人工掘進式頂管施工方法

1、人工掘進式頂管施工方法1 前言頂管施工位于-的東南側(cè)，北臨新園路與-，東臨二號路，西鄰-用地。為配合現(xiàn)場施工時雨水排放，需施工排出廠外的雨水管道，管道出場地后穿過新園路進入路北側(cè)的市政排水渠。考慮到新園路為廠區(qū)主要道路，且來往車輛頻繁，為了減少管道施工對道路通行和對現(xiàn)場環(huán)境的影響。經(jīng)過專家組評審，決定采用人工掘進式頂管施工的方法進行施工。排水管道采用鋼筋混凝土頂式排水管，管徑DN2000mm，管線長度為60米。2 工法特點 頂管施工就是非開挖施工方法，是一種不開挖或者少開挖的管道埋設施工技術(shù)。頂管法施工就是在工作井內(nèi)借助于頂進設備產(chǎn)生的頂力，克服管道與周圍土壤的摩擦力，將管道按設計的坡度頂入土

2、中，并將土方運走。一節(jié)管子完成頂入土層之后，再下第二節(jié)管子繼續(xù)頂進。其原理是借助于主頂油缸把管道直接從工作井內(nèi)穿過土層一直推進到接收井內(nèi)，埋設在工作井和接收井之間。非開挖頂管施工采用油壓驅(qū)動，可以在很深的地下敷設管道，施工時噪音遠遠小于開槽式敷設管道，噪音以及震動都很小，幾乎沒有地盤沉降的現(xiàn)象，對周遭的影響降低到最小程度，無需隔斷交通;可以安全的穿越鐵路、街道等建筑障礙物，而且在較深的埋深情況下施工成本要小于開槽式敷設管道。特別適用于大中型管徑的非開挖鋪設。具有經(jīng)濟、高效，保護環(huán)境的綜合功能。這種技術(shù)的優(yōu)點是：不開挖地面；不拆遷，不破壞地面建筑物；不破壞環(huán)境；不影響管道的段差變形；省時、高效、

3、安全，綜合造價低。3 適用范圍 該技術(shù)廣泛用于城市地下給排水管道、天然氣石油管道、通訊電纜等各種管道的非開挖鋪設。它能穿越公路、鐵路、橋梁、高山、河流、海峽和地面任何建筑物。人工掘進式頂管施工適用鋪設距離在100m以內(nèi)的地下管道，地質(zhì)土層水分較低，無大塊巖石并易于挖掘的土層中。4 工藝原理頂管施工工藝原理就是在所施工的管線間制作一個工作井和一個接收井，借助油缸的推力，把要施工的管道分次、分節(jié)從工作井頂進到接收井的一種不需要開挖路面的鋪設地下管道的施工方法。頂管施工可根據(jù)GB 50268-2008給排水管道工程施工及驗收規(guī)范條進行。5 工藝流程及操作要點頂管施工工藝流程如下：施工準備進場工作井施

4、工提升設備安裝靠背安裝導軌安裝開洞門施工頂進設備安裝頂進接口壓漿封閉試水交工。工作井施工工作井是頂管施工的工作場所。其位置可根據(jù)以下條件確定:1.單向頂進時，應選在管道下游端，以利排水；?2.考慮地形和土質(zhì)情況,有無可利用的原樣土做后背；3.工作井與可能穿越的管線，建筑物要有一定安全距離；?4.距水、電源較近的地方；?5.工作井不影響地面交通等。?工作井的尺寸1.工作井應有足夠的空間和工作面，保證下管、安裝頂進設備和操作間距，井底長、寬尺寸可按如下公式計算： 單位：m W=D+（） （）式中：W工作井底寬度；D被頂進管外徑。2.底長可按如下公式計算： LL1L2L3L4L5 （）式中?：L工作

