顶管专项方案

宿松县污水处理工程（管网工程）顶管施工方案

施工单位：宜兴市和桥市政工程公司编制人:李汉强

一、顶管工程简介

本工程按设计图纸统计顶管工作坑23个，管径为800MM，1000MM1200MM三种规格管径，根据设计情况，本标段工程我公司将投入机械顶管设备3台（配置4种规格的工具机头）。

三台设备流水施工网络图

(流水作业在时间、空间上联系，以此类推整个顶管施工劳动力、机具计划安排)

二、顶管施工原理

顶管施工的工艺原理是：在铺设管道前管道线的一端事先建造一个工作坑，在坑内的顶部轴线后方，布置一组行程较长的导轨。将敷设的管道放在主油缸前面的导轨上，管道的最前端安装工具管，主油缸顶进时，以工具管开始推着前面的管道挤过坑壁上的穿墙管，把管道压入土中。与此同时，进入工具管的泥土被不断挖掘排出管外(取土的方法分机械取土、人工取土)。当主油缸达到最大行程后缩回，放入顶铁，主油缸继续顶进。如此不断加入顶铁，管道不断向前延伸，当坑内上的管道几乎全部顶入土中后，缩回主油缸，吊去全部顶铁，将下一节管段吊下坑，安装在管段的后面，接着继续顶进，如此循环施工，直至顶完全程。

三、顶管施工技术分析

（1）由于顶管为隐蔽工程，施工前需详细了解和掌握地质状况和障碍状况，根据我公司多年从事地质工作的优势，施工前我们对顶管沿线将做一次全面的高密度电法（设备为地质专用设备，可以探明地质状况、走向及地下障碍，德国进口），使施工人员心中有数，并提前做出贴合实际的施工方案，采用有效防护措施。

(2)管道顶力计算

顶管施工技术的顶力计算是一项很重要的工作，它是正确选用施工机具和确定后背墙加固方案、施工进度的依据。顶力计算公式较多，计算也相当复杂，为了减少计算复杂程度和方便施工，结合我公司多年来的实际经验和有关技术资料提供的数据，可以按下列经验公式进行计算。I、DN1200顶管工程单元顶管长度最大为160米，计算结果如下。

T=n*G*L=2×1.4×160=448(T)

T——总顶力

G——混凝土管单位重量（1.4t/m,DN1200F管）

L——单元顶距（M）

n——土质系数（1.5—2.5），本工程计算取2

钢筋砼管允许顶力为：

F=π/Kσt(d+t)

式中：F－混凝土管允许顶力；

K—安全系数取K=4

σ—混凝土抗压强度（kpa,至少C40混凝土）

t—壁厚（m）,取t=0.12m

D—钢筋混凝土管内径（mm）取d=1200mm管，

F=3.14/4*4000*(1.2+0.12)*0.12=II、D1000顶管工程单元顶管长度最大为100米，计算结果如下。

T=n*G*L=2×0.9×100=180(T)

T——总顶力

G——混凝土管单位重量（0.9t/m,DN1000F管）

L——单元顶距（M）

n——土质系数（1.5—2.5），本工程计算取2

钢筋砼管允许顶力为：

F=π/Kσt(d+t)

式中：F－混凝土管允许顶力；

K—安全系数取K=4

σ—混凝土抗压强度（kpa,至少C40混凝土）

t—壁厚（m）,取t=0.1m

D—钢筋混凝土管内径（mm）取d=1000mm管，

F=3.14/4*4000*(1.0+0.1)*0.1=345.4(T)采用640T顶管设备，满足设备顶力大于要求总顶力。

T<F，保证顶进长度时要求III、D800顶管工程单元顶管长度最大为70米，计算结果如下。

T=n*G*L=2×0.5×70=70(T)

T——总顶力

G——混凝土管单位重量（0.5t/m,DN800F管）

L——单元顶距（M）

n——土质系数（1.5—2.5），本工程计算取2

钢筋砼管允许顶力为：

F=π/Kσt(d+t)

式中：F－混凝土管允许顶力；

K—安全系数取K=4

σ—混凝土抗压强度（kpa,至少C40混凝土）

t—壁厚（m）,取t=0.1m

D—钢筋混凝土管内径（mm）取d=1000mm管，

F=3.14/4*4000*(0.8+0.1)*0.1=282.6(T)采用640T顶管设备，满足设备顶力大于要求总顶力。

T<F，保证顶进长度时要求

（4）后背墙结构及抗力计算

后背墙作为千斤顶的支撑结构,要有足够的强度和刚度,且压缩变形要均匀.顶管过程中,后背压力远大于土壁允许承载力f0一般粘土淤泥可按承载力仅150Kpa远远不够,因此我们将采取必要措施:采用双层钢板加双排枕木，使f0达600Kpa。再根据顶进需要的总顶力，核算后背受力面积，使后背墙单位上所受的力小于土体的允许承载力。

