顶管施工对水利管道工程的应用.docx

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顶管施工对水利管道工程的应用

辛安泉供水工程采用钢筋混凝土管顶管穿越公路，管内径为2.2m，顶管施工采用人工挖掘，文中主要介绍了顶管施工的步骤和各参数的选择与计算。1辛安泉供水穿越公路工程概述辛安泉供水工程位于长治市，取水水源地位于漳河潞城市辛安泉村，供水项目主要为生活、工业和农业灌溉用水。其中穿越公路顶管2.2m内径钢筋混凝土管共计4处，一处为84m，另外三处均为36m，本处以36m顶管长度为例。该处地面至管顶高度为3.3~4.1m。顶管输水管道地形较平缓，沿线地层为（Q3pal）低液限黏土夹低液限粉土，松散结构，厚2.0～10.0m；（Q2pl）低液限黏土，结构较密实，局部夹钙质结核，厚度大于15m。（O2S2+3）灰黑色中厚层状灰岩、豹皮状灰岩夹中薄层泥质灰岩。地基持力层主要为低液限黏土、低液限粉土，多具中等压缩性，其工程地质特性较好。建议承载力为90～100kPa，临时开挖边坡1∶0.75。2临时设施的布置进场道路交通便利，施工用水从附近村庄拉取，施工用电在各施工点附近接取网电。因工程施工点分散，且各点距离较远，施工人员住房在施工点附近村庄租用民房。3管材选择及运输本工程管材为钢筋混凝土管，为保证运输安全，在运输拖板车上安置包角为120°方形垫块，垫块表面设柔性垫片，管材吊装用尼龙带，管材一层摆放，采用柔性垫块。管材运输时，垫块支点距管端距离管道长度的0.2倍处，管材绑扎牢固，预防直接将管材从运输车上滚落。4顶管工作坑、接收坑结构设计坑位置选择在便于排水、出土和运输的地方，工作、接收坑设计为矩形，采用钢板衬砌支护式结构。工作坑结构示意图见图1，坑尺寸计算如下：坑底宽度为管道外径与操作宽度之和：2.7+1.4×2=5.5m；坑底长度为第一节工具管长度（0.3m）、管节的长度（3m）、运土操作间长度（2m）、油缸的长度（1.5m）及后靠背墙厚（1.9m）之和为7.7m；工作坑深度为地面到管底外缘深（4.5m）、管底外缘至导轨底高（1m）及坑基础厚度（0.65m）之和为6.15m；接收坑深度为地面到管底外缘深（4.5m）、坑基础厚度（0.65m）、管壁厚（0.25m）及顶管机进入坑内支撑垫板厚（0.1m）的和为5.5m。5顶管施工工艺顶管施工工艺主要由三部分组成：工作坑和接收坑施工、管道顶进施工、完工清理待验，其中工作及接收坑施工包括土方开挖、支护、垫层施工三部分；管道顶进施工包括地面设备、坑内顶进设备、辅助设备的安装，工具管坑内就位及穿墙顶进，管道顶进、拼接、设备转换检修等辅助工作；顶进完成后需对管道接头等工作再检查，清理各顶进段现场，待验收。5.1工作坑、接收坑施工5.1.1工作坑、接收坑开挖及支撑用1m3挖机由上至下分层进行，严格控制后靠背侧开挖精度，保证后靠背与顶进方向垂直，用型钢做后背，工作坑前后钢板支护作为支撑式工作坑，后背和开挖面采用粗砂回填，分层振动夯实。工作、接收坑四周开挖排水沟，设龙头坑，坑内安装排水泵，基坑下部设置15cm厚的混凝土垫层，增加基础抗压强度。支撑钢板垂直放置，留很小间隙，每侧上下各水平顶枋木，再用横撑顶紧，矩形工作坑的四角加固斜撑。5.1.2工作坑、接收坑施工防护为保证坑内安全，顶部预留下管和出渣口，其余部位封闭，井口周围设置砖砌防水墙，防止地表水流入坑内。工作坑外围设隔离土墩，隔离土墩内侧搭设彩色布条防护栏。5.2安装顶进设备5.2.1导轨安装常用导轨有普通导轨和组合型导轨，普通导轨适用于小口径管道的顶进，本工程采用普通导轨。普通型导轨用两根槽钢背向固定在轨枕上，轨枕面与顶管内管底标高相同。5.2.2顶进油缸安装本次选用规格相同、对称分布的液压驱动活塞式双作用油缸。一组对称布置的油缸，油缸行程相同，工作压力不大于额定压力，油泵设置在油缸附近，油管顺直，转角少，并设置备用油泵。顶进开始后，首先将推进油压降低在正常推进油压下限，待油缸与顶进管和管道间接缝闭合后再将油压升至正常推进压力，顶进过程中，如推进油压陡增，则立即停机，检查故障原因待处理后再进行施工。主顶千斤顶根据顶进力对称分布，如图2所示，据顶力计算，选用油缸推力应为3600kN，油缸选用两台型号用SYQ360型油缸。本工程选用人工挖掘方式进行顶管顶进，其顶力计算按照经验公式计算：5.2.3后靠背安装顶进施工时，为管道顶进油缸提供反作用力的部位为后靠背，后靠背要求坚固稳定，表面平直，垂直于顶进管道轴线，后靠背和坑壁土体均匀贴紧。为保证油缸着力点受力均匀，着力点不小于后靠背高度的三分之一，不大于后靠背高度的二分之一。后靠背垂直度允许偏差为0.1%倍的高度偏差，水平扭转度为后靠背长度方向的0.1%。施工时，严密监测后背土压缩变形，