顶管施工方案

顶管施工方案一、工程概况大兴区芦求路（京良公路-黄良路）供水工程位于大兴区黄村镇芦城，起点为京良公路芦城段，终点为永华路南侧周村村口，主要设计功能为供水。

本工程共分三个系统，其中a系统供水管道干管长2848m；b系统供水管道干管长4377m；c系统供水管道干管长2329m；支管长度2096m。

在穿越京良公路、黄良铁路、芦求路和埝坛灌渠采用顶管施工，顶管材质为d1050mm加重钢筋混凝土套管。

本工程顶管段涉及穿市政道的只有京良路一段，设计管径为d1050，总长54m，管线走向由南向北，北高南低，北侧埋深3.267m，南侧埋深4.727m。

二、施工计划本施工段计划施工时间为2008年3月27日至2007年4月27日。

三、施工组织1、人员项目经理：郭文武现场技术负责人：谢海涛质控负责人：王安安全负责人：张连清测量负责人：孙向杰详见《项目部织机构框图》2、施工设备配备320T顶镐2套；2T卷扬机2台；5T卷扬机1台；压浆泵1套；16T吊车一台；8T吊车1台；Z50装载机1台；50KW发电机1台；电焊机2台。

3、现场布置在京良路与芦求路交叉部位丁字路口绿化带上设置顶管工作坑，工作坑临时占地东西长12m，南北长20m，接收坑临时占地东西长12m，南北长15m。

工作坑及接收坑临时占地全部设置在京良路两侧，施工临时占地不会影响京良路及芦求路车辆通行，施工期间，车辆全部正常通行，不做导行路，只在围挡上设置警示灯及警示标志，提醒过往行人和车辆注意交通安全。

详见《穿京良路顶管平面布置示意图》。

四、施工方法1、工艺流程测量放线→工作坑开挖、支护→后背、导轨、顶进设备布置→管道顶进→检查井砌筑→闭水试验→土方回填。

2、测量放射线采用经测量监理工程师批复的测量控制网进行施工放样，固定保护好控制点，并经常复核。

工作坑定位采用全站仪，管道中线控制采用经纬仪，标高控制采用水准仪。

地面坐标点导入井下采用直接导入法，利用坑口埋设的坐标点和测量控制网控制点，以支导线的形式，建立井下顶管掘进使用控制点。

地面高程点导入井下采用悬挂刚卷尺，导入标高时，用两台S3水准仪同时进行，并独立导入三次，其互差不超过井筒深度的1/8000。

每一个工作坑设置三个水准点。

3、工作坑的开挖、支护（1）工作坑位的布置本工程顶管主要是穿越京良路，根据现场道路通行条件，设计管线位置、顶进距离等因素综合，确定在桩号为0+000设置一个接收坑，0+054设置布置一个工作坑，由桩号0+054向0+000顶进，即由南向北顶进。

（2）工作坑下口尺寸长度计算：L=L1+L2+L3+L4+kL——工作坑的最小长度（m）L1——混凝土管单根长度（m）取2 mL2——下井管段长度（m）取0.3 mL3——主油缸长度（m）取1.2 mL4——未顶出顶的管道最小长度（m）取0.5 mk——后座、刚性顶铁和环形顶铁厚度之和，再加上安装富余量（m）取1.6 m则：L =2+0.3+1.2+0.5+1.6=5.6 m（取6米）宽度计算：B=D+(2.0～2.4)B——工作坑的宽度（m）D——管道的外径（m）则：B =1.050+0.117*2+2.0=3.28 m（取4米）深度计算：H=H1+D+hH——工作坑的深度（m）H1——顶管覆土厚度（m）D——管道的外径（m）h——操作空间高度（m）取0.5m则：H=6.10-（1.050+0.117）+（1.050+0.117*2）+0.4=6.617m (取6.7米)经计算取为长*宽*深=6*4*6.7m。

