阅读说明：本技术 一种顶管工作坑施工方法 (Pipe-jacking working pit construction method ) 是由 万叔雄 于 2019-09-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种顶管工作坑施工方法,涉及市政雨水管道施工技术领域。其技术要点包括步骤一、开挖基坑；步骤二、振实基坑底部,并铺设第一层钢筋混凝土压块；步骤三、继续铺设钢筋混凝土压块以压好基坑的各个斜坡面；步骤四、安装工字钢外撑架,确保各层钢筋混凝土压块稳定；步骤五、安装后背墙；步骤六、安装顶管支架；步骤七、回填。本发明具有降低施工成本的优点。(The invention discloses a pipe-jacking working pit construction method, and relates to the technical field of municipal rainwater pipeline construction. The method is technically characterized by comprising the following steps of firstly, excavating a foundation pit; step two, compacting the bottom of the foundation pit, and paving a first layer of reinforced concrete pressing block; thirdly, continuously laying a reinforced concrete pressing block to press each slope surface of the foundation pit; step four, mounting an I-shaped steel outer support frame to ensure that each layer of reinforced concrete is stable in pressing blocks; step five, mounting a back wall; sixthly, installing a pipe jacking bracket; and seventhly, backfilling. The invention has the advantage of reducing the construction cost.)

一种顶管工作坑施工方法

技术领域

本发明涉及市政雨水管道施工技术领域，更具体地说，它涉及一种顶管工作坑施工方法。

背景技术

近年来，随着基础设施建设的飞速发展和人们环保意识的增强，顶管施工工艺作为一种非开挖敷设地下管道的施工方法在国民经济建设的各个领域得到了广泛的应用，如市政工程中的液化气天然气输送管、给排水管道、煤气、热力、电力、通信工程等，施工也由最初的手掘式顶管发展到多种口径、不同形式的机械顶管。顶管工程由工作坑构筑和管道顶进两项主要工序组成，施工单位和科研部门对管道顶进的理论、工艺、机械设备、配套设施、管材等都十分重视，研究较深入。但工作坑构筑也是一个关键的环节，采用的方法是否得当将直接影响工程的施工造价、进度和安全。

在授权公告号为CN102434717B的中国专利公开了一种工字钢顶管工作坑的施工方法，包括以下步骤：a.开挖出最上层基坑；b.吊装并焊接第一道圈梁；c.以第一道圈梁的位置为基准，压入紧密排列的复数根工字钢；d.在工字钢所围的范围内进行挖土，并在每下挖一段距离后安装一道圈梁；e.对挖出的工作坑进行封底；f.安装后背墙；g.顶管完成后对工作坑进行回填，并拆除圈梁以及拔出回收工字钢。

现有技术中类似于上述的顶管工作坑施工方案，其一般分为多次开挖基坑，然后在各层基坑内安装与工字钢配合的圈梁以对基坑的侧边起到防护和支撑的效果，为确保各件圈梁之间以及各件圈梁与工字钢的连接强度，一般只能够采用焊接的方式进行连接，使得在拆卸圈梁和工字钢时，还需要对圈梁和工字钢进行解焊，导致该部分圈梁和工字钢容易出现损伤，导致回收后无法直接重新利用，只能够出售以达到降低成本的效果，但每一次施工均需要重新购进材料，导致仍需要较多的施工成本。

发明内容

针对现有的技术问题，本发明的目的在于提供一种顶管工作坑施工方法，其具有降低施工成本的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：包括以下步骤：

步骤一、开挖基坑，基坑的一短边端为顶管顶进端，基坑的两长边端和顶管顶进端均呈斜坡状设置；

步骤二、将若干件厚度为18-25cm钢筋混凝土压块放进基坑内，各件钢筋混凝土压块分别铺设于基坑的两腰边和顶管顶进端的最底层，并利用锚杆将各件钢筋混凝土压块锚固在基坑的各个斜坡面上；

