铁路顶管穿越施工方案

铁路顶管穿越施工方案

1、工程概况

第六施工标段行政隶属于甘肃省安西县。起点BA001#桩新疆甘肃交界，终点BA082#桩为峡东车站，管道线路自西向东经芦苇井-照东-大泉-小泉-柳园-土墩泉-峡东站，线路全长为116.96km。线路基本沿兰新铁路敷设，其间穿越兰新铁路1次其施工方式暂按顶管穿越考虑。穿越套管采用DN1200×120钢筋混凝土管，施工作业采用液压千斤顶顶管方法。

2、施工方法

2.1方法简介

顶管穿越施工设备主要包括千斤顶、高压液压站、工具管、顶铁及运土设备等。

施工前开挖工作坑，将设备安装就位，吊装套管、安装顶环，利用液压千斤顶顶推套管，每顶进一定行程，退回顶缸，操作人员进入套管内挖土外运，然后加入顶铁或套管继续顶进,循环作业，直至套管顶至对面接收坑；拆除设备，清理套管内余土，进行主管穿越。

2.2顶力计算

工程施工采用DN1200×120钢筋混凝土管。

根据总顶力经验计算公式F=n·G·L

其中n——土质粘住系数

G——每米套管自重

L——顶管长度

每米套管自重=材料密度×每米套管体积=2.45×π×(1.2+0.12)×0.12×1m3=1.218t 顶管长度按60m计算，土质按粘土、粉质粘土，含水量较小时，挖后能短期形成土拱，土质系数取1.5～2。

总顶力= n·G·L

=2×1.218×60=146.23t

土质按密实砂土、含水量大的粘土、亚粘土，挖后不能形成土拱，土质系数取3～4。

总顶力= n·G·L

=4×1.218×60=292.45t

根据以上计算，本标段设计顶管穿越长度最大为61米，按穿越地段为含水量较大的粘土、亚粘土、粗砂、密实砂土考虑，采用400吨液压千斤顶进行施工应该可以满足其推力需要。

3、施工工艺流程图

要求设置相应的警示标志。

4.1.3应向路政等有关部门了解清楚穿越地段内地下是否有通讯线路，管道等设施，对于此类设施应请主管部门的有关人员现场指定位置，人工开挖，使之暴露，保护方案应得到主管部门认可。

4.1.4顶管设备、配套设备及各种机具材料准备齐全。

4.2修施工便道

根据现场情况，在穿越点工作坑侧修一条施工便道，以便于车辆、材料进入，施工便道与管线便道平顺相接。

4.3场地平整、测量放线

4.3.1根据现场情况，若操作坑开挖深度能够一次开挖的，在工作坑一侧平整出一块宽30m，长30m的施工场地。

4.3.2测量放线

1）根据设计给定的控制桩位，用经纬仪放出穿越中心轴线，并定穿越中心桩，施工带边线桩，

撒上白灰线。

2）放线同时放出操作坑与接管坑的位置和开挖边线。

3）保护好公路两侧中心线上的标志木桩，以便按该桩测量、审核操作坑开挖深度和穿越准确度。

4.4作业坑开挖

4.4.1根据设计要求，在穿越道路两端各开挖一个工作坑，一个作为作业顶进工作坑，另一个作为接收首节管的工作坑。

4.4.2操作坑宽度为4米，工作坑的长度与管节长度、千斤顶长度及后背墙的尺寸有关，还与顶进方法和运土工具，其长度根据现场和所使用的千斤顶的尺寸而定，本次穿越套管以2m计算，操作坑长度为6m。

4.4.3工作坑的深度由设计管底高程及基础厚度而定，即管底高程加上轨道及基础厚度，就是坑底标高。

4.4.4在挖作业坑时，后背墙的原土层不得破坏，后背墙具体要求如下：

1）要考虑有充分的强度，在顶进中能承受液压千斤顶的最大反作用力而不破坏。

2）要有足够的刚度，当受到千斤顶的反作用力时，应使压缩变形小，当反作用力取消时，应能基本恢复原位，以充分发挥千斤顶的有效冲程。

3）后背墙表面要平直，并且垂直于顶进管道的轴线，以充分避免产生偏心受压。

4）根据土质情况，必要时后背墙要采取相应的支撑措施，例如加道木，加止推平台，选材要均匀坚固，以承受较大的后座力，避免造成后背墙受力不均，发生倾斜现象。

4.5顶管设备安装就位

4.5.1设备下坑前，要对已挖好的坑基进行测量找平，符合技术要求。

4.5.2作业坑处理完毕，用8t汽车吊安装后靠背挡板，支撑托架及推进轨道等，测量校正导轨面，保证套管中心线与设计中心相吻合，保证施工精确度。

4.5.3安装刃脚

刃脚装于首节管端部，刃脚由外壳内环和肋板三部分组成，刃脚外壳套于顶进管外部,遮板端部呈20°～30°角，尾板宽度15～20厘米。

1—遮板2—尾板3—套管壁4—环梁5—筋板

4.5.4 安装管节

管节安装下坑前应先进行外观检查包括管端面的平直度，管壁表面的光洁度及端面上有无纵向裂缝，检查合格的管子用吊车吊到顶管工作导轨上，准备连接顶进。详见顶管穿越示意简图4.5.4-1：

4.5.5 千斤顶着力点被顶管端面上的部位是离管底1/3管径处。故千斤顶下面需要搭台，千斤顶可一只或多只，但要按管中线对称布置。管道前端面安装刃角，起切土的功能，减小顶进阻力，控制塌方。

管道顶进时所用顶铁包括环形顶铁，方顶铁和横铁。

环形顶铁安放在管端面处，它的内、外径尺寸要与管端面尺寸相适应，厚度300～500毫米。它的作用是使方顶铁传来的顶力较均匀地分布到被顶管端面上，以免管端面顶坏。

方顶铁是在顶管过程中调节间距的垫铁，因此方顶铁的长度要根据千斤顶的冲程、管节长度而确定。方顶铁的两顶端面严格要求平整与平行，若达不到这一要求时不可使用。因为顶端间不平行，在作业时容易发生顶铁外弹。

顶管横铁安在千斤顶与方顶铁之间，将多只千斤顶的顶推力传递到两侧的方顶铁上。横铁断面尺寸300×300毫米，长度按被顶管口径及千斤顶数量确定，公路（铁路）套管规格为DN1200mm 砼混凝土管，横铁长度应为1.6米。制做时，要求工作面要平行和平整，特别是中间一条焊缝要避免凸出。

1.边坡

2.套管

3.环向顶铁

4.纵向顶铁

5.横向顶铁

6.千斤顶

7.集水坑

8.方木

9.基础

图4.5.4-1顶管穿越示意简图

4.6顶管作业

4.6.1 顶进也就是把管节沿导轨推顶到已挖好的土洞内的作业，顶进操作要坚持“先挖后顶，随挖随顶”的施工原则。

千斤顶顶进一个冲程后，千斤顶复位，在横铁和环形顶铁间装进合适的顶铁，然后继续顶