1、顶管施工规范顶管施工规范6顶管施工6.1一般规定6.2工作坑6.3设备安装6.4顶进6.5触变泥浆及注浆6.1一般规定6.1.1顶管的施工设计应包括以下主要内容:6.1.1.1施工现场平面布置图;6.1.1.2顶进方法的选用和顶管段单元长度的确定;6.1.1.3工作坑位置的选择及其结构类型的设计;6.1.1.4顶管机头选型及各类设备的规格、型号及数量;6.1.1.5顶力计算和后背设计;6.1.1.6洞口的封门设计;6.1.1.7测量、纠偏的方法;6.1.1.8垂直运输和水平运输布置;下管、挖土、运土或泥水排除的方法;6.1.1.9减阻措施;6.1.1.10控制地面隆起、沉降的措施;6.1.1.
2、11地下水排除方法;6.1.1.12注浆加固措施;6.1.1.13安全技术措施。6.1.2管道顶进方法的选择,应根据管道所处土层性质、管径、地下水位、附近地上与地下建筑物、构筑物和各种设施等因素,经技术经济比较后确定,并应符合下列规定:6.1.2.1在粘性土或砂性土层,且无地下水影响时,宜采用手掘式或机械挖掘式顶管法;当土质为砂砾土时,可采用具有支撑的工具管或注浆加固土层的措施;6.1.2.2在软土层且无障碍物的条件下,管顶以上土层较厚时,宜采用挤压式或网格式顶管法;6.1.2.3在粘性土层中必须控制地面隆陷时,宜采用土压平衡顶管法;6.1.2.4在粉砂土层中且需要控制地面隆陷时,宜采用加泥式
3、土压平衡或泥水平衡顶管法;6.1.2.5在顶进长度较短、管径小的金属管时,宜采用一次顶进的挤密土层顶管法。6.1.3采用手掘式顶管时,应将地下水位降至管底以下不小于0.5mm处,并应采取措施,防止其他水源进入顶管管道。6.1.4顶管施工中的测量,应建立地面与地下测量控制系统,控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核、易于保护处。6.2工作坑6.2.1顶管工作坑的位置应按下列条件选择:6.2.1.1管道井室的位置;6.2.1.2可利用坑壁土体作后背;6.2.1.3便于排水、出土和运输;6.2.1.4对地上与地下建筑物、构筑物易于采取保护和安全施工的措施;6.2.1.5距电源和水源较近,交通方便;
4、6.2.1.6单向顶进时宜设在下游一侧。6.2.2采用装配式后背墙时应符合下列规定;6.2.2.1装配式后背墙宜采用方木、型钢或钢板等组装,组装后的后背墙应有足够的强度和刚度;6.2.2.2后背土体壁面应平整,并与管道顶进方向垂直;6.2.2.3装配式后背墙的底端宜在工作坑底以下,不宜小于50cm;6.2.2.4后背土体壁面应与后背墙贴紧,有孔隙时应采用砂石料填塞密实;6.2.2.5组装后背墙的构件在同层内的规格应一致,各层之间的接触应紧贴,并层层固定。6.2.3工作坑的支撑宜形成封闭式框架,矩形工作坑的四角应加斜撑。6.2.4顶管工作坑及装配式后背墙的墙面应与管道轴线垂直,其施工允许偏差应符
5、合表6.2.4的规定。工作坑及装配式后背墙的施工允许偏差(mm)表6.2.4项目 , 允许偏差 工作坑每侧 , 宽度 , 不小于施工设计规定 , 长度 , 装配式后背墙 , 垂直度 , 0.1%H , 水平扭转度 , 0.1%L 注:1.H为装配式后背墙的高度(mm);2.L为装配式后背墙的长度(mm)。6.2.5当无原土作后背墙时,应设计结构简单、稳定可靠、就地取材、拆除方便的人工后背墙。6.2.6利用已顶进完毕的管道作后背时,应符合下列规定:6.2.6.1待顶管道的顶力应小于已顶管道的顶力;6.2.6.2后背钢板与管口之间应衬垫缓冲材料;6.2.6.3采取措施保护已顶入管道的接口不受损伤。
