01.顶管说明

一、任务依据

受喀什经济开发区兵团分区前海投资有限责任公司的委托，中国市政工程西南设计研究总院对兵团草湖产业园启动区二期基础设施设计项目（顶管工程）穿越G315线连接线进行顶管施工图设计。

二、项目概况

本项目穿越G315线连接线位于兵团草湖产业园启动区二期境内。G315线连接线在该段为路基宽12m的二级公路，荷载等级为公路II级。

工程地质状况：根据探坑资料显示，地表以下0-0.5m为粉土层，土黄色，干燥、松散，含植物根系；0.5m-3.5m为细砂层，青灰色、灰白色，干燥，稍密-中密状。本项目冻土深度0.7m，地下水位较浅。

穿越段附近无地表水,勘探深度内1m范围见地下水，土质具有弱腐蚀性。

三、主要材料

管径Dn＞200时，在穿越G315线连接线长度为20m，穿越方案采用顶管穿越方式。顶管采用DRCPⅢ 1200×2000GB/T 11836钢筋混凝土套管。顶管封堵采用MU10机砖,Ml0水泥砂浆砌筑。

管径Dn≤200时，在穿越G315线连接线长度为20m，穿越方案采用顶管穿越方式。顶管采用D300钢套管，壁厚t=10mm。顶管封堵采用MU10机砖,Ml0水泥砂浆砌筑。

四、后背墙设计

在顶管过程中，后背墙是一道关键工序。后背墙设计包括后背结构和尺寸，它取决于顶管管径大小和后背土体的被动土压力，其目的是为了考虑在最大顶力条件下保证后背土体不被破坏，以期在顶进过程中充分利用天然的后背土体。

在顶进钢筋混凝土圆管时，其最大顶力可通过下列公式予以计算：

Rfmax=n×G×L，式中：

n为土质系数，随土质而变化，取1.4；

G为管节单位长度重量（吨/米），为2.6吨/米；

L为顶距（米），取最大20米。Rfmax=728kn。

一般要求后背土体承载力Rc> Rfmax，而

Rc=Kx×B×H×（h+H/2）×γ×Kb，式中：

Kx为后背的土抗系数，Kx =0.5h/H+1=0.5×1.8/2+1=1. 3；

B为后背墙宽度5m；

h为后背墙顶至地面高度1.8（米）；

γ为后背土容重19.5Kn；

Kb为被动土压力系数4.2。

求得Rc=2981Kn> Rfmax,因此该后背墙尺寸满足要求。

五、施工注意事项

1.由具有顶管施工资质的专业队伍进行顶管穿越施工。

2.顶管施工时采用“分节多次顶入法”。在公路两侧放出管线中心线,确定顶管穿越的进、出口位置,在一端挖操作坑,放入穿越套管和顶管设备。由人工先在套管前端掏土,待套管前端形成略大于套管外栓的圆形空间后,再顶进套管。待套管顶进后再继续人工掏土,如此循序渐进,直至穿过公路为止。施工中的清土、排渣采用轨道小滑车,并配以小型卷扬机牵引。

3.测量放线后,在穿越路两侧设顶进工作坑,操作坑尺寸为8m×5m,坑底标高比套管底标高低0.2m，接收坑尺寸为5m×5m,坑底标高比套管底标高低0.2m。在作业坑的坑底铺素混凝土垫层100～200mm再安装轨道,固定设备。坑上口边沿设挡土堰,以防地表水汇入坑内。坑内用钢板桩挡土,防止沟壁坍塌。

