预制管涵人工掘进顶管施工工法

预制顶管工艺施工工法一、前言在管道安装施工中，往往碰到一些不能开槽敷设的室外地下管道，如穿越交通比较繁忙的铁路、公路等。某某工程区域外网综合管网总排水管道工程当中有一段穿过**车站7条铁路线，其中4条铁路线属于某某钢厂保产线，跨度40.5米，如果采用开槽施工，将影响炼铁炼钢供料系统。某某工程公司采用预制管涵人工掘进顶管施工法，于年月成功将管径1400mm管涵穿越某某钢厂铁路专用货站，既解决了在不影响地面交通的正常运行情况下，又保证了工期质量，此法得到了某某工程项目部和监理公司的一致好评。由于工法设计合理，既有效地避免了特殊路段开槽施工带来的困难，又保证了工期质量,将地表作业安全可靠地转入地下施工，对施工现场周围的环境影响较少，从而实现了可观的社会效益和经济效益。二、工法特点1、管道不开槽施工的土方开挖和回填工作量减少很多；2、不必拆除地面障碍物，施工占地面积减少很多；3、不会影响地面交通；4、不会因管道埋设较深而增加开挖土方量；5、可减少对管道沿线的环境污染。三、适用范围此工法一般适用于本地区坚实戈壁土质，为便于人工在管内操作，管径一般在不小于900mm的砼管或钢管。4.工艺原理首先将涵洞分段预制，同时选择合理的位置布置工作坑，在工作坑底修筑基础、设置导轨，先用人工在管端头开挖坑道，然后利用千斤顶等设备将管子沿导轨方向顶入，一次行程300~400mm，顶完一节再连接一节，直到进入控制点位。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程（见图5.1-1）工作坑布置——涵洞预制——设备安装——顶进——检测——纠偏——注砂填充5.2操作要点5.2.1工作坑布置（见图5.2-1）工作坑的位置、大小和深度依据施工工艺、采用设备、管节长度、设计埋深等因素决定，施工中的具体要求有以下几点：1、工作坑的应按下列条件布置：1.1宜在管道井室的位置；1.2工作坑宜就近布置，以方便下管、取土和运输为原则。1.3可利用坑壁土体做后背，再用撑板、撑杠将四周坑壁土体加固，防止土体长时间暴露风化，引起土方塌落。1.4工作坑的支撑宜形成封闭式框架，矩形工作坑的四角应加斜撑，撑杠的布置应不影响下管和取土。工作坑布置工作坑布置设备安装预制涵洞顶进检测顶进纠偏注砂填充不合格合格图5.1-1工艺流程图1.4对地上与地下建筑物、构筑物易于采取保护和安全施工的措施；1.5工作坑的布置还应解决电源,照明及扶梯设施。1.6单向顶进时宜设在下游一侧。1.7顶进从两处同时进行，中间加竖井取土,以加快施工进度。1.8顶管施工中的测量，应建立地面与地下测量控制系统，控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核、易于保护处。2.矩形工作坑的底部宜符合下列公式要求：B

=

D1

+

S

(5.2-1)L

=

L1

+

L2

+

L3

+

L4

+

L5(5.2-2)

