管道的不開槽施工法

1、管道的不開槽施工法-掘進(jìn)頂管法在唐山市西效熱力管線中的應(yīng)用王燕唐山市西效熱力管線（二）工程是管鐵公司于九五、九六年期間施工的城市供熱管道之一。供回水管線直徑DN=900mm，管道平均埋深4.5m。此管線位于唐山市西效友誼東側(cè)，沿途穿越新華道與友誼交叉路口。此處位于唐山市的繁華街道，在施工中既要保證交通車輛的暢通無阻，又要保證管道在預(yù)定工期內(nèi)安裝完畢，故在管線穿越新華道路段采取了掘進(jìn)頂管施工方法進(jìn)行施工。掘進(jìn)頂管的工作過程分為五個(gè)主要步驟。第一步選擇工作坑的位置、計(jì)算工作坑開挖尺寸、開挖工作坑及工作坑加固，并按設(shè)計(jì)管線的位置和坡度在工作坑底修筑基礎(chǔ)。引進(jìn)中心樁和高程樁。第二步，導(dǎo)軌輔設(shè)。導(dǎo)軌按計(jì)

2、算的中心距鋪設(shè)在基礎(chǔ)上，管子安裝在導(dǎo)軌上。第三步，頂進(jìn)設(shè)備的選擇與安裝，通過頂力計(jì)算選擇頂進(jìn)設(shè)備，設(shè)備的安裝坡度也應(yīng)與設(shè)計(jì)管線坡度相同。第四步，管了頂進(jìn)前，管端的坑道開挖。第五步，管道測(cè)量和誤差校正。一、工作坑：1、工作坑選定：16m21m接收坑接收坑環(huán)島友誼路友誼路新華道新華道15#小室圖1： 頂管工作坑位置工作坑選擇在管線設(shè)計(jì)坡度低的一側(cè)或選擇在井室的位置，工作坑開挖前要對(duì)地下情況進(jìn)行勘探，確定頂管沿程無地下障礙物并放出工作坑開挖外邊線，再進(jìn)行開挖。99bbBBDD500mmmmHh3 h2 C D h121377588610圖2：工作坑的底寬和高度1撐板 2支撐立木 3井點(diǎn)降水主干管 4

3、導(dǎo)軌 5基礎(chǔ) 6墊層 7頂進(jìn)管管子 8水箱 9井點(diǎn)降水吸水管 10橫撐鋼管E本段頂管的工作選擇在15#井室的位置，因?yàn)檫@樣可以減少土方的開挖量。爾后根據(jù)選定的工作坑開挖的外形尺寸進(jìn)行開挖，工作坑具體尺寸如圖2所示：工作坑寬度的計(jì)算：W=D+2B+2b+E式中：D管道外徑1200mmB工作寬度800mmb支撐寬度200mm 得W=4.200m工作坑長度計(jì)算：長度L=a+b+e+f+1.5H 式中：a砼后座墻厚度800mmb鋼板樁靠背厚度200mme千斤頂長度0.8mf頂鐵長度1.5mH單根管長度為3米得L=7.8m，故此工作坑長度為7.8米，寬度為4.200米。接收坑的尺寸為：長度為5米，寬度為

4、4.200米。深度為6.5m，接收坑與工作坑同樣進(jìn)行加固在管子頂進(jìn)過程中要仔細(xì)觀察鋼板樁等是否產(chǎn)生位移，如有位移產(chǎn)生，應(yīng)及時(shí)采取措施，重新進(jìn)行加固。工作坑開挖為直槽開挖，密撐支護(hù)。本工作坑為雙向工作坑，首先進(jìn)行南段頂管施工，南段全部頂進(jìn)后再進(jìn)行北段的頂進(jìn)工作?；A(chǔ)：工作坑基礎(chǔ)根據(jù)具體地質(zhì)情況可選用天然地基或砼基礎(chǔ)，枕木規(guī)格為200*200*2000mm?？勘常嚎紤]到施工的安全可靠性，頂管靠背采用整體形后靠背。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：U型頂鐵方木200200方木200200千斤頂500t順鐵DN200鋼板=16mm導(dǎo)軌鋼筋混凝土管鋼板樁靠背砼后座墻800mm環(huán)形頂鐵圖5：工作坑示意圖2工作坑、接受坑的

