2022顶管工程施工规程.docx
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1、顶管工程施工规程1 总则12 术语和符号22.1 术语22.2 符号43基本规定74顶管机选型94.1 一般规定94.2 敞开式顶管机104.3 土压平衡式顶管机104.4 泥水平衡式顶管机114.5 岩石顶管机115管材与管道接口135.1 一般规定135.2 钢管135.3 钢筋混凝土管145.4 玻璃纤维增强塑料夹砂管155.5 预应力钢筒混凝土管166顶管始发、接收186.1 一般规定186.2 沉井206.3 灌注桩排桩206.4 钢板桩围护216.5 地下连续墙216.6 型钢水泥土搅拌墙226.7 逆作法236.8 土体加固247顶管施工257.1 顶力估算和允许顶力257.2
2、中继间)267.3 顶力控制287.4 顶进设备安装297.5 测量317.6 触变泥浆327.7 管道顶进和纠偏337.8 排泥377.9 通风377.10 供电387.11 信息化施工398特种顶管408.1 曲线顶管408.2 超长距离顶管418.3 大直径顶管428.4 小直径顶管428.5 矩形顶管438.6 垂直顶升448.7 顶管地下对接448.8 岩石顶管458.9 无接收井顶管469管道防腐489.1 一般规定489.2 钢管489.3 钢筋混凝土管499.4 其他5010质量标准5111安全和环境保护5811.1 人员安全教育及现场安全检查工作5811.2 对周边建(构)筑
3、物、地下管线的监测和保护5811.3 噪声污染的控制5911.4 临时用电、焊割作业及废土、渣土、废泥浆的处置5911.5 施工现场排水系统技术要求6011.6 夜间施工要求6111.7 环境保护的具体措施61本规程用词说明64引用标准名录64条文说明1总贝I.o.为了在顶管工程的施工中做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境,制订本规程。1.0.2本规程适用于敞开式顶管机、土压平衡式顶管机、泥水平衡式顶管机及岩石顶管机等的施工。1.0.3顶管工程应综合考虑全国范围内各地区的工程地质、水文地质和周边环境等条件,合理选择施工工艺,精心施工,严格监控。1.0.4顶管工程的施工除应符合本
4、规程的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。2术语和符号2.1 术语2.1.1 顶管pipejacking地下管道施工中,依靠顶管机和顶进装置,将管节在地下逐节顶进的施工工艺。2.1.2 敞开式顶管机openpipejackingmachine采用人工或机械开挖的无动力刀盘掘进机。2.1.3 土压平衡式顶管机earthpressurebalancedpipejackingmachine采用动力刀盘切削土体,由螺旋机排渣并平衡掘进面水土压力的掘进机。2.1.4 泥水平衡式顶管机slurrybalancedpipejackingmachine采用动力刀盘切削土体,由泥水循环排渣并利用泥水压力平衡
5、开挖面水土压力的掘进机。2.1.5 岩石顶管机rockpipejackingmachine采用不同刀具的动力刀盘切削岩土的掘进机。2.1.6 人闸airlock用于工作人员进出有高压的顶管机内仓的过渡段,工作人员在此过渡段完成升降压适应性调整。2.1.7 工作井workingshaft用于顶管设备安装调试、管节拼装及顶进施工的地下作业空间。2.1.8 小直径顶管smallerdiameterpipejacking内径80Omm140Omm的顶管。2.1.9 微型顶管microdiameterpipejacking内径小于80Omm的顶管。2.1.10 大直径顶管largerdiameterpi
