鋼筋混凝土管頂管施工方案

1、廣州天然氣利用工程迎賓路車道下管段頂混凝土套管方案一、工程概況：埋設(shè)在番禺區(qū)迎賓大道快車道及路口的管段，由于路權(quán)單位（番禺區(qū)交通投資建設(shè)有限公司）及管理部門（番禺區(qū)交通局路政管理所）要求采用非開挖施工方法施工；考慮到日后便于高壓管道更換及維修，根據(jù)現(xiàn)場特點(diǎn)，采用頂鋼筋砼套管，在套管內(nèi)安裝燃?xì)夤艿赖氖┕し椒?。具體位置（樁號(hào)）：4+7005+435、7+981.048+151.87。二、現(xiàn)場施工條件分析：1.4+7005+435段：該段包括兩個(gè)路口及快車道，4+700位置是綠化帶，圖紙顯示沒有地下管線等障礙，可定為工作坑位置（1#坑）；5+358處為塘西酒家停車場，且地下管線非常密集，不適宜做工作

2、坑，因此，該段管線應(yīng)延長至5+435處，該處為空地，障礙少，可做工作坑（5#坑）；4+915.38處為平面轉(zhuǎn)點(diǎn)，在該處做工作坑（2#坑：由于該處為轉(zhuǎn)點(diǎn)，故該坑只能做一個(gè)方向頂進(jìn)，最后做3#坑的接受坑）；3#坑及4#坑在樁號(hào)5+000和5+171.19處，該兩個(gè)地方均沒有地下障礙，同時(shí)可利用一半人行道，減少快車道占用面積。接受井在工作坑之間按現(xiàn)場實(shí)際布置，單向頂進(jìn)最大長度130米。3、7+981.048+151.87段：7+981.04為綠化帶，地下管線較少(只有一條電力電纜,可采取保護(hù)措施),可做頂管工作坑；8+121處地下管線較多，不宜做工作坑，應(yīng)將頂管段延長至8+151.87沒有地下管線,

3、且場地較好，很適合做工作坑。接受坑在8+058.60處（綠化地上）。三、頂管工藝確定：1.頂進(jìn)施工方法選用：采用中短距離直線法頂管，人工挖土的施工方法。2.管徑及管材：建議采用dn1500mm二級(jí)鋼筋砼離心式f型頂管，橡膠圈墊板石棉水泥接口。3.管內(nèi)底用c15砼填充做安管平臺(tái)。4.最大頂力計(jì)算及設(shè)備選型：按最大單向頂進(jìn)長度130m、管頂埋深5m計(jì)算（1）.頂力計(jì)算：對于頂力的計(jì)算，管徑、埋深、頂進(jìn)長度、土質(zhì)、是否采用減阻礙措施，挖土工藝等都對頂力具有一定的影響，頂管的總頂力主要分為兩個(gè)部分：正面阻力和四周的摩擦力，即總頂力f=f1+f2。f1工具管的正面阻力(kn)，由于該工程采用擠壓式工具管

4、，故 f1=/4d2（1-e）r d工具管外徑（m）；1.5+0.3=1.8m。 e開口率e=s1/s2=1.32732.545=0.5215。 s1工具管開口面積；(取直徑1.2m，0.78541.31.3=1.3273m2) s2工具管橫截面積（管道外徑)；0.78541.81.8=2.545m2。r擠壓阻力（kn/m2），取r=400kn/m2；故：f1=3.14(41.81.8)（1-0.5215）400=0.186（kn）。f2管道摩擦阻力（kn）：公式：f2=f2.l。 l管道總長度（130m）； f2單位長度管道摩擦阻力（kn/m）。管道的摩擦阻力是指管壁與土之間的摩擦阻力，由于

