寧夏中南部城鄉飲水安全水源工程
一、工程概況
寧夏中南部城鄉飲水安全水源工程七号管線設計在39+700頂管穿越省道s101，頂管與既公路方向夾角為90.00°。設計為直徑2公尺鋼筋混凝土頂管，工程頂進長度為40公尺，埋深約為5~7公尺，工作井、接收井根據現場實際情況確定。
二、現場施工條件分析
該段頂管位置兩側圖紙顯示沒有地下管線等障礙，因此頂管工作井與接受井在工作坑之間可按現場實際布置，單向頂進長度40公尺。
三、頂管工藝確定
1.頂進施工方法選用：採用中短距離直線法頂管，人工挖土的施工方法。
2.管徑及管材：設計為淨空2m，壁厚20㎝,單節長度2.5m頂管專用pccp管。
3.管內底用c15砼填充做安管平台。
4.最大頂力計算及裝置選型：按最大單向頂進長度130m、管頂埋深7m計算
（1）工具管正壓力：與土層密實度、土層含水量、工具管格柵形態及管內挖土狀況有關。根據有關工程統計資料，軟土層一般為20-30t/m2,硬土層通常在30-60t/m2。
大於40t/m2 時表明土質較好。
f1=s1×k1 其中
f1--頂管正阻力(t)
s1--頂管正面積(m2)
k1--頂管正阻力係數(t/m2)
f1=s1×k1=πr2×k1＝3.14×1×1×40＝125.6 噸
（2）管壁摩擦阻力：管壁與土間摩擦係數及土壓力大小有關。根據有關工程統計資料，管壁摩擦阻力一般在0.1-0.5t/m2 之間。
f2=s2×k2 其中
f2—頂管側摩擦力（t）
s2—頂管側面積（m2）
k2—頂管側阻力係數（t/m2）
f2=s2×k2=πdl×k2=3.14*2.4*40*0.5=150.72噸
頂管阻力為以上二種阻力之和，頂進長度按最長管段40公尺計算，總頂力：f=f1+f2≈276.32 噸
（3）頂管裝置選型：
從上面的計算結果可知，本工程的最大頂力為276.32噸。為保證管道頂進時頂力有一定的富餘係數，在選用頂管裝置時，每坑採用2個400t的千斤頂。
四、頂管施工方案
1.工作坑施工：採用沉井施工方法，儘量減少工作面。
2.接受坑施工：與工作坑同樣方法施工，在管道頂進到位時開始開挖，減少占用場地的時間。
3.管道頂進：採用兩組qys400型雙作用千斤頂型主油缸配對頂進，每個油缸的工作推力為4000kn，油缸長度2657mm。土方採用人工挖掘的方法施工。
4.減阻措施：
a.在管外壁均勻的塗上一層白蠟，減少管壁與土層的摩擦力；
b.採用觸變泥漿減阻：膨潤土運到現場後分批測得膨潤土的膠質值，按下錶配製泥漿：
注：.泥漿要充分拌和並停滯12小時以上方可使用。
.注漿幫浦採用bw250/50型注漿幫浦，壓力為30～50kg/cm，排量為：150～250公升/分，在注漿時壓力控制在0.1～0.2mpa左右。
.注漿孔位於管道兩側，每節管2個注漿孔，頂管完成後要用水泥砂漿置換觸變泥漿，並將泥漿孔封堵。
5.地下水排除措施：由於本工程位於河溝地段地下水位較高，對安全施工構成威脅，故考慮採用：
a.當地下水不多時，在工作坑底板設定一集水坑，用抽水機直接排除；b.如遇地下水太大時，採用深井降水法降水。
五、工作坑結構設計
（一）.尺寸計算
1.長度:按正常狀態頂進時計算:
l≥b1+b2+b3+l1+l2+l3+l4
其中：l——工作坑的最小長度；
b1——後座或後背牆厚度，設後座時取b1=40～60cm，設後背牆，無後座時取b1=50～160cm；由於本工程頂力較大，故取b1=100cm；
b2——剛性頂鐵厚度，取b2=30cm；
b3——環形頂鐵厚度，取b3=15cm；
l1——下井管段長度，取l1=250cm；
l2——主油缸長度：ydt4000型工作推力為4000kn，長度1657。
l3——接管時留在坑內管道的最小長度，取l3=50cm；
l4——安裝富餘量，由於本工程地方狹窄，故不作安裝富餘量考慮，取l4=80cm。
故l≥b1+b2+b3+l1+l2+l3+l4=1.0+0.3+0.15+2.5+1.657+0.5+0.8=6.907m
取l=7m
2.寬度:工作坑的寬度與管道外徑有關，另外還與坑的深度有關。
因為較淺的坑，能放在地面的裝置不再下坑，如油幫浦車、變電箱、電焊機和頂鐵等。較深的坑一般是井，為了提高施工效率，上述裝置都要放在井下。所以前者工作坑較窄，後者較寬。
淺工作坑：b=d+（2.0～2.4）
深工作井：b=2d+（2.0～2.4）
式中：b——工作坑（井）的寬度（m）；
d——管道的外徑（m）；
由於本工程工作坑深度在6m以上，故其寬度按深工作井計算，即取：