（3）施工流程人工开挖至自然地面下0.8m→设第一道盘撑→插大板→挖土→降大板→第一道盘撑设八字撑→挖土降板至第一撑下2m设第二道撑→循环施工→工作坑底。

（4）土方开挖工作坑开挖采用人机配合作业，在挖至距离底标高20cm时，采用人工挖土，以防拢动坑底原状土。

（5）坑底支护采用钢木支撑法支护。

工作坑分两层支护，第一道支护设在自然地面下80cm 处，第二部设在第一道盘撑下2米位置，第三道盘撑设第二道盘撑下1.5m 位置。

支撑材料采用4米长大板及30#工字钢。

每步大板支撑两道盘撑，第部盘撑设不小于2m八字撑。

4、顶管工作坑基础和导轨工作坑基础采用土槽木枕基础。

将工作坑底部平整后，在坑底挖槽并埋枕木，枕木上安放导轨并将导轨用道钉固定于枕木上。

导轨采用普通导轨，用两根槽钢相背焊接在轨枕上制成，导轨面标高与管子内管底面的标高相等。

两导轨要顺直、平行、等高，其纵坡与管道设计坡度一致。

安装后的导轨要牢固，不得在使用中产生位移，140mm 25mm1050并应经常检查校核。

导轨安装允许偏差为轴线位置：左右3mm ；顶面高程：0~+3mm ；两轨内距：±2mm 。

两导轨净距计算B=2*〔（D-h-e)*（h-e ）〕0.5=2*〔（1050+117*2-140-25)*（140-25）〕0.5 =733mm其中：B ——基坑导轨间距（mm ）D ——管外径（mm ） h ——导轨高（mm ）e ——管外底距枕铁面的距离（mm ）按上述公式求出DN1050顶管导轨之间的宽度为733mm 。

5、顶管后背墙设计顶管利用坑壁土体作后背，后背所能承受的最大的顶力取决于顶管管道所能承受的最大顶力，在最大顶力确定后，据此可进行后背的结构设计。

后背的尺寸主要取决于管径大小和后背土体被动土压力。

所设计的后背具有充分的强度、刚度、且后背墙表面要平直。

（1）后背墙布置顶管后背采用拼装式，在墙面横排200mm ×200mm 枕木，枕木前密排30#工字钢，在工字钢前再横排顶铁。

横排枕木是为了使顶力均匀的分散在后背墙上，同时将工字钢下扎500mm 是为了加强锚固。

后背墙布置详见顶管后背图后背墙面2台320t顶镐卧铁15×46cm竖向30#工字钢密排20×20cm 横方木C10砼基础横向顶铁5002000顶管后背图（2）后背墙核算受力分析见右图：反力R应为总推力后背墙每米宽度上的被动土压力：P被=0.5*rh2* K P+2chK P0.5=0.5*17.5*4*4*3+2*5*4*1.732=489.28kN/m总被动土压力R总= P被*B*H=489.28*4*4=7972.48 kN式中：P被：每米宽度上的被动土压力（kN/m）R总总的被动土压力kNγ：土的容重（KN/m3）取17.5 KN/m3h：后背墙的高度（米）取4m（入土1米）B：后座墙的宽度取4mK P：被动土压系数 K P= tg2(45︒+φ/2) φ取30︒c：土的内聚力（KPa）取5 kN/m2R/P=7972.48/5226.27 =1.53,可确保安全(P值计算详见P7)6、起重架及顶管平台搭设（1）起重架下管起重架采用4根Ø219厚壁钢管L=9m，顶部用60mm圆钢连接，两端索紧，架底部焊接在平台上横向放置的[30槽钢上，支架加肋。