5、該工程采用觸變泥漿減阻措施，故f2=.d.f； d管道外徑（m）(頂管所用管道壁厚一般為管內(nèi)徑為十分之一)；f管壁與土的平均阻力（取4.5kn/m2）；故：f2=dfl =3.141.85130 =3673.8（kn）。 總頂力f=f1+f2 =0.186+3673.8 =3673.99(kn）。（2）.頂管設(shè)備選型：從上面的計(jì)算結(jié)果可知，本工程的最大頂力為3673.99kn。為保證管道頂進(jìn)時(shí)頂力有一定的富余系數(shù)，在選用頂管設(shè)備時(shí)，每坑采用2個(gè)400t的千斤頂。單向頂進(jìn)長度超過90m時(shí)，加設(shè)中繼間。四、頂管施工方案：1.工作坑施工：由于現(xiàn)場施工場地較狹窄，采用沉井施工方法，盡量減少工作面。2.

6、接受坑施工：與工作坑同樣方法施工，在管道頂進(jìn)到位時(shí)開始開挖，減少占用場地的時(shí)間。3.管道頂進(jìn)：采用兩組ydt4000型主油缸配對頂進(jìn)，每個(gè)油缸的工作推力為4000kn，油缸長度2657mm。土方采用人工挖掘的方法施工。4.減阻措施：a.在管外壁均勻的涂上一層白蠟，減少管壁與土層的摩擦力；b.采用觸變泥漿減阻：膨潤土運(yùn)到現(xiàn)場后分批測得膨潤土的膠質(zhì)值，按下表配制泥漿：膨潤土膠質(zhì)值膨潤土水碳酸鈉60701005242370801005241.52809010061423901001006141.52 注：.泥漿要充分拌和并停滯12小時(shí)以上方可使用。 .注漿泵采用bw250/50型注漿泵，壓力為305

7、0kg/cm，排量為：150250升/分，在注漿時(shí)壓力控制在0.10.2mpa左右。 .注漿孔位于管道兩側(cè)，每節(jié)管2個(gè)注漿孔，頂管完成后要用水泥砂漿置換觸變泥漿，并將泥漿孔封堵。5.地下水排除措施：由于本工程地下水位較高，對安全施工構(gòu)成威脅，故考慮采用：a.當(dāng)?shù)叵滤欢鄷r(shí)，在工作坑底板設(shè)置一集水坑，用抽水機(jī)直接排除；b.如遇地下水太大時(shí)，采用深井降水法降水。6.遇淤泥流沙層措施：地質(zhì)資料顯示，沿線有淤泥流沙層，對管道頂進(jìn)質(zhì)量及安全施工極為不利，宜采用分層注漿加固管道內(nèi)及周圍土體的方法，具體為：采用管道內(nèi)“超前小導(dǎo)管注漿法”，即在管道內(nèi)按一定間距（0.5米為宜）插注漿導(dǎo)管，外圈導(dǎo)管斜插角度為15

8、度；注漿材料為水玻璃水泥漿。五、工作坑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：（一）.尺寸計(jì)算：1.長度:按正常狀態(tài)頂進(jìn)時(shí)計(jì)算: lb1+b2+b3+l1+l2+l3+l4 其中：l工作坑的最小長度； b1后座或后背墻厚度，設(shè)后座時(shí)取b1=4060cm，設(shè)后背墻，無后座時(shí)取b1=50160cm；由于本工程頂力較大，故取b1=100cm； b2剛性頂鐵厚度，取b2=30cm； b3環(huán)形頂鐵厚度，取b3=15cm； l1下井管段長度，本工程管徑dn1500，取l1=800cm； l2主油缸長度：ydt4000型工作推力為4000kn，長度1657。 l3接管時(shí)留在坑內(nèi)管道的最小長度，取l3=50cm； l4安裝富余量，由于本工

