顶管施工工艺

顶管施工工艺（精选十篇）

顶管施工工艺 篇1

关键词：地下管线,非开挖,顶管施工

1 顶管技术发展现状

顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法, 它不需要开挖面层, 并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力, 把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时, 也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间, 以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。

顶管技术在我国的存在的主要问题是, 机械设备技术比较落后, 地区差异明显, 水平参差不齐, 缺乏规范化, 人才不足, 尚待进一步宣传推广。目前而言, 对顶管机械设备我国主要依赖于进口, 虽然国内也有生产企业, 但技术仍落后于国际先进水平, 掘进机型号种类不足以适应工程需要, 我国尚无适于中强度岩层以上的岩盘掘进机, 适应土质范围不宽, 且耐用性、机械化、自动化水平不够。从地域上说, 顶管技术的发展与我国地域经济水平相适应, 我国东部的顶管技术发展水平远远高于中西部地区, 仅广东、上海、浙江、江苏和山东五省市就占到了非开挖铺管工作量的7 5%。而西部地区仅在西气东输项目下有为数不多的顶管穿越工程, 中西部地区与东部沿海地区差距非常显著。顶管施工技术在城市之间的发展不平衡, 在上海, 北京、广州等大城市技术水平比较高, 应用比较普遍, 但在中小城市应用较少, 在中西部地区的城市应用更少。在同一城市发展也不平衡, 据广州市建委2004年对广州市顶管现状的有关调查发现, 该市的顶管技术发展极不平衡, 机械化的顶管施工不很多, 手掘式顶管仍占最大比例, 对顶管施工技术的采用不积极, 往往不是管线铺设的首选, 被看作是无法开挖的无奈之举。不同施工企业的施工水平也不平衡, 有些还处在比较原始的阶段, 也有一些应用失败的工程, 客观上阻碍了顶管技术的推广发展。影响顶管技术应用的另一个因素是, 行业规范化不够, 存在同行低水平恶性竞争的现象, 专业人才缺乏, 现有的从业人员大多是从一般的土木工程施工中转化而来, 缺少专业训练。今后仍需加强管理, 努力推广先进技术, 提高施工水平和改善施工工艺。

2 关键施工技术及措施

2.1 顶管工作井内设备安装

(1) 安装导轨。

导轨采用轻型导轨, 两根导轨距离控制在管径的0.45~0.6倍之间。安装导轨时, 应首先利用垂球和直尺确定导轨的间距和平面位置, 然后测出导轨各点的实际高程, 并与设计高程相比较, 确定导轨的高程调整量后进行安装。导轨安装公式

式中:A为两导轨间距 (mm) ;

D为管外半径 (mm) ;

e为管外壁与基础间隙, 一般取30mm;

h为导轨高度 (mm) 。

安装导轨的技术要求:导轨要安装在枕木上, 且保证枕木下地基稳定;导轨安设要直顺, 严格控制导轨顶面的高程, 一般宜较管外底部高1~2cm, 安装后的导轨应当牢固, 不得在使用中产生位移, 两导轨应顺直、平行, 等高或略高于该处的设计高程, 其纵坡应与管道设计坡度相一致。

(2) 下管、顶进、出土和挖土设备。

采用16t吊车下管, 用千斤顶、高压油泵作为顶进设备, 用斗车、垂直牵引的电葫芦作为出土设备, 采用羊镐人工挖土。

(3) 照明设备:井内使用电压不大于12V的低压照明。

(4) 通风设备:人工挖土前和挖土过程中, 采用鼓风机通过通风管进行送风。

(5) 工作棚架:作为防雨及安装吊运设备。工作坑上设工作平台, 平台采用直径25cm原木作为承重梁, 用5cm厚木板铺设。

2.2 千斤顶和顶铁的安装

(1) 千斤顶的安装。

千斤顶的高程及平面位置:顶力作用点与管壁反作用点应在同一轴线, 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子垂直直径的1/4~1/5处为宜。

(2) 顶铁的安装和使用。

在安装顶铁时, 顶铁的轴线应和管道轴线平行对称, 更换顶铁时, 应先使用长度大的顶铁, 保持顶铁数目最少。顶铁拼装后应锁定, 顶进时, 工作人员不得在顶铁上方及侧面层停留, 并应随时观察顶铁有无扭曲迹象, 防止顶铁崩离。

(3) 油泵的安装和运行。

油泵设置在千斤顶附近, 油管顺直, 转角少, 油泵必须和千斤顶相匹配, 并应有备用油泵, 油泵安装完毕, 并进行试运转, 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。

在其运行过程中若发现油泵油压突然增高, 应立即停止顶进, 检查原因并经处理方可继续顶进, 千斤顶活塞退回时, 油压不能过大, 速度不能过快。

2.3 顶管工作坑开挖与布置

工作坑采用机械先将基坑周围3m范围内土方清除, 再进行基坑开挖, 第一节人工配合机械开挖3.5m, 3.5m以下采用开挖至基坑底设计高程。基坑支护按设计说明采用钢木混合支撑4m, 4m以下至基坑底采用钢筋混凝土护壁。工作坑纵向距离较长, 在框架中间加一道横撑。下部2m部位因为顶管施工不进行横向支撑。撑板安装与工作坑坑壁紧贴, 当有空隙时及时填实。横撑水平, 并与横梁或纵梁垂直, 连接牢固。

