管道的不开槽施工法----掘进顶管法在唐山市西效热力管线中的应用王燕唐山市西效热力管线（二）工程是管铁公司于九五、九六年期间施工的城市供热管道之一。

供回水管线直径DN=900mm，管道平均埋深4.5m。

此管线位于唐山市西效友谊东侧，沿途穿越新华道与友谊交叉路口。

此处位于唐山市的繁华街道，在施工中既要保证交通车辆的畅通无阻，又要保证管道在预定工期内安装完毕，故在管线穿越新华道路段采取了掘进顶管施工方法进行施工。

掘进顶管的工作过程分为五个主要步骤。

第一步选择工作坑的位置、计算工作坑开挖尺寸、开挖工作坑及工作坑加固，并按设计管线的位置和坡度在工作坑底修筑基础。

引进中心桩和高程桩。

第二步，导轨辅设。

导轨按计算的中心距铺设在基础上，管子安装在导轨上。

第三步，顶进设备的选择与安装，通过顶力计算选择顶进设备，设备的安装坡度也应与设计管线坡度相同。

第四步，管了顶进前，管端的坑道开挖。

第五步，管道测量和误差校正。

一、工作坑：1、工作坑选定：图1：顶管工作坑位置工作坑选择在管线设计坡度低的一侧或选择在井室的位置，工作坑开挖前要对地下情况进行勘探，确定顶管沿程无地下障碍物并放出工作坑开挖外边线，再进行开挖。

本段顶管的工作选择在15#井室的位置，因为这样可以减少土方的开挖量。

尔后根据选定的工作坑开挖的外形尺寸进行开挖，工作坑具体尺寸如图2所示：图2：工作坑的底宽和高度1．撑板2．支撑立木3．井点降水主干管4．导轨5．基础6．垫层7．顶进管管子8．水箱9．井点降水吸水管10．横撑钢管工作坑宽度的计算：W=D+2B+2b+E式中：D……管道外径1200mmB……工作宽度800mmb……支撑宽度200mm 得W=4.200m工作坑长度计算：长度L=a+b+e+f+1.5H式中：a…砼后座墙厚度800mmb…钢板桩靠背厚度200mme…千斤顶长度0.8mf…顶铁长度1.5mH…单根管长度为3米得L=7.8m，故此工作坑长度为7.8米，宽度为4.200米。

接收坑的尺寸为：长度为5米，宽度为4.200米。

深度为6.5m，接收坑与工作坑同样进行加固在管子顶进过程中要仔细观察钢板桩等是否产生位移，如有位移产生，应及时采取措施，重新进行加固。

工作坑开挖为直槽开挖，密撑支护。

本工作坑为双向工作坑，首先进行南段顶管施工，南段全部顶进后再进行北段的顶进工作。

基础：工作坑基础根据具体地质情况可选用天然地基或砼基础，枕木规格为200*200*2000mm。

靠背：考虑到施工的安全可靠性，顶管靠背采用整体形后靠背。

其结构如下图所示：图52．工作坑、接受坑的加固措施：由于工作坑开挖的土质为砂土，并且地下水位在2m左右，所以对工作坑采取加固和支护措施，支护型式如图2中所示，侧壁使用钢板、支撑立木（方木）和横撑钢管（φ159×4.5）进行加固，防止塌方。

工作坑基础采用混凝土基础。

混凝土基础厚为200mm，下面垫100mm厚碎石垫层。

基础顶标高与混凝土管底标高间距为2~3mm。

且在施工过程中配合人工针状管井点降水措施，保证地下水位降至垫层以下500mm，直到顶管施工全部完毕，再停止降水。

因顶管部位土质较软，考虑到施工的安全可靠性，顶管靠背采用装配式钢板桩靠背。

其结构如下图所示：图6：整体形后靠背示意图二、导轨的选择计算考虑顶进的砼管管径为DN1200，故导轨选用24kg/m重型导轨，钢轨辅设在工作坑的枕木基础上，并通过经纬和水准对轨道安装进行控制。

