鋼筋混凝土管頂管施工方案

1、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、工程概況：埋設在番禺區(qū)迎賓大道快車道及路口的管段，由于路權單位（番禺區(qū)交通投資建設有限公司）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， 采用頂 鋼筋砼套管， 在套管內(nèi)安裝燃氣管道的施工方法。具體位置（樁號）： 4+700 ? 5+435 7+981.04? 8+151.87 。二、現(xiàn)場施工條件分析：1.4+700 ? 5+435段：該段包括兩個路口及快車道，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處為塘西酒家停車場，

2、且地下管線非常密集，不適宜做工作坑，因此，該段管線應延長至 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，在該處做工作坑（ 2 # 坑：由于該處為轉(zhuǎn)點，故該坑只能做一個方向頂 進，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 個地方均沒有地下障礙，同時可利用一半人行道， 減少快車道占用面積。 接受 井在工作坑之間按現(xiàn)場實際布置，單向頂進最大長度130 米。3 、7+981.04 ? 8+151.87段：7+981.04為綠化帶，地下管線較少 （ 只有一 條電力電纜 ，可采取保護措施 ）,可做

3、頂管工作坑； 8+121處地下管線較多，不宜做工作坑，應將頂管段延長至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 DN1500MI 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4.最大頂力計算及設備選型：按最大單向頂進長度130M管頂埋深 5M 計（ 1）.頂力計算：對于頂力的計算，管徑、埋深、頂進長度、土質(zhì)、是否采用減阻礙措施，挖土工藝等都對頂力具有一定的影響，頂管的總

4、頂力主要分為兩個部分：正面阻力和四周的摩擦力，即總頂力 F=F+F 2 。FI工具管的正面阻力（KN ），由于該工程采用擠壓式工具管，故Fi= n/4D 2 （ 1-e ） X RD 工具管外徑（ M ） ; 1.5+0.3=1.8M。e 開口率e 二 S/S 2 =1.3273- 2.545=0.5215。2S 1 工具管開口面積；（取直徑 1.2M , 0.7854 X 1.3 X1.3=1.3273M）S 2 工具管橫截面積（管道外徑）；0.7854 X 1.8 X 1.8=2.545M2。R 擠壓阻力（ KN/M ），取 R=400KN/M故： F1 =3.14- （ 4 X 1.8

5、X 1.8 ） X（ 1-0.5215） X 400=0.186（KN 。F2管道摩擦阻力（KN :公式： F2 =f 2.L。L 管道總長度（130M；f 2 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= n .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/M 2 ）；故： F2 = n ?D - f ? L=3.14X 1.8 X 5X 130=3673.8（KN ?？傢斄?F=F+F 2=0.186+3673.8=3673.99 （KN ）。

6、(2) .頂管設備選型：從上面的計算結果可知，本工程的最大頂力為3673.99KN 。為保證管道頂進時頂力有一定的富余系數(shù)，在選用頂管設備時，每坑采用2 個 400T 的千斤 頂。單向頂進長度超過90M 時，加設中繼間。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 YDT4000 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

7、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60? 701005242? 370? 801005241.5?280? 901006142? 390 ? 1001006141.5?2注：O .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 30 ? 50Kg/cm, 排量為 :150 ? 250 升/ 分，在注漿時壓力控制在0.1 ? 0.2Mpa左右。 .注漿孔位于管道兩側，每節(jié)管 2 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

8、：由于本工程地下水位較高，對安全施工構成威脅，故考慮采用：a.當?shù)叵滤欢鄷r，在工作坑底板設置一集水坑，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。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)“超前小導管注漿法”，即在管道內(nèi)按一定間距（0.5 米為宜）插注漿導管，外圈導管斜插角度為15 度；注漿材料為水玻璃水泥漿。五、工作坑結構設計：（一） .尺寸計算：1. 長度 ：按正常狀態(tài)頂進時計算 ：L > b1+b2+b3+L1+L2+L3+L4其中： L工作坑的最小長度

9、；bl - -后座或后背墻厚度，設后座時取b 仁 40 60cm 設后背墻，無后座時取 b1=5 （ 160cm 由于本工程頂力較大，故取b 仁 100cmb2剛性頂鐵厚度，取b2=30cmb3環(huán)形頂鐵厚度，取b3=15cmL1下井管段長度，本工程管徑DN1500取 L 仁 800cmL2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=50cn gL4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 L>b1+b2+b3+L1+L2+L3+L4=1.0+0.3+0.15+8+1.657+

