CN103855650A - 专用于对电力顶管的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种专用于对电力顶管的施工方法，包括以下步骤：工作坑施工、提升设备安装、轨道安装、顶进、洞口加固、注浆回填。该施工方法采用顶管施工工艺，能够尽量减少对道路的影响，保证道路的通畅，对周边的环境影响小，能够进行昼夜施工，能够进行连续的施工，施工质量稳定。

Description

专用于对电力顶管的施工方法

技术领域

本发明涉及一种施工方法，尤其是涉及一种专用于对电力顶管的施工方法，属于电力施工领域。

背景技术

电力是以电能作为动力的能源。发明于19世纪70 年代，电力的发明和应用掀起了第二次工业化高潮。成为人类历史18世纪以来，世界发生的三次科技革命之一，从此科技改变了人们的生活。即使是当今的互联网时代我们仍然对电力有着持续增长的需求，因为我们发明了电脑、家电等更多使用电力的产品。不可否认新技术的不断出现使得电力成为人们的必需品。20世纪出现的大规模电力系统是人类工程科学史上最重要的成就之一，是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电力生产与消费系统。当今是互联网的时代，我们仍然对电力有着持续增长的需求，因为我们发明了电脑、家电等更多使用电力的产品。通常人们在进行电力施工时，需要搭设专门的路障然后进行封闭施工，防止出现安全事故，但是在一些主要的交通干道，由于交通压力或者人流、车流情况，不便于封闭施工，这就给传统的电力施工造成了困难。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有电力施工在一些特定的路段不能进行封闭施工后出现的施工困难的问题，设计了一种专用于对电力顶管的施工方法，该施工方法采用顶管施工工艺，能够尽量减少对道路的影响，保证道路的通畅，对周边的环境影响小，能够进行昼夜施工，能够进行连续的施工，施工质量稳定。

本发明的目的通过下述技术方案实现：专用于对电力顶管的施工方法，线管长度为40m，方涵为40m，全长80m，设有一个主顶坑，1个接收坑，包括以下步骤：

（a）工作坑施工：挖掘工作坑，工作坑的宽度、长度、深度与顶管直径之间为12:6:4:1，在喷射混凝土做的工作坑内，后背墙采用钢筋混凝土整体浇注，宽度与工作坑净尺寸相等，后背墙平面一定与水平面垂直，安放基坑导轨时，其前端尽量靠近洞口，左右两侧可以用槽钢支撑，导轨高程比高程提高20—30mm，测量仪器的安装在其它设备安装之后进行，激光导向仪安放在与管线顶进方向中心一致位置，顶管工作坑采用浅埋暗挖做竖井方法逆做施工，其施工方法如下：第一步挖槽按一般土质考虑，先挖0.75m深，做300*300混凝土暗梁作为立柱梁，直至挖至坑底；焊两层钢筋排网喷射混凝土，混凝土标号为C25，混凝土厚度为200mm，继续往下挖；当挖深够1.2米时做第一道混凝土圈梁，继续挖土，每1.0m做一道混凝土圈梁；

（b）提升设备安装：根据顶力计算，顶镐选用500t和1800t行程为0.7m双作用液压式千斤顶，每个工作井内设置2台顶镐，工作井后背为混凝土及后背铁组合结构，浇注30cmC25混凝土加30cm后背铁工作井后背施工时必须保证其垂直，由于顶进长度较大，护铁均选择圆形钢护铁，工作井内导轨基础采用横排方木、上安钢轨的形式，导轨选用30号轻型钢轨，两轨平行、等高，与基础中预设钢板焊接；

（c）轨道安装：工作坑平台主梁采用Ⅰ45型钢4根，两端搭设长度不少于2.5m，梁下加垫15*15mm方木，主梁之间加焊25#工字钢作为横梁，以保持稳定，中间两根纵横梁，两纵梁与活动平台导轨垂直，梁上铺方木或大板，台面要平整，并基本水平与周围自然地面应高出300mm以上，台口尺寸：长=管长+500mm，宽=管外径+300mm，活动平台安装在台口上用100mm的槽钢或者工字钢作导轨，导轨与台面固定牢固，活动方向要与进管方向相反，工作棚为装配式结构，人工配合吊车支搭，棚架中心要与台口中心垂直，四脚要支在槽钢上，并焊好档铁，以防滑动，两台卷扬机的水平钢丝绳，应与工作坑纵向平行，滑轮应与平台纵横梁联结牢固，必要时加设地锚，平台满铺150??150mm方木，工作平台的下管和出口应设活动平台和防护栏；

