矩形顶管施工工艺流程7

矩形顶管施工工艺流程

5.4.5.1顶推力计算 1、本顶管推进顶力计算：

F=F1+NF

式中F——总顶力（KN）

F1——管道与土层的摩阻力（KN），F1=（a+b）×2L’f L’——管道顶进长度（m）

f——管道外壁与土的平均摩阻力（KN/㎡）取4.5（实际要根据地质报

告）

NF——顶管机的迎面阻力（KN）NF=（a×b）×2×rs×Hs γ——土的容重，取18.5kN/m（根据地质报告） F1=（6.9+4.2）×2×26×4.5=2597.4（KN）

NF =（6.91×4.21）×2×18.5×10.15=10925.16（KN）（在原土层里的

顶力，不包括进出洞口加固层里的顶力）。

F=2597.4+10925.16=13522.56（KN）

主顶力随顶进距离的增加而增大。顶管掘进机头出洞，在进入原状土且正面土压力没有建立之前，要控制主顶力不能过大。在正常推进中，要注意主顶力的增大应该是缓慢的，而不允许有突变。

经计算，实际顶力13522.56（KN）+加固土层的切削顶力+纠偏张角的顶力

3

（大约3000KN左右），实际启动顶力最大应在1860吨左右，远小于顶管机额定主顶力（24000kN）的80%。

2、工作井后靠墙结构承载计算：

后靠墙拟采用方案：后靠墙结构厚800mm，保护层为50mm，混凝土为C40力钢筋均采用Ⅲ级钢筋；后靠板的尺寸：5000×1040mm，按顶管机顶力1700KN计算；

C40混凝土的fc=19.1MPa，ft=1.71Mpa；HRB400三级钢筋的设计强度fy=360MP。 P=17000/2=1417KN

M=0.5 Pl=0.5×1417×5.5=3897KN·m h0=800-50=750mm，b=1.2m 查表α1=1.0 M 2 3897 0.18 mm / m s 2 2 ´ ´ ´ bh0 f 2 0. 75 1 19100 1 c

查表得：s=1.0

设计钢筋为2132+2132=32153.6mm2 16307mm2＜32153.6mm2

所以后靠墙能承受顶管千斤顶的最大顶力 所以顶管后靠墙结构符合顶管施工。 3、后靠墙整体反作用力计算：

Kp2RBH2cHKhHKpp2 后靠墙反作用力公式：

式中：R——总推力之反力，kN；

——系数，取=2.0;（设计最大） B——后座墙的宽度，9；

——土的容重，18.5kN/m3；

H——后座墙的高度，9.3

Kp——被动土压系数,1.8；（被动土压力计算公式）

c——土的内聚力，10kPa；

h——地面到后座墙顶部土体的高度，1.31

R=2.0×9×{18.5×9.32×1.8/2+2×10×9.3×√1.8 +18.5×1.31×

9.3×1.8}=37709KN

本工程的最大顶力R顶=18600KN，所以R顶＜R

同时本工程结构后靠墙外还有灌注桩和压密注浆作为结构的围护和加固。 所以顶管后靠墙符合顶管施工要求。 5.4.5.2 正面土压力的设定

本工程采用土压平衡式顶管机，利用压力仓内的土压力来平衡开挖面的土体，达到对顶管正前方开挖面土体支护的目的，并控制好地面沉降。因此平衡土压力的设定是顶进施工的关键。土压力采用Rankine压力理论进行计算：

P上＝K0γZ上 P下＝K0γZ下

P上：管道顶部的侧向土压力 P下：管道下部的侧向土压力

K0：软粘土的侧向系数（参考《基坑开挖手册》及本工程详堪资料），此处取1.25

γ：土的容重，取18.5

Z：覆土深度。Z上约为6.4m，Z下约为10.6m

根据以上理论计算，本工程初始土压力设定为P上＝0.17Mpa，P下＝0.2Mpa。 以上数据为理论计算值，只能作为土压力的最初设定值，随着顶进的不断进行，土压力值应根据其它实际顶进参数、地面沉降监测数据作相应的调整。

