頂管法施工方案

2021-03-04 09:33:55 字數 4590 閱讀 8433

開槽埋管施工屬於明施,主體修建完成後的施工頂進也要頂管

頂管施工即在地表不挖下槽溝,以液壓為動力將鋼管(含多節鋼管)或混凝土管從a點頂至b點的施工工藝,我公司經多次工程實踐,形成該施工技術。

工藝特點及適用範圍

1、路下頂管,路上暢通;

2、建築物下頂管,不影響建築物使用功能;

3、縮短管道鋪設週期,降低工程造價顯著;

4、裝置單一,操作簡便;

5、本工藝所用管道的管節必須是國家定點廠家生產的合格產品;

6、適用於鐵路、公路及不易或不宜開挖溝槽的地下管道施工。

工藝原理及工藝流程

明鋪管道改為以機械為動力在地表下使管道從a點轉移至b點。

施工準備——測量高程及軸線——挖頂管工作坑——鋪頂管導軌——設定頂進後背——安裝頂進裝置及吊放管節——挖土頂進——測量及糾偏——再次挖土(管中土)頂進——測量迴圈作業直致完成。

主要機械裝置:吊裝裝置、高壓油幫浦、大噸位千斤頂、後背樁及後背梁、導軌及出土工具、經緯儀、水平儀。機具功能及數量根據被頂進管節的直徑長度及重量而定。

施工要點

1、頂管工作坑開挖要依照施工方案及具體環境進行,坑的長寬要視土質,被頂管節的直徑、長度,機具裝置,下管及出土方法而定。工作坑除安裝頂管的機具裝置後背、導軌、頂進管節以外,還要有利於向坑外出土和作業人員的操作。一般要求,工作坑上口前緣距路緣≥2m,安放管節後每側要有1m的工作面,管節後側與千斤頂之間要有利於出土的空間,在有水的環境中要設定水坑及排水設施,工作坑壁的放坡係數根據土質情況應符合要求,坑底要夯實。

2、導軌由四根鋼軌和若干枕木組成,枕木置在工作坑底下1/2枕木高的基土上,枕木間距800—1000mm,鋼軌的長度等於工作坑底面的長度減去鋼軌樁所佔的位置,鋼軌的間距要視被頂管節的外徑而定,一般要保證管節安放後下皮高出枕木上皮20mm,千斤頂安裝後要與管節的橫截面有最大的接觸面,鋼軌安裝要平直,前端抬頭要有0.5-1.0%的坡度。

3、頂進後背:後背的堅固與否直接影響頂管的效果,所以,後背所具有的能力必須能滿足最大頂力的需要,後背由後背樁及後背梁,後背樁後面的夯實土所組成,後背樁一般以鋼軌代替,埋入坑底以下1.5m左右,樁後填土分層夯實,後背樁平面垂直於頂進方向的軸線,鋼製後背梁放在樁前的導軌上。

頂進後背的其它組成型式有砌築毛石的,有預製鋼筋混凝土塊組合的。

4、安裝頂進裝置和管節:頂進裝置由一台高壓油幫浦和兩台200—500t千斤頂組成,千斤頂安在後背梁與管節之間,管節後端和千斤頂之間有專用鋼護圈及麻辨或橡膠墊對混凝土管端保護,管外壁塗石蠟做潤滑劑,減少頂進摩阻力,千斤頂通過傳力柱將管節頂入路基。

5、挖土、頂進、測量及糾偏:裝置安裝後經試運轉無異常即可掏土頂進,掏土視土質及管頂上部覆土厚度而掌握進尺深度,土質較密而且覆土較厚,有利於形成卸力拱,可以適當多挖,土質鬆散或覆土厚度較小,則要少挖,勤挖勤頂,挖土直徑不可超過管節的外徑。

挖土及運土的工具根據管徑的大小而定,內徑在880—1500mm的製做專用小車,內徑在1500mm以上的可用雙輪小車直接出土,土的垂直運輸可用吊車或電動葫蘆。

頂進過程要時刻測量,每一頂程過後,要對管的高程及左右偏差測量一次,發現問題及時糾偏,糾正左右偏及抬頭扎頭的措施,可以在管的前端設一斜撐支於管前的土壁上,結合一側超挖土方,隨頂隨糾偏。前兩節的銜接處,用鋼板焊製的鋼脹圈加固,做為防止偏差的一項措施。