枕木基础的安装坡度与管道一致，导轨的间距由下式计算得出：A=a+ （D+2t）（h-c）-（h-c）2式中 D…管道内径（米）t…管道壁厚（米）h…导轨高度0.107（米）c…管壁与基础面的间隙（约为1-30mm）取30mm。

a…导轨宽度51mm（米）得A=51+297.7=348.7mm。

如下图7所示三．设备选型及安装①、顶进设备选型计算：（因为几项顶管中，唐丰路段顶管距离最长，设备按此段进行选型，亦能满足其它段的施工）P=fγD1[2+（2H+D1）tg2(45°-φ/2)+ω/γD1]L+P F式中P----管外径与土之间的磨擦力，即顶力P F----管端切土阻力，P F=π×Dav×t×R=3.14×1×0.01×500=15.7kNf----土与管壁的磨擦系数，取0.3。

γ----管道所处土层的重力密度（KN/m3），取18 KN/m3D1----管道外径1.2 mH----管顶履土厚度（m）取5m；φ---- 土的内磨擦角，取30°；ω----管子单位重量，2.465kg/m；L----顶进长度，取21m；P----5711.8KN。

经计算得出本工程顶管最大顶力值为：5711kN，采用我公司顶管设备100t的液压千斤顶（QYS 系列）二台；配套选用电动高压液压泵（P=50Mpa）二套，以保证管道顺利顶进。

②、千斤顶安装根据受力分析，顶管管道中心以下R/4-R/5位置为受力中心点，因此千斤顶安放的中心高程为顶管管道中心以下R/4-R/5位置。

千斤顶安装选用8-12t吊车吊装，安装完毕后应检查千斤顶的稳定性。

电动超高压液压泵应安装在工作坑以外，并应保证油路畅通，不影响坑内顶管施工。

③、吊装设施顶管管径为D2600，长为3米，制作长8m，高4m的龙门架两个，用I16工字钢做轨道梁，构在顶管的垂直面内与龙门架相交处设一台5t的电动葫芦，该电动葫芦用于吊装管道及出土。

④、顶铁顺铁采用φ219×6无缝钢管，两端用230×230，δ=20mm钢板满焊封死，其长度规格为L=300mm、450mm、600mm、800mm、1000mm；其中L=300mm、L=450mm各为六块，L=600mm、L=800mm各为四块，钢筋砼管用环形顶铁一块，U型顶铁三块。

横铁采用两根I25工字钢。

为保证砼管口受力均匀，不致破坏管口，在管口处加环形垫铁。

⑤、导轨安装导轨沿管道顶进坡度方向铺设，安装时每条导轨选6-8个点，测出其标高，检查安装质量，以保证导轨高程；两个轨道应齐平，以保证顶管时的高程准确，两轨中心线与管道中心重合。

轨道安放调正后，用道钉固定在木筏基础上，或焊接在混凝土基础预埋件上。

⑦、靠背安装顶管所用靠背采用钢板桩，以钢筋混凝土后座墙为承力终点，后座墙以C25钢筋砼浇注。

后座墙强度达到100%强度，方可支后背，支后背时要保证各构件间的间隙几乎为零，并且牢靠，且后背就垂直顶进设备，后背与后座墙之间的间隙用C10素砼浇实，可压缩性小于0.1-2mm 。

⑧、工具管根据本地区的地质条件，以及管道顶进位于正在运行的公路之下，为保证施工人员的生命安全及施工质量，正常的交通运行，顶管时管前工具管采用土压平衡式工具管（型号为HKT 型）。

施工时要通过调节主油缸的推进速度和调节螺旋输送机转速的方法控制好搅拌舱的土压力。

四、管子顶进的控制与管前出土 ①、中心桩、标高桩为保证测量的准确性，在工作坑内由地面引入两个永久性控制桩，中心桩、标高桩的引入如下图8所示：中心桩、标高桩的引入图②、顶进A 、顶管时管道顶进方向为自下游向上游顶进。

