钢筋混凝土管顶管施工方案
广州天然气利用工程
迎宾路车道下管段顶混凝土套管方案
、工程概况：
埋设在番禺区迎宾大道快车道及路口的管段，由于路权单位（番禺区交通投资建设有限公司）及管理部门（番禺区交通局路政管理所）要求采用非开挖施工方法施工；考虑到日后便于高压管道更换及维修，根据现场特点，采用顶钢筋砼套管，在套管内安装燃气管道的施工方法。
具体位置（桩号）：4+700?5+435 7+981.04 ?8+151.87。
二、现场施工条件分析：
1.4+700?5+435段：该段包括两个路口及快车道，4+700位置是绿化带，图纸显示没有地下管线等障碍，可定为工作坑位置（1#坑）；5+358 处为塘西
酒家停车场，且地下管线非常密集，不适宜做工作坑，因此，该段管线应延长至5+435处，该处为空地，障碍少，可做工作坑（5#坑）；4+915.38 处为平面转点，在该处做工作坑（2#坑：由于该处为转点，故该坑只能做一个方向顶进，最后做3#坑的接受坑）；3#坑及4#坑在桩号5+000 和5+171.19 处，该两个地方均没有地下障碍，同时可利用一半人行道，减少快车道占用面积。接受井在工作坑之间按现场实际布置，单向顶进最大长度130米。
3、7+981.04?8+151.87 段：7+981.04 为绿化带，地下管线较少（只有一条电力电缆, 可采取保护措施）, 可做顶管工作坑；8+121 处地下管线较多，不宜做工作坑，应将顶管段延长至8+151.87 没有地下管线,且场地较好，很适合做工作坑。接受坑在
8+058.60 处（绿化地上）。
三、顶管工艺确定：
1. 顶进施工方法选用：采用中短距离直线法顶管，人工挖土的施工方法。
2. 管径及管材：建议采用DN1500MM二级钢筋砼离心式F型顶管，橡胶圈
垫板石棉水泥接口。
3. 管内底用C15砼填充做安管平台。
4. 最大顶力计算及设备选型：按最大单向顶进长度130M管顶埋深5M计
1）.顶力计算：
对于顶力的计算，管径、埋深、顶进长度、土质、是否采用减阻碍措施，挖土工艺等都对顶力具有一定的影响，顶管的总顶力主要分为两个部分：正面阻力和四周的摩擦力，即总顶力F=F1+F2。
F i――工具管的正面阻力（KN），由于该工程采用挤压式工具管，故
F i=n/4D2（1-e ） X R
工具管外径（M）；1.5+0.3=1.8M 。
开口率e二S/S2=1.3273 - 2.545=0.5215。
1——工具管开口面积；（取直径1.2M, 0.7854 X 1.3 X 1.3=1.3273M2）
2——工具管横截面积（管道外径）；0.7854 X 1.8 X 1.8=2.545M2。
R挤压阻力（KN/M），取R=4OOKN/M
故：F1=3.14 - （4 X 1.8 X 1.8）X（1-0.5215 ）X 400=0.186 （KN）。
F2――管道摩擦阻力（KN :公式：F2二f2.L。
——管道总长度（130M）；
/M。管道的摩擦阻力是指管壁与土之间的摩擦阻力，2——单位长度管道摩擦阻力（KN
由于该工程采用触变泥浆减阻措施，故f2=n .D.f ;
D ——管道外径（M（顶管所用管道壁厚一般为管内径为十分之一）；
f——管壁与土的平均阻力（取4.5KN/M2）;
故：F2= n?D ? f ? L
=3.14 X 1.8 X 5X 130
=3673.8 (KN)。
总顶力F=F1+F2
=0.186+3673.8 =3673.99(KN )。
(2) .顶管设备选型：
从上面的计算结果可知，本工程的最大顶力为3673.99KN。为保证管道顶进时顶力有一定的富余系数，在选用顶管设备时，每坑采用2个400T的千斤顶。
单向顶进长度超过90M时，加设中继间。
四、顶管施工方案：
1. 工作坑施工：由于现场施工场地较狭窄，采用沉井施工方法，尽量减少工作面。
2. 接受坑施工：与工作坑同样方法施工，在管道顶进到位时开始开挖，减少占用场地的时间。
3. 管道顶进：采用两组YDT4000型主油缸配对顶进，每个油缸的工作推力为4000KN油缸长度2657MM 土方采用人工挖掘的方法施工。
4. 减阻措施：a.在管外壁均匀的涂上一层白蜡，减少管壁与土层的摩擦力；b.采用触变泥浆减阻：膨润土运到现场后分批测得膨润土的胶质值，按下表配制泥浆：
注：0 .泥浆要充分拌和并停滞12小时以上方可使用。
②.注浆泵采用BW250/50型注浆泵，压力为30?50Kg/cm,排量为:
150?250升/分，在注浆时压力控制在0.1?0.2 Mpa左右。
②.注浆孔位于管道两侧，每节管2个注浆孔，顶管完成后要用水泥砂浆置换触
变泥浆，并将泥浆孔封堵。
5. 地下水排除措施：由于本工程地下水位较高，对安全施工构成威胁，故考虑采用：a.当地下水不多时，在工作坑底板设置一集水坑，用抽水机直接排除；b.如遇地下水太大时，采用深井降水法降水。
6. 遇淤泥流沙层措施：地质资料显示，沿线有淤泥流沙层，对管道顶进质 量及安全施
