电力顶管施工方法.docx

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电力顶管施工方法

电力顶管施工方法

1.1竖井施工概要

所有电力顶管坑深度均由电力检查井井底高程决定，顶管坑井壁及底板均采用300mm厚C20喷射混凝土+钢格栅。

管外底高程加上管道轨道及底板厚度，为顶进坑（接收坑）的坑底标高。

顶进坑（接收坑）采用倒挂井壁法施工。

支护结构各部尺寸、材料、做法，按照本工程顶管坑结构设计实施，采用钢格栅+连接筋+钢筋网片+混凝土+工字钢支撑的联合支护方式。

上部外围设安全护栏，护栏搭设的具体方法为：

临边防护的做法考虑安全需要，在基坑上口线50cm以外设置。

Φ48红白钢管做防护栏杆。

栏杆立柱间距2.5m，立柱夯入土层0.6m以上，外露1.2m，水平方向架设两排钢管，每排间距0.6m。

安全护栏外设密目网，并设置醒目安全警示标识。

工作坑的施工原则：

快开挖、强支护、小分块、短进尺、早成环。

为保证顶管坑结构稳定，在地面井口处设一道现浇钢筋混凝土锁口圈梁，圈梁规格：

宽*高=0.8*0.5m，锁口梁主筋采用10φ22钢筋，箍筋φ10@200，混凝土强度等级C30。

竖井的锁口圈梁以下部分采用钢格栅+钢筋网片+喷射砼的结构。

钢格栅主筋采用4φ22钢筋，采用φ12U型筋和之字筋焊接。

钢格栅竖向间距0.5m，洞口上皮0.5m范围内施作2榀钢格栅，第一榀钢格栅与圈梁净空≯500mm，钢格栅之间采用Φ20拉结筋，拉筋均为Φ20@500，梅花形布置，拉结筋与主筋直接焊接，搭接长度单面焊为10d，双面焊为5d，要求焊缝饱满，平整除渣。

