扬州职业大学毕业设计（论文）
后背墙面卧铁15×46cm20002台320t顶镐500C10砼基础横向顶铁竖向30#工字钢密排20×20cm 横方木
图2 顶管后背图
顶管利用坑壁土体作后背，后背所能承受的最大的顶力取决于顶管管道所能承受的最大顶力，在最大顶力确定后，据此可进行后背的结构设计。后背的尺寸主要取决于管径大小和后背土体被动土压力。所设计的后背具有充分的强度、刚度、且后背墙表面要平直 。 1）后背墙布置 顶管后背采混凝土浇制 2）后背墙核算
工作坑后备的受力分析见右图：
反力R应为总推力P的1.2～1.6倍,确保安全。 后背墙每米宽度上的被动土压力： P被=0.5×rh2 ×KP+2chKP0.5
=0.5×19×6.25×5.26+2×7.8×2.5×2.29 =401.62kN/m 总被动土压力
R总= P被 × B×H=401.62×4×2.5
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= 4016kN 式中：
P被：每米宽度上的被动土压力（kN/m） R总 总的被动土压力kN
?：土的容重（kN/m3）取19 KN/m3 h：后背墙的高度（m）取3m B：后座墙的宽度 取4m
KP：被动土压系数 KP= tg2(45?+31.7?/2) c：土的内聚力（kPa）取7.8 kN/m2 R/P=4016/1982 =2.03,可确保安全。
图3 后座的受力分析 ④起重架 下管起重架采用5吨行车。 ⑤设备安装 a.工作井导轨安装
1）导轨的作用是引导管节按设计的中心线和坡度顶进，导轨安装时必须安装牢固，满足管节中心高程及坡度的要求, 导轨面标高与管子内管底面的标高相等。 2）本工程导轨为双排120工字钢、[20槽钢焊接而成，导轨为预制加工。 3）导轨安装利用测量仪器监控，导轨安装允许偏差为轴线位置：左右3mm；顶面高程：0～+3mm；两轨内距：±2mm。 b.千斤顶安装
本工程采用2台200t的千斤顶。千斤顶固定在支架上，并与管道中心的垂线
后座的受力分析
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对称，要求其合力的作用点与管壁反作用力作用点在同一轴线上，防止产生顶进偏差。根据施工经验，千斤顶的着力点作用在管节垂直直径的1/4～1/5为宜。。 c.顶铁的安装
1）顶铁是顶进管道时，千斤顶与管道端部之间临时设置的传力构件。其作用是将一组千斤顶的合力，通过顶铁均匀地分布在管端，并起调节千斤顶与管端之间距离的作用。顶铁可分为环形顶铁和u形顶铁两种，本标段用U型顶铁。 2）安装顶铁时，顶铁与导轨之间、顶铁与顶铁之间的接触面，要擦拭干净，防止接触不良，相互滑动。安装后，要使千斤顶轴线、顶铁轴线和管道的轴线相互平行。顶铁轴线必须与管道中心的垂线对称，避免顶力产生偏心，导致“崩铁”。顶铁拼装后要进行锁定。
3）顶铁与管口之间垫缓冲材料联接（胶合板），使顶力均匀地分布在管端。 4）安装后的顶铁轴线与管道轴线平行、对称，顶铁与导轨和顶铁之间的接触面不得有泥土、油污。顶铁要原地足够的刚度，顶铁单块放置时能够保护稳定，顶铁的相邻面互相垂直，顶铁上有锁定装置。顶铁与管口之间采用缓冲材料衬垫。 5）管节未进入土层前，接口外侧垫麻丝、油毡或木垫板，管口内侧留有10～20mm的空隙；顶紧后两管间的孔隙宜为10～15mm。 (4)试运转
① 操作工人:操作工作均应经培训上岗，有特种作业上岗证并经项目部培训合格后方可上岗作业。
② 安全防护装备、设施、安全用品使用，如安全帽的配戴、安全绳的使用，吊钩保护器的使用，吊装钢丝绳绑扎固定、坑内上下扶梯的使用等进行演练，合格后方可使用。
③ 顶进设备、工作平台及起重架：顶进设备即千斤顶安装完成后，进行加压和卸载试验，检查千斤顶行程是否达到设计要求的标准，泵管是否有漏油现象发生，顶铁等规格型号是否满足顶进作业要求和受力要求，合格后方可使用。
（5）顶管
① 顶管采用D1000钢管顶管，焊接接口。 ② 顶力计算及顶镐选择 1)计算总顶力：