式中B——矩形工作坑的底部宽度(m)；

D1——管道外径(m)；S——操作宽度(mm)，可取1.0～1.50m；L——矩形工作坑的底部长度(m)；

L1——管节长度(m)；

L2——千斤顶长度(m)；

L3——顶铁长度（m）；

L4------后背墙的厚度(m)。3.工作坑深度应符合下列公式要求：H1

=

h1

+

h2

+

h3(5.2-3)式中H1——顶进坑地面至坑底的深度(m)；

h1——地面至管道底部外缘的深度(m)；

h2——管道外缘底部至导轨底面的高度(m)；

h3——基础及其垫层的厚度。但不应小于该处井室的基础及垫层厚度(m)。木方后背“A大样”撑板撑杠说明:11221-1剖面1图5.2-1工作坑布置图2.采用装配式后背墙时应符合下列规定：2.1装配式后背墙宜采用方木、型钢或钢板等组装，组装后的后背墙应有足够的强度和刚度；2.2后背土体壁面应平整，并与管道顶进方向垂直；2.3装配式后背墙的底端宜在工作坑底以下，不宜小于500mm；2.4后背土体壁面应与后背墙贴紧填塞密实；2.5组装后背墙的构件在同层内的规格应一致，各层之间的接触应紧贴，并层层固定。2-2剖面2-2剖面图5.2-2装配式后背墙安装图5.3管涵预制5.3.1根据千斤顶的顶力计算出单节涵洞的重量，再依据重量定出单节涵洞长度，管涵按定长进行现场预制，管涵壁厚为200mm，涵洞的混凝土标号及尺寸规格要求要严格加以控制。5.3.2各种埋件要严格按施工图纸埋设，尺寸偏差应控制在允许范围内。（见图5.3-1）5.3.3涵洞沿内缘管口埋设L50×5角铁尺寸偏差要控制在±5mm。（见图5.3-4）5.3.4预制涵洞砼为C30以上，按重量定出长度，壁厚200mm。5.3.5涵洞首节和以后每5节前端倒角，后端受力面设制钢板埋件。5.3.6钢筋不允许外漏，模板支设要规范，垂直度不大于6mm,轴线偏差±5mm。（见图5.3-2）5.3.7预制涵洞有条件的可以在工作坑旁边同时布置暖坑,上覆蓬布,利用蒸汽养护。（见图5.3-3）5.3.8就近利用暖坑预制涵洞不但可以大大提高加工效率，还可以降低运输成本。5.3.9拆模后应在涵洞内壁弹出中线，便于测量控制轴线偏差。说明：说明：1、根据生产厂家提供的管材标准图技术参数设计。2、预制涵洞为C30以上防渗钢筋混凝土，按定尺长度加工,壁厚200mm。Ф10＠150Ф14＠100预制顶进涵洞配筋图图5.3-2预制涵洞配筋图暖坑挖深2米，一次预制数节砼涵洞，上覆蓬布通蒸汽保温。说明:暖坑平面图4-4剖面44暖坑挖深2米，一次预制数节砼涵洞，上覆蓬布通蒸汽保温。说明:暖坑平面图4-4剖面44图5.3-3暖坑布置图5.4、设备安装4.1导轨应选用钢质材料制作，其安装应符合下列规定：4.1.1两导轨铺设应顺直、平行、坡度和标高要同管道相一致；4.1.2导轨安装的允许偏差应为：轴线位置：3mm顶面高程：0～+3mm两轨内距：±2mm4.1.3安装后的导轨应牢固，不得在使用中产生位移，并应经常检查校核。4.2千斤顶的安装应符合下列规定：4.2.1千斤顶宜固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点应在管道中心的垂直线上；4.2.2千斤顶在管端面的着力点应在管子垂直高度的1/5处。4.2.3当千斤顶多于一台时，宜取偶数，且其规格宜相同；当规格不同时，其行程应同步，并应将同规格的千斤顶对称布置；4.2.4千斤顶的油路应并联，每台千斤顶应有进油、退油的控制系统。