钢格栅拉结筋与竖井锁口圈梁锚固长度31d。

沿钢格栅内侧主筋外缘满铺φ6@100×100钢筋网片，并将钢格栅及连接筋绑扎成一体。

顶管坑内钢支撑采用I25α工字钢，每层钢支撑间距1m，最后一道钢支撑设置在顶管管顶以上0.3-0.5米部位。

顶管坑每个角设两块预埋钢板，规格400*400*12，预埋钢板焊接在钢格栅主筋上，保证在同一平面上，钢支撑与预埋钢板焊接，钢支撑之间用工字钢焊接。

顶坑开挖期间，同时进行锚喷施工，锚喷结构层厚30cm，保护层厚度为4cm，采用C20喷射混凝土。

顶坑开挖到底后，对坑底进行锚喷封底，防止锚喷侧墙内土体流失造成竖井塌方。

1.2竖井施工步骤

1.2.1测量

（1）平面测量控制

①施工测量《建筑工程测量规范》GB50026－2007有关规定执行。

根据施工需要，引测三个导线点至顶进坑附近，布设三级导线平面控制网（即采用原有控制网作为平面控制网），形成闭合导线网。

②为保证测量精度，对于钢尺测量的边长，需加入相应的修正，测量的平面导线需进行平差计算，测量角度精确至0.1º，坐标及高程精确到1毫米。

（2）高程测量

①高程控制采用城市四等水准测量的技术施测，使用DS3水准仪进行观测，往返各一次。

高程闭合差在12

mm之内（L为水准跨线长度，以千米计）为合格。

②井坑内的高程控制点采用长钢尺导入法将高程传入，向井坑内传递高程与坐标传递同步进行。

先做趋近水准测量，再做竖井高程传递。

竖井传递高程采用悬吊钢尺法，井上和井下两台水准仪同时观测读数，每次错动钢尺3-5厘米，施测三次，高差相差不大于3毫米时取平均值使用。

③高程控制点的布设：

可利用平面控制点的埋石作为高程控制点，也可单独设置，如特殊需要时可进行加密。

加密的水准点精度不低于高程控制点的精度，其布设形式为附合水准路线。

（3）顶管施工测量

顶管施工采用连续测量与间断测量结合的方式。

连续测量：

在顶进坑后方安放一台激光经纬仪，激光经纬仪按照设计顶进轴线方向发出一束激光，照射到掘进机的光靶上，机手按照激光指示路线操控机械顶进。

间断测量：

每顶进一节管后，测量人员对激光经纬仪进行校核，并且采用水准仪，测量已顶进管道高程偏差情况；采用水平尺测量管道水平偏差情况。

测量结果填表上报到项目部。

（4）测量要求

①对于坐标点、水准点现场需采取可靠的保护措施，需设立明显的标志；施工过程中要注意对测量控制点的保护，并定期进行校测。

②施工过程中要严格执行测量复核制度，特别是对中心线和高程、管线起终点、控制桩位、交叉点等更要严格控制，要提前做好内业，然后现场实施放样。

1.2.2探槽

工作坑施工须先开挖探槽，开挖相互垂直的二条探槽，分别平行与垂直于顶进轴线，其长度须大于工作坑开挖范围1米，深度的确定须配合地下管线调查资料。

1.2.3井口圈梁施工

工作坑上口设混凝土地圈梁，地圈梁尺寸为宽×高＝800mm×500mm，其顶面标高为从自然地面下反0.65米。

主筋使用10根、Φ22的螺纹钢，箍筋使用Φ10的钢筋，间距200毫米，混凝土强度C30，混凝土保护层厚40毫米。

为了工作井下部格栅钢架能与井口圈梁连接，井口圈梁向下预留钢筋接头，方法是在槽底向下打孔，插入800mm长Φ20HRB400钢筋，间距及位置同格栅钢架的竖向连接筋。

预留钢筋锚入圈梁长度不小于35d。

1.2.4防护墙

地圈梁混凝土强度达到50%后，用普通粘土砖（240mm×115mm×55mm）与水泥砂浆，在圈梁顶部四周的外边缘砌筑宽0.36米，高度不小于0.6米的防护墙，顶面高于现况地表0.4米，在爬梯处留0.5米宽的缺口，供施工人员通行。

防护墙两面及顶部均抹灰。

工作坑防护墙平面图

1.2.5土方开挖

待圈梁混凝土强度达到90%后进行基坑土方开挖。

上部采用机械与人工配合挖土，下部在锚喷施作的同时人工挖土，垂直运输采使用吊车和土斗。

开挖顺序由上至下、对角开挖、中间留核心土的方式进行，为了保证安全，严禁同层贯通挖土。

开挖步序与格栅安装步序相适应，每一循环挖深等同于钢格栅间的距离，开挖土方需堆积在基坑周边10米以外，并及时运出场外，不得大量堆积在基坑边，造成基坑支护结构受力过大，可能导致坍塌。

在工作坑开挖过程中，如果工作面有渗水的现象，可在每步开挖前，制作集水坑1～2个，集水坑直径约0.5米，深约0.5米，集水坑内放滤水管一节，滤水管内安放潜水泵，及时排出地下水，排水与开挖同时进行，保证无水作业。

为保证施工安全，距离地面2米以下打入锚杆，锚杆采用φ20钢筋，L=2米，间距1.5*1.5米沿井身四周梅花布置，局部地质较差地段加密。

锚杆呈15度角向下打入，在注浆完成后才能开挖下层土体。

1.2.6支撑

选用I25#工字钢支撑，沿竖向每1米设置一道钢支撑，最低一道支撑距顶管管顶0.3米-0.5米，预留顶管操作空间。

角撑长度为2.8米，安设于四个边角。

1.2.7钢格栅

其主筋使用Φ22的螺纹钢4根，其断面尺寸为230×230毫米，支撑钢筋使用Φ12的钢筋，间距为1000毫米，蝴蝶筋Φ12钢筋，弯成波浪形，与主筋连接采用双面焊，箍筋使用Φ8钢筋，相互间距为150毫米。

钢格栅分段加工现场组装，同层钢格栅之间连接采用三角铁连接。

第一榀格栅紧贴圈梁底部安放，每0.5米安放一榀钢格栅。

洞口上方0.5米范围内设置二榀钢格栅。

6钢筋网片，网格间距100×100mm（示意图）

1.2.8竖向连接筋

地圈梁与钢格栅之间及每个相邻的钢格栅之间均需使用连接筋，连接筋使用Φ20的螺纹钢，在钢格栅内、外两侧同时使用连接筋，内外两侧交错排列，同侧连接筋间距为0.5米。

顶部的连接筋需弯折成90°角，并插入地圈梁内部，其插入长度不小于400毫米，弯折长度不小于200毫米，连接筋与钢格栅牢固焊接。

连接筋之间搭接时，满足双面焊接五倍的钢筋直径，单面焊接十倍的钢筋直径的要求。

竖向连接筋在洞口每侧内处各增设三根。

1.2.9钢筋网片

使用Φ6的钢筋焊接，网格间距100×100毫米，内外双层排布。

1.2.10墙壁锚喷

工作坑施工时应依次向下逐层施工，土体开挖、安装外网片、内连接筋、安装钢格栅、内连接筋、内网片、锚喷混凝土。

锚喷混凝土厚度均为300毫米，分三次喷射达到规定厚度，混凝土强度等级C20，材料为水泥、中粗砂、豆石（粒径在5～10毫米），并加入速凝剂，参考配合比为水泥：

砂子：

石子＝1：

2:

