新鄉長距離半機械頂管

工法特點

2.1長距離半機械頂管施工與機械頂管相比，其顯著特點如下:
設備相對簡易，穩定性高,易于復雜環境與地質施工。
渣土運輸方便，無需沉淀處理。
2.2與純人工相比設備操控智能方便省力，適合長距離頂管。與純機械相比，對周圍環境影響小，可有效保護環境，不影響人們生活生產秩序.

適用范圍

本施工工法適用于能自立的土中，如粘土、亞粘土、強風化巖層，在采取注漿或降水的輔助施工后，可適用于砂性土,砂礫土等.

工藝原理

長距離半機械頂管施工就是利用借助于主頂油缸、管道中繼間等的推力及注漿減摩輔助措施,把工具管或掘進機擠壓入巖土層中，由人工或者掘進機將壓出的碎土裝入料斗，進入下一循環。從工作坑內穿過土層一直推到接受坑內吊起；與此同時,也就把緊隨工具管后的管道埋設在兩坑之間。

施工準備

5.2.1頂管工程開工前，建設單位組織設計單位、施工單位、監理單位等相關方進行設計交底。當施工單位發現施工圖有錯誤時，應及時向設計單位提出設計變更申請,變更申請應得到建設方和設計單位確認。
5.2.2頂管工程開工前，施工單位應根據施工范圍進行現場調查，繪制現狀調查平面圖，并掌握現場以下資料:
1) 現場地形為梯形露天煤礦，無建筑物及各種地面地下管線和其他設施。
2) 施工地質為該煤層抗壓及切割強度較低，其抗壓強度0.15—2.59Mpa，平均1.07Mpa，切割壓力（面切）0.018—0.54Mpa，平均0.22Mpa。頂部較軟的泥巖具有可塑性。下部泥巖可塑性弱，天然容重1.79—2.58 g/cm3，平均2.02 g/cm3。單向自然狀態下抗壓強度0.17—1.99Mpa，平均0.54Mpa。
3) 施工地區天氣寒冷，最冷可達-30度。
4) 施工水源豐富，無飲用水。施工用電功率足。
5) 工程材料運輸距離遠，工程機械受天氣影響較大。
6) 工程地點可燃物多，道路為泥濘路坡度大，需二次轉運。
7) 施工斷面內含有瓦斯。
8) 施工耗材進購材料購買距離遠，周期長。
9) 受天氣影響大。
5.2.3頂管施工前應搭建10*20米施工保溫房加裝大功率取暖器，將室內溫度控制在5度以上。多儲備耗材，管材。常規送風系統不適用，加裝新風系統。管材選用超混凝土凝固起一個月以上管材，以防材料含有水分易碎。
5.2.4頂管工程施工前，施工單位應接受建設單位組織的有關單位向施工單位進行的現場交樁,并辦理交樁手續。
5.2.5臨時水準點和管道軸線控制樁的設置應便于觀測且必須牢固，采取保護措施并經常校核
5.2.6對已建管道、構筑物等與新建管道銜接的平面位置和高程，開工前應進行校對復核。

5.3 工作井及后靠背制作

根據現場情況，在礦坑底部開挖工作井，平面尺寸為7.5*7*2.5米m。
（1）因管徑較小，入洞口埋深較淺，自材料重低，四周為泥巖層，可經受頂管后推力。采用大型鋼板為后靠背尺寸為1.9*2.8*0.95M。將后背鋼板平放于基坑后背處并挖深，直至油缸中心與后靠背中心持平，使其垂直于頂管中心線。后背貼與巖體中間縫隙采用C40混凝土加溫凝固?；咏锹湓O置積水坑，以防基坑灌水。

5.4導軌及頂管設備安裝

5.4.1 導軌安裝
工作坑導軌選用采用重型鋼軌，長度以管材長度1.5—2倍為宜;兩導軌距離控制在管徑的0.45-0。6倍之間,安裝導軌時,應首先利用垂球和直尺確定導軌間距和平面位置,然后根據放樣高程調整導軌高程，兩導軌應順直、平行、等高，，其縱坡與管道設計坡度相一致；安裝后的導軌應當牢固，不得在使用中產生位移，并經常檢查校核。
5.4.2主頂設備安裝
頂管采用的主頂裝置由主頂油缸、主頂油泵、操縱臺及油管等四部分組成。主頂油缸是管子推進的動力，主頂油缸的壓力油由主頂油泵通過高壓油管供給，主頂油缸宜固定在支架上，并與管道中心的垂線對稱，其合力的作用點應在管道中心的垂直線上.
5.4.3 工作坑防護
工作坑由10*20保溫房籠罩，保溫房應牢固可靠，能夠抗風雪沖擊。同時不能遮擋中線線。
5.4.4 頂管工作坑驗收標準
頂管工作坑允許偏差應符合下表的規定：

