頂管法施工在市政工程中的應(yīng)用

頂管法施工在市政工程中的應(yīng)用1、工程概況xx市xx路項目Z3線雨水與xx路通道雨水匯集后排至xx。xx路在xx西路以南至xx段這片范圍內(nèi)，地形高差大，xx和周邊形成幾十米的高差，該地域國防光纜、高壓電網(wǎng)、電桿、加油站、墳地群、煤廠、農(nóng)田等應(yīng)有盡有，經(jīng)現(xiàn)場反復(fù)考察，確定沿xx路北側(cè)向東將xx路通道及xx西路Y14段雨水排至xx。由于地勢高差大及xx路通道雨水要進(jìn)入Y14段管道，使設(shè)計雨水管道埋深最深處達(dá)到12.6米，并由地質(zhì)勘探資料，此段范圍內(nèi)1-3米為素填土,4-9米為中砂及亞黏土質(zhì)，9-12米為膠質(zhì)土，地下水位較低，故選用人工頂管法施工，此段雨水管道采用鋼筋混凝土企口管，管徑為Ф1200，每節(jié)2米長，頂管施工總長度924米。2、人工頂管定義人工頂管法即手掘式頂管施工是一種不開槽的管道鋪設(shè)方法，借助鐵鍬及風(fēng)鎬從事先準(zhǔn)備好的工作坑出發(fā)，按管道設(shè)計位置，邊挖土，邊開動頂鎬，將管材逐節(jié)頂入地層中。這樣反復(fù)操作，直至將管材頂至設(shè)計長度為止。人工頂管法具有如下優(yōu)點：無需隔斷交通噪音以及震動都很小可以在很深的地下敷設(shè)管道可以安全的穿越鐵路對施工周遭的影響很小可以穿越障礙物3、人工頂管施工的適用范圍適用于黏性、砂性或硬質(zhì)泥巖土層，且無地下水影響，管徑1000～3000之間的排水工程；適用于鐵路、公路及不易或不宜開挖溝槽的地下管道施工。4、人工頂管法施工的優(yōu)缺點：4.1優(yōu)點4.1.1具有頂管施工的所有優(yōu)點。4.1.2工作坑占用場地小。4.1.3設(shè)備簡單、技術(shù)難度低，易于推廣。4.2缺點4.2.1對不同地質(zhì)條件有很大的局限性。4.2.2頂進(jìn)面土壓不能平衡，容易塌方。4.2.3勞動強(qiáng)度大，施工進(jìn)度慢。5、頂管工藝流程圖6、人工頂管施工技術(shù)6.1工作坑尺寸的確定工作坑一般選在檢查井的位置，并與建筑物有一定的安全距離。其工作坑底長、寬尺寸可按下圖計算。底寬：W＝D+2(B+b)式中B---工作面凈寬，一般為1.2～1.5m；b---支撐厚度；D---管外徑。大唐路頂管基坑開挖底寬為W=4.4米底長：L＝L1+L2+L3+L4+L5式中L1---后背結(jié)構(gòu)厚度；L2---千斤頂長度；L3---出土工作面長度，一般取1.0～1.5m；L4---每節(jié)頂管長度；L5---頂進(jìn)管口尾部留出工作坑壁的最小長度，一般為0.3m。大唐路頂管基坑開挖長度為L=5.2米。6.2工作坑支撐根據(jù)地質(zhì)勘探資料，此段范圍內(nèi)1-3米為素填土,4-9米為中砂及亞黏土質(zhì)。由地面以下1.0m設(shè)第一步盤撐，以下每隔1.5m設(shè)一道盤撐。盤撐及八字撐采用25＃I字鋼，八字撐不得短于2.5m，最下步盤撐在管道入土?xí)r切斷，下步第二道盤撐焊接時要控制其高程，位于管道外頂15cm處。