公路顶管施工方案胜利油田胜利石油化工建设有限责任公司2012年11月12日公路顶管穿越施工技术方案工程概况1.关中环线天然气储气调峰管道工程地处陕西关中地区经济发达的西安、宝鸡两大行政管理区，交通道路发达，沿线穿越高速、S108S107、、G107、G108、公路、管道沿线主要公路有G310等。

国道、省道、县道及乡村公路穿越次数、X304 X203、X201比较多。

按照设计招标文件要求，穿越方式采用顶管穿越施工，公路顶管穿越采取液压顶管施工方式。

省道穿越示意图关中环线天然气储气调峰管道工程管道顶管穿越统计表1-1段）DN900表（公路名称穿越长度序号穿越方式备注液压顶管1高速公路穿越顶管260m/7处液压顶管2国道、省道穿越顶管处164m/9液压顶管顶管处152m/19三级公路穿越3．1204m/198液压顶管顶管4乡村公路穿越处关中环线天然气储气调峰管道工程管道顶管穿越统计表1-2段）DN600表（备注公路名称序号穿越方式穿越长度泥水平衡顶50m/1处1顶管高速公路穿越管液压顶管顶管2国道、省道穿越处96m/63处液压顶管顶管三级公路穿越123m/1乡村公路穿278m/4顶液压顶管液压顶管作业流程2.3.顶管施工措施3.1 施工原理在公路两侧放出管道中心线，选择地势较低的一侧作为顶管操作坑，另一侧为接收坑，确定顶管穿越的进、出口位置，在操作坑内放入第一节穿越套管和顶管设备。

由人工先在套管前端掏土，待套管前端形成略大于套管外径的圆型空间后，再顶进套管。

待套管顶进后再继续人工掏土，正常顶进1-3m时应进行相关测量，管线位置发生偏移时，要及时采取校正措施，无偏移时继续顶进，如此循序渐进，直至穿过公路为止。

施工中的清土、排渣采用轨道小滑车配合施工。

混凝土套管顶管施工示意图3.2 施工准备1）组织施工人员熟悉施工图，进行技术交底，探讨施工质量保证措施。

2）开工前预先与公路主管部门联系，按照管理部门的要求办理穿越施工手续，按其要求设置相应的警示标志。

3）应向公路、铁路等有关部门了解清楚穿越地段内地下是否有通讯线路、管道等设施，对于此类设施应请主管部门的有关人员现场指定位置，人工开挖，使之暴露，保护方案应得到主管部门认可。

3.3 顶管机的选用工程施工采用钢筋混凝土钢承插口三级管（最大套管为DN1800mm）。

根据总顶力经验计算公式F=n·G·L其中n——土质粘住系数G——每米套管自重L——顶管长度每米套管自重=材料密度×每米套管体积=2.45×π×（1.8+0.15）×0.15×1m3=2.2t顶管长度按60m计算，土质按粘土、粉质粘土，含水量较小时，挖后能短期形成土拱，土质系数取1.5～2。

总顶力=n·G·L=2×2.2×50=220t土质按密实砂土、含水量大的粘土、亚粘土，挖后不能形成土拱土质系数取3～4。

总顶力=n·G·L=4×2.2×50=440t根据以上计算，本工程设计顶管穿越长度最大为50m，按穿越地段为含水量较大的粘土、亚粘土、粗砂、密实砂土考虑，采用4台120吨液压千斤顶进行施工应该可以满足其推力需要。

3.4 修筑施工便道根据现场情况，高速公路穿越应根据依托道路情况在穿越点工作坑侧修筑一条3.5米宽施工便道，以便于车辆、材料进入，施工便道与管线便道平顺相接。

省道、国道及县乡公路可以依托现有道路作为施工便道。

3.5 场地平整、测量放线1）根据现场情况，若操作坑开挖深度能够一次开挖的，在工作高速公路、（铁路、的施工场地30m长，30m坑一侧平整出一块宽省道等顶管长度较长道路可平整处宽40米，长50米施工场地）。

