顶管的施工规范.docx
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顶管的施工规范
顶管施工标准
一、 一般规定
〔一〕顶管的施工设计应包括以下主要内容:
1. 施工现场平面布置图;
2.顶进方法的选用和顶管段单元长度确实定;
3.工作坑位置的选择及其结构类型的设计;
4 顶管机头选型及各类设备的规格、型号及数量;
5 顶力计算和后背设计;
6 洞口的封门设计;
7 测量、纠偏的方法;
8 垂直运输和水平运输布置;下管、挖土、运土或泥水排除的方法;
9 减阻措施;
10 控制地面隆起、沉降的措施;
11 地下水排除方法;
12 注浆加固措施;
13 安全技术措施。
〔二〕 管道顶进方法的选择,应根据管道所处土层性质、管径、地下水位、附近地上与地下建筑物、构筑物和各种设施等因素,经技术经济比较后确定,并应符合以下规定:
1 在粘性土或砂性土层,且无地下水影响时,宜采用手掘式或机械挖掘式顶管法;当土质为砂砾土时,可采用具有支撑的工具管或注浆加固土层的措施;
2 在软土层且无障碍物的条件下,管顶以上土层较厚时,宜采用挤压式或网格式顶管法;
3 在粘性土层中必须控制地面隆陷时,宜采用土压平衡顶管法;
4 在粉砂土层中且需要控制地面隆陷时,宜采用加泥式土压平衡或泥水平衡顶管法;
5 在顶进长度较短、管径小的金属管时,宜采用一次顶进的挤密土层顶管法。
〔三〕 采用手掘式顶管时,应将地下水位降至管底以下不小于处,并应采取措施,防止其他水源进入顶管管道。
〔四〕 顶管施工中的测量,应建立地面与地下测量控制系统,控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核、易于保护处。
二、 工作坑
〔一〕 顶管工作坑的位置应按以下条件选择:
1 管道井室的位置;
2 可利用坑壁土体作后背;
3 便于排水、出土和运输;
4 对地上与地下建筑物、构筑物易于采取保护和安全施工的措施;
5 距电源和水源较近,交通方便;
6 单向顶进时宜设在下游一侧。
〔二〕 采用装配式后背墙时应符合以下规定;
1 装配式后背墙宜采用方木、型钢或钢板等组装,组装后的后背墙应有足够的强度和刚度;
2 后背土体壁面应平整,并与管道顶进方向垂直;
3 装配式后背墙的底端宜在工作坑底以下,不宜小于50cm;
4 后背土体壁面应与后背墙贴紧,有孔隙时应采用砂石料填塞密实;
5 组装后背墙的构件在同层内的规格应一致,各层之间的接触应紧贴,并层层固定。
〔三〕 工作坑的支撑宜形成封闭式框架,矩形工作坑的四角应加斜撑。
〔四〕 顶管工作坑及装配式后背墙的墙面应与管道轴线垂直,其施工允许偏差应符合表的规定。
工作坑及装配式后背墙的施工允许偏差(mm) 表
项目
允许偏差
工作坑每侧
宽度
不小于施工设计规定
长度
装配式后背墙
垂直度
0.1%H
水平扭转度
0.1%L
注:
1.H为装配式后背墙的高度(mm);
2.L为装配式后背墙的长度(mm)。
〔五〕 当无原土作后背墙时,应设计结构简单、稳定可靠、就地取材、拆除方便的人工后背墙。
〔六〕 利用已顶进完毕的管道作后背时,应符合以下规定:
1 待顶管道的顶力应小于已顶管道的顶力;
2 后背钢板与管口之间应衬垫缓冲材料;
3 采取措施保护已顶入管道的接口不受损伤。
〔七〕 当顶管工作坑采用地下连续墙时,应符合现行国家标准《地基与基础工程施工及验收标准》的规定,并应编制施工设计。
施工设计应包括以下主要内容;
1 工作坑施工平面布置及竖向布置;
2 槽段开挖土方及泥浆处理;
3 墙体混凝土的连接形式及防渗措施;
4 预留顶管洞口设计;
5 预留管、件及其与内部结构连接的措施;
6 开挖工作坑支护及封底措施;
7 墙体内面的修整、护衬及顶管后背的设计;