序號	項 目		允許偏差 (mm)	檢驗頻率			檢驗方法
				范圍	頻率
1	混凝土抗壓強度		符合設計要求	按坑檢驗
2	中線位移		15	每座	2	經緯儀檢測或掛中心線鋼尺檢查
3	后背	垂直度	1%H		1	垂線與鋼尺檢查
		水平線 與中線偏差	1％L
4	導軌	高程	+3，0			水準儀檢測
		中線偏位	3			經緯儀檢測

注:表中H為后背的垂直高度，L為后背的水平長度.

5.5 新鄉頂進施工

5.5.1套管頂進
（1)套管就位
下管前先對管子外觀進行檢查,主要檢查管子是否有破損、縱向裂縫，管徑符合規范要求,管口無破損，若修補合格處宜在正上方.檢查合格的管子方可用起重設備吊至工作坑的導軌上就位。
下管時工作坑內嚴禁站人。當所下管子距導軌小于500mm時，操作人員方可進前工作。管子就位,第一節管子下到導軌上，測量管體中心及前后端的管底高程，確認高程合格后方可頂進。第一節管作為工具管,頂進方向與高程的準確，是保證整段頂管質量的關鍵。
（2）頂進
頂進開始時，應緩慢進行,待各接觸部位密合后，再按正常頂進速度頂進，每次頂進長度應控制在20CM以內，以每次頂進一個料斗的土方量為宜；頂進中若發現油路壓力突然增高，應停止頂進，檢查原因并經過處理后方可繼續頂進，回鎬時，油路壓力不得過大，速度不得過快；挖出的土方要及時外運，及時頂進，使頂力限制在較小的范圍內。
(3）頂進測量
在頂第一節管（即機頭管）時，以及在校正偏差過程中,測量間隔不應超過50cm,以保證管道入土的位置正確；管道進入土層后的正常頂進，測量間隔不宜超過100cm。
激光測量：用激光經緯儀安裝在工作坑內,并按照管線設計的坡度和方向調整好,同時在管內裝上標示牌，當頂進的管道與設計位置一致時，激光點即可射到標示牌中心，說明頂進質量無偏差，否則根據偏差量進行校正。
（4）校正糾偏
頂進糾偏操作要堅持“小糾”、“勤測”、“勤糾”的工藝原則.糾偏必須遵循兩個原則，一是每次糾偏量不要過大,而且要注意發展趨勢。二是有高低與左右均發生偏差時，先糾高低,后糾左右。
頂管機頭中分別放置上下左右4臺油缸，根據測量結果，調整油缸行程實現糾偏。

5.6長距離半機械頂管施工

5.6.1中繼間使用
因穿越管段較長。為保證本次穿越施工的順利進行,擬采取三道中繼間措施.頂進一段70m后，并將中繼間安裝在36節水泥涵管的前端。 6個100t液壓千斤頂均勻布置在千斤頂固定座上，預制中繼間工具管安裝即完成。在頂進160m，250m后采用同樣的方式制作安裝第二道、第三道中繼間，根據現場油壓調節中繼間位置。
5.6.2注漿減摩
注漿減摩是長距離頂管施工中的一個重要環節,由于隨著管子的不斷推進，推力會隨之增加，而降低頂進阻力最有效的方法是注入膨潤土泥漿，使之在管外壁與土層之間形成一個完整的環狀泥漿潤滑套，變原來的干摩擦狀態為液體摩擦狀態，這樣就可以大大地減少頂進阻力，減小地面沉降。
泥漿具體成分及配比如下表:

名稱	膨潤土	燒堿	水
質量（kg)	100	3	524

考慮采用膨潤土觸變泥漿進行減摩,注漿漿液是在地面注漿系統配制后,經過充分攪拌發酵，再通過液壓注漿泵進入輸漿總管及管節上的環形分管，壓入管節上的注漿孔形成管節外圍泥漿套。 注漿壓力控制在0.15mpa以內，達到壓力后注漿孔封堵密封.頂進施工中,減阻泥漿的應用是減少頂進阻力的重要措施。頂進時，通過工具管及混凝土管節上預留的注漿孔，向管道外壁壓入一定量的減阻泥漿，在管道外圍形成一個泥漿套，減少管節外壁和土層間的摩阻力,從而減小頂進時的頂力。泥漿套的好壞，直接關系到減阻效果。為了保證壓漿的效果，在水泥管尾部，每隔2節管環向均勻地布置了3只壓漿孔,頂進時及時進行壓漿.工具管后面的3節混凝土管節上都有壓漿孔,以后每隔2節設置1節有壓漿孔的管節.混凝土管節上的壓漿孔有3只,呈120°環向交叉布置。壓漿管用φ32mm液壓管,除工具管及隨后的3節混凝土管節外,壓漿總管上每隔6m裝1只三通，再用壓漿軟管接至壓漿孔處。頂進時，工具管尾部的壓漿要及時,確保形成完整、有效的泥漿套?；炷凉芄澤系膲簼{孔供補壓漿用，補壓漿的次數及壓漿量需根據施工時的具體情況而確定。由于頂進距離長，一次壓漿無法到位，需要接力輸送，因此在管道內共設置5個壓漿接力站，平均每隔60m左右設1站.壓漿接力站的作用有兩個，一是運輸作用;二是承擔至前面壓漿接力站管道部分的補壓漿。
施工期間要求泥漿不失水、不沉淀、不固結，既要有良好的流動性，又要有一定稠度，頂進過程時要不斷地觀測泥漿流量,使流量控制在需用量的1.2～1。5倍內，隨時檢查泥漿是否到位，是否滲漏，并及時處理。
5.7 竣工驗收
目測直順、無反坡、清潔、不積水、管節無裂縫；鋼筋混凝土管道內接口填料飽滿、密實,且與管節接口內側表面齊平;內套環接口應對正管縫，填料密實、均勻，每側凹進套環邊緣1—2mm；頂管中如遇塌方或超挖空隙必須進行處理。

6新鄉機具設備

本工法使用的主要機具設備見下表:

序號	設備名稱	規格型號	單位	數量	備  注
1	油泵站	YBZ16-50	臺	4	配主頂鎬及中繼間千斤頂
2	主頂鎬	QYS320	臺	2
3	卷揚機	5T	臺	1	出土
4	汽車吊	30T	輛	1	卸管、下管
7	水準儀	S3	臺	1	測量
7	經緯儀		臺	1	測量
8	千斤頂	50T	臺	24	中繼間
9	千斤頂	25T	臺	4	糾偏
10	電動出土小車		臺	2	出土
11	空壓機	W28	臺	2	鑿巖用
12	電鎬		個	4	鑿巖用
13	污水泵	3寸	個	2	排水
14	攪拌機		臺	1	攪拌混凝土
15	振動棒		個	1	沉井制作
16	農用運輸車		臺	4	棄土外運
17	工程車	長城皮卡	臺	1	值班
18	注漿泵		套	1
19	鼓風機	8kW  HC601S	臺	2	管內通風
20	逃生梯		個	1
21	通風專用皮管	Φ100	m	800
22	有毒氣體檢測儀	Exiad Ⅱ CT6	臺	1
23	對講機		臺	4

 

