大直徑雨水管頂管及曲線頂管施工技術

1、第1期施工技術論文集-市政橋梁總師辦大直徑雨水管頂管及曲線頂管施工技術摘要：介紹了上海浦東新區(qū)張江集鎮(zhèn) 1# 2# （合建）泵站的雨水進水管，管徑 DN2700和DN3000的大 直徑頂管以及管徑DN1800的曲線頂管在復雜環(huán)境下的施工技術， 由于施工措施合理，使頂管精度達到規(guī)范要求，順利貫通，為類似工程施工積累經驗。關鍵詞：排水工程；大直徑頂管；曲線頂管；施工技術；施工措施；上海市浦東新區(qū)摘自：城市道橋與防洪.2005.第6期1工程概況某雨水泵站工程包括雨水泵站和雨水 管道兩部分。雨水管道有高科路東端工作井 到泵站的DN2700頂管，西北方向高斯路的1#接收井到2#工作井的DN1800曲線頂

2、管、西 南2#接收井到2#工作井的DN2400頂管，2# 工作井到1#工作井的DN3000頂管和1#工作 井到泵站轉折井的 DN3000頂管（詳見圖1）1#工作井DN3000-1 34頂管2#工作井高科路11千mDN1800-13.33直線頂管DN1800-20.78直線頂管工作井泵站轉折井2#接收井曲）、 當飛雨水 泵站管1#接收井（原井改造）圖1泵站雨水管道平面圖2工作井施工2.1 施工順序該工程按照設計圖紙，結合現場實際 情況決定各工作井施工順序為先逆作法施 工1#工作井，再逆作法施工2#工作井，最后 逆作法施工2#接收井，1#接收井屬原井改造， 泵站轉折井隨泵站施工完成。頂管施工順序

3、為：從1#工作井先頂進 DN3000管，穿越馬家浜進入 2#工作井，再從2#工作井頂進DN1800曲線段，再從 2#工作井頂進 DN2400 管進入2#接收井，最后從1#工作井頂進DN3000管，進入泵站的轉折井。2.2 工作井基坑SMWW：法樁圍護施工技術工作井為圓形井，基坑內徑 10.6m, 開挖深度13.62m, SMWW：法樁（1200雙頭 水泥攪拌樁一隔一跳插 HN500X 200型鋼）圍護。0.5m。攪拌樁比H型鋼深2nl樁頂圈1200mm地面標高5.12m,卸載3m深至2.12m, x 600mm圈梁面標高 2.12m。（見圖2）卸載寬6nl卸載后基坑開挖深度 10.62m。H2

4、.2.1型鋼長18.50m,頂標高2.62m,伸出圈梁面內襯結構阿鋼HN500*20。l/ 2.120mA-A圖2工作井基坑圍護 AU6U1On5009攪拌樁施工工藝流程水泥攪拌樁二次噴漿三次攪拌為宜，施 工流程如下:用水準儀、經緯儀校正漿液配置測量放樣*溝槽開挖立攪拌樁機就位噴漿攪拌提升復攪下沉噴漿攪拌提升樁機移位 *下一樁位施工 2.2.2 HN500 X 200 型鋼插入把H型鋼焊接至18m長樁架就位用水準儀及經緯儀定位 H型鋼 H型鋼打入或振動壓入制作鋼筋混凝土圈梁600mrtK1200mm2.3 工作井內襯結構墻逆作施工技術結構全高10.62m,分四段施工。圈梁和第一段，標高 2.1

5、2m0.00m,挖土，澆筑內襯墻和圈梁；第二段，標高0.00m-3.90m ,挖土，澆筑內襯墻；第三段，標Wj -3.90m -6.50m ,挖土，澆筑內襯墻；第四段， 標高-6.50m-8.50m , 挖土，先澆墊層和底板，再回筑第四段內襯 墻。每節(jié)內襯結構段的施工，土方挖到分 段標高后，沿基坑周邊往下挖 0.8m寬1m深 的溝槽，焊接內襯墻結構鋼筋，其豎向鋼筋 下端分別伸入溝槽 0.3m和1m然后對溝槽 分層回填黃沙夯實，再 50mm厚C10碎墊層 鋪平到開挖面，接著安裝節(jié)段模板， 澆注節(jié) 段碎。節(jié)段施工縫的止水，是在節(jié)段底部碎 墊層面，靠內排鋼筋安設一圈 150mm< 150mm

6、的木條。木條于下一節(jié)段土方開挖時扣出， 形成節(jié)段間高低差止水縫。（見圖3）地面卸載標高2.12m樁頂圈梁內襯墻150*150木條首層開挖面標高0.0050厚硅墊層SMWZ法樁砂溝1200800圖3內襯墻第一節(jié)段施工3大直徑（DN300。直線頂管主要施工技術 3.1頂管掘土機型式選用頂管掘進機的選型，針對該工程覆土層 厚（23）D,D為頂管內徑，“F”型鋼筋混凝 土承插管，沿線地面建筑物雖不多，但在頂進過程中，要穿越馬家浜河，河中覆土厚度 約h=22.5m ,過河之后要在張江路下穿 過，進人2#工作井，張江路兩側各種管線較 多，需要保護，根據這個特點，選用多刀（四 個小刀盤）土壓平衡掘進機。此種

