顶管综合项目施工标准规范.docx
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顶管综合项目施工标准规范
顶管施工规范
6 顶管施工
6.1 普通规定
6.2 工作坑
6.3 设备安装
6.4 顶进
6.5 触变泥浆及注浆
6.1 普通规定
6.1.1 顶管施工设计应涉及如下重要内容:
6.1.1.1 施工现场平面布置图;
6.1.1.2 顶进办法选用和顶管段单元长度拟定;
6.1.1.3 工作坑位置选取及其构造类型设计;
6.1.1.4 顶管机头选型及各类设备规格、型号及数量;
6.1.1.5 顶力计算和后背设计;
6.1.1.6 洞口封门设计;
6.1.1.7 测量、纠偏办法;
6.1.1.8 垂直运送和水平运送布置;下管、挖土、运土或泥水排除办法;
6.1.1.9 减阻办法;
6.1.1.10 控制地面隆起、沉降办法;
6.1.1.11 地下水排除办法;
6.1.1.12 注浆加固办法;
6.1.1.13 安全技术办法。
6.1.2 管道顶进办法选取,应依照管道所处土层性质、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,经技术经济比较后拟定,并应符合下列规定:
6.1.2.1 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,可采用品有支撑工具管或注浆加固土层办法;
6.1.2.2 在软土层且无障碍物条件下,管顶以上土层较厚时,宜采用挤压式或网格式顶管法;
6.1.2.3 在粘性土层中必要控制地面隆陷时,宜采用土压平衡顶管法;
6.1.2.4 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;
6.1.2.5 在顶进长度较短、管径小金属管时,宜采用一次顶进挤密土层顶管法。
6.1.3 采用手掘式顶管时,应将地下水位降至管底如下不不大于0.5mm处,并应采用办法,防止其她水源进入顶管管道。
6.1.4 顶管施工中测量,应建立地面与地下测量控制系统,控制点应设在不易扰动、视线清晰、以便校核、易于保护处。
6.2 工作坑
6.2.1 顶管工作坑位置应按下列条件选取:
6.2.1.1 管道井室位置;
6.2.1.2 可运用坑壁土体作后背;
6.2.1.3 便于排水、出土和运送;
6.2.1.4 对地上与地下建筑物、构筑物易于采用保护和安全施工办法;
6.2.1.5 距电源和水源较近,交通以便;
6.2.1.6 单向顶进时宜设在下游一侧。
6.2.2 采用装配式后背墙时应符合下列规定;
6.2.2.1 装配式后背墙宜采用方木、型钢或钢板等组装,组装后后背墙应有足够强度和刚度;
6.2.2.2 后背土体壁面应平整,并与管道顶进方向垂直;
6.2.2.3 装配式后背墙底端宜在工作坑底如下,不适当不大于50cm;
6.2.2.4 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;
6.2.2.5 组装后背墙构件在同层内规格应一致,各层之间接触应紧贴,并层层固定。
6.2.3 工作坑支撑宜形成封闭式框架,矩形工作坑四角应加斜撑。
6.2.4 顶管工作坑及装配式后背墙墙面应与管道轴线垂直,其施工容许偏差应符合表6.2.4规定。
工作坑及装配式后背墙施工容许偏差(mm) 表6.2.4
项目
容许偏差
工作坑每侧
宽度
不不大于施工设计规定
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为装配式后背墙高度(mm);
2.L为装配式后背墙长度(mm)。
6.2.5 当无原土作后背墙时,应设计构造简朴、稳定可靠、就地取材、拆除以便人工后背墙。
6.2.6 运用已顶进完毕管道作后背时,应符合下列规定:
6.2.6.1 待顶管道顶力应不大于已顶管道顶力;
6.2.6.2 后背钢板与管口之间应衬垫缓冲材料;
6.2.6.3 采用办法保护已顶入管道接口不受损伤。
6.2.7 当顶管工作坑采用地下持续墙时,应符合现行国标《地基与基本工程施工及验收规范》规定,并应编制施工设计。
施工设计应涉及如下重要内容;
6.2.7.1 工作坑施工平面布置及竖向布置;
6.2.7.2 槽段开挖土方及泥浆解决;
6.2.7.3 墙体混凝土连接形式及防渗办法;
6.2.7.4 预留顶管洞口设计;
