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顶管施工规范


顶管施工规范

顶管施工规范
6 顶管施工 6.1 一般规定 6.2 工作坑 6.3 设备安装 6.4 顶进 6.5 触变泥浆及注浆 6.1 一般规定 6.1.1 顶管的施工设计应包括以下主要内容: 6.1.1.1 施工现场平面布置图; 6.1.1.2 顶进方法的选用和顶管段单元长度的确定; 6.1.1.3 工作坑位置的选择及其结构类型的设计; 6

.1.1.4 顶管机头选型及各类设备的规格、型号及数量; 6.1.1.5 顶力计算和后背设计; 6.1.1.6 洞口的封门设计; 6.1.1.7 测量、纠偏的方法; 6.1.1.8 垂直运输和水平运输布置;下管、挖土、运土或泥水排除的方法; 6.1.1.9 减阻措施; 6.1.1.10 控制地面隆起、沉降的措施; 6.1.1.11 地下水排除方法; 6.1.1.12 注浆加固措施; 6.1.1.13 安全技术措施。 6.1.2 管道顶进方法的选择,应根据管道所处土层性质、管径、地下水位、附近 地上与地下建筑物、构筑物和各种设施等因素,经技术经济比较后确定,并应符 合下列规定: 6.1.2.1 在粘性土或砂性土层,且无地下水影响时,宜采用手掘式或机械挖掘 式顶管法; 当土质为砂砾土时, 可采用具有支撑的工具管或注浆加固土层的措施; 6.1.2.2 在软土层且无障碍物的条件下,管顶以上土层较厚时,宜采用挤压式 或网格式顶管法; 6.1.2.3 在粘性土层中必须控制地面隆陷时,宜采用土压平衡顶管法; 6.1.2.4 在粉砂土层中且需要控制地面隆陷时,宜采用加泥式土压平衡或泥水 平衡顶管法; 6.1.2.5 在顶进长度较短、管径小的金属管时,宜采用一次顶进的挤密土层顶 管法。 6.1.3 采用手掘式顶管时,应将地下水位降至管底以下不小于 0.5mm 处,并应 采取措施,防止其他水源进入顶管管道。 6.1.4 顶管施工中的测量,应建立地面与地下测量控制系统,控制点应设在不易 扰动、视线清楚、方便校核、易于保护处。 6.2 工作坑 6.2.1 顶管工作坑的位置应按下列条件选择: 6.2.1.1 管道井室的位置; 6.2.1.2 可利用坑壁土体作后背; 6.2.1.3 便于排水、出土和运输;
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6.2.1.4 对地上与地下建筑物、构筑物易于采取保护和安全施工的措施; 6.2.1.5 距电源和水源较近,交通方便; 6.2.1.6 单向顶进时宜设在下游一侧。 6.2.2 采用装配式后背墙时应符合下列规定; 6.2.2.1 装配式后背墙宜采用方木、型钢或钢板等组装,组装后的后背墙应有 足够的强度和刚度; 6.2.2.2 后背土体壁面应平整,并与管道顶进方向垂直; 6.2.2.3 装配式后背墙的底端宜在工作坑底以下,不宜小于 50cm; 6.2.2.4 后背土体壁面应与后背墙贴紧,有孔隙时应采用砂石料填塞密实; 6.2.2.5 组装后背墙的构件在同层内的规格应一致,各层之间的接触应紧贴, 并层层固定。 6.2.3 工作坑的支撑宜形成封闭式框架,矩形工作坑的四角应加斜撑。 6.2.4 顶管工作坑及装配式后背墙的墙面应与管道轴线垂直, 其施工允许偏差应 符合表 6.2.4 的规定。 工作坑及装配式后背墙的施工允许偏差(mm) 表 6.2.4 项目 工作坑每侧 宽度 长度 装配式后背墙 垂直度 水平扭转度 0.1%H 0.1%L 允许偏差 不小于施工设计规定