5、井底長；L1管子頂進后，尾端壓在導軌上的最小長度，一般留；L2每節(jié)管子長度；L3出土工作間隙，根據(jù)出土工具確定，一般為；L4液壓油頂長度；L5靠背所占工作井厚度。本工程工作井為直徑6m的現(xiàn)澆混凝土工作井。 工作井施工 1.工作井施工工藝流程：施工準備場地平整測量放樣開挖第一模綁扎鋼筋立外模灌注第一節(jié)及砼養(yǎng)護開挖第二、三模基底清理封底澆筑底板砼灌注頂蓋板。本工程的工作井場地地質(zhì)條件一般，開挖臨近交通要道，工作井開挖過程中必須采取可靠的擋土措施。工作井采用機械開挖，人工護壁施工。本工程中的工作井和接收井為現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，工作井施工可見下圖：圖 頂管工作井施工圖 頂管施工工作井圖 頂管施工接收井提升

6、設備安裝本工程采用DN2000鋼筋混凝土頂式排水管，每節(jié)管長度為2米，單節(jié)管重約8噸，現(xiàn)場選用16噸單軌吊作為鋼筋混凝土頂式排水管下管和土方外運的提升設備。提升設備安裝可見下圖：圖 提升設備安裝靠背與導軌安裝本工程中靠背采用現(xiàn)澆C35混凝土墩作為液壓油頂頂進時的工作靠背?？勘掣叨葹楸兑簤河晚斖馔搀w直徑，厚度為米。導軌安裝是一項關(guān)鍵工序，其位置準確與否與導軌高程的精度直接影響管子的頂進質(zhì)量。本工程中導軌采用20#槽鋼，安裝后的導軌順直、平行、等高，其縱向坡度與管道設計坡度一致，導軌應牢固，不得在使用過程中產(chǎn)生位移或過大變形。根據(jù)管道設計標高和中心線，調(diào)整導軌面控制誤差在5mm以內(nèi)，調(diào)整導軌中心線

7、與管道中心線偏移誤差在5mm以內(nèi)。靠背和導軌安裝完成后，在工作井底澆筑混凝土至導軌頂上表面，作為頂管施工工作面，靠背和導軌安裝可見下圖，圖 靠背與導軌安裝開洞門施工靠背和導軌安裝好后，在工作井壁上畫出管道施工位置，并用風鎬對工作井內(nèi)壁進行人工鑿除。施工過程見下圖： 圖 開洞門施工頂進設備安裝根據(jù)本工程施工的鋼筋混凝土頂式排水管，選擇兩個250噸的液壓油頂作為頂進設備，液壓油頂安裝應確保其著力中心位于管道總高的四分之一處，且不小于靠背高度的1/3，并與管道中心線在同一垂直面上，兩個液壓油頂中心線與管道中心線對稱，即其合力方向應與管道、中線一致，且各油頂?shù)挠凸軕⒙?lián)在一起。頂鐵安裝后，其軸線應與管

8、道平行、對稱，頂鐵與導軌接觸的一面不得有泥土、油污。頂進設備安裝見下圖：圖 頂進設備安裝頂進開洞門施工完成，且頂進設備調(diào)試完成后，可開始混凝土的頂進工作。下管利用提升設備將第一節(jié)管子下到導軌上，管道中心線依據(jù)設計圖上的位置而定，前端和后端的高程應符合設計要求。下管施工可見下圖：圖 鋼筋混凝土頂式排水管下管土方開挖1.人工挖土時，管前挖土一般應在管內(nèi)操作，以確保安全，土質(zhì)容易塌方時必須隨挖隨頂，液壓油頂及出土工作時的操作，均應聽從挖土人員的指揮，不得擅自蠻干。土方開挖可見下圖。管前挖圖是保證管道質(zhì)量和管上建筑安全的關(guān)鍵，挖土應遵循下列規(guī)則：1）一般頂管地段，如果土質(zhì)量好，可超越管端3050cm；

