顶管作业指导书.docx

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顶管作业指导书

顶管作业指导书

一、顶管管位的选择

1.1顶管位置应避开地下障碍物。

1.2顶管管线不应在活动性地震断裂带通过。

1.3顶管穿越河道时的埋置深度，应满足河道的规划要求，并应布置在河床的冲刷线以下。

二、顶进土层的选择

2.1顶管可在淤泥质粘土、粘土、粉土、及沙土中顶进。

2.2下列情况不宜采用顶管施工：

2.2.1土体承载力fd小于30KPa

2.2.2岩体强度大于15MPa

2.2.3土层中砾石含量大于30%或粒径大于200mm的砾石含量大于5%

2.2.4江河中覆土渗透系数K或等于10-2cm/s

2.3长距离顶管不宜在土层软硬明显的界面上顶进。

三、顶管的间距

3.1互相平行的管道水平净距应根据土层性质、管道直径和管道埋深等因素确定，一般情况下不宜大于1倍的管道外径。

3.2空间交叉管道的净间距，钢管不宜小于0.5倍管道外径，且不应小于1.0m；钢筋混凝土和玻璃纤维增强塑料夹砂管不宜小于1倍管道外径，且不应小于2m。

3.3顶管底与建筑物基础底面相平时，直径小于1.5m的管道宜保持2倍管径静距；直径大于1.5m的管道以保持3m静距。

3.4顶管底低于建筑物基础标高时，顶管间距除应满足本规程第5.3.3条要求外，尚应考虑基底土体稳定。

四、管顶覆盖层厚度

4.1管顶覆盖层厚度在不稳定土层中宜大于管道外径的1.5倍，并应大于1.5m。

4.2穿越江河水底时，覆盖层最小厚度不宜小于外径的1.5倍，且不宜小于2.5m。

4.3在有地下水地区及穿越江河时，管顶覆盖层的厚度尚应满足管道抗浮要求。

五、施工准备工作

5.1.生产准备

　　⑴进行施工测量和放线工作。

　　⑵确定管线范围内及施工用地内所有障碍物，如管线、电线杆、高架桥墩等的准确位置。

现场调查顶管地段内主要障碍物有排水管、供水管、水掣井、电力电讯管道，地面交通情况较复杂。

　　⑶按施工平面布置图修建临时设施，安装临时用水、用电线路，并试水、试电、修好临时排水沟。

　（4）进行顶管所用非标准设备的安装。

5.2.技术准备

　　⑴组织现场施工人员学习设计要求和施工技术交底。

　　⑵编制好顶管施工工艺卡，做好顶管施工人员的再培训工作。

　　⑶绘制临时工程及施工非标准设备工具图纸。

具体方案如下：

管道采用Φ1020的钢管连接，为符合设计图管道施工总说明的要求，并考虑施工安全，管道将低于河底1.20m、路面及加油站

m管道套管采用DN1220的钢套管。

顶管段两侧各挖一工作坑,两头同时顶进，顶进长度根据现场实际情况确定。

顶管工作坑采用米*米的矩形工作坑，由于顶管段中水管道两侧有市政道路,工作坑应尽量减少开挖范围。

后背采用井坑竖向原土、枕木（200*200）、20厚的钢板做后背施工。

六、施工顺序

6.1．顶管施工采用人工掘进顶管施工。

人工挖土，小型手推车运土，卷扬机垂直提升出土。

6.2.施工总进度计划

本工程进度计划要求在2011年06月30日完工，在计划安排上尽量使各工序相互衔接，各项工作同时展开。

工程总进度计划安排见施工进度计划

七、主要项目施工方法

　　顶管施工是依靠人工或机械在管内端部挖掘土壤，然后在工作坑内借助顶进设备，把敷设的管子按设计中线和高程的要求顶入，并用水力或小车将土从管中运出。

7.1管节与接头

由于本管道为污水管道，为防止污水渗漏和地下水涌入，管节间必须有可靠的防水措施。

顶管管材采用企口加强型钢筋混凝土管，双层钢筋网在端部加密。

接头采用“T”形钢板套环。

钢套环厚度6毫米，管端面安装“O”形橡胶止水环，顶进完毕后填塞环氧树脂砂浆。

7.2工作坑的布置

　　工作坑是顶管施工的工作场所。

其位置可根据以下条件确定:

