人工加机械顶管施工方案

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1、人工加机械顶管专项施工方案编制单位：审批负责人:审 核 人:编制日期：施工单位：工程概况珲春集中供热二期工程，本段施工供热管径为1.2 米供热管线。 施工工艺的选择根据施工场地的实际情况和地质情况，本工程采用人工加机械顶管施工。施工部署施工现场场区：施工区域采用彩色锌瓦2 米高全封闭围蔽，在路边设置标 志牌和反光标志，夜间设警示灯。开挖土方随挖随运到弃土场堆放；临时用电 主干线采用380V三相五线制，接通工作井；坑内及管道内照明采用12V安全 交流电源供电。供电拟采用市电和现场发电机组相结合；在条件许可的情况下 尽量接入市电.顶管施工措施 根据现场布置，先施工顶管工作井（拉森钢板桩施工）。顶管

2、采取24 小 时不间断施工，以缩短工期.1、顶管施工流程图：浇筑砼顶管的推力就是顶管过程管道受的阻力，包括工具管切土正压力、管壁摩 擦阻力等。（1）顶力计算（以d1200管顶进40m为例）顶管机头正面挤压段压力：F1二兀XD2/4XP其中F1顶管泥水阻力（t）D-顶管外径（m）P 顶管泥水最大压力（t /m2）P与土层密实度、土层含水量、地下水位状况有关。根据有关工程统计资料 和本工程的分析，估算顶管前端面压力为2030t/m2,F1二兀XD2/4XP =兀XI。 802/4X30 = 76.34T管壁摩擦阻力：F2=S XLXf其中S顶管外周长（m）L最长一段顶管长度（m）f综合摩擦力系数（

3、T/ m2）f与管道的埋设深度、土质、地下水位等因素有关。根据有关工程统计资 料和本工程的分析，估算综合摩擦力系数f=1.1T/m2。F2=SXLXf=兀XI。80X 40X1。1 = 248。81T管自重：F3=BXL=1.95X40=78T在考虑一次顶进距离为40m时，顶管总阻力为以上阻力之和：F二F1+F2+F3 =403。 15T顶进的后座采用2个500T的千斤顶，采用的减阻措施，通常减少管壁摩 擦阻力的措施有:管壁与泥土间压触变泥浆减阻（优质膨润土拌制而成），注浆 需要管节间的密封良好，否则浆体会在管节间泄漏起不到应有的作用，减阻效 果好时，f综合摩擦力系数可以降低到0.3-0.8T

4、/m2左右，将触变泥浆的减 阻作为保险系数.（2）管材受力计算钢管内径d=1200mm,防腐保温厚度t=2000mm，外径D=1400mm，每节管长度 12000mm。可承受的最大顶力为（安全系数为4）：F二SX5000T/ m2/4=4375T403.15T;满足要求。3、顶进设备 顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、顶铁、工具管等.（1）千斤顶千斤顶是掘进顶管的主要设备，本工程采用2台500t液压千斤顶。千斤顶在工作坑内的布置应与管体中心线一致，顶力合力作用点与管壁反 作用力作用点应在同一轴线，防止产生顶时折力偶，造成顶进偏差 .根据施工 经验，采用人工挖运土方时，管上半部管壁与土壁有间隙时

5、，千斤顶的着力点作 用在管子垂直直径的1/41/5处为宜.（2）高压油泵由电动机带动油泵工作，选用额定压力为62MPa的ZB 500注塞泵，经分 配器，控制阀进入千斤顶。（3）顶铁顶铁是传递和分散顶力的设备.要求它能承受顶压力而不变形，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.（4）其它设备工作坑上设活动式工作平台，平台用30号工字钢梁，上铺15x15cm方木. 工作坑井口处安装一滑动平台,作为吊土使用。工作平台上设起重架，上装电 动卷扬机。工作棚用彩瓦遮盖，以防雨水及阳光，便于人员在不同气候下的正常操作 4、工作井（1）工作坑的布置 工作坑是顶管施工的工作场所。

