钢筋混凝土管顶管施工.docx

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钢筋混凝土管顶管施工

钢筋混凝土管顶管施工

一、施工准备

（一）、技术准备

1.测量交接桩完成，并对控制点、坐标点、水准点进行校测，拴桩、补桩等工作已完成。

2.顶管施工前，已认真审核图纸。

编制施工方案，报有关单位审批，并做好技术交底。

3.通过沿线调查研究，结合现场地形及交通运输、水源、电源、排水条件，已制定出相应的技术措施。

（二）、材料要求

1.钢筋混凝土成品管材：

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。

2.橡胶垫应符合设计要求，具有出厂合格证。

3.其他材料：

钢套环、密封胶、油麻、石棉、膨胀剂、水泥（少量）等，其质量应符合有关规定要求，水泥、膨胀剂应有产品合格证和出厂检验报告，进场后应取样试验合格。

（三）、机具设备

1.主要设备：

顶镐、液压油泵、卷扬机、滑轮、压浆泵、电焊机、气焊设备等。

2.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。

3.工具：

铁锹、水平尺、钢尺、锤球、小线、出土小车等。

（四）、作业条件

1.施工占地范围内拆迁到位，地下管线已查明，并采取改移或加固措施，地上、地下障碍物清理完毕。

2.临时道路畅通，场地平整，水、电已安装完毕。

3.施工管线低于地下水位时，施工降水应低于开挖面0.5m以下。

二、施工工艺

（一）、工艺流程

（二）、操作工艺

1.测量放线

（1）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。

（2）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。

（3）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。

（4）测定中心桩时，应用测距仪或钢尺测量桩的水平距离。

2.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：

1）一般宜选在设计图中管道的检查井室位置。

2）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。

3）单向顶进，顶管段两端条件相近时，工作坑宜选在管线下游。

4）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。

5）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：

1）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。

2）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。

3）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（1-7）

底长L=L1+L2+L3+L4+L5（1-8）

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表1-53。

（6）工作竖井内的布置：

一般工作竖井内的布置参见图1-24。

3.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（kN／m2）可按下式计算：

P=1／2γh2tan2（45°+φ2）+2Chtan（45°+φ2）（1-10）

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：

L=

+La（1-11）

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：

1）后背土壁应铲修平整，并使壁面与管道顶进方向垂直。

2）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。

3）后背土体壁面应与后背墙紧贴，孔隙应用砂石料填塞密实。

4）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。

4.设备安装

（1）导轨安装应符合下列要求：

1）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。

2）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。

3）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。

4）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。

5）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。

6）两根导轨应顺直，两根导轨的内距按下式计算：

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：

1）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。

2）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。

3）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：

1）应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。

3）平台口的长度和宽度各大于管节长度及管外壁0.8m。

4）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。

5）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：

1）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。

2）顶铁宜采用铸铁成型或型钢焊接成型。

3）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。

4）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。

5）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

1）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。

2）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。

3）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。

4）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。

5）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。

6）多台液压油缸宜配置油缸台架，且应使油缸布置对称。

7）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：

1）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。

2）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。

3）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。

4）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（1-13）

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。

5.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。

1）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；

2）已具备防止流动性土或地下水由洞口进入工作坑的措施；

3）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：

1）管前土质良好及正常顶管地段，管前开挖长度300mm～500mm，铁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。

2）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。

1）发生塌方或遇到障碍物。

2）后背倾斜或严重变形。

3）顶铁发现扭曲迹象。

4）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：

1）顶铁应无歪斜扭曲现象，安装应直顺。

2）每次换放顶铁时，应换可能安放的最长顶铁。

（8）测量与纠偏

1）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。

2）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。

3）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。

6.管道接口

顶管完成后，管道接口应按设计要求进行处理。

三、质量标准

（一）、基本要求

1.接口必须密实、平顺、不脱落。

2.内涨圈中心应对正管缝，填料密实。

3.管内不得有泥土、石子、砂浆、砖块、木块等杂物。

实测项目顶管允许偏差，见表1-54

四、成品保护

1、在现场运输、存放和施工过程中保护好管口。

2、同一顶坑向相反方向顶进时，先顶距离长管段，后顶距离短管段，用顶完管段做后背时，应在管端加护铁，保护管口。

五、应注意的质量问题

1、管底标高偏差较大时，应严格执行测量放样复核制度，每次测量前，要先检查测量仪器是否移动，出洞口管节经测量后要垫实。

2、为防止管端破损，应在顶进过程中认真控制好方向，纠偏不要大起大落。

适当增加垫板的厚度或降低垫板硬度，尽量扩大在张角大时的受压面积。

3、为防止管接口渗漏，在吊装过程中应采用专用吊具，严禁用钢丝绳直接套入管口吊运，以防损坏管口及钢套环。

4、为防止管节飘移，在软土层中顶进混凝土管时，可将前3～5节管与工具管连成一体。

5、为防止地面沉降应严禁超挖，顶进完成后要及时进行注浆。

环境、职业健康安全管理措施

六、环境管理措施

1.在油压系统下应设隔油层，以免造成污染。

2.采取措施使机械噪声量控制在规定范围之内，防止噪声扰民。

3.渣土分类堆放，及时消纳。

4.在现场出入口设立清洗设备，对运土车辆进行冲洗和覆盖，避免运土车辆污染公共道路及扬尘。

七、职业健康安全管理措施

1.顶进时，顶铁上方及侧面不得站人，并应随时观察有无异常迹象，以防崩铁。

2.起重设备安装后在正式作业前应试吊，吊离地面100mm左右时，检查重物、设备有无问题，确认安全后方可起吊。

3.竖井支护要有专项施工技术方案。

竖井四周要设安全护栏和上、下工作坑安全爬梯。

4.工作坑的总电源箱必须安装漏电保护装置，工作坑内一律使用36V以下的照明设备。

5.起重设备专人检验、安装，持证上岗，并必须遵守有关安全操作规程。

6.在出土和吊运材料时，起重设备下严禁站人。

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