后背墙总承载力R＞T（总顶进力）

R=S•f>TS=R/f

S=448/80=5.6M2

S—后背墙所需承压面积（M2）

f—处理后背墙单位承载力80Mpa/m2

T—总顶进力（T）

R—后背墙总承载力（T）

为加强安全系数D1200，D1000，D800的顶管后背墙宽度取3.5米，高取1.8四、设备选择、顶进

（1）设备选择

顶进设备主要包括千斤顶、高压泵、顶铁、工具管及运土设备等。千斤顶是顶管的主要设备，根据工程理论计算和实际情况，由于要求最大顶力为448T，为确保顶力要求，本工程选用的千斤顶为640T。

（2）顶进前准备根据设计轴线、高程、进行顶管中线、高程放样，以确定导轨的安装高度和方向，测量放样严格按三级放样制度进行测放复核，轴线测量采用DT—02L经纬仪、高程测量采用AC24水准仪。确定无误后，放可进行下道工序施工

顶进前应检查全部设备，是否处于良好的状态，工具管是否在导轨的中心线上，坡度和高程符合规范和设计要求后即可顶进施工。

管前挖土是保证顶进质量及地上建筑物安全的关键，管前挖土的方向和开挖形状，直接影响顶进管位的准确性，因为，管子在顶进中是循已挖好的土壁前进的，因此，管前周围超挖应严格控制，对于密实土质，管端上方最好留有大于1.5cm空隙，以减少顶进阻力，管端下部135度中心角范围内不得超挖，也可预留１cm厚土层，在管子顶进时可防止管端下沉。

管前挖土长度，一般为千斤顶出镐长度（1米）。由于本工程地层含水比较丰富，容易引起土方塌陷，因此在每掘进40cm时顶进一次确保工程安全。（3）掘进机方向控制保证顶管机严格按设计轴线推进,不偏离设计轴线方向,必须及时观测顶管动态数据,从而调整顶管各施工参数,指导顶管正确、安全推进。在工作井后靠背前设置一牢固的测量平台，平台高度与轴线标高相匹配，并可作不量调节，经纬仪安置在平台上，调整经纬仪方向、高度与设计轴线一致。在机头后壳体圆心处有一测量尺，根据经纬仪的观察即可读出尾部的实际偏差，现场结合机头前后壳体间隙角、机头滚动角、二维倾斜读数即可算出机头的现存偏差及发展趋势，从而进行纠偏操作。另外，在机头前方筒还安装有倾斜仪传感器，向操作人员显示机头的倾斜角度，以指导纠偏。（4）纠偏顶管允许偏差值：中心线位50mm；高程+30mm，-40mm。设置报警中心线：中线±25mm，高程+15mm，-20mm。在顶管中，由于周围穿越土层的变化，顶力的不均匀，管道联接的误差等因素，均可能造成顶管中线偏离设计中线位置，当管道偏差超过10mm时，需采取纠偏措施。纠偏动作主要由方向控制测量的成果指导。对某一纠偏动作，机头前后壳体即在这方向上产生一定量的折角，在顶进时，机头即沿此方向纠偏。每次纠偏操作的执行均需仔细讨论、记录，并密切观察其后反映，当班人员须将整个管道的线型偏差量以曲线图形绘出，以利操作控制。为消除测量基准的误差，在顶进50m处还要对测量基准作一次全面复测。机头进洞前25米处，对机头的偏差进行一次精确的测量，确定纠偏控制措施，以确保机头以尽可能小的偏差进洞。纠偏时指导思想是“减缓发展，稳慢回归，平行找顺，纠偏一半，反曲靠线，主动微调”。发现误差时，不能急于归位，找出原因，减缓误差发展。第一步，找出误差大的一面进行纠偏工作，纠偏千斤顶在原基础上的伸出量不超过2-4mm，这时误差虽仍在增加，但已有回归趋势。第二步，经过一段顶程后（3m左右）出现顶进轴线与设计中心线平行时，可多顶一段距离（5～10m）。管体在顶进中会接顺一些已弯曲的土洞，第三步向设计中心靠拢，仍将千斤顶继续伸出2mm左右，本着稳慢原则，每顶2-3m可向设计中心靠近5mm，当误差已校正1/2时，反向纠偏千斤顶开始伸出（2mm），这时的机头仍然向设计中心靠拢，但其轨迹可能已向反方向演变，故称“反曲靠线”，只有这样才能避免“矫枉过正”，轨迹忽左忽右。纠偏前，要根据机头本身已存在的斜率和轨迹综合分析，确定校正方向及纠偏千斤顶的伸出量。纠偏时要坚持勤测、勤调、微动的原则，每次纠偏一般情况不大于0.5，切忌猛纠、硬调。纠偏操作必须在顶进中进行，严禁在停止时纠偏。当进行主动纠偏时，应会同技术人员共同研究进行。