立梁采用20＃I字鋼，長度為工作坑深度布置，工作坑長向間距為1.5m一根，短面四根，注意中間兩根為中心線兩側(cè)各1.3m設(shè)一根，以便管道入土?xí)r不切割立梁，所有焊縫均需滿焊，工字鋼如需焊接，要按規(guī)定要求對接。工作坑開挖工作坑先由挖掘機(jī)開挖4m深，一次焊支三步盤撐后，即在盤撐后密排6m長5cm厚大板，大板后如有空隙用草華袋裝土后填實，以保證支撐的穩(wěn)定性。4m以下土方待工作平臺支架及卷揚機(jī)安裝完后，利用卷揚機(jī)和斗車配合人工挖出，隨挖隨追板樁，最后焊接最下方的“掃地?fù)巍?。圖1為大唐路Y14-33#工作坑開挖的照片6.2.2支搭工作平臺及四腳架子工作平臺采用6根40＃I字鋼做為主梁，搭設(shè)前將工作坑四周場地平整后，在工作坑兩端距坑邊0.3m處向外鋪6m長15cm×15cm方木10根，方木用扒鋸扒牢，用吊車將主梁吊至方木上，立穩(wěn)支牢。待全部主鋼梁就位后，馬上用25＃I字鋼兩根間6m橫向?qū)⒅髁郝?lián)接，所有焊縫要滿焊，防止主鋼梁因受沖擊時傾覆。待主鋼梁聯(lián)接焊完后，上鋪6m和2m長、15×15cm方木，坑口尺寸為2.5×3.5m，所有方木鋪平擠嚴(yán)后，用扒鋸全部扒牢。將活動平臺導(dǎo)軌安放到平臺上，接電檢測平臺的開閉是否正常，待調(diào)試正常后，將平臺導(dǎo)軌固定。頂管工程下管，出土的工作支架采用定型頂管四腳支架，架設(shè)時由頂管工負(fù)責(zé)組裝，待大軸穿好后，由吊車配合立起支架，人工配合將四個支點位置找準(zhǔn)確后，立即在四腳外側(cè)焊防滑擋托，在頂管工的指揮下安裝橫向拉桿，橫向拉桿要齊全，安裝要平且保證拉桿能充分拉緊，拉桿上齊后，大、小卷揚機(jī)就位。6.3工作坑底基礎(chǔ)與導(dǎo)軌6.3.1基礎(chǔ)頂進(jìn)過程中，防止工作坑地基沉降，導(dǎo)致管子頂進(jìn)偏差過大，工作坑由外管底以下0.2m挖成4m×6m土槽，采用C15200mm厚混凝土臥枕木基礎(chǔ)，枕木采用3m長15cm×15cm方木，間距1m，方木用油氈包住后，臥入砼中，方木面高程為外管底高程且符合管道坡度要求，砼面比方木面低10～15mm。6.3.2導(dǎo)軌安裝導(dǎo)軌的作用是控制管身按設(shè)計的管中心線和高程頂進(jìn)，保證管身在頂入之前位置符合設(shè)計要求。導(dǎo)軌的安裝是否準(zhǔn)確和牢固，對管道頂進(jìn)質(zhì)量影響較大。工作坑由外管底以下0.2m挖成4m×6m土槽，采用C15砼澆筑枕木平基，枕木采用3m長15cm×15cm方木，間距1m，方木用油氈包住后，臥入砼中，方木面高程為外管底高程且符合管道坡度要求，砼面比方木面低2cm。待砼強(qiáng)度達(dá)到50％方可安裝導(dǎo)軌，導(dǎo)軌采用30kg/m鋼軌，長度不小于6m，要求光滑，直順，導(dǎo)軌安裝軸線允許偏差為3mm，采用道釘固定在枕木上。導(dǎo)軌寬度計算，計算公式：A＝2式中：A－兩導(dǎo)軌內(nèi)距；D－管外徑，為1200mm；h－導(dǎo)軌高度,為140mm；e－管外底距枕木的距離,取e=0。經(jīng)計算導(dǎo)軌寬度A＝770mm。考慮到頂管施工的特殊性，導(dǎo)軌安裝高程的預(yù)抬量需經(jīng)工程技術(shù)人員及頂管施工人員共同確定，每頂進(jìn)10～15m需對已頂完的管段進(jìn)行全線復(fù)測一次，確定頂管時的預(yù)留量，以保證頂管的質(zhì)量。