　　⑴根据管线设计，工作坑可选在检查井处；

　　⑵单向顶进时，应选在管道下游端，以利排水；

　　⑶考虑地形和土质情况,有无可利用的原土后背；

　　⑷工作坑与可能穿越的建筑物要有一定安全距离；

　　⑸距水、电源较近的地方等。

7.3、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计算：

底宽

W＝D＋（2.4～3.2）

式中　W──工作坑底宽度（m）;　

　　　D──被顶进管子外径（m）;

　　底长

L＝L1＋L2＋L3＋L4＋L5　　

式中　L──工作坑底长（m）；

　　　L1──管子顶进后，尾端压在导轨上的最小长度，混凝土管一般留0.3m。

　　L2──每节管子长度（m）;

　　L3──出土工作间隙，根据出土工具确定,一般为1.0～1.5m;

　　　L4──千斤顶长度（m）

　　　L5──后背所占工作坑厚度（m）。

　　考虑到坑内后背采用人工挖孔桩和混凝土墩，受力面铺设钢板，壁后灌注水泥浆加固,本工程工作井Y5和接收井Y7采用6×4m矩形井，井内设集水坑。

7.4工作井的施工

顶管法施工的工作坑，它作为临时施工过程进、出口以及建成永久性地下管线检查井。

工作井采用沉井法施工。

考虑到此处地下水位较高，且井穿透砂层，为防止流砂，采用不排水下沉的施工方法，必要时还可向井内注水，使井内水位稍高于地下水位。

为防止井筒倾斜，挖土时注意对称均衡挖土。

且锅底深度不应超过0.5米。

待下沉到施工所需高程时，立即在水下封底。

封底时，先铺垫碎石垫层和进行混凝土垫层的水下浇筑，并留钢封水管，待混凝土达到应有强度后将水抽去，封闭钢封水管，再做底板

7.5工作坑导轨设置及基础加固

　　工作坑底可根据土质、管子重量及地下水情况,做好基础，以防止工作坑底下沉，导致管子顶进位置的偏差。

　　⑴导轨的作用是引导管子按设计的中心线和坡度顶进，保证管子在顶入土之前位置正确。

导轨安装牢固与准确对管子的顶进质量影响较大，因此，安装导轨必须符合污水管中心、高程和坡度的要求。

　　本工程采用kg钢轨作导轨。

　　⑵基础

　　采用钢筋混凝土基础，当工作坑底土质松软，有地下水时,应采用C20混凝土封底,厚度为30～50cm，混凝土底板漏水处应灌注水泥浆。

（3）、顶进设备

　　顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、顶铁等。

　　⑴千斤顶

　　千斤顶是掘进顶管的主要设备，本工程拟采用液压千斤顶。

　　千斤顶的工作坑内的布置与采用个数有关，如一台千斤顶，其布置为单列式，应使千斤顶中心与管中心的垂线对称。

使用多台并列式时，顶力合力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线，防止产生顶时力偶，造成顶进偏差。

根据施工经验，采用人工或机械挖运土方，管上半部管壁与土壁有间隙时，千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4～1/5处。