木撑板构件规格应符合下列规定: (1) 撑板厚度不宜小于5 0 m m, 长度不宜小于4m。 (2) 横梁或纵梁宜为方木, 其断面不宜小于150mm×150mm。 (3) 横撑宜为圆木, 其梢径不宜小于150mm;撑板支撑的横梁、纵梁和横撑布置应符合下列规定: (1) 每根横梁或纵梁不得少于2根横撑。 (2) 横撑的水平间距宜为1.5~2.0m。 (3) 横撑的垂直间距不宜大于1.5m。 (4) 横撑影响下管时, 应有相应的替撑措施或采用其他有效的支撑结构。

工作坑尺寸的设计由检查井的设计要求及顶管操作技术要求决定。

(1) 工作坑的宽度。

B=D+2 b+2 c

B为工作坑宽度;

D为顶进管节的外径尺寸;

b为工作坑内安好管节后两侧的工作空间;

c为护臂厚度。

(2) 工作坑的长度。

L=L 1+L 2+L 3+L 4+L 5

式中:L为工作坑底部开挖长度;L1为管节长度, 取2.5米;L2为顶镐机长度, 取1.2m;L3为出土工作长度, 取1.2m;L4为后背墙的厚度, 取0.6m;L5为已顶进的管节留在导轨上的最小长度, 取0.5m。

(3) 工作坑的深度。

工作坑的深度由设计高程和基础底板的厚度决定。

(4) 顶力计算及后背计算。

P为总顶力;r为管道处土层的重力密度KN/m 3;D1为管道外径;H为管道顶覆土层厚度;Φ为管道处土层内摩擦角;ω为单位长度管体自重 (kN/m3) ;L为管道计算顶进长度;f为管道表面与周围土层摩擦系数;PF为顶进时迎面阻力。

(5) 护壁施工。

工作坑采用机械先将基坑周围3m范围内土方清除, 再进行基坑开挖, 第一节人工配合机械开挖3.5m, 3.5m以下采用开挖至基坑底设计高程。第二节护壁结构采用C25混凝土, 护壁结构C25混凝土, 厚度为20cm, 立筋与横向分布筋均采用Φ12, 横筋间距为20cm, 护壁钢筋绑扎后, 报监理工程师验收, 验收合格后, 支撑模板现浇护壁混凝土, 24h后, 拆除模板。

3 结语

本文对顶管施工中的关键技术问题进行了研究, 尤其是对设备安装, 千斤顶安装以及工作坑的布置进行了深入分析, 得出的结论对实际工程的施工具有较好的指导作用。

参考文献

[1]GB/T50013—2006, 室外给水设计规范[S].

[2]GB/T20014—2006, 室外排水设计规范[S].

[3]GB/T50268—2008, 给水排水管道工程施工及验收规范[S].

[4]GB/T50242—2002, 建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范[S].

顶管施工工艺流程 篇2

顶管法施工技术

顶管施工即在地表不挖下槽沟，以液压为动力将钢管（含多节钢管）或混凝土管从A点顶至B点的施工工艺，我公司经多次工程实践，形成该施工技术。

工艺特点及适用范围

1、路下顶管，路上畅通；

2、建筑物下顶管，不影响建筑物使用功能；

3、缩短管道铺设周期，降低工程造价显著；

4、设备单一，操作简便；

5、本工艺所用管道的管节必须是国家定点厂家生产的合格产品；

6、适用于铁路、公路及不易或不宜开挖沟槽的地下管道施工。

工艺原理及工艺流程

明铺管道改为以机械为动力在地表下使管道从A点转移至B点。

施工准备??测量高程及轴线??挖顶管工作坑??铺顶管导轨??设置顶进后背??安装顶进设备及吊放管节??挖土顶进??测量及纠偏??再次挖土（管中土）顶进??测量循环作业直致完成。

主要机械设备：吊装设备、高压油泵、大吨位千斤顶、后背桩及后背梁、导轨及出土工具、经纬仪、水平仪。机具功能及数量根据被顶进管节的直径长度及重量而定。

施工要点

1、顶管工作坑开挖要依照施工方案及具体环境进行，坑的长宽要视土质，被顶管节的直径、长度，机具设备，下管及出土方法而定。工作坑除安装顶管的机具设备后背、导轨、顶进管节以外，还要有利于向坑外出土和作业人员的操作。一般要求，工作坑上口前缘距路缘≥2m，安放管节后每侧要有1m的工作面，管节后侧与千斤顶之间要有利于出土的空间，在有水的环境中要设置水坑及排水设施，工作坑壁的放坡系数根据土质情况应符合要求，坑底要夯实。

2、导轨由四根钢轨和若干枕木组成，枕木置在工作坑底下1/2枕木高的基土上，枕木间距800?1000mm，钢轨的长度等于工作坑底面的长度减去钢轨桩所占的位置，钢轨的间距要视被顶管节的外径而定，一般要保证管节安放后下皮高出枕木上皮20mm，千斤顶安装后要与管节的横截面有最大的接触面，钢轨安装要平直，前端抬头要有0.5-1.0%的坡度。

3、顶进后背：后背的坚固与否直接影响顶管的效果，所以，后背所具有的能力必须能满足最大顶力的需要，后背由后背桩及后背梁，后背桩后面的夯实土所组成，后背桩一般以钢轨代替，埋入坑底以下1.5m左右，桩后填土分层夯实，后背桩平面垂直于顶进方向的轴线，钢制后背梁放在桩前的导轨上。顶进后背的其它组成型式有砌筑毛石的，有预制钢筋混凝土块组合的。

4、安装顶进设备和管节：顶进设备由一台高压油泵和两台200?500t千斤顶组成，千斤顶安在后背梁与管节之间，管节后端和千斤顶之间有专用钢护圈及麻辨或橡胶垫对混凝土管端保护，管外壁涂石蜡做润滑剂，减少顶进摩阻力，千斤顶通过传力柱将管节顶入路基。