7、掘進機糾 偏靈活，方向容易控制，對土體擾動小，地 面變形小，排除障礙物能力強。3.2工具管的出洞技術3.2.1 工具管進出洞地基加固措施頂管施工中的進出洞是一項很重要的 工作，由于頂管所處的地層含水量大，擾動 后易塑流的特點，為防止機頭進出洞時地下 泥水的涌入，確保機頭進出洞時的安全性和 可靠性，我們采用壓密注漿技術對進出洞口 周圍的土體進行“窗”式加固措施，加固范 圍為上下左右超出洞口邊 2.Om、軸線方向 伸出攪拌樁3.Om。加固后，使這一部分土 體在工具管進出洞開洞時，不發(fā)生土體塌方 現象。3.2.2 工具管出洞技術措施工具管全部安裝調試完畢后，準備頂進 前，采取如下技術措施：(1) 管

8、頂進至離洞口 0.51.0m處 停止。(2)按照原設計要求，在出洞前將H 型鋼全部拔除。為確保安全，增大后靠背承 受的頂力，后靠背位置處型鋼待頂進完成， 再將其拔除?？紤]到 DN3000頂管預留洞口 直徑為4.0m ,該范圍內共計有 45根H 型鋼，如果全部拔除型鋼后，該范圍內的攪 拌樁將被破壞，從而人工進行開洞的時候， 帶來一定的安全隱患(如攪拌樁土體塌落 等)，故決定兩個洞口處各留2根H型鋼，暫不拔除，待開洞鑿除攪拌土后再將其拔 除。(3)在確保安全的情況下，用空壓機 鑿除井壁洞口，將鑿除物清理完畢。(4)為防止工具管出洞時產生叩頭現 象，采用延伸導軌，并將前3節(jié)鋼筋混凝土 管與機頭做成可

9、調節(jié)的剛性連接。(5)推進工具管，直到洞口止水圈能 止水為止，靜候 34h,測出靜止土壓力， 結合理論數據定出推進土壓力控制值。(6)繼續(xù)前推工具管，在安裝第一節(jié) 管前，應將工具管與導軌之間進行限位焊 接，以免在管頂縮回后，由于正面土壓力的作用，將工具管彈回。3.3 工具管的進洞技術方案(1) 當工具管推進至距接收井壁3050cm時，停止推進。(2)在確保安全的前提下，拔除洞口 H型鋼，用空壓機鑿開壁洞口，速將工具管推進接收井。(3)繼續(xù)推進，直至推進至設計要求 位置為止，將工具管與最后一節(jié)頂管脫離。(4)將工具管吊起，將井內雜物清理 完畢，然后將頂管外壁與預留孔間間隙堵 住，并安插女?內徑為

10、 2cm引水管。(5) 洞口止水圈裝置。3.4 頂力的理論計算1 #頂管工作井2#頂管接收井段的頂 力。F=F+ F2=2980+1180=4160kN式中：F1正面阻力F2一頂管周邊摩擦力頂管實際最大頂力為 3750kN,理論值 偏大11%工作井內布置 4只頂力千斤頂，每只 千斤頂頂力2O00kN)3.5 中繼間設置根據設計院提供的資料，工作井所能承 受的最大頂力為480t (小于管材縱軸最大允 許軸力)，由于泥漿剪力取小值，為安全起 見當總推力達到中繼間總推力的70%寸，開始安置中繼間，在長距離大口徑的頂管中、： 中繼間的安放相當關鍵，在該工程中，頂管的長度為134m ,由于泥漿套性能良好

11、，在 頂進了 6Om之后，頂力增加很小，雖然在中 間設置了中繼間，但一直沒有啟用，直至頂進2#工作井。3.6 頂管穿越馬家浜頂管穿越馬家洪河道時，考慮到最大覆 土為3m,屬于淺覆土。在穿越河道時，采取 以下二種措施：（1）當頂近至河道邊時，放 慢頂進速度，一般頂進速度為每分鐘33.5cm ,由于在穿越河道時考慮到覆土層較 淺，頂進過快會使河道底土體開裂，故采取放慢頂進速度，控制在每分鐘12cm； （2）減小同步注漿壓力，一般注漿壓力為 0.1 MPa ,過河道時注漿壓力控制在0.050.07MPa并隨時觀測頂管工具管內壓力表的變 化及工具管和管節(jié)接口是否滲水。一旦發(fā)現有滲水現象，立即停止頂進。

