箱涵顶管施工方案.docx

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箱涵顶管施工方案

箱涵顶管施工方案

本工程雨水箱涵穿越15米宽滨湖路，故箱涵在穿越滨湖路时采用D2400钢筋混凝土顶管施工。

（1）工程工艺流程

本工程顶管时钢管外套DN2400钢筋砼管，钢管与砼管道之间用中粗砂填充。

施工工艺流程如下：

（2）施工准备

1　施工平面

a.施工用电需求，根据现场实际情况，采用发电机或接电；

b.施工用水、生活用水根据现场情况就近取水；

c.临时排污：

由于施工场地位于高河城区，施工污水、泥浆采用专用运输车运到指定地点排放。

2　材料准备

a.钢筋混凝土成品管材：

本工程采用钢筋混凝土企口管，其品种、规格、外观质量、强度等级必须符合设计要求，并具有出厂合格证及试验报告单。

b.橡胶垫应符合设计要求，具有出厂合格证。

3　设备准备

a.主要设备：

顶镐、液压油泵、卷扬机、滑轮、压浆泵等。

b.辅助设备：

吊管架、工作平台、棚架、触变泥浆设备、横铁、立铁、顶铁、导轨、测量仪器等。

c.工具：

铁锹、水平尺、钢尺、锤球、小线、出土小车等。

（3）测量放线

a.应依据设计图纸进行测量放线，做好测量所需各项数据内业的收集、计算、复核工作。

b.对原交桩进行复核测量，原测桩有遗失或变位时，应补桩校正。

c.测定管道中心线时，应在起点、终点、平面折点、竖向折点及其他控制点测设中心桩，并应在工作坑外适当位置设置栓桩。

d.测定中心桩时，应用测距仪或钢尺测量桩的水平距离。

（4）工作竖井开挖

1　顶管工作竖井位置的选定，应符合下列要求：

a.一般宜选在设计图中管道的检查井室位置。

b.工作坑处应便于设备、材料运输及下管、出土、排水，并具备有少量堆放管材及暂存土的场地。

c.单向顶进，顶管段两端条件相近时，工作坑宜选在管线下游。

d.工作竖井距铁路路基、公路路基较近时，必须保证足够的安全距离或有采取加固措施的条件。

e.工作竖井应选择在地下管线较少部位。

2　顶管工作竖井的开挖断面，应根据检查井尺寸、工作面宽度、现场环境、土质、挖深、地下水位及支撑材料规格、管径、管长、顶管机具设备规格、顶力、下管及出土方法等条件确定。

3　工作竖井的支撑应根据开挖断面、挖深、土质条件、地下水状况及总顶力等进行施工设计，确定支撑形式，且符合下列要求：

a.工作竖井支撑宜形成封闭式框架，矩形工作竖井四角应设斜撑。

b.支护应根据场地环境采用钢木支护、喷锚混凝土支护等方法。

c.有地下水时，根据管道埋深、土质类型、地下水深，采用轻型井点或管井降水方法。

4　工作竖井应有足够的工作面，竖井底尺寸应按下式计算：

底宽：

B=D1+2S+2C

底长：

L=L1+L2+L3+L4+L5

式中：

B——工作竖井底宽（m）；

L——工作竖井底长（m）；

S——管两侧操作宽度（m），一般为每侧1.2m～1.6m；

C——撑板厚度（m），一般采用0.2m；

D1——管外径（m）；

L1——管子顶进后，尾部压在导轨上的最小长度，顶钢筋混凝

土管取0.3m～0.6m；机械挖土、挤压出土及管前使用其他工具管时，工具管长度如大于上述铺轨长度的要求，L1应取工具管长度；L2—管节长度（m）；L3—出土工作间长度，根据出土工具而定，宜为1.0m～1.8m；L4—液压油缸长度（m）；L5—后背所占工作竖井长度，包括横木、立铁、横铁，取0.85m。

