機械頂管中手掘式施工方案
　　本工程由于頂管種類(lèi)較多，本方案以單項數量較大具有代表性的D2000mmF型Ⅲ級鋼筋混凝土管為例進(jìn)行施工方案的編制，我方擬定為手掘式機械項管施工。
3．1手掘式項管施工工藝流程
3.1.1頂力計算與后背設計
本工程是將壁板加厚作為千斤頂的后背墻。
　　后背結構及抗力計算
后背作為千斤頂的支撐結構，要有足夠的強度和風(fēng)度，且壓縮變形要均勻。
所以，應進(jìn)行強度和穩定性計算。本工程采用組合鋼結構后背，這種后背安裝方便，安裝時(shí)應滿(mǎn)足下列要求：使用千斤頂的著(zhù)力中心高度不小于后背高度的1/3。
　　頂力計算
推力的理論計算：（以Φ2000mm計算）
    F=F1十f2
    其中F—總推力
        Fl一迎面阻力    F2—頂進(jìn)阻力
  F1＝π/4×D2×P  (D—管外徑2.5m  P—控制土壓力)
    P＝Ko×γ×Ho
    式中 Ko—靜止土壓力系數，一般取0.55
        Ho—地面至掘進(jìn)機中心的厚度，取最大值6m
        γ—土的濕重量，取1.9t/m3
    P＝0.55×1.9×7＝7.31t/m2
    F1=3.14/4×2.5×2×8＝31.4t
  F2＝πD×f×L
    式中f一管外表面平均（根據頂進(jìn)距離平均淤泥土）綜合摩阻力，取0.8t/m2
    D—管外徑2.5m
    L—頂距，取最大值100m
    F2＝3.14×2.5×0.8×100＝428t。
　　因此，總推力F=31.4+428＝459.4t。根據總推力、工作井所能承受的最大頂力及管材軸向允許推力比較后，取最小值作為油缸的總推力。工作井（Φ2000mm頂管）設計允許承受的最大頂力為800t，管材軸向允許推力700t，主頂油缸選用2臺(或4臺，根據現場(chǎng)實(shí)際情況定)300t(3000KN)級油缸。每只油缸頂力控制在250t以下，這可以通過(guò)油泵壓力來(lái)控制，千斤頂總推力500t。因此我們無(wú)需增加額外的頂進(jìn)系統即可滿(mǎn)足要求。
      后背的計算
　　后背在頂力作用下，產(chǎn)生壓縮，壓縮方向與頂力作用方向一致。當停止頂進(jìn)，頂力消失，壓縮變形隨之消失。這種彈性變形即象是正常的，頂管施工中，后背不應當破壞，產(chǎn)生不允許的壓縮變形。
后背不允許出現上下或左右的不均勻壓縮。否則，千斤頂在余面后背上，造成頂進(jìn)偏差。為了保證頂進(jìn)質(zhì)量和施工案例，施工時(shí)應后背的強度和剛度計算
后靠背受力計算公式
式中：
R-總推力之反力（一般大于推力的1.2－1.6）
a－系數（取1.5－2.5之間）　，此處取2
B－后座墻的寬度（M）　此處取4米
γ－土的容重（KN/M3)　
H－后座墻的高度(m)　，此處取4.5米
Kp-被動(dòng)土壓系數　
c-土的內聚力（kPa) 一般情況下取10　
h-地面到后座墻頂部土體的高度（M），此處取5米　
按上式計算，圓形工作井加護套后能承受1591.5T頂力＞實(shí)際頂力500T。完全能滿(mǎn)足要求。
 3.2．主要設備的選擇
頂進(jìn)設備主要包括千斤頂、高壓油泵、頂鐵、工具管及運出土設備等。
(1)   千斤頂
千斤頂是掘進(jìn)頂管的主要設備，本工程每個(gè)工作井擬配置4臺300t液壓千斤頂。