5、挖土、顶进、测量及纠偏：设备安装后经试运转无异常即可掏土顶进，掏土视土质及管顶上部覆土厚度而掌握进尺深度，土质较密而且覆土较厚，有利于形成卸力拱，可以适当多挖，土质松散或覆土厚度较小，则要少挖，勤挖勤顶，挖土直径不可超过管节的外径。

挖土及运土的工具根据管径的大小而定，内径在880?1500mm的制做专用小车，内径在1500mm以上的可用双轮小车直接出土，土的垂直运输可用吊车或电动葫芦。

顶进过程要时刻测量，每一顶程过后，要对管的高程及左右偏差测量一次，发现问题及时纠偏，纠正左右偏及抬头扎头的措施，可以在管的前端设一斜撑支于管前的土壁上，结合一侧超挖土方，随顶随纠偏。前两节的衔接处，用钢板焊制的钢胀圈加固，做为防止偏差的一项措施。

质量要求及安全措施

质量要求：管道顶进要求平直，管的中心偏离轴线不超过3cm为优良。

安全措施：

1、施工前先与铁路、公路及市政的有关部门进行协调，施工方案经有关管理部门同意后方可施工。尤其是铁路路基下进行施工时，要随时和铁路部门联系，掌握过往列车的情况，线路上有列车通过时严禁挖土和顶进；

2、挖土和顶进时洞内照明使用低压行灯变压器，洞内不准用明火；

3、顶进时停止挖土，传力柱上和两侧不准站人，所有传力柱必须摆放顺直；

4、吊装时坑内人员要做好防护措施，并有专人指挥。

5、顶管长此76m时应设给风设施，防止缺氧。

顶管施工简介

顶管施工是一种非开挖铺设地下管线的施工方法，它可以用于铺设穿越河流、房屋、铁路及公路等各种管道的施工，具

体涉及到电力电缆管道、通信电缆管道、给排水管道、煤气管道等各系统的管道工程。具体工艺就是在管线的一端做一个工作井，另一端做一个接收井；然后将顶管机安装在工作井内，借助工作井后座主顶油缸及管道间中继环等的推力，把顶管机

及紧随其后的管道从工作井穿越土层一直推到接收井内，最后在接收井内将顶管机吊起。这样就完成了整个管道的铺设。具体见如下顶管施工简图：

顶管施工工艺大概分为土压式、泥水式、手掘式、气压式等几种施工工艺，下面主要介绍最常用的两种工艺，即土压式和泥水式。

一、土压式平衡顶管施工工艺

土压式平衡顶管施工的主要特征是在施工过程中，利用土仓内的压力和螺旋出土器出土来平衡顶管机前的土压力和地下水压力。它有两方面的基本内容：第一，顶管机在顶进过程中与它所处土层的地下水压力和土压力处于一种平衡状态；第二；顶管机螺旋出土器的排土量与顶管机推进所占去的土的体积也处于一种平衡状态。土压式平衡顶管施工主要采用螺旋出土器将土排到推土小车里面，然后再运到工作井将其吊起。

其施工示意图如下：

二、泥水式平衡顶管施工工艺

泥水式平衡顶管施工的主要特征是在施工过程中，利用进排泥浆管道在顶管机泥水仓内建立的泥水压力来平衡顶管机前的土压 顶管施工工序（图文）力和地下水压力。泥水式平衡顶管施工采用泥浆泵进行排土，其施工示意图如下：

顶管施工工序：开挖工作坑——进场定位——打导向仪及管道连接——DN200扩孔——DN300扩孔——DN400扩孔1遍——DN400扩孔器2遍——DN400扩孔器后带Φ315PE管（拉管）——退场。

该由于施工过程中没带泥浆泵，泥浆无法排除对后继施工造成麻烦。

1、顶管机

2、DN400扩孔器

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3、管工作坑，图中白色波纹管（电信）下是国家一级光缆。施工难度巨大。

4、顶管施工时导向仪安装的“脚板”（内装发射器），通过发射器及接收一起可以测量出钻头在地下的位置及深度。由于时间关系，没来得及拍仪器。

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5、顶管机全貌

6、DN300扩孔器扩孔完毕出土瞬间，同时会涌出部分泥浆。

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7、管头，自己制作的，不正规。应该是圆锥体定型的，但是没这个设备，于是在管中塞木头。

8、拉管时，我是顶DN300PE管，所以扩孔是采取DN400扩孔器，下面是DN400扩孔器及管道进入地下瞬间，由于挤压有大量泥浆流入工作坑。

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9、管道进入地下过程中，泥浆大量涌出。

顶管施工工艺 篇3

【关键词】泥水平衡；机械顶管；施工工艺；实际；施工；应用

1、工程概况

1.1工程概况

广西壮族自治区柳州市柳东新区官塘片区污水收集系统第一合同段有污水管道11.52km，共有钢筋混凝土检查井191座，管道全部为顶管施工，其中，进厂K段共有d2000钢筋砼污水管道1748m，管道平均埋深约为11.5m，设计共有880m为机械顶管施工。

1.2地质条件

柳州市为典型的卡斯特地貌，进场K段现场地表多为耕地、农田及鱼塘。根据地质勘查报告显示，本段地质主要由杂填土、耕土、淤泥质粘土、可塑状粉质粘土、硬塑状粉质粘土、可塑状红粘土、强风化白云岩、中风化白云岩等地层组成。