6、其位置可根据以下条件确定： 单向顶进时，应选在管道下游端，以利排水； 考虑地形和土质情况，有无可利用的原样土做后背； 工作坑与可能穿越的管线，建筑物要有一定安全距离； 距水、电源较近的地方； 工作井不影响地面交通等.（2）工作坑的尺寸 工作坑应有足够的空间和工作面，保证下管、安装顶进设备和操作间距，坑底长、宽尺寸可按如下公式:底宽 W=D+（2.43。2）式中W一工作坑底宽度（m）；D-被顶进管外径（m）；底长L=L +L +L +L +L12345式中L一工作坑底长（m）；L1管子顶进后，尾端压在导轨上的最小长度，般留0。2米L2一每节管子长度（m）；L3一出土工作间隙，根据出土工具确定，般

7、为1。01。 5m；L4一千斤顶长度（m）L5后冃所占工作坑厚度（m）o考虑到坑内后背采用钢板,本工程工作井为内径4。5mX4。5m的工作井,（3）工作井施工顶管工作井场地地质条件一般,开挖工作面附近来往车辆较多,所以工作 井开挖过程中必须有可靠的挡土措施。本工程的工作井采用拉森钢板桩施工, 当土层条件较好时,可从上到下分层开挖,并在一定高度做围檩支护。（4）工作坑基础加固工作坑底根据土质、管重量及地下水情况, 做好基础,以防止工作坑底下 沉,导致管子顶进位置的偏差。采用级配碎石基础,当工作坑底土质松软,有 地下水时，应采用强度为C25混凝土封底,厚度为20cm,混凝土底板漏水处应 采用灌注水

8、泥浆。井内设一个集水坑，平面尺寸为50cmx50cm,深50cm，用砖 砌筑，水泥砂浆抹面,以便收集地下水和雨水,用潜水泵将水排出地面。（5）工作坑导轨设置导轨：作用是引导管按设计的中心线和坡度顶进，保证管在顶入土之前位置 正确.导轨安装牢固与准确与否对管子的顶进质量影响较大.因此,安装导轨必 须符合管中心、高程和坡度的要求.（6）接收井施工方法同工作井（略）管节安装1、接口质量保证措施（1）施工员必须督促保证施工人员在驳接管材时安装橡胶止水带，且位置、 方向正确。（2）在驳接顶进时，要边顶边观察止水带的位置，发现偏差要及时纠正。（3）严格按图纸及施工规范的要求操作;2、管体材料每节长度为12

9、000m m,供热钢管.出土与顶进工作坑内设备安装完毕，经检查各部处于良好状态 ,即可进行出土和顶 进。首先将管子下到导轨上，就位以后,装好顶铁，校测管中心和管底标高及 接口处是否符合设计要求，合格后即可进行管前端取土，凿开护壁进行进洞施 工；当管体进洞后，不要急于顶进，首先要封堵好洞口处管体外壁与土体之间 的缝隙，保证管体外壁泥水不会渗漏入工作坑，以免因出洞引起的护壁外土体 的塌方.1、顶进施工顶进利用千斤顶出，靠在后背不动的情况下将被顶进管子推向前进，其操 作过程如下：安装好顶铁挤牢，管前端已掏挖一定长度后（视土质情况而定最长不得 大于30 cm）,启动油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作行

10、程，将管推向一 定距离。停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞回缩。掏挖取土，添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管子为止.卸下顶铁，下管，接下一节管.重复上一工艺流程，直至全段贯通。2、顶管工作面排水地下水由工作面流向工作井集水坑，再用泵排出地面。3、管内作业面安全措施管内主要采用人工来掘进、纠偏、排土及顶进，考虑管内工作环境要求， 必须采取以下措施：管内施工属于潮湿环境，管内照明必须采用安全低压照明，管内沿线间距10m,在管体右角上安装一盏12V、60W的灯泡.在顶管中，通风是一个不容忽视的问题。因为在顶进过程中的时间比较 长，人员在管子内要消耗大量的氧气，时间长了，管内就会出现缺氧

11、，不仅影 响作业人员的健康，而且影响测量。因此需解决好通风问题。由于本工程施工管道长度不大,采用鼓风式通风，选用小型风扇。在施工 人员下井前必须先通风，并利用鸟类以及有害气体检测设备对井内气体进行检 测，确认安全后方可下井操作。4、纠偏顶进措施顶管测量：采用经纬仪和光学水准仪。 测量次数：开始顶第一节管子时，每顶进2050cm/次,正常顶进时，每 顶进lm/次。校正时，每顶进50cm即测量一次。 中心线测量：首先在地面用经纬仪确定顶管方向桩，然后在工作坑边的 两方向桩上挂小线，其上吊2 个垂球到工作坑底部，在工作坑中用激光水准仪 照准两垂球，读管前端的中心尺刻度，若与中心尺的中心刻度相重合，说

