人工顶管施工方案

人工顶管专项施工方案

审 核 施工单位

编制单位：人： 批负责人： 编制日期： 审

工程概况 本段暗排水工程为xxxx快速路的组成部分之一，拟在xx段建设雨、污水暗排水管道工程，系统由雨、污水主干管、支线接入管和雨水口组成，主要收集快速路及部分临近街坊的雨、污水径流，并集中输送到下游雨、污水系统。K1+820~K1+860 段为国道，是xx市通往外部的主要出入口之一，是xx市城乡结合部的主要干道之一，车流人流量密集，无法进行开挖施工，故选用顶管施工。 施工工艺的选择 根据施工场地的实际情况和地质情况，本工程采用手撅式顶管机施工，工作井及接收井采用拉森钢板桩成井。 施工部署 施工现场场区：施工区域采用彩色锌瓦2米高全封闭围蔽，在路边设置标志牌和反光标志，夜间设警示灯。开挖土方随挖随运到弃土场堆放；临时用电主干线采用380V三相五线制，接通工作井；坑内及管道内照明采用12V安全交流电源供电。供电拟采用市电和现场发电机组相结合；在条件许可的情况下尽量接入市电。 生活区：拟采取就近搭设帐篷，以解决生活问题。 顶管施工措施 根据现场布置，先施工顶管工作井（拉森钢板桩施工）。顶管采取24小时不间断施工，以缩短工期。 1、 顶管施工流程图：

测量定位 钢筋制安 工作井施工 浇筑砼 工作井后背施工 检查顶管设备 顶管设备安装 测量控制及纠偏 开机顶进 注浆减阻 管内挖泥 泥土外运 下一节管吊装 接管 正常顶进 回收挖进 管道贯通 砌筑井体 回填 竣工验收

2.顶管顶力计算 顶管的推力就是顶管过程管道受的阻力，包括工具管切土正压力、管壁摩 擦阻力等。 (1)顶力计算（以d1500砼管顶进40m为例） 顶管机头正面挤压段压力：F1=D2/4×P 其中 F1--顶管泥水阻力(t) D--顶管外径(m) P --顶管泥水最大压力(t/m2) P与土层密实度、土层含水量、地下水位状况有关。根据有关工程统计资料和本工程的分析，估算顶管前端面压力为20-30t/m2，F1=D2/4×P1.802/4×30＝76.34T 管壁摩擦阻力： F2=S×L×f 其中 S—顶管外周长(m) L—最长一段顶管长度(m) f—综合摩擦力系数(T/ m2) f与管道的埋设深度、土质、地下水位等因素有关。根据有关工程统计资料和本工程的分析，估算综合摩擦力系数f=1.1T/m2。F2=S×L×f=1.80×40×1.1＝248.81T 管自重：F3=B×L=1.95×40=78T 在考虑一次顶进距离为40m时，顶管总阻力为以上阻力之和： F=F1+F2+F3 =403.15T 顶进的后座采用2个500T的千斤顶，采用的减阻措施，通常减少管壁摩擦阻力的措施有：管壁与泥土间压触变泥浆减阻(优

质膨润土拌制而成)，注浆需要管节间的密封良好，否则浆体会在管节间泄漏起不到应有的作用，减阻效果好时，f—综合摩擦力系数可以降低到0.3-0.8 T/ m2左右，将触变泥浆的减阻作为保险系数。 (2)管材受力计算

污水管内径d=1500mm，管壁厚度t=1500mm，外径D=1800mm，每节管长度2000mm，混凝土强度C50，“F”型接口钢筋混凝土管，管的端头采用12mm的多层胶合板作衬垫。端面受力面积s= (1.80×1.80-1×1)/4=0.56 m2 可承受的最大顶力为(安全系数为4)：F=s×5000T/ m2/4=437.5T>403.15T；满足要求。 3、顶进设备 顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、顶铁、工具管及运出土设备等。 （1）千斤顶 千斤顶是掘进顶管的主要设备，本工程采用2台500t液压千斤顶。 千斤顶在工作坑内的布置应与管体中心线一致，顶力合力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线，防止产生顶时折力偶，造成顶进偏差。根据施工经验，采用人工挖运土方时，管上半部管壁与土壁有间隙时，千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4～1/5处为宜。 （2）高压油泵 由电动机带动油泵工作，选用额定压力为62MPa的ZB－500注塞泵，经分配器，控制阀进入千斤顶。 （3）顶铁 顶铁是传递和分散顶力的设备。要求它能承受顶压力而不变形，并且便于搬动。 根据顶铁位置的不同，可分为横顶铁、顺顶铁和U形顶铁三种。 （4）其它设备 工作坑上设活动式工作平台，平台用30号工字钢梁，上铺15×15cm方木。工作坑井口处安装一滑动平台，作为吊土使用。工作平台上设起重架，上装电动卷扬机。 工作棚用彩瓦遮盖，以防雨水及阳光，便于人员在不同气候下的正常操作。 4、工作井 （1）工作坑的布置 工作坑是顶管施工的工作场所。其位置可根据以下条件确定: ①单向顶进时，应选在管道下游端，以利排水； ②考虑地形和土质情况,有无可利用的原样土做后背； ③工作坑与可能穿越的管线，建筑物要有一定安全距离； ④距水、电源较近的地方； ⑤工作井不影响地面交通等。 （2）工作坑的尺寸 工作坑应有足够的空间和工作面，保证下管、安装顶进设备和操作间距，坑底长、宽尺寸可按如下公式： 底宽W＝D＋(2.4～3.2) 式中 W──工作坑底宽度(m)； D──被顶进管外径(m)； 底长 L＝L1＋L2＋L3＋L4＋L5 式中 L──工作坑底长(m)； L1──管子顶进后，尾端压在导轨上的最小长度，一般留0.2米； L2──每节管子长度(m)； L3──出土工作间隙，根据出土工具确定,一般为1.0～1.5m； L4──千斤顶长度(m) L5──后背所占工作坑厚度(m)。 考虑到坑内后背采用钢板，本工程工作井为内径4.5m×4.5m的工作井， （3）工作井施工