工作竖井深度应符合下式：

H1=h1+h2+h3（1-9）

H2=h1+h2（无基础及垫层时）

式中：

H1——顶进竖井地面至竖井底的深度（m）；

h1——接受竖井地面至竖井底的深度（m）；

h2——管道外缘底部至导轨底面的高度（m）；

h3——基础及其垫层的厚度，不应小于该处井室的基础及垫层厚度（m）。

5　顶管工作竖井及设备允许偏差见下表。

6　工作竖井内的布置：

一般工作竖井内的布置参见下图。

（5）后背安装

1　核算后背受力宽度，应根据需要的总顶力，使土壁单位宽度内受力不大于土壤的总被动土压力。

后背每米宽度上土壤的总被动土压力（k／m2）可按下式计算：

P=1/2γh2tan2（45°+φ2）+2Chtan（45°+φ2）

式中：

P——总被动土压力；

γ——土壤的重度（kN／m3）；

h——天然土壁后背的高度（m）；

φ——土壤的内摩擦角（°）；

C——土壤的粘聚力（kN／m2）。

后背长度可采用下式核算：

式中：

L——后背长度（m）；

P——顶管需要的总顶力（kN）；

B——后背受力宽度（m）；

La——附加安全长度（m），砂土可取2；亚砂土可取1；粘土取0。

2　采用原土作后背时，后背墙的安装应符合下列要求：

a.后背土壁应铲修平整，并使壁面与管道顶进方向垂直。

b.后背墙宜采用方木、型钢、钢板等组装，组装后的后背墙应有足够的强度和刚度，其埋深应低于工作坑底，不小于0.5m。

c.后背土体壁面应与后背墙紧贴，孔隙应用砂石料填塞密实。

d.根据后背施工设计安装后背，紧贴土体的后背材料，如型钢、预制后背、方木等应横放，在其前面放置立铁，立铁前放置横铁。

3　当无原土作后背时，应采用结构简单、稳定可靠、就地取材、拆除方便的人工后背墙；利用已完成顶进的管段作后背时，顶力中心宜与已完工管道中心重合，顶力应小于已顶完管道的抗顶力，后背钢板与管口间应垫缓冲材料，保护管口不受损伤。

（6）设备安装

1　导轨安装应符合下列要求：

a.导轨应选用钢质材料制作，宜根据管材质量选配钢轨作导轨。

b.应在检验合格的基础上安装枕铁或枕木，在检验合格的枕铁或枕木上安装导轨。

c.当工作竖井底有水、土质松软、管径较大时，应浇筑水泥混凝土基础，将枕铁或枕木埋设于混凝土中。

宜结合管道基础设计，确定混凝土面的高程及宽度，水泥混凝土基础的宽度宜比管径大400mm，厚度可采用200mm～300mm，混凝土基础顶面应低于枕铁或枕木面10mm～20mm。

d.当工作竖井底无水，土质坚实，可挖土槽埋设枕铁或枕木。

枕铁或枕木长度宜采用2m～3m，宜比导轨外缘两边各长出200mm～300mm，其埋设间距可根据管重、顶力和土质选取400mm～800mm。

e.枕铁宜用型钢制成，并附有固定导轨的特制螺栓，枕铁应直顺、平整；采用枕木时，截面不小于150mm×150mm。

f.两根导轨应顺直，两根导轨的内距按下式计算:

