大直徑管道穿越公路頂管施工技術的探討

1、大直徑管道穿越公路頂管施工技術的探討公路穿越的傳統(tǒng)方法是開挖路面,管線鋪設完成后對路面進行恢復,這種方法造價高,同時會對交通帶來不便,并造成粉塵等環(huán)境污染。公路頂管穿越施工是在管線需要穿越公路的地方安裝砼套管,主管線穿越套管的一種施工方法。這種方法不破壞路面,能保證正常的交通,安全、環(huán)保、經濟。因此以山西省萬家寨引黃工程北干線PCCP輸水工作安裝標公路頂管施工的經驗為例,探討公路頂管施工技術。1 頂管施工的特點1.1 能夠在不破壞路面的情況下穿越公路，不影響正常交通。1.2 套管能夠有效保護穿越公路的主管線，發(fā)生故障時也便于維修。1.3 土方開挖量少，作業(yè)人員少，工期短，節(jié)省投資等諸多優(yōu)點，但

2、頂管施工也存在軟土層中容易發(fā)生不均勻沉降和偏差，且糾偏困難，遇到地下障礙物處理較難等缺點。2 主要施工方法和使用范圍2.1 手掘式適用于能自立的土中，如果在含土量較大的砂土或黏土中，需要采用降水或注漿加固等輔助施工措施。2.2 擠壓式必須在覆土較深且土質又較軟的黏土中才能使用，凡是工具管擠進土里的體積，與其出土口的排出體積比例在95%100%之間的才可使用。出土量太少，地面就極易隆起；出土量太多，地面就會沉降。2.3 半機械式使用范圍和手掘式類似，如果采用局部氣壓的輔助施工措施，則使用范圍會較廣泛。2.4 泥土式使用的范圍更廣泛，而且在想多條件下不需要采用輔助施工措施。2.5 土壓式使用范圍最

3、廣，尤其是加泥式土壓平衡頂管掘進機的使用范圍最為廣泛，可以稱得上全土質型，通常也不用輔助施工措施。3 頂管施工工藝流程 測量放樣施工準備放樣復核挖 坑管材質量檢查 坑支護安裝頂進設備地面設備安裝下管、接口安裝測 量管道頂進推 進頂管進洞檢查頂管全線測量收集資料竣工交驗工作坑回填4 頂管頂進前的準備4.1 測量放樣定位首先對提供的水準點和導線點進行復測，經認可后，定出頂管中心軸線，建立測量控制網。同時在井內適當位置設置好臨時的軸線控制校核點和水準控制校核點，作為頂管施工的控制依據。在頂管施工過程中，需要經常對這些控制點進行復核。4.2 井上地面施工準備在頂管頂進施工前，按要求安裝用電、用水、通道

4、、排水及照明等設備,并且在工作坑上用鋼板或木板搭設15m20m的工作平臺。4.3 井下準備工作及井內布置頂管基座位置按管道設計軸線準備進行放樣、就位、安裝、固定。工作井井內布置主要是后靠背、頂管設備、800t、600T千斤頂、枕木。4.4 在頂管施工前，對參加施工的全體人員進行安全和質量技術交底。5 頂管設備5.1 頂進設備 根據提供的工程地質勘察報告顯示套管在此處在低液限粉土、卵石混合土層中穿越，結合現(xiàn)場實際地質條件、施工條件, 決定采用千斤頂頂進。5.2 主頂進系統(tǒng)主頂進系統(tǒng)采用800T千斤頂頂進，安裝位置與設計圖一致，以使頂進受力點和后座受力都保持良好狀態(tài)。 5.3 出土系統(tǒng)本工程采用汽

5、車吊出土，運至指定地點。6 管子與接口6.1 管子（1）根據設計，本工程頂管施工所用鋼筋混凝土管節(jié)為內徑3000mm管，壁厚280mm頂管，型號為III3000GR2802500, 管受力性能好，接頭穩(wěn)固性高，接口處止水密封性能好。（2）管材運送、起吊均應有專用夾具，擱置時應用方木墊高，防止管鋼板受壓變形。6.2 接口頂進前應對砼成品管、鋼套環(huán)、橡膠密封圈和襯墊從尺寸、規(guī)格、性能、數量等均作詳細調查，必須符合標準設計圖的要求。砼管接頭的槽口尺寸必須正確，光潔平整無氣泡。橡膠圈的外觀和任何斷面都必須質密、均勻、無裂縫、無孔隙或凹痕等缺陷，橡膠圈應保證清潔、無油污，不能在陽光下直曬。 橡膠圈應牢固

