顶管施工方案

顶管施工方案

工程名称：污水处理厂（一期）工程 进水管DN1350顶管工程

工程地点：

施工单位：

时间： 2014 年 3月 7日

1、准备工作

顶进前的准备工作，包括挖工作坑、设备安装以及劳动组织等。 2、工作坑

工作坑的设置，砼管顶进设一个工作坑 2.1工作坑的设计

工作坑的宽度，计算公式： B=D1+2b+2c 式中：

B——工作坑底宽（m） D1——顶进管子的外径 b——轨道两侧的工作宽 当D≥1000mm时 b=1.6m

1 2 5 6 b B D B W 工作坑的底宽

4 3 h1 D1 C h3 h2 b 1.撑板；2.支撑立木；3管子；

c—— 撑板的厚度，c=0.05~0.07m 4.导轨；5.基础；6垫层

据此，可以计算出工作坑的底宽： B=D1+（2.5~3.0） m 工作坑的长度计算：

9 L1 L2 L3 L4 L5 2 1 10 3 4 5 7 8 6 6

图中：

1.管子；2.边圈；3.直铁；4.横铁；5.千斤顶；6.横铁；7.立铁；8.方木；9枕木；10轨道

基坑长度： L=L1+L2+L3+L4+L5 式中：L——工作坑的长度M

L1——管子顶进后，顶管管节留在导轨上的最小长度，与顶进

管材有关。钢筋混凝土管 L1=0.3~0.5M L2——管节长度M

L3——出土工作区长度M，与出土工具有关。土斗车

L3=0.6~1.0M 手推车 L3=1.2~1.8M L4——顶镐长度M L5——后背厚度M 3后背

后背形式：人工后背（如下图）

图中：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1. 撑板；2.方木；3.撑杠；4.后背方木；5.立铁；6.横铁；7.木板；8.护木；9.导轨；10.轨枕

4导轨

导轨采用铁导轨，用重型铁轨铺设。 导轨净间距的计算公式：

A=2 D1（h—cˊ）—（h—cˊ）² 式中

A——两轨净间距M D1=D+2t 管外径M h——钢导轨高度M

cˊ——管外壁与基础之间的缝隙M，取cˊ=10mm 导轨间距计算图：

A0 A K c 5基础

当地基承载力大时，采用天然地基；由于地基承载力小，故修建人工碎石基础。

由于坑底有水，基础形式采用横枕木混凝土基础。混凝土基础

B=2*D+1000mm，厚度300mm，枕木面高出碎石基础面20mm，碎石基础厚300cm。

横枕木碎石基础结构如图：

枕木 碎石基础C15

40 6顶进

顶进包括下管、接管、顶进、出土、顶进测量和纠偏等工艺。 6.1下管与稳管

下管前对管材作全面的检查，对下管设备作安全检查。用吊车将管节缓慢放在铁轨上，使管子安全贴卧在钢轨上。为防止错口，两节管子的借口用内涨圈固定，最后拆除。 6.2顶进

顶管程序：安装顶铁，开动油泵，顶镐活塞伸出一个引程后，关油泵，顶镐停止运行，活塞收缩，在空隙处加上顶铁，再开油泵，如此循环。

千斤顶在工作坑内并列布置，使千斤顶的合力位置和顶管时的反

力的合力在同一条直线上，避免产生力偶，使管子发生高程误差。千斤顶在管端面的位置设在管子竖向直径下方的1/4~1/5处。 6.3挖土和出土

顶管时采用人工挖土，挖土范围：管道上方15mm；管道下方中心角135°内与管外皮挖齐，且不得超挖。

管前挖出的土，用手推车清运到管外，运土小车到达工作坑内的出土区后，由卷扬机垂直运输到工作平台上，再运到工作棚外的堆土区。由于管道顶进位置的土层为钙结土，挖土采用人工配合风镐施工。 6.4顶管测量及校正措施 6.4.1测量

在顶管过程中，每顶三镐进行一次测量，以检查中线和高程，发现错误及时纠正，并将测量结果及时记录并绘制曲线图。一个顶管段完成以后，进行一次全面的测量，每节管端测一组数据。 6.4.2校正

顶管质量标准，高程允许偏差为30mm，管子错口不得大于10mm，对顶接头的管子错口不得大于30mm。

测量时如发现管位偏差达到10mm时，即进行校正。校正方法：挖土校正法；木杠支撑法，视具体情况定。 7顶力计算及后背复核 7.1顶力计算 理论公式

P=K[f（2Pu+2PH+P0）+RA] 式中：P——最大顶力T

f——管壁与土壤的摩擦系数，取0.4 Pu——管子上面的垂直总压力T，按土柱计算：

Pu=rhD1L

r——土容重T/m³ h——管顶以上土柱高度M

h=a1/fkp

a1=D1/2[1+tg（45°-φ/2）]

fkp=0.6 φ=arctgfkp D1——管子的外径M L——顶进管子的总长度M

PH——管子侧面的水平总压力T，垂直压力按土柱计算时：

PH=r（h+D1/2）D1Ltg²（45°-φ/2）

Φ——土壤的内摩擦角（ 度）

P0——顶进管子的全部自重T

R——管子刃脚前的阻力T/m²，取R=50 A——刃脚正面积m² K——安全系数，取R=1.2 7.2后背核算 7.2.1后背受力面积

根据总顶力，核算后背的受力面积，应使土壁单位面积上受力大

小不大于土壤的允许承载力。（Mpa）

一般土壤 0.15

湿度较大的粉砂 0.10

比较干的粘土、压粘土及密实的砂土 0.2

顶管现场土为湿度较大的粉砂其承载力为0.10Mpa。 7.2.2后背受力宽度

根据顶管需要的总顶力，核算后背宽度，使土壁单位宽度上受力不大于土壤的总被动压力。后背每米宽度上土壤的被动压力（T/M）按下式计算：

P=1/2 r h²tg²（45°+φ/2）+2c h tg（45°+φ/2）

式中：

r——土容重T/m³

h——天然土壁后背的高度M

Φ——土壤的内摩擦角（ 度）

C——土壤的粘聚力 Mpa 取C=0。

7.2.3后背的长度

计算公式： L= P/L+l

式中：L——后背长度M P——顶管需要的总顶力T B——后背受力宽度M

L——附加安全长度M，取l=1。

计算结果：(以D1350的管为主，计算顶进长度为80米)

计算项目 工作坑底标高m 工作坑宽度m 工作坑长度m 导轨净间距mm 基坑碎石基础厚度m 计算顶力T 后背受力面积m² 后背受力宽度m 后背长度m 后背被动土压力T/M 土壁单位宽度所受压力T/M 1048.648 5 7 860 0.3 130 >1.3 4.8 5.299 66.27 27.08 计算结果 结论：后背被动土压力大于土壁单位宽度所受压力，故满足施工要求

顶管施工主要材料、设备及工程量表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 项目名称 工作坑土方 砼管 工作坑碎石垫层 横枕木 重型轨道 千斤顶 后背撑板 后背铁 后背立铁 护木 工作坑护壁撑板 DN1350 150*200*2000mm 400T 钢板2000*4800*10mm 槽钢200*100mm 槽钢200*100mm 150*150*mm 50*300mm 规 格 单 位 M³ M M³ 根 M 套 块 M M M M³ 数 量 140 80 10.5 3 2 1 1 60 60 12 4 备 注

西安锋通管道技术工程有限责任公司

2014年3月7日