7勞動組織

序號	工種（職務）	數量
1	機組長	1人
2	頂管隊長	2人
3	技術員	2人
4	質量員	2人
5	安全員	2人
6	測量工	2人
7	頂管技工	7

8質量要求

8.1本工法應執行的標準規范
8.1.1《工程測量規范》GB50026
8.1.2《油氣長輸管道工程施工及驗收規范》GB 50369-2006
8.1.3《油氣輸送管道穿越工程施工規范》GB50424—2007
8.1.4《頂進施工法用鋼筋混凝土排水管》JC/T640—1996
8.2質量保證措施
8.2.1頂管施工前編制頂管組織設計，提交監理和業主審定才能進行施工.  
8.2.2頂管前，項目部向作業班組進行詳細的技術交底工作，每道工序開工和員工上崗前進行簡短的質量要求和技術交底，由各專業工程人員負責實施，使每個員工上崗前做到人人心中有數,以確保工程質量。
8.2.3摸清施工沿線的地下管線的詳細情況，并制定詳細的技術措施。
8.2.4做好施工資料管理工作，及時填寫原始記錄和隱蔽工程記錄（含照片），及時完成竣工資料.
8.2.5認真做好施工計劃，保證施工作業連續均衡、緊湊，從而有效可靠地控制質量,保證工程質量。
8.2.6頂進過程中，應嚴格控制頂力在允許的范圍內，并留有足夠的安全系數。  
8.2.7頂管控制在質量標準范圍以內,如果在頂進過程中,發現方向失控，應該立即停止頂進，逐級上報，經研究同意后,方可以繼續頂進。  
8.2.8作好地質勘察及資料整理工作,認真編制好施工方案和通過不同土層的技術措施及糾偏措施，確保管道的順利頂進。  
8.2.9加強操作控制,使頂管均勻平穩，受力均勻，盡可能減少頂進過程中的傾斜、偏移、扭轉，防止管壁出現裂縫、變形。  
8.2.10混凝土管吊裝、對接，就位時,應注意密封環，傳力襯墊和管口的完好，防止發生人為的損壞,而影響管口的密封。

9 新鄉頂管施工安全措施

9.1沿工作井四周設置1.2m高的固定護欄，護欄上掛安全網，工作井四周要掛相應的警示標語。
9.2挖土施工時工作井必須設置爬梯,供人員上下井用.使用的卷揚機等應安全可靠并配有自動卡緊保險裝置.
9.3挖出的土石方應及時運離工作井，不得堆放在工作井四周1m范圍內。
9.4頂管作業人員必須佩戴安全帽。
9.5頂管施工區域沿線采用標準圍蔽.
9.6嚴格遵循土方開挖程序,控制均勻挖土，防止發生偏位,嚴重傾斜或管涌等現象,做好作業前和施工中的通風換氣工作，每次進入管道時，保證管內通風，以免導致人身事故。
9.7吊車、起重設備由專人操作和專人指揮，統一信號，預防發生碰撞.吊車靠近工作井邊坡行駛時， 加強對地基穩定性檢查， 防止發生傾翻事故。吊管下工作井時，注意安全。
9。8加強機械設備維護、檢查、保養。機電設備由專人操作,認真遵守用電安全操作規程，防止超負荷作業。
9.9開挖前詳細了解沿線管線資料，做好沿線管線保護措施。
9.10作業人員輪換制。每個作業人員在管內作業時間不得超過1h，避免勞動強度過大引起危險。
9.11頂進過程中,施工人員必須使用安全帶，洞口必須有施工人員照應，洞內用不大于12 v照明燈照明,每班作業時必須有合格的電工當班。
9.12利用軸流式抽水泵在工作井設置的集水井內進行抽水，保持井內無積水，抽水時，施工作業人員不得站立在積水范圍內。
9.13采用卷揚機垂直牽引出土時, 井下不能站人，工作井上平臺的作業人員出土時必須使用安全帶。
9.14自制木板小車，用于放置壓縮空氣呼吸器和運載進管人員,并在車尾部拴上繩子，在萬一發生意外的情況下由管外監護人員迅速將管內人員拉出管外進行搶救。
9.15利用鼓風機并購買350米長的軟管，用于輸送空氣進入管道，加強管內空氣的流動和循環。工作挖掘面的工人要佩帶含氧量探測儀，經常檢查該處含氧量必須超過18% .
9.16管外配備專職監護人員，密切注意入管作業人員狀態，每一分鐘對管內人員進行呼喊,或用一條繩子每隔一定時間拉一下作業人員，在得不到安全的反饋情況下立刻采取相應應急措施。
9.17井上配備相應藥品。作業前要對施工人員進行緊急救援的培訓,使全體人員懂得使用呼吸器和含氧量探測儀，懂得救人步驟，并進行實地現場考核合格后才施工.
9.18在人員進管前要用含氧量探測儀進行管道內氧氣濃度的探測，利用毒氣探測儀進行管道有毒氣體濃度的探測。
 
9.19電動卷揚機必須設置防沖頂裝置.
9.20施工過程中使用的有關機械設備必須嚴格按照各機械的安全操作規程進行操作，全部用電設施必須符合《施工現場臨時用電安全技術規范》。