6、6.2.7当顶管工作坑采用地下连续墙时,应符合现行国家标准地基与基础工程施工及验收规范的规定,并应编制施工设计。施工设计应包括以下主要内容;6.2.7.1工作坑施工平面布置及竖向布置;6.2.7.2槽段开挖土方及泥浆处理;6.2.7.3墙体混凝土的连接形式及防渗措施;6.2.7.4预留顶管洞口设计;6.2.7.5预留管、件及其与内部结构连接的措施;6.2.7.6开挖工作坑支护及封底措施;6.2.7.7墙体内面的修整、护衬及顶管后背的设计;6.2.7.8必要的试验研究内容。6.2.8地下连续墙墙段间宜采用接头箱法连接,且其接缝位置应与井室内部结构相接处错开。6.2.9槽段开挖成形允许偏差应符合表
7、6.2.9的规定。槽段开挖成形允许偏差(mm)表6.2.9项目 , 允许偏差 轴线位置 , 30 成槽垂直度 , 0.3MPa , 钢筋骨架就位后到浇筑开始 , 1.00m,4.00m/h , 导管间混凝土面高差 , 0.50m 注:1.工作坑兼做管道构筑物时,其混凝土施工尚应满足结构要求;2.导管埋置深度系指开浇后下沉浇筑时,混凝土面距导管底口的距离;3.导管间距系指当导管管径为200300mm时,导管中心至中心的距离。6.2.12地下连续墙的顶管后背部位,应按施工设计采取加固措施。6.2.13开挖工作坑,应按施工设计规定及时支护,可采用与墙体连接的钢筋混凝土圈梁和支撑梁的方法支护,也可采用
8、钢管支撑法支护。支撑应满足便于运土、提吊管件及机具设备等的要求。6.2.14地下连续墙施工允许偏差应符合表6.2.14的规定。地下连续墙施工允许偏差表6.2.14项目 , 允许偏差 轴线位置 , 100mm 墙面平整度 , 粘土层 , 100mm , 砂土层 , 200mm 预埋管 , 中心位置 , 100mm 混凝土抗渗、抗冻及弹性模量 , 符合设计要求 注:墙面平整度允许偏差值系指允许凸出设计墙面的数值。6.2.15矩形工作坑的底部宜符合下列公式要求:B = D1 + S (6.2.15-1)L = L1 + L2 + L3 + L4 + L5(6.2.15-2) 式中B矩形工作坑的底部宽
9、度(m); D1管道外径(m);S操作宽度(mm),可取2.43.2m;L矩形工作坑的底部长度(m); L1工具管长度(m)。当采用管道第一节管作为工具管时,钢筋混凝土管不宜小于0.3m;钢管不宜小于0.6m; L2管节长度(m); L3运土工作间长度(m); L4千斤顶长度(m); L5后背墙的厚度(m)。6.2.16工作坑深度应符合下列公式要求:H1 = h1 + h2 + h3(6.2.16-1)H2 = h1 + h3 (6.2.16-2)式中H1顶进坑地面至坑底的深度(m);H2接受坑地面至坑底的深度(m); h1地面至管道底部外缘的深度(m); h2管道外缘底部至导轨底面的高度(m
10、); h3基础及其垫层的厚底。但不应小于该处井室的基础及垫层厚度(m)。6.2.17顶管完成后的工作坑应及时进行下步工序,经检验后及时回填。6.3设备安装6.3.1导轨应选用钢质材料制作,其安装应符合下列规定:6.3.1.1两导轨应顺直、平行、等高,其纵坡应与管道设计坡度一致;6.3.1.2导轨安装的允许偏差应为:轴线位置:3mm顶面高程:0+3mm两轨内距:2mm6.3.1.3安装后的导轨应牢固,不得在使用中产生位移,并应经常检查校核。6.3.2千斤顶的安装应符合下列规定:6.3.2.1千斤顶宜固定在支架上,并与管道中心的垂线对称,其合力的作用点应在管道中心的垂直线上;6.3.2.2当千斤顶
11、多于一台时,宜取偶数,且其规格宜相同;当规格不同时,其行程应同步,并应将同规格的千斤顶对称布置;6.3.2.3千斤顶的油路应并联,每台千斤顶应有进油、退油的控制系统。6.3.3油泵安装和运转应符合下列规定:6.3.3.1油泵宜设置在千斤顶附近,油管应顺直、转角少;6.3.3.2油泵应与千斤顶相匹配,并应有备用油泵;油泵安装完毕,应进行试运转;6.3.3.3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;6.3.3.4顶进中若发现油压突然增高,应立即停止顶进,检查原因并经处理后方可继续顶进;6.3.3.5千斤顶活塞退回时,油压不得过大,速度不得过快。6.3.4分块拼装式顶铁的质