6.2.7.5 预留管、件及其与内部构造连接办法;
6.2.7.6 开挖工作坑支护及封底办法;
6.2.7.7 墙体内面修整、护衬及顶管后背设计;
6.2.7.8 必要实验研究内容。
6.2.8 地下持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构造相接处错开。
6.2.9 槽段开挖成形容许偏差应符合表6.2.9规定。
槽段开挖成形容许偏差(mm) 表6.2.9
项目
容许偏差
轴线位置
30
成槽垂直度
成槽深度 清孔后不不大于设计规定 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)。 6.2.10 采用钢管作预埋顶管洞口时,钢管外宜加焊止水环,且周边应采用钢制框架,按设计位置与钢筋骨架主筋焊接牢固;钢管内宜采用品有凝结强度轻质胶凝材料封堵;钢筋骨架与井室构造或顶管后背连接筋、螺栓、连接挡板锚筋,应位置精确,联接牢固。 6.2.11 槽段混凝土浇筑技术规定应符合表6.2.11规定。 槽段混凝土浇筑技术规定 表6.2.11 项目 技术规定指标 混凝土配合比 水灰比 ≤0.80 灰砂比 1: 2~1: 2.5 水泥用量 ≥370kg/m3 坍落度 20±2cm 混凝土浇筑 拼接导管检漏压力 >0.3MPa 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 ≤1.50m 导管埋置深度 >1.00m,<6.00m 混凝土面上升速度 >4.00m/h 导管间混凝土面高差 <0.50m 注: 1.工作坑兼做管道构筑物时,其混凝土施工尚应满足构造规定; 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,导管中心至中心距离。 6.2.12 地下持续墙顶管后背部位,应按施工设计采用加固办法。 6.2.13 开挖工作坑,应按施工设计规定及时支护,可采用与墙体连接钢筋混凝土圈梁和支撑梁办法支护,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规定。 6.2.14 地下持续墙施工容许偏差应符合表6.2.14规定。 地下持续墙施工容许偏差 表6.2.14 项目 容许偏差 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 符合设计规定 注: 墙面平整度容许偏差值系指容许凸出设计墙面数值。 6.2.15 矩形工作坑底部宜符合下列公式规定: B=D1+S (6.2.15-1) L=L1+L2+L3+L4+L5 (6.2.15-2) 式中 B——矩形工作坑底部宽度(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,钢筋混凝土管不适当不大于0.3m;钢管不适当不大于0.6m; L2——管节长度(m); L3——运土工作间长度(m); L4——千斤顶长度(m); L5——后背墙厚度(m)。 6.2.16 工作坑深度应符合下列公式规定: H1=h1+h2+h3 (6.2.16-1) H2=h1+h3 (6.2.16-2) 式中 H1——顶进坑地面至坑底深度(m); H2——接受坑地面至坑底深度(m); h1——地面至管道底部外缘深度(m); h2——管道外缘底部至导轨底面高度(m); h3——基本及其垫层厚底。 但不应不大于该处井室基本及垫层厚度(m)。 6.2.17 顶管完毕后工作坑应及时进行下步工序,经检查后及时回填。 6.3 设备安装 6.3.1 导轨应选用钢质材料制作,其安装应符合下列规定: 6.3.1.1 两导轨应顺直、平行、等高,其纵坡应与管道设计坡度一致; 6.3.1.2 导轨安装容许偏差应为: 轴线位置: 3mm 顶面高程: 0~+3mm 两轨内距: ±2mm 6.3.1.3 安装后导轨应牢固,不得在使用中产生位移,并应经常检查校核。 6.3.2 千斤顶安装应符合下列规定: 6.3.2.1 千斤顶宜固定在支架上,并与管道中心垂线对称,其合力作用点应在管道中心垂直线上; 6.3.2.2 当千斤顶多于一台时,宜取偶数,且其规格宜相似;当规格不同步,其行程应同步,并应将同规格千斤顶对称布置; 6.3.2.3 千斤顶油路应并联,每台千斤顶应有进油、退油控制系统。 