顶管顶进施工方案

第六节顶管施工方案

管道顶进方法的选择，是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的。普通顶管法是在黏性或砂性土层，且无地下水影响时，采取的手掘式或机构挖掘式顶管法。

一、施工组织安排

本工程需要采用人工顶管的管段为计划用3套顶管设备,其中1套备用，分成两个阶段顶进，第一阶段为工作井、接收井的施工，第二阶段为人工顶管的实施，其中工作井、接收井的施工可以交叉作业，速度较快，设备也能得到充分的利用。

二、顶管施工工艺流程

工作井施工——设备安装——管吊装就位——施工准备——开机顶进——回收掘进机头——结束——测量控制及纠偏——废泥外运——施工下一节。三、施工顺序

施工顺序为：工作井施工→顶进设备安装调试→吊装砼管到轨道上→连接好工具管→装顶铁→开启油泵顶进→出泥→管道贯通→拆工具管→砌检查井。四、施工准备工作

（一）生产准备

1、进行施工测量和现场放线工作。

2、确定管线范围内及施工需用场地内所有障碍物，如管线、电线杆、树木及附近房屋等的准确位置。

3、按施工平面布置图修建临时设施，安装临时水、电线路，并试水、试电。

4、进行顶管所用设备的加工制作。

5、根据顶进长度，准备好各类管线和所需的辅助物（固定架等）。

6、根据材料计划，分期分批组织材料进场。

（二）技术准备

1、审查施工图纸和进行各专业图纸会审，进行施工技术交底工作。

2、做好标高点控制，施工测量和现场放线工作。

3、按照提供的永久水准点，引临时水准点至井下，施工中经常进行校核。

五、主要工程项目的施工技术方案

（一）人工顶管顶力的计算：

1、对于顶管顶进深度范围土质好的，管前挖土能形成拱，可采用先挖后顶的方法施工。

根据经验公式：P=nP0

其中：P——总顶力

n——土质系数。

土质系数取值可根据以下两种情况选取：

（1）土质为粘土、亚粘土及天然含水量较大的亚砂土，管前挖土能成拱者，取1.5～2.0。

（2）土质为中粗砂及含水量较大的粉细砂，管前挖土不易成拱者，取3～4。取n为2.0。

2、对于顶管顶进深度范围土质较差的，即开挖时容易引起塌方的，可采用先顶后挖的方法施工。

根据顶管工程力学参数确定，先顶后挖时，顶管的推力就是顶管过程管道所受的阻力，主要包括工具管切土正压力、管壁摩擦阻力。

⑴工具管正压力：与土层密实度、土层含水量、工具管格栅形态及管内挖土状况有关。根据有关工程统计资料，软土层一般为20-30t/m2,硬土层通常在30-60t/m2。大于40t/m2时表明土质较好。

F1=S1×K1

其中

F1--顶管正阻力(t)

S1--顶管正面积(m2)

K1--顶管正阻力系数(t/m2)

⑵管壁摩擦阻力：管壁与土间摩擦系数及土压力大小有关。根据有关工程统计资料，管壁摩擦阻力一般在0.1-0.5t/m2之间。

F2=S2×K2

其中

F2—顶管侧摩擦力（t）

S2—顶管侧面积（m2）

K2—顶管侧阻力系数（t/m2）

（二）工作井和接收井的施工

工作井和接收井的施工方法采用人工挖孔护壁法施工。

1、工作井施工

采用分层开挖，分层浇注井壁的方法施工，每节开挖护壁的高度最多不超过100cm。

①顶管工作坑的位置的设置应便于排水、出土和运输，并对地上与地下建筑物、构筑物易于采取保护和安全生产措施。

②采用装配式后背墙由方木、型钢或钢板等组装而成，组装后的后背具有足够的强度和刚度。

③工作坑的支撑应形成封闭式模框架，矩形工作坑的四角应加斜撑。

2、工作棚架：作为防雨及安装吊运设备。工作坑上设活动式工作平台，平台用20#工字钢梁。在工作平台上设起重架，井旁边装置电动卷扬机。

（三）引入测量轴线及水准点

将地面的管道中心桩引入工作井的侧壁上（两个点），作为顶管中心的测量基线。

将地面上的临时水准点引入工作井底不易碰撞的地方，作为顶管高程测量的临时水准点。

（四）下管

下管前，要严格检查管材，不合格的严禁使用。第一节管下到导轨上时，应测量管的中线及前后端管底高程，以校核导轨安装的准确性。要安装户口铁或弧形顶铁保护管口。

（五）千斤顶和顶铁的安装

1、设备安装

①导轨：选用钢质材料制作，两民轨安装牢固、顺直、平行、等高，其纵坡与管道设计坡度一致。在使用中经常检查校核导轨，防止产生位移。

②千斤顶：安装时固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点在管道中的中心的垂线上。

③油泵：应与千斤顶相匹配，并用备用油泵；安装完毕后进行试运转。顶进过程中油压突然增高时，应立即停止顶进，检查原因并经处理后方可继续顶进。

④顶铁：

分块拼装式顶铁应有足够的刚度，并且顶铁的相邻面相互垂直。

安装后的顶铁轴线应与管道轴线平等、对称，顶铁与导轨之间的接触面不得有泥土、油污。

更换顶铁时，先使用时观察顶铁有无异常现象。

顶铁与管口之间采用缓冲材料衬垫，当顶力接近管节材料的允许抗压强度时，管口应增加U型或环形顶铁。

起重设备：正式作业前应试吊，检查重物捆扎情况和制动性能；严禁超负荷吊装。

2、注意要点

（1）千斤顶的高程及平面位置：千斤顶的工作坑内的布置采用并列式，顶力合力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线，防止产生顶时力偶，造成顶进偏差。根据施工经验，采用机械挖运土方，管上部管壁与土壁有间隙时，千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4～1/5处为宜。

（2）安装顶铁应无歪斜、扭曲现象，必须安装直顺。

（3）每次退千斤顶加放顶铁时，应安放最长的顶铁，保持顶铁数目最少。

（4）顶进中，顶铁上面和侧面不能站人，随时观察有无扭曲现象，防止顶铁崩离。

（六）顶进施工

工作坑内设备安装完毕，经检查各部分处于良好状态。即可进行试顶。首先校测设备的水平及垂直标高是否符合设计要求，合格后即可顶进工具头，然后安放混凝土管节，再次测量标高，确定无误后进行试顶，待调整各项参数后即可正常顶进施工。在施工过程中，做到勤挖勤顶勤测，加强监控。顶进施工时，主要利用风镐在前取土，千斤顶出镐在后背不动的情况下将污水管向前顶进，其操作过程如下：

（1）安装好顶铁挤牢，工具管前端破取一定长度后，启动油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作行程，将管子推向一定距离。

（2）停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞回缩。

（3）添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管子为止。

（4）卸下顶铁，下管，用环形橡胶环连接混凝土管，以保证接口缝隙和受力均匀，保证管与管之间的连接安全。