4.3油泵安装和运转操作要点：4.3.1油泵宜设置在千斤顶附近，油管应顺直、转角少；4.3.2油泵应与千斤顶相匹配，并应有备用油泵；油泵安装完毕，应进行试运转；4.3.3顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进；4.3.4顶进中若发现油压突然增高，应立即停止顶进，检查原因并经处理后方可继续顶进；4.3.5千斤顶活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快。4.4分块拼装式顶铁的质量应符合下列规定：4.4.1顶铁应有足够的刚度；4.4.2顶铁采用采用型钢焊接成型；当采用焊接成型时，焊缝不得高出表面，且不得脱焊；4.4.3顶铁的相邻面应互相垂直；4.4.4同种规格的顶铁尺寸应相同；4.4.5顶铁上应有锁定装置；4.4.6顶铁单块放置时应能保持稳定。4.5顶铁的安装和使用应符合下列规定：4.5.1安装后的顶铁轴线应与管道轴线平行、对称，顶铁与导轨和顶铁之间的接触面不得有泥土、油污；4.5.2更换顶铁时，应先使用长度大的顶铁；顶铁拼装后应锁定；4.5.3顶铁的允许联接长度，应根据顶铁的截面尺寸确定。当采用截面为200mm×300mm顶铁时，单行顺向使用的长度不得大于1.5m；双行使用的长度不得大于2.5m，且应在中间加横向顶铁相联；4.5.4顶铁与管口之间应采用缓冲材料衬垫，当顶力接近管节材料的允许抗压强度时，管端应增加U形或环形顶铁；4.5.5顶进时，工作人员不得在顶铁上方及侧面停留，并应随时观察顶铁有无异常迹象。1010均布通孔Ф22×43—3剖面33顶块制做10（600）图5.4-1顶铁制作制做顶铁规格为300mm长2节，600mm长4节，钢板厚度δ=16mm。说明：4.6采用起重设备下管时应符合下列规定：4.6.1正式作业前应试吊，吊离地面10cm左右时，检查重物捆扎情况和制动性能，确认安全后方可起吊；4.6.2下管时工作坑内严禁站人，当管节距导轨小于500mm时，操作人员方可近前工作；4.6.3严禁超负荷吊装。5.5、顶进操作要点5.1开始顶进前应检查下列内容，确认条件具备时方可开始顶进。5.1.1全部设备经过检查并经过试运转；5.1.2防止流动性土或地下水由洞口进入工作坑的措施；5.2开始顶进5～10m的范围内，允许偏差应为：轴线位置5mm，高程0～+5mm。当超过允许偏差时，应采取措施纠正。5.3在软土层中顶进混凝土管时，为防止管节飘移，可将前3～5节管联成一体。5.4顶进时每节用垫块隔开300mm间距,用来调整误差。5.5将地上控制点导入坑底，在坑底架设仪器，利用涵洞弹出的中线随时监测控制线偏差。5.6如果偏差出现较大变化，应及时采取纠偏措施。5.6采用手工掘进顶管法时，应符合下列规定：5.7.1管涵接触土层后，应自上而下分层开挖；管涵迎面的超挖量应根据土质条件确定；5.7.2在允许超挖的稳定土层中正常顶进时，管下部135°范围内不得超挖；管顶以上超挖量不得大于30mm；管前超挖应根据具体情况确定，并制定安全保护措施；地面有震动载荷时,要严格限制每次开挖纵深,每次开挖300mm长顶进一次。5.7.3在对顶施工中，当两管端接近时，可在两端中心先掏小洞通视调整偏差量。5.6.4顶管的顶力可按下式计算，亦可采用当地的经验公式确定：P=fγD1[2h+(2h+