顶管工作井场地地质条件一般，开挖工作面附近来往车辆较多，所以工作井开挖过程中必须有可靠的挡土措施。本工程的工作井采用拉森钢板桩施工，当土层条件较好时，可从上到下分层开挖，并在一定高度做围檩支护。 （4）工作坑基础加固 工作坑底根据土质、管重量及地下水情况, 做好基础，以防止工作坑底下沉，导致管子顶进位置的偏差。采用级配碎石基础，当工作坑底土质松软，有地下水时, 应采用强度为C25混凝土封底,厚度为20cm，混凝土底板漏水处应采用灌注水泥浆。井内设一个集水坑，平面尺寸为50cm×50cm，深50cm，用砖砌筑，水泥砂浆抹面，以便收集地下水和雨水，用潜水泵将水排出地面。 （5）工作坑导轨设置 导轨：作用是引导管按设计的中心线和坡度顶进，保证管在顶入土之前位置正确。导轨安装牢固与准确与否对管子的顶进质量影响较大。因此，安装导轨必须符合管中心、高程和坡度的要求。 （6）接收井施工 方法同工作井（略） 管节安装 1、接口质量保证措施 （1）施工员必须督促

保证施工人员在驳接管材时安装橡胶止水带，且位置、方向正确。 （2）在驳接顶进时，要边顶边观察止水带的位置，发现偏差要及时纠正。 （3）严格按图纸及施工规范的要求操作； 2、管体材料 每节长度为2000mm，壁厚度150mm，内径1500 mm，Ⅲ级钢筋混凝土管。 出土与顶进

工作坑内设备安装完毕，经检查各部处于良好状态，即可进行出土和顶进。 首先将管子下到导轨上，就位以后，装好顶铁，校测管中心和管底标高及接口处是否符合设计要求，合格后即可进行管前端取土，凿开护壁进行进洞施工；当管体进洞后，不要急于顶进，首先要封堵好洞口处管体外壁与土体之间的缝隙，保证管体外壁泥水不会渗漏入工作坑，以免因出洞引起的护壁外土体的塌方。 1、顶进施工 顶进利用千斤顶出，靠在后背不动的情况下将被顶进管子推向前进，其操作过程如下: ⑴安装好顶铁挤牢，管前端已掏挖一定长度后（视土质情况而定最长不得大于30㎝），启动油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作行程，将管推向一定距离。 ⑵停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞回缩。 ⑶掏挖取土，添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管子为止。 ⑷卸下顶铁，下管，接下一节管。 ⑸重复上一工艺流程，直至全段贯通。 2、顶管工作面排水 地下水由工作面流向工作井集水坑，再用泵排出地面。 3、管内作业面安全措施 管内主要采用人工来掘进、纠偏、排土及顶进，考虑管内工作环境要求，必须采取以下措施： ⑴管内施工属于潮湿环境，管内照明必须采用安全低压照明，管内沿线间距10m，在管体右角上安装一盏12V、60W的灯泡。 ⑵在顶管中，通风是一个不容忽视的问题。因为在顶进过程中的时间比较长，人员在管子内要消耗大量的氧气，时间长了，管内就会出现缺氧，不仅影响作业人员的健康,而且影响测量。因此需解决好通风问题。 由于本工程施工管道长度不大，采用鼓风式通风，选用小型风扇。在施工人员下井前必须先通风，并利用鸟类以及有害气体检测设备对井内气体进行检测，确认安全后方可下井操作。 4、纠偏顶进措施 ⑴顶管测量：采用经纬仪和光学水准仪。 ①测量次数：开始顶第一节管子时，每顶进20—50cm/次，正常顶进时，每顶进1m/次。校正时，每顶进50cm即测量一次。 ②中心线测量：首先在地面用经纬仪确定顶管方向桩，然后在工作坑边的两方向桩上挂小线，其上吊2个垂球到工作坑底部，在工作坑中用激光水准仪照准两垂球，读管前端的中心尺刻度，若与中心尺的中心刻度相重合，说明其方向准确，否则其差值即为偏差值。 ③高程测量：在工作坑内引设水准点，停止顶进，将激光水准仪支设工作坑同内，测量前端管底高程。 ⑵顶进偏差的校正 顶进中发现管位偏差10mm左右，即应进行校正。纠偏校正应缓缓进行，使管子逐渐复位，不得猛纠硬调。 5、减阻润滑 触变泥浆通过制造、储存、压浆系统，从第一节管注浆孔处压入触变泥浆，形成一定厚度（15mm左右）的泥浆套，间距6～8m设一道补浆孔，使顶管在泥浆套中向前滑行，减少摩阻力，根据压力表和流量表，计量桶控制注浆量，压力应控制在地下水位的1.1—1.2倍。 材料： 膨润土：烧碱：水=1：0.05：4.5配比，经试验，确保泥浆性能良好，必要时加其他外加剂。

为使泥浆能及时将管壁空隙灌满，灌浆速度要与顶进速度相适应，注意观察，防止跑冒，并保证泥浆达到量。 造浆后应静置24小时后方可使用。 6、排土和泥土外运 顶管土体在管内用人力手推车运输到工作坑，由提升设备将泥土运至地面堆土区，然后用环保运输车运至弃土场。 7、正常顶进施工 顶进速度应根据出土情况确定，要即挖即顶，防止塌方。顶进过程中，若摩擦力过大时，