顶管施工工法

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1、一、特点平衡效果好，施工速度快、对土质的适应性强； 采用地面遥控操作，操作人员不必进入管道。 管道轴线和标高的测量用激光仪连续进行的，能做到及时纠偏。 适用范围:主要用于各种粘性土和砂性土的长距离顶管 ,特别是对地表沉降要求较高 时,效果更明显。二、本工程采用的施工及验收规范1、土方与爆破工程施工及验收规范GBJ201-832、建筑地基处理技术规范JBJ79-913、地基与基础工程施工及验收规范GBJ202-834、地下工程防水技术规范GBJ108-875、混凝土结构工程施工及验收规范GB50204-926、建筑机械使用安全技术规程JGJ33-867、施工现场临时用电安全技术规范JGJ46-8

2、88、给水排水构筑物施工及验收规范GBJ141-90三、工程地质情况回填土：沿管线均有分布，厚度4-9m，主要由建筑垃圾、卵石、砂土、炉 渣和粘性土组成。粉细砂：透镜体分布卵石层顶面，厚度l-2.5m,褐黄-褐灰色，成分主要 是长石、石英、含有少量卵砾石，稍密。卵石层：主要由石英岩、砂岩、花岗岩组成。粒径0-100mm,最大200mm。砂 土充填。地下水位于地下lT.5m。 【包括土层的分布、组成、厚度、土体承载力、与管壁的摩擦力以及地下水的 情况】四、管道非开挖施工泥水平衡顶管设备较多，本文以1500遥控式泥水平衡强力顶管掘进机为 例进行介绍。4.1、顶管掘进机选型及其配套设备1500遥控式

3、泥水平衡强力顶管掘进机，前方筒由二段组成，后方筒为设 备动力与控制段，总长度 4.5 米，操纵系统由可编程序控制，在地面控制台遥控 操纵。该机型在大量施工中证明对稳定土体，控制地表隆沉量以及对恶劣地质条 件都是有效的。具有较强的破碎功能，并加大了截割功率，使之更具有适应性。主顶系统由四根推力为2 0 0吨、行程为3. 5米的双级等推力油缸，与可调速 的液压泵站组成。四根油缸安装在油缸架内，安装后的油缸中心线必须与顶进轴 线平行。泥浆输送系统由两台渣浆泵、控制阀组、管路、水箱等组成。 整套顶管设备总用电量约 170kW 左右。4.2 施工工艺中国第二十二冶金建设公司The 22nd Metall

4、urgical Construction Company of China设备转移顶管工作井主要有两种，一为钢板桩式，一为沉井式。其工作井尺寸计算如 下所示。4.3.1 适用于钢板桩支护的工作井尺寸的确定a、工作井宽度的计算W=D+2B+2b+2C 式中D管道外径B工作宽度b支撑宽度C降水宽度b、工作井长度计算b工字钢厚度d方木厚度f顶铁长度H单根管长度长度 L=a+b+c+d+e+f+1.5H式中a钢板桩厚度c钢板厚度e液压顶进装置长度4.3.2 适用于沉井式的工作井尺寸的确定a、工作井宽度的计算式中D设备外径b、工作井长度计算W=D+2B+2bB工作宽度长度 L=a+e+f+1.1H式中a

5、后背长度e液压顶进装置长度f顶铁长度H单根管长度工作井的施工将另行介绍。4.4.7 出井洞口洞口半径均比管大100mm ( D=2040mm ),并采用砖墙封堵。预留洞口底部与地板之间不低于500mm。工作井预留洞口预埋钢阀兰，内径 与洞口大小一致(D=2040mm)，法兰宽度大于250mm( D=2540mm)o如下图所示。预留洞口止水装臵( 见下图)Q0N轻外管顶在前座墙上预留钢法兰，我们在法兰上安装工作井洞口止水装臵，该装臵必 须与导轨上的管道保持同心，误差应小于1 0mm 。工作井洞口止水装臵密封为橡 胶止水法兰。在机头将要到达接收井时，要精确测出机头姿态位臵，尽量满足预留孔与机 头有

6、同心的要求。4.5 承压壁承压壁是承受和传递全部顶力的后座墙，更应具有足够的强度和刚度，并 有足够的安全度。后靠钢板用组合箱形结构工预制钢筋混凝土块。在后靠和混凝 土平面之间最好衬满50mm松木板等材料，承压壁的面积一般为2*3m。4.6 导轨基坑导轨应具有足够的强度和刚度。在工作井底板基础上有条件应事先预 埋钢板，预埋钢板的位臵与基坑导轨相吻合，以便导轨与之焊接。预埋钢板上的 锚固钢筋要焊牢并有足够的锚固强度，导轨安放后，还应在二侧用型钢支撑好， 必要时再浇筑混凝土，确保导轨在受撞击的条件下，不走动，不变形导轨选用定型导轨。导轨材料选用槽钢25，轨间距如下图所示：4.7 地面设施的施工4.8

7、 顶管设备安装。4.8.1 顶力计算： 顶力计算应考虑以下内容:a、主千斤顶的最大设计顶力不能超过顶进油缸的总顶力；b、考虑管节的允许抗压强度，最大顶力压强不能超过管节的允许抗压强度;c、考虑后背的最大允许顶力，不能超过后背墙的允许顶力；d、考虑一定的安全系数，为了防止遇到各种情况，必须留有充分安全的余 地。e、中继间的设置4.8.1.1 总顶力计算公式：P=nD2/4* r(H+2/3*D)tg2(450+e/2)+ fnDL式中P计算总顶力（kN） H管顶以上覆土厚度（m）e管道所处土层的内摩擦角（0） f管壁与土层的磨擦阻隔力4.8.1.2 管节的允许抗压力计算：式中P计算总顶力（kN）