6.3.3 油泵安装和运转应符合下列规定: 6.3.3.1 油泵宜设立在千斤顶附近,油管应顺直、转角少; 6.3.3.2 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; 6.3.3.3 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; 6.3.3.4 顶进中若发现油压突然增高,应及时停止顶进,检查因素并经解决后方可继续顶进; 6.3.3.5 千斤顶活塞退回时,油压不得过大,速度不得过快。 6.3.4 分块拼装式顶铁质量应符合下列规定: 6.3.4.1 顶铁应有足够刚度; 6.3.4.2 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,焊缝不得高出表面,且不得脱焊; 6.3.4.3 顶铁相邻面应互相垂直; 6.3.4.4 同种规格顶铁尺寸应相似; 6.3.4.5 顶铁上应有锁定装置; 6.3.4.6 顶铁单块放置时应能保持稳定。 6.3.5 顶铁安装和使用应符合下列规定: 6.3.5.1 安装后顶铁轴线应与管道轴线平行、对称,顶铁与导轨和顶铁之间接触面不得有泥土、油污; 6.3.5.2 更换顶铁时,应先使用长度大顶铁;顶铁拼装后应锁定; 6.3.5.3 顶铁容许联接长度,应依照顶铁截面尺寸拟定。 当采用截面为20cm×30cm顶铁时,单行顺向使用长度不得不不大于1.5m;双行使用长度不得不不大于2.5m,且应在中间加横向顶铁相联; 6.3.5.4 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容许抗压强度时,管端应增长U形或环形顶铁; 6.3.5.5 顶进时,工作人员不得在顶铁上方及侧面停留,并应随时观测顶铁有无异常迹象。 6.3.6 采用起重设备下管时应符合下列规定: 6.3.6.1 正式作业前应试吊,吊离地面10cm左右时,检查重物捆扎状况和制动性能,确认安全后方可起吊; 6.3.6.2 下管时工作坑内禁止站人,当管节距导轨不大于50cm时,操作人员方可近前工作; 6.3.6.3 禁止超负荷吊装。 6.4 顶进 6.4.1 开始顶进前应检查下列内容,确认条件具备时方可开始顶进。 6.4.1.1 所有设备通过检查并通过试运转; 6.4.1.2 工具管在导轨上中心线、坡度和高程应符合第6.3.1条规定; 6.4.1.3 防止流动性土或地下水由洞口进入工作坑办法; 6.4.1.4 启动封门办法。 6.4.2 拆除封门时应符合下列规定: 6.4.2.1 采用钢板桩支撑时,可拔起或切割钢板桩露出洞口,并采用办法防止洞口上方钢板桩下落; 6.4.2.2 采用沉井时,应先拆除内侧暂时封门,再拆除井壁外侧封板或其她封填办法; 6.4.2.3 在不稳定土层中顶管时,封门拆除后应将工具管及时顶入土层。 6.4.3 工具管开始顶进5~10m范畴内,容许偏差应为: 轴线位置3mm,高程0~+3mm。 当超过容许偏差时,应采用办法纠正。 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。 6.4.4 采用手工掘进顶管法时,应符合下列规定(图6.4.4): 图6.4.4 超挖示意 a——最大超挖量;b——容许超挖范畴 6.4.4.1 工具管接触或切入土层后,应自上而下分层开挖;工具管迎面超挖量应依照土质条件拟定; 6.4.4.2 在容许超挖稳定土层中正常顶进时,管下部135o范畴内不得超挖;管顶以上超挖量不得不不大于1.5cm;管前超挖应依照详细状况拟定,并制定安全保护办法; 6.4.4.3 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节偏差量。 6.4.5 采用网格式水冲法顶管时,应符合下列规定: 6.4.5.1 网格应所有切入土层后方可冲碎土块; 6.4.5.2 进水应采用清水; 6.4.5.3 在地下水位如下粉砂层中进水压力宜为0.4~0.6MPa;在粘性土层中,进压力宜为0.7~0.9MPa; 6.4.5.4 工具管内泥浆应通过筛网排出管外。 6.4.6 采用挤压式顶管时,应符合下列规定: 6.4.6.1 喇叭口开关及其收缩量应依照土层状况拟定,且应与其形心垂线左右对称; 6.4.6.2 每次顶进长度,应依照车斗容积、起吊能力和地面运送条件综合拟定; 6.4.6.3 工具管开始顶进和接近顶完时,应采用手工挖土缓慢顶进; 6.4.6.4 顶进时,应防止工具管转动; 6.4.6.5 暂时停止顶进时,应将喇叭口所有切入土层。 