千斤頂的工作坑內的布置采用四臺組合式，頂力全力作用點(diǎn)與管壁反作用力作用點(diǎn)應在同一軸線(xiàn)，防止產(chǎn)生頂時(shí)力偶，造成頂進(jìn)偏差。根據施工經(jīng)驗，采用機械挖運土方，管上半部管壁與土壁有間隙時(shí)，千斤頂的著(zhù)力點(diǎn)作用在管子垂直直徑的1/4~1/5處為宜。
(2)   高壓油泵
由電動(dòng)機帶動(dòng)油泵工作，選用額定核動(dòng)力為31.5Mpa液壓油泵，經(jīng)分配器，控制閥進(jìn)入千斤頂，各千斤頂的進(jìn)油管并聯(lián)在一起，保證各千斤頂活塞的出力和行程一致。
(3)   頂鐵
頂鐵是傳遞和分散頂力的設備。要求它能承受頂進(jìn)壓力而不變形，并且便于搬動(dòng)。
根據頂鐵位置的不同，可分為橫頂鐵、順頂鐵和U形頂鐵三種。
(4)   其它設備
工作坑上設活動(dòng)式工作平臺，平臺用30號工字鋼梁，上鋪15×15cm方木。工作坑井口處安裝一滑動(dòng)平臺，作為下管及出土使用。在工作平臺上設起重架，上裝電動(dòng)卷?yè)P機，其起重量應大于管子重量。
3.3垂直運輸工具的選擇
工作坑的垂直運輸地面與工作坑的土方，管道與頂管設備的垂直運輸采用簡(jiǎn)易龍門(mén)和卷?yè)P機（電動(dòng)葫蘆），并搭設工字鋼梁作為地面工作平臺。下管采用汽車(chē)式起重機吊裝。
3.4、頂進(jìn)設備的選擇
本工程根據頂力計算，并結合實(shí)際情況，采用工作頂力為300t活塞式雙作用液壓千斤頂。千斤頂布置采用單列式。頂進(jìn)時(shí)著(zhù)力點(diǎn)位置在管子全高的1/2～1/3之間比較合適。千斤頂與管子之間采用頂鐵傳送頂力。頂鐵用型鋼焊拼成各種結構的傳力形式，根據安放位置和傳力作用不同，用橫鐵和立鐵組合。
3.5、管前挖土與頂進(jìn)
3.5.1、管前挖土
管前挖土是控制管節頂方向和高程、減少偏差和重要作業(yè)，是保證頂質(zhì)量及管上構筑物安裝的關(guān)鍵。
3.5.2、下管
挖土之前應先下管，并做好以下幾項工作：
a、檢查管子
下管前應先對管子進(jìn)行外觀(guān)檢查，主要檢查管子有無(wú)破損及縱向裂縫；端面要平直；管壁無(wú)坑陷或鼓泡，管壁應光潔。檢查合格后的管子方可用起重設備吊到工作坑的導軌上就位。
b、檢查起重設備
起重設備以檢查、試吊，確認安全可靠方可下管。下管時(shí)工作坑內嚴禁站人。當距導軌小于50㎝時(shí)，操作人員方可進(jìn)前工作。
c、管子就位
第一節管放到導軌上，測量管子中心及前端和后端的管底高程，確認安裝合格后方可頂進(jìn)。第一節管作為工具管，頂進(jìn)方向與高程的準確，是保證整段頂管質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，必須認真對待此項工作。
3.6、管前挖土的長(cháng)度控制
一般是安排一個(gè)人挖土。為加快工程進(jìn)度，每班兩個(gè)人，輪流開(kāi)挖。
土方在管內可采用電瓶車(chē)進(jìn)行，也可采用人力斗車(chē)進(jìn)行運輸。
土方在工作坑采用電動(dòng)葫蘆進(jìn)行垂直運輸。
在一般地段，土質(zhì)良好，挖土時(shí)可超挖30～50㎝。在鐵路道軌下不得超越管端經(jīng)外10㎝，在道軌以外最大不得超過(guò)30㎝，同時(shí)應遵守管理單位的規定。
3.6.1、管子周?chē)�超挖的控�?BR>在不允許土下沉的頂地段（如上面有重要建筑物或其它管道），管子周?chē)�一律不得超挖�?BR>在一般頂管地段，上面允許超挖1.5㎝，但在下面135°范圍內不得超挖，一定要要保持管壁與土基表面吻合。