6、pejacking内径不小于3000mm的顶管。2.1.11 长距离顶管longdistancepipejacking一次顶进长度500m1000m的顶管。2.1.12 超长距离顶管superlongdistancepipejacking一次顶进长度大于IOoOm的顶管。2.1.13 导轨rail铺设在工作井底部,用于顶管工程初始导向和管节拼接用的轨道。2.1.14 穿墙孔holeforpenetratingwall顶管机进出工作井、接收井的洞门。2.1.15 始发Originating顶管机由工作井进入土层开始顶进的过程。2.1.16 接收receiving顶管机由土层进入接收井完成顶进的过
7、程。2.1.17 反力墙reacting-forcewall工作井内承受千斤顶反力的墙体。2.1.18 顶管后座jackingbase千斤顶与反力墙之间的传力装置。2.1.19 中继间inlermediatestation设置在管节间的接力顶进装置。2.1.20 特殊管材specialpipe顶管管道采用玻璃纤维增强塑料夹砂管、预应力钢筒混凝土管的管材。2.1.21 特种顶管specialpipejacking使用特殊管材或特殊施工方法的顶管。2.1.22 垂直顶升VertiCaljaCking依靠顶进装置将管节在已顶进完成管道内逐节垂直向上顶进的施工工艺。2.1.23 触变泥浆thixotr
8、opicslurry用于填充管道外壁与土体之间的空隙并起到减阻作用的泥浆。2.1.24 盘根止水packingseal把棉、麻、石棉、石墨等材料浸入复合树脂或油浸物而制成的填塞顶管机与穿墙孔空隙的止水材料。2.1.25 顶升帽jackingcap垂直顶升时,设置在首节立管顶部用于破除迎面土体的结构件。2.2 符号2.2.1 作用和作用效应/管道外壁与土的平均摩阻力;fb一玻璃纤维增强塑料夹砂管轴向抗压强度设计值;fc一混凝土抗压强度设计值;一钢管轴向抗压强度设计值;F总顶力;F1管道外壁与土层的摩阻力;F2一顶管机的迎面阻力;用控制顶力;Fdc一混凝土管允许顶力;Fds一钢管允许顶力;Fdb一
9、玻璃纤维增强塑料夹砂管允许顶力;Fz注浆压力;N0单根锚固螺栓的承载力;Pi顶盖处水压力值;P2顶盖处土的破土力值;P3顶升管壁与土的摩阻力值;P4管节重量;PW地下水压力;Pd最大顶力;R挤压阻力;Ri顶管机下部1/3处的被动土压力;Rz气压;T一刀盘驱动扭矩。2.2.2抗力和材料性能土的重度。223几何参数Cl岩石破裂宽度;Ap管道的最小有效传力面积;B工作井的最小净宽度;b滚刀刀刃顶部宽度;b2施工操作空间;D管道外径;D1管节外径;D1工作井的穿墙孔直径;D2接收井的穿墙孔直径;ZX一顶管机外径;1.工作井最小净长度;1.1管道顶进长度;1.1顶管机长度;1.2采用钢管时可取钢管管节的
10、长度;采用钢筋混凝土管时,可取2.5倍管段长度;1.3千斤顶长度;1.4后座及扩散段厚度;1.5管节或顶管机钱接前后的长度;1.e插口端长度;1.7钢承口端长度;hi管底下的操作空间;h2注浆断面中心埋深;H工作井最小深度;Hx管顶覆盖层厚度;PR切入深度;R曲率半径;S滚刀间距;S中继间的间隔距离;Sl顶入管段留在导轨上的最小长度;S2顶铁厚度;S3考虑顶进管段回缩及便于安装管段所留附加间隙;X相邻两管节之间的最大缝隙;a1岩石压裂角;&1相邻两管节之间的转角。2.2.4计算参数及其他kl顶力系数;k2安全系数;k3经验系数;U一混凝土管综合系数;kds一钢管综合系数;U玻璃纤维增强塑料夹砂
11、管综合系数;n刀盘转速;nt锚固螺栓的数量;P刀盘驱动功率;Vz顶进速度;a刀盘扭矩系数;a网格截面参数;机械效率。3基本规定3.0.1顶管施工前应查明顶管沿线有关工程地质、水文地质、地上与地下管线、建(构)筑物、障碍物及其它设施等周边环境情况。3.0.2顶管施工前应熟悉施工图纸,掌握设计意图与要求,并应进行设计交底。3.0.3顶管施工前应编制施工组织设计。施工组织设计应包括下列内容:1工程概况;2岩土工程勘察报告及环境条件;3工程难特点分析与针对性措施;4施工现场总平面布置;5顶管机的选型;6顶管设备、系统的布置;7管内布置形式;8管材、接口连接与管道防水;9管节的内外防腐;10顶力估算及后