2）测量放线（1）根据设计给定的控制桩位，用经纬仪放出穿越中心轴线，并定穿越中心桩，施工带边线桩，撒上白灰线，同时用水准仪将高程引测到穿越控制点上，以便控制操作坑挖深。

（2）测量放线同时放出操作坑与接管坑的位置和开挖边线。

（3）保护好公路两侧中心线上的标志木桩，以便按该桩测量、审核操作坑开挖深度和穿越准确度。

3.6 作业坑开挖1）根据设计要求，在穿越道路两端各开挖一个工作坑，一个作为作业顶进工作坑，另一个作为接收首节管的工作坑。

2）操作坑宽度为5m，工作坑的长度与管节长度、千斤顶长度及后背墙的尺寸有关，其长度根据现场和所使用的千斤顶的尺寸而定，穿越套管单根长以2m计算，操作坑长度为5m。

3）工作坑的深度由设计管底高程及基础厚度而定，即管底高程减去轨道及基础厚度，就是坑底标高。

4）在挖作业坑时，后背墙的原土层不得破坏，后背墙具体要求如下：（1）要考虑有充分的强度，在顶进中能承受液压千斤顶的最大反作用力而不破坏。

（2）要有足够的刚度，当受到千斤顶的反作用力时，应使压缩变形小，当反作用力取消时，应能基本恢复原位，以充分发挥千．斤顶的有效冲程。

（3）后背墙表面要平直，并且垂直于顶进管道的轴线，以充分避免产生偏心受压，影响顶进质量。

（4）根据土质情况，必要时后背墙要采取相应的支撑措施，例如加枕木，加止推平台，选材要均匀坚固，以承受较大的后座力，避免造成后背墙受力不均，发生倾斜现象。

5）在地形复杂、易塌方地段，应修筑混凝土操作坑，操作坑后背采用30cm厚钢筋混凝土，并在后背中夹设槽钢、枕木以加强后背强度，坑底标高比套管底标高低0.5m，并在作业坑的坑底铺素砼垫层200mm。

在公路两侧路基70cm以内严禁开挖作业坑。

6）地下水位高，坑内内出现渗水现象的，操作坑采取深井降水法将地下水位降至坑底0.5m以下。

坑底四周挖排水沟，并在适当位置挖集水坑，用潜水泵提升排放施工中渗出的积水。

坑上口四周边沿设挡水坝，以防地表水流入坑内，坝的高度为0.5m，顶宽0.5m，坡比1/0.5；在操作坑内安装轨道、安装顶管设备。

3.7 顶管设备安装就位1）设备下坑前，要对已挖好的坑基进行测量找平，符合技术要求。

2）作业坑处理完毕，用16t汽车吊安装后靠背挡板，支撑托架及推进轨道等，测量校正导轨面，保证套管中心线与设计中心相吻合，保证施工精确度。

3）安装护圈护圈装于首节管端部，护圈由外壳、内环和肋板三部分组成，护圈外壳套于顶进管外部，遮板端部呈20°～30°角，尾板宽度15～20cm。

—筋板 4—环梁 5 21—遮板—尾板 3—套管壁套管护圈示意图图3.7-1）安装管节4混凝土管节下坑前应先进行外观检查包括管端面的平直度，检查合格的管节用吊管壁表面的光洁度及端面上有无纵向裂缝，详见顶管穿越示意简车吊到顶管工作导轨上，准备连接顶进。