導(dǎo)軌固定后，外側(cè)用兩層15cm×15cm方木擠靠牢固，防止導(dǎo)軌因受砼管擠壓而傾斜、移位。上層方木采用6m長且直順，作為頂鐵滑行的導(dǎo)軌。6.4、頂力計算頂管施工必須有足夠的頂力，才能克服管子在頂進(jìn)過程中土對管子產(chǎn)生的阻力。頂管的總頂力應(yīng)大于或等于管正面阻力和管四周摩擦阻力之和。F=F1+F2式中：F－總頂力；F1－管正面阻力；F2－管道摩擦阻力。正面阻力F1：不同管前端裝置其正面阻力各不相同。當(dāng)采用簡易工具管時，可按下式計算：管正面阻力F1=π(D-t)t*R式中D－管外徑t－工具管刃腳厚度R－擠壓阻力(可取300～500kN/m2)當(dāng)采用超前開挖頂管時，管正面阻力可忽略不計。摩擦阻力F2=f2*L單位長度管道摩擦阻力f2=?πDμ(P1+P2)+μW垂直土壓力P1＝γh水平土壓力P2＝γ(H+D/2)*tg2(45o-φ/2)式中D－管外徑L－管道長度μ－摩擦系數(shù)W－單位長度管子自重γ－土的重度H－管頂浮土土高度φ－土的內(nèi)內(nèi)摩擦角大唐路頂管采用用超前開挖挖，管正面面阻力可忽忽略不計，管道頂進(jìn)進(jìn)長度最大大為70米，經(jīng)計算最最大頂力為為F2＝142..1t。結(jié)合具體體施工中的的工作經(jīng)驗驗及設(shè)備情情況，對于于直徑為11200mmm的雨水管均采采用320t頂鎬進(jìn)行行頂進(jìn)。6.5后座墻與后后背后背承承載力計算算本頂管工程采用用亞黏土和膠質(zhì)土土待原土做做為工作后后背，開挖挖時將后背背處預(yù)留330cm，待待作后背時時將其切平平，并垂直直于頂進(jìn)方方向。后背承載力計算算公式：F＝H·B·[б]式中：F－后背背承載力（t）；HH－后背高度度（m），H＝3m；BB－后背寬寬度（m），B＝5m；[[б]－后背土土允許承載載力，取115t。經(jīng)計算，后背承載載力為F=2225t,而最大頂頂力P＝142..1t，得出后后背承載力力F>最大頂力P，所以后背背承載力能能夠滿足最最大頂力的的需要。6.5.2安裝后后背后背采用5m長長I200工字鋼碼碼放、高33m，盡量量貼緊土壁壁，后背平平面要求垂垂直于管道道中心線，如如有空隙用用砂石填充充嚴(yán)密，方方木前埋設(shè)設(shè)立鐵三根根，間距11.25mm，立鐵埋埋設(shè)時要考考慮頂鎬位位置應(yīng)為立立鐵的下部部三分之一一處，立鐵鐵前碼放橫橫鐵，橫鐵鐵高度要與與頂鎬高度度相同，橫橫鐵要求碼碼放平整，前前與頂鎬后后與立鐵結(jié)結(jié)合處嚴(yán)密密，以便均均勻地將頂頂鎬的力傳傳到后背上上。頂進(jìn)設(shè)設(shè)備安裝根據(jù)頂力計算，采采用2臺320tt頂鎬頂進(jìn)，兩兩臺頂鎬要要求并聯(lián)聯(lián)聯(lián)接到油泵泵上，以使使兩臺頂鎬鎬所產(chǎn)生的的頂力相同同。油壓控控制箱宜設(shè)設(shè)置在千斤斤頂附近，應(yīng)應(yīng)與千斤頂頂配套，油油管應(yīng)直順順、減少轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角。