6.4.7 采用挤密土层法顶管时,应符合下列规定: 6.4.7.1 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,不适当不不大于60o;粉质粘土,不适当不不大于50o;粘土,不适当不不大于40o; 6.4.7.2 为防止相邻管道损坏及地面隆起,应依照施工设计控制与相邻管道间净距及距地面深度。 6.4.8 顶管顶力可按下式计算,亦可采用本地经验公式拟定: P=fγD1[2h+(2h+D1)tg2(45°-ф/2)+ω/γD1]L+PF (6.4.8) 式中 P——计算总顶力(kN); γ——管道所处土层重力密度(kN/m3); D1——管道外径(mm); H——管道顶部以上覆盖土层厚度(m); ф——管道所处土层内摩擦角(o); ω——管道单位长度自重(kH/m); L——管道计算顶进长度(m); f——顶进时,管道表面与其周边土层之间摩擦系数,其取值可按表6.4.8-1所列数据选用; PF——顶进时,工具管迎面阻力(kN),其取值,宜按不同顶进办法由表6.4.8-2所列公式计算。 顶进管道与其周边土层摩擦系数 表6.4.8-1 土类 湿 干 粘土、亚粘土 0.2~0.3 0.4~0.5 砂土、亚砂土 0.3~0.4 0.5~0.6 6.4.9 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外防腐层。 6.4.10 采用钢筋混凝土管时,其接口解决应符合下列规定: 6.4.10.1 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空隙;顶紧后两管间孔隙宜为10~15mm; 顶进工具管迎面阻力(PF)计算公式 表6.4.8-2 顶进办法 顶进时,工具管迎面阻力(PF)计算公式(kN) 手工掘进 工具管顶部及两侧容许超挖 0 工具管顶部及两侧不容许超挖 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平均直径(m); t——工具管刃脚厚度或挤压喇叭口平均宽度(m); R——手工掘进顶管法工具管迎面阻力,或挤压、网格挤压顶管法挤压阻力。 前者可采用500kN/m2,后者可按工具管前端中心处被动土压力计算(kN/m2); a——网格截面参数,可取0.6~1.0。 6.4.10.2 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中部,并将内胀圈与管道之间缝隙用木楔塞紧。 6.4.11 采用T形钢套环橡胶圈防水接口时,应符合下列规定: 6.4.11.1 混凝土管节表面应光洁、平整,无砂眼、气泡;接口尺寸符合规定; 6.4.11.2 橡胶圈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; 6.4.11.3 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解决; 6.4.11.4 木衬垫厚度应与设计顶力相适应。 6.4.12 采用橡胶圈密封企口或防水接口时,应符合下列规定: 6.4.12.1 粘结木衬垫时凹凸口应对中,环向间隙应均匀; 6.4.12.2 插入前,滑动面可涂润滑剂;插入时,外力应均匀; 6.4.12.3 安装后,发现橡胶圈浮现位移、扭转或露出管外,应拔出重插。 6.4.13 顶管结束后,管节接口内侧间隙应按设计规定解决;设计无规定期,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。 6.4.14 工具管进入土层后管端解决应符合下列规定: 6.4.14.1 进入接受坑工具管和管端下部应设枕垫; 6.4.14.2 管道两端露在工作坑中长度不得不大于0.5m,且不得有接口; 6.4.14.3 钢筋混凝土管道端部应及时浇筑混凝土基本。 6.4.15 在管道顶进所有过程中,应控制工具管迈进方向,并应依照测量成果分析偏差产生因素和发展趋势,拟定纠偏办法。 