4.在操作坑内安装顶管设备,设置后靠背墙,并根据现场情况在操作坑顶进位置左右和前方采用钢板桩支护。

5.为使后靠背墙受力均匀,液压设备与后背接触面加δ=30mm的钢板和道木。在液压缸与被顶升的管间加承力盘。

6.为保证顶进管的质量,减少顶进阻力和切削力,制作特制的顶管头（工具管）。固定在顶进管的最前端。在管子顶管前进中,管内泥土逐渐清除,使用小车运出管外。

7.套管顶进过程中,人工在前掏土,整个顶管过程为边掏土边顶进。顶进一旦开始,应连续进行。尽量避免长时间停顿,以防地下渗水量增加,土拱坍塌,造成顶力大幅上升。

8.顶进设备中,千斤顶活塞的外伸长度不能超出规定的行程范围,以防损坏设备;发现压力骤然增大时,应立即停泵检查原因。

9.顶管掘进机接触或切入土层后，应自上而下分层开挖；顶管掘进机迎面的超挖量应根据土质条件确定。

10.土质差不能形成土拱时,管前超挖量应小,并随挖随顶;顶进挖土时应按以下要求进行:管节下部135°范围内不应超挖,土弧要与管外壁吻合,保持原状土地基;尽量避免管顶上部超挖,土质好时超挖量不得大于15mm，在土质差时均不得有超挖现象。

11.在顶进过程中应采取适当措施，经常保持顶管掘进机底部无积水现象，如遇积水，应及时排除，防止土体基底软化。

12.千斤顶的排列要对称于管中线,以便均匀加力。

13.顶进速度应适中。过快,产生偏差后不易纠正;过慢,易出现坍方。

14.顶管过程中,架设水准仪控制中心位移线。每顶进30～50cm左右就要对顶管中线、高程进行观测,施工中采用全站仪控向,以施工放线时布置的中心桩为准进行监测,发现位移,要采取适当措施予调整过来。每次纠偏角度不宜过大,可根据管径、顶进长度和土质情况来确定,一般可在5'～20'之间选择。另外应严格控制纠偏油泵的压力,不使油泵压力升得过快,纠偏结束后应锁紧螺旋定位器。纠偏可采用在顶管处加垫铁、在顶进管的前端挖空、在连接新管时调整管口等措施。

15.在穿越现场设警示标志、减速标志、安全通过标志和夜间照明装置。穿越施工时设专人指挥,维持现场施工秩序。

16.穿越施工时设专人观测路面有无裂缝、沉降等病害；顶管过程中若出现塌空，应停止施工，进行灌浆处理。

17.顶管部分的复土要满足设计的要求,顶管完成后,吊拆设备，清除管内余土，对轴线偏离、高程等指标进行测量,合格后对管节预留孔进行注浆处理，将孔外壁与土体之间的缝隙用水泥浆填满，按设计要求回填。

18.施工前应与G216线的主管单位进行协商、沟通，做好施工前的准备工作。

19. 申请方应先探明施工路段地下敷设管线位置，如在施工挖掘过程中，对地下敷设管线造成破坏，一切责任由申请方承担。

20.申请方需在公路两侧各设置检查井一座，规格同全线给水管道设置的检查井。

21.其他未尽事宜见《顶管施工技术及验收规范》。

六、注浆工艺及施工注意事项：

1、在施工中暂停时间必须控制在12小时之内，停顶时间超过12小时，每隔8小时注浆一次，注浆量为：每平方米管材0.05-0.01立方米浆液。浆液浓度为：膨润土为高效纳基膨润土，膨润土24千克。水76千克，碱0.8千克。第一次注浆加入MC，第二次注浆加入CMC。将搅拌号的浆液放入储浆灌中，须经3-4小时，存储待膨润土颗粒充分吸水膨胀（吸水率2小时，430%）方可使用。此时注浆性能几项指标约为：粘度80s，静切力21mg/cm。PH值8-10，比重约为1.17。

2、用触变泥浆顶管是长距离顶管减少摩阻力的重要技术措施。合理地使用触变泥浆，可以保持土体的稳定，减少塌方起到的减阻和护壁作用。为了达到良好的减阻效果，通过预留的注浆孔，每隔2节管段设置一只补浆管段，依顶进情况分别进行压密与注浆。

3、待顶管完工后，通过预留的注浆孔注入水泥浆置换减阻泥浆，将孔外壁与土体之间的缝隙用水泥浆（粉煤灰与水泥4:1）填满，防止地面的沉降；施工中应注意关节端头的封堵，以防止注浆对关节端土体稳定性的影响；注浆压力应现场控制，以达到将管节与土体之间的缝隙填满为原则。

七、液压千斤顶管穿越施工原理