D1)tg2(45°-ф/2)+ω/γD1]L(5.6-1)式中P——计算的总顶力(kN)；γ——管道所处土层的重力密度(kN/m3)；D1——管道的外径(mm)；H——管道顶部以上覆盖土层的厚度(m)；ф——管道所处土层的内摩擦角(o)；ω——管道单位长度的自重(kN/m)；L——管道的计算顶进长度(m)；f——顶进时，管道表面与其周围土层之间的摩擦系数，其取值可按表5.6-1所列数据选用；表5.6-1顶进管道与其周围土层的摩擦系数土类粘土、亚粘土土砂土、亚砂土土干0.2～0..30.3～0..4湿0.4～0..50.5～0..65.7.5接口处理操作要点：5.7.5.1管道顶进到位后，用砂浆将缝隙塞实，然后做一道高分子防水，防水层内侧抹15~20厚的1:2砂浆。5.7.5.2顶管结束后，管节接口的内侧间隙应按设计规定处理；设计无规定时，可采用石棉水泥、弹性密封膏或水泥砂浆密封。填塞物应抹平，不得凸入管内。5.7.6如果涵洞在预制当中，接口埋件偏差较大，按原方案设计的接口已不能达到封闭预期效果，可做以下补充措施5.7.6..1为提高高抗震度，两两节涵洞之之间应用钢钢板或钢筋筋焊接加固固。5.7.6..2接口时时先将接口口处清理干干净，先用用干硬性水水泥塞缝，再再用1：2砂浆抹平平，最后粘粘两道环氧氧玻璃丝布布。（见图图5.3--4）5.7.6..3将涵洞洞内砼高处处部分凿除除，最后用用水泥砂浆找找平抹光。5.6、注砂砂填充操作作要点（图5.6--1注砂填充充）6.1在在涵洞顶部部安装一根根DN40钢管，利用用高压风将将砂粒吹入入管涵外壁壁缝隙，使使缝隙密实实。6.2安装装风管可以以根据管涵涵长度依次次分段焊接接，直到全全部长度安安装完为止止。6.3随着着砂不断填填实满，逐逐渐将风管管往外抽出出，直到最最后一节填填满为止。图5.6-1图5.6-1注砂填充注砂风管DN40六、质量控制制工程质量控制制标准顶管施工质量量执行GBB502442-GBB502007-20002《混凝土土结构工程程施工及验验收规范》；GB50026-93-《工程测量规范》；国家现行《建筑安装工程验收规范》和各种施工作业操作规程。6.2顶进管管道的施工工质量应符符合下列规规定：6.2.1管管内清洁，管管节无破损损；6.2.3钢钢筋混凝土土管道的接接口应填料料饱满、密密实，且与与管节接口口内侧表面面齐平，接接口套环对对正管缝、贴贴紧，不脱脱落；6.2.4允允许偏差应应符合表6.5-11的规定；；表6.5-11关键部位位顶进管道道允许偏差差(mm)项目轴线位置