工极为不利，宜采用分层注浆加固管道内及周围土体的方法，具体 为：采用管道内“超前小导管注浆法”，即在管道内按一定间距（ 0.5 米为 宜）插注浆导管，外圈导管斜插角度为
15 度；注浆材料为水玻璃水泥浆。
五、工作坑结构设计： （一） . 尺寸计算：
1 .长度:按正常状态顶进时计算 : L >b1+b2+b3+L1+L2+L3+L4
虑，取 L4=80CM 。
故 L > b1+b2+b3+L1+L2+L3+L4=1.0+0.3+0.15+8+1.657+0.5+0.8=12.4M 取 L=12.4M
2. 宽度: 工作坑的宽度与管道外径有关，另外还与坑的深度有关。因为较 浅的坑，能放
在地面的设备不再下坑，如油泵车、变电箱、电焊机和顶铁等。 较深的坑一般是井，为了提高施工效率，上述设备都要放在井下。所以前者工 作坑较窄，后者较宽。
浅工作坑：B 二D+（2.0?2.4 ） 深工作井：B=2D+（2.0?2.4 ）
其中：L ――工作坑的最小长度；
后座或后背墙厚度，设后座时取
b1=40~ 60cm 设后背墙，
无后座时取b1=5C ?160cm 由于本工程顶力较大，故取 b1=100cm
刚性顶铁厚度，取 b2=30cm ； 环形顶铁厚度，取 b3=15cm ；
下井管段长度，本工程管径 DN1500取L1=800cm 主油缸长度：
YDT400Q 型工作推力为4000KN 长度1657。
接管时留在坑内管道的最小长度，取
L3=50cm ；
安装富余量，由于本工程地方狭窄，故不作安装富余量考
b1
b2 b3 L1 L2 L3
L4
式中：B ――工作坑（井）的宽度（M ；
管道的外径（M ；
由于本工程工作坑深度在6M 以上，故其宽度按深工作井计算，即取:
B=1.5D+ （2.0 ?2.4 ） =1.5 X 1.8+2=4.7M ，取 B=4.7M 。
3.
深度：自地面至基坑（井）底板面的深度称为工作坑（井）的深 度，可按下式
计算：H=H1+D+h
式中：H1――管顶覆土厚度（M ）; 管道外径（M ）;
操作空间高度（M
H=H1+D+h=5+1.5+0.8=7.3M ;
（二）.坑壁及坑底结构设计：
0 14@ 200
1000mm
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（三）.顶进后背墙设计:
1. 选用尺寸：3500mr K 3500m M 1000mm
2.
做法：正面（与千斤顶接触面）及侧面用
20mm 厚钢板焊接成型，与剪 力
墙预埋件焊接，中间填充 C30钢筋砼。
六、顶管工艺流程的质量控制：
顶管工作能否顺利，导轨的安装非常关键，本工程导轨采用轨道钢，在安 装时应顺
取h=0.8M,故工作坑的深度为
地面
0 16@ 200
20mm 厚钢板 预留孔洞
500扌
m
旷
■
500
A
d
碎石基层
kk A
0 14 @
C30钢筋混凝土
直、平行、等高，纵坡与管道设计纵坡一致，安装误差为：
轴线：3MM；
顶面高程：0?+3MM；
两轨内距：± 2MM；安装轨道时应与底板预埋铁牢固焊接，不能在使用中跑位。在顶管开始入土前，再仔细检查一遍油泵，千斤顶的安装及运作状态，注意设备的状态，后背及轨道的安装精度，准确无误后，方可放下工具管开始顶进工作。
手工掘进顶管法前10M非常关键，允许偏差必须控制在以下范围内，轴线3MM高程0?+3MM超过此范围应及时纠正。
在挖土时，要严格按下列要求挖掘，先中间，后四周，不超挖，勤收边，四周的超挖量不大于1.5CM。
在顶进过程中要时刻观察，并做好以下记录：
油泵油压表读数；
注浆泵压力读数，过行管头高程、轴线偏差；导轨及后背铁的稳定程度；
土质变化。
如以上内容正常，则继续顶进；如发现异常，要仔细分析原因，并采取相
应措施。
七、顶管施工测量：先准确定出工作坑及接收坑的位置，坑底及走轨的标
高；施工过程中重点控制轴线位置及高程；一般每顶进0.5 米应对高程及轴线复核一次。
八、顶管纠偏：
纠偏是指工具管偏离设计轴线后，利用工具管的纠偏机构或其它措施，改 变管端的方向，减少轴线偏差的方法。
当测量结果超出允许偏差范围外，就要进行纠偏，纠偏主要靠工具管进 行。纠偏时应做到以下几点：
九、顶管常见通病的分析与防治: 顶管允许偏差控制:
(一).管道轴线偏差过大: 1. 现象：
管道轴线与设计轴线偏差过大，使管道发生弯曲，甚至造成管节损坏，接 口渗漏。
2.原因分析: (1)
. 地层正面阻力不均匀，使工具管受力不均匀，形成导向偏差，造成管
道轴线偏差。
(2)
. 顶管后背发生位移或不平整，使顶力合力线偏移，造成管道轴线偏
差。
(3) . 千斤顶不同步，或千斤顶间顶力相差较大，或安装精度不够，造成顶
力合力线偏差，使管道轴线发生偏差。
3. 预防措施：
1. 2. 3. 4. 纠偏应在顶进过程中纠偏，边顶进边纠偏； 纠偏应用小角度来逐渐进行，不能急拐或突升突降; 纠偏时应注意轴线校正后顶管头的复位；
每次纠偏均要仔细记录其过程及纠偏值。