廣州天然氣利用工程
迎賓路車道下管段頂混凝土套管方案
一、工程概況：
埋設在番禺區迎賓大道快車道及路口的管段，由於路權單位（番禺區交通投資建設****）及管理部門（番禺區交通局路政管理所）要求採用非開挖施工方法施工；考慮到日後便於高壓管道更換及維修，根據現場特點，採用頂鋼筋砼套管，在套管內安裝燃氣管道的施工方法。
具體位置（樁號）：4+700～5+435、7+981.04～8+151.87。
二、現場施工條件分析：
1.4+700～5+435段：該段包括兩個路口及快車道，4+700位置是綠化帶，圖紙顯示沒有地下管線等障礙，可定為工作坑位置（1#坑）；5+358處為塘西酒家停車場，且地下管線非常密集，不適宜做工作坑，因此，該段管線應延長至5+435處，該處為空地，障礙少，可做工作坑（5#坑）；4+915.
38處為平面轉點，在該處做工作坑（2#坑：由於該處為轉點，故該坑只能做乙個方向頂進，最後做3#坑的接受坑）；3#坑及4#坑在樁號5+000和5+171.19處，該兩個地方均沒有地下障礙，同時可利用一半行人路，減少快車道占用面積。
接受井在工作坑之間按現場實際布置，單向頂進最大長度130公尺。
3、7+981.04～8+151.87段：
7+981.04為綠化帶，地下管線較少(只有一條電力電纜,可採取保護措施),可做頂管工作坑；8+121處地下管線較多，不宜做工作坑，應將頂管段延長至8+151.87沒有地下管線,且場地較好，很適合做工作坑。
接受坑在8+058.60處（綠化地上）。
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：建議採用dn1500mm二級鋼筋砼離心式f型頂管，橡膠圈墊板石棉水泥介面。
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5m計算
（1）.頂力計算：
對於頂力的計算，管徑、埋深、頂進長度、土質、是否採用減阻礙措施，挖土工藝等都對頂力具有一定的影響，頂管的總頂力主要分為兩個部分：正面阻力和四周的摩擦力，即總頂力f=f1+f2。
f1——工具管的正面阻力(kn)，由於該工程採用擠壓式工具管，故
f1=π/4d2（1-e）×r
d——工具管外徑（m）；1.5+0.3=1.8m。
e——開口率e=s1/s2=1.3273÷2.545=0.5215。
s1——工具管開口面積；(取直徑1.2m，0.7854×1.3×1.3=1.3273m2)
s2——工具管橫截面積（管道外徑)；0.7854×1.8×1.8=2.545m2。
r——擠壓阻力（kn/m2），取r=400kn/m2；
故：f1=3.14÷(4×1.8×1.8)×（1-0.5215）×400=0.186（kn）。
f2——管道摩擦阻力（kn）：公式：f2=f2.l。
l——管道總長度（130m）；
f2——單位長度管道摩擦阻力（kn/m）。管道的摩擦阻力是指管壁與土之間的摩擦阻力，由於該工程採用觸變泥漿減阻措施，故f2=π.d.f；
d——管道外徑（m）(頂管所用管道壁厚一般為管內徑為十分之一)；
f——管壁與土的平均阻力（取4.5kn/m2）；
故：f2=π·d·f·l
=3.14×1.8×5×130
=3673.8（kn）。
總頂力f=f1+f2
=0.186+3673.8
=3673.99(kn）。
（2）.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3673.99kn。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。
單向頂進長度超過90m時，加設中繼間。
四、頂管施工方案：
1.工作坑施工：由於現場施工場地較狹窄，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ydt4000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。
6.遇淤泥流沙層措施：地質資料顯示，沿線有淤泥流沙層，對管道頂進質量及安全施工極為不利，宜採用分層注漿加固管道內及周圍土體的方法，具體為：
採用管道內「超前小導管注漿法」，即在管道內按一定間距（0.5公尺為宜）插注漿導管，外圈導管斜插角度為15度；注漿材料為水玻璃水泥漿。
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，本工程管徑dn1500，取l1=800cm；
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+8+1.657+0.5+0.8=12.4m
取l=12.4m
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）=1.5×1.8+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+1.5+0.8=7.3m；
（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。
在頂進過程中要時刻觀察，並做好以下記錄：
油幫浦油壓表讀數；
注漿幫浦壓力讀數，過行管頭高程、軸線偏差；
導軌及後背鐵的穩定程度；
土質變化。
如以上內容正常，則繼續頂進；如發現異常，要仔細分析原因，並採取相應措施。
七、頂管施工測量：先準確定出工作坑及接收坑的位置，坑底及走軌的標高；施工過程中重點控制軸線位置及高程；一般每頂進0.5公尺應對高程及軸線複核一次。
八、頂管糾偏：
糾偏是指工具管偏離設計軸線後，利用工具管的糾偏機構或其它措施，改變管端的方向，減少軸線偏差的方法。
當測量結果超出允許偏差範圍外，就要進行糾偏，糾偏主要靠工具管進行。糾偏時應做到以下幾點：
1.糾偏應在頂進過程中糾偏，邊頂進邊糾偏；
2.糾偏應用小角度來逐漸進行，不能急拐或突公升突降；
3.糾偏時應注意軸線校正後頂管頭的復位；
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