管道顶管施工方法.docx

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管道顶管施工方法

管道顶管施工方法

1、排水管道顶管施工工艺流程图

管道顶管施工工艺流程图见附图五。

2、工作坑的设计与布置

本工程顶进采用人工掘进顶进方法。

2-1、顶管段长度确定及顶管工作坑位置选定

本管道工程确定最大顶管段长度为91.894米，顶管工作坑位置为检查井位置，两个工作坑之间设一个交汇坑。

2-2、顶力计算：

顶力计算是顶管施工设计中的关键内容，顶管的顶力要大于工具管的迎面阻力、管道周围土压力对管道产生的阻力以及管道自重与周围土层产生阻力之和。

即：

P≥frD1〔2H+（2H+D1）tg2（450-ψ/2）+ω/rD1〕L+PF

式中P——计算的总顶力（KN）

f——顶进时，管道表面与其周围土层之间的摩擦系数，其值选用为：

粘土、亚粘土0.2-0.3；

r——管道所处土层的重力密度（KN/M3）；

D1——管道外径（米）；

H——管道顶部以上覆盖土层的厚度（米）；

Ψ——管道所处土层的内摩擦角（度）；

ω——管道单位长度的自重（KN/M）；

L——管道的计算顶进长度（米）；

PF——顶进时，工具管的迎面阻力。

（KN）允许超挖其阻力为零。

2-3、顶管工作坑设计

A、工作坑尺寸

工作坑应具有足够的空间和工作面。

工作坑底部宽度：

W=D+2B+2b

D—管道外径

2B+2b—管道两侧操作空间及支撑厚度2.4—3.2m

工作坑底长度：

L=L1+L2+L3+L4+L5

L1=工具管长度、L2=管节长度

L3=出土工作间长度、L4=千斤顶长度

L5=顶管后背的总厚度

工作坑深度：

H=h1+h2+h3

h1—道路至管道底部外缘的深度；h2—管道外缘底部至导轨底面的高度；h3—基础及垫层的厚度。

B、开挖工作坑并进行支撑

顶管工作坑坑壁处理根据现有地质资料和工作坑开挖深度，结合我单位成熟的施工经验，确定工作坑采用木质密撑。

交汇坑和工作坑周围修筑50厘米宽，厚30厘米3：

7灰土防水墙，以防雨水流入工作坑。

开挖工作坑见前工作坑设计，工作坑开挖成型后及时安装密撑并定位设立箱式组合梯架，以方便人员上下工作坑。

C、工作坑基础

工作坑基础采用C20混凝土基础，基础厚度20cm，基础下设3：

7灰土垫层共厚30厘米。

顶管工作坑基础处理应结合基础设计，确定混凝土面的高程及宽度，水泥混凝土基础长宽为顶管工作坑满坑浇筑，混凝土基础顶面低于枕木面1—2厘米。

顶管工作坑内并设置收水井，及时排水。

D、导轨安装

导轨采用轻型钢导轨，两根钢

导轨距离控制在管径的0.45-

0.6倍之间。

安装导轨时，应首先利用垂球

和直尺确定导轨的间距和平面

位置，然后测出导轨各点的实

际高程，并与设计高程相比较，

确定导轨的高程调整量后进行安装。

导轨内距按下式计算：

A=2

式中：

A——两导轨间距（mm）；

D——管外径（mm）；

h——导轨高（mm）；

e——管外底距枕铁顶面间距（mm）。

安装导轨的技术要求：

导轨要安装在枕木上，且保证枕木下地基稳定；导轨安设要直顺，严格控制导轨顶面的高程，一般宜较管外底部高1—2厘米，安装后的导轨应当牢固，不得在使用中产生位移；两导轨应顺直、平行，等高或略高于该处管道的设计高程，其纵坡应与管道设计坡度相一致。

E、后背与后座墙设计

根据设计院提供及工程实际情况，本工程顶管工作坑后背采用装配式后背墙，其详细构造见后顶管工作坑顶管设备安装。

后背承受管子顶进的全部水平顶力，将顶力均匀地分布在后座墙上。

后背应具有足够的强度、刚度和稳定性，不允许发生相对位移和弹性变形。

经过初步计算及以往经验，后背采用高5米、宽5米的原土排木后背，具体是紧贴垂直的原土后座墙座横向密排40×40×500CM方木，排木外侧立7根50号工字钢，立铁均匀分布在后背中部3.5米范围内，在立铁外侧放横铁，千斤顶作用在横铁上（如下图）。

