时以上方可使用.注浆泵采用BW250/50型注浆泵，压力为3050Kg/cm,排量为:150250升/分，在注浆时压力控制在 0.10.2Mpa左右。.注浆孔位于管道两侧，每节管 2个注浆孔，顶管完成后要用水泥 砂浆置换触变泥浆，并将泥浆孔封堵。5. 地下水排除措施：由于本工程地下水位较高，对安全施工构成威胁，故 考虑采用：a.当地下水不多时，在工作坑底板设置一集水坑，用抽水机直接排 除；b.如遇地下水太大时，采用深井降水法
8、降水。6. 遇淤泥流沙层措施：地质资料显示，沿线有淤泥流沙层，对管道顶进质 量及安全施工极为不利，宜采用分层注浆加固管道内及周围土体的方法，具体 为：采用管道内“超前小导管注浆法”，即在管道内按一定间距（ 0.5 米为 宜）插注浆导管，外圈导管斜插角度为 15 度；注浆材料为水玻璃水泥浆。五、工作坑结构设计：（一）. 尺寸计算：1. 长度: 按正常状态顶进时计算 :L b1+b2+b3+L1+L2+L3+L4其中：L工作坑的最小长度；bl 后座或后背墙厚度，设后座时取b仁40 60cm设后背墙，无后座时取b1=50- 160cm由于本工程顶力较大，故取 b仁100cmb2刚性顶铁厚度，取b2=
9、30cmb3环形顶铁厚度，取b3=15cmL1下井管段长度，本工程管径 DN1500取L仁800cmL2主油缸长度：YDT4000型工作推力为4000KN,长度1657。L3 接管时留在坑内管道的最小长度，取L3=50cngL4安装富余量，由于本工程地方狭窄，故不作安装富余量考虑，取 L4=80CM。故 L b1+b2+b3+L1+L2+L3+L4=1.0+0.3+0.15+8+1.657+0.5+0.8=12.4M取 L=12.4M2. 宽度 : 工作坑的宽度与管道外径有关，另外还与坑的深度有关。因为较 浅的坑，能放在地面的设备不再下坑，如油泵车、变电箱、电焊机和顶铁等。 较深的坑一般是井，
10、为了提高施工效率，上述设备都要放在井下。所以前者工 作坑较窄，后者较宽。浅工作坑： B=D+（2.02.4）深工作井： B=2D+（2.02.4）式中：B工作坑（井）的宽度（M ；D 管道的外径（M ；由于本工程工作坑深度在6M以上，故其宽度按深工作井计算，即取:B=1.5D+(2.0 2.4 ) =1.5 X 1.8+2=4.7M，取 B=4.7M3. 深度：自地面至基坑（井）底板面的深度称为工作坑（井）的深 度，可按下式计算：H=H1+D+h式中：H1管顶覆土厚度（M）;管道外径（M ；取h=0.8M,故工作坑的深度为操作空间高度（MH二H1+D+h=5+1.5+0.8=7.3M ；地面（
11、二）.坑壁及坑底结构设计:C 14 200C 16 200预留孔洞C 14 2001000mm20mm厚钢板C30钢筋混凝土碎石基层5005500（三）.顶进后背墙设计：1. 选用尺寸：3500mX 3500mrX 1000mm2. 做法：正面（与千斤顶接触面）及侧面用20mm厚钢板焊接成型，与剪 力墙预埋件焊接，中间填充 C30钢筋砼。六、顶管工艺流程的质量控制：顶管工作能否顺利，导轨的安装非常关键，本工程导轨采用轨道钢，在安 装时应顺直、平行、等高，纵坡与管道设计纵坡一致，安装误差为：轴线： 3MM；顶面高程：0 +3MM两轨内距： 2MM； 安装轨道时应与底板预埋铁牢固焊接，不能在使用中
12、跑位。 在顶管开始入土前，再仔细检查一遍油泵，千斤顶的安装及运作状态，注 意设备的状态，后背及轨道的安装精度，准确无误后，方可放下工具管开始顶 进工作。手工掘进顶管法前10M非常关键，允许偏差必须控制在以下范围内，轴线 3MM高程0+3MM超过此范围应及时纠正。在挖土时，要严格按下列要求挖掘，先中间，后四周，不超挖，勤收边， 四周的超挖量不大于 1.5CM。在顶进过程中要时刻观察，并做好以下记录：油泵油压表读数；注浆泵压力读数，过行管头高程、轴线偏差； 导轨及后背铁的稳定程度；土质变化。如以上内容正常，则继续顶进；如发现异常，要仔细分析原因，并采取相 应措施。七、顶管施工测量 ：先准确定出工作
13、坑及接收坑的位置，坑底及走轨的标高；施工过程中重点控制轴线位置及高程；一般每顶进 0.5 米应对高程及轴线 复核一次。八、顶管纠偏：纠偏是指工具管偏离设计轴线后，利用工具管的纠偏机构或其它措施，改 变管端的方向，减少轴线偏差的方法。当测量结果超出允许偏差范围外，就要进行纠偏，纠偏主要靠工具管进 行。纠偏时应做到以下几点：1. 纠偏应在顶进过程中纠偏，边顶进边纠偏；2. 纠偏应用小角度来逐渐进行，不能急拐或突升突降；3. 纠偏时应注意轴线校正后顶管头的复位；4. 每次纠偏均要仔细记录其过程及纠偏值。九、顶管常见通病的分析与防治：顶管允许偏差控制：DN1500轴线位置50管道内底咼程+30、一40
14、相邻管间错口20(一).管道轴线偏差过大:1. 现象：管道轴线与设计轴线偏差过大，使管道发生弯曲，甚至造成管节损坏，接 口渗漏。2. 原因分析：(1) . 地层正面阻力不均匀，使工具管受力不均匀，形成导向偏差，造成管 道轴线偏差。(2) . 顶管后背发生位移或不平整，使顶力合力线偏移，造成管道轴线偏 差。(3) . 千斤顶不同步，或千斤顶间顶力相差较大，或安装精度不够，造成顶 力合力线偏差，使管道轴线发生偏差。3. 预防措施：(1) . 顶管施工前应对管道通过地带的地质情况认真调查，设置测力装置， 指导纠偏。纠偏应按照勤测量、勤纠偏、小量纠的操作方法进行。(2) . 采用同种规格的千斤顶，使其
15、顶力、行程、顶速相一致，保持顶力合 力线与管道中心线相重合。(3) . 加强顶管后背施工质量的控制，确保后背不发生位移，并应使后背平 整，以保证顶进设备的安装精度。(4) . 顶进过程中应随时绘制顶进曲线，以利指导顶进纠偏工作。4. 治理方法：(1) . 重新调整千斤顶行程、顶力、顶速，或重新调千斤顶的安装精度。(2) . 对顶管后背进行加固，防止位移继续发展，并确保后背平整。(3) . 纠偏前应认真分析顶进曲线的发展趋势，采取适当的纠偏量，循序渐 进，切不可操之过急，适得其反。( 二 ). 地面沉降与隆起：1. 现象： 顶管施工过程中或施工后，在管道轴线两侧一定范围内发生地面沉降或隆 起，使管道周围建筑物和道路交通及管道等公用设施受到影响，甚至危及到正 常使用和安全。2. 原因分析：(1) . 开挖端面的取土