2、机械顶管施工工艺

其主要工艺流程为：施工准备——工作井开挖、支护——后靠背及设备安装——泥浆池、沉淀池开挖——设备调试——初期顶进——注浆及正常顶进——出洞。

2.1施工准备

采用泥水平衡机械顶管，最重要的是施工前对现场地质情况确认，一般机械顶管机头不同于盾构机，不能对岩石地层进行顶进，遇到岩石容易损坏刀盘，刀盘损坏修理费用较高，且需要开挖接收井取出机头，费时费工。所以，在采用机械顶管施工前，要确认该段地质情况，最好进行二次钻探或加密钻探，待地质情况明确后才决定是否能够采用机械顶管。

2.2顶管工作井施工

在本工程中，采用逆作法施工鋼筋砼圆形护壁井，工作井土方开挖采用长臂挖机，第一次开挖2m，人工配合修边，然后绑扎Ф16@200*200单层钢筋网，模板采用定型钢模板，模板支护后浇筑C20混凝土，护壁厚度为35cm，待混凝土强度达到设计强度的70%后，继续往下开挖，挖土时，先挖井中心土，每次向下挖1m左右。然后就对称掏挖井壁下的土，靠近护壁附近的土采用人工开挖，以免挖机碰撞、损伤护壁，影响护壁强度。按照同样的方法施工至距离设计深度大约3m左右时，钢筋绑扎改为Ф20@200*200双层钢筋网，且将护壁的厚度改为60cm，以加强后靠背高度范围内护壁的承载力，确保工作井安全，依次施工至设计高程。

2.3后靠背施工及设备安装

工作井施工至设计高程后，即可进行封底及后靠背浇筑，工作井封底采用C15素混凝土，厚度要根据管径大小来确定，一般来说，当管径D≥1.5m时，封底混凝土厚度不小于30cm，当管径D≤1.5m时，封底混凝土厚度不小于15cm。封底混凝土达到一定强度时，开始准备浇筑工作井后靠背，后靠背采用钢筋混凝土外衬钢板的结构形式。根据设计轴线测量定位后靠背位置，后靠背钢筋采用Ф22@200*200双层钢筋网，钢筋网外面固定20mm后的钢板，钢筋绑扎完成后进行模板支护，后背墙是顶管受力最集中的地方，为能分散应力，确保受力均衡，须保证后背墙的垂直度≤0.1%H，水平扭转度≤0.1%H。模板支护校准后即可浇筑混凝土，后背砼采用C30早强混凝土，以提高早期强度，加快施工进度。井内设备安装主要包括：导轨安装、千斤顶安装、进水管路、泥浆管、激光经纬仪等。地面设备安装包括：行车、油泵、电动葫芦、配电间、控制室等。由于机械顶管设备相对较大、重量较重，一般先组装行走行车，行车组装完成后，利用行车吊装井内设备。

2.4进水池、泥浆池及沉淀池开挖

在顶管设备安装的同时，应进行进水池、泥浆池及沉淀池的开挖，泥浆池开挖深度一般在1m～1.5m，平面尺寸应根据顶段土方及泥浆量计算得出。泥浆池应开挖在距离工作井较近的位置，以减少排泥管路过长而且产生的管路摩阻力，保证泥浆的正常的抽排。泥浆池旁边开挖一个小型的沉淀池，泥水排由泥浆池排入沉淀池，经沉淀后的水可以循环利用，以节约成本。

2.5设备调试及试顶

顶管下井前应作一次安装调试，油管安装先应清洗，防止灰尘等污物进入油管，电路系统应保持干燥，机头运转调试各部分动作正常，液压系统无泄漏。调试2～3次一切都正常后，即可做试顶准备，可开始开凿洞口安装套管，开凿洞口边缘部位要注意测量洞口大小，洞口不宜太大，洞口与套管之间缝隙用水泥砂浆填塞，且应对洞口进行修整，尽量达到平整、光滑。洞口止水装置的安装，应保证除止水圈外最小直径大于进洞物最大直径的8cm，防止受到进洞物的剪切而失去止水效果，位置确定后可用水泥砂浆封堵与井壁形成的间隙，防止从间隙处漏水、漏浆。机头下井后刀盘应离开洞口1米左右，放置平稳后重测导轨标高，高程误差不超过5mm。使机头刀盘慢慢贴住前方土体，机头属于刀盘不可伸缩型，土压力表所显示的土压力为泥仓土压，显示的土压力与实际顶进的土压力存在一个压力差ΔP，此值一般取15-30T，由于进泥口是衡定的，机头的土压控制主要通过顶速来调节，每次初顶时先调节好送水压力，然后打开机内止水阀，转动刀盘，关闭机内旁道，待流量达到额定值的80%时既可开始顶进，送水压力可通过机内压力调节既可完成。

2.6测量纠偏及泥浆减阻

污水管道的轴线及高程控制非常重要，规范要求也十分严格，一般直线顶管水平轴线偏差为±50mm，高程偏差为+40mm，-50mm。因此，在管道顶进过程中一定要严格控制，勤于测量。在实际施工中，将激光经纬仪固定在后靠背基座上，根据设计高程确定基座高度，根据设计轴线确定经纬仪角度，激光经纬仪发出的激光直接落在机头挡板中央的光靶上，激光点可以直接显示在操作台的显示器上，操作人员只需通过纠偏动作，保证激光点在光靶的中心即可。为了减少顶进阻力，增大顶进长度，并防止塌方，采用在管壁与土壁的缝隙间注入触变泥浆，形成泥浆套，减少管壁与土壁之间的摩擦阻力，泥浆经过一定时间固结，产生强度，对周边土层起到护壁作用。触变泥浆主要成分是膨润土，掺入碱（碳酸钠）和水配制而成。泥浆比重一般控制在1.1～1.16g/cm3，失水量小于25cm3/30inm，PH值6.4左右，配合比为：

