城鄉(xiāng)飲水安全水源工程 七號管線穿越S101省道頂管方案

1、寧夏中南部城鄉(xiāng)飲水安全水源工程七號管線穿越s101省道頂管方案一、工程概況寧夏中南部城鄉(xiāng)飲水安全水源工程七號管線設(shè)計在39+700頂管穿越省道s101，頂管與既公路方向夾角為90.00。設(shè)計為直徑2米鋼筋混凝土頂管，工程頂進長度為40米，埋深約為57米，工作井、接收井根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定。二、現(xiàn)場施工條件分析該段頂管位置兩側(cè)圖紙顯示沒有地下管線等障礙，因此頂管工作井與接受井在工作坑之間可按現(xiàn)場實際布置，單向頂進長度40米。三、頂管工藝確定1.頂進施工方法選用：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：設(shè)計為凈空2m，壁厚20,單節(jié)長度2.5m頂管專用pccp管。3.管內(nèi)底用c

2、15砼填充做安管平臺。4.最大頂力計算及設(shè)備選型：按最大單向頂進長度130m、管頂埋深7m計算（1）工具管正壓力：與土層密實度、土層含水量、工具管格柵形態(tài)及管內(nèi)挖土狀況有關(guān)。根據(jù)有關(guān)工程統(tǒng)計資料，軟土層一般為20-30t/m2,硬土層通常在30-60t/m2。大于40t/m2 時表明土質(zhì)較好。f1=s1k1 其中f1-頂管正阻力(t) s1-頂管正面積(m2) k1-頂管正阻力系數(shù)(t/m2)f1=s1k1=r2k13.141140125.6 噸（2）管壁摩擦阻力：管壁與土間摩擦系數(shù)及土壓力大小有關(guān)。根據(jù)有關(guān)工程統(tǒng)計資料，管壁摩擦阻力一般在0.1-0.5t/m2 之間。f2=s2k2 其中f2

3、頂管側(cè)摩擦力（t） s2頂管側(cè)面積（m2）k2頂管側(cè)阻力系數(shù)（t/m2）f2=s2k2=dlk2=3.14*2.4*40*0.5=150.72噸頂管阻力為以上二種阻力之和，頂進長度按最長管段40米計算，總頂力：f=f1+f2276.32 噸（3）頂管設(shè)備選型：從上面的計算結(jié)果可知，本工程的最大頂力為276.32噸。為保證管道頂進時頂力有一定的富余系數(shù)，在選用頂管設(shè)備時，每坑采用2個400t的千斤頂。四、頂管施工方案1.工作坑施工：采用沉井施工方法，盡量減少工作面。2.接受坑施工：與工作坑同樣方法施工，在管道頂進到位時開始開挖，減少占用場地的時間。3.管道頂進：采用兩組qys400型雙作用千斤頂

4、型主油缸配對頂進，每個油缸的工作推力為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小時以上方可使用。 .注漿泵采用bw250/50型注漿泵，壓力為3050kg/cm，排量為：150250升/分，在注漿時壓力控制在0.10.2mpa左右。 .注漿孔位于管道兩側(cè)，每節(jié)管2

5、個注漿孔，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：由于本工程位于河溝地段地下水位較高，對安全施工構(gòu)成威脅，故考慮采用：a.當(dāng)?shù)叵滤欢鄷r，在工作坑底板設(shè)置一集水坑，用抽水機直接排除；b.如遇地下水太大時，采用深井降水法降水。五、工作坑結(jié)構(gòu)設(shè)計（一）.尺寸計算1.長度:按正常狀態(tài)頂進時計算: 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)后座時取b1=4060cm，設(shè)后背墻，無后座時取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=1

6、5cm； l1下井管段長度，取l1=250cm； l2主油缸長度：ydt4000型工作推力為4000kn，長度1657。 l3接管時留在坑內(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+2.5+1.657+0.5+0.8=6.907m 取l=7m 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)。因為較淺的坑，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，

7、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算，即?。?b=1.5d+（2.02.4）=1.52.4+2.4=6m，取b=6m。 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+2.4+0.8=8.2m；（二）.坑壁及坑底結(jié)構(gòu)設(shè)計14200 地面1000mm1620020m

8、m厚鋼板c30鋼筋混凝土預(yù)留孔洞400mm14200500mm 碎石基層500 l 500（三）.頂進后背墻設(shè)計1.選用尺寸：3500mm3500mm1000mm；2.做法：正面（與千斤頂接觸面）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、頂管施工（一）.施工部署1、施工組織安排本工程需要采用人工頂管的管段為計劃用1 套頂管設(shè)備，分成兩個階段頂進，第一階段為工作井、接收井的施工，第二階段為人工頂管的實施，其中工作井、接收井的施工可以交叉作業(yè)，速度較快，設(shè)備也能得到充分的利用。2、施工順序施工順序為： 工作井施工 頂進設(shè)備安裝調(diào)試 吊裝砼管到軌道上 連接好工具管