8 必要的试验研究内容。
〔八〕 地下连续墙墙段间宜采用接头箱法连接,且其接缝位置应与井室内部结构相接处错开。
〔九〕 槽段开挖成形允许偏差应符合表的规定。
槽段开挖成形允许偏差(mm) 表6.2.9
项目
允许偏差
轴线位置
30
成槽垂直度
成槽深度 清孔后不小于设计规定 注: 1.轴线位置指成槽轴线与设计轴线位置之差; 2.H为成槽深度(mm)。 〔十〕 采用钢管作预埋顶管洞口时,钢管外宜加焊止水环,且周围应采用钢制框架,按设计位置与钢筋骨架的主筋焊接牢固;钢管内宜采用具有凝结强度的轻质胶凝材料封堵;钢筋骨架与井室结构或顶管后背的连接筋、螺栓、连接挡板锚筋,应位置准确,联接牢固。 〔十一〕 槽段混凝土浇筑的技术要求应符合表的规定。 槽段混凝土浇筑的技术要求 表 项目 技术要求指标 混凝土配合比 水灰比 灰砂比 水泥用量 ≥370kg/m3 坍落度 20±2cm 混凝土浇筑 拼接导管检漏压力 钢筋骨架就位后到浇筑开始 <4h 导管间距 ≤3m 导管距槽端距离 ≤ 导管埋置深度 >,< 混凝土面上升速度 >/h 导管间混凝土面高差 < 注: 1.工作坑兼做管道构筑物时,其混凝土施工尚应满足结构要求; 2.导管埋置深度系指开浇后下沉浇筑时,混凝土面距导管底口的距离; 3.导管间距系指当导管管径为200~300mm时,导管中心至中心的距离。 〔十二〕 地下连续墙的顶管后背部位,应按施工设计采取加固措施。 〔十三〕 开挖工作坑,应按施工设计规定及时支护,可采用与墙体连接的钢筋混凝土圈梁和支撑梁的方法支护,也可采用钢管支撑法支护。 支撑应满足便于运土、提吊管件及机具设备等的要求。 〔十四〕 地下连续墙施工允许偏差应符合表的规定。 地下连续墙施工允许偏差 表 项目 允许偏差 轴线位置 100mm 墙面平整度 粘土层 100mm 砂土层 200mm 预埋管 中心位置 100mm 混凝土抗渗、抗冻及弹性模量 符合设计要求 注: 墙面平整度允许偏差值系指允许凸出设计墙面的数值。 〔十五〕 矩形工作坑的底部宜符合以下公式要求: B=D1+S (-1) L=L1+L2+L3+L4+L5 (-2) 式中 B——矩形工作坑的底部宽度(m); D1——管道外径(m); S——操作宽度(mm),可取2.4~3.2m; L——矩形工作坑的底部长度(m); L1——工具管长度(m)。 当采用管道第一节管作为工具管时,钢筋混凝土管不宜小于;钢管不宜小于; L2——管节长度(m); L3——运土工作间长度(m); L4——千斤顶长度(m); L5——后背墙的厚度(m)。 〔十六〕 工作坑深度应符合以下公式要求: H1=h1+h2+h3 (-1) H2=h1+h3 (-2) 式中 H1——顶进坑地面至坑底的深度(m); H2——接受坑地面至坑底的深度(m); h1——地面至管道底部外缘的深度(m); h2——管道外缘底部至导轨底面的高度(m); h3——基础及其垫层的厚底。 但不应小于该处井室的基础及垫层厚度(m)。 〔十七〕 顶管完成后的工作坑应及时进行下步工序,经检验后及时回填。 三、 设备安装 〔一〕 导轨应选用钢质材料制作,其安装应符合以下规定: 1 两导轨应顺直、平行、等高,其纵坡应与管道设计坡度一致; 2 导轨安装的允许偏差应为: 轴线位置: 3mm 顶面高程: 0~+3mm 两轨内距: ±2mm 3 安装后的导轨应牢固,不得在使用中产生位移,并应经常检查校核。 〔二〕 千斤顶的安装应符合以下规定: 1 千斤顶宜固定在支架上,并与管道中心的垂线对称,其合力的作用点应在管道中心的垂直线上; 2 当千斤顶多于一台时,宜取偶数,且其规格宜相同;当规格不同时,其行程应同步,并应将同规格的千斤顶对称布置; 3 千斤顶的油路应并联,每台千斤顶应有进油、退油的控制系统。 