12、4 DN1800鋼筋混凝土曲線頂管施工技術 4.1工程概況該曲線頂管工程位于張江路2#工作井至高斯路1#接收井，全長215.5m,其中進出 洞口為兩段直線段，長度分別為21m 13m；曲線段長181.5m,曲線半徑為 450ml頂管 覆土層平均厚為 H =6.8m,管徑DN1800mm 管材選用“ F”型鋼筋混凝土承插管。頂管兩側為一排居民樓，相距10m左右， 由于相距較遠，在頂管施工時對居民樓影響 較小，并且在頂管施工前，做了詳細的勘察 工作，對年代久遠的地下管線進行保護，工具管選型同DN3000頂管。4.2 曲線頂進推力的理論計算全程頂進阻力F =Fq+ F1+ F2= 312+463+2

13、708=3483 kN式中：F 0工具管頂面阻力F1直線段管壁綜合摩阻力F2曲線段管壁綜合摩擦力 4.3中繼間設置根據總推力及工作井后靠背所能承受的最大頂力以及管軸向允許推力， 取工作井 所能承受的最大頂力為 3700kN （管材大于 此值），而頂進總頂力為3483 kN,基本相近。 故在曲線中間設置一個中繼間， 完成了該段 曲線頂進。4.4 管接口接縫張開計算管外接縫最大（S）S=（LX D）/（R r。）二（2.0 X 2.16）/（450 1.08） =9.62mm管內接縫最大張開計算（S2）S=LX（D t）/（R r。）=2.OX （2.16 -0.18）/（450 -1.08） =

14、8.82mm管內接縫最小張開計算（S3）S=LXt/（R r。）=2.0X 0.18/（450 -1.08） =0.8mm4.5 曲線頂管管縫控制曲線頂管的管縫控制非常重要，如果管縫張不開就形不成曲線，張開過大，將造成頂管縱向失穩(wěn)，特別在粉質粘土中頂管，在管縫形成后，如果糾偏控制得不好，其偏離趨勢會越來越大，雖然可以通過糾偏千斤頂 糾偏，但這種偏差不是一下子能糾回來的， 這樣頂管的線形往往形成蛇行，而且最大偏差值往往超過規(guī)范允許范圍，如果管縫張開 過大，會給工程帶來危險，故在該工程中管 外最大開口間隙控制在20mm值，以避免頂管接口張縫過大造成滲漏。該DN1800頂管最小曲率半徑：Rmin=

15、（LD+ S1r。）/ S 1=217m4.6 曲線頂管的測量曲線頂管工程的測量是整個頂管工程 質量的關鍵，它的實施好壞影響到管線線形 的圓順，甚至影響到頂管的順利貫通。因此 要精心實施確保無誤。該工程曲線測量包括高程測量和左右 偏差測量兩部分：(1)高程測量較簡單，在地面上把永 久性水準點引測至井邊，通過垂直吊鋼尺引 測至井下，設臨時水準點。再在管道內架設 水準儀測至機關內標靶，即可知道工具管高 程偏差。此水準還可從工具管測出來，閉合 差按二級水準控制。(2)左右偏差測量較復雜，在直線頂 管中，我們可以在后座設一激光經緯儀，在滿足通視的條件下，直接看工具管內標靶就 可知道左右偏差，而曲線頂管

16、卻做不到，因為管線線形是圓弧形的， 后座內激光經緯儀 不能一鏡子看到底。因此需在管道內布置移 動測站。(3)我們在井內后座處設置一個固定儀器墩，上架測距儀(測角精度2 ",測距精度3+5pp):在管道內布設移動測站，采用 弧形鋼板固定在管壁上； 在井邊設置固定腳 架，上架棱鏡，這樣管道內就布設成了延伸 導線，按導線法進行測量。方法是從井內測 井邊固定棱鏡，作為起始導線邊，然后從井 內測管道內第一臺全站儀，通過導線法傳 遞，一直測到工具管內棱鏡，通過測量專用程序算出管中心坐標，與設計坐標比較，得出工具管的實際偏差。(4)井邊棱鏡的坐標和井內對中儀器 墩中心坐標通過地面上已知的控制點放設

17、， 方法是三角測量，其誤差控制在允許范圍 內。此兩個坐標是工程曲線管測量的關鍵， 需定期復核，一般每 50m復核一次，進洞前 加密測量。根據復核的結果修正起始點坐 標。(5)接收井預留洞間隙：考慮到施工 存在誤差，機頭操作也存在誤差，我們把管 內導線測量誤差控制在1 = ± 25mm頂進誤差2=±50mm , =1十 2= ± 75mm ,因 此預留貫通洞，每邊富裕量定為75100mm是合適的。4.7減阻泥漿的運用頂進施工中，減阻泥漿的運用是減少頂 進阻力的主要措施， 頂進時通過管節(jié)上壓漿 孔，向管道外壁注入一定量的減阻泥漿，在管道外圍形成一個泥漿套，頂管頂進時在泥 漿中形成一組剪切面， 從而減少頂進時的頂 力，泥漿套性能的好壞，