10、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，另外還與坑的深度有關。因為較淺的坑，能放在地面的設備不再下坑，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 ）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，即取:B=1.5D+(2.0 ? 2.4 ) =1.5X 1.8+2=4.7M，取 B=4.7M3.深度：自地面至

11、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 ）;管道外徑（ M ；操作空間高度（ M取 h=0.8M, 故工作坑的深度為H 二 H1+D+h=5+1.5+0.8=7.3M；C14（二）坑壁及2001000mm.坑底結構設計:C 1620mm 厚鋼板地面200預留孔洞C30 鋼筋混凝土0 14 2002碎石基層500L500（三） .頂進后背墻設計：1. 選用尺寸： 3500m X 3500mr X 1000mm2.做法：正面（與千斤頂接觸面）及側面用20mm厚鋼板焊接成型，與剪力墻預埋件焊接，中間填充C30鋼筋砼。六、 頂管工藝

12、流程的質(zhì)量控制：頂管工作能否順利，導軌的安裝非常關鍵，本工程導軌采用軌道鋼，在安 裝時應順直、平行、等高，縱坡與管道設計縱坡一致，安裝誤差為：軸線： 3MM頂面高程： 0 +3MM兩軌內(nèi)距：士 2MM安裝軌道時應與底板預埋鐵牢固焊接，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及運作狀態(tài)，注意設備的狀態(tài)，后背及軌道的安裝精度，準確無誤后，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 超過此范圍應及時糾正。在挖土時，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.

13、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 應措施。七、 頂管施工測量：先準確定出工作坑及接收坑的位置，坑底及走軌的標高；施工過程中重點控制軸線位置及高程；一般每頂進 0.5 米應對高程及軸線復核一次。八、頂管糾偏 :糾偏是指工具管偏離設計軸線后，利用工具管的糾偏機構或其它措施，改 變管端的方向，減少軸線偏差的方法。當測量結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。糾偏時應做到以下幾點：1. 糾偏應在頂進過程中糾偏，

14、邊頂進邊糾偏；2. 糾偏應用小角度來逐漸進行，不能急拐或突升突降；3. 糾偏時應注意軸線校正后頂管頭的復位；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： 制內(nèi)- 管徑DN1500軸線位置50管道內(nèi)底咼程+30、一 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) . 地層正面阻力不均勻，使工具管受力不均勻，形成導向偏差，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

15、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. 預防措施：(1) . 頂管施工前應對管道通過地帶的地質(zhì)情況認真調(diào)查，設置測力裝置，指導糾偏。糾偏應按照勤測量、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，并應使后背平整，以保證頂進設備的安裝精度。(4) . 頂進過程中應隨時繪制頂進曲線，以利指導頂進糾偏工作。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

16、，防止位移繼續(xù)發(fā)展，并確保后背平整。(3) . 糾偏前應認真分析頂進曲線的發(fā)展趨勢，采取適當?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) . 管道軸線偏差，或糾偏不當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

17、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施采取 相應的加固保護措施。(2) . 設置測力裝置，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) . 在頂進過程中應及時足量地注入符合技術標準的潤滑支承介質(zhì)填充管道外圍環(huán)形空隙。施工結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

18、：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) . 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) . 頂進施工前應對頂進

19、設備進行認真的檢修保養(yǎng)(4) . 停頂時間不能過久，發(fā)生故障應及時加以排除。4. 治理方法：發(fā)生頂力過大的情況時，應立即停止頂進，查找原因，判明情況后采取相應措施進行處理。(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)量不符合技術標準或在運輸、 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。3. 預防措施：(1) . 嚴格執(zhí)行管節(jié)和接口密封材料的驗收制度。(2) . 嚴格控制管道軸線，按技術標準和操作規(guī)程進行施工。(3) . 在管節(jié)的運輸、 裝卸

20、、停放、安裝過程中，應做到吊 (支)點正確， 輕裝輕卸，保護措施得當。(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。 或軸線偏差過大， 致使管節(jié)應力集中而損壞。(3) . 運輸、裝卸、停放、安裝方法不當，造成管節(jié)損壞。3. 預防措施：(1) . 嚴格執(zhí)行各管節(jié)質(zhì)量驗收標準。(2) . 頂進時應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)運輸過程中應采取管墊等保護措施，并應做到吊支點正確，輕裝輕卸。4. 治理方法：應認真分析裂縫產(chǎn)生的原因和性質(zhì)，