〔三〕 油泵安装和运转应符合以下规定: 1 油泵宜设置在千斤顶附近,油管应顺直、转角少; 2 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; 3 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; 4 顶进中假设发现油压突然增高,应立即停止顶进,检查原因并经处理后方可继续顶进; 5 千斤顶活塞退回时,油压不得过大,速度不得过快。 〔四〕 分块拼装式顶铁的质量应符合以下规定: 1 顶铁应有足够的刚度; 2 顶铁宜采用铸钢整体浇铸或采用型钢焊接成型;当采用焊接成型时,焊缝不得高出外表,且不得脱焊; 3 顶铁的相邻面应互相垂直; 4 同种规格的顶铁尺寸应相同; 5 顶铁上应有锁定装置; 6 顶铁单块放置时应能保持稳定。 〔五〕 顶铁的安装和使用应符合以下规定: 1 安装后的顶铁轴线应与管道轴线平行、对称,顶铁与导轨和顶铁之间的接触面不得有泥土、油污; 2 更换顶铁时,应先使用长度大的顶铁;顶铁拼装后应锁定; 3 顶铁的允许联接长度,应根据顶铁的截面尺寸确定。 当采用截面为20cm×30cm顶铁时,单行顺向使用的长度不得大于;双行使用的长度不得大于,且应在中间加横向顶铁相联; 4 顶铁与管口之间应采用缓冲材料衬垫,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; 5 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。 〔六〕 采用起重设备下管时应符合以下规定: 1 正式作业前应试吊,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; 2 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; 3 严禁超负荷吊装。 四、 顶进 〔一〕 开始顶进前应检查以下内容,确认条件具备时方可开始顶进。 1 全部设备经过检查并经过试运转; 2 工具管在导轨上的中心线、坡度和高程应符合第条的规定; 3 防止流动性土或地下水由洞口进入工作坑的措施; 4 开启封门的措施。 〔二〕 拆除封门时应符合以下规定: 1 采用钢板桩支撑时,可拔起或切割钢板桩露出洞口,并采取措施防止洞口上方的钢板桩下落; 2 采用沉井时,应先拆除内侧的临时封门,再拆除井壁外侧的封板或其他封填措施; 3 在不稳定土层中顶管时,封门拆除后应将工具管立即顶入土层。 〔三〕 工具管开始顶进5~10m的范围内,允许偏差应为: 轴线位置3mm,高程0~+3mm。 当超过允许偏差时,应采取措施纠正。 在软土层中顶进混凝土管时,为防止管节飘移,可将前3~5节管与工具管联成一体。 〔四〕 采用手工掘进顶管法时,应符合以下规定: 1 工具管接触或切入土层后,应自上而下分层开挖;工具管迎面的超挖量应根据土质条件确定; 2 在允许超挖的稳定土层中正常顶进时,管下部135o范围内不得超挖;管顶以上超挖量不得大于;管前超挖应根据具体情况确定,并制定安全保护措施; 3 在对顶施工中,当两管端接近时,可在两端中心先掏小洞通视调整偏差量。 〔五〕 采用网格式水冲法顶管时,应符合以下规定: 1 网格应全部切入土层后方可冲碎土块; 2 进水应采用清水; 3 在地下水位以下的粉砂层中的进水压力宜为0.4~0.6MPa;在粘性土层中,进压力宜为0.7~0.9MPa; 4 工具管内的泥浆应通过筛网排出管外。 〔六〕 采用挤压式顶管时,应符合以下规定: 1 喇叭口的开关及其收缩量应根据土层情况确定,且应与其形心的垂线左右对称; 2 每次顶进的长度,应根据车斗的容积、起吊能力和地面运输条件综合确定; 3 工具管开始顶进和接近顶完时,应采用手工挖土缓慢顶进; 4 顶进时,应防止工具管转动; 5 临时停止顶进时,应将喇叭口全部切入土层。 