b=1.5d+（2.0～2.4）=1.5×2.4+2.4=6m，取b=6m。
3.深度：自地面至基坑（井）底板面的深度稱為工作坑（井）的深度，可按下式計算：h=h1+d+h
式中：h1——管頂覆土厚度(m)；
d——管道外徑（m）；
h——操作空間高度（m）取h=0.8m，故工作坑的深度為
h=h1+d+h=5+2.4+0.8=8.2m；
（二）.坑壁及坑底結構設計
地面碎石基層
500l500
（三）.頂進後背牆設計
1.選用尺寸：3500mm×3500mm×1000mm；
2.做法：正面（與千斤頂接觸面）及側面用20mm厚鋼板焊接成型，與剪力牆預埋件焊接，中間填充c30鋼筋砼。
六、頂管施工
（一）.施工部署
1、施工組織安排
本工程需要採用人工頂管的管段為計畫用1 套頂管裝置，分成兩個階段頂進，第一階段為工作井、接收井的施工，第二階段為人工頂管的實施，其中工作井、接收井的施工可以交叉作業，速度較快，裝置也能得到充分的利用。
2、施工順序
施工順序為： 工作井施工→ 頂進裝置安裝除錯→ 吊裝砼管到軌道上→ 連線好工具管→ 裝頂鐵→ 開啟油幫浦頂進→ 出泥→ 管道貫通→ 拆工具管。
（二）.施工準備工作
1、生產準備
進行施工測量和現場放線工作。
確定管線範圍內及施工需用場地內所有障礙物，如管線、電線桿、樹木及附近房屋等的準確位置。
按施工平面布置圖修建臨時設施，安裝臨時水、電線路，並試水、試電。
進行頂管所用裝置的加工製作。
根據頂進長度，準備好各類管線和所需的輔助物（固定架等）。
根據材料計畫，分期分批組織材料進場。
2、技術準備
進行施工技術交底工作。
做好標高點控制，施工測量和現場放線工作。
按照規劃局提供的永久水準點，引臨時水準點至井下，施工中經常進行校核。
（三）.頂管工作井內裝置安裝
1、導軌安裝
嚴格控制導軌的中心位置和高程，確保頂入管節中心及高程能符合設計要求。
由於工作井底板澆注了15cm 的砼，地基穩定，導軌直接放置在工作井的底板上。
嚴格控制導軌頂面的高程，其縱坡與管道縱坡一致。
導軌採用澆注砼予以固定，導軌長度採用2～3m，間距設定為60cm。
導軌必須直順。嚴格控制導軌的高程和中心。
2、下管、頂進、出土和挖土裝置
採用電動捲揚機下管，用千斤頂、高壓油幫浦作為頂進裝置，用斗車、垂直牽引的捲揚機作為出土裝置，用空氣壓縮機帶風鎬機作為挖土裝置。
3、引入測量軸線及水準點
（1）將地面的管道中心樁引入工作井的側壁上（兩個點），作為頂管中心的測量基線。
（2）將地面上的臨時水準點引入工作井底不易碰撞的地方，作為頂管高程測量的臨時水準點。
4、下管
下管前，要嚴格檢查管材，不合格的嚴禁使用。
第一節管下到導軌上時，應測量管的中線及前後端管底高程，以校核導軌安裝的準確性。
要安裝戶口鐵或弧形頂鐵保護管口。
5、千斤頂和頂鐵的安裝
千斤頂的高程及平面位置：千斤頂的工作坑內的布置採用並列式，頂力合力作用點與管壁反作用力作用點應在同一軸線，防止產生頂時力偶，造成頂進偏差。根據施工經驗，採用機械挖運土方，管上部管壁與土壁有間隙時，千斤頂的著力點作用在管子垂直直徑的1/4~1/5 處為宜。
安裝頂鐵應無歪斜、扭曲現象，必須安裝直順。
每次退千斤頂加放頂鐵時，應安放最長的頂鐵，保持頂鐵數目最少。
）頂進中，頂鐵上面和側面不能站人，隨時觀察有無扭曲現象，防止頂鐵崩離。
工作坑內裝置安裝完畢，經檢查各部分處於良好狀態。即可進行試頂。首先校測裝置的水平及垂直標高是否符合設計要求，合格後即可頂進工具頭，然後安放混凝土管節，再次測量標高，核定無誤後進行試頂，待調整各項引數後即可正常頂進施工。
在施工過程中，做到勤挖勤頂勤測，加強監控。
（四）.頂管工藝流程的質量控制
頂管工作能否順利，導軌的安裝非常關鍵，本工程導軌採用軌道鋼，在安裝時應順直、平行、等高，縱坡與管道設計縱坡一致，安裝誤差為：
軸線：3mm；
頂面高程：0～+3mm；
兩軌內距：±2mm；
安裝軌道時應與底板預埋鐵牢固焊接，不能在使用中跑位。
在頂管開始入土前，再仔細檢查一遍油幫浦，千斤頂的安裝及運作狀態，注意裝置的狀態，後背及軌道的安裝精度，準確無誤後，方可放下工具管開始頂進工作。
手工掘進頂管法前10m非常關鍵，允許偏差必須控制在以下範圍內，軸線3mm，高程0～+3mm，超過此範圍應及時糾正。
在挖土時，要嚴格按下列要求挖掘，先中間，後四周，不超挖，勤收邊，四周的超挖量不大於1.5cm。
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