注:1.H 为装配式后背墙的高度(mm); 2.L 为装配式后背墙的长度(mm)。 6.2.5 当无原土作后背墙时,应设计结构简单、稳定可靠、就地取材、拆除方便 的人工后背墙。 6.2.6 利用已顶进完毕的管道作后背时,应符合下列规定: 6.2.6.1 待顶管道的顶力应小于已顶管道的顶力; 6.2.6.2 后背钢板与管口之间应衬垫缓冲材料; 6.2.6.3 采取措施保护已顶入管道的接口不受损伤。 6.2.7 当顶管工作坑采用地下连续墙时,应符合现行国家标准《地基与基础工程 施工及验收规范》的规定,并应编制施工设计。施工设计应包括以下主要内容; 6.2.7.1 工作坑施工平面布置及竖向布置; 6.2.7.2 槽段开挖土方及泥浆处理; 6.2.7.3 墙体混凝土的连接形式及防渗措施; 6.2.7.4 预留顶管洞口设计; 6.2.7.5 预留管、件及其与内部结构连接的措施; 6.2.7.6 开挖工作坑支护及封底措施; 6.2.7.7 墙体内面的修整、护衬及顶管后背的设计; 6.2.7.8 必要的试验研究内容。 6.2.8 地下连续墙墙段间宜采用接头箱法连接, 且其接缝位置应与井室内部结构
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相接处错开。 6.2.9 槽段开挖成形允许偏差应符合表 6.2.9 的规定。 槽段开挖成形允许偏差(mm) 表 6.2.9 项目 轴线位置 成槽垂直度 成槽深度 允许偏差 30 <H/300 清孔后不小于设计规定

注:1.轴线位置指成槽轴线与设计轴线位置之差; 2.H 为成槽深度(mm)。 6.2.10 采用钢管作预埋顶管洞口时,钢管外宜加焊止水环,且周围应采用钢制 框架,按设计位置与钢筋骨架的主筋焊接牢固;钢管内宜采用具有凝结强度的轻 质胶凝材料封堵;钢筋骨架与井室结构或顶管后背的连接筋、螺栓、连接挡板锚 筋,应位置准确,联接牢固。 6.2.11 槽段混凝土浇筑的技术要求应符合表 6.2.11 的规定。 槽段混凝土浇筑的技术要求 表 6.2.11 项目 混凝土配合比 水灰比 灰砂比 水泥用量 坍落度 技术要求指标 ≤0.80 1:2~1:2.5 ≥370kg/m3 20±2cm >0.3MPa <4h

混凝土浇筑

拼接导管检漏压力 钢筋骨架就位后到浇筑开 始 导管间距 导管距槽端距离 导管埋置深度 混凝土面上升速度 导管间混凝土面高差

≤3m ≤1.50m >1.00m,<6.00m >4.00m/h <0.50m

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注:1.工作坑兼做管道构筑物时,其混凝土施工尚应满足结构要求; 2.导管埋置深度系指开浇后下沉浇筑时,混凝土面距导管底口的距离; 3.导管间距系指当导管管径为 200~300mm 时, 导管中心至中心的距离。 6.2.12 地下连续墙的顶管后背部位,应按施工设计采取加固措施。 6.2.13 开挖工作坑,应按施工设计规定及时支护,可采用与墙体连接的钢筋混 凝土圈梁和支撑梁的方法支护, 也可采用钢管支撑法支护。 支撑应满足便于运土、 提吊管件及机具设备等的要求。 6.2.14 地下连续墙施工允许偏差应符合表 6.2.14 的规定。 地下连续墙施工允许偏差 表 6.2.14 项目 轴线位置 墙面平整度 粘土层 砂土层 预埋管 中心位置 允许偏差 100mm 100mm 200mm 100mm 符合设计要求