9、程地方狹窄，故不作安裝富余量考慮，取l4=80cm。 故lb1+b2+b3+l1+l2+l3+l4=1.0+0.3+0.15+8+1.657+0.5+0.8=12.4m 取l=12.4m 2.寬度:工作坑的寬度與管道外徑有關(guān)，另外還與坑的深度有關(guān)。因?yàn)檩^淺的坑，能放在地面的設(shè)備不再下坑，如油泵車、變電箱、電焊機(jī)和頂鐵等。較深的坑一般是井，為了提高施工效率，上述設(shè)備都要放在井下。所以前者工作坑較窄，后者較寬。 淺工作坑：b=d+（2.02.4） 深工作井：b=2d+（2.02.4） 式中：b工作坑（井）的寬度（m）； d管道的外徑（m）； 由于本工程工作坑深度在6m以上，故其寬度按深工作井計(jì)算，

10、即?。?b=1.5d+（2.02.4）=1.51.8+2=4.7m，取b=4.7m。 3.深度：自地面至基坑（井）底板面的深度稱為工作坑（井）的深度，可按下式計(jì)算：h=h1+d+h 式中：h1管頂覆土厚度(m)； d管道外徑（m）； h操作空間高度（m）取h=0.8m，故工作坑的深度為 h=h1+d+h=5+1.5+0.8=7.3m；（二）.坑壁及坑底結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：14200 地面1000mm1620020mm厚鋼板c30鋼筋混凝土預(yù)留孔洞400mm14200500mm 碎石基層500 l 500（三）.頂進(jìn)后背墻設(shè)計(jì)：1.選用尺寸：3500mm3500mm1000mm；2.做法：正面（與千斤頂接

11、觸面）及側(cè)面用20mm厚鋼板焊接成型，與剪力墻預(yù)埋件焊接，中間填充c30鋼筋砼。六、頂管工藝流程的質(zhì)量控制： 頂管工作能否順利，導(dǎo)軌的安裝非常關(guān)鍵，本工程導(dǎo)軌采用軌道鋼，在安裝時(shí)應(yīng)順直、平行、等高，縱坡與管道設(shè)計(jì)縱坡一致，安裝誤差為： 軸線：3mm； 頂面高程：0+3mm； 兩軌內(nèi)距：2mm； 安裝軌道時(shí)應(yīng)與底板預(yù)埋鐵牢固焊接，不能在使用中跑位。 在頂管開始入土前，再仔細(xì)檢查一遍油泵，千斤頂?shù)陌惭b及運(yùn)作狀態(tài)，注意設(shè)備的狀態(tài)，后背及軌道的安裝精度，準(zhǔn)確無誤后，方可放下工具管開始頂進(jìn)工作。 手工掘進(jìn)頂管法前10m非常關(guān)鍵，允許偏差必須控制在以下范圍內(nèi)，軸線3mm，高程0+3mm，超過此范圍應(yīng)及時(shí)糾

12、正。 在挖土?xí)r，要嚴(yán)格按下列要求挖掘，先中間，后四周，不超挖，勤收邊，四周的超挖量不大于1.5cm。 在頂進(jìn)過程中要時(shí)刻觀察，并做好以下記錄： 油泵油壓表讀數(shù)； 注漿泵壓力讀數(shù)，過行管頭高程、軸線偏差； 導(dǎo)軌及后背鐵的穩(wěn)定程度； 土質(zhì)變化。 如以上內(nèi)容正常，則繼續(xù)頂進(jìn)；如發(fā)現(xiàn)異常，要仔細(xì)分析原因，并采取相應(yīng)措施。 七、頂管施工測量：先準(zhǔn)確定出工作坑及接收坑的位置，坑底及走軌的標(biāo)高；施工過程中重點(diǎn)控制軸線位置及高程；一般每頂進(jìn)0.5米應(yīng)對高程及軸線復(fù)核一次。 八、頂管糾偏： 糾偏是指工具管偏離設(shè)計(jì)軸線后，利用工具管的糾偏機(jī)構(gòu)或其它措施，改變管端的方向，減少軸線偏差的方法。 當(dāng)測量結(jié)果超出允許偏差

