DB13 T 2815-2018 顶管工程施工及验收技术规程.pdf
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1、ICS 93.020 P 20 DB13 河北省 地方标准 DB 13/T 2815 2018 顶管工程施工及验收技术规程 Specifications for construction and accepttance of pipe jacking 2018 - 09 - 21 发布 2018 - 10 - 21 实施 河北省质量技术监督局 发布 DB13/T 2815 2018 I 目 次 前 言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 基本规定 . 3 5 材料 . 4 6 顶 力、扭矩和中继间数量计算 . 6 7 顶管机选型 . 8 8 工作
2、井施工 . 8 9 顶进施工 . 15 10 顶管工程质量验收 . 20 附录 A(资料性附录) 各种顶管机的地质适用表 . 26 附录 B(规范性附录) 检验批质量验收记录表 . 27 DB13/T 2815 2018 II 前 言 本标准按照 GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准由廊坊市质量技术监督局提出。 本标准起草单位:中国石油天然气管道科学研究院有限公司、中国石油管道局工程有限公司第四 分公司(穿越分公司)、中国地质大学(武汉)。 本标准主要起草人员 : 张宝强、江勇、李胜新、焦如义、马保松、常喜平、刘厚平、张效铭、赵 忠刚、刘艳利、周号、郅永强、张倩、隋付东。 DB1
3、3/T 2815 2018 1 顶管工程施工及验收技术规程 1 范围 本标准规定了顶管工程术语和定义、基本规定、材料 、 顶力 、扭矩 计算 和中继间 数量计算 、 顶管 机选型、工作井施工、顶进施工及质量验收的技术要求。 本标准适用于采用顶管技术穿越各类管道的施工和工程验收。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 700 碳素结构钢 GB/T 11836 混凝土和钢筋混凝土排水管 GB/T 12897 国家一、二等水准测量规范 GB/T 21
4、238 玻璃纤维增强塑料夹砂管 GB/T 21492 玻璃纤维增强塑料顶管 GB 50141 给水排水构筑物工程施工及验收规范 GB 50202 建筑地基基础工程施工质量验收规范 GB 50268 给水排水管道工程施工及验收规范 GB 50424 油气输送管道穿越工程施工规范 CECS 246 给水排水工程顶管技术规程 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 顶管 pipe jacking 借助顶推装置,将管道在地下逐节顶进的非开挖施工技术。 CECS 246,术语 2.1.1 3.2 工作井 working shaft 用顶管施工时,从地面竖直开挖至管道底部的辅助通道 ,也称为
5、工作坑、竖井等。顶管始发端放 置顶进设备并进行顶进作业的空间结构称为始发井,顶管终端接收顶管机的空间结构称为接收井。 GB 50268,术语 2.0.19 3.3 DB13/T 2815 2018 2 后背墙 reaction wall 始发井中承受顶力的墙体。 GB 50424,术语 2.0.20 3.4 顶管机 jacking machine 安装在顶进管道最前端用于掘进、防坍塌、出泥和导向等的顶管装置。 CECS 246,术语 2.1.10 3.5 主顶站 main jacking station 设置在始发井内并向顶进管道尾端施加推力的 装置。 CECS 246,术语 2.1.11 3
6、.6 中继间 intermediate jacking station 为控制最大 顶力而 设置 在 管道中间 的 续顶机构。 CECS 246,术语 2.1.5 3.7 土压平衡式施工法 earth pressure balance shield method 通过控制使掘进面土层的地下水压力和土压力处于一种平衡状态,掘进机的推进与排土量所占的 体积平衡,以保持掘削面稳定的一种施工方法。 GB 50424,术语 2.0.24 3.8 泥水平衡式施工法 slurry shield tunneling method 通过直接或间接的对泥水舱压力进行控制,达到与掘进面土压、水压的平衡,以保持掘削面