混凝土抗渗、抗冻及弹性模量

注:墙面平整度允许偏差值系指允许凸出设计墙面的数值。 6.2.15 矩形工作坑的底部宜符合下列公式要求: B = D1 + S (6.2.15-1) L = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 (6.2.15-2) 式中 B——矩形工作坑的底部宽度(m); D1——管道外径(m); S——操作宽度(mm),可取 2.4~3.2m; L——矩形工作坑的底部长度(m); L1——工具管长度(m)。 当采用管道第一节管作为工具管时, 钢筋混凝土管 不宜小于 0.3m;钢管不宜小于 0.6m; L2——管节长度(m); L3——运土工作间长度(m); L4——千斤顶长度(m); L5——后背墙的厚度(m)。 6.2.16 工作坑深度应符合下列公式要求: H1 = h1 + h2 + h3 (6.2.16-1) H2 = h1 + h3 (6.2.16-2) 式中 H1——顶进坑地面至坑底的深度(m); H2——接受坑地面至坑底的深度(m); h1——地面至管道底部外缘的深度(m); h2——管道外缘底部至导轨底面的高度(m); h3——基础及其垫层的厚底。但不应小于该处井室的基础及垫层厚度 (m)。
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6.2.17 顶管完成后的工作坑应及时进行下步工序,经检验后及时回填。 6.3 设备安装 6.3.1 导轨应选用钢质材料制作,其安装应符合下列规定: 6.3.1.1 两导轨应顺直、平行、等高,其纵坡应与管道设计坡度一致; 6.3.1.2 导轨安装的允许偏差应为: 轴线位置:3mm 顶面高程:0~+3mm 两轨内距:±2mm 6.3.1.3 安装后的导轨应牢固,不得在使用中产生位移,并应经常检查校核。 6.3.2 千斤顶的安装应符合下列规定: 6.3.2.1 千斤顶宜固定在支架上,并与管道中心的垂线对称,其合力的作用点 应在管道中心的垂直线上; 6.3.2.2 当千斤顶多于一台时,宜取偶数,且其规格宜相同;当规格不同时, 其行程应同步,并应将同规格的千斤顶对称布置; 6.3.2.3 千斤顶的油路应并联,每台千斤顶应有进油、退油的控制系统。 6.3.3 油泵安装和运转应符合下列规定: 6.3.3.1 油泵宜设置在千斤顶附近,油管应顺直、转角少; 6.3.3.2 油泵应与千斤顶相匹配,并应有备用油泵;油泵安装完毕,应进行试 运转; 6.3.3.3 顶进开始时,应缓慢进行,待各接触部位密合后,再按正常顶进速度 顶进; 6.3.3.4 顶进中若发现油压突然增高,应立即停止顶进,检查原因并经处理后 方可继续顶进; 6.3.3.5 千斤顶活塞退回时,油压不得过大,速度不得过快。 6.3.4 分块拼装式顶铁的质量应符合下列规定: 6.3.4.1 顶铁应有足够的刚度; 6.3.4.2 顶铁宜采用铸钢整体浇铸或采用型钢焊接成型;当采用焊接成型时, 焊缝不得高出表面,且不得脱焊; 6.3.4.3 顶铁的相邻面应互相垂直; 6.3.4.4 同种规格的顶铁尺寸应相同; 6.3.4.5 顶铁上应有锁定装置; 6.3.4.6 顶铁单块放置时应能保持稳定。 6.3.5 顶铁的安装和使用应符合下列规定: 6.3.5.1 安装后的顶铁轴线应与管道轴线平行、对称,顶铁与导轨和顶铁之间 的接触面不得有泥土、油污; 6.3.5.2 更换顶铁时,应先使用长度大的顶铁;顶铁拼装后应锁定; 6.3.5.3 顶铁的允许联接长度,应根据顶铁的截面尺寸确定。当采用截面为 20cm×30cm 顶铁时,单行顺向使用的长度不得大于 1.5m;双行使用的长度不得 大于 2.5m,且应在中间加横向顶铁相联; 6.3.5.4 顶铁与管口之间应采用缓冲材料衬垫,当顶力接近管节材料的允许抗 压强度时,管端应增加 U 形或环形顶铁; 6.3.5.5 顶进时,工作人员不得在顶铁上方及侧面停留,并应随时观察顶铁有 无异常迹象。 6.3.6 采用起重设备下管时应符合下列规定:
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6.3.6.1 正式作业前应试吊,吊离地面 10cm 左右时,检查重物捆扎情况和制 动性能,确认安全后方可起吊; 6.3.6.2 下管时工作坑内严禁站人,当管节距导轨小于 50cm 时,操作人员方 可近前工作; 6.3.6.3 严禁超负荷吊装。 6.4 顶进 6.4.1 开始顶进前应检查下列内容,确认条件具备时方可开始顶进。 6.4.1.1 全部设备经过检查并经过试运转; 6.4.1.2 工具管在导轨上的中心线、坡度和高程应符合第 6.3.1 条的规定; 6.4.1.3 防止流动性土或地下水由洞口进入工作坑的措施; 6.4.1.4 开启封门的措施。 6.4.2 拆除封门时应符合下列规定: 6.4.2.1 采用钢板桩支撑时,可拔起或切割钢板桩露出洞口,并采取措施防止 洞口上方的钢板桩下落; 6.4.2.2 采用沉井时,应先拆除内侧的临时封门,再拆除井壁外侧的封板或其 他封填措施; 6.4.2.3 在不稳定土层中顶管时,封门拆除后应将工具管立即顶入土层。 6.4.3 工具管开始顶进 5~10m 的范围内,允许偏差应为:轴线位置 3mm,高程 0~+3mm。当超过允许偏差时,应采取措施纠正。 在软土层中顶进混凝土管时,为防止管节飘移,可将前 3~5 节管与工具管 联成一体。 6.4.4 采用手工掘进顶管法时,应符合下列规定(图 6.4.4):

