手掘式机械顶管施工设计方案

'手掘式机械顶管施工方案本方案以D800mmF型Ⅱ级钢筋混凝土管为例进行施工方案的编制，我方拟定为手掘式机械项管施工。1．1手掘式项管施工工艺流程 1.1.1顶力计算与后背设计本工程是将壁板加厚作为千斤顶的后背墙。l       后背结构及抗力计算后背作为千斤顶的支撑结构，要有足够的强度和风度，且压缩变形要均匀。所以，应进行强度和稳定性计算。本工程采用组合钢结构后背，这种后背安装方便，安装时应满足下列要求：使用千斤顶的着力中心高度不小于后背高度的1/3。顶力计算   推力的理论计算：（以Φ800mm计算）   F=F1十f2   其中F—总推力       Fl一迎面阻力   F2—顶进阻力 F1＝π/4×D2×P (D—管外径1.0m P—控制土压力)   P＝Ko×γ×Ho   式中Ko—静止土压力系数，一般取0.55       Ho—地面至掘进机中心的厚度，取最大值3.5m       γ—土的湿重量，取1.9t/m3   P＝0.55×1.9×3.5＝3.66t/m2第7页共7页    F1=3.14/4×1.0×2×3.66＝5.75t F2＝πD×f×L   式中f一管外表面平均（根据顶进距离平均淤泥土）综合摩阻力，取0.8t/m2   D—管外径1.0m   L—顶距，取最大值130m   F2＝3.14×1.0×0.8×130＝326.56t。   因此，总推力F=5.75+326.56＝332.31t。根据总推力、工作坑后背所能承受的最大顶力及管材轴向允许推力比较后，取最小值作为油缸的总推力。工作坑后背（Φ800mm顶管）设计允许承受的最大顶力为400t，管材轴向允许推力300t，主顶油缸选用2台200t(2000KN)级油缸。每只油缸顶力控制在180t以下，这可以通过油泵压力来控制，千斤顶总推力360t。因此我们无需增加额外的顶进系统即可满足要求。 l       后背的计算后背在顶力作用下，产生压缩，压缩方向与顶力作用方向一致。当停止顶进，顶力消失，压缩变形随之消失。这种弹性变形即象是正常的，顶管中，后背不应当破坏，产生不允许的压缩变形。后背不允许出现上下或左右的不均匀压缩。否则，千斤顶在余面后背上，造成顶进偏差。为了保证顶进质量和施工案例，施工时应进行后背的强度和刚度计算 第7页共7页 后靠背受力计算公式 式中：R-总推力之反力（一般大于推力的1.2－1.6）a－系数（取1.5－2.5之间）　，此处取2B－后座墙的宽度（M）　此处取2米γ－土的容重（KN/M3)　H－后座墙的高度(m)　，此处取3.5米Kp-被动土压系数　 c-土的内聚力（kPa)一般情况下取10　h-地面到后座墙顶部土体的高度（M），此处取5米　按上式计算，圆形工作井加护套后能承受1591.5T顶力＞实际顶力400T。完全能满足要求。 3.2．主要设备的选择顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、顶铁、工具管及运出土设备等。(1)  千斤顶千斤顶是掘进顶管的主要设备，本工程每个工作井拟配置2台200t液压千斤顶。千斤顶的工作坑内的布置采用两台组合式，顶力全力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线，防止产生顶时力偶，造成顶进偏差。根据施工经验，采用机械挖运土方，管上半部管壁与土壁有间隙时，千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4~1/5处为宜。(2)  高压油泵由电动机带动油泵工作，选用额定核动力为31.5Mpa液压油泵，经分配器，控制阀进入千斤顶，各千斤顶的进油管并联在一起，保证各千斤顶活塞的出力和行程一致。(3)  顶铁第7页共7页 顶铁是传递和分散顶力的设备。要求它能承受顶进压力而不变形，并且便于搬动。根据顶铁位置的不同，可分为横顶铁、顺顶铁和U形顶铁三种。(4)  其它设备工作坑上设活动式工作平台，平台用30号工字钢梁，上铺15×15cm方木。工作坑井口处安装一滑动平台，作为下管及出土使用。在工作平台上设起重架，上装电动卷扬机，其起重量应大于管子重量。 3.3垂直运输工具的选择工作坑的垂直运输地面与工作坑的土方，管道与顶管设备的垂直运输采用简易龙门和卷扬机（电动葫芦），并搭设工字钢梁作为地面工作平台。下管采用汽车式起重机吊装。 3.4、顶进设备的选择本工程根据顶力计算，并结合实际情况，采用工作顶力为200t活塞式双作用液压千斤顶。