3.7、頂進(jìn)
采用2臺300t/臺的液壓千斤頂作為主頂。頂進(jìn)開(kāi)始時(shí)，就緩慢進(jìn)行，待各接觸部位密合后，再按正常速度頂進(jìn)。
頂進(jìn)若發(fā)現有油路壓力突然增高，應停止頂進(jìn)，檢查原因經(jīng)過(guò)處理后方可繼續頂進(jìn)，回鎬時(shí)，油路壓力不得過(guò)大，速度不得過(guò)快。
挖出的土方要及時(shí)外運，及時(shí)頂進(jìn)，使頂力限制在較小范圍內。
3.8安裝工具脹圈
為了有利于導向，頂進(jìn)的前數節管中，在接口處應安裝內脹圈，通過(guò)背楔或調整螺栓，使用脹圈與管壁緊成為一個(gè)剛體。脹圈一定要對正接口縫隙。安裝牢固，并在頂進(jìn)中隨時(shí)檢查調整。
3.9測量與校正
a、測量
在頂第一節管（工具管）時(shí)，以及在校正偏差過(guò)程中，測量間隔不應超過(guò)300㎜，保證管道入土的位置正確；管道進(jìn)入土書(shū)面通知后的正常頂進(jìn)，測量間隔不宜超過(guò)1000㎜。
中心測量：頂進(jìn)長(cháng)度在600㎜范圍內，可采用垂球拉線(xiàn)的方法進(jìn)行測量。要求兩垂球的間距盡可能的拉大，用水平尺測量頭一節管前端的中心偏差。一次頂進(jìn)超過(guò)600㎜采用經(jīng)緯儀測量。
高程測量：用水準儀及特制高程尺，根據工作坑內設置的水準點(diǎn)，標高（設兩個(gè)），測頭一節管前端管內底高程，以掌握頭一節管子的走向趁勢。測量后應與工作坑內另一水準點(diǎn)閉合。
激光測量：用激光經(jīng)緯儀安裝在工作坑內，并按照管線(xiàn)設計的坡度和方向調整好，同時(shí)在管內裝上標示牌，當頂進(jìn)的管道與設計位置一致時(shí)，激光點(diǎn)即射到標示牌中心，說(shuō)明頂進(jìn)質(zhì)量無(wú)偏差，否則應根據偏差量進(jìn)行校正。
全段頂進(jìn)完后，應在每個(gè)管節接口處測量其中心位置和高程，有錯口時(shí)，應測出錯口的高差。
b、校正（糾偏）
頂管誤差校正是逐步進(jìn)行的，形成誤差后不可立即將已頂好的管子校正到位，應緩緩進(jìn)行，使管子逐漸得位，不能猛糾硬調，以防產(chǎn)生相反的結果。常用的方法有以下2種：
超挖糾偏方法：偏差為10～20㎜時(shí)，可采用此方法，即在管子偏向的反側適當超挖，而在偏向側不超挖甚至留坎，形成阻力，使管子在頂進(jìn)中向阻力小的超挖側偏向，逐漸回到設計位置。
千斤頂糾偏法：方法基本與頂木糾偏法相同，只是在頂木上用小千斤頂強行將管慢慢移位校正。
3.10管道內輔助管道的輔設
管內的輔助管道設置于管道內壁，用鋼架將其有序地固定在管壁上。
a、通風(fēng)設施：
由于管道頂進(jìn)距離長(cháng)，埋置深度深，管道內的空氣不新鮮，加上土體中會(huì )產(chǎn)生有害氣體，因此，必須設置供氣系統。通風(fēng)設施用一臺柴油空壓機將壓縮空氣輸入空氣濾清器，再進(jìn)入儲氣桶，經(jīng)過(guò)氣壓調節閥，將壓縮空氣傳輸至管道最前端，并將管道最前端的空氣排出，以此進(jìn)行空氣循環(huán)。
b、電源布置：
在河南頂管過(guò)程中，主要的電源為動(dòng)力用電和照明用電。
● 動(dòng)力用電由于頂管機械設備采用380V 動(dòng)力電，因此，動(dòng)力電必須做到二級保護和接地保護措施，動(dòng)力電源線(xiàn)設置在操作人員不易接觸處，并在電源線(xiàn)外增設護套，保證用電安全。