顶管及支护倒挂井施工方法

顶管及支护倒挂井施工方法

一、工程概况

本项目施工环境复杂，全断面开挖施工难度大。设计采用了非开挖顶管技术。管道采用Ⅲ级F型钢承口管。

二、施工工艺

1、工艺选择

根据施工图设计，本标段管道直径D800mm，根据地质资料显示，管道穿越土层多为粉质粘土，地下水为地表径流水，根据以上特点设计采取手掘敞开式顶进方案。

2、顶管施工工艺流程

施工准备→工作井、接收井施工→工作井安装导轨→设置后背→安装设备→工作井出洞→掘进挖土→顶进→出土→测量→纠偏→接受井出洞→竣工测量→收尾

3、工作井设计及选型

（1）工作井的有效长度验算，应同时满足下列条件：L≥L1+L4+L5+L6+500mm和L≥L2+L3+L4+L5+L6+500mm 式中:L1为工具管长度，当采用工具管时，长度为2000mm；

L2为单根管子长度，一般为2000mm；

L3为管子外露F型钢套环长度，一般为125mm；

L4为液压千斤顶长度，为1600mm；

L5为环形顶铁厚度，一般为200mm；

L6为后背厚度，钢制整体装配式后背一般为300mm。

根据以上条件得出，L≥5000mm。

（2）工作井的选型

顶管设备安装与顶管施工示意图

本工程设计采用砖砌圆形倒挂井，工作井、接受井的内径均为

5.0米。

三、施工方案及技术措施

1、工作井施工

（1）根据定位线沿井壁周围下部均匀对称挖土，每次挖土深度不得超过500mm，周圈砌好后挖中间部分土方，按此顺序对称向下进行施工。根据圈梁上部标高控制上部的砌体砌筑，上部井身强度达到70%后进行下节开挖。要求对称掏挖井壁下方的土层，每次掏挖宽度≤600mm、深度≤500mm，至设计管内底标高下方500mm为止，每3m设置钢筋混凝土圈梁一道。

（2）井壁采用MU10水泥砂浆M10砖迅速砌筑掏挖部分的井身，墙宽为370mm。圈梁采用370mm×370mm的钢筋混凝土结构，主筋采用φ14mm，箍筋采用φ8@200mm，保护层为30mm，混凝土强度

为C25。

（3）底板厚为200mm，混凝土为C20素砼，同时设置1个500mm×600mm的集水坑。

（4）后靠背：对于顶管工作井，倒挂井至既定标高后，根据管道走向设置混凝土后靠背。为了保证顶管工作空间及靠背面积，需将后靠背处的井身墙体拆除，并向下（井底下方）、向外（井身外部）掏挖，掏挖尺寸为3.0m×2.5m，厚为1.0m，用C25混凝土浇筑。

（5）出土及排水：采用人工取土，采用龙门吊配合三角架垂直运输从坑中吊土。排水采用集水坑集中排水。

2、注意事项：

（1）砌筑用砖应提前一天用水浸透。

（2）选用中粗砂，过筛后含泥量≤3%。

（3）须严格对称开挖，对称砌筑井身。

（4）须随挖随砌，严禁掏挖后隔夜再砌。

（5）每层掏挖结束需待砌体达到70%强度后再次进行施工，必要时在砂浆中掺早强剂。

（6）砌体须错缝，严禁出现纵向通缝，砂浆须饱满。

（7）沿井身竖向每2m设置一道20mm×10mm的灰条，以观测井身的变化。

（8）当井深达中细砂土层时，应每300mm加设2根Φ10mm的环向加强筋。

（9）在后靠背及顶进洞口上方用2根Φ16mm的钢筋加固。

（10）为保证顶进距离，可用加密注浆加固后靠。

2、设备安装

顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、顶铁、工具管及运土设备等。导轨选用钢质材料，两导轨顺直、平行、等高，其纵坡与管道设计坡度一致，千斤顶固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点在管道中心的垂直线上，油泵设置在千斤顶附近，顶铁采用型钢焊接并设锁定装置。

3、注浆减阻系统及打蜡减阻

一般情况下，通过打蜡减阻可以将顶进压力减小为原来顶力的1/3，通过注浆减阻可以将顶进压力减小为原来顶力的1/4，本工程采取打蜡减阻减小顶进压力。

4、管道顶进

（1）工作坑内设备安装完毕，检查合格后即可先进行试顶，后才可进行正式顶进。

（2）管前挖土是保证顶进质量及地上建筑物安全的关键，管前挖土的方向和开挖形状，直接影响顶进管位的准确性，因此，管前周围超挖应严格控制，工具管接触或切入土层后，应自上而下分层开挖，机头迎面的超挖量根据土质条件确定。对于密实土质，管端上方最好留有一定空隙，以减少顶进阻力；管端下部135°中心角范围内不得超挖，保持管壁与土壁相平，也可预留1cm厚土层，在管道顶进过程

中切去，这样可防止管端下沉。在不允许顶管上部土壤下沉地段顶进时，管周一律不得超挖。

（3）管前挖土深度，一般等于千斤顶顶铁长度，如土质较好，可超前0.5m。超前过大，易引起土壁土方塌陷，因此，每掘进50cm 顶进一次，确保施工安全。管前挖出的土用牵引小车及时运出管道。工作井管道出洞前做好准备工作，在出洞前应通电试车正常，复核导轨位置尺寸，为防止工作井出洞口处的既有管道损坏，对工作井出洞口处进行加固，洞口土体缝隙填满，保持不坍塌的情况下顺利推进。

5、管道顶进误差调整

在工作坑内设有水准点和预设的方向线，采用激光水准仪直接测量前端管底高程和方向。每顶进50cm时，测量一次，如果在顶进中发现偏差，利用纠偏千斤顶进行校正，使其复位。在顶进过程中，顶管前面的第一节管道作为工具管，不和后面的管道焊接在一起，有利于在顶进中调整钢管的顶进误差。