图 6.4.4

超挖示意

a——最大超挖量;b——允许超挖范围 6.4.4.1 工具管接触或切入土层后,应自上而下分层开挖;工具管迎面的超挖 量应根据土质条件确定; 6.4.4.2 在允许超挖的稳定土层中正常顶进时,管下部 135o 范围内不得超挖; 管顶以上超挖量不得大于 1.5cm;管前超挖应根据具体情况确定,并制定安全保 护措施; 6.4.4.3 在对顶施工中,当两管端接近时,可在两端中心先掏小洞通视调整偏 差量。 6.4.5 采用网格式水冲法顶管时,应符合下列规定: 6.4.5.1 网格应全部切入土层后方可冲碎土块; 6.4.5.2 进水应采用清水;
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6.4.5.3 在地下水位以下的粉砂层中的进水压力宜为 0.4~0.6MPa;在粘性土 层中,进压力宜为 0.7~0.9MPa; 6.4.5.4 工具管内的泥浆应通过筛网排出管外。 6.4.6 采用挤压式顶管时,应符合下列规定: 6.4.6.1 喇叭口的开关及其收缩量应根据土层情况确定,且应与其形心的垂线 左右对称; 6.4.6.2 每次顶进的长度,应根据车斗的容积、起吊能力和地面运输条件综合 确定; 6.4.6.3 工具管开始顶进和接近顶完时,应采用手工挖土缓慢顶进; 6.4.6.4 顶进时,应防止工具管转动; 6.4.6.5 临时停止顶进时,应将喇叭口全部切入土层。 6.4.7 采用挤密土层法顶管时,应符合下列规定: 6.4.7.1 管前应安装管尖或管帽。当采用管尖时,其中心角宜为:砂性土层, 不宜大于 60o;粉质粘土,不宜大于 50o;粘土,不宜大于 40o; 6.4.7.2 为防止相邻管道损坏及地面隆起,应根据施工设计控制与相邻管道间 的净距及距地面的深度。 6.4.8 顶管的顶力可按下式计算,亦可采用当地的经验公式确定: P=fγD1[2h+(2h+ D1)tg2(45°-ф/2)+ω/γD1]L+PF (6.4.8) 式中 P——计算的总顶力(kN); γ——管道所处土层的重力密度(kN/m3); D1——管道的外径(mm); H——管道顶部以上覆盖土层的厚度(m); ф——管道所处土层的内摩擦角(o); ω——管道单位长度的自重(kH/m); L——管道的计算顶进长度(m); f——顶进时,管道表面与其周围土层之间的摩擦系数,其取值可按表 6.4.8-1 所列数据选用; PF ——顶进时,工具管的迎面阻力(kN),其取值,宜按不同顶进方法由表 6.4.8-2 所列公式计算。 顶进管道与其周围土层的摩擦系数 表 6.4.8-1 土类 粘土、亚粘土 砂土、亚砂土 湿 0.2~0.3 0.3~0.4 干 0.4~0.5 0.5~0.6

