机械顶管施工方案

循环

轴

线

控

制

偏差测量

机械顶管工艺流程图

设备转移

混凝土管顶进结束

混凝土管拼装

管道顶进

混凝土管进场验收

接口检验

顶进纠偏

管内出泥

掘进机穿墙

掘进机就位

顶进设备安装

施工准备

出泥准备

割开挡土板

后座千斤顶顶进

掘进机试运行

洞口止水装置安装

后座千斤顶安装

导轨安装

测量放样

后座顶板安装

4.1.7 顶管施工

（一）机械顶管施工工艺

机械顶管施工工艺框图

（二）施工方案编制依据及顶管机选型

1、工程设计图纸。

2、工程所提供的地质情况。

3、《给水排水管道工程施工及验收规范》GB 50268-2008。

4、顶管机选型

根据现场勘察本工程具有以下特点、难点：茱萸大道顶管段为素填土、粉质粘土、和淤泥质土，茱萸大道两侧紧靠运粮河支流，水位受大气降水及河涌潮水影响较大，地下水位埋深比较浅；顶管主要在淤泥层、砂层及素填土中顶进，地下水丰富。为确保工程质量万无一失，确保绝对工程安全，我公司根据以往在该区域的施工经验，决定采用土压平衡顶管掘进机，由于该机采用了先进的平衡原理，因此采用该顶机除了安全可靠外，顶管施工对地面的影响降至最小。

顶管机施工原理及主要特点：

该机型的施工原理是在工具管机头设土仓，土仓中的土通过大螺旋出土机运出，通过控制大螺旋机的出土量与顶进的进尺，确保土仓中的土压力在一定范围内波动，也就确保了被开挖地层的沉降与隆起值在允许的范围内。另外，该机还在土仓中设有注浆嘴，可以对土仓中的土体进行改良，以适应不同的地层。

（三）施工方案

1、组织方案:本次施工全段为机械顶管施工，每60米左右设置工作坑一个，接收坑一个。根据工程位置工作坑、接收坑设置在有预埋管井位处。

2、根据工作坑与接收坑位置全线采用注浆减阻顶进技术，配合中继间施工，每段设置中继间2套，第一套距机头50米，第二套距第一套80米。采用DK－2200型全断面土压平衡顶管机施工。

3、顶管坑的用地范围为:20米*30米，接收坑用地范围为:20米*30米.施工场地用1:6灰土拌和后用压路机碾压，进行全面硬化。

4、支护形式

矩形工作坑采用外侧为直径0.3米，净间距0.2米，梅花状布置两层旋喷桩，深为较管道埋深深3米的旋喷桩配合内侧较管道埋深深1米的钢筋混凝土护壁墙逆作法施工，内衬墙厚度30cm，砼强度C30。

5、工作坑、交汇坑开挖施工方案

a依据施工图纸提供的坐标点，用全站仪放出工作坑中、坑南，坑北中线点。坑南，坑北距坑中8m，在开挖的过程中对坑南，坑北两点进行保护。

b旋喷桩施工完成后，利用标准臂挖掘机进行开挖，开挖完成后，人工进行刷坡，同时坑上进行钢筋制作，随即进行钢绑扎。在绑扎过程中保证搭接长度不小于35d，做到每一个绑扎点，绑扎紧固。绑扎完成后进行模板安装，在模板安装时，必须做到两块相临模板固定牢固，紧密，平整；以确保工作坑护壁的平整度。接下来进行模板加固，该加固采用满堂红支架加固，此加固方法能确保在浇注混凝土过程中减少模板的变形，以保证护壁墙面的平整度，加固完成校正无误后，方可浇注混凝土，在养生48h后拆模成型，依次下挖深度小于3米。每层护壁墙向内侧留台5-8cm，便于砼施工。

6、工作坑的尺寸计算：

工作坑采用旋喷桩配合钢筋混凝土护壁墙逆作法施工。工作坑的上口开挖尺寸为：11*8米,井底基础尺寸为:10*7米；接收坑的尺寸为：8*7米,井底基础尺寸为:7*6米。

矩形工作坑的底部尺寸一般可按下式计算其宽度（B）与长（L）：B=D1+2b+2C

式中 B ——工作坑的底部开挖宽度（m）；

D1——管外径（m），此工程管径为D800mm，故D1为970mm；

b ——管两侧操作空间（m），一般为每侧1.2～1.6m，此工程管径为D800mm，故b约为1600mm；

C ——撑板厚度（m），一般采用0.5m混凝土护壁。

L=L1+L2+L3+L4+L5

式中L ——工作坑的底部开挖长度（m），

L1 ——管节长度（m），此工程管径为D800mm，故L1为2000mm；

L2 ——顶管机长度（m），此工程管径为D800mm，故L2为5200mm；；

L3 ——出土工作间长度（m），此工程管径为D800mm，故L3为4500mm；；

L4 ——后背墙的厚度（m），此工程管径为D800mm，故L4为500mm。

L5 ——稳管时，已顶进的管节留在导轨上的最小长度（m），一般为0.3m～0.6m，此工程管径为D2200mm，故L5为500mm；。

7、工作坑的基础

采用混凝土基础，浇筑宽度为全工作坑坑底。并在混凝土内部埋设重型钢轨，重轨有足够的强度，能承受较大的荷载。四周设置集水槽，深度不小于20cm，坡向集水坑，在工作坑东南角设置集水坑，深度不小于1.0米，并在集水坑顶设置井篦，防止人员失足受伤，积水坑内安装3寸污水泵及泵管，以备防汛。

8、导轨安装

导轨安装是顶管施工中的一项重要工作，安装的准确与否直接影响管子的顶进质量，因此导轨选用钢质材料制作，并应有足够的刚度，导轨设计采用重型钢导轨，其安装要求如下：安装后导轨应该牢固，不得在使用中产生位移，并且要求俩导轨应顺直，平行，等高或略高于该处管道设计高程，其纵坡应与管道设计坡度相一致。安装导轨时，应首先利用垂球和直尺确定导轨的间距和平面位置，然后测出导轨各点的实际高程，并与设计高程相比较，确定导轨的高程调整后进行安装。在混凝土基础上铆钉钢筋，将钢轨焊接在混凝土基础上铆钉的钢筋上，再进行导轨混凝土浇注，其两重轨间的混凝土面必须留为弧形，确保管壁与两重轨间的弧形混凝土面相离。导轨的安装精度必须满足施工要求。其允许偏差为：轴线3mm，顶面高程为0～+3mm，两轨间距为±2mm。

两根钢轨的内距计算：

A=2√R2-r2

式中：A——两导轨内距（mm），

R——管外半径（mm）；

r——管内半径（mm）；

9、工作坑后背设置

后背加固采用后背钢板，以均匀传递千斤顶的反力至钢筋混凝土护壁墙，钢筋混凝土后背墙必须保证500mm厚，钢板与钢筋混凝土护壁墙紧密相贴，保证后背体系的稳固。轴线、顶铁轴线和管道轴线相互平行。