步骤三、继续在基坑内放进钢筋混凝土压块并在上一层铺设好的钢筋混凝土压块的上侧进行铺设，然后利用锚杆将新铺设好的钢筋混凝土压块锚固在基坑的各个斜坡面上；

步骤四、重复步骤四以在基坑的各个斜坡面上铺满钢筋混凝土压块，然后对基坑进行封底；

步骤五、然后在基坑内安装若干件呈框体状设置的工字钢外撑架，各件工字钢外撑架处于基坑底部以及相邻设置的两层钢筋混凝土压块相接的位置处；

步骤六、在基坑远离顶杆顶进端的一端安装后背墙，并在安装后背墙后将顶管设备安装于基坑内；

步骤七、在路面上安装跨设于基坑两长边侧上以用于吊装顶管和出土的顶管支架；

步骤八、顶管完成后依次拆除顶管支架、顶管设备和钢筋混凝土压块，并回填基坑。

通过采用上述技术方案，利用锚杆与钢筋混凝土压块之间的配合能够对基坑的两长边侧和顶管顶进端起到边坡防护的效果，利用工字钢外撑架能够起到稳定各件钢筋混凝土压块与基坑斜坡面之间连接的效果，且钢筋混凝土压块、锚杆、工字钢外撑架与基坑之间均为机械连接，在使用完成后可以直接回收利用，并且，钢筋混凝土压块强度较大、不易损坏，可反复多次使用；利用基坑的斜坡结构与钢筋混凝土压块有助于提高钢筋混凝土压块安装时的稳定性，利用后背墙能够对基坑内远离顶管顶进端的一端面起到支撑防护的效果。

本发明进一步设置为：进行步骤一时，在基坑底部挖有集水坑，所述集水坑内安装有潜水泵。

通过采用上述技术方案，利用集水坑和潜水泵能够将基坑底部施工过程中顶管过程中产生的污水及时排出，使得基坑底部能够保持相对干燥。

本发明进一步设置为：进行步骤三后，将多根分布于基坑各个斜坡面上且沿基坑侧边长度方向等距排布的连接杆采用斜插进的方式插接于由各件钢筋混凝土压块组合形成的护坡组件内。

通过采用上述技术方案，利用连接杆能够进一步增加沿基坑高度方向排布的各排钢筋混凝土压块之间的连接强度，使得由钢筋混凝土压块围合形成的护坡组件之间的连接更加稳定。

本发明进一步设置为：进行步骤四时，首先在基坑的底部浇筑150mm厚C15混凝土作为垫层，然后在垫层上铺设若干跟沿基坑长度方向设置的枕木，各根枕木均采用地钉锁付的方式固定在基坑底部。

通过采用上述技术方案，利用垫层确保基坑底部平整，并使得基坑底部能够具有一定的承压能力，避免基坑底部受压下陷，利用枕木能够对顶管设备起到软支撑的效果，同时便于顶管设备在使用完成后起出，且枕木只需要维护好即可多次重复利用。

本发明进一步设置为：各所述工字钢外撑架均包括由若干根工字钢采用螺栓锁付的方式两两连接以围合形成的盘撑以及采用螺栓锁付固定的方式设置于盘撑四个对角上的角撑，处于同一水平面上且任意相邻设置的两件角撑呈“八”字形状设置。

通过采用上述技术方案，通过采用螺栓锁付围合形成的盘撑和角撑便于工字钢外撑架搬运、安装、生产、维护和储存。

本发明进一步设置为：进行步骤六时，首先锚喷墙面并铲修平整，然后在锚喷墙30cm前横排20×15（cm）第一方木，中间空隙用f15mm石子填充，第一方木前设置4根高3.5米立铁，立铁前再横向叠放35×40*300（cm）横铁。

通过采用上述技术方案，利用第一方木、石子和立铁和横铁之间的配合能够起到将顶管设备顶管时受到的反作用力均与的分散到基坑远离顶管顶进端的侧面上，且各层结构之间为简单的抵接，便于安装和拆卸。

本发明进一步设置为：进行步骤七前，先在工作坑两端距坑边80cm处各向外铺6m长15×15cm第二方木若干根，然后将若干根40#工字钢主梁均布的安装于各根第二方木的两端上以作为供顶管支架安装的支撑平台，在支撑平台的活动平台的中部中空在且安装有防护栏。

通过采用上述技术方案，利用第二方木能够起到分散主梁受力的效果，利用各根主梁能够起到支撑顶管支架的效果，避免顶管支架两侧跨度太大导致稳定性变差的情况发生，利用防护栏能够起到防护的效果。

本发明进一步设置为：所述顶管支架包括由4根斜撑设置的定型钢管拼接形成的支撑架以及一大一小两台卷扬机，两所述卷扬机均利用定滑轮以钢丝绳连接，所述支撑架设置于支撑平台上，在支撑平台的四角外侧设置有与支撑架下端四个端角配合防滑挡托，在位于基坑同一长边端上的两根定型钢管之间设置有若干根沿定型钢管长度方向设置的加强横杆。

