顶管施工工艺标准

排水管道顶管施工工艺标准1、适用范围顶管施工是一种不开挖沟槽而敷设管道的工艺，它运用液压传动产生强大的推力使管道克服土壤摩阻力顶进，故称顶管法。它可以解决正常排水管道中无法进行的施工，例如穿越铁路，城市重要道路，大型地下设施、建筑物等。顶管工程的工作过程包括选择工作坑位置，开挖工作坑，修筑基础，基础上设置导轨，安放管道在导轨上，用千顶将管道顶入，一节管顶完再连续下另一节管子继续顶进。千斤顶支承于后背，后背支承于土后座墙或人工后座墙。顶管工程与开槽施工相比较，其所具备的优势有：土方开挖和回填工作量减少很多，不必拆除地面障碍物；不会影响地面交通；穿越河流时既不影响正常通航，也不需要修建围堰或进行水下作业；穿越铁道时也不影响铁路交通通行；消除了冬季和雨季对开槽施工的影响；不会因管道埋设深度增加而增加开挖土方量；管道不必设置基础和管座；可减少对管道沿线的环境污染等等。近几年来顶管在管道施工中的采用日益增多，尤其在市政工程中。2、编制应用的技术标准2.1《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50268—97)2.2《给水排水结构物施工及验收规范》(GBJ141—90)2.3《北京市给水排水管道工程施工技术规程》(DBJ01-47-2000)2.4《北京市给水与排水工程施工安全技术规程》(DBJ01-88-2004)2.5《排水管(渠)工程施工质量检验标准》(DBJ01-13-2004)3、施工准备3.1技术准备认真学习和研究施工图纸及相关的施工文件，了解设计意图和要求，进行图纸会审。在设计交底时提出疑问，并根据设计交底修订施工方案，施工方法和施工进度计划。组织施工人员认真学习施工技术文件，了解施工范围、管道沿线的地形、地貌、地质水纹条件及各种原有设施，掌握施工工期、顶管施工技术规范、质量标准及要求、安全措施等，并向施工队伍进行顶管施工技术交底。3.2材料准备3.2.1管材：管材由具有相应资质的生产厂家生产，进场时应有出场合格证或出场检验报告；管材混凝土外表面应平整，无蜂窝麻面，回弹检测强度应不小于该管道混凝土设计强度。管道接口处护口铁应符合规范要求；承插口处不得有缺棱掉角。每节管道压浆必须标准通顺。3.2.2工字钢：工字钢应用于顶管工作坑支护。应保证整体无裂缝，表面锈蚀情况不可太严重，进场工字钢型号必须与施工方案中要求型号相同。3.2.3大板与方木：大板与方木也是应用于顶管工作坑支护。大板必须为平均5cm厚板材，长度一般为3m-5m，宽度20cm-30cm为适宜。方木最少取15cm×15cm×5m大小。两种木材均不得有严重蚁蚀及虫蛀情况。3.2.4水泥：水泥应采用合格厂家生产的32.5强度以上硅酸盐水泥。进场后应对水泥进行取样试验，合格后方可使用。3.3机具准备主要机具：千斤顶、油泵、顶铁、与管材相应半径护口铁、导轨、枕木、卷扬机、水泥浆搅拌机、压浆机3.4施工场地顶管施工场地应平整、压实，场地大小根据现场实际情况裁定，使用围挡与外界进行隔离，围挡预留大门，便于管道进场及出土运土。施工围挡四周应设置明显警示标志，提醒过往人员或车辆注意安全。4、施工方法采用人工挖土顶管施工工法（国外称刃口推进工法，与我之所用方法不同之处为其使用了刃口工具管），详细如下图所示4.1顶管工艺施工过程主要工序4.1.1工作坑及其布置工作坑是顶管施工操作的场所。要在坑内布置千斤顶、导轨等设施。排水管道顶进的工作坑，通常设在检查井位置。工作坑安排为单向坑、双向坑、转向坑、多向坑、交汇坑、接收坑等。工作坑纵断面形状有直槽形、阶梯形、平面有矩形、圆形不等。土质不稳定的工作坑壁应支设支撑，松散或饱和土层，经常采用沉井方法或连续壁方法修建工作坑。工作坑内基础，为了防止工作坑地基沉降，固定导轨、使顶管位置方向准确，应在坑底修筑基础或加固地基，常采用碎石、砼或钢筋砼基础，对土质密实地基，可采用方木基础。4.1.2管道顶进人工挖土顶管法采取“先挖后顶，随挖随顶”的原则。