12、量应符合下列规定:6.3.4.1顶铁应有足够的刚度;6.3.4.2顶铁宜采用铸钢整体浇铸或采用型钢焊接成型;当采用焊接成型时,焊缝不得高出表面,且不得脱焊;6.3.4.3顶铁的相邻面应互相垂直;6.3.4.4同种规格的顶铁尺寸应相同;6.3.4.5顶铁上应有锁定装置;6.3.4.6顶铁单块放置时应能保持稳定。6.3.5顶铁的安装和使用应符合下列规定:6.3.5.1安装后的顶铁轴线应与管道轴线平行、对称,顶铁与导轨和顶铁之间的接触面不得有泥土、油污;6.3.5.2更换顶铁时,应先使用长度大的顶铁;顶铁拼装后应锁定;6.3.5.3顶铁的允许联接长度,应根据顶铁的截面尺寸确定。当采用截面为20cm3
13、0cm顶铁时,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联;6.3.5.4顶铁与管口之间应采用缓冲材料衬垫,当顶力接近管节材料的允许抗压强度时,管端应增加U形或环形顶铁;6.3.5.5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。6.3.6采用起重设备下管时应符合下列规定:6.3.6.1正式作业前应试吊,吊离地面10cm左右时,检查重物捆扎情况和制动性能,确认安全后方可起吊;6.3.6.2下管时工作坑内严禁站人,当管节距导轨小于50cm时,操作人员方可近前工作;6.3.6.3严禁超负荷吊装。6.4顶进6.4.1开始顶进前
14、应检查下列内容,确认条件具备时方可开始顶进。6.4.1.1全部设备经过检查并经过试运转;6.4.1.2工具管在导轨上的中心线、坡度和高程应符合第6.3.1条的规定;6.4.1.3防止流动性土或地下水由洞口进入工作坑的措施;6.4.1.4开启封门的措施。6.4.2拆除封门时应符合下列规定:6.4.2.1采用钢板桩支撑时,可拔起或切割钢板桩露出洞口,并采取措施防止洞口上方的钢板桩下落;6.4.2.2采用沉井时,应先拆除内侧的临时封门,再拆除井壁外侧的封板或其他封填措施;6.4.2.3在不稳定土层中顶管时,封门拆除后应将工具管立即顶入土层。6.4.3工具管开始顶进510m的范围内,允许偏差应为:轴线
15、位置3mm,高程0+3mm。当超过允许偏差时,应采取措施纠正。在软土层中顶进混凝土管时,为防止管节飘移,可将前35节管与工具管联成一体。6.4.4采用手工掘进顶管法时,应符合下列规定(图6.4.4):图6.4.4超挖示意a最大超挖量;b允许超挖范围6.4.4.1工具管接触或切入土层后,应自上而下分层开挖;工具管迎面的超挖量应根据土质条件确定;6.4.4.2在允许超挖的稳定土层中正常顶进时,管下部135o范围内不得超挖;管顶以上超挖量不得大于1.5cm;管前超挖应根据具体情况确定,并制定安全保护措施;6.4.4.3在对顶施工中,当两管端接近时,可在两端中心先掏小洞通视调整偏差量。6.4.5采用网
16、格式水冲法顶管时,应符合下列规定:6.4.5.1网格应全部切入土层后方可冲碎土块;6.4.5.2进水应采用清水;6.4.5.3在地下水位以下的粉砂层中的进水压力宜为0.40.6MPa;在粘性土层中,进压力宜为0.70.9MPa;6.4.5.4工具管内的泥浆应通过筛网排出管外。6.4.6采用挤压式顶管时,应符合下列规定:6.4.6.1喇叭口的开关及其收缩量应根据土层情况确定,且应与其形心的垂线左右对称;6.4.6.2每次顶进的长度,应根据车斗的容积、起吊能力和地面运输条件综合确定;6.4.6.3工具管开始顶进和接近顶完时,应采用手工挖土缓慢顶进;6.4.6.4顶进时,应防止工具管转动;6.4.6
