顶管法简介和施工实111.doc

顶管法简介和施工实例 2009-03-14 17:25 摘 要　介绍了顶管法的工作原理、特点、适用条件和广州市白云区污水处理工程截污管道的顶管施工工艺，以及对顶管法的认识和建议。关键词　顶管法　顶进力　施工工艺　　非开挖铺管法早在19世纪末就已经开始使用，如：顶管法、水平钻进法，只是当时没有使用“非开挖”这一术语。自20世纪70年代以来，又陆续出现了几种新的非开挖地下管线铺设方法，如：水平螺旋钻进法、水平定向钻进法、导向钻进法、小口径顶管法、气动矛法、夯管法等。每种施工方法都有各自的适用范围和局限性，所适用的管径、管材、施工长度、岩土条件等各有所不同。　　顶管施工法是继盾构法之后而发展起来的一种地下管道施工方法，也是使用得最早的一种非开挖施工方法，起源于美国。顶管法的工作原理顶管施工就是借助于主顶油缸以及中继间的顶进力，把工具管或顶管掘进机从工作坑内穿过土层一直顶进到接收坑内吊起。与此同时，把紧随在工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间。一个完整的顶管施工主要包括以下几个部分：混凝土管、运输车、扶梯、主顶油泵、行车、安全扶拦、润滑注浆系统、操纵房、配电系统、操纵系统、后座、测量系统、主顶油缸、导轨、弧形顶铁、环形顶铁、机头等（图1）。2　顶管法铺设截污管道实例2.1 工程概述　　该工程是广州市白云区污水处理系统某段横穿广从公路铺设90 m长，管径600 mm的玻璃钢管。该路面车辆流量大，路面为混凝土，厚约30 cm。混凝土垫层以下为填土，层厚1～3 m，地下3～10 m主要以第四纪的砂层及粉质粘土为主，局部淤泥质土；地下水较丰富，管道埋置深度5～7 m。采用非开挖技术，管前人工挖土、顶管方式铺设管道。2.2 施工工艺　　顶管施工的基本工艺为:测量放线—做顶管工作坑—设置平台—安装后背—铺设道轨—顶镐、顶铁、油泵就位—复测高程及中心线—安装钢管—开挖管前土方—顶进—复测、矫正管道中心线—工作坑回填。2.2.1 工作坑布置　　本工程根据管道布置、检查井的设置、地形及地表建筑物分布，设置1个顶管工作坑和1个接受坑。工作坑确定为4 m×4 m×6 m，坑底两侧设置1 m×1 m×1 m焊接工作坑，坑内设集水坑。工作坑基础使用碎石道床、道床厚度不少于350 mm，装枕木，枕木规格150 mm×200 mm×2 500 mm，间距500 mm，以防止工作坑下沉和顶进位置的偏差。　　道轨采用38 kg/m重轨，左右各一根，轨长6 m，轨高134 mm，管道底部距枕木顶按40 mm设置，轨距392 mm。本工程采用1台300 t液压千斤顶，最大顶距不超过50 mm，管道由于受工作空间的限制每节长为2.0 m。.2.2 顶进设备选择　　顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、顶铁、工具管及运土设备等。千斤顶是掘进顶管的主要设备。根据理论计算和实际情况，本工程选用的千斤顶为300 t。　工具管即导向头，采用人工直接挖土和运土。2.2.3 顶进施工　　工作坑内设备安装完毕后，经检查各部分处于良好状态，即可进行开挖和顶进。　　管前挖土是保证顶进质量及地上建筑物安全的关键，管前挖土的方向和开挖形状，直接影响顶进管位的准确性，因为管子在顶进中是循环已挖好的土壁前进的。因此，管前周围超挖应严格控制，对于密实土质，管端上方最好留有小于等于1.5 cm空隙，以减少顶进阻力；管端下部135°中心角范围内不得超挖，保持管壁与土壁相平，也可预留1 cm厚土层，在管子顶进过程中切去，这样可防止管端下沉。在不允许顶管上部土壤下沉地段顶进时，管周一律不得超挖。　　管前挖土深度，一般等于千斤顶出镐长度，如土质较好，可超前0.5 m。超前过大，土壁开挖形状就不易控制，容易引起管位偏差和上方土坍塌。由于本工程地层含水比较丰富，容易引起土方塌陷，因此，在每掘进50 cm时顶进一次，确保施工安全。　　管前挖出的土用牵引小车及时运出管道，用工作平台上的卷扬机送到平台，然后运出工作场地。2.2.4 管道顶进误差调整　　在工作坑内设有水准点和预设的方向线，采用激光水准仪直接测量前端管底高程和方向。每顶进50 cm时，测量一次，如果在顶进中发现偏差，利用纠偏千斤顶进行校正，使其复位。在顶进过程中，顶管前面的第一节管道作为工具管，不和后面的管道焊接在一起，有利于在顶进过程中调整管道的顶进误差。3　顶进力的计算　　　根据《非开挖铺设地下管线工程技术》上海科学技术出版社2005年1月第1版中有关计算公式，顶进力的计算是顶管施工中最常用的、最基本的计算之一；顶进力为初始顶进力与各种阻力之和。式中：F顶进力（kN）；　　　F0初始顶进力（kN）；　　　Bc顶进管外径（m）；　　　q顶进管周边的均布载荷（k