千斤斤頂應(yīng)固定定，并與管管道中心的的垂線對稱稱。千斤頂頂?shù)陌惭b高高程，一般般宜使千斤斤頂?shù)闹αc在管端端面垂直直直徑的1//4左右處處。6.5.4頂進(jìn)施施工出出土及下管管在已安裝好的四四腳支架及垂直牽引引的小卷揚機(jī)和斗斗車做為出土設(shè)備，本工程一一般情況下下使用鐵鍬鍬挖土即可可，若遇到到較硬的膠膠泥土?xí)r，使用空氣壓壓縮機(jī)加風(fēng)風(fēng)鎬作為挖挖土設(shè)備。出出土?xí)r，井井下共需二二人，其中中一人挖土土，另一人人負(fù)責(zé)用斗斗車將挖掘掘出的土運運到洞口，井井上也需二二人，其中中一人負(fù)責(zé)責(zé)卷揚機(jī)的的操作，另另一人則負(fù)負(fù)責(zé)將井下下的吊上來來的土運到到特定的場場地。對φ1200管材進(jìn)進(jìn)行下管時時，采用四四腳支架及及垂直牽引引的大卷揚揚機(jī)作為下下管設(shè)備，下管前，先嚴(yán)格檢查管材，齡期未到、強(qiáng)度不夠及有明顯缺陷的不合格管材嚴(yán)禁使用，第一節(jié)管下到導(dǎo)軌上后，測量管的中線及前后端管底高程，以校核導(dǎo)軌安裝的準(zhǔn)確性。頂頂進(jìn)工藝流程：安裝頂鐵→開動動油泵→頂鎬活塞塞伸出一個個行程→關(guān)油泵→頂鎬停止止運行→活塞收縮→在空隙處處加上頂鐵鐵→再開動油油泵。如此此循環(huán)。頂進(jìn)時注意事項項：①、頂進(jìn)時應(yīng)先挖土土后頂進(jìn)，隨隨挖隨頂。應(yīng)應(yīng)組織連續(xù)續(xù)作業(yè)，不不宜中途停停止，增加加頂進(jìn)的難難度。②、安裝頂鐵應(yīng)平順順，不得歪歪斜，每次次加放頂鐵鐵時，使頂頂鐵連接塊塊數(shù)最少為為宜。③、工具管進(jìn)入土層層時，每頂頂進(jìn)0.33m，測量量不少于一一次。管道道進(jìn)入土層層后正常頂頂進(jìn)時，每每1.0mm測量一次次，糾偏時時增加測量量次數(shù)。（包包括管中心心線和管底底高程）④、頂進(jìn)過程中，發(fā)發(fā)現(xiàn)下列緊緊急情況時時應(yīng)采取措措施進(jìn)行處處理：工具管前方遇到到障礙物；；后背墻變變形嚴(yán)重；；頂鐵發(fā)生生扭曲現(xiàn)象象；管位偏偏差過大且且校正無效效；頂力超超過管端的的允許頂力力。圖2人工頂管管頂進(jìn)照片片6.6測量糾偏首節(jié)管頂進(jìn)方向向的準(zhǔn)確，是是整段頂管管質(zhì)量的關(guān)關(guān)鍵，故首首節(jié)管入土土后，每頂頂進(jìn)30ccm要量測測中心，高高程一次，及及時、細(xì)致致操作，防防止出現(xiàn)偏偏差。正常常頂進(jìn)時每每50～60cmm即對首節(jié)節(jié)管前后兩兩端用水準(zhǔn)準(zhǔn)儀和經(jīng)緯緯儀測量一一次，如偏偏差在允許許范圍內(nèi)，且且管子走向向趨勢符合合要求，說說明頂進(jìn)正正常，否則則需調(diào)整工工具管。調(diào)調(diào)整時可用用調(diào)向頂鎬鎬雙向調(diào)節(jié)節(jié)，但每次次要少量進(jìn)進(jìn)行，防止止因糾偏過過猛而使管管口脫落。