13、范圍外，就要進(jìn)行糾偏，糾偏主要靠工具管進(jìn)行。糾偏時(shí)應(yīng)做到以下幾點(diǎn)： 1.糾偏應(yīng)在頂進(jìn)過程中糾偏，邊頂進(jìn)邊糾偏； 2.糾偏應(yīng)用小角度來逐漸進(jìn)行，不能急拐或突升突降； 3.糾偏時(shí)應(yīng)注意軸線校正后頂管頭的復(fù)位； 4.每次糾偏均要仔細(xì)記錄其過程及糾偏值。 九、頂管常見通病的分析與防治：頂管允許偏差控制：控制內(nèi)容 管徑dn1500軸線位置50管道內(nèi)底高程30、40相鄰管間錯(cuò)口20(一).管道軸線偏差過大： 1.現(xiàn)象： 管道軸線與設(shè)計(jì)軸線偏差過大，使管道發(fā)生彎曲，甚至造成管節(jié)損壞，接口滲漏。 2.原因分析： (1).地層正面阻力不均勻，使工具管受力不均勻，形成導(dǎo)向偏差，造成管道軸線偏差。 (2).頂管后背

14、發(fā)生位移或不平整，使頂力合力線偏移，造成管道軸線偏差。 (3).千斤頂不同步，或千斤頂間頂力相差較大，或安裝精度不夠，造成頂力合力線偏差，使管道軸線發(fā)生偏差。 3.預(yù)防措施： (1).頂管施工前應(yīng)對管道通過地帶的地質(zhì)情況認(rèn)真調(diào)查，設(shè)置測力裝置，指導(dǎo)糾偏。糾偏應(yīng)按照勤測量、勤糾偏、小量糾的操作方法進(jìn)行。 (2).采用同種規(guī)格的千斤頂，使其頂力、行程、頂速相一致，保持頂力合力線與管道中心線相重合。 (3).加強(qiáng)頂管后背施工質(zhì)量的控制，確保后背不發(fā)生位移，并應(yīng)使后背平整，以保證頂進(jìn)設(shè)備的安裝精度。 (4).頂進(jìn)過程中應(yīng)隨時(shí)繪制頂進(jìn)曲線，以利指導(dǎo)頂進(jìn)糾偏工作。 4.治理方法： (1).重新調(diào)整千斤頂行

15、程、頂力、頂速，或重新調(diào)千斤頂?shù)陌惭b精度。 (2).對頂管后背進(jìn)行加固，防止位移繼續(xù)發(fā)展，并確保后背平整。 (3).糾偏前應(yīng)認(rèn)真分析頂進(jìn)曲線的發(fā)展趨勢，采取適當(dāng)?shù)募m偏量，循序漸進(jìn)，切不可操之過急，適得其反。 (二).地面沉降與隆起： 1.現(xiàn)象： 頂管施工過程中或施工后，在管道軸線兩側(cè)一定范圍內(nèi)發(fā)生地面沉降或隆起，使管道周圍建筑物和道路交通及管道等公用設(shè)施受到影響，甚至危及到正常使用和安全。 2.原因分析： (1).開挖端面的取土量過多或過少，使工具管推進(jìn)壓力與開挖土體壓力不平衡，造成地面沉降或隆起。 (2).管道軸線偏差，或糾偏不當(dāng)造成的土層土體損失。 (3).管道外圍環(huán)形空隙（工具管外徑與管

16、外徑之差）引起的土層土體損失，或頂管完成后未置換泥漿造成的土體損失。 (4).管道接口不嚴(yán)密造成的水土流失。 3.防治措施： (1).施工前應(yīng)對工程地質(zhì)條件和環(huán)境情況進(jìn)行周密細(xì)致的調(diào)查，制定切實(shí)可行的施工方案，正確選用工具管，并對距離管道近的建筑物和其它設(shè)施采取相應(yīng)的加固保護(hù)措施。 (2).設(shè)置測力裝置，以便掌握頂進(jìn)壓力，保持頂進(jìn)壓力與前端土體壓力的平衡。 (3).嚴(yán)密控制頂管軸線偏差，執(zhí)行勤測量、勤糾偏、小量糾的操作方法。 (4).在頂進(jìn)過程中應(yīng)及時(shí)足量地注入符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的潤滑支承介質(zhì)填充管道外圍環(huán)形空隙。施工結(jié)束及時(shí)用水泥或粉煤灰等置換潤滑泥漿。 (5).嚴(yán)格控制管道接口的密封質(zhì)量，防止?jié)B