5、加固措施：由于工作坑開挖的土質(zhì)為砂土，并且地下水位在2m左右，所以對(duì)工作坑采取加固和支護(hù)措施，支護(hù)型式如圖2中所示，側(cè)壁使用鋼板、支撐立木（方木）和橫撐鋼管（1594.5）進(jìn)行加固，防止塌方。工作坑基礎(chǔ)采用混凝土基礎(chǔ)?；炷粱A(chǔ)厚為200mm，下面墊100mm厚碎石墊層?；A(chǔ)頂標(biāo)高與混凝土管底標(biāo)高間距為23mm。且在施工過程中配合人工針狀管井點(diǎn)降水措施，保證地下水位降至墊層以下500mm，直到頂管施工全部完畢，再停止降水。因頂管部位土質(zhì)較軟，考慮到施工的安全可靠性，頂管靠背采用裝配式鋼板樁靠背。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖6：整體形后靠背示意圖2004000mm4000mm二、導(dǎo)軌的選擇計(jì)算考慮頂進(jìn)的

6、砼管管徑為DN1200，故導(dǎo)軌選用24kg/m重型導(dǎo)軌，鋼軌輔設(shè)在工作坑的枕木基礎(chǔ)上，并通過經(jīng)緯和水準(zhǔn)對(duì)軌道安裝進(jìn)行控制。枕木基礎(chǔ)的安裝坡度與管道一致，導(dǎo)軌的間距由下式計(jì)算得出：A=a+ （D+2t）（h-c）-（h-c）2式中 D管道內(nèi)徑 （米）t管道壁厚（米）h導(dǎo)軌高度0.107（米）c管壁與基礎(chǔ)面的間隙（約為1-30mm）取30mm。a導(dǎo)軌寬度51mm（米）得A=51+297.7=348.7mm。如下圖7所示DAHc三設(shè)備選型及安裝、頂進(jìn)設(shè)備選型計(jì)算：（因?yàn)閹醉?xiàng)頂管中，唐豐路段頂管距離最長，設(shè)備按此段進(jìn)行選型，亦能滿足其它段的施工）P=fD12+（2H+D1）tg2(45-/2)+/D1

7、L+PF式中P-管外徑與土之間的磨擦力，即頂力PF-管端切土阻力，PF=DavtR=3.1410.01500=15.7kNf-土與管壁的磨擦系數(shù)，取0.3。-管道所處土層的重力密度（KN/m3），取18 KN/m3D1-管道外徑1.2 mH-管頂履土厚度（m）取5m；- 土的內(nèi)磨擦角，取30；-管子單位重量，2.465kg/m；L-頂進(jìn)長度，取21m；P-5711.8KN。經(jīng)計(jì)算得出本工程頂管最大頂力值為：5711kN，采用我公司頂管設(shè)備100t的液壓千斤頂（QYS系列）二臺(tái)；配套選用電動(dòng)高壓液壓泵（P=50Mpa）二套，以保證管道順利頂進(jìn)。、千斤頂安裝根據(jù)受力分析，頂管管道中心以下R/4-R