五、中继间及管道接口

当顶进阻力超过主千斤顶的容许总顶力或砼管容许压力或工作井后容许反推力时，采用中继接力顶进技术，实行分段顶进，中继间的壳体和砼管外径相等，在管节上的移动有良好的水密性和润滑性，中继间安装的位置数量通过压力表反映的摩阻力确定；

接口是顶管工作的关键部分，保证顶管工程闭水试验成功的关键，顶进前应对砼成品管、钢环、橡胶密封圈和软木衬垫均作详细检查，必须符合标准设计图的要求，顶进前现场作试安试验。

六、通风、照明和降水

（1）通风：由于地下工程施工，为了保障施工人员安全，我方将采用空压机通过镀锌管向工作井及管内工作面连续送风，以保证工人和其它经许可入内的工作人员所吸入的空气中含氧量不低于20%，其它有毒或有害气体与灰尘等污染物的浓度不大于有害身体健康的浓度，并综合考虑时间、温度、湿度和几种地下污染物的综合作用，我方将装置进行检测的设备，连续测量工作面的空气指标。

（2）照明：管道地方和入口，每隔10米安装与养护最弱装置度为100W的灯，顶管内采用低压安全工作灯，在每个工作面及坑底提供两只电池供电手提灯，以用来处理紧急事件和检查工程。（3）降水：根据本工程实际地质情况，及位于河道边施工的特点。开挖深度在4m以内的工作井采用深井降水；管道顶进段必须在管道两侧设置深井，单侧深井中心距小于等于5米，双侧错开布置。降水期间设专人看护水泵运行情况。

七、质量检测方法

（1）管线、管道和竖井的允许误差

对管线、竖井和隧道内表面的位置误差不得大于下表中所规定的允许偏差

工程种类尺寸和偏角允许偏差（MM）管道和箱涵管道线型和标高20顶管线型30标高30竖井和井室垂直的1：300竖井完工后的直径1%，不超过50MM设衬砌的竖井相邻两衬砌边缘间的最大凸缘5（2）水准仪测平面位置

在待顶管首固定一小十字架，在坑内悬架一台水准仪，使水准仪十字对准十字架，顶进时，如果出现十字架与水准仪上十字发生偏听偏差，则表明管道中心线发生偏差。

在待顶管首端固定一小十字架，在坑内悬架一台水准仪，检测时，若十字架在管首端相对位置不变，只要量出十字架交点的垂直距离，即可读出待顶管顶进的高程偏差

（3）.顶管偏差的校正方法见表校正方法具体作法使用条件挖土校正法在管子偏向设计中心的一侧适当超挖，以使迎面阻力减少，而在对方的一侧不超挖或留坎，使迎面阻力增大，形成力偶，让首节管子调向，逐渐回到设计位置偏差为：10~30mm顶木校正法用圆木或方木一根，一端顶在管子偏向设计一侧内管壁上，另一端支在垫有木板的管前土壤上，支架稳固后，开动千斤顶，利用顶进时顶木斜支管子所产生的分力，使管子得以校正。偏差不小30mm，挖土校正法无效时千斤顶校正法此法基本与顶木校正法相同，并配合挖土校正法的超挖的一侧管端壁支上一个5~10T的小千斤顶，千斤顶底座上接一短顶木，利用小千斤顶的顶力使首节管子调向，然后在继续顶进中，逐渐回到设计位置。偏差不小30mm，挖土校正法无效时加垫校正法在顶管的终端与顶铁之间的适当位置垫置一块相应厚度的锲形钢板，使顶管与顶铁之间形成一个角度，顶进时即可使顶管逐渐回到设计位置。挖土校正法无效时八、安全、文明措施1、加强进场施工的安全教育和工程质量教育，提高各岗位的安全、质量意识。2、认真贯彻安全操作规程，严格贯彻给水排水施工规范、严禁违章作业，确保地下原有管线不受破坏，公路交通不受影响。现场操作人员必须穿戴整齐的工作服。3、工作井接收井设立标志，危险现场有栏杆，重点部位设警号。4、加强现场管理，做到文明施工。现场无杂物，泥浆不乱排，不污染环境。九、冬雨季施工措施（一）、雨期施工预防措施