排放方木时应注意第一根方木应卧

于工作坑底以下1.3米左右，使千斤顶的着力中心在后背高度1/3—1/2之间。

顶进时，管口采用弧形铁保护管口，使管口受力分布均匀，防止管口集中受压破碎。

F、下管、顶进、出土设备安装

①本工程下管及出土设备采用水平卷扬机和垂直牵引的卷扬机，出土用小推车，顶进采用顶铁。

②垂直起重设备安装注意问题：

安装前必须对卷扬机、电动葫芦、手动葫芦等起重设备进行全面检查，设备完好，方可安装；

电动葫芦行走轮要与行走轨道相匹配；

起重设备安装后在正式作业前必须试吊，吊离地面10厘米左右，检查重物，设备有无问题，确认安全方可起吊；

③顶进设备安装注意问题：

顶进设备安装前对液压油缸、高压油泵、液压管路控制系统顶铁等进行检查，设备完好，方能安装；

根据顶管坑的施工设计，安装高压油泵、管路及控制系统，油泵设置在液压油缸附近，油管要直顺、转角少，油泵与液压油缸相匹配，并要有备用油泵。

④顶镐和顶铁的安装

a顶镐的高程：

顶镐安装使顶力中心位于管口总高的1/4处左右；

b平面位置：

使用一台顶镐时，顶镐中心与管道中心一致。

使用多台顶镐时，顶镐中心与管道中心对称，且各顶镐的油管要并联在一起。

c安装顶铁无歪斜、扭曲现象，必须安装顺直；

d每次退镐加放顶铁时，要安放最长的顶铁，保持顶铁数目最少；

e顶进中，顶铁上面和侧面不能站人，随时观察有无扭曲现象，防止顶铁崩离。

⑤照明设备安装

管内使用电压不大于36V的低压照明。

G、工作平台安装

①顶管工作坑平台在顶管工作坑开挖与支护完成后进行；

②工作平台承重主梁要根据管重、人重及其他附加荷载计算选用，主梁两端伸出工作坑壁搭接不小于1.2米；

③平台口尺寸按下式进行计算确定：

长度L=L2+0.8、宽度B=D1+0.8

L2——管节长度（米）、D1——管外径（米）

④工作坑上架设工字钢和方木，用木板铺盖，平台上用Φ50钢管做护栏，扣件连接，中间留下管、出土通道，坑角留工作人员上下的箱式组合梯架。

H、顶管工作坑坑上布置

工作坑上架设工字钢和方木，用木板铺盖，平台上用Φ50钢管做护栏，扣件连接，中间留下管、出土通道，坑角留工作人员上下的箱式组合梯架。

顶管架子采用专用重型四脚钢管大支架，架子四周要求平稳，四个架腿处埋设地锚，用水平仪测平，架腿基座用混凝土浇筑，架子外用彩条布遮盖。

3、顶管施工

3-1、测定管道中线和建立临时水准点

根据设计图纸的要求，将顶管工作坑的位置测设到地面上，并引测临时水准点。

测设管道中线起、终点，检查井位置桩及中心线位控制桩，并在工作坑开挖范围外设方向控制桩，在稳固处设间距不大于100m的临时水准点。

施工设置的临时水准点、管道轴线控制桩、高程桩必须经复核后才能使用，并要经常校核。

A、用全站仪和经纬仪将设计管中心线敷设在地面上，再将地面的管道中心桩引入工作坑的侧壁上或支撑上（至少两个点），作为顶管中心的测量基线。

B、将地面上的临时水准点引入工作坑底不易碰撞的地方，作为顶管高程测量的临时水准点。

3-2、第一节管下管

A、下管前，要严格检查管材，不合格的不能使用；

B、电葫芦作垂直吊运时，最大倾斜度不能超过10度；

C、第一节管下到导轨上时，要测量管的中线及前后端管底高程，以校核导轨安装的准确性。

3-3、挖土与运土

管前挖土的方向和开挖形状直接影响顶进管位的正确性，应严格控制管前周围超挖，管前挖土深度，视土质情况和千斤顶的工作行程而定。

挖土必须按规定进行：

管前允许超前掏挖50cm；管端下部135度中心角范围内不得超挖，保持管壁与土壁相平；当穿越建筑物时，管周围一律不准超挖。

管前挖出的土应及时外运。