9、2）在不允許土質(zhì)下沉的地段，管子周圍一律不得超挖；3）在一般頂管地段，管外皮上頂允許超挖，但下面135范圍內(nèi)不得超挖。圖 管前土方開挖管道頂進1.第一節(jié)管下到導軌上后，應測量管子的中線及前后端的管底高程，確認合格后方可頂進。第一節(jié)管子作為工具管，其頂進方向的準確度是保證整段頂管質(zhì)量的關(guān)鍵。因此要求每頂進則對管道的中心和高程均測量檢查一次，在正常頂進中，每頂進1m則進行測量檢測一次。2.中心線測量一般根據(jù)工作井內(nèi)設置的中心樁掛設線繩，用特制中心尺進行檢查，高程測量則用水準儀和特制的高程尺進行檢查，工作井內(nèi)應提前設制一個固定的水準點，以便測量高程時相互閉合。3.管道頂進晝夜兩班不停進行，充分發(fā)揮機

10、械的效率，同時防止由于中途停止，摩擦力增加，造成頂進困難，但在頂進進程中遇到下列情況之時，則應停止頂進，并迅速采取措施處理完善后再頂進。1）頂管前方發(fā)生塌方或遇到障礙；2）后背傾斜或嚴重變形；3）頂鐵發(fā)現(xiàn)有扭曲現(xiàn)象；4）管位偏差較大，而且校正無效；5）頂力較大超出計算頂力，超過管口準許頂力。4.管道頂進每班均應填寫施工記錄，施工記錄應包括頂進長度、頂力數(shù)值、管位偏差校正情況、土質(zhì)水位變化及出現(xiàn)的問題和注意事項。交接班時，應用施工記錄以文字進行交接。5.管道頂進采用人工挖掘頂進的方式，運土用手推車，水平運輸人工推運，垂直運輸用提升設備提升至地面再運走。頂進前，應在管節(jié)后用弧形護口鐵，再用順鐵作頂

11、鐵，以保護管子末端，防止由于應力集中造成局部損壞。頂進開始時，應緩慢頂進，待各接觸部位密合后，再按正常速度頂進。首節(jié)管頂進后，要檢差管前管后高程及中心線，經(jīng)檢查無誤后方可正式頂進。首節(jié)管的質(zhì)量是整個工程的關(guān)鍵，所以在施工中對于首節(jié)管要嚴把質(zhì)量關(guān)。頂進過程檢查動力系統(tǒng)運轉(zhuǎn)是否正常，檢查糾偏系統(tǒng)運轉(zhuǎn)是否正常，并調(diào)整好頂進的中心及高程。6.頂進糾偏操作要堅持“小糾”、“勤測”、“勤糾”的工藝原則。糾偏必須遵循兩個原則，一是每次糾偏量不要過大，而且要注意發(fā)展趨勢。二是有高低與左右均發(fā)生偏差時，先糾高低，后糾左右。在具體施工中一定要看趨勢，綜合分析，唯有這樣才能達到減少管節(jié)的蛇形狀態(tài)，保證施工質(zhì)量。7.

12、管道開始頂進和土方挖掘施工，工作程序可見下圖：圖 管道開始頂進圖 頂進及人工挖掘土方外運8.頂管過程中，一節(jié)管子完成頂入土層之后，再下第二節(jié)管子，繼續(xù)挖掘土方和頂進，如此循環(huán)施工直至將鋼筋混凝土頂式排水管從工作井頂進到接收井。在管道頂進到接收井時，需要對接收井內(nèi)壁進行鑿除。人工挖掘土方工作和管道頂進過程，以及頂進到接收井可見下圖：圖 人工挖掘土方圖 頂進過程圖接收井內(nèi)壁鑿除圖6 管道頂進到接收井6 材料與設備頂管施工主要材料見下表：表 頂管施工主要材料序號材料名稱規(guī)格型號主要技術(shù)指標備注1熱軋帶肋鋼筋HRB400 16GB/工作井、接收井2熱軋帶肋鋼筋HRB400 25GB/工作井、接收井3鋼