7、稳定 的一种施工方法。 GB 50424,术语 2.0.23 3.9 泥水加压(气压)平衡式施工法 slurry and air shield tunneling method 通过向泥水舱内加压缩空气和改变泥水舱内泥浆流量、压力,共同对泥水舱压力进行控制,达到 与掘进面土压、水压的平衡,以保持掘削面稳定的一种施工方法。 3.10 顶力 jacking force 推进整个管道系统和相关机械设备向前运动的 作用力。 3.11 润滑减阻 lubrication DB13/T 2815 2018 3 顶管施工过程中,向管道和地层之间的环状间隙中注入减阻润滑浆液,形成一个比较完整的连续 的润滑膜,达
8、到润湿管道,减小管道顶进摩擦阻力的效果。 4 基本规定 4.1 顶管施工应配备项目经理、技术负责人、技术员、安全员、质检员、顶管机操作员、泥浆工、起 重工、测量员、焊工、电工、无损探伤检测员等主要施工人员。特种作业人员应按要求持证上岗。 4.2 施工单位应建立、健全施工技术、质量、安全生产等管理体系,制订各项施工管理规定,并贯彻 执行。 4.3 施工单位应熟悉业主或设计单位提供的施工图纸及其它技术 资料,掌握设计意图与要求;发现施 工图有疑问、差错时,应及时提出意见和建议。 4.4 施工单位在开工前应编制施工组织设计,对分项、分部工程应分别编制专项施工方案。施工组织 设计、专项施工方案应按规定
9、程序审批后执行,有变更时要办理变更审批。 4.5 管顶上部覆土层厚度和顶进管道穿越轴线应满足设计要求。 4.6 顶管 工作井 施工前应完成下列准备工作: a) 已复核测量基准线、水位基点、周围建筑物和地下管线、光电缆等已标明; b) “三通一平”工作已完毕并满足施工要求,供水、排水、泥浆循环等设施已安装完毕; c) 排渣场地及相关保护措施已落实; d) 施工组织设计和 专项施工方案已获得批准并向施工人员进行交底; e) 施工设备及吊具已按有关规定检查合格; f) 施工道路已满足施工设备对承载力的要求; g) 施工前应对始发井后背墙 后 土体进行允许抗力的验算,验算通不过时应对后背土体加固,以
10、满足施工安全、周围环境保护要求。 4.7 顶管施工前的地层勘察应符合下列规定: a) 确定顶管方案前,应根据业主提供的资料,核实与查明穿越轴线附近沿线建(构)筑物、地 下管线和地下障碍物,预测顶管工程施工对地表、地下障碍物或对施工敏感的设施的影响, 并采取针对性措施。当勘探结果不满足施工、工程地质条件与原勘察报告不相符、顶进 线路 调整时,应进行施工阶段勘察及制定相应的专项措施。 b) 顶管施工前,应根据业主提供的资料制定对周边建(构)筑物、地下设施和地下管线的保护 措施和监测方案。 4.8 顶管施工前的水文调查应符合下列规定: a) 应查明地下水历史上的最高水位和最低水位。如果在汛期施工,应
11、编写汛期专项施工方案和 应急处置方案。 b) 当穿越地段地下水和土体存在污染时,应查明地下污染的类型、程度和分布范围。如对顶管 施工产生影响,应采取相应的技术措施。 c) 当地下有影响顶管工程施工的承压水分布时,应测定承压水的压力,评价对顶管施工的影响, 并制定相应的处理措施。 DB13/T 2815 2018 4 5 材 料 5.1 一般规定 5.1.1 适合于本规程的顶管管材类型包括:钢筋混凝土管、钢管、玻璃纤维增强塑料夹砂管、用于顶 管的专用球墨铸铁管和钢筒混凝土管。 5.1.2 工程所用的管材、管道附件、构 (配 )件和主要原材料等产品进入施工现场时应进行进场验收并 妥善保管。进场验收
12、时应检查每批产品的质量合格证书、性能检验报告、使用说明书等。 5.1.3 顶进用 管道制造商应提供顶进管道的下列详细资料: a) 管道的内径 ; b) 管道的外径 ; c) 管道的接头形式 ; d) 管道连接位置的尺寸 ; e) 管道长度(平均长度) 。 5.1.4 钢承口处加设的木垫圈规格和用于止水的硫化橡胶圈性能及规格应满足设计和使用要 求。 5.1.5 对于公称直径不小于 2000mm 的管材,宜设置 4 个注浆孔,公称直径小于 2000mm 的管材,宜设 置 3 个注浆孔。 5.2 管材 5.2.1 钢筋混凝土管 5.2.1.1 钢筋混凝土管应符合 GB/T 11836 的规定。 5.