17、.5临时停止顶进时,应将喇叭口全部切入土层。6.4.7采用挤密土层法顶管时,应符合下列规定:6.4.7.1管前应安装管尖或管帽。当采用管尖时,其中心角宜为:砂性土层,不宜大于60o;粉质粘土,不宜大于50o;粘土,不宜大于40o;6.4.7.2为防止相邻管道损坏及地面隆起,应根据施工设计控制与相邻管道间的净距及距地面的深度。6.4.8顶管的顶力可按下式计算,亦可采用当地的经验公式确定:P=fD12h+(2h+ D1)tg2(45-/2)+/D1L+PF(6.4.8)式中P计算的总顶力(kN);管道所处土层的重力密度(kN/m3);D1管道的外径(mm);H管道顶部以上覆盖土层的厚度(m);管道
18、所处土层的内摩擦角(o);管道单位长度的自重(kH/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,其取值可按表6.4.8-1所列数据选用;PF 顶进时,工具管的迎面阻力(kN),其取值,宜按不同顶进方法由表6.4.8-2所列公式计算。顶进管道与其周围土层的摩擦系数表6.4.8-1土类 , 湿 , 干 粘土、亚粘土 , 0.20.3 , 0.40.5 砂土、亚砂土 , 0.30.4 , 0.50.6 6.4.9顶进钢管采用钢丝网水泥砂浆和肋板保护层时,焊接后应补做焊口处的外防腐层。6.4.10采用钢筋混凝土管时,其接口处理应符合下列规定:6.4.10.1管节未进
19、入土层前,接口外侧应垫麻丝、油毡或木垫板,管口内侧应留有1020mm的空隙;顶紧后两管间的孔隙宜为10 15mm;顶进工具管迎面阻力(PF)的计算公式表6.4.8-2顶进方法 , 顶进时,工具管迎面阻力(PF)的计算公式(kN) 手工掘进 , 工具管顶部及两侧允许超挖 , 0 , 工具管顶部及两侧不允许超挖 , Dav t R 挤压法 , , Dav t R 网格挤压法 , , a /4 D R 注:Dav工具管刃脚或挤压喇叭口的平均直径(m);t工具管刃脚厚度或挤压喇叭口的平均宽度(m);R手工掘进顶管法的工具管迎面阻力,或挤压、网格挤压顶管法的挤压阻力。前者可采用500kN/m2,后者可按
20、工具管前端中心处的被动土压力计算(kN/m2);a网格截面参数,可取0.61.0。6.4.10.2管节入土后,管节相邻接口处安装内胀圈时,应使管节接口位于内胀圈的中部,并将内胀圈与管道之间的缝隙用木楔塞紧。6.4.11采用T形钢套环橡胶圈防水接口时,应符合下列规定:6.4.11.1混凝土管节表面应光洁、平整,无砂眼、气泡;接口尺寸符合规定;6.4.11.2橡胶圈的外观和断面组织应致密、均匀,无裂缝、孔隙或凹痕等缺陷;安装前应保持清洁,无油污,且不得在阳光下直晒;6.4.11.3钢套环接口无疵点,焊接接缝平整,肋部与钢板平面垂直,且应按设计规定进行防腐处理;6.4.11.4木衬垫的厚度应与设计顶
21、力相适应。6.4.12采用橡胶圈密封的企口或防水接口时,应符合下列规定:6.4.12.1粘结木衬垫时凹凸口应对中,环向间隙应均匀;6.4.12.2插入前,滑动面可涂润滑剂;插入时,外力应均匀;6.4.12.3安装后,发现橡胶圈出现位移、扭转或露出管外,应拔出重插。6.4.13顶管结束后,管节接口的内侧间隙应按设计规定处理;设计无规定时,可采用石棉水泥、弹性密封膏或水泥砂浆密封。填塞物应抹平,不得凸入管内。6.4.14工具管进入土层后的管端处理应符合下列规定:6.4.14.1进入接收坑的工具管和管端下部应设枕垫;6.4.14.2管道两端露在工作坑中的长度不得小于0.5m,且不得有接口;6.4.1
22、4.3钢筋混凝土管道端部应及时浇筑混凝土基础。6.4.15在管道顶进的全部过程中,应控制工具管前进的方向,并应根据测量结果分析偏差产生的原因和发展趋势,确定纠偏的措施。6.4.16管道顶进过程中,工具管的中心和高程测量应符合下列规定:6.4.16.1采用手工掘进时,工具管进入土层过程中,每顶进30cm,测量不应少于一次;管道进入土层后正常顶进时,每顶进100cm,测量不应少于一次,纠偏时应增加测量次数;6.4.16.2全段顶完后,应在每个管节接口处测量其轴线位置和高程;有错口时,应测出相对高差;6.4.16.3测量记录应完整、清晰。6.4.17纠偏时应符合下列规定:6.4.17.1应在顶进中纠
