1、廣州天然氣利用工程迎賓路車道下管段頂混凝土套管方案一、工程概況：埋設在番禺區迎賓大道快車道及路口的管段，由于路權單位（番禺區交通投資建設有限公司）及管理部門（番禺區交通局路政管理所）要求采用非開挖施工方法施工；考慮到日后便于高壓管道更換及維修，根據現場特點，采用頂鋼筋砼套管，在套管內安裝燃氣管道的施工方法。具體位置（樁號）：4+7005+435、7+981.048+151.87。二、現場施工條件分析：1.4+7005+435段：該段包括兩個路口及快車道，4+700位置是綠化帶，圖紙顯示沒有地下管線等障礙，可定為工作坑位置（1#坑）；5+358處為塘西酒家停車場，且地下管線非常密集，不適宜做工作

2、坑，因此，該段管線應延長至5+435處，該處為空地，障礙少，可做工作坑（5#坑）；4+915.38處為平面轉點，在該處做工作坑（2#坑：由于該處為轉點，故該坑只能做一個方向頂進，最后做3#坑的接受坑）；3#坑及4#坑在樁號5+000和5+171.19處，該兩個地方均沒有地下障礙，同時可利用一半人行道，減少快車道占用面積。接受井在工作坑之間按現場實際布置，單向頂進最大長度130米。3、7+981.048+151.87段：7+981.04為綠化帶，地下管線較少(只有一條電力電纜,可采取保護措施),可做頂管工作坑；8+121處地下管線較多，不宜做工作坑，應將頂管段延長至8+151.87沒有地下管線,

3、且場地較好，很適合做工作坑。接受坑在8+058.60處（綠化地上）。三、頂管工藝確定：1.頂進施工方法選用：采用中短距離直線法頂管，人工挖土的施工方法。2.管徑及管材：建議采用DN1500MM二級鋼筋砼離心式F型頂管，橡膠圈墊板石棉水泥接口。3.管內底用C15砼填充做安管平臺。4.最大頂力計算及設備選型：按最大單向頂進長度130M、管頂埋深5M計算（1）.頂力計算：對于頂力的計算，管徑、埋深、頂進長度、土質、是否采用減阻礙措施，挖土工藝等都對頂力具有一定的影響，頂管的總頂力主要分為兩個部分：正面阻力和四周的摩擦力，即總頂力F=F1+F2。F1工具管的正面阻力(KN)，由于該工程采用擠壓式工具管

4、，故 F1=/4D2（1-e）R D工具管外徑（M）；1.5+0.3=1.8M。 e開口率e=S1/S2=1.32732.545=0.5215。 S1工具管開口面積；(取直徑1.2M，0.78541.31.3=1.3273M2) S2工具管橫截面積（管道外徑)；0.78541.81.8=2.545M2。R擠壓阻力（KN/M2），取R=400KN/M2；故：F1=3.14(41.81.8)（1-0.5215）400=0.186（KN）。F2管道摩擦阻力（KN）：公式：F2=f2.L。 L管道總長度（130M）； f2單位長度管道摩擦阻力（KN/M）。管道的摩擦阻力是指管壁與土之間的摩擦阻力，由于

5、該工程采用觸變泥漿減阻措施，故f2=.D.f； D管道外徑（M）(頂管所用管道壁厚一般為管內徑為十分之一)；f管壁與土的平均阻力（取4.5KN/M2）；故：F2=DfL =3.141.85130 =3673.8（KN）。 總頂力F=F1+F2 =0.186+3673.8 =3673.99(KN）。（2）.頂管設備選型：從上面的計算結果可知，本工程的最大頂力為3673.99KN。為保證管道頂進時頂力有一定的富余系數，在選用頂管設備時，每坑采用2個400T的千斤頂。單向頂進長度超過90M時，加設中繼間。四、頂管施工方案：1.工作坑施工：由于現場施工場地較狹窄，采用沉井施工方法，盡量減少工作面。2.