13、筋混混凝土頂式排水管20002m外壓荷載裂縫荷載KN/m200施工管道破壞荷載272頂管施工主要機具及工器具見下表：表 頂管施工主要機具序號機具名稱規(guī)格型號主要性能及參數(shù)數(shù)量備注1履帶式挖掘機PC220-8標準斗容1臺土方挖掘額定工率125KW2電動葫蘆CD1-16t起升高度9m1臺提升設備運行速度min運行速度20m/min3液壓油頂FY-CLSG-2506行程1套管道頂進設備推力2500KN4活塞式空壓機VA-100氣桶容量170L1臺風鎬用氣功率5氣鎬G7工作氣壓臺人工土方挖掘沖擊能量33J6GPS測量儀A90測量精度1臺工程測量7水平儀GOL 32D水平精度1mm/30m1臺工程測量7

14、 質(zhì)量控制頂管工程施工質(zhì)量應遵照GB50268-2008給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行,還應符合下表的要求：表 頂管施工質(zhì)量控制項 目允許偏差鋼筋混凝土頂式排水管最大偏角管線軸線偏差L 100M50mm標高偏差L 100M+30-40相鄰管節(jié)錯口 15mm無碎裂接口抗?jié)B試驗應達內(nèi)腰箍不滲漏，橡膠止水圈不脫出關(guān)鍵工序頂進工作的質(zhì)量控制技術(shù)措施頂進工作的關(guān)鍵點1.測量工作是整個頂管工程施工質(zhì)量的關(guān)鍵，它的實施好壞將直接影響到管線線形的平順，甚至影響到頂管的順利貫通，因此需精心實施，確保無誤。2.測量包括高程測量和左右偏差測量兩部分。3.高程測量較簡單，在地面上把永久性水準點引測至井邊，通

15、過垂直吊鋼尺引測至井下，設臨時水準點，再在管道內(nèi)架設水準儀測至管道上的標靶，即可知道管道高程的偏差。此水準還可從管道測出來，閉合差按二級水準控制。4.軸線測量，在井內(nèi)設固定的測站，根據(jù)設計坡度，經(jīng)緯儀調(diào)好垂直角度，從鏡子看光靶上刻度。5.頂進中要做到勤測量、勤糾偏、微糾偏，在進洞和出洞階段適當增大測量密度，出現(xiàn)偏差應馬上糾偏，減少與軸線的偏差次數(shù)。前兩節(jié)連接成整體。6.管道每推進250-300mm時測一次中心軸線，若發(fā)現(xiàn)偏移趨勢就進行糾偏，若偏移量達到20mm時，立刻停止頂進，查明原因有措施保證后再頂進，確保頂管軸線的質(zhì)量，勤測勤糾。頂進糾偏普遍采用調(diào)整糾偏液壓油頂?shù)木幗M操作，若管道偏左側(cè)液壓

16、油頂采用左伸又縮方法，反之亦然。如同時有高程和方向偏差，應先糾正偏差大的一面。7.根據(jù)地面和地表構(gòu)筑物沉降監(jiān)測反饋信息及時調(diào)整土壓力控制值、出土量與頂進速度。8.若發(fā)現(xiàn)沉降值超標，立即停止頂進，查明原因，采取相應措施后才能重新頂進，確保地面建筑物安然無恙。9.剛開始向井下卸管、裝管時，用鋼支架固定已頂入的管節(jié)，防止液壓油頂縮回過程中管節(jié)后退。8 安全措施現(xiàn)場安全管理措施本工程涉及到頂管管節(jié)吊運、施工沿線的高壓線保護、地下管線的保護、基坑開挖、頂管進出洞。在確定重點部位的前提下，落實監(jiān)控人員，確定監(jiān)控的措施方案和方式，實施重點監(jiān)控，必要時連續(xù)監(jiān)控。頂管管節(jié)的吊運必須落實吊運的設備、確定吊運噸位的