6.4.9 顶进钢管采用钢丝网水泥砂浆和肋板保护层时, 焊接后应补做焊口处的外 防腐层。 6.4.10 采用钢筋混凝土管时,其接口处理应符合下列规定: 6.4.10.1 管节未进入土层前,接口外侧应垫麻丝、油毡或木垫板,管口内侧 应留有 10~20mm 的空隙;顶紧后两管间的孔隙宜为 10 ~15mm; 顶进工具管迎面阻力(PF)的计算公式 表 6.4.8-2
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顶进方法

顶进时, 工具管迎面阻力 (PF)的计算公式(kN) 工具管顶部及两侧允许超挖 工具管顶部及两侧不允许超挖 0 л · Dav · t · R л · Dav · t · R a · л/4 · D· R

手工掘进

挤压法

网格挤压法

注:Dav——工具管刃脚或挤压喇叭口的平均直径(m); t——工具管刃脚厚度或挤压喇叭口的平均宽度(m); R——手工掘进顶管法的工具管迎面阻力,或挤压、网格挤压顶管法 的挤压阻力。前者可采用 500kN/m2,后者可按工具管前端中心处的被动土压力 计算(kN/m2); a——网格截面参数,可取 0.6~1.0。 6.4.10.2 管节入土后,管节相邻接口处安装内胀圈时,应使管节接口位于内 胀圈的中部,并将内胀圈与管道之间的缝隙用木楔塞紧。 6.4.11 采用 T 形钢套环橡胶圈防水接口时,应符合下列规定: 6.4.11.1 混凝土管节表面应光洁、平整,无砂眼、气泡;接口尺寸符合规定; 6.4.11.2 橡胶圈的外观和断面组织应致密、均匀,无裂缝、孔隙或凹痕等缺 陷;安装前应保持清洁,无油污,且不得在阳光下直晒; 6.4.11.3 钢套环接口无疵点,焊接接缝平整,肋部与钢板平面垂直,且应按 设计规定进行防腐处理; 6.4.11.4 木衬垫的厚度应与设计顶力相适应。 6.4.12 采用橡胶圈密封的企口或防水接口时,应符合下列规定: 6.4.12.1 粘结木衬垫时凹凸口应对中,环向间隙应均匀; 6.4.12.2 插入前,滑动面可涂润滑剂;插入时,外力应均匀; 6.4.12.3 安装后,发现橡胶圈出现位移、扭转或露出管外,应拔出重插。 6.4.13 顶管结束后,管节接口的内侧间隙应按设计规定处理;设计无规定时, 可采用石棉水泥、弹性密封膏或水泥砂浆密封。填塞物应抹平,不得凸入管内。 6.4.14 工具管进入土层后的管端处理应符合下列规定: 6.4.14.1 进入接收坑的工具管和管端下部应设枕垫; 6.4.14.2 管道两端露在工作坑中的长度不得小于 0.5m,且不得有接口; 6.4.14.3 钢筋混凝土管道端部应及时浇筑混凝土基础。 6.4.15 在管道顶进的全部过程中,应控制工具管前进的方向,并应根据测量结 果分析偏差产生的原因和发展趋势,确定纠偏的措施。 6.4.16 管道顶进过程中,工具管的中心和高程测量应符合下列规定: 6.4.16.1 采用手工掘进时,工具管进入土层过程中,每顶进 30cm,测量不应 少于一次;管道进入土层后正常顶进时,每顶进 100cm,测量不应少于一次,纠 偏时应增加测量次数;
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6.4.16.2 全段顶完后,应在每个管节接口处测量其轴线位置和高程;有错口 时,应测出相对高差; 6.4.16.3 测量记录应完整、清晰。 6.4.17 纠偏时应符合下列规定: 6.4.17.1 应在顶进中纠偏; 6.4.17.2 应采用小角度逐渐纠偏; 6.4.17.3 纠正工具管旋转时,宜采用挖土方法进行调整或采用改变切削刀盘 的转动方向,或在管内相对于机头旋转的反向增加配重。 6.4.18 顶管穿越铁路或公路时,除应遵守本规范外,并应符合铁路或公路有关 技术安全规定。 6.4.19 管道顶进应连续作业。管道顶进过程中,遇下列情况时,应暂停顶进, 并应及时处理; 6.4.19.1 工具管前方遇到障碍; 6.4.19.2 后背墙变形严重; 6.4.19.3 顶铁发生扭曲现象; 6.4.19.4 管位偏差过大且校正无效; 6.4.19.5 顶力超过管端的允许顶力; 6.4.19.6 油泵、油路发生异常现象; 6.4.19.7 接缝中漏泥浆。 6.4.20 当管道停止顶进时,应采取防止管前塌方的措施。 6.4.21 顶进管道的施工质量应符合下列规定: 6.4.21.1 管内清洁,管节无破损; 6.4.21.2 允许偏差应符合表 6.4.21 的规定; 顶进管道允许偏差(mm) 表 6.4.21 项目 轴线位置 管道内底高程 D<1500 D≤1500 相邻管间错口 钢管道 钢筋混凝土管道 对顶时两端错口 允许偏差 50 +30 -40 +40 -50 ≤2 15%壁厚且不大于 20 50