8、d管壁厚度（m）r管道所处土层重力密度（kN/m3）D.管道外径（m）3管道单位长度自重（kN/m ）L.计算顶进长度（m）P= f n( D-d ) dD.管道外径(m)4.8.1.3经计算得出本工程顶管最大顶力值为：6371kN。【根据大量顶管工程实例结合本工程地质报告，取经验数据 P= 9500 kN 最大顶进距离为 180 米。C50砼管抗压强度为23.1N/mm2,砼管最大承压9100KN,顶进阻力超过砼管 所能承受的额定压力。故各施工段选用顶力为 200t 的液压千斤顶四台，中继站 一套。】9.7.2 主顶 油 缸架是拼装 式结构, 主顶 油缸 架的安装 也要 定位 准 确。保证油

9、缸受力 点的正确位臵。其高程和平面安装误差小于 5mm。 电动超高压液压泵应安装在工作井以外,并应保证油路畅通,不影响坑内顶管施 工。根据受力分析,顶管管道中心以下 R/4-R/5 位臵为受力中心点,但因顶力 较大,需选用四个千斤顶环周并列顶进,千斤顶的顶力的合力位臵必须与顶进抗 力的位臵在同一轴线上,避免产生顶进力偶。安装完毕后应检查千斤顶的稳定性。98 泥水输送系统安装9.8.1 根据顶进长度,土质情况等因素计算选择排泥泵、进水泵的型号,通常 按下式计算：L=L+ H +l+ h +Al22L2排泥管的最大长度；H基坑深度；L=顶进最长距离12基坑到沉淀池排泥口的最远距离；h沉淀池排泥口到

10、地面的高度 1阀门、管件等局部阻力折算的长度，可取1020米。将本工程参数带入L2=200+7+1.5+16+15=293.5米。然后可求得扬程总损失=hf2 x L2=0.1 x 293.5=29.5米即为排泥泵的扬程。 排泥泵的流量由其管径选顶 DN100。9.8.2 注浆为机头同步注浆和管道补浆二部分。采用同一根总管和同一种浆 液配方。触变泥浆由地面液压注浆泵通过管路压送到各注浆孔。在机头处应安装隔 膜式压力表,以检验浆液是否到达指定位臵,在所有注浆孔要设臵单向阀、球阀、 软管和接头的耐压力为 5 Mpa。在整个管道中间每间隔 3 个管子设 1 个补浆断面,一般为 3、 4 个注浆孔,

11、补浆应按顺序依次进行,每班不少于二次循环,定量压注。触变泥浆的配方和性能指标膨润土纯碱掺加剂漏斗粘度视粘度失水量终切力比重稳定性（秒）CPml（达因/mm3 ）12%6 %。CMC适量36 ,30.591301.0730注浆压力：大于地下水压力，注浆量为土体空隙的 68 倍。9.3 顶管9.3.1 顶进主要工序 拆除工作井内洞口封堵门，使掘进机头顺利入口。 推进机头，机头进入土体时开动大刀盘和进排泥泵； 机头推进至能卸管节时停止推进，拆开动力电缆、进排泥管、控制电缆和摄像 仪连线，缩回推进油缸；将准备安装的带好密封环的管节吊至坑内，对准插入就位； 接通动力电缆、控制电缆和摄像仪连线、进排泥管及

12、接通压浆管路； 启动顶管机、进排泥泵、压浆泵、主顶油缸并将管节推入； 随着管节的推入，要不断的观察机关轴线位臵和各种指示仪表、及时纠正管道 轴线方向并根据图压力大小调整推进速度；当一节管推进结束后，重复以上工序继续推进直到接受坑。 顶进到位时应做好如下工作： 顶进即将到位时，放慢顶进速度，准确测量出机头位臵，当机头到达接受 坑洞口封门时停止顶进； 在坑内安装好接引导轨；拆除洞口封门； 将机头送入接受井，此时刀盘的进排泥泵均不运转； 陆续拆除动力电缆、控制电缆和摄像仪连线、进排泥管及接通压浆管路等设施 将最后一节管顶进到位；拆除主顶油缸、油泵、后座及导轨等设施，清理现场。 9.3.3顶进作业应注

13、意下列事项和要求：a、开顶前，必须对所有顶进设备进行全面检查并进行试顶，确无故障后方可 顶进。b、顶进作业中当油压突然升高时，应立即停止顶进，查明原因并进行处理后, 方可继续顶进。千斤顶活塞的伸出长度不得大于允许冲程；在顶进过程中，顶铁两 侧不得停留人。向工作井下管时,严禁冲撞导轨；下管处的下方严禁站人。c、当顶进不连续作业时，应保持工具管端部充满土塞;当土塞可能松塌时，应 在工具管端部注满压力水。d、在顶管外有承压地下水或在砂砾层中顶进时应随时对管外空隙充填触变泥浆9.3.4 顶进测量与纠偏9.3.4.1顶进过程中，每班均应根据测量结果绘制顶管轴线轨迹图。9.3.4.2。在纠偏过程中，应勤测量，勤纠,多微调。9.3.4.3顶管设备均有自身的测力纠偏或测力自控纠偏装臵。9.4安全施工9.4.1施工用电为保证施工人员生命安全，工作井内及顶管管道内的施工用电必须为V的安全电压。夜间工作井周围要点燃红色警示灯。9.4.2操作管道下管时工作井内严禁站人，当管道距导轨小于00mm时，操作人员方可近 前工作。9.4.4 其它施工时应注意的安全问题应遵照本施工组织设计中“安全施工的主 要措施”的规定执行。