〔七〕 采用挤密土层法顶管时,应符合以下规定: 1 管前应安装管尖或管帽。 当采用管尖时,其中心角宜为: 砂性土层,不宜大于60o;粉质粘土,不宜大于50o;粘土,不宜大于40o; 2 为防止相邻管道损坏及地面隆起,应根据施工设计控制与相邻管道间的净距及距地面的深度。 〔八〕 顶管的顶力可按下式计算,亦可采用当地的经验公式确定: P=fγD1[2h+(2h+D1)tg2(45°-ф/2)+ω/γD1]L+PF () 式中 P——计算的总顶力(kN); γ——管道所处土层的重力密度(kN/m3); D1——管道的外径(mm); H——管道顶部以上覆盖土层的厚度(m); ф——管道所处土层的内摩擦角(o); ω——管道单位长度的自重(kH/m); L——管道的计算顶进长度(m); f——顶进时,管道外表与其周围土层之间的摩擦系数,其取值可按表-1所列数据选用; PF——顶进时,工具管的迎面阻力(kN),其取值,宜按不同顶进方法由表-2所列公式计算。 顶进管道与其周围土层的摩擦系数 表-1 土类 湿 干 粘土、亚粘土 砂土、亚砂土 〔九〕 顶进钢管采用钢丝网水泥砂浆和肋板保护层时,焊接后应补做焊口处的外防腐层。 〔十〕 采用钢筋混凝土管时,其接口处理应符合以下规定: 1 管节未进入土层前,接口外侧应垫麻丝、油毡或木垫板,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; 顶进工具管迎面阻力(PF)的计算公式 表-2 顶进方法 顶进时,工具管迎面阻力(PF)的计算公式(kN) 手工掘进 工具管顶部及两侧允许超挖 0 工具管顶部及两侧不允许超挖 л·Dav·t·R 挤压法 л·Dav·t·R 网格挤压法 a·л/4·D·R 注: Dav——工具管刃脚或挤压喇叭口的平均直径(m); t——工具管刃脚厚度或挤压喇叭口的平均宽度(m); R——手工掘进顶管法的工具管迎面阻力,或挤压、网格挤压顶管法的挤压阻力。 前者可采用500kN/m2,后者可按工具管前端中心处的被动土压力计算(kN/m2); a——网格截面参数,可取0.6~1.0。 2 管节入土后,管节相邻接口处安装内胀圈时,应使管节接口位于内胀圈的中部,并将内胀圈与管道之间的缝隙用木楔塞紧。 〔十一〕 采用T形钢套环橡胶圈防水接口时,应符合以下规定: 1 混凝土管节外表应光洁、平整,无砂眼、气泡;接口尺寸符合规定; 2 橡胶圈的外观和断面组织应致密、均匀,无裂缝、孔隙或凹痕等缺陷;安装前应保持清洁,无油污,且不得在阳光下直晒; 3 钢套环接口无疵点,焊接接缝平整,肋部与钢板平面垂直,且应按设计规定进行防腐处理; 4 木衬垫的厚度应与设计顶力相适应。 〔十二〕 采用橡胶圈密封的企口或防水接口时,应符合以下规定: 1 粘结木衬垫时凹凸口应对中,环向间隙应均匀; 2 插入前,滑动面可涂润滑剂;插入时,外力应均匀; 3 安装后,发现橡胶圈出现位移、扭转或露出管外,应拔出重插。 〔十三〕 顶管结束后,管节接口的内侧间隙应按设计规定处理;设计无规定时,可采用石棉水泥、弹性密封膏或水泥砂浆密封。 填塞物应抹平,不得凸入管内。 〔十四〕 工具管进入土层后的管端处理应符合以下规定: 1 进入接收坑的工具管和管端下部应设枕垫; 2 管道两端露在工作坑中的长度不得小于,且不得有接口; 3 钢筋混凝土管道端部应及时浇筑混凝土基础。 〔十五〕 在管道顶进的全部过程中,应控制工具管前进的方向,并应根据测量结果分析偏差产生的原因和发展趋势,确定纠偏的措施。 