出土及下管采用卷扬机，设2t卷扬机1台，5t卷扬机1台。

先在地面上组装好四根腿柱及顶部穿械，挂好定滑轮及钢丝绳，再用吊车吊起人工定位焊接。

架子顶部用Ø60圆钢连接，两端锁紧，架底部焊接在平台上横向放置的[30槽钢上，支架加肋，增加稳定性。

出土及下管采用卷扬机，设2T卷扬机1台，5T卷扬机1台。

下管用5T卷扬机，吊土用2T卷扬机。

安装要牢固、线路要清晰，滑轮要转动灵活。

（2）平台主梁使用40#工字钢四根，其上满铺150*150方木，留出下管管口位置，焊（1）千斤顶固定在、支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力作用点在管道中心的垂直线上。

（2）油泵宜设置在千斤顶附近，油管要顺直、转弯少，油泵与千斤顶相匹配，并有备用油泵，油泵安装完毕，进行试运转。

（3）安装后的顶铁轴线与管道轴线平行、对称，顶铁与导轨和顶铁之间的接触面不得有泥土、油污。

顶铁要原地足够的刚度，顶铁单块放置时能够保护稳定。

顶铁的相邻面互相垂直，顶铁上有锁定装置。

顶铁与管口之间采用缓冲材料衬垫，当顶务接近管节材料的允许强度时，管端应增加U型或环形顶铁。

（4）管节未进入土层前，接口外侧垫麻丝、油毡或木垫板，管口内侧留有10~20mm的空隙；顶紧后两管间的孔隙宜为10~15mm。

8、顶铁布置顶铁选用1组4000kN（400t）级专用配套顶铁（顺铁）。

每组配套顶铁的规格为9、顶进作业顶管采用加重D1050钢筋混凝土企口管顶管，油麻接口，管节接口内侧的间隙采用石棉水泥砸实。

（1）顶力计算及顶镐选择计算总顶力：P=f*r*D1[2H+(2H+D1)tg2(45°-φ/2)+ w/rD1]*L+P f=0.4*17.5*1.284[2*3.7+(2*3.7+1.284)*tg2(45°-30°/2)+10.75/(17.5*1.284)]*54+0=8.988*(7.4+2.892+0.478)*54=5227.24KN其中：P—计算总顶力 KNr—管道所处土层的重力密度取17.5kN/m3D1—管道的外径取1.284mH—管道顶部以上覆盖土层的厚度取3.7mφ—管道所处土层的内磨擦角取30°w—管道单位长度的自重取10.75 kN/mL—管道的计算顶进长度取54mf—顶进时，管道与周围土层之间的内磨擦系数取0.4选用2台320吨顶镐（行程1.2m）（2）施工顺序导轨、后背完成顶管设备安装就位后，即可进行顶进工作。

将第一节管下至导轨上，校核导轨的中线和高程以及坡度，合格后即可顶进。

第一节管安放合格后，管前端安装钢刃角→开启高压油泵、千斤顶工作→管道顶入土内300mm停止顶进，进行人工掏土作业，到管前端钢刃角边止→开启高压油泵再顶进300mm→人工的掏土，以上操作反复进行，最终达到全部顶完。

（3）顶进由于本工程顶管穿越的障碍物为路面，所以在顶管作业中必须严格遵守“先顶后挖”的原则，严禁超挖。

人工掏土必须先上部后下部，挖土坡度不得大于60˚，以防止塌方事故。

管前掏土距离50cm/镐，管顶超挖不超过1.5cm，管下部135°范围内严禁超挖。

出土有固定的出土方向，出土采用专用运土斗车，每处二台交替使用。

斗车行进由卷扬机拉动，斗车装土运到工作坑内后由升降滑动组设备吊到自然地面，按固定的出土方向，堆入在规定的弃土场。

施工人员应协调配合，随时清走坑上堆土。

顶进过程中，应随时进行高程和中心的校核测量，每班应有顶管记录和交接班记录，及时控制高程与中线，随时纠偏。

对顶管施工，在两管端相距100cm时，在两管端中心挖一个小洞，贯通后，校核两管的中心线，做最终纠偏、对口。

顶进过程中，要随时检查顶铁情况，特别注意顶铁摆放是否直顺、换放顶铁时，要用1.2米的长铁。

200×300型顶铁双行每镐顶进长度不大于2.5米。