6、接受坑施工：與工作坑同樣方法施工，在管道頂進到位時開始開挖，減少占用場地的時間。3.管道頂進：采用兩組YDT4000型主油缸配對頂進，每個油缸的工作推力為4000KN，油缸長度2657MM。土方采用人工挖掘的方法施工。4.減阻措施：a.在管外壁均勻的涂上一層白蠟，減少管壁與土層的摩擦力；b.采用觸變泥漿減阻：膨潤土運到現場后分批測得膨潤土的膠質值，按下表配制泥漿：膨潤土膠質值膨潤土水碳酸鈉60701005242370801005241.52809010061423901001006141.52 注：.泥漿要充分拌和并停滯12小時以上方可使用。 .注漿泵采用BW250/50型注漿泵，壓力為305

7、0Kg/cm，排量為：150250升/分，在注漿時壓力控制在0.10.2Mpa左右。 .注漿孔位于管道兩側，每節管2個注漿孔，頂管完成后要用水泥砂漿置換觸變泥漿，并將泥漿孔封堵。5.地下水排除措施：由于本工程地下水位較高，對安全施工構成威脅，故考慮采用：a.當地下水不多時，在工作坑底板設置一集水坑，用抽水機直接排除；b.如遇地下水太大時，采用深井降水法降水。6.遇淤泥流沙層措施：地質資料顯示，沿線有淤泥流沙層，對管道頂進質量及安全施工極為不利，宜采用分層注漿加固管道內及周圍土體的方法，具體為：采用管道內“超前小導管注漿法”，即在管道內按一定間距（0.5米為宜）插注漿導管，外圈導管斜插角度為15

8、度；注漿材料為水玻璃水泥漿。五、工作坑結構設計：（一）.尺寸計算：1.長度:按正常狀態頂進時計算: Lb1+b2+b3+L1+L2+L3+L4 其中：L工作坑的最小長度； b1后座或后背墻厚度，設后座時取b1=4060cm，設后背墻，無后座時取b1=50160cm；由于本工程頂力較大，故取b1=100cm； b2剛性頂鐵厚度，取b2=30cm； b3環形頂鐵厚度，取b3=15cm； L1下井管段長度，本工程管徑DN1500，取L1=800cm； L2主油缸長度：YDT4000型工作推力為4000KN，長度1657。 L3接管時留在坑內管道的最小長度，取L3=50cm； L4安裝富余量，由于本工

9、程地方狹窄，故不作安裝富余量考慮，取L4=80CM。 故Lb1+b2+b3+L1+L2+L3+L4=1.0+0.3+0.15+8+1.657+0.5+0.8=12.4M 取L=12.4M 2.寬度:工作坑的寬度與管道外徑有關，另外還與坑的深度有關。因為較淺的坑，能放在地面的設備不再下坑，如油泵車、變電箱、電焊機和頂鐵等。較深的坑一般是井，為了提高施工效率，上述設備都要放在井下。所以前者工作坑較窄，后者較寬。 淺工作坑：B=D+（2.02.4） 深工作井：B=2D+（2.02.4） 式中：B工作坑（井）的寬度（M）； D管道的外徑（M）； 由于本工程工作坑深度在6M以上，故其寬度按深工作井計算，

10、即取： B=1.5D+（2.02.4）=1.51.8+2=4.7M，取B=4.7M。 3.深度：自地面至基坑（井）底板面的深度稱為工作坑（井）的深度，可按下式計算：H=H1+D+h 式中：H1管頂覆土厚度(M)； D管道外徑（M）； h操作空間高度（M）取h=0.8M，故工作坑的深度為 H=H1+D+h=5+1.5+0.8=7.3M；（二）.坑壁及坑底結構設計：14200 地面1000mm1620020mm厚鋼板C30鋼筋混凝土預留孔洞400mm14200500mm 碎石基層500 L 500（三）.頂進后背墻設計：1.選用尺寸：3500mm3500mm1000mm；2.做法：正面（與千斤頂接

11、觸面）及側面用20mm厚鋼板焊接成型，與剪力墻預埋件焊接，中間填充C30鋼筋砼。六、頂管工藝流程的質量控制： 頂管工作能否順利，導軌的安裝非常關鍵，本工程導軌采用軌道鋼，在安裝時應順直、平行、等高，縱坡與管道設計縱坡一致，安裝誤差為： 軸線：3MM； 頂面高程：0+3MM； 兩軌內距：2MM； 安裝軌道時應與底板預埋鐵牢固焊接，不能在使用中跑位。 在頂管開始入土前，再仔細檢查一遍油泵，千斤頂的安裝及運作狀態，注意設備的狀態，后背及軌道的安裝精度，準確無誤后，方可放下工具管開始頂進工作。 手工掘進頂管法前10M非常關鍵，允許偏差必須控制在以下范圍內，軸線3MM，高程0+3MM，超過此范圍應及時糾