2，速凝剂掺入量为水泥重量的3～5%。

1.2.11混凝土施工

（1）本工程喷射砼设计强度等级为C20，用P.042.5普通硅酸盐水泥、中粗砂、豆石（粒径在0.5～1.5cm），配比为水泥：

砂子：

石子=1：

2：

2；速凝剂掺量为水泥重量的5%。

水泥、砂子、豆石用搅拌机搅拌，混合料在喷射机附近掺入速凝剂，混合料随拌随用，不掺速凝剂的干料其存放时间不应超过45分钟。

（2）其它混凝土强度：

工作坑锁口圈梁采用C30，后背采用C25，喷射混凝土为C20，工作坑底板为C20。

（3）钢筋结构的混凝土保护层厚度：

工作坑锁口圈梁及后背墙纵向受力钢筋均为40毫米，工作坑结构钢格栅主筋外侧为40毫米，内侧为30毫米，箍筋、分布筋及构造筋的保护层厚度不应小于20毫米。

（4）喷射作业应分层、分片、分段依次进行，喷射顺序应自下向上，沿水平方向螺旋式移动，回旋直径应为300mm左右，一圈压半圈，一次喷射厚度不得大于100mm，分三层喷满，不得在一处堆积。

（5）喷射手必须穿雨衣，带胶皮手套，戴防护眼镜和防尘口罩，喷射前必须检查工具、设备、材料是否齐全完好，喷射时管道不准有死弯，非操作人员不得在附近停留，喷枪在任何情况下严禁对人。

（6）喷射机司机必须做到开始时先送风、再开机、再给料，结束时应待料喷完后再关风。

向喷射机供料应连续均匀，机器正常运转时，料斗内应保持足够的存料。

喷射机的工作风压，应满足喷头处的压力在0.1MPa左右，喷射作业完毕或因故中断喷射时，必须把喷射机和运料管内的积料清除干净。

（7）喷射手施工操作应遵守以下规定：

喷射手应经常保持喷头有良好的工作性能；喷头与受喷面应保持垂直，宜保持0.6～1.0m的距离，喷射砼时应控制好水灰比，保持砼表面平整。

（8）每次开挖喷射砼前，应将前次喷射砼的接茬部位凿毛，清除表面粘附的泥土，以保障接茬处砼的密实。

1.2.12底板

顶进坑采用钢筋混凝土封底，在挖深达到顶进坑底标高后施作，其间使用Φ16钢筋，单层排列，间距为200毫米，底板厚度为300毫米，混凝土要求强度为C20。

1.2.13集水坑

在顶进坑及接收坑的底板，均需预留500×500×500毫米集水坑一个，坑内安装潜水泵一台，及时抽排渗出的地下水，保证施工时坑底干燥。

1.2.14排水

当开挖时，如果有地下水渗出，可在工作坑工作面底部，对角开挖二个集水坑，集水坑较开挖面低0.5米，直径0.5米，每个集水坑内放置水泥滤砂管，管内安放2吋口径的水泵一台，以便及时排出坑内积水

1.2.15支护结构在顶管洞口部位的做法

在竖井施工至顶管洞口部位时，洞口两侧均设竖向加强筋4φ25@200。

1.2.16顶管工作坑内平面布置图

顶管工作示意图

顶管工作坑平面布置图

1.3顶管施工

1.3.1顶力计算

⑴顶力计算

管径D=2000mm、L=150m

通常确定机械顶管总顶力，使用《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008中6.3.4计算公式及库伦土压力理论：

后背墙核算

每米宽度上土壤的总被动土压力：

P＝1/2h2tan2（45°+Ψ/2）+2Chtan（45°+Ψ/2）

式中：

p－土壤的总被动土压力

r—土壤容重（KN／m3）r=16.3KN／m3

Ф—（土壤的内摩擦角度）Ф=25°

c—土壤的粘聚力（KN／m2）c=15KN／m2

h—天然土壁后背墙高度h=7m

以上土质参数是根据岩土勘察报告中的数据，按不同的土层厚度加权平均，计算得出。

则：

＝1313.60（kN/m）

顶进时所需最大顶推力：

式中：

F—顶管中的最大顶推力，

P—土体被动土压力，P=1313.60kN/m

B—后背受力宽度，B=5.6m

推出

而：

其中：

L—顶距

F—总顶力，（kN）

Do—管道外径（m）

Dg—顶