12、明其 方向准确，否则其差值即为偏差值。 高程测量：在工作坑内引设水准点，停止顶进，将激光水准仪支设工作 坑同内,测量前端管底高程.顶进偏差的校正顶进中发现管位偏差10mm左右，即应进行校正。纠偏校正应缓缓进行，使 管子逐渐复位，不得猛纠硬调。5、减阻润滑 触变泥浆通过制造、储存、压浆系统，从第一节管注浆孔处压入触变泥浆， 形成一定厚度（15mm左右）的泥浆套，间距68m设一道补浆孔，使顶管在 泥浆套中向前滑行，减少摩阻力，根据压力表和流量表，计量桶控制注浆量， 压力应控制在地下水位的1 。 1-1。 2倍.材料: 膨润土:烧碱:水=1:0.05：4。5 配比，经试验，确保泥浆性能良好,必 要时

13、加其他外加剂.为使泥浆能及时将管壁空隙灌满,灌浆速度要与顶进速度相适应，注意观 察，防止跑冒，并保证泥浆达到量。造浆后应静置 24 小时后方可使用。6、排土和泥土外运顶管土体在管内用人力手推车运输到工作坑，由提升设备将泥土运至地面 堆土区，然后用环保运输车运至弃土场.7、正常顶进施工 顶进速度应根据出土情况确定，要即挖即顶，防止塌方。顶进过程中,若摩 擦力过大时，采取边压触变泥浆边顶进，以减少管体的阻力.顶进一节后，回缩千斤顶,拆开通风、照明等管线，吊入下一管段，校直对 中，接好接头，安装回各顶铁，接通各管线,开动油泵顶进一千斤顶行程，回缩 千斤顶,测量、加顶铁，重复顶进至一节管体后，又重复上

14、述流程.8、主要技术措施 为了控制好路地面沉降,使其保证在规范要求以内,主要采取了以下措施：（1）等体积置换：即在管内挖掘土方的体积Q土完全等于顶入管子的体积 Q管（Q=Q管），所以每次顶进都经过一定的计算，尽可能相等.若Q Q 管时，地面易于沉降；Q 土Q管时，地面易于隆起.（ 2）减少扰动：顶管是静荷载作用于土体，然而，顶管在采取纠偏措施时， 虽然仍属静力范围，但对土体却有周期性的扰动。因为纠偏时对土体一侧加荷 的同时，另侧又强迫卸荷，促使土体内发生应力变化，导致扰动和变形，而且， 这样的变化是周期性的，即扰动还没有恢复第二次扰动又发生，如此重复动作， 使土体疲劳，以致变形加剧，并扩散至地

15、表。为了减少这种对土体扰动，故尽量； 减少纠偏次数：压注泥浆不使管壁与土体之间形成空隙:顶管设计时，为了减少摩擦阻力, 降低主千斤顶的顶力，工具头的外径常常比顶入管材的外径大 10mm20mm, 因此，顶管时在顶入管与土体之间就存在一定的空隙，导致土体可能的沉落， 为此，必须及时压注泥浆于空隙中，并且边顶进，边压注,更需要在中间补浆， 使在顶管中形成完整的泥浆套，既消除了空隙，又能平衡其上土体之自重，防 止沉落. 使土体中不产生附加应力:土的变形，归跟到底是主体有了附加应力，顶 管时，此类附加应力源于以下几种外力：A、泥浆压力的影响。为此，在压浆时要控制好压力。恰好能平衡“泥浆套” 以上主体的压力，故事先要根据估计上压力确定泥浆的压力，并非泥浆压力越大 越好.B、道路汽车行驶时的荷载，包括重载汽车急驶中的轮压力，主体的疲劳 反应，以及紧急制动压力等.C、邻进施工影响及堆载影响等等。（3）顶进中导向要好，除了管端正面挖掘要均衡、对称外，还要：