水：土=（4～5）：1；土：掺和剂=（20～30）：1。

拌合程序：

A.将定量的水放水搅拌罐中，并取其中一部分水熔化碱。B.在搅拌过程中，将定量的膨润土徐徐加入搅拌罐中，搅拌均匀。C.将熔化的碱水倒入搅拌罐内，搅拌均匀，放置12h后即可使用。

2.7顶管

管道顶进过程中只需一人在操作室监控水压表、油缸压力、机头压力和显示屏上的光靶即可。操作人员根据水压表调节顶进速度，不同的土质有不同的顶速，当遇到岩石或其他不稳定地质时，压力表指针会剧烈震动，此时，操作人员就会调节顶速，分析原因，同时调节油缸压力，以免损坏刀盘。当经纬仪激光点偏离靶心时，可微调机头内的千斤顶，使其回到靶心位置。

2.8出洞

在机头快要到达接收井时，须根据设计轴线定出机头出洞位置，然后凿开护壁混凝土，破开洞口，破洞时间一般为机头到达的前一天，破洞时间过早，恐因地下水造成塌方流土，不易清理。当机头接近接收井时，要减慢顶管速度，关闭进水阀门，让机头慢慢进入接收井，利用接收井井底与洞口的高差使机头与管道成功分离，然后拆除泥浆管、进水管、注浆管、电缆等管线。用吊车取出机头，调往下一顶段。

3、应注意的问题

（1）根据顶距确定管与管接口衬板厚度，以免在长距离顶管过程中造成接头的损坏，造成管材的破碎或漏浆等现象。（2）根据顶距确定注浆孔管材的比例，顶距越长，带注浆孔的管材数量就应越多。（3）顶进过程中，操作人员要时刻注意光靶的变化，严格控制管道的高程和轴线；还应注意压力表变化，遇到地质变化应提高警惕，分析各种可能发生的不良后果。

4、体会

机械顶管以其进度快、操作简单、安全性高等优点在市政管道施工中的应用越来越广泛，但在采用泥水平衡机械顶管前也应该考虑以下因素：

顶管施工工艺及质量控制 篇4

关键词：顶管,施工工艺,质量控制,安全

顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法。它不需要开挖面层, 并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等, 在我国, 特别是沿海发达地面逐步普及使用, 顶管设备也越来越先进。在各类市政建设项目中, 顶管施工技术已被广泛应用。

1 顶管施工技术概述

1.1 定义

所谓顶管法施工, 即是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力, 克服管道与周围土壤的摩擦力, 将管道按设计的坡度顶入土中, 并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后, 再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力, 把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起, 与此同时, 把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间。

1.2 顶管技术的必要性

对于繁忙而脆弱的城市交通系统, 开挖敷设地下管道势必会造成交通中断, 特别是敷设横穿城市主干道下的管道, 大开挖埋管必然带来交通阻断, 造成巨大的经济损失。在非开挖状态下对这些管道进行修复和敷设, 浅埋顶管技术有了用武之地。当地面建 (构) 筑物较多, 无法采用槽工艺进行地下管线施工, 或开槽施工支护费用过大, 易造成建筑物的破坏, 以及碴土堆放、外运造成市区污染, 给市民工作、生活带来不便时, 宜采用顶管施工工艺, 进行地下管网施工。

2 顶管施工关键质量控制

2.1 在顶管施工前应对场地进行详细的勘察

勘察内容包括工程地质和水文地质情况, 了解土层变化情况及地下水位情况;对地下管线的探查;穿越建筑物时对建筑物基础的探查。顶管机械的选择应根据所经过场地的地质情况合理选用。泥水平衡、土压平衡、气压平衡及人工掏土等形式的机头各有其适用范围, 不同型号的机头各自的特点也不一样, 在顶管机械设备的选择上, 应事先做好充分的勘察探测工作, 区分不同类土质选用合适的机械设备。

2.2 选择合理的施工工艺

施工工艺是否合理对顶管施工的成败起关键性的作用。顶管施工工艺是指从机械设备开始进入场地到顶进全部结束的整个过程。其包括顶进机械的选择, 顶进线路的选型, 机头的进出洞技术及注浆减摩技术等。要根据顶管直径选用工具管, 可采用顶部前伸式, 网格加密式等。塌方的另一个原因是操作失误。例如, 盲目超前开挖, 停顶后没有防塌的措施等, 诸如此类的操作、管理不当, 造成地面沉降。

2.3 顶推动力控制技术

1) 顶推后座设计:精心设计顶推的反力墙, 确保顶推时后座安全。2) 泥浆减阻、中继站的采用:配制优质泥浆, 压力注入管体与岩土之间有效地降低两者间的摩阻力, 从而降低了顶推力, 有利于顶进系统安全、减小管体偏移、降低地面沉降。3) 在管道顶进过程中要处理好管道接头的密封问题。密封不好会产生渗漏, 增加地层损失, 也给施工带来不便。解决密封问题首先要选择合适类型的管道。4) 适速顶进, 顶进速度过快, 其极易造成地面隆起。顶进过后及时注浆, 一方面填充了管体与岩土间的空隙, 有效的减小了地面沉降, 另一方面起到了注浆减阻的作用。

