石河子149团钢管顶管施工方案Word文件下载.docx

1、8、现场情况及我公司的技术力量装备、施工经验。1、工程内容本工程地点位于 穿越点为一小区、三小区、客运站，设计管材采用管内径为800mm水泥管，因土质原因根据非开挖工程技术要求建议将水泥管更换为DN720mm钢套管进行穿越。二、材料更改原因 1、工作坑开挖深度4.5米出地下水层。 2、工作坑土质状况分析，地平面至4米深为沙土与素土、黑褐土混合土层，密度不高，松散、潮湿，塌方。顶进过程中土层不确定性因素较多，有可能会转变为泥浆土层。 3、根据顶管施工规范、工艺及对土层土质的要求，需根据不同土质采取不同的施工工艺与施工材料的配合施工，工程需穿越深度正好在地下水层，水泥管在泥浆层中穿越管子与管子衔接

2、很容易错位，而且无法纠偏，在泥浆土质中因土质稀软没有支撑点，因此建议更换为钢管满焊后进行穿越。2、针对不同土质采用不同材料不同施工设备与工艺的技术依据1、非开挖水平定向钻机：在非开挖行业中，水平定向钻对土质要求较高，在不成型的土质中无法施工，钻头在钻进的过程中方向深度根据土质的变化而改变，因地下管网的复杂性，定向钻只有在黄土层及能够成型的土层中掘进施工。根据不同管径的大小选择不同吨位的水平定向钻机。2、夯管锤施工工艺：夯管工艺是一种气动矛掘进的施工工艺，针对土层比较广泛局限性较小，但管道穿越的方向性较难把握，穿越的管径较小范围（300mm-500mm）,通过气动压力来不断推动气动矛，将管道一节

3、节的冲入土层中逐步穿越，穿越过程中需不断对管道的方向与水平度进行测量，清理管内的土方，通过枕木及调整气动矛的方位来控制方向。3、人工顶管穿越工艺：在以上两种工艺无法实施的前提下，采用人工顶管掘进的施工工艺进行施工，因此针对不同土层土质需采用不同的管材方可顺利施工，如果穿越管道的管径较大，土质为黄土层，在掘进过程中成型不塌方可控的前提下普遍采用水泥管穿越，掘进成孔的土质对水泥管带来的阻力较小，只有掘进成孔才能保证水泥管在掘进已成型的孔洞中的顺利顶进，并根据抗磨阻力的大小来选择硬度标号不同的水泥管，顶进压力范围（50T-100T）如果在砂土层或卵石，碎石不成型的戈壁及含有地下水与泥浆土层中进行管道

4、穿越，对材料的要求普遍为钢管或专用顶管特质管。掘进工艺采用先掘进在清理管内土方的方式进行施工，因此对管道材料要求较高，管壁的厚度较薄，管材的硬度较高才行，要求抗压力范围（150mpa-300mpa）液压千斤顶的作用力全部在管口上，反作用力在后支撑靠背墙上，反作用力靠背墙的力需大于管口的作用力，才能保证管道顺利掘进，如：千斤顶对管口的受作用力（Q表示）在150T，反作用力（F表示）的大小的计算公式为：FQ+管道自重（T）+土质抗磨阻力（M）管道掘进前进，如反作用力F小于以上公式则掘进不成功。因此在施工过程中就对材料的质量抗压力及工艺的选择做特殊的要求。才能确保工程顺利实施。顶力的计算公式：1、确

5、定控制顶力1）顶管后靠背支撑土体稳定验算由于顶管后靠背支撑土体经过加固混凝土浇筑能够满足反作用力支撑2）顶进设备允许最大顶力冲程两台400KN冲程油缸，合计顶力800KN3）控制顶力的确定DN1520mm螺旋钢管，管壁厚度13mm，允许顶力300KN2、顶力计算和中继环的设置方案 1） 机头迎面阻力F1rHtg2（45+18/2）*A 1.5*7.6tg254（*0.62） 26t2） 机头外壁阻力F2d*L0*f0 *1.5*1.5*1.5 10.6t3） 管外壁摩阻力F3DLf 1.2*50*0.5 117.75t4） 总阻力 FF1+F2+F3153.35T四、钢管在沙土层掘进中方向的控