（d）顶进：管前加设护口铁依靠工作坑内的千斤顶推挤，混凝土管前端将土挤密，通过卷扬机吊装下管，顶进前先把第一节管顶进，利用工作坑内的动力设备将混凝土管贯入土中后，继续顶进，液压千斤顶回镐，开动工作井内主千斤顶将管子顶进，依次循环往复操作，为保证方涵顶进顺利，滑板应具备足够的刚度和稳定性因此滑板下必须间隔一定距离配有锚梁与滑板形成整体，滑板厚度大于200mm，并配制构造钢筋网，滑板中心与方涵中心一致，方涵与滑板之间加一层油毡并撒上滑石粉作为隔离措施，在滑板两侧设置导向墩，作为纠偏受力依托，导向墩与滑板梁形成整体，间隔3000-4000mm，其内侧与钢筋混涵箱中心线平行，伸入滑板下600-800mm，高于滑板200mm以上，内侧表面设予埋铁件；

（e）洞口加固：开洞口之前，沿洞口上部180°范围内顺管方向打入长2 m的注浆花管，打入深度不小于1.5 m，当工具管全部入土后，利用预埋好的注浆花管向土内注入水泥浆，注浆压力不超过0.2Mpa，花管间距300mm；

（f）注浆回填：回填注浆压力控制在0.2～0.3Mpa，水泥粉煤灰配比1：3，管内注浆，以压力控制，管道接口处封闭采用聚胺脂密封膏。

根据下式对污水管顶力进行计算：

Fo=13.2ΠBcN =13.2*3.1415926*1.2*13=646.917KN

Fo---初始推力（KN）

Bc---管外径（m）

N----标准贯入值

Bt= Bc+0.1=1.2+0.1=1.3m

Bt---挖掘的直径（m）

Be---管顶土的扰动宽度

φ----内摩擦角（由地勘报告取6.93°）

Be=2.886m

μ=tg（φ）=0.122

μ---土的摩擦系数

Ce=Be/2Kμ{1-e-(2Kμ/ Be)H}=1/0.188{0.456}=2.425(m)

k---土的太沙基侧向土压系数，取1.

Ce---土的太沙基荷载系数

H----管顶以上覆土深度

We=(r-2c/Be)Ce={18.28-(2*19.86)/2.886}*2.425=10.954kpa

r---土的容重（由地勘报告取18.28KN/㎡）

c---粘聚力（由地勘报告取19.86kpa）

We---管顶上方土的垂直载荷（kpa）

i=0.65-0.1H=0.65-0.1*3.237=0.3263

p=[2p’(1+i)]/[B(a+2Htgθ)] =18.354 

p---地面的动载荷（kpa）

p’ ---汽车单只后轮荷载（取100kpa）

i---冲击系数

B---车身宽度（取2.75m）

a---车轮接地宽度（取0.2m）

θ---车轮分布角度（45°）

q=We+p=10.954+18.354=29.308

μ’ =tg(φ/2)=0.0605

μ’ ---管与土之间的摩擦系数

F=Fo+[(πBcq+W) μ’ +πBcC’ ]L=3938.157（KN）

F---总推力（KN）

W---每米管的重力（12KN/m）

C’ ---管与土之间的粘聚力（由勘测报告取19.86kpa）

L---推进长度（40m）

根据下式对雨水方涵顶力进行计算

Fo=13.2ΠBcN =13.2*3.1415926*3.92*13=2113.261KN

Fo---初始推力（KN）

Bc---管外径（m）

N----标准贯入值

Bt= Bc+0.1=3.92+0.1=4.02m

Bt---挖掘的直径（m）

Be---管顶土的扰动宽度

φ----内摩擦角（由地勘报告取25.96°）

Be=7.253m

μ=tg（φ）=0.487

μ---土的摩擦系数

Ce=Be/2Kμ{1-e-(2Kμ/ Be)H}=1.646(m)