17、匹配，對吊運的索具進行配置。制訂相應的分項安全技術(shù)措施和操作規(guī)程，在吊運過程中進行監(jiān)控。嚴格執(zhí)行人員在井內(nèi)交錯作業(yè)并對起重設備的操作人員和指揮人員進行安全技術(shù)交底。頂管進洞、出洞是頂管掘進的重點。工程項目部將對頂管進出洞制訂安全技術(shù)方案，細化安全措施，對進出洞作業(yè)班組進行詳細的交底，在進出洞過程中，確保安全員全過程監(jiān)控。頂管安全操作規(guī)程頂管設備的選擇應根據(jù)管道所處土層性質(zhì)、管徑、地下水位、附近地上與地下建筑物、構(gòu)筑物和各種設施等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。導軌應選用鋼質(zhì)材料制作，安裝后的導軌應牢固，不得在使用中產(chǎn)生位移，并應經(jīng)常檢查校核。液壓油頂?shù)陌惭b應固定牢靠，并與管道中心的垂線對稱，其合力

18、的作用點應在管道中心的垂直線上。液壓油頂為兩臺時，其規(guī)格宜相同。液壓油頂?shù)挠吐窇⒙?lián)，每臺液壓油頂應有進油、退油的控制系統(tǒng)。油泵安裝應與液壓油頂相匹配，并應有備用油泵，油泵安裝完畢，應進行試運轉(zhuǎn)，合格后方可使用。頂進前全部設備應經(jīng)過檢查并經(jīng)過試運轉(zhuǎn)合格。頂進時，工作人員不得在頂鐵上方及側(cè)面停留，并應隨時觀察頂鐵有無異常跡象。頂進開始時，應緩慢進行，待各接觸部位密合后，再按正常頂進速度頂進。頂進中若發(fā)現(xiàn)油壓突然增高，應立即停止頂進，檢查原因并經(jīng)處理后方可繼續(xù)頂進。液壓油頂活塞退回時，油壓不得過大，速度不得過快。頂鐵與管口之間應采用緩沖材料襯墊。管道頂進應連續(xù)作業(yè)。管道頂進過程中，遇下列情況時，應

19、暫停頂進，并應及時處理。1.工具管前方遇到障礙；2.后背墻變形嚴重；3.頂鐵發(fā)生扭曲現(xiàn)象；4.管位偏差過大且校正無效；5.頂力超過管端的允許頂力；6.油泵、油路發(fā)生異?，F(xiàn)象；井下頂管內(nèi)的通風頂管施工過程中，必須保證管內(nèi)的空氣流通，防止施工過程中遇到進入管內(nèi)的有毒有害氣體。施工現(xiàn)場必須配備通風機，具體送風措施：在工作井中安裝鼓風機，將通風管接入管道里面，每隔6米設置一個排風口。保證送風24小時進行，同時準備急救氧氣包等急救藥品及物資。井口臨邊及上下井防護措施井口臨邊防護欄桿按照（JGJ59-2011）嚴格執(zhí)行，施工人員上下井鋼梯應符合規(guī)范要求。臨時用電施工現(xiàn)場的臨時用電嚴格按施工現(xiàn)場臨時用電安全

20、技術(shù)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。臨時用電線路的安裝、維修、拆除，均由經(jīng)過培訓并取得上崗證的電工完成，非電工不準進行電工作業(yè)。電纜線路應采用“三相五線”接線方式，電氣設備和電氣線路必須絕緣良好，場內(nèi)架設的電力線路其懸掛高度及線距符合安全規(guī)定，并應架在專用電桿上。室內(nèi)配電柜、配電箱前要有絕緣墊，并安裝漏電保護裝置。各類電器開關(guān)和設備的金屬外殼，均設接地或接零保護。配電箱要能防火、防雨，箱內(nèi)不得存放雜物并應設門加鎖。檢修電氣設備時必須停電作業(yè)，電源箱或開關(guān)握柄上掛“有人操作、嚴禁合閘”的警示牌或設專人看管。頂管穿過道路安全防護措施當頂管施工頂進到道路路面下時，路面上交通實施臨時管制措施，封閉西東向半幅道路，