施工时，首先选择工作坑位置，开挖工作坑。然后按照设计管线的位置和坡度，在工作坑底修筑基础，基础上设置导轨，管子安放在导轨上顶进。顶时前，在管前端开导轨上顶进。顶进前，在管前端开挖一个深约30-50厘米、断面形状与所顶管道相似的坑道，然后用千斤顶将管道顶入，经多次开挖及顶进的循环。一节管顶进后，再连接下一节管子继续顶进。千斤顶支承于后背，后背支承于土后背墙或人工后背墙。由于挖土和运土都在管内进行，为便于管内操作和安放施工设备，管道直径一般不小于800mm。4.1.3顶管接口顶管为钢管时的接口采用电弧焊接。管段在顶进前与已顶入的管段，在管内焊接起来，这种接口施工简单。而混凝土管的接口就较复杂。以下为钢筋混凝土管接口方法：钢筋混凝土企口插口管接口处采用橡胶垫、橡胶圈及麻丝油毡等嵌缝材料。管口内侧应留有10～20mm的空隙；顶紧后两管间的孔隙宜为10～15mm。具体做法见下图：（PS03-07)混凝土管企口接口做法顶进法施工内a1A橡胶圈外a2橡胶垫顶进方向嵌缝材料聚硫或聚氨脂密封膏a841、单位：mm2、a1、a2值根据管材样本确定，一般为8～15。说明：4.1.4管道压浆管道顶进完成及检查井施工完成后应对所有管线进行压浆施工，通过每节管道预留的压浆孔进行压浆，以防止管道顶进施工管顶超挖后地面出现沉降现象。4.2工艺流程测量放线→开挖工作坑→工作坑支护→工作平台搭设→导轨安装→后背制做→顶进设备安装→下管→挖土→顶进→测量校对→接口→压浆4.3测量放线根据设计管道中心线，在选定的工作坑放出开挖线位置，工作坑的大小尺寸由管径及现场位置条件等计算出。4.4开挖工作坑4.4.1顶管工作坑尺寸计算宽度B=D1+SB--工作坑的底部工作宽度（m）D1--管外径（m）S--管两侧操作空间（m），一般每侧1.2～1.6长度L=L1+L2+L3+L4+L5L--工作坑的底部开挖长度（m）L1--管节长度（m）L2--顶镐长度（m）L3--出土工作间长度（m）L4--后背墙的厚度（m）L5--稳管时，已顶进管节留在导轨上的最小长度（m）基坑开挖尺寸还应包括支护设施尺寸在内，以上公式均为计算工作空间。顶管工作坑尺寸还可根据实际情况进行优化，去掉了一些次要的空间，以此减少工作坑开挖工作量。4.4.2工作坑开挖及支护顶管坑开挖方法及支护设施选择应根据当地土质情况进行验算后，制订详细施作方案，在工作坑深度超过5m时应邀请相关岩土专业、结构专业专家召开论证会议后进行施工。顶管工作坑与接收坑支护采用工字钢圈梁结合的方式支护，土方开挖机械与人工配合，机械挖工作坑至2米深后采用人工配合挖除。钢木组合支撑：立梁采用I20工字钢，栽立梁要顺直工整。长度比工作坑深0.6米，布置如下：工作坑长向间距为1.5米1根，横向2根，中间两根以中心线两侧离顶管管外壁40cm各设一根，以便管道入土时不切割立梁，由地面以下0.8米设第一步盘撑，往下每1.3~1.5m设一步盘撑(其具体高度由开挖工作坑深度而定)，但必须要高于管外顶15cm。盘撑采用I30工字钢、八字撑上两步采用I25工字钢，八字撑不得短于2.5米。最下一步撑位于导轨下5cm处，工作坑具体如图。顶管工作坑断面图30＃工字钢扫地撑5cm厚大板20＃工字钢立梁30＃工字钢盘撑4.5顶管工作坑设备安装4.5.1安装导轨基坑底铺设碎石，其中埋设15cm*15cm的方木做枕木。安装要牢固可靠，以保证管子的顶进过程不会产生位移。枕木安装高程严格控制在低于管外底高程1～2.5cm，枕木长度比导轨外缘两边各长出30cm，导轨高100mm。两导轨内距计算公式A=2√（D-h+e）×(h-e)A--两导轨上部内侧间距(mm)D--管外径(mm)h--导轨高度(mm)e--管外底距枕木距离，一般为10～25mm4.5.2后背安装一般顶管工程适用级配砂砾夯实作为后背墙；如遇土质情况较差可采用现浇混凝土后背墙。后背墙开挖应比工作坑深0.8米，总高度2米、总宽度4米。