6、制与纠偏处理1、 当前手掘式工具管砂土层顶管法施工存在的技术问题1.1 后靠土体稳定性差 由于砂土层中砂体自稳性能很差,一方面工作井的形成较难,再加之顶管所需要的总推力要通过后背墙传递给后靠土体,而后靠土体属于无粘性的松散砂土,往往会引起后靠土体的滑动和坍塌产生大幅度位移,使后靠土体缺乏稳定性,导致顶管工作井无法形成。1.2 进出洞土体不能满足工具管进出洞要求 砂土层顶管进出洞时,由于砂土层中土体属粒状结构,颗粒之间无粘性,呈松散性,流动态,导致工具管一方面很难进入土体,另一方面往往会造成大量的砂土体漏入工作井,导致洞口周围地表大面积沉陷,造成顶管工具管无法正常进出工作井和接收井。1.3 挖掘

7、面坍塌 顶管过程中,由于工具管前挖掘面的土体坍塌、泥浆,很难形成工具管头部正常需要的挖土空间,一方面造成顶力加大,另一方面造成头部的流泥堆积,并且由于土体缺乏顶管所必需的导向力,导致顶管过程中的关键环节纠偏工作难以进行,并且出土量大,引起地面沉陷,造成顶管无法正常进行工作,缺乏安全性、可靠性。2、开敞式手掘式工具管砂土层顶管法施工操作工艺及关键控制技术2.1 顶管施工操作技术2.1.1 千斤顶必须同步顶进 千斤顶不同步或千斤顶相差较大或安装精度不够,造成顶力合力偏差,尤其在软弱砂土中顶进,极易造成管道轴线偏差,为此我们试验过程中选用同样规格的两台320T千斤顶,其顶力、行程、顶速相一致,这样可

8、以确保顶力合力与管道中心线相重合,保证管道轴线不会由于顶力相差面出现偏差。2.1.2 主油缸合力中心必须与顶进方向一致 两台主油缸左右对称分布,但其合力中心直接影响顶进管道顶进的方向,由于在管道进洞时,工具管入土较浅,土的支撑面较小,支撑面的应力就较大,工具管头部易下沉,入土深度增加后支撑面应力很快减小,工具管不再下沉,为了防止在进洞初期工具管下沉,顶力的合力中心也应偏下,一般顶力合力中心低于管中心R/5R/4。2.1.3 采用先顶后挖的掘进方式 在砂土层顶管施工操作中,掘进方式上和普通粘土地区顶管正好相反,普通砂土地区掘进方式是先挖后顶,而在砂性土中,必须采用“先顶后挖”的掘进方式,由于工具

9、管前段的管帽较长,可直接切入砂土中,这样,再进行挖土工作,由于有了管帽的保护,一方面工作人员能在安全保护下进行,另一方面,由于管帽的阻挡,又防止大量流砂坍塌,或出砂量过大,及引起地面沉降等的问题。2.1.4 设置活动隔板 在顶管过程中,为了防止正面阻力过大,可将水平隔板设计为活动隔板,顶进时取掉隔板,顶进后再插入隔板,这样既可防止顶管阻力太大,又可保证挖土工作时防止砂土坍塌。2.1.5 充分利用砂土的假粘聚现象 由于本试验地段属一般性风积砂地区,风积砂尽管其C值很小,但顶管处的砂土,由于具有一定含水量而存在着假粘聚现象,因此每次顶进后尽快将其格栅上的砂土清理,挖掘面的砂土由于存在假粘聚力,并不

10、会立即发生坍塌和流砂现象,从而使挖掘面保持短暂的稳定.2.1.6 顶进速度控制 顶进开始时,应缓慢进行,待各接触部位密合,再按正常顶进速度顶进,顶进中发现油路压力突然增高,应停止顶进,检查原因并经过处理后方可继续.回镐时,油路压力不得过大,速度不得过快。另外,挖出的土应及时外运,及时顶进,尽可能使顶力限制在较小的范围。2.2 砂土层顶管顶进方向偏离的原因及其特点2.2.1 顶进方向偏离的原因 顶管过程中,由于各种原因使管道偏离轴线是经常发生的,分析顶管施工偏差的原因主要是由于作用于工具管的外力不平衡造成的,外力不平衡的主要原因有:推进管线不可能绝对在一直线上。地层正面阻力不均匀,使工具管受力不