9、 裝頂鐵 開啟油泵頂進 出泥 管道貫通 拆工具管。（二）.施工準(zhǔn)備工作1、生產(chǎn)準(zhǔn)備進行施工測量和現(xiàn)場放線工作。確定管線范圍內(nèi)及施工需用場地內(nèi)所有障礙物，如管線、電線桿、樹木及附近房屋等的準(zhǔn)確位置。按施工平面布置圖修建臨時設(shè)施，安裝臨時水、電線路，并試水、試電。進行頂管所用設(shè)備的加工制作。根據(jù)頂進長度，準(zhǔn)備好各類管線和所需的輔助物（固定架等）。根據(jù)材料計劃，分期分批組織材料進場。2、技術(shù)準(zhǔn)備進行施工技術(shù)交底工作。做好標(biāo)高點控制，施工測量和現(xiàn)場放線工作。按照規(guī)劃局提供的永久水準(zhǔn)點，引臨時水準(zhǔn)點至井下，施工中經(jīng)常進行校核。（三）.頂管工作井內(nèi)設(shè)備安裝1、導(dǎo)軌安裝嚴格控制導(dǎo)軌的中心位置和高程，確保頂入

10、管節(jié)中心及高程能符合設(shè)計要求。由于工作井底板澆注了15cm 的砼，地基穩(wěn)定，導(dǎo)軌直接放置在工作井的底板上。嚴格控制導(dǎo)軌頂面的高程，其縱坡與管道縱坡一致。導(dǎo)軌采用澆注砼予以固定，導(dǎo)軌長度采用23m，間距設(shè)置為60cm。導(dǎo)軌必須直順。嚴格控制導(dǎo)軌的高程和中心。2、下管、頂進、出土和挖土設(shè)備采用電動卷揚機下管，用千斤頂、高壓油泵作為頂進設(shè)備，用斗車、垂直牽引的卷揚機作為出土設(shè)備，用空氣壓縮機帶風(fēng)鎬機作為挖土設(shè)備。主頂油缸3、引入測量軸線及水準(zhǔn)點（1）將地面的管道中心樁引入工作井的側(cè)壁上（兩個點），作為頂管中心的測量基線。（2）將地面上的臨時水準(zhǔn)點引入工作井底不易碰撞的地方，作為頂管高程測量的臨時水準(zhǔn)

11、點。4、下管下管前，要嚴格檢查管材，不合格的嚴禁使用。第一節(jié)管下到導(dǎo)軌上時，應(yīng)測量管的中線及前后端管底高程，以校核導(dǎo)軌安裝的準(zhǔn)確性。要安裝戶口鐵或弧形頂鐵保護管口。5、千斤頂和頂鐵的安裝千斤頂?shù)母叱碳捌矫嫖恢茫呵Ы镯數(shù)墓ぷ骺觾?nèi)的布置采用并列式，頂力合力作用點與管壁反作用力作用點應(yīng)在同一軸線，防止產(chǎn)生頂時力偶，造成頂進偏差。根據(jù)施工經(jīng)驗，采用機械挖運土方，管上部管壁與土壁有間隙時，千斤頂?shù)闹c作用在管子垂直直徑的1/41/5 處為宜。安裝頂鐵應(yīng)無歪斜、扭曲現(xiàn)象，必須安裝直順。每次退千斤頂加放頂鐵時，應(yīng)安放最長的頂鐵，保持頂鐵數(shù)目最少。）頂進中，頂鐵上面和側(cè)面不能站人，隨時觀察有無扭曲現(xiàn)象，防止

12、頂鐵崩離。工作坑內(nèi)設(shè)備安裝完畢，經(jīng)檢查各部分處于良好狀態(tài)。即可進行試頂。首先校測設(shè)備的水平及垂直標(biāo)高是否符合設(shè)計要求，合格后即可頂進工具頭，然后安放混凝土管節(jié)，再次測量標(biāo)高，核定無誤后進行試頂，待調(diào)整各項參數(shù)后即可正常頂進施工。在施工過程中，做到勤挖勤頂勤測，加強監(jiān)控。（四）.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，在安裝時應(yīng)順直、平行、等高，縱坡與管道設(shè)計縱坡一致，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，再仔細檢查一遍油泵，千斤頂?shù)陌惭b及運作狀

13、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工作。 手工掘進頂管法前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)及時糾正。 在挖土?xí)r，要嚴格按下列要求挖掘，先中間，后四周，不超挖，勤收邊，四周的超挖量不大于1.5cm。 在頂進過程中要時刻觀察，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；如發(fā)現(xiàn)異常，要仔細分析原因，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；施工過程中重點控制軸線位置及