通过采用上述技术方案，采用斜撑配合定型钢管组装形成的支撑架结构较为稳定，利用大卷扬机吊装顶杆，利用小卷扬机进行出土，利用防滑托板便于各根定型钢管下端定位安装，利用各根横杆能够进一步提高支撑架的稳定性。

本发明进一步设置为：进行步骤七时，在安装好顶管支架后，在支撑平台上铺设若干根环顶管支架周侧设置的第三方木为形成供工作人员行走站立的活动平台，所有第三方木铺平挤严后，相互用扒锯扒牢

通过采用上述技术方案，利用各根第三方木拼接形成的活动平台能够起到遮挡支撑平台镂空部的效果，使得工作人员在基坑上活动时更加安全，且活动平台还可以用于支撑其它设备。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）用于支撑防护基坑的各件钢筋混凝土压块之间为机械连接关系，便于拆装，经简单维护后可以重新投入使用，有效降低重复施工成本；

（2）混凝土及钢材耗材用量少，基坑封底用的枕木重复利用率较高，能够进一步降低多次施工的总成本；

（3）基坑可以一次性开挖，无需分多次进行，工作量大大减少，且工作得到有效精简，有效提高施工进度。

附图说明

图1为本实施例的施工流程示意图；

图2为本实施例的基坑的挖掘效果示意图；

图3为本实施例的护坡组件的铺设效果和铺设方向示意图；

图4为本实施例的钢筋混凝土压块的固定结构示意图；

图5为本实施例的封底俯视效果示意图；

图6为本实施例的封底侧视效果示意图；

图7为本实施例的工字钢外撑架效果示意图；

图8为本实施例的后背墙效果示意图；

图9为本实施例的顶管支架效果示意图；

图10为本实施例的回填步骤区域划分示意图。

附图标记：1、基坑；11、集水坑；12、潜水泵；2、护坡组件；21、钢筋混凝土压块；22、连接杆；23、锚杆；3、垫层；31、枕木；32、铝模板；4、工字钢外撑架；41、盘撑；42、角撑；5、后背墙；51、石子；52、立铁；53、横铁；54、木板；55、护木；56、第一方木；6、支撑平台；61、第二方木；62、主梁；621、防滑挡托；7、防护栏；8、活动平台；9、顶管支架；91、支撑架；911、加强横杆；92、卷扬机；921、定滑轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

一种顶管工作坑施工方法，如图1所示，其具体包括以下步骤：

步骤一、开挖基坑1，基坑1的一短边端为顶管顶进端，基坑1的两长边端和顶管顶进端均呈斜坡状设置；

步骤二、将基坑1底部的边缘振实，并将若干件厚度为18-25cm钢筋混凝土压块21放进基坑1内，各件钢筋混凝土压块21分别铺设于基坑1的两腰边和顶管顶进端的最底层，并利用锚杆23将各件钢筋混凝土压块21锚固在基坑1的各个斜坡面上；

步骤三、继续在基坑1内放进钢筋混凝土压块21并在上一层铺设好的钢筋混凝土压块21的上侧进行铺设，然后利用锚杆23将新铺设好的钢筋混凝土压块21锚固在基坑1的各个斜坡面上；