用4m长15cm×15cm方木横向码放、高度与后背墙高齐平，后背墙平面应垂直于管道中心线，方木前埋设立铁三根，间距1.0m，横铁高度要与顶镐高度相同。核算后背受力宽度，应根据需要的总顶力，使土壁单位宽度上受力不大于土壤的总被动土压力。后背每米宽度上土壤的总被动土压力的计算公式为：P＝0.5γh2tan2（450+2j）+2Chtan（450+2j）γ－土壤的重度（KN/m3）h－天然土壁后背的高度（m）φ－土壤的内摩擦角（0）C－土壤的粘聚力（KN/m2）各类不同土壤粘聚力可翻阅相关规范查找4.5.3顶进设备安装根据地质勘探的结果确定管线穿越的土层进行最大顶力计算：计算公式：P＝fγD[2H+(2H+D)tan2（450－2j）+ε/(γD)]LP－计算总顶力（KN）γ－管道所处土层的重力密度（KN/m3）D－管道的外径（m）H－管道顶部以上覆盖土层的厚度（m）φ－管道所处土层的内摩擦角（0）ε－管道单位长度的自重（KN/m）L－管道的计算顶进长度（m）f－管壁与土间的摩擦系数顶管工作坑内顶进设备侧面示意图考虑到顶管顶进采用人工在管前端开挖，管顶部位最大超挖量宜控制在1.5cm左右，管底部位135°范围内不超挖，因此，计算最大顶力时只考虑管道自重及土的侧面土压力和管道与土的摩擦力即可。根据顶力计算设置顶镐数量，如有两台顶镐，则必须将两台顶镐并联联接到油泵上，顶镐应使用稳定装置固定，并与管道中心的垂线对称，顶力达到200t以上时采用护口铁保护管口。4.5.4工作台提升架及棚架的安装4.5.4.1工作台工作平台采用4根长12m，I50工字钢为主梁，上铺15cm×15cm方木，方木长度根据工作坑顶尺寸选用。所有方木铺平挤严后，用扒钉全部扒牢，然后安设活动平台。4.5.4.2提升架与棚架超挖示意图a-最大超挖量b-允许超挖范围顶管工程下管、出土的工作支架采用定型顶管支架，在四脚外侧焊防滑挡托，横向拉杆要齐全，安装要平且保证拉杆能充分拉紧，以保证架子的稳定性。工作坑地面处三面用架子管焊出围栏。四脚架采用D=159型号，先在地面上组装好四根腿柱及顶部穿杠，挂好定滑轮及钢丝绳，再用吊车吊起人工定位焊住。提升设备采用两台卷扬机；一台为下管使用，另一台为出土使用；出土可使用2t卷扬机即可，下管则根据管径大小、重量选择相应的卷扬机。卷扬机安装应牢固、线路清晰，滑轮应转动灵活。4.6复核导轨面高程导轨安装好以后，要用水平仪复核导轨顶面的高程。符合设计坡度要求后，才能进行下道工序。4.7下管就位下管前检查管子有无破损及裂纹，起重设备检查、试吊确认安全可靠方能下管。第一节管子下到导轨上，测量管子中心线及前端和后端的管底高程，安装合格后方可顶进。4.8管前挖土与顶进首节管下到导轨上应测量其高程、中心是否符合要求，确认合格后方可顶进。每顶进30cm要量测中心、高程一次，及时、细致操作，防止出现偏差。正常顶进时每50cm即对首节管前后两端用水准仪和经纬仪测量一次。顶进时应昼夜三班不间断施工，防止因中途停置摩擦力增加，造成顶进困难。当遇下列情况时，应停止顶进，迅速采取措施处理，方可继续顶进：a.顶管前方发生塌方或遇障碍物；b.后背倾斜或严重变形；c.顶铁发生扭曲变形现象；d.管位偏差过大，且校正无效；e.顶力较预计增大，超过管口许可承受的能力。每下一节管材，都必须检查配套橡胶密封圈是否存在及完整，如无密封圈或损坏者需另装配密封圈，以防漏水。4.9顶管的接口混凝土管口处待顶管完成后作管口处理。接口填打石棉水泥，填缝前先清理接缝，然后用清水湿润缝隙，按规定要求配制、填打石棉水泥，填缝完毕及时养护，钢板内涨圈与管内壁空隙用石棉水泥填满打实，钢板内涨圈外露部分涂热沥青防腐。管内接口处表面均匀涂抹聚硫密封膏。4.10压浆处理顶管工序结束后，进行水泥浆充填，最大限度地消除因顶管施工造成的地面沉降，水泥浆充填可以有效地补偿顶管管外侧空隙部分，从而达到管体外侧土体密实。填充完毕后，做好施工记录，并保存有关资料。注浆材料以低标号水泥为主，为节约材料可适当添加粉煤灰，具体注浆材料的配比暂按水泥:粉煤灰＝1:1