質量要求及安全措施

質量要求:管道頂進要求平直,管的中心偏離軸線不超過3cm為優良。

安全措施:

1、施工前先與鐵路、公路及市政的有關部門進行協調,施工方案經有關管理部門同意後方可施工。尤其是鐵路路基下進行施工時,要隨時和鐵路部門聯絡,掌握過往列車的情況,線路上有列車通過時嚴禁挖土和頂進;

2、挖土和頂進時洞內照明使用低壓行燈變壓器,洞內不准用明火;

3、頂進時停止挖土,傳力柱上和兩側不准站人,所有傳力柱必須擺放順直;

4、吊裝時坑內人員要做好防護措施,並有專人指揮。5、頂管長此76m時應設給風設施,防止缺氧

人工頂管施工方法

隨著國家現代化程序,城市建設的腳步越來越快,地面上公路、立交橋、高樓大廈等建築物星羅棋布,地面下熱力、通訊、燃氣等各種市政管線縱橫交錯、層疊密布,新的市政管線仍在不斷鋪設。開挖施工影響地面建築、使道路變差、破壞環境,給人們的生活、工作帶來諸多不便,同時,施工成本也越來越高。為了解決現有市政設施與施工的矛盾,誕生了一項新的施工技術——非開挖技術。

一、非開挖技術簡介

目前,地下管線鋪設的施工方法主要有開挖與非開挖兩種施工方法,開挖施工方法的優點是施工簡單、直接施工成本低,適於在寬闊的地表、地面及地面以下不存在任何障礙物(河流、公路、建築物等)、能夠在施工不會影響交通的條件下鋪設管線。近來,在城區採用開挖法施工,越來越受到來自政治、經濟和環境方面的壓力和限制。

非開挖技術施工是指

不開挖或只開挖少量作業坑,利用岩土鑽掘技術進行鋪設、修復、更換各種地下公用設施的施工方法,與開挖施工法相比,它高效、優質、成本適中、對環境友善,具有不影響地面建築、不影響交通、不汙染環境等特點,在許多情況下,比開挖法施工的周期短、綜合成本低、安全性好。現在,已經作為城市市政施工的主要手段,廣泛應用於穿越公路、鐵路、建築物、河流以及在鬧市區、古蹟保護區、農作物和植被保護區等不允許或不能開挖的條件下進行煤氣、電力、電訊、有線電視線路、石油、天然氣、熱力、排水等管道的鋪設、更換和修復。目前,國家提倡建立和諧、優美的社會環境及人際關係,更顯出這種施工方法的優勢,與開挖施工相比,非開挖施工的主要優點主要表現在:

1. 可以避免開挖施工對居民正常生活的干擾,避免對交通、環境、周邊建築基礎的破壞和不良影響。

2. 在開挖施工無法進行或不允許開挖施工的場合(如穿越河流、公路、鐵路、建築物等),可用非開挖技術從其下方穿越鋪設。

3. 現代非開挖技術可以高精度地控制地下管線的鋪設方向、埋深、並可使管線繞過地下障礙。

4. 在可比性相同的情況上,非開挖管線鋪設的綜合技術、經濟效益和社會效益均高於開挖法施工,在穿越河流、交通幹線時,非開挖施工更是一種經濟可行的施工方法。

現代的非開挖技術經過上百年的發展,已經非常成熟,在發達國家,它不僅成為地下管線工程的乙個新技術增長點,並以其自身的技術優勢和廣闊的市場前景逐漸發展成為乙個新興的產業,廣泛用於市政管線的建設當中。我國自2023年開始採用非開挖方法施工以來,技術水平、裝備水平不斷進步,與國外之間的差距越來越小,在現在的施工中已經被普遍採用。

在管線鋪設中,非開挖施工中常用的方法有:隧道法、盾構法、頂管法、定向鑽進、氣動矛、夯管法等等。每種方法各有其適用的範圍和其侷限性,根據所鋪設的管材、管徑、長度、地層及周圍環境綜合考慮選擇。