12、座布置;11中继间的布置;12测量及纠偏方法;13顶管施工参数的选定;14触变泥浆的配制与管理;15顶管的通风措施、供电措施、通讯及监视系统;16始发及接收措施;17环境监测与影响分析;18施工进度、机械设备、材料及劳动力安排计划;19安全、质量及文明施工措施;20应急预案;21附图。3.0.4顶管施工前,应制定对周边建(构)筑物和地下管线的保护措施和监测方案。3.0.5顶管施工应根据设计要求、工程特点及有关规定,对顶管沿线影响范围内的地表、邻近建(构)筑物及地下管线设置观测点进行监测。监测信息应及时反馈,发现问题应及时处理。3.0.6顶管工程所用的管材、构配件和主要原材料等产品进场应按照国家
13、有关标准的规定进行验收。3.0.7顶管设备应验收合格并进行联动调试后方可使用。3.0.8顶管施工中的测量应建立地面与地下测量控制系统,控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核和易于保护的地方。地下测量系统应在顶管井间从地面通视投测建立,不得使用铅锤放线。3.0.9顶管施工中应合理配置管道内通风、供电、照明等装置。4顶管机选型4.1 一般规定4.1.1 顶管机选型应根据不同地层和周边环境要求确定;对地表变形要求高和地层稳定性差的顶管应采用土压平衡式、泥水平衡式、气压平衡式和复合式等具有平衡功能类型的顶管机。一般情况下,也可采用人工挖掘式、机械挖掘式和网格式等敞开类型的顶管机。4.1.2 顶管机选
14、择应根据管道穿越土层的物理力学特性、地下水位、是否存在有毒气体、地下障碍物情况、施工要求和需要保护的建(构)筑物等因索,在保证工程质量、施工安全等的前提下,应按表4.1.2经技术经济比较后确定。表4.1.2顶管机选型参考表土的分类敞开式顶管机土压平衡顶管机泥水平衡顶管机岩石顶管机碎石土砂土粉土黏性土注:一宜选机型;空格一不宜选用。4.1.3 当顶管开挖面有障碍物的情况,应合理配置刀盘驱动扭矩及刀盘、刀具形式,遇到有地下水影响且有障碍物的情况,宜设置气闸墙和气压管路系统。4.1.4 顶管机的刀盘,应能满足开挖面的土质要求,刀盘驱动扭矩应按式(4.1.4)计算。T=Dw3(4.1.4)式中:T刀盘
15、驱动扭矩(kNm);a刀盘扭矩系数(kNm2),泥水平衡式顶管机,刀盘扭矩系数宜大于15kNn;土压平衡式顶管机,刀盘扭矩系数宜大于20kNm2;Dw顶管机外径(m)。4.1.5 刀盘驱动功率应按式(4.1.5)计算。(4.1.5)P=nT9.55式中:p刀盘驱动功率(kW);机械效率;n刀盘转速(r/min)o4.2 敞开式顶管机4.2.1 对不具备稳定条件的开挖面,应采用仓内加气压或降水等措施。4.2.2 对周边环境保护要求不高,且地下障碍物较多,顶进距离较短等情况,可选择敞开式顶管。4.2.3 敞开式顶管的工具头宜采用网格式结构,网格的具体尺寸应根据管径和地质情况等确定。4.2.4 对直
16、径较大的敞开式顶管,在满足开挖面稳定条件下,宜采用机械挖土的方式。4.2.5 敞开式顶管的管内出土方式应根据管径和顶进距离选择有轨电瓶车或泥水转换器出泥。4.3 土压平衡式顶管机4.3.1 土压平衡顶管机系统应包括切削搅拌系统、壳体系统、动力系统、测量系统、螺旋输送系统、液压系统、电气系统等。4.3.2 土压平衡式顶管机的主要技术参数应符合表4.3.2的规定。表4.3.2土压平衡式顶管机的主要技术参数序号项目要求1刀盘最大转速控制刀盘外径线速度15m/min-25mmin2扭矩系数203最大纠偏角度2.04机头灵敏度0.81.5注:土压平衡式机头灵敏度公式为如L,其中L为土压平衡式顶管机前壳体