8、/5位置為受力中心點(diǎn)，因此千斤頂安放的中心高程為頂管管道中心以下R/4-R/5位置。千斤頂安裝選用8-12t吊車吊裝，安裝完畢后應(yīng)檢查千斤頂?shù)姆€(wěn)定性。電動(dòng)超高壓液壓泵應(yīng)安裝在工作坑以外，并應(yīng)保證油路暢通，不影響坑內(nèi)頂管施工。、吊裝設(shè)施頂管管徑為D2600，長為3米，制作長8m，高4m的龍門架兩個(gè)，用I16工字鋼做軌道梁，構(gòu)造圖如下圖7所示：8m4m=16mm221335I26在頂管的垂直面內(nèi)與龍門架相交處設(shè)一臺(tái)5t的電動(dòng)葫蘆，該電動(dòng)葫蘆用于吊裝管道及出土。、頂鐵順鐵采用2196無縫鋼管，兩端用230230，=20mm鋼板滿焊封死，其長度規(guī)格為L=300mm、450mm、600mm、800mm、

9、1000mm；其中L=300mm、L=450mm各為六塊，L=600mm、L=800mm各為四塊，鋼筋砼管用環(huán)形頂鐵一塊，U型頂鐵三塊。橫鐵采用兩根I25工字鋼。為保證砼管口受力均勻，不致破壞管口，在管口處加環(huán)形墊鐵。、導(dǎo)軌安裝導(dǎo)軌沿管道頂進(jìn)坡度方向鋪設(shè)，安裝時(shí)每條導(dǎo)軌選6-8個(gè)點(diǎn)，測(cè)出其標(biāo)高，檢查安裝質(zhì)量，以保證導(dǎo)軌高程；兩個(gè)軌道應(yīng)齊平，以保證頂管時(shí)的高程準(zhǔn)確，兩軌中心線與管道中心重合。軌道安放調(diào)正后，用道釘固定在木筏基礎(chǔ)上，或焊接在混凝土基礎(chǔ)預(yù)埋件上。、靠背安裝頂管所用靠背采用鋼板樁，以鋼筋混凝土后座墻為承力終點(diǎn)，后座墻以C25鋼筋砼澆注。后座墻強(qiáng)度達(dá)到100%強(qiáng)度，方可支后背，支后背時(shí)要

10、保證各構(gòu)件間的間隙幾乎為零，并且牢靠，且后背就垂直頂進(jìn)設(shè)備，后背與后座墻之間的間隙用C10素砼澆實(shí)，可壓縮性小于0.1-2mm。、工具管根據(jù)本地區(qū)的地質(zhì)條件，以及管道頂進(jìn)位于正在運(yùn)行的公路之下，為保證施工人員的生命安全及施工質(zhì)量，正常的交通運(yùn)行，頂管時(shí)管前工具管采用土壓平衡式工具管（型號(hào)為HKT型）。施工時(shí)要通過調(diào)節(jié)主油缸的推進(jìn)速度和調(diào)節(jié)螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速的方法控制好攪拌艙的土壓力。四、管子頂進(jìn)的控制與管前出土、中心樁、標(biāo)高樁為保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，在工作坑內(nèi)由地面引入兩個(gè)永久性控制樁，中心樁、標(biāo)高樁的引入如下圖8所示：中心樁、標(biāo)高樁的引入圖經(jīng)緯儀水準(zhǔn)儀花桿、頂進(jìn)A、頂管時(shí)管道頂進(jìn)方向?yàn)樽韵掠蜗蛏嫌雾?/p>

11、進(jìn)。即由路西向路東頂進(jìn)。B、工作開始時(shí)，先拔出鋼板樁露出洞口，并將拔出的鋼板樁重新固定，以防鋼板樁下落。C、鋼板樁拆除露出洞口后，立即進(jìn)行頂管施工。工具管開始頂進(jìn)510m范圍以內(nèi)，允許偏差應(yīng)為：軸線位置3mm；高程0+3mm。當(dāng)超過偏差范圍時(shí)應(yīng)采取糾正措施。D、頂進(jìn)開始時(shí)要嚴(yán)格控制每次頂進(jìn)深度，以每次300mm為宜。在管內(nèi)挖土?xí)r，應(yīng)從上向下挖掘，嚴(yán)禁自下向上挖掘，以免出現(xiàn)人身傷亡事故；頂進(jìn)過程進(jìn)入正常狀態(tài)后，可延長每次頂進(jìn)長度，但頂進(jìn)長度應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況確定，且不宜超過500mm。E、頂管管節(jié)接口應(yīng)按下列規(guī)定進(jìn)行：頂管套管采用雙插口砼管，其接口形式為鋼板外套環(huán)，在管段頂進(jìn)前需進(jìn)行接口，鋼套環(huán)在套