二、頂管施工技術

頂管法是使用最早、發展較為成熟的一種非開挖的施工方法,並在不同的工程中應用,獲得了巨大成就,穿橋過物、跨河越路,特別是在南水北調工程中成功地穿越了黃河,引起了世人矚目。

頂管施工最早始於2023年美國的北太平洋鐵路鋪設工程中, 日本在2023年第一次採用頂管施工方法,在尼崎市的鐵路下頂進了一根內徑600公釐的鑄鐵管,頂距只在6公尺。我國2023年在北京進行第一次頂管施工;2023年上海也進行了頂管施工試驗;2023年上海開發了適用於軟粘土和淤泥質粘土的擠壓法頂管;2023年開始引進國外的機械頂管裝置,隨之也引進了頂管理論、頂管施工方法,諸如土壓平衡理論、泥水平衡理論、氣壓平衡理論等。2023年上海研製成功我國第一台土壓平衡掘進機,為我國普及機械頂管施工創造了條件。

我公司多年來關注這一技術,於2023年引入機械頂管裝置,幾年來,多次在西北地區的市政管線鋪設中使用,並獲得了成功,曾穿越過河流、高速公路、立交橋、鐵路、長城及建築物;頂進過鋼質、混凝土等材質的管材;鋪設過熱力、汙水、燃氣、供水、電力、引黃灌溉等多種管線,曾穿過粘土層、砂土層、全斷面砂礫層等各種土質,已經累計頂管施工7835公尺,積累了大量的施工經驗,集聚了一批本行業的優秀人材。

頂管是利用主頂千斤頂及管道中繼間千斤頂的推力,將工具管或掘進機從工作坑內穿過土層一直頂推到接收坑,同時,將緊隨工具管或掘進機後的管道埋設在兩坑之間。頂管法有人工頂管與機械頂管之分:

人工頂管:施工人員位於所鋪設管道的最前端,直接與土體接觸,採用人工挖土的方式破碎工作面的土體,工作面的土體為自然平衡,適於地層不含地下水(或已經採取降水處理)、工作面穩定、土體能夠實現自支撐的情況下施工。

機械頂管: 在所鋪設的管道最前端由頂管掘進機代替人工挖土,掘進機的前端封閉,將土體與施工人員及管道隔開,它在頂進操作時,掘進機與土體處於平衡狀態,不會發生塌方、流沙、透水等危害人身安全的事故,施工過程中不需降水,適於在各種土層中施工,不但適於粘性土層,也適於無粘性的鬆散土層,甚至在硬岩層及破碎岩層中也能正常頂進,頂進長度可達上千公里。

相比而言,機械頂管比人工頂管的優勢更明顯,頂進過程中沿線不須降水,頂進距離較長,適於穿越高速公路、鐵路,也可以進行繞過障礙物的曲線頂管,適應的土質範圍寬廣。

三、人工頂管施工方法介紹

頂管施工工藝如下圖1所示:

頂管施工需開挖兩個工作坑,乙個是頂進坑,為了布置頂管施工裝置而在地下設立的井坑;另乙個是接收坑,是為了**頂管施工工具管麵在地下開挖的井坑。

如果地下水豐富,工作坑開挖前需進行降水處理,甚至在人工頂管頂進過程中均需進行降水處理。

四、井坑降水

地下水埋深較淺,土質含水量大具較強的流動性時,工作坑開挖前需進行降水處理。

計畫在井坑周圍打四~六口降水井,其平面位置在工作坑外邊緣以外2m,井深根據土質情況及工作坑具體深度確定。使用反迴圈鑽機成孔,鑽孔孔徑φ600,井管使用外徑dn400、內徑dn300的無砂混凝土管,濾料使用3mm的豆石或石屑。

降水施工工藝流程:場地平整—井點放樣—鑽機對位—成孔—下放井管—填充濾料—洗井—下放水幫浦—抽水

降水施工在工作坑開挖前5~10天進行,降水工作持續整個頂管工作的全過程。

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