鋼筋混凝土管頂管施工方案

1、市天然氣利用工程南門至土華線路施工工程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）： 4+7005+435、7+981.048+151.87。二、現(xiàn)場施工條件分析：1.4+700 5+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

2、為塘西酒家停車場，且地下管線非常密集，不適宜做工作坑，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 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

3、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 , 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。1市天然氣利用工程南門至土華線路施工工程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

4、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，故12（1-e ）× RF =/4DD工具管外徑（ M）； 1.5+0.3=1.8M 。e開口率 e=S1/S 2=1.3273 ÷2.545=0.5215 。S1工具管開口面積； ( 取直徑 1.2M，0.7854 ×1.3 ×1.3=1.3273M2)S2工具管橫截面積（管道外徑) ；0.7854 ×1.8 ×1.8=2.545M 2。22R擠壓阻力（ KN/M），

5、取 R=400KN/M；故： F =3.14 ÷(4 ×1.8 ×1.8)×（ 1-0.5215 ）× 400=0.186（KN）。1F2管道摩擦阻力（ KN）：公式： F2=f 2.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，由于該工程采用觸變泥漿減阻措施，故f 2=.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=·D·f ·L=3.14×1.8

6、 ×5×130=3673.8（KN）?？傢斄?F=F1+F2=0.186+3673.8=3673.99(KN）。2市天然氣利用工程南門至土華線路施工工程（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. 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 YDT4

7、000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60 701005242 370 801005241.5 280 901006142 390 1001006141.5 2注：1 . 泥漿要充分拌和并停滯12 小時(shí)以上方可使用。2. 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(shí)壓力控制在0.1

8、0.2Mpa 左右。3 . 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。3市天然氣利用工程南門至土華線路施工工程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

9、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 : L b1+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

10、，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+8+1.657+0.5+0.8=12.4M取 L=12.4M2. 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+（2.0 2.4 ）深工作井： B=2D+（2.0 2.4 ）4市天然氣利用工程南門至土華線路施工工程式中： B工作坑（井）的寬度（M）；D 管道的外徑（

11、 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，即?。築=1.5D+（2.0 2.4 ）=1.5 ×1.8+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 厚鋼板預(yù)留孔洞C30 鋼筋混凝土mm14200004mm0碎石基層0500L5500（三）

12、. 頂進(jìn)后背墻設(shè)計(jì)：1. 選用尺寸： 3500mm×3500mm×1000mm；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。5市天然氣利用工程南門至土華線路施工工程六、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

13、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

14、.5 米應(yīng)對高程及軸線復(fù)核一次。八、頂管糾偏：6市天然氣利用工程南門至土華線路施工工程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

15、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：7市天然氣利用工程南門至土華線路施工工程(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

16、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

17、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：8市天然氣利用工程南門至土華線路施工工程(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

18、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，

19、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。(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)。9市天然氣利用工程南門至土華線路施工工程(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

20、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)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。10市天然氣利用工程南門至土華線路施工工程(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。或軸線偏差過大，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