3-4、顶进

A、顶进应遵照“先挖后顶，随挖随顶”的原则，连续作业，尽量避免中途停止。

B、顶进是利用千斤顶出镐在后背不动的情况下，将管子推入土中。

B-1、安装顶铁并挤牢，待管前挖土满足要求后启动油泵，操作控制阀，使千斤顶进油，活塞伸出个行程，将管子推进一段距离；

B-2、操纵控制阀，使千斤顶反向进油，活塞回缩；

B-3、安装顶铁，重复上述操作，直到管端与千斤顶之间可以放下一根管子为止；

B-4、卸下顶铁，下管，下管前在管外口安装钢板外套环。

B-5、在混凝土管接口处用多层胶合板进行衬垫，管口内侧留10mm用聚硫密封膏进行密封；

B-6、重新安装好顶铁，重复上述操作。

B-7、在管道顶进中，发现以下情况之一时，应采取措施，处理完善后继续顶进：

a、发生塌方或遇到障碍；b、后背倾斜或严重变形；c、顶铁发生扭曲迹象；d、管位偏差过大，且校正无效；e、顶力较预计增大，接近管节端面许可承受的顶力；f、管前坍塌，后背倾斜，偏差过大或油泵压力表指针骤增等。

3-5、测量

A、测量次数：

在顶第一节管时，及校正顶进偏差过程中，每顶进20—30厘米，即对中心和高程测量一次，在正常顶进中，每50—100厘米测量一次。

纠偏时应增加测量次数。

B、中心测量：

中线测量用经纬仪测定，根据工作坑内测设的中心桩，挂中心线，利用中心尺，测量头一节管前端的轴线中心偏差。

C、高程测量：

使用水准仪进行高程测量，高程测量在工作坑内建立临时水准点，以此为依据，测首节管后端内底高程，以控制坡度，顶坑内设两个水准点，以便闭合。

3-6、顶管纠偏

在顶管过程中，如发生偏任斜必须及时给予纠正。

纠偏方法可采用挖土和顶木纠偏法。

当偏差值为10-20mm时，用挖土法，当管子偏离中心线一侧时，在管子另一侧适当超挖，在偏离一侧少挖，继续顶进时借预留的土体迫使管道逐渐回位；当偏差较大或采用挖土校正无效时，采用顶木校正法，用圆木或方木，一端顶在偏斜反向的管子内壁上，另一端支撑在垫有木板的管前土层上，开动千斤顶利用顶木产生的分力使管子得到校正。

3-7、顶进操作工作记录

每班作业应填写施工记录。

施工记录包括顶进长度、顶力数值或油泵压力表数值、管位偏差及其校正情况、机械运转情况、土质水位变化以及出现的问题和应注意事项。

交接时应将施工记录向下一班交待清楚。

3-8、顶管设备拆除及顶管坑中管道施工

顶管完成及验收合格后，拆除导轨、后背和顶进设备，按明开挖施工管道方法，进行顶坑内浇筑平基、安管、浇筑管基座、接口等工序操作。

3-9、检查井

A、安管时，计算好检查井的准确位置，放出检查井中心位置线，摆出井壁砖墙位置。

B、排水管管口伸入井室3厘米，管顶用砌砖圈加固，以减少管顶压力。

C、圆井砌筑掌握井墙竖直度和圆顺度；砌筑砂浆应饱满，防止井壁渗水，保证闭水试验一次成功；井室内的流槽为100#砼，施工时满足井墙与流槽形成整体；检查井收口段砌筑要保证层层圆润，并满足错缝要求。

D、井内壁用原浆勾缝，采用砂浆均为1：

2水泥砂浆；污水检查井全抹面。

E、检查井砌筑至规定高度后及时安装井圈，盖好井盖；安装时砖墙顶面用水冲刷干净，铺砂浆，按设计高程找平；井口安装就位后，井口周围用1：

2水泥砂浆嵌牢，井口四周围成45度三角。

3-10、井周围还土

顶管坑的回填压实，比长距离、大面积的压实度难度大，要从以下几方面控制：

A、分层厚度要比规定的厚度小一些来控制；

B、控制全铺土层均匀的含水量，不能回填过湿土；

C、一定要用符合要求的便于夯实的土来回填

D、检查井周边回填采用3：

7灰土，范围50-80cm（环型），密实度≥95%，回填高度至道路结构层。