12、入之前，要注意密封膠圈的安裝方向是否正確，安裝時(shí)不能讓膠圈擠出，否則會(huì)漏水，為了使安裝順利，可在膠圈外涂一層潤滑劑，如肥皂水等。管與管之間加設(shè)彈性墊片，墊片安裝時(shí)避免里出外進(jìn)，要與管內(nèi)外徑保持一致。五、管道測(cè)量和誤差校正頂管測(cè)量分中心測(cè)量和高程測(cè)量兩種。管道頂進(jìn)開始時(shí)每300mm測(cè)量一次，當(dāng)管道頂進(jìn)進(jìn)入正常階段后，每600800mm測(cè)量一次。中心水平測(cè)量使用經(jīng)緯儀或重錘。重錘檢查的是工作坑相對(duì)兩壁的兩個(gè)中心釘連線，用垂球下引，然再引中心線進(jìn)入管內(nèi)，在最前端管放一水準(zhǔn)中線尺，引進(jìn)管內(nèi)的中心線交于此中心線上，就可測(cè)出中心水平誤差值。當(dāng)管道全部頂進(jìn)完成后，應(yīng)在每個(gè)管節(jié)接口處測(cè)量其軸線位置及高程，有錯(cuò)

13、口時(shí)要測(cè)出相對(duì)高差。頂管施工前，對(duì)穿越管線，路面高程進(jìn)行測(cè)量記錄，并在頂管施工過程中對(duì)路面高程進(jìn)行定期測(cè)量觀測(cè)，控制路面隆起在40mm之內(nèi)，最終沉陷在60mm以內(nèi)（施工結(jié)束后6個(gè)月的測(cè)試值）。、糾偏管道頂進(jìn)過程中，產(chǎn)生頂管的誤差原因很多，大部分是由于坑道開挖形狀不正確引起的開挖時(shí)不注意坑道形狀質(zhì)量，坑道一次挖進(jìn)深度較大，或塊狀的硬質(zhì)土，都會(huì)導(dǎo)致開挖形狀不正確，工作面土質(zhì)不均勻，管向軟土一側(cè)傾斜，千斤頂安裝位置不正確導(dǎo)致管受偏心頂力，并列的兩個(gè)千斤頂?shù)某龀潭炔灰恢拢軆蓚?cè)順鐵長度不一致，后背傾斜，以上情況均可導(dǎo)致頂管誤差。在弱土層或流砂層內(nèi)頂進(jìn)，管端容易下沉，當(dāng)挖出的土方?jīng)]有及時(shí)運(yùn)出，堆積在管前端，使管端下陷，頂力作用點(diǎn)在管壁與坑壁摩擦力合力的軸線上，產(chǎn)生頂力偶，均會(huì)產(chǎn)生向程誤差的因素。誤差在很小時(shí)就應(yīng)校正，隨時(shí)注意，保證第一節(jié)管的位置正確，就可以保證全段管的位置偏差控制在允許值范圍內(nèi)，如果發(fā)生水平或高程誤差，則要采取校正措施。頂管出土，頂進(jìn)管內(nèi)的水平出土采用人力小推車運(yùn)輸，工作坑內(nèi)垂直運(yùn)輸采用電動(dòng)葫蘆，運(yùn)至地面，汽車運(yùn)輸至棄土點(diǎn)。管道穿管施工完畢后，在頂管工作坑內(nèi)砌檢查井，并將接受