注:D 为管道内径(mm)。 6.4.21.3 为严密性要求的管道应按本规范第 10 章的有关规定进行检验; 6.4.21.4 钢筋混凝土管道的接口应填料饱满、密实,且与管节接口内侧表面 齐平,接口套环对正管缝、贴紧,不脱落; 6.4.21.5 顶管时地面沉降或隆起的允许量应符合施工设计的规定。 6.4.22 采用中继间时应符合下列规定:
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6.4.22.1 中继间千斤顶的数量应根据该段单元长度的计算顶力确定,并应有 安全贮备; 6.4.22.2 中继间的外壳在伸缩时,滑动部分应具有止水性能; 6.4.22.3 中继间安装前应检查各部件,确认正常后方可安装;安装完毕应通 过试运转检验后方可使用; 6.4.22.4 中继间的启动和拆除应由前向后依次进行; 6.4.22.5 拆除中继间时,应具有对接接头的措施;中继间外壳若不拆除时, 应在安装前进行防腐处理。 6.5 触变泥浆及注浆 6.5.1 采用触变泥浆减阻措施时,应编制施工设计,并应包括以下主要内容: 6.5.1.1 泥浆配合比压浆数量及压力的确定; 6.5.1.2 制备和输送泥浆的设备及其安装规定; 6.5.1.3 注浆工艺、注浆系统及注浆孔的布置; 6.5.1.4 顶进洞口封闭泥浆的措施; 6.5.1.5 泥浆的置换。 6.5.2 触变泥浆的压浆泵,宜采用活塞泵或螺杆泵。管路接头宜选用拆卸方便、 密封可靠的活接头。 6.5.3 注浆孔的布置宜符合下列规定: 6.5.3.1 注浆孔的布置宜按管道直径的大小确定,每个断面可设置 3~5 个, 并具备排气功能; 6.5.3.2 相邻断面上注浆孔可平行布置或交错布置。 6.5.4 触变泥浆的配合比,应按管道周围土层的类别、膨润土的性质以及触变泥 浆的技术指标确定。 6.5.5 触变泥浆的注浆量, 宜按管道与其周围土层之间环形间隙的 1~2 倍估算。 6.5.6 触变泥浆的灌注应符合下列规定: 6.5.6.1 搅拌均匀的泥浆应静置一定时间后方可灌注; 6.5.6.2 注浆前,应通过注水检查注浆设备,确定设备正常后方可灌注; 6.5.6.3 注浆压力可按不大于 0.1MPa 开始加压,在注浆过程中的注浆流量、 压力等施工参数,应按减阻及控制地面变形的量测资料调整。 6.5.6.4 每个注浆孔宜安装阀门,注浆遇有机械故障、管路堵塞、接头渗漏等 情况时,经处理后可继续顶进。 6.5.7 触变泥浆的置换应符合下列规定: 6.5.7.1 可采用水泥砂浆或粉煤灰水泥砂浆置换触变泥浆; 6.5.7.2 拆除注浆管路后,应将管道上的注浆孔封闭严密; 6.5.7.3 注浆及置换触变泥浆后,应将全部注浆设备清洗干净; 6.5.8 在不稳定土层中顶管采用注浆加固法时, 应通过技术经济比较确定加固 方案。

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