2.4 顶管施工线形控制技术

1) 测量的方法。

用坐标法, 根据设计给出的工作井坐标, 以及接收井中心的坐标, 直线顶管部分采用导线法, 将控制点定在工作井上。顶管顶进时, 在机头中心设置一个光靶, 根据光靶反映的读数, 即可知道目前机头的方位;对于曲线顶管部分, 根据工作井、接收井坐标、圆心坐标以及曲线半径, 使用全站仪测出机头光耙坐标, 即可知道机头偏差情况。

2) 测量设备。

顶进的测量与方向的控制, 主要是采用全站仪, 辅以激光经纬仪和水准仪测量。由于顶进距离长, 如观察困难, 可以采用自动跟踪仪测量。然后通过油缸进行纠编, 遵循先纠上下后纠左右的原则。

3) 测量与方向控制要点。

a.制定严格的放样复核制度, 并做好原始记录。顶进前必须遵守严格的放样复测制度, 确保测量万无一失。b.布设在工作井后方的仪座必须避免顶进时移位和变形, 必须定时复测并及时调整。c.顶进纠偏必须勤测量、多微调, 纠偏角度应保持在10′～20′, 不得大于1°, 并设置偏差警戒线。d.初始推进阶段, 方向主要是主顶油缸控制, 因此, 一方面要减慢主顶推进速度, 另一方面要不断调整油缸编组和机头纠偏。e.开始顶进前必须制定坡度计划, 对每米、每节管的位置、标高需事先计算, 确保顶进时正确, 以最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。

4) 曲线顶管的测量。

顶管工程的测量工作是整个顶管工程质量的关键, 它的实施好坏将直接影响到管线线形的平顺, 甚至影响到顶管的顺利贯通, 因此需精心实施, 确保无误。顶管施工测量包括高程测量和左右偏差测量两部分。高程测量较简单, 在地面上把永久性水准引测至井边, 通过垂直吊钢尺引测至井下, 设临时水准点, 再在管道内架设水准仪测至机关内标靶, 即可知道机头高程偏差。此水准还可从机头测出来, 闭合差按二级水准控制。左右偏差测量较复杂, 在直线顶管中, 我们可以在后座设一激光经纬仪, 在满足通视的条件下, 直接看机头内标靶就可知道左右偏差, 而曲线顶管却做不到, 因为管线线形是弧形的, 后座内激光经纬仪不能一下看到底。因此需在管道内布置移动测站。在通过管道内的移动测站测量出机头内光靶的实际坐标后, 计算出光靶中心与该段曲线的圆心距离 (实际半径) , 与曲线设计半径相比较, 若大于设计曲线半径的, 说明机头向外侧偏出, 若小于设计曲线半径的, 说明机头向内侧偏出。在曲线段变为直线段后, 根据实际测量出的光靶坐标, 使用点到直线的距离计算公式, 算出实际偏差距离。

5) 曲线顶管管缝控制。

曲线顶管的管缝控制尤其重要, 因为如果管缝张不开, 就形不成曲线;张开过大, 将造成顶管偏差或超标, 特别是软土中顶管, 在管缝形成后, 如果纠偏控制得不好, 其趋势会越来越大, 虽然可以通过纠偏千斤顶纠偏, 但这种偏差并不是一下子能纠回来的, 这样顶管的线形往往会形成蛇形, 而且最大偏差点超过规范允许范围, 并且管缝张开过大, 在地下水丰富的地方, 会给工程带来危险。应当把管外最大开口间隙控制在20 mm以内, 避免管接口张缝过大造成渗漏。在顶管时, 由专人负责量机头与第一节混凝土管左右两边的管缝, 并做好记录, 每次纠偏前后均需实测, 发现超出规定时停止顶管, 研究对策后才能继续顶进。

2.5 顶进纠偏应急与预防措施

1) 利用顶管机倾斜仪和测量数据提供的机头折角、倾斜仪基数和走动趋势、前后尺读数比较、机尾处地面沉降量等数据进行分析。对0.5°以上的大动作纠偏须尽量避免并慎重讨论, 不得已时也应争取在非重要地段进行并加强观测。纠偏动作后如无折角变动应立即停顶, 会同电工、机修工检查电路和液压管路, 尽早排除故障, 严防轴线超差。纠偏应在下管后尽早进行, 注意观察倾斜仪读数的纠后趋势及光点滞后变化, 同时通知地面和地下压浆人员加大同步压浆量。2) 顶进过程中的纠偏可采取调整纠偏千斤顶的方法, 进行纠组操作, 若管道左则千斤顶采用左伸右缩方法, 反之亦然, 如同时有高程和方向偏差, 则应先纠正偏差大的一面。3) 发生较大偏差应分析发展趋势, 采用分次逐步纠正, 勤调微纠, 若偏差超过质量标准, 应通知停止顶进, 研究有效措施, 方可继续顶进。4) 对顶进中经常发生顶管机头的旋转, 影响出土、测量等, 必须采取措施。防止偏转扩大, 其方法有:改变切削刀盘的转动方向;在管内的相反方面增加压重块, 直到正常。

2.6 关于穿越密集建筑群的顶管施工控制

顶管埋深要达到足够的要求, 这样才能在开挖时形成拱效应, 使开挖面上部的土体不至于在地面较大的荷载下发生坍塌。对于某些情况当地表建筑物或地下管线基础与顶管距离较近时, 为保证建筑物和构筑物的安全, 就需要对建筑物和管线下面的土体进行加固。一般采取压密注浆的方式, 将浆液注入土中, 改善结构物周围的土体力学性质, 以减小施工对结构物的影响。