13、2.1.2 钢筋混凝土管长度应根据设计要求和工作井的适用条件确定。 5.2.1.3 当地下水或管内贮水对混凝土和钢筋具有腐蚀性时,应对钢筋混凝土管内外壁做相应的防腐 处理。 5.2.1.4 钢筋混凝土管几何尺寸制作允许偏差应符合设计要求或 GB/T 11836 的规定。 5.2.1.5 钢筋混凝土管的接头形式应符合设计要求或产品 的使用 要求。 5.2.2 钢管 5.2.2.1 顶进钢管制作应满足以下要求: a) 钢管的规格和性能 应符合 GB/T 700 的要求; b) 焊接钢管的长度应 根据工作井的尺寸确定 ; c) 顶进前,对 DN1500mm 及以上的钢管应采取支撑措施以避免变形; d
14、) 钢管几何尺寸的制作允许偏差应符合表 1 的规定。 DB13/T 2815 2018 5 表 1 钢管几何尺寸的制作允许偏差 单位 为毫米 项 目 允 许 偏 差 周 长 D 600 2.0 D 600 0.0033 D 椭圆度 管端部分 0.005 D ;其它部位 0.01 D 。 端面垂直度 0.001D ,且不应大于 1.5。 弧 度 用弧长 /6D 的弧形板量测于管内壁或外壁纵缝处形成的间隙,间隙不应大于( 0.1t +2) mm,且不应大于 4mm ;距管端 200 mm 纵缝处的间隙不应大于 2 mm。 注 1: D 为钢管外径, t 为钢管壁厚。 注 2: 椭圆度为同一横剖面上
15、互相垂直的最大外径与最小外径之差。 5.2.2.2 钢管防腐应符合下列规定: a) 钢管防腐分外防腐和内衬防腐,应根据设计 和 使用要求确定; b) 下井管节两端各 100mm 宽度范围内,应在井下焊缝检查合格后使用快干型涂料防腐补口; c) 供水钢质管道内防腐可采用水泥砂浆或食品级无溶剂环氧涂料,其它钢质管道内衬防腐可采 用环氧防腐材料、水泥砂浆等,施工方法与要求参照国家相关标准执行; d) 外防腐层可 根据地层条件采用 环氧沥青富锌漆、环氧玻璃鳞片、玻璃钢和环氧煤沥青等,施 工参照国家相关标准执行。 5.2.3 玻璃纤维增强塑料夹砂管 5.2.3.1 玻璃纤维增强塑料夹砂管质量应符合 GB
16、/T 21238 和 GB/T 21492 的规定。 5.2.3.2 管节外表面的巴氏硬度不小于 40。 5.2.3.3 管径允许偏差应符合国家现行标准 GB/T 21238 的规定。 5.2.3.4 管节长度允许偏差应符合设计 要求,当设计无要求时应符合 表 2 的规定。 5.2.3.5 管端面垂直度应符合设计 要求,当设计无要求时 应符合表 3 的规定。 表 2 玻璃纤维增强塑料夹砂管长度允许偏差 单位 为毫 米 管节长度 2000 2500 3000 4000 6000 允许偏差 10 12 15 20 30 表 3 玻璃纤维增强塑料夹砂管端面垂直度允许偏差 单位 为毫米 公称直径 DN
17、 管端面垂直度偏差 400 700 1.5 800 1600 2.0 1800 3000 2.5 5.3 密封材料 5.3.1 钢承插口接头可采用橡胶密封垫止水,水压较高时宜采用遇水膨胀橡胶止水圈止水。 5.3.2 弹性密封填料应根据周围环境条件确定,一般条件下宜选用三元乙丙橡胶密封圈。当穿越地层 含油时宜选用丁腈 橡胶密封圈;遇霉菌侵蚀时宜选用防霉等级达到二级及以上的橡胶密封圈。 DB13/T 2815 2018 6 5.4 木垫圈 5.4.1 木垫圈应选用质地均匀富有弹性的松木、杉木或类似木料或胶合板,并用胶粘剂粘在传力面上。 5.4.2 木垫圈厚度应根据顶管直径和曲率半径确定,宜为 10
