7-顶管施工技术讲义60页

L/O/G/O顶管施工技术顶管施工技术L/O/G/O顶管施工技术二、顶管工作井、接收井三、管材与管道接口四、顶管施工技术五、质量控制标准一、顶管施工准备工作六、安全与环境保护进行现场调研，核实确认工程沿线的地质、水文、环境，管线、构筑物、障碍物和其他设施，便于采取有效的针对性措施。1.1施工前应熟悉施工图纸，进行图纸自审，掌握设计意图与要求，并进行设计交底。1.4编制施工组织设计。1.3交通组织、大临搭建、落实施工设备、材料、队伍顶管准备工作顶管工作井、接收井PartTwo顶管工作井、接收井pipejackingworkingshaft、arrivingshaft当工作井埋置较浅、地下水位较低时，宜选用钢板桩或SMW工法。2.1c当场地狭小且周边建（构）筑物需要保护时，宜选用钻孔灌注桩或地下连续墙。b顶管工作井、接收井工作井和接收井围护结构形式应根据水文地质条件、邻近建（构）筑物、地上与地下管线情况，结构受力及施工安全等要求合理选型。在顶管埋置较深的区域，工作井宜采用沉井或地下连续墙。workingshaft、arrivingshaft工作井的最小长度：L≥L1+L2+L3+S1+S2+S3式中：L——工作井最小长度（m）；L1——顶管机或管段长度，取大者（m）；L2——千斤顶长度（m）；L3——后座及扩散段厚度（m）；S1——顶入管段留在导轨上的最小长度，可取0.5m；S2——顶铁厚度（m）；S3——考虑顶进管段回缩及便于安装管段所留附加间隙，可取0.2m。顶管工作井workingshaft工作井的穿墙孔直径：D1=D'+0.12.3工作井的最小深度：H=H1+D+h2.5工作井的最小宽度：B≥D+2S顶管工作井workingshaft接收井的穿墙孔的直径宜：D2＝D'+2(C+0.1)2.6接收井的最小长度和宽度应满足顶管机在井内拆除和吊出的要求。顶管接收井arrivingshaft工作井、接收井的穿墙孔应设置止水装置。止水装置可采用盘根止水和橡胶板止水，也可采用组合形式止水。砂土、粉性土等土层宜采用盘根止水；黏性土土层宜采用橡胶板止水；在长距离顶管或承压水土层中宜采用多道或组合形式止水；顶管结束后，管道与穿墙孔的间隙应及时进行封堵。穿墙止水案例一：外地某工地的砼顶管洞口漏水原因：1、洞口止水措施未到位。（1）由于该井洞口止水措施采用的是橡胶板止水方式，虽然采用了整块的压板，但在紧固处理上没有采用预埋螺栓与压板直接紧固，而是割除了穿墙管上的预埋螺栓后另再采用小块钢板对压板进行紧固的方式，因此造成压板对橡胶板的紧固不到位，一旦洞口遇到压力水，即发生严重的漏水现象。2、顶管进入浅覆土的河底时没有采取对应措施。由于顶管从覆土深度8-9米的农地进入覆土深度仅有3.3米（河水深度1.6米）的河道时，顶管机头前的水压力及机尾的压浆压力未作任何调整，同时顶进速度也未降低，结果造成顶管在进入河道的临界点时打穿了管道上方的地层，促成河水与浆套连通，因此引发了河水沿管道周边倒灌入工作井内。案例穿墙止水案例案例穿墙止水案例处理后的效果：紧固橡胶止水，在外侧加设止水轧兰内衬5道盘根，形成二道组合式止水管材选用：顶管管材材质应根据管道用途、管材特性及工程具体情况确定。管材与管道接口给水工程管材宜选用钢管或玻璃纤维增强塑料夹砂管。排水工程管材宜选用F型钢筋混凝土管或玻璃纤维增强塑料夹砂管。