k---土的太沙基侧向土压系数，取1

Ce---土的太沙基荷载系数

H----管顶以上覆土深度（由图纸取1.86m）

We=(r-2c/Be)Ce={18.59-(2*17.8)/7.253}*1.646=22.52kpa

r---土的容重（由地勘报告取18.59KN/㎡）

c---粘聚力（由地勘报告取17.8kpa）

We---管顶上方土的垂直载荷（kpa）

i=0.65-0.1H=0.65-0.1*1.86=0.464

p=[2p’ (1+i)]/[B(a+2Htgθ)] =27.161 

p---地面的动载荷（kpa）

p’ ---汽车单只后轮荷载（取100kpa）

i---冲击系数

B---车身宽度（取2.75m）

a---车轮接地宽度（取0.2m）

θ---车轮分布角度（45°）

q=We+p=22.52+27.161=49.681

μ’ =tg(φ/2)=0.231

μ’ ---管与土之间的摩擦系数

F=Fo+[(πBcq+W) μ’ +πBcC’ ]L=16562.542（KN）

F---总推力（KN）

W---每米管的重力（3KN/m）

C’ ---管与土之间的粘聚力（由勘测报告取19.86）

L---推进长度（40m）

综上所述，本发明的有益效果是：该施工方法采用顶管施工工艺，能够尽量减少对道路的影响，保证道路的通畅，对周边的环境影响小，能够进行昼夜施工，能够进行连续的施工，施工质量稳定。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例1：

专用于对电力顶管的施工方法，包括以下步骤：

工作坑施工：根据本工程特点，结合实际情况，雨水管线和污水管线合并为一

个工作坑挖掘工作坑，工作坑的宽度为12000mm、长度6000mm、深度4000mm，顶管直径为1000mm，如果土质不稳定，影响施工安全坑壁稳定性要求，工作坑及接受坑均采用锚喷支护，在喷射混凝土做的工作坑内，后背墙采用钢筋混凝土整体浇注，宽度与工作坑净尺寸相等，后背墙平面一定与水平面垂直，安放基坑导轨时，其前端尽量靠近洞口，左右两侧可以用槽钢支撑，因管子很重，导轨高程要比要求高程提高20—30mm，压缩下沉后与设计高度相同，测量仪器的安装在其它设备安装之后进行，尤其是水平仪和测距仪应与其他设备无干扰，不受顶管受力变形而移动。激光导向仪安放在与管线顶进方向中心一致位置，随时准备对顶管进行导向。顶管工作坑采用浅埋暗挖做竖井方法逆做施工，其施工方法如下：第一步挖槽按一般土质考虑，先挖0.75m深，做300*300混凝土暗梁作为立柱梁，直至挖至坑底；焊两层钢筋排网喷射混凝土，混凝土标号为C25，混凝土厚度为200mm，继续往下挖；当挖深够1.2米时做第一道混凝土圈梁，继续挖土，每1.0m做一道混凝土圈梁；

提升设备安装：根据顶力计算，顶镐选用500t和1800t行程为0.7m双作用液压式千斤顶，每个工作井内设置2台顶镐，工作井后背为混凝土及后背铁组合结构，浇注30cmC25混凝土加30cm后背铁工作井后背施工时必须保证其垂直，由于顶进长度较大，护铁均选择圆形钢护铁，工作井内导轨基础采用横排方木、上安钢轨的形式，导轨选用30号轻型钢轨，两轨平行、等高，与基础中预设钢板焊接；