步骤四、重复步骤四以在基坑1的各个斜坡面上铺满钢筋混凝土压块21，然后对基坑1进行封底；

步骤五、然后在基坑1内安装若干件呈框体状设置的工字钢外撑架4，各件工字钢外撑架4处于基坑1底部以及相邻设置的两层钢筋混凝土压块21相接的位置处；

步骤六、在基坑1远离顶杆顶进端的一端安装后背墙5，并在安装后背墙5后将顶管设备安装于基坑1内；

步骤七、在路面上安装跨设于基坑1两长边侧上以用于吊装顶管和出土的顶管支架9；

步骤八、顶管完成后依次拆除顶管支架9、顶管设备和钢筋混凝土压块21，并回填基坑1。

其中，在施工前还应当进行工程测量，具体的，工程测量包括如下步骤：1、要求测绘院提供水准点高程和管线中心位置，在工作坑内定出管中心线，高程要求设置2个临时水准点；

2、水准点复核，对工作坑内2个水准点进行闭合测量，闭合公差应不大于

；

3、管道中心控制，中心复测合格后，及时设置中心线控制桩（点），做明显标志；

4、管道高程控制，水准点复测合格后，应设一临时水准点供顶管施工中使用，该临时水准点应设在原建筑、桥或电线杆上，以防止水准点下沉；

5、对中心、高程复测，顶管施工开始后，每天复测工作坑内中心线和高程桩一次，以防顶管反作用力使井中心偏移；

6、测量仪器核检，测量用水准仪、经纬仪校核合格后方可使用，要定期校核，在检定期内使用。

如图2所示，在步骤一进行基坑1的开挖工作中，开挖顺序由上至下、对角挖土、中间留核心土的方式进行，为了保证安全，严禁同层贯通挖土；其中，在基坑1的底部还需要预留用于收集积水的集水坑11一个，在集水坑11内安装潜水泵12一台以保证施工时坑底干燥。

如图4所示，进行步骤二和步骤三后，能够在基坑1内形成用于支撑防护基坑1各个斜坡面的护坡组件2，护坡组件2包括多干件分别铺设于基坑1各个斜坡面上的钢筋混凝土压块21，基坑1各个斜坡面上的钢筋混凝土压块21的铺设顺序为由下至上、沿基坑1斜坡面长度方向逐一铺设的方式进行，在铺设完成的各件钢筋混凝土压块21上均安装有若干根锚杆23，各根锚杆23采用φ20钢筋，人工打入槽壁，各根锚杆23单根长度为2米。

进一步的，结合图3和图4所示，完成步骤三后，在铺设完成后的各件护坡组件2上还安装有若干根沿护坡组件2周向设置的连接杆22，各根连接杆22采用斜插接的方式沿着基坑1的斜坡面的倾斜方向插进各件护坡组件2内；具体的，各件钢筋混凝土压块21之间采用相互交错的方式拼接在一起，当连接杆22插接于护坡组件2内时，各件钢筋混凝土压块21的作用两端均插接有连接杆22，且各根连接杆22穿设过处于上下位置且相邻设置的两件钢筋混凝土压块21时，连接杆22会分别穿设于该两件钢筋混凝土压块21的左端和右端。

结合图5和图6所示，进行步骤四时，首先在基坑1的底部浇筑150mm厚C15混凝土作为垫层3，然后在垫层3上铺设若干跟沿基坑1长度方向设置的枕木31作为衬垫物，各根枕木31均采用地钉锁付的方式固定在基坑1底部；其中，在浇注混凝土垫层3时，需要在基坑1的底部利用高度与垫层3厚度相同设置的铝模板32与处于基坑1底部的护坡组件2内侧面贴合以达到将垫层3与护坡组件2隔开的效果，便于后期护坡组件2回收；其中，在枕木31上需要安装与顶管设备配合以用于引导顶管滑动方向的滑轨。

如图7所示，各件工字钢外撑架4均包括若干根工字钢采用螺栓锁付的方式两两连接以围合形成的盘撑41以及采用螺栓锁付固定的方式设置于盘撑41四个对角上的角撑42，处于同一水平面上且任意相邻设置的两件角撑42呈“八”字形状设置。

如图8所示，安装后背墙5时，首先锚喷墙面并铲修平整，然后在锚喷墙30cm前横排20×15（cm）第一方木56，锚喷墙与第一方木56之间空隙用f15mm石子51填充，第一方木56前设置4根高3.5米立铁52，立铁52前再横向叠放35×40*300（cm）横铁53；其中，横铁53的高度要与顶管设备高度相同，横铁53要求码放平整并与立铁52和顶镐结合严密以便于均匀的承受顶力。

进一步的，在导轨上需要安装护木55，在护木55上需要安装木板54以起到抬高衬垫横铁53的效果，通过护木55和木板54还能够起到缓冲的效果，使得顶管设备的放置更加稳定。

如图9所示，进行步骤七前，先在基坑1两长边侧距坑边80cm处各向外铺6m长15×15cm第二方木61若干根，然后将若干根40#工字钢主梁62均布的安装于各根第二方木61的两端上以作为供顶管支架9安装的支撑平台6，在支撑平台6的活动平台8的中部中空在且安装有防护栏7；进行步骤七时，首先在支撑平台6上安装好顶管支架9，然后在安装好顶管支架9后，在支撑平台6上铺设若干根环顶管支架9周侧设置的第三方木为形成供工作人员行走站立的活动平台8，所有第三方木铺平挤严后，相互用扒锯扒牢。