P＝f×r×D1[2H+(2H+D1)tg2(45°-φ/2)+ w/rD1]×L+Pf
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＝0.14×19×1.0[2×6+(2×6+1.0) tg2(45°-31.7°/2)+2.9/(19×1.0)]×60+0 ＝1982 KN 式中：
P—计算总顶力，kN；
r—管道所处土层的重力密度 取19kN/m3； D1—管道的外径，取1m；
H—管道顶部以上覆盖土层的厚度，取6m； φ—管道所处土层的内磨擦角，取31.7°； ω—管道单位长度的自重，取2.9 kN/m； L—管道的计算顶进长度，取60m；
f—顶进时，管道与周围土层之间的内磨擦系数，取0.14。 选用2台200吨顶镐（行程1.2m）。 ③施工顺序
a.导轨、后背完成顶管设备安装就位后，即可进行顶进工作。将第一节管下至导轨上，校核导轨的中线和高程以及坡度，合格后即可顶进。
b.第一节管安放合格后，管前端安装钢刃角→开启高压油泵、千斤顶工作→管道顶入土内300mm停止顶进，进行人工掏土作业，到管前端钢刃角边止→开启高压油泵再顶进300mm→人工的掏土，以上操作反复进行，最终达到全部顶完。 ④顶进
a.由于本工程顶管穿越的障碍物为路面，所以在顶管作业中必须严格遵守“先顶后挖”的原则，严禁超挖。人工掏土必须先上部后下部，挖土坡度不得大于60°，以防止塌方事故。
b.管前掏土距离50cm/镐，管顶超挖不超过1.5cm，管下部135°范围内严禁超挖。出土有固定的出土方向，出土采用专用运土斗车，每处二台交替使用。斗车行进由卷扬机拉动，斗车装土运到工作坑内后由升降滑动组设备吊到自然地面，按固定的出土方向，堆入在规定的弃土场。
c.施工人员应协调配合，随时清走坑上堆土。顶进过程中，应随时进行高程和中心的校核测量。
d.对顶管施工，在两管端相距100cm时，在两管端中心挖一个小洞，贯通后，校核两管的中心线，做最终纠偏、对口。
e.顶进过程中，要随时检查顶铁情况，特别注意顶铁摆放是否直顺、换放顶
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铁时，要用1.2米的长铁。200×300型顶铁双行每镐顶进长度不大于2.5米。
f.顶管结束后，检查管口部位焊接质量，检查有无空洞、漏焊、气孔、夹渣等现象。并做管道严密性试验。 ⑤测量、纠偏 a.顶进高程测量
首先在顶管工作坑内设置3个稳固的临时水准点，每次高程测量都要进行闭合检验。在第一节管入土时，高程测量间隔为30cm/次。特别注意第一管节的末端高程的测量，以掌握首节管坡度。在以后的正常顶进中，测量间隔放大至50cm/次。
每顶完一程后，对前端进行水平测量，若发现“扎头”或“抬头”问题，认真作记录，为下一程顶进时纠正提供依据。 b.中心偏差测量
中心测量采用经纬仪定位。
在顶管的前端及最后端管内顶部标注顶进中心轴标尺，用经纬仪测量每顶一程的左右偏差变化，认真作顶进测量记录，为下一程顶进时纠偏调整提供依据。 c.纠偏
误差校正应逐步进行，测量密度增加到10cm～20cm/次。
视管道偏差量采用超挖纠偏和顶土纠偏。超挖纠偏一般在1～2cm偏差时采用，在管子偏向的反侧适当超挖，而在偏向侧留土坎，形成阻力，使管在顶进中向阻力小的超挖侧偏向。
顶土纠偏适用于偏差大于2cm的情况，用方木顶在管子偏离中心一侧的外管壁上，另一端在垫有钢板或木板的管前土壤上，经顶镐施力，使管子得到校正。 D1000顶管允许偏差见表 1 。
表 1 顶管允许偏差
序号 项目 允许偏差（mm） ≤30 +10 -20 ≤10 检验频率 范围 每节管 每节管 每个接口 点数 1 1 1 测量并检查测量记录 用水准仪检查 用尺量 检验方法 1 中线位移 2 管内底高程 3 相邻管间错口 工具管开始顶进5～10m的范围内，允许偏差为：轴线位置3mm，高程0～+3mm。
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