输送腐蚀性水体及管外水土有腐蚀性时，应优先选用玻璃纤维增强塑料夹砂管。单节管的长度应根据钢板宽度确定，钢板卷管的单节管长度一般越长越好，以减少现场焊缝，但由于受钢板宽度和工作井尺寸的限制，不可能做的很长，为了充分利用钢板，所以单节管的长度宜为钢板的宽度的倍数。3.2钢管钢管顶管机的选型：顶管机选型顶管机应在保证工程质量、安全、文明施工、保护地下、地上构建筑物和管线安全、减少施工对交通的影响基础上，根据工程水文地质和施工环境条件合理选型。顶管机的选型时应充分考虑到设备的可靠性、顶管机的顶进效率、施工方法的经济性和环保要求等。地表变形与许多因素有关，其中顶管机的选型和开挖面的稳定控制是影响地表变形的重要因素。顶管机的选型：顶管机选型序机头形式适宜土层可用土层适应环境要求1土压平衡式淤泥质黏土，淤泥质粉质黏土、粉质黏土，黏质粉土，砂质粉土粉砂，暗绿色黏土,粉细砂高2泥水平衡式淤泥质黏土，淤泥质粉质黏土、粉质黏土，黏质粉土，砂质粉土粉砂、暗绿色黏土，粉细砂高3网格式淤泥质黏土，淤泥质粉质黏土、粉质黏土，黏质粉土，砂质粉土，粉砂，暗绿色黏土，粉细砂—一般•刀盘驱动的顶管机，应能满足开挖面的土质要求•T＝αD'3•式中：T——刀盘驱动扭矩（kN·m）；•α——刀盘扭矩系数（kN/m2）；•D‘——顶管机外径（m）；•泥水平衡顶管机，刀盘扭矩系数宜大于14kN/m2；•土压平衡顶管机，刀盘扭矩系数宜大于16kN/m2；。顶管机选型顶管施工前需安装主要施工设备应包括：顶进设备、洞口止水装置、测量设备、泥浆设备、施工电缆及其他辅助施工设备。顶管后座安装应符合下列要求：1顶管的后座可采用拼装式后座和整体式后座；2顶管后座的反力墙应平整；3后座应满足千斤顶最大顶力的要求；4后座应与顶进轴线垂直，与反力墙之间宜设传力装置。反力墙为沉井或地下连续墙结构时，可采用拼装式后座，反力墙为SMW工法、旋喷桩、深层搅拌桩等结构形式时宜采用整体式后座。后座应与结构墙密贴，后座的面积应满足结构墙抗冲切和土体承载力的要求，强度、刚度应满足最大顶力要求。4.2顶管配套设备安装：顶管配套设备顶管配套设备项目偏差轴线位置±3mm标高0～+3mm轨道内距±2mm导轨安装应符合下列要求：1导轨宜选用钢质材料制作，导轨具有足够的强度和刚度；2导轨安装前，应先复核管道中心位置，导轨的高度应与穿墙管标高相对应；3两导轨安装应顺直、平行、等高，并固定在工作井的底板上；4导轨对管道的支承角宜为60°；5导轨安装的允许偏差应符合下表的规定。需要注意的是，在顶进过程中需要对轨道的变形情况进行测量复核。（1）千斤顶的规格和数量应根据工作井允许顶力、管段允许顶力确定；（2）安装在支架上的千斤顶，应按管道轴线两侧对称布置，规格应相同，其合力的作用点应在管道中心的铅垂线上。（3）对于千斤顶支架安装后的油缸中心位置必须与顶铁的受力肋板部位一致且与顶进轴线平行。安装后的油缸中心误差小于10mm。（4）千斤顶油缸合力中心位置的布置可适当向下，满足导轨上管节自重作用在洞口止水位置向下力矩即可，所布置的油缸可在使用过程中自由组合来达到调节合力中心位置的作用。千斤顶顶管设备安装形或圆形两种，宜根据情况选择；2顶铁应具有刚度大且稳定性好的结构性能；3顶铁与管口之间的接触面应衬垫缓冲材料；4顶铁还需要与管节的接口形式综合考虑。