即由路西向路东顶进。

B 、工作开始时，先拔出钢板桩露出洞口，并将拔出的钢板桩重新固定，以防钢板桩下落。

C 、钢板桩拆除露出洞口后，立即进行顶管施工。

工具管开始顶进5~10m 范围以内，允许偏差应为：轴线位置3mm ；高程0~+3mm 。

当超过偏差范围时应采取纠正措施。

D 、顶进开始时要严格控制每次顶进深度，以每次300mm 为宜。

在管内挖土时，应从上向下挖掘，严禁自下向上挖掘，以免出现人身伤亡事故；顶进过程进入正常状态后，可延长每次顶进长度，但顶进长度应根据土质情况确定，且不宜超过500mm 。

E 、顶管管节接口应按下列规定进行：顶管套管采用双插口砼管，其接口形式为钢板外套环，在管段顶进前需进行接口，钢套环在套经纬仪入之前，要注意密封胶圈的安装方向是否正确，安装时不能让胶圈挤出，否则会漏水，为了使安装顺利，可在胶圈外涂一层润滑剂，如肥皂水等。

管与管之间加设弹性垫片，垫片安装时避免里出外进，要与管内外径保持一致。

五、管道测量和误差校正顶管测量分中心测量和高程测量两种。

管道顶进开始时每300mm测量一次，当管道顶进进入正常阶段后，每600~800mm测量一次。

中心水平测量使用经纬仪或重锤。

重锤检查的是工作坑相对两壁的两个中心钉连线，用垂球下引，然再引中心线进入管内，在最前端管放一水准中线尺，引进管内的中心线交于此中心线上，就可测出中心水平误差值。

当管道全部顶进完成后，应在每个管节接口处测量其轴线位置及高程，有错口时要测出相对高差。

顶管施工前，对穿越管线，路面高程进行测量记录，并在顶管施工过程中对路面高程进行定期测量观测，控制路面隆起在40mm之内，最终沉陷在60mm以内（施工结束后6个月的测试值）。

④、纠偏管道顶进过程中，产生顶管的误差原因很多，大部分是由于坑道开挖形状不正确引起的开挖时不注意坑道形状质量，坑道一次挖进深度较大，或块状的硬质土，都会导致开挖形状不正确，工作面土质不均匀，管向软土一侧倾斜，千斤顶安装位置不正确导致管受偏心顶力，并列的两个千斤顶的出程度不一致，管两侧顺铁长度不一致，后背倾斜，以上情况均可导致顶管误差。

在弱土层或流砂层内顶进，管端容易下沉，当挖出的土方没有及时运出，堆积在管前端，使管端下陷，顶力作用点在管壁与坑壁摩擦力合力的轴线上，产生顶力偶，均会产生向程误差的因素。

误差在很小时就应校正，随时注意，保证第一节管的位置正确，就可以保证全段管的位置偏差控制在允许值范围内，如果发生水平或高程误差，则要采取校正措施。

顶管出土，顶进管内的水平出土采用人力小推车运输，工作坑内垂直运输采用电动葫芦，运至地面，汽车运输至弃土点。

管道穿管施工完毕后，在顶管工作坑内砌检查井，并将接受坑内的套管按图纸设计将管端封死。

顶管质量合格标准：竣工后管道轴心线与设计轴心线水平面的偏差不大于40mm，纵向偏差（高程）不大于±30mm ，施工过程及竣工后管道接口不得出现任何大于0.2mm裂缝，相邻间隙错口为壁厚15%，且不大于20mm。

六、结论由于采用顶管施工，即可保证交通要道的畅通无阻，又保证了施工工期。

在以后的管道施工中，如遇到穿越公路、铁路、河床以及有地下障碍物等不便于开槽施工的工程部位，可以大力推广顶管法进行施工。

（注：素材和资料部分来自网络，供参考。

请预览后才下载，期待你的好评与关注！）。