18、mm 30mm。 5.4.3 木垫圈压缩模量应不大于 140MPa。 5.4.4 混凝土管木垫圈外径应与橡胶圈密封圈槽口齐平,内径应比管道内径大 20mm;玻璃纤维增强 塑料夹砂管木垫圈外径应等于接头的最小外径,内径宜比管道内径大 2mm。 6 顶力、扭矩和中继间数量计算 6.1 顶力 6.1.1 后背墙及后背土体的结构强度与刚度应满足顶管最大允许顶力和设 计要求。施工最大允许顶力 应大于顶进阻力,但不得超过管材或工作井后背墙的允许顶力。顶管掘进不设中继间时的总顶力可按 公式( 1)估算: FNLfDF 00 . (1) 式中: 0F 总顶力 ,单位 为千牛( kN); oD 管道外径 , 单
19、位为 米 ( m); L 管道设计顶进长度 ,单位 为米( m); f 管道外壁与土之间的平均摩阻力 , 单位 为千牛每平方米 ( kN/m2),采用触变泥浆减阻技术时, 其取值可参照表 4 选取; FN 顶管机的迎面阻力 ,单位 为千牛( kN),可参照表 4 进行计算。 表 4 采用触变泥浆减阻技术时的管外壁单位面积平均摩阻力 单位为 千牛 每 平方米 土类 黏性土 粉土 粉 、 细 砂 土 中 、 粗砂 土 管材 钢筋 混凝土管 3.0 5.0 5.0 8.0 8.0 11.0 11.0 16.0 钢管 3.0 4.0 4.0 7.0 7.0 10.0 10.0 13.0 注: 当 采用
20、 成熟可靠 的 触变泥浆技术 时, 管外壁能够形成和保持稳定、连续的泥浆套 , f 可直接取 3.0 kN/m2 5.0kN/m2。 6.1.2 不同形式顶管机的迎面阻力计算可按表 5 中公式进行。 表 5 顶管机的迎面阻力计算方法 顶管机端面 常用机型 迎面阻力 FN ( KN) 式中符号 敞开 式 机械式工具管 tRtDN gF t 刃口厚度( m) DB13/T 2815 2018 7 表 5 顶管机的迎面阻力计算方法 (续) 顶管机端面 常用机型 迎面阻力 FN ( KN) 式中符号 喇叭口 挤压式 ReDN gF 14 2 e 开口率 网格 挤压式 RDN gF 24 网格截面参数,
21、可取 =0.6 1.0 网格加气压 气压平衡式 ngF PRDN 24 nP 气压( kN/m2) 注: gD 顶管机 壳体 外径( m); R 挤压阻力( kN/m2),可取 R =300 500 kN/m2。 6.2 扭矩 顶管机的最小 扭矩 应与 地层条件相适应,不宜低于 计算扭矩。顶管机 的计算扭矩 宜按公式( 2)估 算: 3gDT . (2) 式中: T 顶 管机最大扭矩,单位为 千牛米( kN/m) ; gD 顶管机壳体外径,单位为米( m); 刀盘扭矩系数,单位为千牛每平方米 ( kN/m2) ,泥水平衡顶管机不宜小于 15 kN/m2,土压 平衡顶管机不宜小于 20 kN/m
22、2。 6.3 中继间 6.3.1 当估算总顶力大于管节允许顶力设计值或工作井允许顶力设计值时,应设置中继间。 6.3.2 中继间的设置应符合下列要求: a) 应根据估算分段总顶力、管材允许顶力、后背墙允许顶力和主顶千斤顶的顶力四者 比较确定, 应取最小值作为 中继间控制顶力; b) 第一个中继间的设计顶力,应保证其允许最大顶力能克服前方管道的外壁摩擦阻力及顶管机 的迎面阻力之和;而后续中继间设计顶力应克服两个中继间之间的管道外壁摩擦阻力; c) 确定中继间位置时,应留有足够的顶力安全系数,第一个中继间宜 安装在顶管机后 50 m 70m, 其他中继间 的位置根据顶力和 润滑减阻泥浆的 减阻效果
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