14、高程；一般每頂進0.5米應(yīng)對高程及軸線復(fù)核一次。1、測量次數(shù)：在頂?shù)谝还?jié)管時及校正頂進偏差過程中，應(yīng)每頂進2030cm，即對中心和高程測量一次；在正常頂進中，應(yīng)每頂進50100cm 時，測量一次。2、中心測量：根據(jù)工作井內(nèi)測設(shè)的中心樁、掛中心線，利用中心尺，測量頭一節(jié)管前端的軸線中心偏差。3、高程測量：使用水準(zhǔn)儀和高程尺，測首節(jié)管前端內(nèi)底高程，以控制頂進高程；同時，測首節(jié)管后端內(nèi)底高程，以控制坡度。工作井內(nèi)應(yīng)設(shè)置兩個水準(zhǔn)點，以便閉合之用，經(jīng)常校核水準(zhǔn)點，提高精度。4、一個管段頂完后，應(yīng)對中心和高程再作一次竣工測量，一個接口測一點，有錯口的測兩點。八、頂管糾偏 糾偏是指工具管偏離設(shè)計軸線后，利用

15、工具管的糾偏機構(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)果超出允許偏差范圍外，就要進行糾偏，糾偏主要靠工具管進行。糾偏時應(yīng)做到以下幾點： 1.糾偏應(yīng)在頂進過程中糾偏，邊頂進邊糾偏； 2.糾偏應(yīng)用小角度來逐漸進行，不能急拐或突升突降； 3.糾偏時應(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dn2400軸線位置50管道內(nèi)底高程30、40相鄰管間錯口20(一).管道軸線偏差過大 1.現(xiàn)象： 管道軸線與設(shè)計軸線偏差過大，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

16、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，以保證頂進設(shè)備的安裝精度。 (4).頂進過程中應(yīng)隨

17、時繪制頂進曲線，以利指導(dǎo)頂進糾偏工作。 4.治理方法： (1).重新調(diào)整千斤頂行程、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)認真分析頂進曲線的發(fā)展趨勢，采取適當(dāng)?shù)募m偏量，循序漸進，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

18、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)境情況進行周密細致的調(diào)查，制定切實可行的施工方案，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)的加固保護措施。 (2).設(shè)置測力裝置，以便掌握頂進壓力，保持頂進壓力與前端土體壓力的平衡。 (3).嚴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).在頂進過程中應(yīng)及時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)

19、束及時用水泥或粉煤灰等置換潤滑泥漿。 (5).嚴格控制管道接口的密封質(zhì)量，防止?jié)B漏。 (三) .頂力突然增大 1.現(xiàn)象： 在頂進過程中頂進壓力突然增大。 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，或注入量不足，減阻效果降低，使摩阻力增大。 (4).頂進設(shè)備油泵、油缸、油路發(fā)生故障。 (5).頂進施工中，因故停頂時間過久，潤滑泥漿失水后，使減阻效果降低。 3.防治措施： (1).頂進過程中應(yīng)嚴格執(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

20、).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，及時足量地注入泥漿。 (3).頂進施工前應(yīng)對頂進設(shè)備進行認真的檢修保養(yǎng)。 (4).停頂時間不能過久，發(fā)生故障應(yīng)及時加以排除。 4.治理方法： 發(fā)生頂力過大的情況時，應(yīng)立即停止頂進，查找原因，判明情況后采取相應(yīng)措施進行處理。 (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，造成接口錯位，間隙不均勻，填充材料不密實。 (3).接口或止水裝置選型不當(dāng)。 3.預(yù)防措施： (1).嚴格執(zhí)行管節(jié)和接口密封材料的驗收

21、制度。 (2).嚴格控制管道軸線，按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程進行施工。 (3).在管節(jié)的運輸、裝卸、停放、安裝過程中，應(yīng)做到吊（支）點正確，輕裝輕卸，保護措施得當(dāng)。 (4).認真進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).頂進過程中頂力超過管節(jié)的承壓強度使管節(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).嚴格執(zhí)行各管節(jié)質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)。 (

22、2).頂進時應(yīng)嚴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)運輸過程中應(yīng)采取管墊等保護措施，并應(yīng)做到吊支點正確，輕裝輕卸。 4.治理方法： 應(yīng)認真分析裂縫產(chǎn)生的原因和性質(zhì)，根據(jù)不同受力情況，分別采取不同的治理方法，處理后應(yīng)能保證結(jié)構(gòu)原有的承載能力及整體性。 (六).頂管前端正面土體坍塌 1.現(xiàn)象： 頂管施工中實際出土量遠遠大于理論出土量，且地面有明顯塌陷。 2.原因分析： (1).前端土層性質(zhì)發(fā)生變化，頂進量過小，沒有起到防護和平衡的作用。 (2).敞開式頂進時挖土量過大，或封閉式頂進力小于土體壓力。 (3).遇有流砂情況。 3.預(yù)防措施： (1).頂進施工中應(yīng)采取短開挖、勤頂進的方法，