轨道安装：工作坑平台主梁采用Ⅰ45型钢4根，两端搭设长度不少于2.5m，梁下加垫15*15mm方木，主梁之间加焊25#工字钢作为横梁，以保持稳定，中间两根纵横梁，两纵梁与活动平台导轨垂直，梁上铺方木或大板，台面要平整，并基本水平与周围自然地面应高出300mm以上，台口尺寸：长=管长+500mm，宽=管外径+300mm，活动平台安装在台口上用100mm的槽钢或者工字钢作导轨，导轨与台面固定牢固，活动方向要与进管方向相反，工作棚为装配式结构，人工配合吊车支搭，棚架中心要与台口中心垂直，四脚要支在槽钢上，并焊好档铁，以防滑动，两台卷扬机的水平钢丝绳，应与工作坑纵向平行，滑轮应与平台纵横梁联结牢固，必要时加设地锚，平台满铺150??150mm方木，工作平台的下管和出口应设活动平台和防护栏；方涵的预制在满足设计要求同时还应增设纵向加强钢筋，以提高方涵整体刚度，在千斤顶作业面增设予埋铁件，以防止受力面局部承压破坏，在方涵前端设予埋铁件，以便焊接成钢刃角，钢刃角一般厚度18-20mm，长度一般取千斤顶一个行程，800-1200mm。方涵混凝土振捣密实，养护时间不宜少于14d，还应对方涵周围侧面及顶面进行润滑处理，尽可能降低方涵与土体的磨擦阻力。预制方涵前端刃角应向外保持宽度正误差，不应出现前窄后宽现象，底板前端下部应根据土质情况确定设置长为1-1.2m的船头坡, 坡度为5-10%。顶涵作业结束后，应对两段砼构筑物前端壁端进行凿除，露出墙壁钢筋，在墙体中间周围凿出凸台或踏步台。如设膨胀橡胶条，钢筋焊接连接，浇筑砼，成型后外壁进行防水处理。

顶进：管前加设护口铁依靠工作坑内的千斤顶推挤，混凝土管前端将土挤密，形成一定阻力，防止管前塌方，散落在管道内的土，由人工将土清除，通过卷扬机吊装下管，顶进前先把第一节管顶进，利用工作坑内的动力设备将混凝土管贯入土中后，继续顶进，挤入管道内的土由人工清除，液压千斤顶回镐，开动工作井内主千斤顶将管子顶进，依次循环往复操作，混凝土管中的土，由人工装车，用小车运出至工作井内，在工作井由电动葫芦吊出工作井，再卸至临时存土场，然后用汽车运至指定弃土点，为保证方涵顶进顺利，滑板应具备足够的刚度和稳定性因此滑板下必须间隔一定距离配有锚梁与滑板形成整体，滑板厚度大于200mm，并配制构造钢筋网，滑板中心与方涵中心一致，方涵与滑板之间加一层油毡并撒上滑石粉作为隔离措施，目的一是避免方涵与滑板粘接，而是减小摩擦力，在滑板两侧设置导向墩，作为纠偏受力依托，导向墩与滑板梁形成整体，间隔3000-4000mm，其内侧与钢筋混涵箱中心线平行，伸入滑板下600-800mm，高于滑板200mm以上，内侧表面设予埋铁件；

洞口加固：开洞口之前，沿洞口上部180°范围内顺管方向打入长2 m的注浆花管，打入深度不小于1.5 m，当工具管全部入土后，利用预埋好的注浆花管向土内注入水泥浆，注浆压力不超过0.2Mpa，花管间距300mm；

注浆回填：回填注浆压力控制在0.2～0.3Mpa，水泥粉煤灰配比1：3，管内注浆，以压力控制，管道接口处封闭采用聚胺脂密封膏。

管道顶进过程中必须随掏随顶，随顶随测，中心、高程顶进300mm一侧，当发现管道偏差为+2、-4或偏差有增大趋势时，要立即采取纠偏措施，边纠偏边校正时缓缓进行，使管在计算范围内渐渐恢复到设计轴线上。

沿管道中心线和与之垂直方向布控观测点，在顶管前测量原始地面高程，随着顶管的进行施工而定期测量其地面高程变化值和沉降值。顶管工作井和接收井的出入洞口采取注浆加固技术进行补强，防止洞口塌陷。

回填土方：还土土方尽可能集中堆放。回填土方前，必须清除基底冰雪、冻土层，回填土不得含有直径大于100mm的冻块。还土时，做到当日填土当日夯实；如需继续上还时，在已还好的下层土上用双层岩棉被保温过夜。沟槽还土时，受冻的沟槽槽帮必须劈掉，清除干净后方可回填。每层铺土厚度比常温施工时减少20%～25%。

考虑到在顶管过程中为防止主路下沉及塌陷，杜绝该突发事件的发生，保证车流量畅通，我单位采取在主路上满铺钢板，厚度为2cm, 其长为40m，宽为10m，共计400m2，直到顶管工程结束。

