简述大口径长距离钢筋混凝土管道的顶管施工

摘要：结合顶管施工实例，对长距离大口径钢筋混凝土排水管顶管的方案确定及工作坑的制作、支护，顶力计算，减阻措施的选用等。对顶管施工的方法及技术措施进行介绍。

关键词：大口径钢筋混凝土顶管、顶力、工作坑

随着城市建设的发展，环境保护对市政工程地下管线施工的要求日益严格。非开挖施工技术被广泛应用，顶管施工技术是非开挖施工技术中较成熟的施工技术。土压平衡顶管施工技术，无需疏干和固结土体，具有施工进度快、施工占用空间少，施工效率高的优势。

下面就津岐路长距离大口径钢筋混凝土排水管顶管施工中的有关技术措施进行介绍。 1、工程概况

津歧路大口径砼顶管沿线区域地面标高为2.5m~3m左右，基坑周边30米范围内无建筑物， 管道采用管经DN1500-DN3000钢筋混凝土预制管，最长顶距200米，工作坑位于粉质粘土层，管线穿越粉质粘土层和淤泥质粉质粘土层。 2、施工工艺

2.1基坑支护方案

由于本工程开挖最大深度超过10米，采用φ800@900灌注桩作为基坑支护机构，最深桩长为23m，桩顶600*1200钢筋砼冠梁连接，设置单排φ700咬合300mm水泥搅拌桩止水帷幕。随基坑开挖分别在3m、5.5m深度位置分布腰梁并进行支撑，基坑内角位置采用斜撑加固。 2.2管道顶进方案

本工程实际最长顶距200m，管径为DN1500~DN2400，采用土压平衡式顶管施工。主坑均为双向顶坑，主坑、副坑底板为0.4m厚C30钢筋砼，垫层为0.2m厚C20砼，两侧后背墙与底板一起施工为0.4m厚C30钢筋砼。 2.3工艺流程

测量放线----灌注桩及水搅桩-----支撑拼接----人机开挖工作坑----作水窝子、排水沟------浇筑砼基础----导轨施做-----顶进设备及后背安装----顶进施工 2.4工作坑的设计 以管径DN2400为例

B=D1+ S=2.88+3.0=5.88m，取B=6m

L=L1+L2+L3+L4+L5=0.5+2.5+2.1+2.5+0.8=8.4m，取L=9m 其中B——矩形工作坑底部宽度(m)； D1——管道外径(m)，D1=2.88m； S ——操作宽度，可取2.4~3.2(m)； L ——矩形工作坑底部长度(m)；

L1——工具管露在基坑内长度(m)。取L1=0.5m； L2——管节长度（m），L2=2.5m；

L3——运土工作间长度(m)，取L3=2.1m； L4——千斤顶长度(m)，L4=2.5m；

L5 ——后背墙厚度(m)，砼墙30cm，钢靠背50cm，则L5=0.8m； 则顶管工作坑的尺寸为9m×6m，接收坑尺寸为7m×6m。

2.5顶力、后靠背计算 1、顶管顶力

为减少管壁顶进时的摩阻力采用施加注浆（顶进完成后置换）顶进。由于最长顶距200m，所处土质为粉质粘土，故顶距按210m进行考虑，以增大工程的保证系数。 顶力估算： F2=f2πDL

式中f2 →采用注浆工艺的摩阻力，根据经验取（4～12KN／㎡）。 D→ 管道的外径（m）

L →管道的计算顶进长度（m） 则F2=6×3.14×2.88×210=11394.4KN。 迎面阻力：PF=1/4πD12Pt

式中： PF → 封闭式顶管机头的迎面阻力（KN）； D1 → 顶管掘进机的外径（m）；

Pt → 机头底部以下1/3D1处的被动土压力（KN/㎡） Pt=Y（H+2/3D1）tg2（45+φ/2）

=19.28×(7.4+2/3×2.88)×1.995=358.48KN

则PF=1/4πD12Pt=1/4×3.14×2.882×358.48=2334.1KN

因此,顶力由掘进机的迎面阻力和管壁外周摩阻力两部分组成: R8=PF+F2=11394.4+2334.1=13728.5KN。 2、后背承载力计算

R=aB（rH2KP/2+2CH√KP+rhHKP）

=2.0X5.0X（18X52X1.46/2+2X10X5√1.46+18X3.8X5X1.46） =25665KN

R → 总推力之反力（KN） a → 系数（取1.5-2.5之间） B → 后背墙的宽度（5米）

r → 土的容重（m）（18KN/M3） H → 后背墙的高度（5米）

KP → 被动土压系数｛为tg2（45°+Φ/2）｝，（根据地质报告取φ=11°） C → 土的内聚力（KPa）（根据地质报告取10kPa） h → 地面到后背墙顶部土体高度（m） 经计算R/F2=1.869，满足顶力要求。 3、施工方案及主要技术措施 3.1工作坑的制作

（1）、挖工作坑第一步土。从原地面向下挖0.7m，在灌注桩顶部施作1200mmX600mm C30钢筋混凝土冠梁，待达到设计强度后，再下挖至第一道腰梁标高位置。

（2）、安装一道腰梁，位置分别在标高，-1.3m处采用双拼HN600*200*11*17的工字钢，并用φ500钢管在跨中做直撑，4个交角处的角撑用φ402*14的钢管。施工时，先将加工好的支架与砼灌注桩连接，每一面2个，再将组装好的腰梁吊放到支架上。此时要注意，应先放短腰梁（与顶进方向垂直的腰梁），再放长腰梁（顶进方向上的腰梁）， 用长腰梁顶住短腰梁，并将两者焊接。最后焊接4个角撑，将腰梁与砼灌注桩之间用木楔备严、加固，并用Φ16钢筋将腰梁与砼灌注桩连接牢固。

（3）、继续下挖至基础标高，预埋导轨钢板浇筑混凝土。 (4)、安装导轨、后背施工、吊装设备及附属设施施工。

液压站布置在主坑的侧边，以利于时时观察和操纵；顶进前对顶稿进行出、收检测。 3.3进出洞口的处理

1)、进出洞口也是顶管施工关键所在。采用人机配合破除灌注桩，刀盘旋转磨透水泥搅拌桩方法，以确保工作坑围护结构安全。

2)、止水封门采用胶合板、钢板及橡胶板复合一起的复合封门板与工作坑壁紧密贴合的做法，保证破洞后封门严密。 4、结论

顶管施工，未对施工道路造成破坏，未对道路交通造成过大影响，取得了良好的社会效益和经济效益。充分说明顶管工艺施工具有对周边环境和道路交通影响小、社会效益大的特点，具有更广阔的应用前景。