17、长度(m),%为土压平衡式顶管机外径(m)4.3.3 土压平衡式顶管机适用于内径160Omm4000mm的顶管施工。4.4 泥水平衡式顶管机4.4.1 泥水平衡式顶管机系统应包括切削搅拌系统、壳体系统、动力系统、测量纠偏系统、电器控制系统、进排泥系统、液压系统等。4.4.2 泥水平衡式顶管机的主要技术参数应符合表4.4.2的规定。表4.4.2泥水平衡式顶管机的主要技术参数序号项目要求1刀盘最大转速控制刀盘外径线速度15m/min-25mmin2扭矩系数15-253纠偏油缸总推力控制刀盘面积1OOOkN-1200kN4最大纠偏角度2.0。2.5。5机头灵敏度0.7-1.1注:泥水平衡式机头灵敏度
18、公式为加L,其中L为泥水平衡式顶管机前壳体长度(m),加为泥水平衡式顶管机外径(m)o4.4.3 对于复杂地层且在透水地层中顶进的顶管机,宜通过局部加气压等辅助措施排除障碍物。4.4.4 面板式泥水平衡顶管机应根据不同地层确定刀盘开口率和进泥口开口大小,同时确定刀具的布置和选型。4.4.5 对于透水性强的地层,应建立泥水系统在开挖面形成泥膜,保持地层稳定。4.4.6 泥水平衡式顶管机适用于内径80Omm4000mm的顶管施工。4.5 岩石顶管机4.5.1 岩石顶管机的平衡模式、刀盘的形式和刀具布置应根据穿越的岩石特点确定。地质条件较复杂时应设置人闸系统,处理施工过程中出现的异常情况。4.5.2
19、 岩石顶管机应符合下列规定:1配置复合刀盘;2具有开仓换刀功能;3具有泥水平衡模式;4具有破碎功能;5必要时配置人闸及高压气输送系统。4.5.3 复合刀盘全截面布设的滚刀的间距应满足以下条件:S=2PRtana1+b=2tana1b(4.5.3)式中:S滚刀间距(mm);PR切入深度(mm);切岩石压裂角,可取18。30。;a岩石破裂宽度(mm);b滚刀刀刃顶部宽度(mm)n刀盘转速(r/min);Vz顶进速度(mm/min)。4.5.4 滚刀的配置应符合下列规定:1滚刀刀刃高度应比其他刮刀高15mm20mm;2整个刀盘的滚刀应对称布置,避免偏侧布置;3每个滚刀应可从机头土压仓内方便拆装;4滚
20、刀刀刃磨损量超过生产厂家对刀刃的规定值时必须更换。4.5.5 复合刀盘切削直径应根据地质条件确定,宜比顶管机外径大40mm80mm.4.5.6 岩石顶管机配置人闸时,应配置相应的气压接口、阀门、压力检测仪表和观察窗口等设施。4.5.7 气压仓段的配置应与顶管机相匹配,且应符合压力容器的技术要求,气压系统应具备2套高压气管路。5管材与管道接口5.1 一般规定5.1.1 顶管管材材质应根据设计要求、管道用途、管材特性及工程具体情况确定。5.1.2 管节制作必须经过设计确定管节的几何及物理参数、基本尺寸、接口型式、技术要求等。5.1.3 管节投入生产前应组织生产厂家进行技术交底。制作大型钢筋混凝土管
21、、预应力钢筒混凝土管时,每套模具宜进行不少于3节管节的生产试制,试制管节应检验符合要求后再投入正式生产。5.1.4 管节出厂前应对合格的管节进行标识,标识内容应包括企业名称、产品商标、产品标志以及生产日期。5.1.5 顶管接头用的橡胶密封圈材料性能应符合设计要求。在遇有含油的地下水部位,宜选用丁晴橡胶;在含油弱酸弱碱地下水时宜选用氯丁橡胶;遇霉菌侵蚀时宜选用防霉等级二级及以上的橡胶;在平均气温低的部位,宜选用三元乙丙橡胶。5.2 .6顶管接头处的传力面应设置环形木衬垫板。木衬垫板应符合下列规定:1木衬垫板应选用质地均匀有弹性的松木、杉木或胶合板;2木衬垫板在满足传力要求的同时,尚应满足强度和变
22、形要求;3木衬垫板厚度宜为8mm30mm,应根据管道直径和曲率半径确定;4钢筋混凝土管、预应力钢筒混凝土管的木衬垫板外径应与管插口橡胶密封圈槽口齐平,内径应比管道内径大20mm;玻璃纤维增强塑料夹砂管的木衬垫板外径应等于接头的最小外径,内径宜比管道内径大2mm。5.2 钢管5.2.1 顶管钢材的规格和性能应符合现行国家标准碳素结构钢GB/T700的要求。5.2.2 卷制钢管的长度和焊接要求应符合下列规定:1卷制钢管的长度宜为钢板定尺宽度的倍数,同一横断面内宜采用一条纵向焊缝;2管节内、外直缝宜采用埋弧自动焊进行焊接;采用埋弧自动焊时,拼缝两端应装引弧板及收弧板,并在焊接后切除,切除时不应损伤焊
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