图。

管径处，1/35）千斤顶着力点在被顶管端面上的部位是离管底但要按管中线对千斤顶可一只或多只，故千斤顶下面需要搭台，称布置。

管道顶进时所用顶铁包括环形顶铁，方顶铁和横铁。

环形顶铁安放在管端面处，它的内、外径尺寸要与管端面尺。

它的作用是使方顶铁传来的顶力500mm～寸相适应，厚度300较均匀地分布到被顶管端面上，以免管端面顶坏。

方顶铁是在顶管过程中调节间距的垫铁，因此方顶铁的长度方顶铁的两顶端面严格管节长度而确定。

要根据千斤顶的冲程、因为顶端间不若达不到这一要求时不可使用。

要求平整与平行，平行，在作业时容易发生顶铁外弹。

顶管横铁安在千斤顶与方顶铁之间，将多只千斤顶的顶推力传递到两侧的方顶铁上。

横铁断面尺寸300×300mm，长度按被顶管口径及千斤顶数量确定，套管规格为DN1200mm混凝土套管。

详见图3.7-2。

千斤 6. 5.横向顶铁套管 3.环向顶铁 4.纵向顶铁2.1.边坡 9.基础 7.集水坑 8.方木顶顶进装置示意图3.7-2 图顶管作业3.8）顶进也就是把管节沿导轨推顶到已挖好的洞内的作业，顶进1千斤顶顶进一个操作要坚持先挖后顶，随挖随顶”的施工原则。

冲程后，千斤顶复位，在横铁和环形顶铁间装进合适的顶铁，然后继续顶进。

顶铁安装应平直，顶进时严防偏心，以免使顶铁崩出伤人。

并检查原因。

发现不正常时立即停止顶进，顶进时注意油压变化，在以免损坏千斤顶结构。

千斤顶活塞伸展长度应在规定范围内，整个顶进操作中应坚持连续作业。

在顶管作业遇到石方时，可采用预裂爆破、膨胀剂或人工凿进等方法施工。

2）管道接口管节稳定后，在管内侧两管节对口的地方按设计要求用垫油毡或麻辫—石棉水泥填充密封，在管内用钢涨圈将两节管接口支撑牢固，使接口处于刚性连接，避免在顶进中受力产生错口，保证顶进过程中高程和方向的准确性。

钢涨圈是用6～10mm钢圈焊成的圆环，宽260～300mm，环外径比钢筋混凝土管内径小30～40mm。

详见图3.8-1。

—麻辫 3—钢涨圈 4木楔1 2—套管套管钢胀圈示意图图3.8-1）碎土外运3可采用双轮小推车运，从工作面开凿下的碎土要及时通过管内用小推车水平运输至工作坑内，然后垂直提升至地面。

）设备吊拆4当套管顶进至对面接管坑时，套管穿越完毕，吊拆设备，清除管内碎土，进行误差测量。

进行主管穿越施工。

3.9 质量控制与误差校正3.9.1质量控制3.9.1.1 顶管的质量要求1）上下偏差：钻进长度在30m以内的套管，偏差不应大于100mm；钻进长度在30～42m以内的套管，偏差不应大于150mm；钻进长度在42m以上的套管，偏差不应大于200mm。

2）水平偏差不应大于套管长度的2%。

3）顶管中心线允许偏差不得超过顶进长度的1.5%，顶进位移纠偏时，每次纠偏角度不宜过大，可根据管径、顶进长度和土质情况确定，一般在5′～20′之间为宜。

3.9.1.2 顶管质量的检测管节在顶进时，必须对顶进管段中线的方位及高程严格控制，以保证顶管的质量。

顶管时的中线容易产生方位和高程上的偏差。

其原因有以下几个方面：1）由于两侧千斤顶的顶力不对称，或后背发生倾斜，造成中线左右偏离。

2）由于顶力作用点和管中线不一致，造成中线左右偏差。

在前方挖土时，管底超挖而使高程起伏的不均现象。

3）顶管的端面或后背上下部位的土壤承载力相差较大。

4）导轨安装有较大误差。

5）顶铁制造质量差，受力后变形。

根据设计要求，工作坑的方位、高程、标定管道中心线、设定临时水准点等，都要进行精心测量，开始顶进的首节测量非常重要，首节管顶进好坏、方位是否正确直接关系到顶进的质量。

对每节管吊装下坑组对时，要及时进行相关的测量，并在正常顶进1～3m时就应测量一次，管线位置发生顶偏移时，要及时采取校正措施。

3.9.1.3 顶管质量的控制1）顶管高程的控制，可在顶坑中悬空固定水准仪，在顶管首端设立十字架。

每次测量时，若十字架在管首端的相对位置不变，水准仪的高程亦固定不变，只要量出十字架交点偏离的垂直距离，就可读出顶管的高程偏差。

若水准仪从坑外引进绝对高程，那么顶进管段的各点高程也可推测出来。