　　⑵高压油泵

　　由电动机带动油泵工作，选用额定压力为柱塞泵，经分配器，控制阀进入千斤顶，各千斤顶的进油管并联在一起，保证各千斤顶活塞的出力和行程一致。

　　⑶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。

　　根据顶铁旋转位置的不同，可分为横顶铁、顺顶铁和U形顶铁三种。

　　1）横向顶铁安装在千斤顶与方顶铁之间，将千斤顶的顶推力传递给两侧的方顶铁上。

使用时与顶力方向垂直，起梁的作用。

　　横顶铁断面尺寸为mm，长度按被顶管径及千斤顶台数而定，本工程选用长度为m的横顶铁；用型钢加肋和端板焊制而成。

　　2）顺顶铁（纵向顶铁）放置在面铁与被顶的管子之间，使用时与顶力方向平行，起柱的作用。

在顶管过程中起调节间距的垫铁，因此顶铁的长度取决于斤顶的行程、管节长度、出土设备等而定,通常有100、200、300、400、600等几种长度。

横截面为250×300mm，两端面用厚25mm钢焊平。

顺顶铁的两顶端面加工应平整且平行。

防止作业时顶铁发生外弹。

　　3）U形顶铁　安放在管子端面，顺顶铁作用其上。

它的内、外径尺寸与管子端面尺寸相适应。

其作用是使用顺顶铁传递的顶力较均匀地分布的到顶管端断面上，以免管端局部顶力过大，压坏混凝土管端。

　　大口径管口采用环形，小口径管口可采用半圆形。

　　⑷其它设备

　　工作坑上设活动式工作平台，平台用号工字钢梁，上铺15×15cm方木。

工作坑井口处安装一滑动平台，作为下管及出土使用。

在工作平台上设起重架，上装电动卷扬机，其起重量应大于管子重量。

　　工作棚用帆布遮盖，以防雨水。

　7.6．顶进施工

　　首先将管子下到导轨上，就位以后，装好顶铁，校测管轴线和管底标高是否符合设计要求，合格后即可进行管前端挖土。

　　顶进利用千斤顶出镐。

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，管前端已一定长度后，启动油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作行程，将管子推向一定距离。

　　停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞回缩。

　　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，用钢套环连接混凝土管，在混凝土管接口处放一圈麻绳，以保证接口缝隙和受力均匀或彩和其他防渗漏措施，保证管与管之间的连接安全。

　　重新装好顶铁，重复上述操作。

　　顶进时应注意事项:

　　⑴顶进时应遵照“先挖后顶，随挖随顶”的原则。

应连续作业，避免中途停止，造成阻力增大，增加顶进的困难。

　　⑵首节管子顶进的方向和高程，关系到整段顶进质量，应勤测量，勤检查及时校正偏差。

　　⑶安装顶铁应平顺无歪斜扭现象，每次收回活塞加放顶铁时，应换用可能安放的最长顶铁，使连接的顶铁数目为最少。

　　⑷顶进过程中，发现管前土方坍塌、后背倾斜，偏差过大或油泵压力表指针骤增等情况,应停止顶进，查明原因，排除故障后，再继续顶进。

管前挖土是保证顶进质量及地上建筑物安全的关键，管前挖土的方向和开挖形状，直接影响顶进管位的准确性，因为管子在顶进中是循已挖好的土壁前进的。

因此，管前周围超挖应严格控制。

对于密实土质,管端上方可有≤1.5cm空隙，以减少顶进阻力，管端下部135°中心角范围内不得超挖，保持管壁与土壁相平，也可预留1cm厚土层，在管子顶管过程中切去，这样可防止管端下沉。

在不允许顶管上部土壤下沉地段顶进时，管周一律不得超挖。

　　管前挖土深度，一般等于千斤顶出镐长度，如土质较好，可超前0.5m。

超挖过大，土壁开挖形状就易控制，容易引起管位偏差和上方土坍塌。

　　在松软土层中顶进时，应采取管顶上部土壤加固或管前安设管檐，操作人员在其内挖土，防止坍塌伤人。

　　管内挖土工作条件差，劳动强度大，应组织专人轮流操作。

　　管前挖出的土，及时外运。

管径较大时，可用双轮手

推车推运。

管径较小，应采用双筒卷杨机牵引四轮小车出土，土运至管外，再用工作平台上的电动卷扬机送至平台上，然后运出坑外。

顶管遇流砂层或淤泥层时，采用泥水压力平衡顶管，使工具管内保持一定压力，平衡土体和地下水压力，使土体保持稳定。

应及时封闭工具管，采用水力出泥。

在工具管中接入含有一定泥量的泥浆，通过水枪射水冲泥，泥水通过吸泥泵排到地表泥浆池中沉淀，反复循环使用，泥浆用槽车运走。

冲泥和吸泥泵稳定工作时，调节冲泥和吸泥的泵量，冲泥舱内应保持一定压力，舱内泥水压力应与地下水压力相平衡，泥水压力过大，将增加主千斤顶负荷，泥水冲破上覆地层，达到地表，造成突顶事故；泥水压力过小，地下水涌入冲泥舱，工具管前方塌方，将破坏上覆地层，造成地面建筑物破坏。

在顶管过程中，由于泥水平衡压力控制不当或停顿时间过长，可能会造成突水冒顶事故和工作面塌方事故。

发生突顶时：

应该逐渐降低工具管内泥水压力，使泥水压力略小于地下水压力，关闭冲泥水枪和吸泥泵，启动千斤顶缓慢顶进一缎距离，待顶力升高，采用小水力冲泥，间歇启动吸泥泵排泥，做小量排泥。

发生塌方时：

应该逐渐升高工具管内泥水压力，使泥水压力略大于地下水压力，关闭冲泥水枪和吸泥泵，启动千斤顶缓慢顶进一缎距离，待顶力升高，采用