顶管施工技术交底.docx
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顶管施工技术交底
施工技术交底记录
年月日施管表5
工程名称
小清河综合治理工程
分部工程
道路工程
分项工程名称
生产路倒虹顶管施工
交底内容：
一、工作坑导轨设置及基础加固
工作井布置图如上图所示：
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38kg钢轨作导轨。
⑵基础
导轨采用混凝土基础。
二、顶管工程力学参数确定
顶管过程是一个复杂的力学过程，它涉及材料力学、岩土力学、流体力学、弹塑性力学等诸多学科。
但顶管计算的根本问题是要估算顶管的推力和后背承载能力。
本顶管施工采用泥水平衡法进行，顶管的推力就是顶管过程管道受的阻力（F），包括初始推力F0,顶进过程中的管壁摩擦阻力。
通常减少管壁摩擦阻力的措施有：
管壁与泥土间加泥浆套减阻，使管外壁形态规则和表面光洁、减少管道拐弯等。
本工程土质为粘性土层，设计图纸管线全长172m，泥水平衡顶管掘进机口径为1.0m，钢筋混凝土管外径（暂按1.3m）；壁厚t＝150mm，每节管子的重力W＝11.54KN/m。
计算公式根据《顶管施工技术及验收规范》（试行）9.1.1条如下：
公式：
P=fγD1[2H+（2H+D1）tg2（45.o-Ф/2）+w/（γ＋D1）]L+PF
式中：
P－计算的总顶力（KN）;
γ－管道所处土层的重力密度（KN/m3）；
D1－管道的外径（m）；
H－管道顶部以上覆盖土层的厚度（m）；
Ф－管道所处土层的内摩擦角（°）；
W－管道单位长度的自重（KN/m）；
L－管道的计算顶进长度（m）；
f－顶进时，管道表面与其周围土层之间的摩擦系数；《顶管施工技术及验收规范》一般情况下黏土、亚粘土在较湿状态下取0.2～0.3，
PF－顶进时迎面阻力（KN）；采用泥水平衡顶管掘进机PF≈0KN；
根据有关规格实地调查以上各参数取值如下：
γ=18.4KN/m3；D1=1.000+150×2=1.3m；H=2.5m；Ф=8.1°；
W=30KN/m；f=0.05；（采用有效的泥水减阻措施后）
故：
P=fγD1[2H+（2H+D1）tg2（45.o-Ф/2）+W/（γ＋D1）]L+PF
=0.05×18.4×1.3×[2×2.5＋（2×2.5+1.3）tg2（45.o－8.1°/2）+11.54/（18.4+1.3）]×172+0
=2124.94KN
根据以上计算最大顶力为2124.94KN，施工时工程坑最多时采用100T顶镐3台。
⑶泥水平衡压力：
在封闭的冲泥舱内加泥水压力平衡地下水压力，是防止泥砂涌入的重要方法。
泥水压力一定要合理。
压力过小，大量的泥砂涌入，会造成路面破坏，压力过大，会增大主千斤顶负荷，严重的可能产生冒顶现象。
三、后背结构及抗力计算
后背作为千斤顶的支撑结构。
因此，后背要有足够的强度和刚度，且压缩变形要均匀。
所以，应进行强度和稳定性计算。
本工程采用厚钢板后背，这种后背设置简单，安装时应满足下列要求:
A.使千斤顶的着力中心高度不小于后背高度的1/3；
B.后背垫铁可用70mm钢板。
C.后背后松散砂层灌注水泥砂浆。
⑵后背的计算
后背在顶力作用下，产生压缩，压缩方向与顶力作用方向相一致。
当停止顶进，顶力消失，压缩变形随之消失。
这种弹性变形现象是正常的。
顶管时，防止产生不允许的压缩变形。
后背不能出现上下或左右的不均匀压缩。
否则，千斤顶支承在斜面后背的上，造成顶进偏差。
为了保证顶进质量和施工安全，应进行后背的强度和刚度计算。
根据顶进需要的总顶力，运用朗肯土压力公式核算后背受力，使沉井后背土体所受的力小于土壤的允许承载力。
关于后背详细计算，可分为浅覆土后背和深履土后背。
具体计算可按挡土墙计算方法确定。
四、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3台200t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62MPa的ZB－500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300×300mm，长度按被顶管径及千斤顶台数而定，本工程选用长度为1.6m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25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。
五．顶进施工
工作坑内设备安装完毕，经检查各部处于良好状态，即可进行出洞顶进。
⑴泥水式顶管的概述：
在顶管施工的分类中，把水力切削泥土以及虽然采用机械切削泥土而采用水力输送弃土，同时有的利用泥水压力来平衡地下水压力和土压力的顶管形式都称为泥水式顶管施工，从有无平衡的角度出发，又可以把它们细分为具有泥水平衡功能的和不具有泥水平衡功能的两大类，如常用的网格式水力切割土体的，是属于没有泥水平衡功能的一类。
即使它采用了局部气压——向泥土仓内加上一定压力的空气，也只能属于气压平衡而非泥水平衡。