3 顶管施工时主要安全技术措施

1) 在开通预留孔砖墙时, 要注意脚手架稳定牢固, 同时要注意凿除顺序, 操作人员站立位置等, 以防砖墙突然倒塌, 要有专人监护观察。2) 刚顶进时管子要防止反弹, 因刚顶进管子还没有一定距离和摩阻力, 很容易被洞外泥土压力挤出。因此在顶进到位收泵时, 要注意观察反弹现象, 如有反弹停止收泵, 采取止回措施, 方可收泵。3) 由于顶进距离长, 管道内的防火措施也相当重要。主要作好以下几点:a.管道内, 未经许可不得动用明火;b.管道内任何人都不准吸烟;c.用于管道内的所有材料, 都应是非燃材料或具有延迟起火的性能;d.管道内的气体含量需经常检测, 发现可燃气体超标, 应立即停机, 加强通风。4) 用电安全必须注意。5) 管道内设置走道板供工人及有关人员安全进出。6) 电缆、钢管、通风管、高压油管等在中继间处应安装一截软管, 防止使用中继间时, 拉断有关管子造成不必要的损失。7) 管子吊装安全措施:吊管必须有人指挥, 并持有有效证件;吊机停放要平稳, 基实牢固的位置;吊机驾驶必须持有有效证件 (特殊工种操作证) ;吊管钢丝绳要选择标准规定的材质, 吊管时管内与钢丝绳接触点要垫好木块, 以免擦伤钢丝绳和管口钢套环;在吊装管子时, 沉井下垂直点不准站人, 与管体平衡点不准站人, 防止悬空惯性而碰撞伤人。

4 结语

顶管技术是一门综合性的技术, 顶管施工随着管道建设的发展已越来越普及, 应用领域也越来越宽, 相信随着顶管施工的普及和专业化, 顶管施工会在不断实践中成熟。

参考文献

[1]中国地质大学 (武汉) .顶管施工技术及验收规范 (试行) [M].北京:人民交通出版社, 2007.

[2]韩选江.大型地下顶管施工技术原理及应用[M].北京:中国建筑工业出版社, 2008.

顶管施工方案 篇5

方案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。在片岩和岩石混合土层，且在道路东面有地下水影响时，宜采用手掘式顶管法。

开挖作业坑所产生的土方外运至甲方指定地点。

手掘式施工方案

一、工艺流程：顶管施工准备→顶力计算→测量放样→基槽开挖→降水→底板浇筑→顶管后靠背设置→导轨铺设?→顶管动力设置、调试→顶进开始试阶段以及纠偏方法→出土→安放中继管。

(一)、顶管前的准备工作

顶管施工前所有设备三天前全部到场，包括：钩机、空压机、油压泵、水泵等，动力和照明电缆线要全部按要求铺设到位，所有顶管施工人员要全部到场。

(二)、顶力计算

1、推力的理论计算：(Φ1500计算)

F=F1十F2

其中F―总推力

Fl一迎面阻力F2―顶进阻力

F1=S*P(S―管道顶进受力面积p―控制土压力)

P=Ko*γ*Ho

式中Ko―静止土压力系数，一般取0.55

Ho―地面至掘进机中心的厚度，取最大值5.5m

γ―片岩量，取2.1t/m3

P=0.55*2.1*5.5=6.35/m2

F1=3.14*1.8*0.15*6.35=5.38t

F2=πD*f*L

式中f一管外表面平均(根据顶进以片岩和岩石混合为计算基准)综合摩阻力，取2.3t/m2

D―管外径1.8m

L―顶距

F2=3.14*1.8*26*2.3=337.99t。

因此，单管总推力F=5.38+337.99=343.37t;。根据总推力、工作井所能承受的最大顶力及管材轴向允许推力比较后，取最小值作为油缸的总推力。工作井(Φ1500mm顶管)设计允许承受的最大顶力为800t，管材轴向允许推力600t，主顶油缸选用2台320t级。满足26米顶管所需推力。

(三)、测量放样

顶管管线放线是保证顶管轴线正确的关键。放线准确就能保证顶管机按设计要求顺利进洞，满足施工质量要求;反之，就可能造成顶管轴线偏差，影响工程进度和工程质量，同时也会造成顶进时设备损坏，使顶管停顿。顶管管线放线，就是将工作井出洞口和接收入井进洞口的点正确引入工作井内，指导顶管顶进的方向和距离。从理论上讲，工作井和接收入井的坐标和标高在沉井下沉时都已明确，通过计算很容易确定。然而由于沉井下沉时的误差，这样从理论上计算放出的线就不一定符合。目前，顶管管线放线常常是根据工作井和接收井的实际位置，按设计要求，通过测量实际放出管线位置。具体如下：

1、管线标高的测量，使用水准仪结合现场实际要求确定作业坑底标高及管道标高。

2、轴线测量的方法

(1)、通视条件下的测量使用引线法引工作井及接收井预留洞口中心至工作井的井壁。置经纬仪于接收井中心A点，把花杆放在工作井预留洞中心井上口B点，作AB直线的延长线，并在工作井后部定出一点C。保证C、A、B在一条轴线上，工作上B点、C点用铅丝将管线轴线拉出来，上吊两个垂球将管线轴线引至坑底B/、C/点用以确定管线顶进轴线。C/点架设激光经纬仪，对准B/点，确定顶管顶轴线。

(2)、在轴线定好后即可安装导轨以及后顶，()先根据导轨本身的尺寸计算出导轨顶面至轴线的高差h，至水平仪于井下，在井四周做出4~6个临水点，保证轴线标高，安放导轨时可用线绳在相对的两个临水点拉出一条直线，使导轨顶轻触于线绳既可，然后根据轴线调整导轨轴线在竖直方向上于已知轴线的竖直投影线重合，导轨轴线方向调整好后再精调导轨的高程，最后支撑导轨至井壁上。

