顶管穿越高速公路设计和施工注意事项

顶管穿越高速公路设计和施工注意事项　　摘要：本文结合工程实例简要介绍了顶管的设计、顶管的施工注意事项及顶管作业施工测量控制、顶管施工的优点及其发展潜力。关键词：顶管；顶管作业；设计；施工Abstract:inthispaper,combinedwiththeengineeringexamplethispaperbrieflyintroducesthedesignofpipejackingconstruction,pipejackingattentionadvantagesanddevelopmentpotentialofpipejackingconstructionitemsandmeasurementcontrol,pipejackingconstruction.Keywords:pipejackingoperations;design;construction中图分类号：TU990.3文献标识码：A文章编号：1、顶管的设计1.1顶管的设计要点6 一般情况下，顶管的覆土厚度不小于3m，或者不小于1.5倍的管道外径，否则应采取相应的技术措施。管道长度通常以2.0~3.0m为宜，有时也采用1.0~1.25m较短的管节。对于大直径的管道，一般应采用较长的管节，这样可以相对减少管接头的次数，提高施工效率。在通常情况下，采用的单根管节的长度不宜超过顶管机的机身长度。顶进管道的直径DN(ID)系列为250~4000mm。钢筋混凝土圆管是顶管中使用得最多的一种管材，按接口形式可分为：企口式(Q)、双插口式(S)、钢承口式(G)、平口式(P)4种。顶管施工的管材还应符合以下要求：(1)较高的轴向承载能力；(2)紧密的配合尺寸；(3)端部要平整、垂直；(4)管道长度方向上应保证平直度；(5)防水接头应设置在管道壁内，不允许突出于管道的内外壁；(6)管道接头应具有传递轴向载荷的能力，同时在发生一定角度的偏斜时应仍具有防水能力。1.2顶管的顶进计算(1)顶进计算包括：a.钢筋混凝土管道的许用顶力。管道断面的许用顶力是决定顶进长度的一个重要因素。b.准确计算顶进力。根据计算结果，选定相应的油缸类型和确定中继站的分布。c.工作井的设计。根据计算得到的最大顶力，提出工作井的加固方案。(2)后座墙的设计，其重要程度不亚于顶进力的计算。后座墙的最低强度应保证在设计顶进力的作用下不被破坏，并留有较大的安全度。2、施工注意事项2.1手掘式顶管作业施工注意事项6 手掘式顶管机，即非机械的开放式(或敞口式)顶管机，在施工时，采用手工的方法来破碎工作面的土层，破碎辅助工具主要有镐、锹及冲击锤等。破碎下来的泥土或岩石可以通过传送带、手推车或轨道式的运输矿车来输送。最简单的手掘式顶管机只有顶进工具管，即只有一个钢质的圆柱形外壳加上楔型的切削刃口、液压纠偏油缸、一个传压环及一个用来导正和密封第一节顶进管道的盾尾。手掘式顶管机作业施工见图l所示。顶进作业应在地下水位降至基底以下0.5~1.0m进行，并应避开雨季施工，必须在雨季施工时，应做好防洪及防雨排水工作。(1)开始人工挖土前，应先将顶管掘进机的刃口部分切入周边土体中。挖土程序按自上而下分层开挖，严防正面坍塌。必要时可辅以降水或注浆加固等施工措施，以保证土体的稳定。顶进过程中，人工在前掏土，整个顶管过程为边掏土边顶进。(2)在允许超挖的稳定土层中正常顶进时，管下部1350范围内不得超挖，土弧要与管外壁吻合，保持原状土地基；管顶以上超挖量不得大于15mm；管前超挖应根据具体情况确定，并制定安全保护措施。土质差不能形成土拱时，管前超挖量应小，并随挖随顶；土质良好时，允许在管前超挖10~30cm后再顶管，见图2所示。6 管涵一般管径不会太大，管顶土体为圆弧形，短期内悬空不易塌陷，但应注意土质、水文情况，按规定控制超挖量，并在超挖后及时顶入。(3)当顶进作业停顿时间较长时，为防止开挖面的松动或坍塌，应对挖掘面及时采取正面支撑或全部封闭措施。(4)顶进速度应适中。过快，产生偏差后不易纠正；过慢，易出现坍塌。(5)顶进一旦开始，应连续进行。如遇下列情况时，应暂停顶进，并应及时处理：a.顶管掘进机前方遇到障碍；b.后背墙变形严重；c.顶铁发生扭曲现象；d.管位偏差过大且校正无效；e.顶进力超过管端的允许顶力；f.油泵、油路发生异常现象；g.接缝中漏泥浆。(6)顶入桥涵节间的防水处理，原则上是按设计要求进行，一般采用沥青麻筋和水泥砂浆填塞，装橡胶止水带，再做防水混凝土层；或在接缝周围填入普通胶管，用桥涵最后一顶力将缝挤紧，然后在缝内塞沥青麻筋，用水泥砂浆将缝填平，再做防水层。2.2手掘式顶管作业施工测量控制(1)采用手工掘进时，顶管掘进机进入土层过程中，每顶进300mm，测量不应少于一次；管道进入土层后正常顶进时，每顶进l000mm，测量不应少于一次，纠偏时应增加测量次数。顶进纠偏必须勤测量、多微调，纠偏角度应保持在10′~20′，不得大于0.50，并设置偏差警戒线。6 (2)顶管掘进机开始顶进5~10m的范围内，允许偏差应为：轴线位置3mm，高程0~13mm。当超过允许偏差时，应采取措施纠正。在软土层中顶进混凝土管时，为防止管节飘移，可将前3~5节管与顶管掘进机联成一体。(3)顶管掘进机切入土体后，应严格控制其水平偏差不大于5mm，其高程应为设定标高加上抛高数，其数值可根据土质情况、管径大小、顶管掘进机的自重以及顶进坡度等因素确定，以抵消机头到达接收坑后的“磕头”而引起的误差。当出现“磕头”现象时应迅速调整，必要时应拉回后重新顶进，但必须抓紧时间迅速完成，以减少对正面土体的扰动。2.3顶管施工的优点(1)顶管施工是顶管铺管技术的一种，其在国外已广泛使用，在国内也已逐渐普及。不开挖地面，所以能穿越公路、铁路、河流，甚至能在建筑物底下穿过，是一种能安全有效地进行环境保护的施工方法。(2)顶管施工不开挖地面，故而被铺设管道的上部土层未经扰动，管道的管节端不易产生段差变形，其管寿命亦大于开挖法埋管。(3)顶管施工范围的扩大，顶管机械的性能越来越适应各种土质。顶管特别适用于中小型管径管道的非开挖铺设。3、结语6 在不影响公路正常运营的情况下，采取顶管(套管)穿越公路，输气管道再从顶管(套管)中通过。在穿越公路中合理选择顶管机械进行顶管工艺的施工，从技术上讲是完全可行的，从社会效益与经济效益上来讲是巨大的；另外一方面，从切实做到保护环境入手，加大推广顶管施工技术力度也势在必行。6