12、正。 在挖土時，要嚴格按下列要求挖掘，先中間，后四周，不超挖，勤收邊，四周的超挖量不大于1.5CM。 在頂進過程中要時刻觀察，并做好以下記錄： 油泵油壓表讀數； 注漿泵壓力讀數，過行管頭高程、軸線偏差； 導軌及后背鐵的穩定程度； 土質變化。 如以上內容正常，則繼續頂進；如發現異常，要仔細分析原因，并采取相應措施。 七、頂管施工測量：先準確定出工作坑及接收坑的位置，坑底及走軌的標高；施工過程中重點控制軸線位置及高程；一般每頂進0.5米應對高程及軸線復核一次。 八、頂管糾偏： 糾偏是指工具管偏離設計軸線后，利用工具管的糾偏機構或其它措施，改變管端的方向，減少軸線偏差的方法。 當測量結果超出允許偏差

13、范圍外，就要進行糾偏，糾偏主要靠工具管進行。糾偏時應做到以下幾點： 1.糾偏應在頂進過程中糾偏，邊頂進邊糾偏； 2.糾偏應用小角度來逐漸進行，不能急拐或突升突降； 3.糾偏時應注意軸線校正后頂管頭的復位； 4.每次糾偏均要仔細記錄其過程及糾偏值。 九、頂管常見通病的分析與防治：頂管允許偏差控制：控制內容 管徑DN1500軸線位置50管道內底高程30、40相鄰管間錯口20(一).管道軸線偏差過大： 1.現象： 管道軸線與設計軸線偏差過大，使管道發生彎曲，甚至造成管節損壞，接口滲漏。 2.原因分析： (1).地層正面阻力不均勻，使工具管受力不均勻，形成導向偏差，造成管道軸線偏差。 (2).頂管后背

14、發生位移或不平整，使頂力合力線偏移，造成管道軸線偏差。 (3).千斤頂不同步，或千斤頂間頂力相差較大，或安裝精度不夠，造成頂力合力線偏差，使管道軸線發生偏差。 3.預防措施： (1).頂管施工前應對管道通過地帶的地質情況認真調查，設置測力裝置，指導糾偏。糾偏應按照勤測量、勤糾偏、小量糾的操作方法進行。 (2).采用同種規格的千斤頂，使其頂力、行程、頂速相一致，保持頂力合力線與管道中心線相重合。 (3).加強頂管后背施工質量的控制，確保后背不發生位移，并應使后背平整，以保證頂進設備的安裝精度。 (4).頂進過程中應隨時繪制頂進曲線，以利指導頂進糾偏工作。 4.治理方法： (1).重新調整千斤頂行

15、程、頂力、頂速，或重新調千斤頂的安裝精度。 (2).對頂管后背進行加固，防止位移繼續發展，并確保后背平整。 (3).糾偏前應認真分析頂進曲線的發展趨勢，采取適當的糾偏量，循序漸進，切不可操之過急，適得其反。 (二).地面沉降與隆起： 1.現象： 頂管施工過程中或施工后，在管道軸線兩側一定范圍內發生地面沉降或隆起，使管道周圍建筑物和道路交通及管道等公用設施受到影響，甚至危及到正常使用和安全。 2.原因分析： (1).開挖端面的取土量過多或過少，使工具管推進壓力與開挖土體壓力不平衡，造成地面沉降或隆起。 (2).管道軸線偏差，或糾偏不當造成的土層土體損失。 (3).管道外圍環形空隙（工具管外徑與管

16、外徑之差）引起的土層土體損失，或頂管完成后未置換泥漿造成的土體損失。 (4).管道接口不嚴密造成的水土流失。 3.防治措施： (1).施工前應對工程地質條件和環境情況進行周密細致的調查，制定切實可行的施工方案，正確選用工具管，并對距離管道近的建筑物和其它設施采取相應的加固保護措施。 (2).設置測力裝置，以便掌握頂進壓力，保持頂進壓力與前端土體壓力的平衡。 (3).嚴密控制頂管軸線偏差，執行勤測量、勤糾偏、小量糾的操作方法。 (4).在頂進過程中應及時足量地注入符合技術標準的潤滑支承介質填充管道外圍環形空隙。施工結束及時用水泥或粉煤灰等置換潤滑泥漿。 (5).嚴格控制管道接口的密封質量，防止滲