千斤顶布置采用单列式。顶进时着力点位置在管子全高的1/2～1/3之间比较合适。千斤顶与管子之间采用顶铁传送顶力。顶铁用型钢焊拼成各种结构的传力形式，根据安放位置和传力作用不同，用横铁和立铁组合。 3.5、管前挖土与顶进3.5.1、管前挖土管前挖土是控制管节顶方向和高程、减少偏差和重要作业，是保证顶质量及管上构筑物安装的关键。3.5.2、下管挖土之前应先下管，并做好以下几项工作：a、检查管子下管前应先对管子进行外观检查，主要检查管子有无破损及纵向裂缝；端面要平直；管壁无坑陷或鼓泡，管壁应光洁。检查合格后的管子方可用起重设备吊到工作坑的导轨上就位。第7页共7页 b、检查起重设备起重设备以检查、试吊，确认安全可靠方可下管。下管时工作坑内严禁站人。当距导轨小于50㎝时，操作人员方可进前工作。c、管子就位第一节管放到导轨上，测量管子中心及前端和后端的管底高程，确认安装合格后方可顶进。第一节管作为工具管，顶进方向与高程的准确，是保证整段顶管质量的关键。因此，必须认真对待此项工作。3.6、管前挖土的长度控制一般是安排一个人挖土。为加快工程进度，每班两个人，轮流开挖。土方在管内可采用电瓶车进行，也可采用人力斗车进行运输。土方在工作坑采用电动葫芦进行垂直运输。在一般地段，土质良好，挖土时可超挖30～50㎝。在轨道以外最大不得超过30㎝，同时应遵守管理单位的规定。3.6.1、管子周围超挖的控制在不允许土下沉的顶地段（如上面有重要建筑物或其它管道），管子周围一律不得超挖。在一般顶管地段，上面允许超挖1.5㎝，但在下面135°范围内不得超挖，一定要要保持管壁与土基表面吻合。3.7、顶进采用2台200t/台的液压千斤顶作为主顶。顶进开始时，就缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常速度顶进。顶进若发现有油路压力突然增高，应停止顶进，检查原因经过处理后方可继续顶进，回镐时，油路压力不得过大，速度不得过快。挖出的土方要及时外运，及时顶进，使顶力限制在较小范围内。3.8安装工具胀圈为了有利于导向，顶进的前数节管中，在接口处应安装内胀圈，通过背楔或调整螺栓，使用胀圈与管壁紧成为一个刚体。胀圈一定要对正接口缝隙。安装牢固，并在顶进中随时检查调整。3.9测量与校正第7页共7页 a、测量在顶第一节管（工具管）时，以及在校正偏差过程中，测量间隔不应超过300㎜，保证管道入土的位置正确；管道进入土书面通知后的正常顶进，测量间隔不宜超过1000㎜。中心测量：顶进长度在600㎜范围内，可采用垂球拉线的方法进行测量。要求两垂球的间距尽可能的拉大，用水平尺测量头一节管前端的中心偏差。一次顶进超过600㎜采用经纬仪测量。高程测量：用水准仪及特制高程尺，根据工作坑内设置的水准点，标高（设两个），测头一节管前端管内底高程，以掌握头一节管子的走向趁势。测量后应与工作坑内另一水准点闭合。激光测量：用激光经纬仪安装在工作坑内，并按照管线设计的坡度和方向调整好，同时在管内装上标示牌，当顶进的管道与设计位置一致时，激光点即射到标示牌中心，说明顶进质量无偏差，否则应根据偏差量进行校正。全段顶进完后，应在每个管节接口处测量其中心位置和高程，有错口时，应测出错口的高差。b、校正（纠偏）顶管误差校正是逐步进行的，形成误差后不可立即将已顶好的管子校正到位，应缓缓进行，使管子逐渐得位，不能猛纠硬调，以防产生相反的结果。常用的方法有以下2种：超挖纠偏方法：偏差为10～20㎜时，可采用此方法，即在管子偏向的反侧适当超挖，而在偏向侧不超挖甚至留坎，形成阻力，使管子在顶进中向阻力小的超挖侧偏向，逐渐回到设计位置。千斤顶纠偏法：方法基本与顶木纠偏法相同，只是在顶木上用小千斤顶强行将管慢慢移位校正。3.10管道内辅助管道的辅设管内的辅助管道设置于管道内壁，用钢架将其有序地固定在管壁上。a、通风设施：第7页共7页 由于管道顶进距离长，埋置深度深，管道内的空气不新鲜，加上土体中会产生有害气体，因此，必须设置供气系统。通风设施用一台柴油空压机将压缩空气输入空气滤清器，再进入储气桶，经过气压调节阀，将压缩空气传输至管道最前端，并将管道最前端的空气排出，以此进行空气循环。b、电源布置：在顶管过程中，主要的电源为动力用电和照明用电。●动力用电由于顶管机械设备采用380V动力电，因此，动力电必须做到二级保护和接地保护措施，动力电源线设置在操作人员不易接触处，并在电源线外增设护套，保证用电安全。●照明用电第7页共7页'