21、另半幅道路作為車輛通行路線。保證路面下頂管施工時不會受到車輛通行時對路面的荷載。同時路面下頂管頂進過程中，應嚴密監(jiān)測道路沉降觀測點，保證頂進施工的安全。當頂管頂進到另半幅道路時，再將此半幅道路封閉，另半幅道路作為通行路線。頂管施工穿過道路的安全防護措施見下圖：圖 頂管施工穿過道路安全防護措施9 環(huán)保措施該頂管施工工程需要穿越市政道路，且覆土深淺不一。頂管施工時，需確保路面的絕對安全。為了保證在施工中做到對環(huán)境的充分保護，我們將從以下幾方面采取措施，來控制沉降，確保道路的安全。道路與房屋的沉降監(jiān)測1.監(jiān)測范圍根據(jù)道路及房屋安全保護監(jiān)測的有關(guān)規(guī)定，并結(jié)合以往類似工程的一些經(jīng)驗，本次監(jiān)測范圍為200

22、0mm頂管中心軸線至地面5米范圍內(nèi)。2.監(jiān)測內(nèi)容主要針對地面的沉降量進行監(jiān)測。1）在頂管中心軸線上方地面布置沉降觀測點。2）在頂管軸線上可能影響到的建筑物上布設沉降觀測點。3.測點布置1）地面上沉降觀測點布設：沿頂管軸線方向布設，頂管起始段50m范圍內(nèi)每隔10m布點。4.監(jiān)測措施1）嚴格按照有關(guān)技術(shù)規(guī)范和規(guī)定進行施工全過程跟蹤監(jiān)測。2）監(jiān)測點的設置與建設、監(jiān)理、頂管操作單位等多方協(xié)商，并明確標明監(jiān)測點的位置。3）監(jiān)測頻率為每天1次，視施工情況加密監(jiān)測頻率，在關(guān)鍵部位要及時跟蹤監(jiān)測并提供監(jiān)測報告，遇特殊情況，提供速報并及時處理。4）監(jiān)測儀器事先經(jīng)過有關(guān)技術(shù)部門的標定和校正，以保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性

23、。5）當監(jiān)測值接近報警值時，及時預警，并提請有關(guān)方面注意；當達到報警值時，及時上報，并分析原因。6）施工監(jiān)測工作延續(xù)到施工結(jié)束后，觀測值穩(wěn)定一周后方停止監(jiān)測。7）路面沉降達到1cm時為報警值。管線報警值為。文明施工現(xiàn)場施工地點應懸掛按照GB28932008安全色和GB29842008安全標志規(guī)定的標牌。施工現(xiàn)場設置大幅安全宣傳標語。施工現(xiàn)場出入口設置施工牌，還需設置各種標志牌、防火須知牌、安全生產(chǎn)無重大日計數(shù)牌、工地主要管理人員名單。施工現(xiàn)場設施的設置涉及到大型設備、必須設置隔離欄桿，以上設施與防護欄必須有2m以上的安全通道。工作區(qū)域外沿米四周封閉布置米高的鋼制護欄。施工現(xiàn)場的材料堆放要有明確

24、的位置，明確的標識，土方要有圍護措施。各類鋼材、鋼模、腳手架管堆放整齊，明碼標牌，并對每個堆放點樹立銘牌。工地生活區(qū)應設置宣傳文明施工、企業(yè)文化和安全為主的宣傳欄，生活區(qū)必須配備宣傳欄。10 效益分析頂管施工項目經(jīng)費投入情況，見下表：表 頂管施工經(jīng)費投入情況主要工藝：人工掘進式頂管施工工法技術(shù)措施費科 目摘要說明金 額（元）工作井、接收井施工費土方開挖62=462m3熱軋帶肋鋼筋原材料噸C35混凝土120m3土方回填170m3工作井施工機械工作井施工管理和作業(yè)人員土方外運工作井施工土方外運，外運距離3km內(nèi)市政綠化改造費接收井上市政綠化移除與恢復頂管施工費DN2000混凝土管頂進施工60m安全文明施工措施費頂管施工，安全、文明施工措