管道内底高程相邻管间错口口对顶时两端错错口

允许偏差50

D<15000

+330

-440

D≤15000

+440

-550

钢管

≤2

mm

钢筋混混凝土管道道

15%壁厚且不不大于20

mmm

50

注：D为管道道内径(mm)。6.3测量、纠纠偏操作要要点在管道顶进的的全部过程程中，应控控制管涵前进的方方向，并应应根据测量量结果分析析偏差产生生的原因和和发展趋势势，确定纠纠偏的措施施。6.3.1管道顶进进过程中，管管的中心和和高程测量量应符合下下列规定：：6.3.1..1采用用手工掘进进时，管道道进入土层层过程中，每每顶进300mm，测量不不应少于一一次；纠偏偏时应增加加测量次数数；6.3.1..2全段顶完完后，应在在每个管节节接口处测测量其轴线线位置和高高程；有错错口时，应应测出相对对高差；6.3.1..3测量记记录应完整整、清晰。6.3.1..4加强对对第一节管管涵的测量量调控可以以及时纠正正偏差。6.3.1..5如果果出现较大大偏差，可可以用人工工在两节之之间管侧外外壁掘出调调整空间，在在另一侧用用小型千斤斤顶调整。6.3.2纠偏时时应符合下下列规定：：6.3.2..1应在顶进进中纠偏；；6.3.2..2应采用小小角度逐渐渐纠偏；6.4质量保保证措施6.4.1建立质量量保证体系系和岗位责责任制，完完善质量管管理制度，明明确分工职职责，落实实到人，保保证体系高高效地运转转。6.4.2对工程质质量实施事事前、事中中、事后的的全过程控控制；对施施工过程的的人、机、料料、法、环环五大要素素的保证措措施进行明明确和落实实。6.4.3严严格把好关关键部位、关关键工序检检验关，杜杜绝不合格格品流入下下一道工序序。七、安全措施施7.1安全目目标：杜绝绝工亡和重重伤事故，减减少轻伤事事故，杜绝绝重大机械械设备事故故。安全生生产管理严严格遵照《建建筑法》“工程建设设标准强制制性条文”中有关安安全生产管管理条例进进行，坚持持“安全第一一，预防为为主”的方针，实实行安全生生产标准化化管理，建建立建全安安全生产责责任制和群群防群治的的制度，建建立安全管管理保证体体系。7.2编制安安全应急预预案，积极极开展安全全生产的日日常活动，树树立“常备不懈懈，警钟常常鸣”的观念，做做好施工前前的安全技技术交底，施施工中的日日常检查工工作，努力力消除事故故隐患，做做到“三不伤害”、“四不放过”。7.3按《建建筑施工临临时用电安安全规范》做做好临时用用电的两级级保证和管管理，做好好各类用电电机械和手手持电动工工具的接地地或接零保保护工作，确确保安全施施工。（雨雨雪天及潮潮湿环境中中应杜绝使使用。）7.4现场所所有机械设设备必须按按要求设置置专人操作作，不得擅擅离职守，他他人不得操操作使用。特特种作业人人员需持证证上岗，杜杜绝无证上上岗和违章章作业。所所有机械外外露转动装装置均设防防护罩。7.5顶管穿穿越铁路或或公路时，施工附近要注意机车动向，加强安全防护措施，并设专职安全监护。7.6除应遵遵守以上规规定，并应应符合铁路路或公路有有关技术安安全规定。7.7工作坑坑的布置要要安全可靠靠，坑壁要要架设固壁壁支撑，搭搭设防护栏栏杆，并挂挂好安全警警示标志。7.8管道道顶进应连连续作业。管管道顶进过过程中，遇遇下列情况况时，应暂暂停顶进，并并应及时处处理；7.8.1管管道前方遇到到障碍；7.8.2后后背墙变形形严重；7.8.3顶顶铁发生扭扭曲现象；；7.8.4管管位偏差过过大且校正正无效；7.8.5顶顶力超过管管端的允许许顶力；7.8.6油油泵、油路路发生异常常现象；7.8.7接接缝中漏泥泥浆。7.8.9当当管道停止止顶进时，应应采取防止止管前塌方方的措施。八、环保措施施8.1工程施施工、预制制构件生产产过程中固固体废弃物物体污染应应得到有效效控制，噪噪音控制应应符合GB/TT25233-90《建筑施施工场界噪噪音标准》、GB/T12348-90《工业企业场界噪音标准》要求。8.2施工现现场应尽量量降低能源源及物质消消耗，自觉觉做到废弃弃物分类存存放，回收收可利用的的废弃物。8.3施工挖挖出的土方方应及时外外运，工作作坑回填时时必须逐层层浇水夯实实，每层回回填厚度不不得超过5500mmm，清除施施工垃圾和和堆积物，最最后平整地地面，不得得起土。8.4施工垃垃圾要运到到指定地点点集中处理理，防止对对环境造成成污染。8.5现场材材料、机具具等堆放整整洁，污水水排放有序序，垃圾及及时外运，保保证道路畅畅通，杂物物不乱堆乱乱放。8.6现场机机械车辆不不乱响，乱乱鸣，以免免影响周围围生活、生生产环境。九、效益分析析9.1本法将将工程从地地表作业安安全可靠地地转入地下下施工，避避免了地面面施工产生生的大量场场地占用，对施工现场周围的环境影响较少，既有效地避免了特殊路段开槽施工带来的困难，又保证了工期质量,为以后地下工程在类似情况下提供了可靠的决策依据和技术指标，社会效益和环境效益明显。9.2本本工法由于于工程部分分小，场地地易于布置置、干扰因因素少，有有利于文明明施工，各各