17、漏。 (三).頂力突然增大： 1.現象： 在頂進過程中頂進壓力突然增大。 2.原因分析： (1).土層塌方，或工具管前端遇障礙物，使摩阻力增大。 (2).管道軸線偏差形成彎曲，使摩阻力增大。 (3).減阻介質，膨潤泥漿配比不當或注入不及時，或注入量不足，減阻效果降低，使摩阻力增大。 (4).頂進設備油泵、油缸、油路發生故障。 (5).頂進施工中，因故停頂時間過久，潤滑泥漿失水后，使減阻效果降低。 3.防治措施： (1).頂進過程中應嚴格執行勤測量、勤糾偏、小量糾的操作要求，使管道軸線被控制在允許偏差范圍以內。 (2).按不同地質條件配制適宜的泥漿，并采取同步注漿的方法，及時足量地注入泥漿。 (

18、3).頂進施工前應對頂進設備進行認真的檢修保養。 (4).停頂時間不能過久，發生故障應及時加以排除。 4.治理方法： 發生頂力過大的情況時，應立即停止頂進，查找原因，判明情況后采取相應措施進行處理。 (四).鋼筋砼管道接口滲漏： 1.現象： 管道接口滲水、漏水。 2.原因分析： (1).管節和密封材料質量不符合技術標準或在運輸、裝卸、安裝過程中管節被損壞。 (2).管道軸線偏差過大，造成接口錯位，間隙不均勻，填充材料不密實。 (3).接口或止水裝置選型不當。 3.預防措施： (1).嚴格執行管節和接口密封材料的驗收制度。 (2).嚴格控制管道軸線，按技術標準和操作規程進行施工。 (3).在管節

19、的運輸、裝卸、停放、安裝過程中，應做到吊（支）點正確，輕裝輕卸，保護措施得當。 (4).認真進行接口和止水裝置的選型。 4.治理方法： 可采用環氧水泥砂漿或化學注漿的方法進行處理。 (五).鋼筋混凝土管節裂縫： 1.現象： 管節縱向和環向有明顯裂縫，造成管道滲水、漏水。 2.原因分析： (1).管道質量不合格。 (2).頂進過程中頂力超過管節的承壓強度使管節損壞?；蜉S線偏差過大，致使管節應力集中而損壞。 (3).運輸、裝卸、停放、安裝方法不當，造成管節損壞。 3.預防措施： (1).嚴格執行各管節質量驗收標準。 (2).頂進時應嚴格控制管道軸線偏差，控制頂力在管節允許的承壓范圍以內。 (3).

20、在管節運輸過程中應采取管墊等保護措施，并應做到吊支點正確，輕裝輕卸。 4.治理方法： 應認真分析裂縫產生的原因和性質，根據不同受力情況，分別采取不同的治理方法，處理后應能保證結構原有的承載能力及整體性。 (六).頂管前端正面土體坍塌： 1.現象： 頂管施工中實際出土量遠遠大于理論出土量，且地面有明顯塌陷。 2.原因分析： (1).前端土層性質發生變化，頂進量過小，沒有起到防護和平衡的作用。 (2).敞開式頂進時挖土量過大，或封閉式頂進力小于土體壓力。 (3).遇有流砂情況。 3.預防措施： (1).頂進施工中應采取短開挖、勤頂進的方法，嚴禁超挖，并隨時注意到土質的變化情況，以便采取相應措施防止

21、坍塌。 (2).認真做好土體的降水工作。 十、行車道地段頂管保證措施： 本頂管工程位置基本在快車道下，道路交通繁忙，頂管時不能阻斷交通，施工時應注意以下幾點： 1.頂管挖土時一定不能超挖，要按要求挖土50CM即將管道頂進，避免挖土太深而造成塌方事故。 2.頂進要持續進行，不能停留，盡快穿過。 3.頂管完成后及時注漿置換觸變泥漿，并將管道周邊空隙用水泥砂漿填充密實。 十一、管道接口施工過程及完成后處理： 管道接口是在頂管施工中一個很重要的組成部分，如果處理不好，就存在滲漏現象，直接影響管線質量，在施工中要做好以下幾點： 1.吊管時要利用吊裝孔吊管，不能從管中穿吊，以免損壞管道承插口，更不能碰撞操作。 2.下管前將承插口處的泥土及雜物清理干凈，在插口上仔細套好膠圈，并安好木墊板。 3.下管時要小心輕放，落拉后慢速頂進，使承插口對接后再加力頂進。4.施工完成后，清理好每個接口的泥土及雜物，并用3：7石棉泥打口，并批抹光滑。