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顶管施工方案

市政道路穿越顶管施工方案

市政基础设施地下给排水管道顶管施工技术，
在穿越城市建筑、公路、深埋等重难、复杂施工条件时，
有其独到的优势，就某地外环路排水工程污水管的顶管施工技术运用，作简要的先容。

施工方案

1 工程概述

某地外环路是环岛主干道，
路段 I<3+240 ～K6+760为工程项目，
其中 K6+180～+715．5 段位于别墅群区，
地下污水管道位于右幅车行道与自行车道间的绿化带下。
管道埋深 5．77～ 8．44m，
管材为 800 的预应力钢筋混凝土管。
因别墅群尚未搬迁又属于深埋管道，此采用顶管技术施工。

2 施工方案

顶管全长 535．5m，
检查井按 30m或 40m两种间距设置，
管材采用抗渗等级为 S6 的 C50 级加强离心式预应力钢筋混凝土管，
F 型柔性接口。
顶管施工，选择管道的相应检查井位置设置2 个工作井和 3 个接收井进行顶进，
工作井作管道顶进用，接收井为顶管出洞回收工具头用。
顶管最大单元长度140m。
管道顶进完后，再施作污水检查井。

3 工作井设计、施工

工作井上设活动式工作台，台上设起重架，用于起吊管井。
（ 1）工作井井底长、宽尺寸可按式（1）、式（ 2）确定。（ 1）式中为工作井底宽度；
D 为被顶进管外径， m； 2345（2）式中为工作井底长
L 为管节顶进后，尾端压在导轨上的最小长度，混凝土管一般留 0．3m；
L2 为每节管长度， m；
L3 为出土工作间隙，一般为 1．0～ 1，5m；
L4 为千斤顶长度， m；
L5为后背墙厚度， m；本工程工作井长宽为 7m× 4m，工作井护壁为厚 0． 4m C30钢筋混凝土，底板为厚0． 5m钢筋混凝土水泥搅拌桩施工。
为保证施工时不塌方和减少地下水的流入，在工作坑外侧设置了水泥搅拌桩止水帷幕。
桩径0．50m，相互搭接 0．15m，水泥掺入量 19％，水泥用量 70，水灰比为 0．45～ 0．50，用 P．032．5 普通硅酸盐水泥。
采用“四搅四喷”施工工艺。工作井开挖。
采用人工垂直开挖，每开挖1m即护壁 1m，井底施打木桩进行加固，及时对井底进行封闭

4 顶管参数及设备安装

4.1 顶管工程力学参数确定

顶管推力就是顶管过程中管道受到的阻力，包括工具管切土正压力、管壁摩阻力。
工具管切土正压力。 F11 ×K1=π r2 × K1=π× 0.482 × 50=36.2t
式中 F1 为顶管正阻力， t ；
S1 为顶管正面积，m2；
K1 为顶管正阻力系数，

2。工具管切土正压力与土层密实度、土层含水量、工具管切土状况有关，根据有关统计资料，软土层一般为 20～ 302，硬土层一般为 30～ 602，本工程顶管经过地层为亚粘土和砂质亚粘土，
K1。取 502 管壁摩擦阻力。
F22 × K2=π× K2=π× 0.96 × 140× 0.9=380t
式中 F2 为顶管侧摩擦力， t ；
S2 为顶管侧面积， m2；
K2 为顶管侧阻力系数，

2。管壁摩擦阻力一般在0．5～ 1．22 之间，本工程采用触变泥浆减阻，
管壁摩擦阻力取 0． 92，顶进长度按140m计。
顶管总阻力。
12 ≈420t 考虑地下工程的复杂性及不可预见因素，
顶管设备取 1．4 倍能力储备，设备顶进能力应为600t 。

4.2 后背墙

后背墙作为千斤顶的支撑结构。
本工程后背采用工作井两边内墙加宽的方式制作，后背墙高2． 76m，厚 30，为使后背受力均匀，后背墙上用钢板进行铺垫。
后背墙壁面与管道顶进方向要垂直，垂直度允许偏差0． 1％ H，水平扭转度 0． 1％ L（H、L 为高、长）。