顶铁顶管设备安装顶管测量应包括地面控制点复测和地面控制网的布设、联系测量、地下平面和高程测量及贯通、竣工测量。联系测量应包括地面导线测量、地面水准测量、定向测量和高程传递测量。4.3测量：首级控制点的复测和地面控制网的测量主要技术要求平均边长（m）导线总长度（km）每边测距中误差（mm）测距相对中误差测角中误差（”）全长相对闭合差方位角闭合差（”）相邻点的相对点位中误差（mm）3503～5±31/60000±2.5”1/350005±8注：n为导线的角度个数。测量井上和井下定向的平面测量点应采用固定观测墩的形式。固定观测墩比较稳定，易于观测，有利于提高导线的测量精度。定向和导入高程测量应在顶管每掘进100m复核一次，在距进洞前50m时应增加复核不少于3次。每100m高程控制点直至控制掘进的导线点和高程点，在距贯通面50m时应从首级控制点开始至少测量3次，分析数据，决定是否加测从首级控制点检查井下的起始定向边和。管道贯通后应按设计要求进行竣工测量，并提交竣工测量成果表、竣工图和竣工测量报告。测量长距离顶管和曲线顶管宜采用自动测量系统。自动测量自动测量系统的施工应符合下列要求：自动测量系统应由软件系统和硬件系统组成。软件系统应具备控制及测量数据处理功能，硬件系统应包括测量仪器、通讯线缆及接头等；全站仪站点数量和位置应根据顶管线路及施工进度进行合理布置，并应进行软件预模拟；3测量初期应根据实际情况进行人工辅助，调整测量仪器和站点布置。总顶力估算：F＝F1+F2式中：F——总顶力（kN）；F1——管道与土层的摩阻力（kN），F1＝πDL'f；D——管道外径（m）；L'——管道顶进长度（m）；f——管道外壁与土的平均摩阻力(kN/m2)，宜取2~7；F2——顶管机的迎面阻力（kN）。总顶力的计算与实际施工顶力有一定差距，与土层情况和施工技术水平有关。4.4顶力估算和允许顶力。表4.4.1迎面阻力F2顶力估算顶管机机型迎面阻力（N）式中符号网格式F2＝D'2（cR＋R2）D'——顶管机的外径（m）c——网格截面参数可取0.6～0.8R——网格挤压阻力，可取300kN/m2~500kN/m2R1——顶管机下部1/3处的被动土压力（kN/m2）R2——气压（kN/m2）土压平衡式、泥水平衡式F2＝D'2R14钢管与玻璃纤维增强塑料夹砂管允许顶力：Fds=kdsfsAp式中：Fds——钢管允许顶力（N）；kds——钢管综合系数，一般可取kds=0.277；当顶进长度小于300m且穿越土层又均匀时，可取0.346；fs——钢管轴向抗压强度设计值（N/mm2）；Ap——管道的最小有效传力面积（mm2）。控制顶力应选择工作井允许反力和管材允许顶力两者较小的一个值。中继间的允许顶力应小于管材允许顶力。允许顶力顶管始发、接收的洞口土体加固应根据地质情况、顶管机型、管道直径、埋深和周围环境等情况确定。土体加固宜采用水泥土搅拌桩、高压旋喷桩、冰冻法及降水等形式。顶管始发顶管始发与接收由于沉井下沉时周围土体被扰动，顶管机出洞时，洞外土体泥水易流失，同时顶管机自重太重，须采取防磕头措施。(1)调整后座主推千斤顶的合力中心，用后座千斤顶进行纠偏；(2)土体承载力低于100kPa时，应将混凝土管节前3节~5节用拉杆相连；(3)出洞口土体应进行加固，土体承载力低于60kPa时加固长度宜大于顶管机长度；(4)加强洞口密封可靠性，防止或及时封堵顶管出洞口的水土流失