6、地粘結在砼管的槽口上，底部粘結面不脫膠、不翹邊。7 工作坑、接收坑位置及開挖尺寸確定7.1 頂管工作坑是頂管作業(yè)現(xiàn)場設置的臨時性設施，包括后背、導軌和基礎等，工作坑是人、機械、材料較集中場所，因此， 選擇工作坑的位置應考慮以下原則：（1）有可利用的坑壁原狀土作后背；（2）工作坑處應便于排水、出土和交通運輸，距電源、水源較近，并且具備堆放少量管材和暫存土的用地；（3）工作坑應盡量遠離建筑物或對其易于采取安全保護措施處。7.2 頂管坑開挖尺寸確定工作坑的尺寸應根據施工方法和設備尺寸，按實際布置的情況確定。（1）矩形工作坑底部尺寸應符合以下要求：B=D1+S式中B矩形工作坑的底部寬度（m）D1管道外

7、徑（m） S操作寬度取2m（2）工作坑深度（H1、H2）應符合下列公式要求：H1=h1+h2+h3、H2=h1+h3式中H1頂進坑地面至坑底的深度（m）H2接收坑地面至坑底的深度（m）h1地面至管道底部外緣的深度（m）h2管道底部外緣底部至軌底面的高度（m）h3基礎及其墊層的厚度。8 工作坑、接收坑開挖及坑壁支護8.1 工作坑、接收坑開挖視地質情況和工作坑深度確定，因本工程地質主要為卵石混合土，厚度4.56.5m之間，且土質較松散，故在距管道底部4.5m以上對工作坑及接收坑進行開挖時開始放坡，坡比1:0.2?？颖谥ёo方式主要取決于施工工藝、坑壁土質、工作坑深度和地下水情況。根據本工程實際地質情

8、況，坑壁支護采用鋼板樁支護（采用159鋼管配合6mm鋼板組成支護體系）或磚(MU10)砌體護壁。板撐支護主要用于土質穩(wěn)定、無地下水、管道埋深較淺的工作坑及接收坑，磚砌體護壁用于土質不穩(wěn)定、管道埋深較大的工作坑及接收坑，具體支護方法根據實際情況確定。8.2工作坑、接收坑的防護工作坑、接收坑周圍必須安裝護欄，護欄應用鋼管制作（鋼管40mm），間距1.5m，當在基坑四周固定時，可采用鋼管并打人地面5070cm深。鋼管離邊口的距離，不應小于50cm。當基坑周邊采用板樁時，鋼管可在板樁外側進行焊接。工作坑、接收坑四周采用鋼板6mm封閉圍擋。工作坑上下應配有梯子，梯子必須有扶手，其跨度尺寸不大于30cm，

9、作業(yè)人員應從規(guī)定的通道上下，不得從非通道進行攀登。為了保證不讓雨水流入工作坑及接收坑，工作坑及接收坑周圍開挖500500mm的排水溝，將雨水引入不影響施工的低洼地帶。若沒有合適的排水渠道時，在排水溝適當部位挖一集水坑，采用水泵將集水排至不影響施工的低洼地帶。9 基礎及導軌安裝9.1 基礎的形式取決于基底的土質、管節(jié)的重量以及地下水位情況，一般有2種形式可供選用：（1）土槽枕木基礎：適用于土質較好，又無地下水，施工管徑較小且頂進方向沒有變化的工作坑。施工時在工作坑底部做3：7灰土墊層，厚度為30cm，然后鋪設方木并聯(lián)接牢固，可在方木上直接鋪設導軌，方便導軌的安裝。（2）混凝土基礎：適用于地下水位