4.3 工作井导轨安装

导轨的作用是引导管节按设计的中心线和坡度顶进，导轨安装时必须安装牢固，满足管节中心高程及坡度的要求。
本工程导轨为双排120 工字钢、[20 槽钢焊接而成，导轨为预制加工。
导轨安装利用测量仪器监控，允许偏差为：轴线位置 <3，顶面高程 0～+3，两轨内距± 2。

4.4 千斤顶安装

本工程采用 3 台 200t 的千斤顶。
千斤顶固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，要求其合力的作用点与管壁反作用力作用点在同一轴线上，防止产生顶进偏差。
根据施工经验，千斤顶的着力点作用在管节垂直直径的 1/4 ～ 1/5 为宜。
千斤顶选用． 50 型的高压油泵，由电动机带动油泵工作，经分配器、控制阀进入千斤顶，各千斤顶的进油管并联在一起，保证各千斤顶活塞的出力和行程一致，油管安装时做到顺直、转角少。

4.5 顶铁的安装

顶铁是顶进管道时，千斤顶与管道端部之间临时设置的传力构件。
其作用是将一组千斤顶的合力，通过顶铁均匀地分布在管端，并起调节千斤顶与管端之间距离的作用。
顶铁可分为环形顶铁和u 形顶铁两种，安装顶铁时，顶铁与导轨之间、顶铁与顶铁之间的接触面，要擦拭干净，防止接触不良，相互滑动。
安装后，要使千斤顶轴线、顶铁轴线和管道的轴线相互平行。
顶铁轴线必须与管道中心的垂线对称，避免顶力产生偏心，导致“崩铁”。
顶铁拼装后要进行锁定。
顶铁与管口之间垫缓冲材料联接（胶合板），使顶力均匀地分布在管端。

5 顶进施工

5.1 正常顶进施工

顶进管道前，进行全部设备检查与试运转。
护壁上的管孔凿好后将工具管马上顶人土层。
每顶进30，测量不少于一次，管道进入土层正常顶进时，每顶进100，测量不少于一次。
工具管开始顶进 5～10m的范围内，允许偏差为：轴线 3，高程 0～+3。
否则要采取措施纠偏。
顶进时遵循“边压触变泥浆边顶进，不压浆不顶进”的原则，新开顶时需对整个管路进行补浆。

5.2 测量与纠偏

测量仪器采用全站仪和激光水准仪。

测量频率。

顶进第一节管节时为 20～50 厘米 / 次，
正常顶进时为 1 米/次，校正顶进时为每顶进半节管测量一次。

中心线测量。

在工作井边的两方向桩上挂铅锤至工作井底部，
在工作井内用激光水准仪照准两铅锤，读管前端的中心尺刻度，
若与中心尺的中心刻度相重合，说明其方向准确，否则其差值即为偏差值。

高程测量。

在工作井内引设水准点，
在停止顶进时，将激光水准仪支放在顶铁上，测量前端管底高程。

纠偏。

工具头前方有纠偏节，纠偏节中安装有纠偏千斤顶，
顶进过程中，当工具头的方向偏差超过5，即应纠偏，调整纠偏千斤顶，实现顶进方向的控制。

5.3 其它有关施工措施

穿墙顶进

顶管出洞口对顶管来说是非常重要的环节，
为了顺利顶进，在接收井四周仍然采取了深层水泥搅拌对穿墙管前方2m范围内的土体进行加固，起到挡土、阻水的作用。
触变泥浆减阻。采用触变泥浆进行减阻，
通过压入的泥浆在管壁形成泥浆套。
泥浆配合比为膨润土：
碱：水：0．4：0．02：1（质量比），
压浆泵选用 L150 型，压力保持在 0．1～ 0．2，采用“先压浆后顶进，停顶进勤补浆”、 “即压即顶，少量多次”的压浆工艺，每4 节管设一道注浆孔，
顶进结束后利用注浆孔注水泥浆置换泥浆。

顶管节接头及防水措施

混凝土管采用 F 型橡胶密封圈柔性接口，
氯丁橡胶楔形胶圈，由制管厂配套供应，接头内设止水钢环。
当管节正常顶进安成后，管节之间都能达到良好的密封状态。
作业面通风。
选用大型风扇作鼓风式通风。

管道严密性试验

6 结论

顶管施工技术在该地区深埋污水管道施工中，
由于各项技术环节考虑充分、全面，各项技术、施工措施得当，管理到位，取得了成功经验。

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