短距离顶管施工的难点.doc

短距离顶管施工的难点
王雷锋
河北电建一公司
摘要：在管道、沟道的施工中，经常遇到穿越铁路、公路或建筑物等设施，顶管工艺是保证原有设施安全运行的情况下施工的好方法，本文就穿越铁路短距离顶管施工难点作了介绍。
关键词：短距离顶管 手掘式
1 工程概况
内蒙古岱海电厂二期工程厂区电缆沟施工，穿过一期工程输煤铁路处需顶管施工，两条铁路间距18m，需顶管总长度约24m。
2 顶管工具和顶管选型
2.1 顶管机械的选择，采用大口径DN1000顶进式钢筋混凝土管，接口形式为企口，顶管采用100T千斤顶。
2.2 施工原理及主要特点
首先定出顶管的中心线和标高，按比管外壁大出2cm开挖，每开挖0.4m用千斤顶顶进一次，千斤顶行程0.2m，每次顶进2个行程，管长2m，10个行程顶进一根管，采用管内人工挖土，弃土外运。
3 推力的理论计算
以最长距离24m，顶管计算：
F=πD×f×L
    式中F—推力（顶进阻力）
f—管外表面综合摩阻力,取0.5T/m2
    D—管外径1.44m
    L—顶距24m
F=3.14×1.44×0.5×24=54.26T，既每顶进一米的顶力为2.26T。
经计算得知顶管的最大推力为54.26T，顶管使用一台100T级千斤顶，备用一台100T级千斤顶。 
4  顶管措施
根据现场情况，采用从铁路北侧向南侧顶管的方案。
4.1 开挖工作坑
在铁路北侧开挖工作坑，在轨道边北侧4m处开挖向下按1：0.5放坡开挖，开挖深度为沟道垫层底面以下10cm，工作坑南北宽5m，北侧开挖不放坡，不扰动原土层水平方向厚度为6m以上，作为千斤顶的支座，千斤顶与原土之间由5T混凝土配重块传力。
4.2 浇筑混凝土垫层，工作坑范围浇筑200mm厚C15混凝土垫层，并在轨道位置安装TB2020埋件＠500mm。
4.3 安装导轨，导轨用[12槽钢作支架，Φ100磙子＠500mm作导轨面，导轨长度为2.5m。导轨安装应顺直、等高，轴线偏差≤5mm，标高偏差±5mm，并安装牢固，不得在使用过程中产生位移，并经常检查校核。
4.4 千斤顶安装，千斤顶固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其力的作用点应在管道中心的垂直线上，千斤顶后面为5吨配重块作支座，配重块后为水平厚度不小于6m的原土支撑。
油泵设置在千斤顶附近，油管应顺直、转角少；油泵应与千斤顶相匹配，并应有备用油泵；油泵安装完毕，应进行试运转；顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进；顶进中若发现油压突然增高，应立即停止顶进，检查原因并经处理后方可继续顶进；千斤顶活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快。
4.5 顶铁安装和使用
4.5.1 顶铁使用[28槽钢拼接成方管，两端用20mm厚钢板焊接作为受力面，钢板与槽钢垂直，焊接牢固，有足够的刚度；钢板上打孔4Φ20，连结顶铁时可用螺栓锁定；顶铁单块放置时能保持稳定。
4.5.2　安装顶铁：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；更换顶铁时，应先使用长度大的顶铁；顶铁拼装后应锁定；顶铁的联接长度为2m（即一根管长）；
4.5.3 顶铁使用
顶铁与管口之间应采用缓冲材料衬垫（方木），当顶力接近管节材料的允许抗压强度时，管端应增加U形或环形顶铁；顶进时，工作人员不得在顶铁上方及侧面停留，并应随时观察顶铁有无异常迹象。
4.6　下管
4.6.1　使用吊车下管，作业前应试吊，吊离地面10cm左右时，检查重物捆扎情况和制动性能，确认安全后方可起吊；下管时工作坑内严禁站人，当管节距导轨小于50cm时，操作人员方可近前工作；严禁超负荷吊装。
4.7　顶管
4.7.1　开始顶进前应检查下列内容：全部设备经过检查并经过试运转；顶管在导轨上的中心线、坡度和高程应符合规定。确认条件具备时方可开始顶进。
4.7.2　采用手工掘进顶管法施工
4.7.2.1　顶管接触或切入土层后，应自上而下分层开挖；顶管迎面的超挖量应根据土质条件确定；
4.7.2.2　在允许超挖的稳定土层中正常顶进时，管底不得超挖，管顶以上超挖量不得大于1.5cm；管前超挖应根据具体情况确定，暂定为超挖500mm，每次顶进400mm（2个行程），留100mm二次开挖工作面，开挖人员必须站在管内开挖，防止塌方，以保证施工人员安全；
4.7.2.3　运土，在管底做滑轨，每段滑轨长2m（即一根顶管长度），小车载土由滑轨运至工作坑，用吊车吊出外运。
4.8 管子与接口
选用顶进式钢筋混凝土企口管，管长2000mm，内径1000mm，壁厚100mm。
管节未进入土层前，接口外侧应垫麻丝，防止顶管过程中管口碰损或压损，管口内侧应留有10～20mm的空隙，顶紧后两管间的孔隙宜为10～15mm，处理好管子接口对顶管施工是十分重要的。
4.9 照明
在顶管过程中，主要的电源为照明用电。由于管道内的空气湿度较大，因此，采用36V低压照明电，低压电须通过变压器降压，灯具采用防水防爆灯具。
4.10 顶管的中心和高程测量
　顶管过程中，管道进入土层后正常顶进时，每顶进一次（400mm），测量不应少于一次，纠偏时应增加测量次数。
4.11　管道顶进应连续作业。管道顶进过程中，遇下列情况时，应暂停顶进，并应及时处理：顶管前方遇到障碍；后背墙变形严重；顶铁发生扭曲现象；管位偏差过大且校正无效；顶力超过管端的允许顶力；油泵、油路发生异常现象；接缝中漏泥浆。
4.12　顶进管道的施工质量：管内清洁，管节无破损；轴线位置偏差≤50mm；管道内底高程+30～-40mm；相邻管间错口≤15%壁厚且≤20mm；顶管时地面沉降或隆起随时观测。
5 结束语
我们采用手掘式顶管方法施工，从准备工作做好后，每天顶进距离可达4m，7天内贯通了一根管，未影响铁路正常运行，顶管质量符合要求，通过本工程的施工，为短距离大口径的顶管施工积累了经验。
参考文献：
《建筑施工手册》 中国建筑工业出版社 1999
《电力建设施工质量验收及评定规程》第1部分：土建工程 DL/T 5210.1—2005
作者：王雷锋，1979年8月16日出生，2003年毕业于河北建筑工程学院，河北电建一公司建筑公司京泰工地主任，先后参加内蒙古岱海电厂一、二期工程和内蒙古京泰电厂建设。
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