利用本方法，能够对电力进行顶管施工，减少对主要交通干道的封闭，不影响城市的交通，保证道路的通畅，对周边的环境影响小，能够进行昼夜施工，能够进行连续的施工，施工质量稳定。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术、方法实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.专用于对电力顶管的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（a）工作坑施工：挖掘工作坑，工作坑的宽度、长度、深度与顶管直径之间为12:6:4:1，在喷射混凝土做的工作坑内，后背墙采用钢筋混凝土整体浇注，宽度与工作坑净尺寸相等，后背墙平面一定与水平面垂直，安放基坑导轨时，其前端尽量靠近洞口，左右两侧可以用槽钢支撑，导轨高程比高程提高20—30mm，测量仪器的安装在其它设备安装之后进行，激光导向仪安放在与管线顶进方向中心一致位置，顶管工作坑采用浅埋暗挖做竖井方法逆做施工，其施工方法如下：第一步挖槽按一般土质考虑，先挖0.75m深，做300*300混凝土暗梁作为立柱梁，直至挖至坑底；焊两层钢筋排网喷射混凝土，混凝土标号为C25，混凝土厚度为200mm，继续往下挖；当挖深够1.2米时做第一道混凝土圈梁，继续挖土，每1.0m做一道混凝土圈梁；

（b）提升设备安装：根据顶力计算，顶镐选用500t和1800t行程为0.7m双作用液压式千斤顶，每个工作井内设置2台顶镐，工作井后背为混凝土及后背铁组合结构，浇注30cmC25混凝土加30cm后背铁工作井后背施工时必须保证其垂直，由于顶进长度较大，护铁均选择圆形钢护铁，工作井内导轨基础采用横排方木、上安钢轨的形式，导轨选用30号轻型钢轨，两轨平行、等高，与基础中预设钢板焊接；

（c）轨道安装：工作坑平台主梁采用Ⅰ45型钢4根，两端搭设长度不少于2.5m，梁下加垫15*15mm方木，主梁之间加焊25#工字钢作为横梁，以保持稳定，中间两根纵横梁，两纵梁与活动平台导轨垂直，梁上铺方木或大板，台面要平整，并基本水平与周围自然地面应高出300mm以上，台口尺寸：长=管长+500mm，宽=管外径+300mm，活动平台安装在台口上用100mm的槽钢或者工字钢作导轨，导轨与台面固定牢固，活动方向要与进管方向相反，工作棚为装配式结构，人工配合吊车支搭，棚架中心要与台口中心垂直，四脚要支在槽钢上，并焊好档铁，以防滑动，两台卷扬机的水平钢丝绳，应与工作坑纵向平行，滑轮应与平台纵横梁联结牢固，必要时加设地锚，平台满铺150??150mm方木，工作平台的下管和出口应设活动平台和防护栏；

（d）顶进：管前加设护口铁依靠工作坑内的千斤顶推挤，混凝土管前端将土挤密，通过卷扬机吊装下管，顶进前先把第一节管顶进，利用工作坑内的动力设备将混凝土管贯入土中后，继续顶进，液压千斤顶回镐，开动工作井内主千斤顶将管子顶进，依次循环往复操作，为保证方涵顶进顺利，滑板应具备足够的刚度和稳定性因此滑板下必须间隔一定距离配有锚梁与滑板形成整体，滑板厚度大于200mm，并配制构造钢筋网，滑板中心与方涵中心一致，方涵与滑板之间加一层油毡并撒上滑石粉作为隔离措施，在滑板两侧设置导向墩，作为纠偏受力依托，导向墩与滑板梁形成整体，间隔3000-4000mm，其内侧与钢筋混涵箱中心线平行，伸入滑板下600-800mm，高于滑板200mm以上，内侧表面设予埋铁件；

（e）洞口加固：开洞口之前，沿洞口上部180°范围内顺管方向打入长2 m的注浆花管，打入深度不小于1.5 m，当工具管全部入土后，利用预埋好的注浆花管向土内注入水泥浆，注浆压力不超过0.2Mpa，花管间距300mm；

（f）注浆回填：回填注浆压力控制在0.2～0.3Mpa，水泥粉煤灰配比1：3，管内注浆，以压力控制，管道接口处封闭采用聚胺脂密封膏。