23、偏;6.4.17.2应采用小角度逐渐纠偏;6.4.17.3纠正工具管旋转时,宜采用挖土方法进行调整或采用改变切削刀盘的转动方向,或在管内相对于机头旋转的反向增加配重。6.4.18顶管穿越铁路或公路时,除应遵守本规范外,并应符合铁路或公路有关技术安全规定。6.4.19管道顶进应连续作业。管道顶进过程中,遇下列情况时,应暂停顶进,并应及时处理;6.4.19.1工具管前方遇到障碍;6.4.19.2后背墙变形严重;6.4.19.3顶铁发生扭曲现象;6.4.19.4管位偏差过大且校正无效;6.4.19.5顶力超过管端的允许顶力;6.4.19.6油泵、油路发生异常现象;6.4.19.7接缝中漏泥浆。6.4
24、.20当管道停止顶进时,应采取防止管前塌方的措施。6.4.21顶进管道的施工质量应符合下列规定:6.4.21.1管内清洁,管节无破损;6.4.21.2允许偏差应符合表6.4.21的规定;顶进管道允许偏差(mm)表6.4.21项目 , , 允许偏差 轴线位置 , , 50 管道内底高程 , D1500 , +30 -40 , D1500 , +40 -50 相邻管间错口 , 钢管道 , 2 , 钢筋混凝土管道 , 15%壁厚且不大于20 对顶时两端错口 , , 50 注:D为管道内径(mm)。6.4.21.3为严密性要求的管道应按本规范第10章的有关规定进行检验;6.4.21.4钢筋混凝土管道的
25、接口应填料饱满、密实,且与管节接口内侧表面齐平,接口套环对正管缝、贴紧,不脱落;6.4.21.5顶管时地面沉降或隆起的允许量应符合施工设计的规定。6.4.22采用中继间时应符合下列规定:6.4.22.1中继间千斤顶的数量应根据该段单元长度的计算顶力确定,并应有安全贮备;6.4.22.2中继间的外壳在伸缩时,滑动部分应具有止水性能;6.4.22.3中继间安装前应检查各部件,确认正常后方可安装;安装完毕应通过试运转检验后方可使用;6.4.22.4中继间的启动和拆除应由前向后依次进行;6.4.22.5拆除中继间时,应具有对接接头的措施;中继间外壳若不拆除时,应在安装前进行防腐处理。6.5触变泥浆及注
26、浆6.5.1采用触变泥浆减阻措施时,应编制施工设计,并应包括以下主要内容:6.5.1.1泥浆配合比压浆数量及压力的确定;6.5.1.2制备和输送泥浆的设备及其安装规定;6.5.1.3注浆工艺、注浆系统及注浆孔的布置;6.5.1.4顶进洞口封闭泥浆的措施;6.5.1.5泥浆的置换。6.5.2触变泥浆的压浆泵,宜采用活塞泵或螺杆泵。管路接头宜选用拆卸方便、密封可靠的活接头。6.5.3注浆孔的布置宜符合下列规定:6.5.3.1注浆孔的布置宜按管道直径的大小确定,每个断面可设置35个,并具备排气功能;6.5.3.2相邻断面上注浆孔可平行布置或交错布置。6.5.4触变泥浆的配合比,应按管道周围土层的类别
27、、膨润土的性质以及触变泥浆的技术指标确定。6.5.5触变泥浆的注浆量,宜按管道与其周围土层之间环形间隙的12倍估算。6.5.6触变泥浆的灌注应符合下列规定:6.5.6.1搅拌均匀的泥浆应静置一定时间后方可灌注;6.5.6.2注浆前,应通过注水检查注浆设备,确定设备正常后方可灌注;6.5.6.3注浆压力可按不大于0.1MPa开始加压,在注浆过程中的注浆流量、压力等施工参数,应按减阻及控制地面变形的量测资料调整。6.5.6.4每个注浆孔宜安装阀门,注浆遇有机械故障、管路堵塞、接头渗漏等情况时,经处理后可继续顶进。6.5.7触变泥浆的置换应符合下列规定:6.5.7.1可采用水泥砂浆或粉煤灰水泥砂浆置换触变泥浆;6.5.7.2拆除注浆管路后,应将管道上的注浆孔封闭严密;6.5.7.3注浆及置换触变泥浆后,应将全部注浆设备清洗干净;6.5.8在不稳定土层中顶管采用注浆加固法时,应通过技术经济比较确定加固方案。
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