17、漏。 (三).頂力突然增大： 1.現(xiàn)象： 在頂進(jìn)過程中頂進(jìn)壓力突然增大。 2.原因分析： (1).土層塌方，或工具管前端遇障礙物，使摩阻力增大。 (2).管道軸線偏差形成彎曲，使摩阻力增大。 (3).減阻介質(zhì)，膨潤泥漿配比不當(dāng)或注入不及時(shí)，或注入量不足，減阻效果降低，使摩阻力增大。 (4).頂進(jìn)設(shè)備油泵、油缸、油路發(fā)生故障。 (5).頂進(jìn)施工中，因故停頂時(shí)間過久，潤滑泥漿失水后，使減阻效果降低。 3.防治措施： (1).頂進(jìn)過程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行勤測量、勤糾偏、小量糾的操作要求，使管道軸線被控制在允許偏差范圍以內(nèi)。 (2).按不同地質(zhì)條件配制適宜的泥漿，并采取同步注漿的方法，及時(shí)足量地注入泥漿。 (

18、3).頂進(jìn)施工前應(yīng)對頂進(jìn)設(shè)備進(jìn)行認(rèn)真的檢修保養(yǎng)。 (4).停頂時(shí)間不能過久，發(fā)生故障應(yīng)及時(shí)加以排除。 4.治理方法： 發(fā)生頂力過大的情況時(shí)，應(yīng)立即停止頂進(jìn)，查找原因，判明情況后采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。 (四).鋼筋砼管道接口滲漏： 1.現(xiàn)象： 管道接口滲水、漏水。 2.原因分析： (1).管節(jié)和密封材料質(zhì)量不符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或在運(yùn)輸、裝卸、安裝過程中管節(jié)被損壞。 (2).管道軸線偏差過大，造成接口錯(cuò)位，間隙不均勻，填充材料不密實(shí)。 (3).接口或止水裝置選型不當(dāng)。 3.預(yù)防措施： (1).嚴(yán)格執(zhí)行管節(jié)和接口密封材料的驗(yàn)收制度。 (2).嚴(yán)格控制管道軸線，按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程進(jìn)行施工。 (3).在管節(jié)

19、的運(yùn)輸、裝卸、停放、安裝過程中，應(yīng)做到吊（支）點(diǎn)正確，輕裝輕卸，保護(hù)措施得當(dāng)。 (4).認(rèn)真進(jìn)行接口和止水裝置的選型。 4.治理方法： 可采用環(huán)氧水泥砂漿或化學(xué)注漿的方法進(jìn)行處理。 (五).鋼筋混凝土管節(jié)裂縫： 1.現(xiàn)象： 管節(jié)縱向和環(huán)向有明顯裂縫，造成管道滲水、漏水。 2.原因分析： (1).管道質(zhì)量不合格。 (2).頂進(jìn)過程中頂力超過管節(jié)的承壓強(qiáng)度使管節(jié)損壞?；蜉S線偏差過大，致使管節(jié)應(yīng)力集中而損壞。 (3).運(yùn)輸、裝卸、停放、安裝方法不當(dāng)，造成管節(jié)損壞。 3.預(yù)防措施： (1).嚴(yán)格執(zhí)行各管節(jié)質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。 (2).頂進(jìn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制管道軸線偏差，控制頂力在管節(jié)允許的承壓范圍以內(nèi)。 (3).在管節(jié)運(yùn)輸過程中應(yīng)采取管墊等保護(hù)措施，并應(yīng)做到吊支點(diǎn)正確，輕裝輕卸。 4.治理方法： 應(yīng)認(rèn)真分析裂縫產(chǎn)生的原因和性質(zhì)，根據(jù)不同受力情況，分別采取不