11、均匀,形成导向差,造成管道偏离轴线。顶管后背发生位移或不平整,使顶力合力偏移,造成管道差。管道截面不可能绝对垂直于管道轴线。管节之间垫板的压缩性不完全一致。推进管道在发生挠曲时,沿管道纵向的一些地方会产生约束管道挠曲的附加抗力。以上几条原因造成的直接结果就是顶管顶力产生偏心,管道轴线与设计轴线偏差过大,使管道发生弯曲,甚至造成管节损坏,接口渗漏。2.2.2 偏差特点砂土层顶管易出现偏差 在砂土层中顶管易出现偏差,砂土层中顶管一般比较容易出现工具头仰头和叩头现象,主要是因为一方面由于砂土属于软弱土,砂土地基反力小,如果工具管设计重量过大,便很容易出现叩头现象,另一方面如果没有很好的解决挖掘面的坍

12、塌问题,便会出现工具管头部由于流砂堆积而出现仰头现象。 出现偏差后纠偏难度大 工程经验和现场试验均表明,砂土层顶管一旦出现偏差后纠偏难度很大。2.3 顶进方向控制技术及其纠偏措施2.3.1 顶进方向控制技术 顶管的过程实际上也是一个不断纠偏的过程,纠偏是指工具管或管道偏移设计轴中心,利用工具管的纠偏机构或其它措施,改变管端方向,减少偏差,目的是使管道沿设计轴线顶进。顶管偏差出现是常见的,但采取一定的预防措施可减少偏差出现的机会和偏差量,预防措施主要有以下方面:加强顶管后靠背的施工质量,确保后背不发生位移,应使后背平整,以保证顶进设备的安装精度。导轨是顶进中的导向设备,安装导轨时要反复检测,使中

13、线、高程、坡度必须符合要求,顶进中应勤检查,防止偏差过大。顶管施工前应对管道通过地带的地表情况认真调查,测力装置,指导纠偏,纠偏应按照勤测量、勤纠偏、小量的操作方法进行。顶进过程中应随时绘制顶进曲线,以利指导纠偏工作。工具管管帽切入砂土的长度应按经验公式L=DCtg计算,不可太长,防止砂土坍塌,导致工具管低头下沉。管道产生大量坍塌后,土在挖掘面上形成一个斜坡,同上部的土坍空了,土压力减少了,切不可盲目猛顶,防止工具管迅速爬高.及时了解管道各接头上实际顶推合力与管道轴线的偏心度。随时监测顶进中管节接缝上的不均匀压缩情况,从而推算接头端面上应力分布情况及推合力的偏心度,并以此调整纠偏幅度,防止因偏

14、心度过大而使管节接头压损或管节中部出项环向裂缝。2.3.2 纠偏措施 顶管产生偏差后的校正应逐步进行,形成大的偏差后,不可立即将己顶好的管子校正到位,应缓慢进行,使管子逐渐复位,绝对不能猛纠硬调,以防产生相反的效果,一般常用的方法有以下几种:超挖纠偏法 偏差为12cm时,可采用此法,由于砂土含有一定水分,顶进后,短时间内存在一定的假性粘聚力,这时可采用在管偏向的反侧适当超挖,而在偏向侧不超挖甚至留坎,形成阻力,使管节在顶进中向阻力小的超挖侧偏向,逐渐回到设计位置。工具管纠偏法当管道在顶进进程中出现偏差时,可利用两段式工具管内的纠偏千斤顶使偏斜一侧的千斤顶出缸口即可对管道偏差进行校正,校正后在每

15、次顶进前进行,此时管内砂土最少时最易纠偏。强制纠偏法当偏差较大时,在超挖纠偏和工具管纠偏千斤顶不起作用的情况下,可用此法,用圆木或方木的一端顶在管子偏向的另一侧内壁上,另一端斜撑在垫有钢板或木板的管前土壤上,支顶牢固,即可顶进,在顶进中配合超挖纠偏法和工具管纠偏千斤纠偏法,边顶边支,利用顶进时斜支撑分力产生的阻力,使顶管向阻力小的一侧校正,我们在砂土层中试验时,主要由于砂土地基反力不够,由于纠偏需要一定的地基反力,为了避免强制纠偏失灵,事先在管前对部分的砂土进行碎石置换,对地基进行了加固处理,这样原木一端支在加固后的地基上,纠偏效果明显。五、钢管的制作、焊接和内外防腐措施 进场焊接前，应根据材质和工艺要求编制、进行焊接工艺试验和评定（同一材质不少于2个/组）。根据批准后的焊接工艺评定报告，由焊接工艺责任工程师编制“焊接工艺作业指导书”和焊缝