10、高，但地基土味粉細砂或砂土近飽和狀，安裝導軌過程中有可能基礎被擾動。施工時在地基土上直接作混凝土基礎，厚度為30cm，然后將導軌預埋進砼內1/2。9.2 工作坑導軌宜選用鋼質材料制作，并應有足夠的剛度，一般采用鋼軌（槽鋼258）mm，長度以管材長度1.5-2倍為宜；兩導軌距離控制在管外徑的0.45-0.6倍之間，安裝導軌時，應首先利用垂球和直尺確定導軌間距和平面位置，然后根據放樣高程調整導軌高程，兩導軌應順直、平行、等高，其縱坡與管道設計坡度相一致；安裝后的導軌應當牢固，不得在使用中產生位移，應經常檢查校核。9.3 導軌安裝的允許偏差為：軸線位移：左3mm，右3mm；頂面高程：3mm；兩軌內距

11、：2mm。10 后靠背 后靠背是把主頂油缸推力的反力傳遞到工作坑后部土體中去的墻體。根據工程實際地址情況，選用以下方法作為后靠背：10.1 利用坑壁原土作后靠背。后背土壁應鏟修平整，并使壁面與管道頂進方向垂直。具體做法是：在平直的土壁或撐板前橫排15cm15cm方木，與土壁或撐板貼緊，方木前可設置立鐵，立鐵前再橫向疊放15cm40cm橫頂鐵；方木應臥到工作坑底以下一定深度（1m左右），使頂鎬的著力中心高度不小于方木后背高度的13。10.2 利用混凝土墻（厚度為500mm700mm之間）作后靠背。由于主頂油缸較細，對于后靠背的混凝土墻來說只相當于幾個點，如果把主頂油缸直接抵在座墻上，則后座墻極易

12、損壞，為防止此類事件發(fā)生，在后座墻與主頂油缸之間，再墊上一塊方木靠背，以免后座墻損壞。11 管道頂進管道運至施工現(xiàn)場，經專職人員檢驗合格后，用80t汽車吊把管道從運輸車輛上卸下，直接置于工作坑的導軌上就位或有序擺放在工作平臺周邊。第一節(jié)管道就位后做為工具管，嚴格測量管體中心及前后段管底高程，確認合格后開始頂進。管前挖土采用人工進行開挖，土質良好情況下超越管端3050cm，考慮到管道自重因素，挖土時管底高程在允許偏差+40/-50mm的基礎上適當抬高2030mm。頂進管道時，在兩管的接口處加多層膠合板襯墊。橡膠圈表面和插口工作面應涂刷無腐蝕性的潤滑劑。管道頂進完后，對每個管道接口處測量其中心位置

13、和高程。對于存在的頂管偏差采用小千斤頂進行糾偏。糾偏合格后經監(jiān)理工程師檢驗同意，拆除靠背、頂管設施等。 12 頂管頂進技術措施12.1 對不良地質土體段的頂進對于遇到軟粘土、漂石及其它不良地質情況，采用暗挖法施工，根據設計圖紙襯砌斷面做好襯砌后再行頂進,將襯砌部位進行回填灌漿。對于在頂管施工時出現(xiàn)地下水的下窯煤礦施工段，不得進行帶水作業(yè)，在工作坑及接收坑內分別設置截水坑，根據水量大小配備水泵等排水設施，將地下水位降至管底以下不小于0.5m處，且防止其它水源進入頂管的管道。12.2 軸線控制工具管出洞后的軸線方向正確與否，對以后管節(jié)的頂進將起關鍵的作用。實現(xiàn)管節(jié)按頂進設計軸線頂進，做好頂進軸線偏差的控制和糾偏量的控制是關鍵。 要嚴格按實際情況和操作規(guī)程進行，微糾不得大于0.5。防止工具管大幅度糾偏造成頂進困難 。12.3 頂管頂力控制頂管頂力計算推力的理論計算：F=F1+F2其中F-總推力 F1-迎面阻力 F2-頂進阻力F1=/4*D2*P（D-管外徑3.56m P-控制土壓力）P=K0*r*HK0一靜止土壓力系數，取0.35H-地面至千斤頂中心高度，取最