本工程顶管施工采用的施工机械为泥水平衡的顶管掘进机进行施工。
另外，如果从输土泥浆的浓度来区分，又可以把泥水式顶管分为普通泥水顶管、浓泥水顶管和泥浆式顶管三种。
在黏土及粉土中顶进一般采用泥浆的相对密度为1.025~1.075。
⑵注浆减摩概述
注浆减摩是顶管中非常重要的一个环节，尤其是在长距离和曲线顶管中，它是顶管成功与否一个及其重要的关键性的环节。
一般采用膨润土为主和人工合成的高分子材料，国内有关工程经验对比：
通过膨润土及高分子材料制备的润滑浆的顶进摩擦力与无润滑浆顶进的摩擦系数有5.8~25倍的变化，粘聚力也有5倍左右的变化。
注浆效果的好坏，除了与选用的注浆材料有关外，还与注浆孔的布置、注浆泵的选用和注浆压力大小有关。
⑶信号检测及激光导向系统的概述
顶管机的导向一般都采用激光导向，如图17-4-3所示为激光导向系统的光路示意图。
由电源部分送出调制频率为500HZ的交流高压电（1840V）点燃氦氖激光管，由激光管发出的红色激光束，经棱镜反射、小目镜会聚、半透反射镜折转后进入内调焦镜调节，从物镜发射出对不同距离目标聚集的光束，这光束被安装在工作机械上的光电接收器（由9块光电池组成）接收，转换成电信号，再经选频和放大后，点亮与9块光电池一一对应的指示灯，从而指示出机头的方位。
若激光束照射于光电池中央，则处于正中央的指示灯发亮，表明机器方位准确，此时光电接收器给出指零信号，顶管掘进机便按预定路线前进。
若机头偏移掘进方向，光电接收器的中心便偏离激光束的中心，除点亮相应方位的指示灯外，光电接收器给出偏离信号Vx、Vy，偏离Vx、Vy信号经放大处理后，经伺服放大器、伺服阀控制纠偏油缸伸缩实施纠偏，机头回正后，偏差信号自动消失。
这样在顶管掘进机顶进的全过程中，始终保持机头沿着激光束前进，使顶管误差控制在规定范围内。
六、主要施工机具设备
主要施工机具设备一览表：
机具名称
规格、性能
单位
数量
用途
翻斗汽车
东风5t
台
1
运土
注浆泵
L150
台
1
灌注水泥砂浆
灰浆搅拌机
150L
台
1
搅拌砂浆
振动器
HZCX－50
台
2
振动
水泵
QS32×25－4
台
3
基坑排水
电焊机
BX－330
台
4
钢焊接
卷扬机
1t
台
1
竖井提升
卷扬机
3t
台
2
顶进坑提升
油压千斤顶
200t
台
3
顶管
高压油泵
ZB－50
台
1
顶管
顶压装置
全套顶铁、垫座、滑道
台
1
顶管
冲击打夯机
QT－70型
台
1
回填土实
泥水平衡掘进机
台
1
顶管
七、劳动组织
采用混合工作队形式，以便相互配合，充分发挥多面手作用，现场配备较强技术力量，拟派驻现场工程师2人，电工1人，焊工1人，普通工人35人，共40人。
顶管采用3班连续作业，除排水等辅助工外，每班4人，3班共12人。
八、质量、安全和节约措施
1.质量保证措施
⑴做好地质勘察及资料整理工作，摸清顶管工程范围内的地质、水文情况，尤其是透水砂层的分布范围。
认真编制好施工方案和通过不同土层的技术措施及纠偏措施。
组织好设计和施工技术交底，确保管道的顺利顶进。
⑵严格执行专检、自检、互检、工序交接、混凝土施工挂牌,质量评定制度,分部分项优良率要求达到95％以上。
⑶认真做好钢筋、水泥、砂子、石子等原料检验。
严格检查配合比。
搞好计量、混凝土试块专人制作和管理。
⑷做好管节、承压环顶进各阶段受力稳定计算，制定合理的技术措施。
使后背地基受力和管节受力控制在允许范围之内。
加强操作控制，使顶管均匀平稳。
受力均匀。
尽可能减少顶进过程中倾斜、偏移、扭转，防止管壁出现裂逢、变形等情况。
⑸做好各项施工记录，责成专人进行施工技术总结，做到工程完工资料齐全。
3.安全措施
⑴严格执行有关安全生产制度和安全技术操作规程。
认真进行安全技术教育和安全技术交底，对安全关键部位进行经常性的安全检查，及时排除不安全因素，确保安全施工。
⑵严格遵循支护衬砌和土方开挖程序，控制均匀挖土，防止发生偏位，严重倾斜或管涌等现象，做好作业前和施工中的通风换气工作，以免导致人身事故。
作好基坑排水，避免水淹事故。
⑶工作井上部设安全平台,周围设护栏杆,井内上下层立体交叉作业，设安全网，安全挡板，井下作业戴安全帽。
⑷吊车、起重设备由专人操作和专人指挥，统一信号，预防发生碰撞。
吊车靠近工作井边坡行驶时，加强对地基稳定性检查，防止发生倾翻事故。
⑸加强机械设备维护、检查、保养。
机电设备由专人操作，认真遵守用电安全操作规程，防止超负荷作业。
井内照明采用36V低压电。
⑹随着雨季来临，需作好防洪、防雨、防雷措施，机电、起重设备及钢管脚手架做好接地。
同时严格规范用电及消防安全。
（7）开挖前详细了解沿线管线资料，做好沿线管线保护措施，特别是高压电缆和渠箱的保护工作。
4.节约措施
⑴材料及时运送到现场，减少二次运输。
⑵混凝土提高抗渗性。
⑶钢筋集中配料、接头采用对焊，降低钢筋损耗。
⑷基坑土方开挖、钢筋加工、混凝土浇筑尽量采用机械化操作，以减轻劳动强度，提高工效，加快进度。
⑸加强技术管理，推广微机应用、网络技术、价值工程、全面质量管理、目标管理等现代管理方法，以提高效率，缩短工期，节省工程和管理费用。
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