其中，顶管支架9包括由4根斜撑设置的定型钢管拼接形成的支撑架91以及一大一小两台卷扬机92，两所述卷扬机92均利用定滑轮921以钢丝绳连接，所述支撑架91设置于支撑平台6上，在支撑平台6的四角外侧设置有与支撑架91下端四个端角配合的防滑挡托621，在位于基坑1同一长边端上的两根定型钢管之间设置有若干根沿定型钢管长度方向设置的加强横杆911。

具体的，顶管工程下管、出土的工作支架采用4根定型钢管195*8*9000做顶管支架9，架设时由技术员负责组装，待大轴穿好后，由吊车配合立起支架，人工配合将四个支点位置找准确后，立即在四角外侧焊防滑挡托621，在技术员的指挥下安装加强横杆911，加强横杆911要齐全，安装要平且保证加强横杆911能充分拉紧。棚架采用四角架支搭，支搭于平台上的起重架，与防雨雪棚架结合成一体，覆盖至工作坑防汛埂以外，安装牢固。支架的底脚必须固定在梁上，支架的横拉杆不得少于四道。每道间距不大于1.5米，支架安装完成后，必须经验收合格后方可使用。拆除时必须设专人指挥，自上而下进行，工作坑内不得有人。平台上不得有非作业人员。起重设备设一大一小两台卷扬机92，大卷扬机92主要用于运管下管，承载力不小于5吨，并且设置一组动滑轮，以减少承载力；小卷扬机92主要用于人工出土，承载力要求不小于1吨。卷扬机92通过定滑轮921以钢丝绳连接，钢丝绳必须采用φ16以上的、无断股钢丝绳，才能保证施工安全。安装前必须对起重设备进行全面检查，设备完好，方可安装。起重设备正式作业前必须进行试吊，吊离地面10cm左右，检查起重设备、卡环、吊钩、钢丝绳及支架等设备，吊钩必须有防脱钩装置，使用卡环时，严禁卡环侧向受力，起吊前必须检查封闭销是否拧紧，不得使用有裂纹、变形的卡环，严禁用焊补方法修复卡环，确保安全后可下管。

进行步骤八时，回填要求同管线回填。因工作坑不能使用压路机压实，故全部采用蛙夯或振动夯压实。

回填标准不变，回填前先拆除枕木31及后背墙5，同时拆除工字钢外撑架4和护坡组件2。回填土所用材料严禁有砖头、混凝土块、树根、垃圾和腐蚀土。回填土必须分层夯实，虚土厚度大于20cm，每层回填完毕须进行自检，报监理检验合格后方可进行下层回填。

回填工作开始前，必须向驻地监理工程申报回填土专项部位工程开工申请，阐明施工方案，技术措施及回填质保体系，获批准后方可施工。

工作坑回填必须按规定频率进行回填土的轻、重击实试验，求得该填料的最佳含水量和最大干密实度，工作坑内不得有积水、淤泥，其中，如图10所示，所用1区位于管道两侧和管顶以上25cm范围内采用蛙式夯，虚土厚度大于20cm；所用2区位于管顶上50cm至路床采用压路机，不应超过30cm，碾压的重叠宽度不应小于20cm，行驶速度不超过2km/h，所用3区管顶以上500mm至路床按道路填方标准，必须积极创造条件，在不损及管道的前提下，尽早使用压路机进行回填碾压，在所回填段落，立标牌，标明施工负责人，质控试验人员和现场监理人员的姓名。每层回填完毕，自检合格后，层层报监理抽查验收，合格后，方可进行下层回填，凡是监理抽检不合格的，要返工或补压，直至达到合格标准。

管道回填必须保证管道本身的安全，管道两侧和管顶以上20cm范围内要用蛙式夯夯实，虚厚≤20cm，回填时管道两侧对称进行，高差不超过30cm，不得使管道位移或损伤。分段回填时，相邻段的接茬应形成台阶，每层台阶宽度小于厚度2倍，当合槽施工中，有双排或多排管道，且基底位于同一高程时，管道之间的回填应与管道与槽壁之间回填同时进行，若不在同一高程时，应先回填基础低的沟槽，待回填到较高基础底面后，再按照要求进行回填。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。