5.4.5.3 顶进速度

初始阶段不宜过快，一般控制在10mm/min左右，正常施工阶段可控制在10～20mm/min左右。

5.4.5.4 出土量

严格控制出土量，防止超挖或欠挖，正常情况下出土量控制在理论出土量的98%～100%，一节管节的理论出土量为43m3。考虑泵送加水因素，实际一节管节

出土量在44m3左右。当理论出土量与实际出土量偏差超过1%时候，应调整顶进参数，保证偏差范围在1%之内。

本工程采用螺旋机出土，管节内铺设16kg/m轨道，采用1台平板车和1只3.0 m3土箱出土运输方案。在主顶平台上固定一台卷扬机用作拖动平板车的动力，拖至始发井，采用160T汽车吊（吊装管节设备）将土箱吊至堆场，在出土时候（或吊装管节）垂直运输方向严禁站人；土方吊至指定集土位置，采用200挖机与土方运输车及时外运到指定场所。

顶管工程中，管内的出泥量要与顶进的取泥量相一致，出泥量大于顶进取泥量，地面会沉降，出泥量小于顶进取泥量，地面会隆起．这都会造成管道周围的土体扰动，只有控制出泥量与顶进取泥量相一致，才不会影响管道周围的土体，从而才能维护地面不受影响，而要做到出泥量与取泥量一致的关键是严格控制土体切削掌握的尺度，根据土压力表（设定值）与实际出土量结合起来,防止超量出泥。

5.4.5.5 管节减摩

为减少土体与管壁间的摩阻力，提高工程质量和施工进度，在顶管顶进的同时，向管道外壁压注一定量的润滑泥浆，变固固摩擦为固液摩擦，以达到减小总顶力的效果。

加强润滑泥浆的压注管理，一方面要保证一定的压注量，另一方面还应保证所注泥浆要有质的要求。为保证压浆效果，现制订以下几点技术措施：

1)

对泥浆原材料进行验收，保证其质量；制定合理的泥浆配比，

保证润滑泥浆的稳定；经常对拌好的泥浆进行测试，确保润滑泥浆的质量。

2) 制定合理的压浆工艺，严格按压浆操作规程进行。为使顶进

时形成的建筑间隙及时用润滑泥浆所填补，形成泥浆套，达到减少摩阻力及地面沉降。压浆时必须坚持“随顶随压、逐孔压浆、全线补浆、浆量均匀”的原则，注浆压力控制在0.3MPa左右。

3)

加强压浆管理，保证压浆工作的正确落实。

5.4.5.6 管节拼装

管节进场需要提供产品合格证及配套资料，进场后应对其外观（特别是端面的共面性）、对角线进行严格的检查。

每节管节拼装前，需先粘贴止水圈及木衬垫。管节连接时，应在同一轴线，不应有夹角、偏转，受力面应均匀，防止管节止水条外翻。

水平拼装检验：环向缝间隙允许误差2mm，每环4个点。相邻管节错口≤20mm，无碎裂。

管节吊装

5.4.5.7 姿态测量

用激光经纬仪架设在测量台上（用对中盘强制对中），使仪器中心平面及高程严格与顶管轴线相一致，并按顶管坡度调节好仪器角度，使激光角度与设计轴线相一致，通过摄像头观测激光点走向确定顶管在顶进过程中的偏离值，如有偏

差（超过3mm）立即进行纠偏。

推进过程中，时刻注意机体姿态的变化，及时纠偏，纠偏过程中不能大起大落，尽量避免猛纠造成相临两段形成很大的夹角，每顶纠偏角度应保持10′～20′不得大于1°。避免顶管机走“蛇”形。管节安装完毕后，也应该测出相对位置、高程偏差、平面偏差，平且在顶管记录资料上面做好记录，而且在米粒纸上面画好顶管姿态的轨迹，以便于在米粒纸上面清楚地表现出顶管顶进过程中的姿态轨迹行走的状态；

顶管顶进过程测量控制是施工的关键之一，必须建立健全测量制度，专人负责，24小时不间断跟踪顶进过程测量的测量控制，定期复测，交接班时候写好交接记录，平且要实名制交接记录。

本工程高程、平面控制报警值为≤±20mm，一旦靠近或者超过报警值，顶管机开机人员立刻向现场负责人联系，平且讨论有效的方案，一旦靠近或者超过≤±40mm，顶管现场负责人立刻向项目部联系，平且与项目部讨论有效的方案，采取有效措施，本工程允许偏差：高程、平面≤±50mm。