（1）总包及各分包单位应根据现有工程的施工情况，结合工期、进度要求，合理安排施工。雨期到来之前来不及完成但不影响工期的项目可安排到雨期后进行。

（2）项目经理是雨期施工生产质量、安全第一责任人，对质量、安全全面负责。成立以项目经理为组长的雨期施工生产领导小组，明确小组成员的各自职责。应设专人负责与气象部门联系，及时收听气象台（站）天气预报，随时掌握气象变化情况，以供施工参考。

（3）积极做好雨期施工的各项准备工作，制定切实可行的雨期施工方案，对全体职工进行一次全面的雨期施工质量、安全生产教育。

（4）必须保证雨期临时道路畅通无阻。

（5）备足、备齐防雨、防汛、防潮、防暑、防台风等各种雨期施工器材物资。

（6）雨期到来前对生活和生产设施进行一次全面的防雨、防汛、防潮、防风暴、防雷击检查，并及时予以维修加固。

（7）在钢筋林立的场所，雷雨时不得操作和站人。

（8）雨天、雾天及六级以上大风应停止一切高空作业。

（9）高空作业的工人必须穿防滑鞋，戴安全帽，系安全带，安全带必须挂在牢固可靠的地方。

（10）怕水、怕潮的物资，要做到按计划小批量进场，先进场的先用、后进场的后用，做到周转循环，不得长期积压。（11）在暴风雨期间，所有高空作业均应停止施工，施工人员全部退到安全地方。（12）高压电和接地避雷线附近严禁站人。

有专人查看基坑有无滑坡现象，脚手架、塔吊有无危险情况，所有电器设备是否漏电等，如发现有异常现象要立即进行处理。

（13）各种怕水、怕潮的材料要查看是否安置妥当，若漏雨受潮，则必须立即采取措施。受潮、见水的外加剂、粉煤灰禁止使用。

（14）沿现场四周检查有无闸刀箱倾倒、电缆线泡水、电缆拉开、破皮等现象，确保无误后，方可恢复现场供电。（15）检查施工现场外围护设施，重点检查安全网、围护网有无拉脱、破损情况。

（16）检查现场大型机械设备的安全状态、机械性能。（二）、冬期施工

本地区据近五年安庆气象资料，冬季基本以暖冬，一月份平均气温3.4℃，野外夜间最低气温仅为-4℃，下雪天平均1-3天，因此，冬期施工不像北方地区。故重点需要做好以下点：

(1)施工场地、施工便道等处要做好防冻、防滑措施。

(2)工地严禁明火，防止火灾。

(4)入冬时，要注意及时收集天气预报，尤其是日平均气温，若连续三天平均气温降到10℃十、顶管工程质量防治

A、管道轴线偏差防治

1）预防措施

顶管施工前应对管道通过地带的地质情况认真调查，设置测力装置，指导纠偏。纠偏应按照勤测量，勤纠偏、小量纠的操作方法进行；采用同种规格的千斤顶，使其顶力、行程、顶速相一致，保持顶力合力与管道中心线相重合；加强顶管后背施工质量的控制，确保后背不发生位移，并应使后背平整，以保证顶进设备的安装精度；顶进过程中应随时绘制顶进曲线，以利指导工作。

2）治理方法

（1）重新调整千斤顶行程、顶力、顶速或重新调整千斤顶的安装精度。

（2）对顶管后背进行加固，防止位移继续发展，并确保后背平整。

（3）纠编前应认真分析顶进曲线的发展趋势，采取适当的纠偏量，循序渐进，切不可操之过急，适得其反。

B、地面沉降与隆起防治

（1）施工前应对工程地质条件和环境情况进行周密的调查，制定切实可行的施工方案，正确选用工具管，并对距离管道近的建筑物和其它设施采取相应的加固保护措施。

（2）设置测力装置，以便掌握顶进压力，保持顶进压力与土体压力的平衡。

（3）

严格控制顶管轴线偏差，执行勤测量，勤纠偏，小量纠的操作方法。

(4)顶进过程中应及时足量地注入符合技术标准的润滑支承介质填充管道外围环形空隙。施工结束及时用水泥或粉煤灰等置换润滑泥浆。

(5)严格控制管道接口的密封质量，防止渗漏。

C、顶力突然增大防

(1)顶进过程中应严格执行勤测量，勤纠偏，小量纠的操作方法，使管道轴线被控制在允许偏范围以内。

(2)不同地质条件配制适宜泥浆，并采取同步注浆的方法，及时足量地注入泥浆。

(3)顶进施工前应对顶进设备进行认真的检修保养。

(4)停顶时间不能过久，发生故障应及时加以排除。

D、工具管旋转防治

(1)遇前端土层软硬不均匀时，应采取多挖硬、少挖软的方法。

(2)顶进前应将千斤顶调试好，要采用同种规格的油缸，并使液压泵到各千斤顶之间的距