工工作坑內(nèi)設(shè)設(shè)兩個臨時時水準(zhǔn)點，對對中心點進(jìn)進(jìn)行校核，施施工時應(yīng)對對測量點妥妥善保護(hù)，防防止碰撞。下圖為頂木糾偏法。6.7管節(jié)節(jié)縫處理管節(jié)節(jié)縫處要加加襯墊處理理，采用雜雜麻繩2～4股擰緊后后夾在企口口外榫處，保證管口口有1～2cm管縫縫，待頂管管完成后作作管口處理理。接口填填打石棉水水泥，填縫縫前先清理理接縫，然然后用清水水濕潤縫隙隙，按規(guī)定定要求配制制、填打石石棉水泥，填填縫完畢及及時養(yǎng)護(hù)。6.8頂管外側(cè)與原土土層間隙處處理頂管結(jié)束后，及及時對頂管管外側(cè)與原原土層間隙隙進(jìn)行注漿填填充，先對對雨水管進(jìn)進(jìn)行鉆孔，然然后注漿。注漿分兩次進(jìn)行，第一次注漿壓力達(dá)到0.2MPa即可，然后隔24小時進(jìn)行二次注漿，注漿材料為水泥、粉煤灰，配比為1：1，注漿時控制注漿壓力和注漿量，確保頂管周圍與原狀土之間的空隙填充飽滿，防止地面產(chǎn)生沉降。7、人工頂管施工質(zhì)質(zhì)量控制標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)7.1頂管工作坑坑允許偏差差及質(zhì)量檢檢驗要求如如下：表1頂管工工作坑、后后背墻、導(dǎo)導(dǎo)軌允許偏偏差表序號項目規(guī)定值或允許偏偏差（mm）檢驗頻率檢驗方法范圍點數(shù)1工作坑每側(cè)寬度度、長度不小于施工、設(shè)設(shè)計規(guī)定每座2用尺量2裝配式后背墻垂直度0.1﹪H每座1用垂線與叫尺量量水平扭轉(zhuǎn)度0.1﹪L13導(dǎo)軌內(nèi)距±2每座1用尺量中心線≤31用經(jīng)緯儀頂面高程0，+31用水準(zhǔn)儀注：1、H為后背墻高度（mm），L為后背墻墻長度（mm）；22、本表項項目只作分分項工程檢檢驗，不參參與分部及及單位工程程檢驗。7.2頂進(jìn)管道允允許偏差如如下：表2頂進(jìn)管管道允許偏偏差表序號項目允許偏差（mmm）檢驗頻率檢驗方法范圍點數(shù)1中線位移D﹤1500≤30每節(jié)管1測量并查閱測量量記錄有錯錯口時，測測2點2D≥1500≤503管內(nèi)底高程D﹤1500+10，-200每節(jié)管1用水準(zhǔn)儀測量有錯口時測2點點4D≥1500+20，-4005相鄰管間錯口D﹤1500≤10每個接口1用尺量6D≥1500≤207鋼管≤28對頂時管間錯口口≤30對頂接口1用尺量注：1、表內(nèi)D為管徑徑（mm）；2、管內(nèi)底底高程：如如管徑小于于15000mm的最最大超差超超過1000mm；管管徑大于或或等于15500mmm的最大超超差超過1150mmm時，均應(yīng)應(yīng)返工重做做。8、人工頂管施工存存在的問題題及相應(yīng)的的應(yīng)對措施8.1人工頂管一般只只適用于短短距離施工工，由于長長距離頂進(jìn)進(jìn)出土的距距離加大，效效率降低，而而且對千斤斤頂?shù)捻斄ασ蠹哟蟠?，增加了了工作井后后靠背的?fù)負(fù)擔(dān)。應(yīng)對措施：：可根據(jù)土土質(zhì)的實際際情況做頂頂進(jìn)長度計計劃，通常常每段頂進(jìn)進(jìn)以