6.4.16 管道顶进过程中,工具管中心和高程测量应符合下列规定: 6.4.16.1 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,纠偏时应增长测量次数; 6.4.16.2 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; 6.4.16.3 测量记录应完整、清晰。 6.4.17 纠偏时应符合下列规定: 6.4.17.1 应在顶进中纠偏; 6.4.17.2 应采用小角度逐渐纠偏; 6.4.17.3 纠正工具管旋转时,宜采用挖土办法进行调节或采用变化切削刀盘转动方向,或在管内相对于机头旋转反向增长配重。 6.4.18 顶管穿越铁路或公路时,除应遵守本规范外,并应符合铁路或公路关于技术安全规定。 6.4.19 管道顶进应持续作业。 管道顶进过程中,遇下列状况时,应暂停顶进,并应及时解决; 6.4.19.1 工具管前方遇到障碍; 6.4.19.2 后背墙变形严重; 6.4.19.3 顶铁发生扭曲现象; 6.4.19.4 管位偏差过大且校正无效; 6.4.19.5 顶力超过管端容许顶力; 6.4.19.6 油泵、油路发生异常现象; 6.4.19.7 接缝中漏泥浆。 6.4.20 当管道停止顶进时,应采用防止管前塌方办法。 6.4.21 顶进管道施工质量应符合下列规定: 6.4.21.1 管内清洁,管节无破损; 6.4.21.2 容许偏差应符合表6.4.21规定; 顶进管道容许偏差(mm) 表6.4.21 项目 容许偏差 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%壁厚且不不不大于20 对顶时两端错口 50 注: D为管道内径(mm)。 6.4.21.3 为严密性规定管道应按本规范第10章关于规定进行检查; 6.4.21.4 钢筋混凝土管道接口应填料饱满、密实,且与管节接口内侧表面齐平,接口套环对正管缝、贴紧,不脱落; 6.4.21.5 顶管时地面沉降或隆起容许量应符合施工设计规定。 6.4.22 采用中继间时应符合下列规定: 6.4.22.1 中继间千斤顶数量应依照该段单元长度计算顶力拟定,并应有安全储备; 6.4.22.2 中继间外壳在伸缩时,滑动某些应具备止水性能; 6.4.22.3 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查后方可使用; 6.4.22.4 中继间启动和拆除应由前向后依次进行; 6.4.22.5 拆除中继间时,应具备对接接头办法;中继间外壳若不拆除时,应在安装迈进行防腐解决。 6.5 触变泥浆及注浆 6.5.1 采用触变泥浆减阻办法时,应编制施工设计,并应涉及如下重要内容: 6.5.1.1 泥浆配合比压浆数量及压力拟定; 6.5.1.2 制备和输送泥浆设备及其安装规定; 6.5.1.3 注浆工艺、注浆系统及注浆孔布置; 6.5.1.4 顶进洞口封闭泥浆办法; 6.5.1.5 泥浆置换。 6.5.2 触变泥浆压浆泵,宜采用活塞泵或螺杆泵。 管路接头宜选用拆卸以便、密封可靠活接头。 6.5.3 注浆孔布置宜符合下列规定: 6.5.3.1 注浆孔布置宜按管道直径大小拟定,每个断面可设立3~5个,并具备排气功能; 6.5.3.2 相邻断面上注浆孔可平行布置或交错布置。 6.5.4 触变泥浆配合比,应按管道周边土层类别、膨润土性质以及触变泥浆技术指标拟定。 6.5.5 触变泥浆注浆量,宜按管道与其周边土层之间环形间隙1~2倍估算。 6.5.6 触变泥浆灌注应符合下列规定: 6.5.6.1 搅拌均匀泥浆应静置一定期间后方可灌注; 6.5.6.2 注浆前,应通过注水检查注浆设备,拟定设备正常后方可灌注; 6.5.6.3 注浆压力可按不不不大于0.1MPa开始加压,在注浆过程中注浆流量、压力等施工参数,应按减阻及控制地面变形量测资料调节。 6.5.6.4 每个注浆孔宜安装阀门,注浆遇有机械故障、管路堵塞、接头渗漏等状况时,经解决后可继续顶进。 6.5.7 触变泥浆置换应符合下列规定: 6.5.7.1 可采用水泥砂浆或粉煤灰水泥砂浆置换触变泥浆; 6.5.7.2 拆除注浆管路后,应将管道上注浆孔封闭严密; 6.5.7.3 注浆及置换触变泥浆后,应将所有注浆设备清洗干净; 6.5.8 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拟定加固方案
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