A0=A+a

式中：

A0——两导轨中距（mm）；

A——两导轨上部的净距（mm）；

a——导轨的上顶宽度（mm）；

D——管外径（mm）；

h——导轨高度（mm）；

e——管外底距枕铁（枕木）面的距离（一般为10mm~25mm）。

2　导轨及枕铁安装质量应符合下列规定：

a.枕铁或枕木的安装高程宜低于管外底高程10mm～20mm，间距均匀，其铺装纵坡应与管道纵坡一致。

b.两根导轨应直顺、平行、等高，导轨安装牢固，其纵坡与管道设计坡度一致。

c.导轨高差允许偏差2mm，导轨内距允许偏差为±2mm；中心线允许偏差为3mm，顶面高程允许偏差为0mm～3mm。

3　工作平台安装应符合下列要求：

a.应在顶管工作坑开挖与支护完成后进行。

b.工作平台承重主梁应根据静载、活载及其他附加荷载计算选用，主梁两端伸出工作坑壁外不得小于1.2m。

c.平台口的长度和宽度各大于管节长度及管外壁0.8m。

d.根据起吊设备能力及吊重核算起重架；支搭于工作平台上的起重架宜与防雨、雪棚架结合成一体，并安装牢固。

e.工作坑上的平台孔口必须安装护栏，上下人处设置牢固的爬梯。

4　顶铁安装应符合下列要求：

a.应有足够的刚度，无歪斜扭曲现象，顶铁上宜有锁定装置，顶铁单块旋转时应能保持稳定。

b.顶铁宜采用铸铁成型或型钢焊接成型。

c.顶铁放置在管道两侧，且顶铁中心线应与管道中心线平行、对称直顺；顶铁与导轨和顶铁之间的接触面不得有泥土、油污。

d.更换顶铁时，应先使用长度大的顶铁，以减少顶铁连接数量；顶铁的允许连接长度，应根据顶铁的截面尺寸确定。

当采用顶铁截面为200mm×300mm时，单行顺向使用的长度不得大于1.5m；双行使用的长度不得大于2.5m，且应在中间加横向顶铁相连。

e.顶铁与管口之间应采用缓冲材料衬垫。

在顶力作用下，管节承压面应力接近其设计顶镐压力强度时，应采用U形或环形顶铁等措施，减少管节承压面应力。

5　顶进设备安装

a.安装前应对高压油泵、液压油缸、液压管路控制系统、顶铁和压力表标定等进行检查，设备完好，方可安装。

b.应根据顶管竖井的施工设计，安装高压油泵、管路及控制系统。

油泵宜设置在液压油缸附近；油管应直顺、转角少；油泵应与液压油缸相匹配，并应有备用油泵。

c.液压油缸的油路应并联，每台液压油缸应有进油、退油的控制系统。

d.液压油缸的着力中心宜位于管子总高的1/4左右处，且不小于组装后背高度的1/3。

e.使用一台液压油缸时，其平面中心应与管道中心线一致，使用多台液压油缸时，各液压油缸中心线应与管道中心线对称。

f.多台液压油缸宜配置油缸台架，且应使油缸布置对称。

g.千斤顶的安装高程，一般宜使千斤顶的着力点位于管端面垂直直径的1/4左右处。

6　顶进设备试车运行应符合下列要求：

a.设备试车运行及顶进时，工作人员不得在顶铁上方及侧面停留，并应随时观察顶铁有无异常迹象。

b.顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进。

c.顶进中若发现油压突然增高，应立即停止顶进，检查原因并经过处理后，方可继续顶进。

d.液压油缸活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快。

7　顶管单元长度应根据设计要求的井室位置、地面运输与开挖工作坑的条件、顶管需要的顶力、后背与管口可能承受的顶力，以及支持性技术措施等因素综合确定。

宜减少顶管工作坑设置数量。

当穿越构筑物或河道时，应根据穿越长度，确定顶管单元长度。

8　顶管的顶力计算

总顶力经验公式（钢筋混凝土管）：

P=nGL

式中：

P——计算总顶力（kN）；

G——管子单位长度管体自重（kN/m）；

L——顶进管总长度（m）；

n——土质系数。

当土质为粘土及天然含水量较小的亚粘土，管前挖土能形成土拱者，n可取1.5～2。

当土质为密实的砂土及含水量较大的亚粘土，管前挖土不易形成土拱，但塌方尚不严重时，n可取3～4。

（7）管道顶进

1　顶进前应检查下列内容，确认条件具备时方可顶进。

a.全部设备经过检查，并经试运转确认正常；导轨的中心线、坡度、高程符合设计规定；

b.已具备防止流动性土或地下水由洞口进入工作坑的措施；

c.已制定开启封门的措施。

2　初始顶进5m～10m范围内，增加测量密度，机头或首节管允许偏差为：

轴线位置3mm，高程0～3mm。

3　顶进应连续施工，除不可抗拒情况下，不得中途停止作业。

4　人工挖土顶管应符合下列要求：

a.管前土质良好及正常顶管地段，管前开挖长度300mm～500mm，公路道轨下管前挖土长度不宜大于100mm，并随挖随顶，在道轨以外管前挖土长度不得超过300mm，同时应遵守管理单位对挖掘、顶进的有关规定；土质不良地段，管前开挖长度不得大于300mm。

b.正常顶管地段管顶部位最大超挖量宜控制在15mm以内，管底部位135°范围内不得超挖。

在不允许土层下沉的顶管地段，管道周围不得超挖。

5　在顶进过程中遇到下列情况之一时，及时采取措施，方可继续顶进。

a.发生塌方或遇到障碍物。

b.后背倾斜或严重变形。

c.顶铁发现扭曲迹象。

d.管位偏差过大，且校正无效。

6　对顶施工时，在顶至两管端相距约1m时，宜从两端中心掏挖小洞，使两管能通视，校核两管中心线及高程，进行纠偏、对口。

7　顶进过程中，顶铁拆装及使用应符合下列要求：

a.顶铁应无歪斜扭曲现象，安装应直顺。

b.每次换放顶铁时，应换可能安放的最长顶铁。

8　测量与纠偏

a.工作竖井内的测量控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核、易于保护处。

b.顶进过程中加强对中心线及高程要一镐测量一次，并及时纠偏。

c.顶管纠偏采用渐近方式，可采用挖土法、支顶法等纠偏方式。

9　减阻方式可采用触变泥浆减阻。

（8）管道接口

顶管完成后，管道接口应按设计要求进行处理。