〔十六〕 管道顶进过程中,工具管的中心和高程测量应符合以下规定: 1 采用手工掘进时,工具管进入土层过程中,每顶进30cm,测量不应少于一次;管道进入土层后正常顶进时,每顶进100cm,测量不应少于一次,纠偏时应增加测量次数; 2 全段顶完后,应在每个管节接口处测量其轴线位置和高程;有错口时,应测出相对高差; 3 测量记录应完整、清晰。 〔十七〕 纠偏时应符合以下规定: 1 应在顶进中纠偏; 2 应采用小角度逐渐纠偏; 3 纠正工具管旋转时,宜采用挖土方法进行调整或采用改变切削刀盘的转动方向,或在管内相对于机头旋转的反向增加配重。 〔十八〕 顶管穿越铁路或公路时,除应遵守本标准外,并应符合铁路或公路有关技术安全规定。 〔十九〕 管道顶进应连续作业。 管道顶进过程中,遇以下情况时,应暂停顶进,并应及时处理; 1 工具管前方遇到障碍; 2 后背墙变形严重; 3 顶铁发生扭曲现象; 4 管位偏差过大且校正无效; 5 顶力超过管端的允许顶力; 6 油泵、油路发生异常现象; 7 接缝中漏泥浆。 〔二十〕 当管道停止顶进时,应采取防止管前塌方的措施。 〔二十一〕 顶进管道的施工质量应符合以下规定: 1 管内清洁,管节无破损; 2允许偏差应符合表的规定; 顶进管道允许偏差(mm) 表 项目 允许偏差 轴线位置 50 管道内底高程 D<1500 +30-40 D≤1500 +40-50 相邻管间错口 钢管道 ≤2 钢筋混凝土管道 15%壁厚且不大于20 对顶时两端错口 50 注: D为管道内径(mm)。 3 为严密性要求的管道应按本标准第10章的有关规定进行检验; 4 钢筋混凝土管道的接口应填料饱满、密实,且与管节接口内侧外表齐平,接口套环对正管缝、贴紧,不脱落; 5 顶管时地面沉降或隆起的允许量应符合施工设计的规定。 〔二十二〕 采用中继间时应符合以下规定: 1 中继间千斤顶的数量应根据该段单元长度的计算顶力确定,并应有安全贮备; 2 中继间的外壳在伸缩时,滑动部分应具有止水性能; 3 中继间安装前应检查各部件,确认正常后方可安装;安装完毕应通过试运转检验后方可使用; 4 中继间的启动和拆除应由前向后依次进行; 5 拆除中继间时,应具有对接接头的措施;中继间外壳假设不拆除时,应在安装前进行防腐处理。 五、 触变泥浆及注浆 〔一〕 采用触变泥浆减阻措施时,应编制施工设计,并应包括以下主要内容: 1 泥浆配合比压浆数量及压力确实定; 2 制备和输送泥浆的设备及其安装规定; 3 注浆工艺、注浆系统及注浆孔的布置; 4 顶进洞口封闭泥浆的措施; 5 泥浆的置换。 〔二〕 触变泥浆的压浆泵,宜采用活塞泵或螺杆泵。 管路接头宜选用拆卸方便、密封可靠的活接头。 〔三〕 注浆孔的布置宜符合以下规定: 1 注浆孔的布置宜按管道直径的大小确定,每个断面可设置3~5个,并具备排气功能; 2 相邻断面上注浆孔可平行布置或交错布置。 〔四〕 触变泥浆的配合比,应按管道周围土层的类别、膨润土的性质以及触变泥浆的技术指标确定。 〔五〕 触变泥浆的注浆量,宜按管道与其周围土层之间环形间隙的1~2倍估算。 〔六〕 触变泥浆的灌注应符合以下规定: 1 搅拌均匀的泥浆应静置一定时间后方可灌注; 2 注浆前,应通过注水检查注浆设备,确定设备正常后方可灌注; 3 注浆压力可按不大于0.1MPa开始加压,在注浆过程中的注浆流量、压力等施工参数,应按减阻及控制地面变形的量测资料调整。 4 每个注浆孔宜安装阀门,注浆遇有机械故障、管路堵塞、接头渗漏等情况时,经处理后可继续顶进。 〔七〕 触变泥浆的置换应符合以下规定: 1 可采用水泥砂浆或粉煤灰水泥砂浆置换触变泥浆; 2 拆除注浆管路后,应将管道上的注浆孔封闭严密; 3 注浆及置换触变泥浆后,应将全部注浆设备清洗干净; (八)在不稳定土层中顶管采用注浆加固法时,应通过技术经济比较确定加固方案
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