3、纠偏方法与措施

(1)有严格的放样复核制度，并做好原始记录。顶进前必须遵守严格的放样复测制度，坚持三级复测：施工组测量员→项目管理部→监理工程师，确保测量万无一失。

(2)布设在工作井后方的仪座必须避免顶进时移位和变形，必须定时复测并及时调整。

(3)顶进纠偏必须勤测量、多微调，纠偏角度应保持在10’～20’不得大于0.5°。并设置偏差警戒线。

(4)初始推进阶段，方向主要是主顶油缸控制，因此，一方面要减慢主顶推进速度，另一方面要不断调整油缸编组和机头纠偏。

(5)开始顶进前必须制定坡度计划，对每一米、每节管的位置、标高需事先计算，确保顶进时正确，以最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。

(6)、平面纠偏，采用经纬仪测量检查，高程偏差采用水准仪测量。测量的频率一般每天四次，出洞前更要勤测量。

(四)、导轨铺设：

基坑导轨是安装在工作井内为管子出洞提供一个基准的设备。导轨要求具备坚固、挺直，管子压上去不变形等特征。由于顶管重量重，为此我们采用了复合型基坑导轨。

基坑导轨铺设应注意管线轴线、导轨标高和导轨支撑稳定性几个方面的问题。

1、管线轴线：根据管线轴线测量结果，铺设轨道时，将轨道中线与管线轴线重合。

2、管线标高：由于采用的是复合型轨道，因此铺设轨道时必须了解轨道的基本结构。

(五)、顶管后靠背

工作井的顶管，由于作业坑地处片岩等岩石地层，无法做钉桩靠背。现采#字形200*240双层道木和紧密排列单层50Kg铁道钢以及一块50厚钢板和及长*宽*高=4米*0.5米*2米C30砼块，原有土层(作业坑墙壁)与靠背之间间隙采用C20混凝土浇筑密实，一同作为后背墙。顶管机与后做墙之间一块50厚钢板作为靠背与顶缸之间缓冲。待其混凝土达到75%以上强度后方可进行顶管的顶进工作，否则就可能造成顶管过程出现各种意想不到的事故，影响顶管顶进。对于后座墙附加层的做法，采用以下方法

1、后背墙附加层工作面必须与顶管管线垂直。

2、后背墙附加层的宽度应满足主顶油缸发射长度，厚度根据工作井的直径和后靠背顶铁的宽度而定。

3、后背墙附加层做法采用钢筋混凝土，场外预制。

4、后背墙附加层采用道木，因木材具有伸缩性，顶管顶进时，为防止主顶油缸反复作用会造成木材反复受力，形成疲劳破坏，影响顶进质量，同时也会造成顶进设备损坏在道木前端加设20mm后钢板用以保证靠背稳定性。

5、作业坑护壁，由于作业坑所处位置地质主要为片岩层。顶管过程中，在作业坑受力时作业坑四周碎岩石掉落，为保证作业坑内作业人员安全，需对作业坑四周墙壁做钢筋网混凝土护壁，钢筋采用Φ8圆钢间距200mm#型单层布置，混凝土采用C20细石砂浆100mm厚做护壁。

(六)、顶管动力、照明

动力电缆设置：管内设置一路电缆，按其配套动力负载功率，选择电缆规格，供电采用发电机发电，移动电缆装接，设置移动电箱。井下施工的.所有移动电机具和设备，必须有严格的接地措施。井下、管道内的照明灯具必须用36V安全电压。

(七)、洞口止水

1、顶管工程中，为使管子能顺利从工作井内出洞，一般采取工作井预留洞口比管节外径略大些(一般为100mm)的方式，顶进时此间隙需采取有效措施进行封闭，否则地下水和泥砂就会从该间隙流到工作井内，会造成洞口上部地表的塌陷，甚至会造成事故，殃及周围的建筑物和地下管线的安全。因此，顶管过程中洞口止水是一个不容忽视的环节，必须认真、仔细地做好此项工作。

2、我们采用的洞口止水方法是在工作井制作时，预先采用模板及钢管护臂形成整体护壁，待顶管开始后在管道顶进位置人工开孔以便管道顺利顶入及防治地下水及流沙进入作业坑内。

(八)、顶进开始调试阶段以及纠偏方法

1、顶管下井前应作一次安装调试，油管安装先应清洗，防止灰尘等污物进入油管，电路系统应保持干燥，机头运转调试各部分动作正常，液压系统无泄漏。

2、纠偏方法与措施

(1)、有严格的放样复核制度，并做好原始记录。顶进前必须遵守严格的放样复测制度，坚持三级复测：施工组测量员→项目管理部→监理工程师，确保测量万无一失。

(2)、布设在工作井后方的仪座必须避免顶进时移位和变形，必须定时复测并及时调整。

(3)、顶进纠偏必须勤测量、多微调，纠偏角度应保持在10/～20/不得大于0.5°。并设置偏差警戒线。

(4)、初始推进阶段，方向主要是主顶油缸控制，因此，一方面要减慢主顶推进速度，另一方面要不断调整油缸编组和机头纠偏。

(5)、开始顶进前必须制定坡度计划，对每一米、每节管的位置、标高需事先计算，确保顶进时正确，以最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。

(6)、平面纠偏，采用经纬仪测量检查，高程偏差采用水准测量。测量的频率一般每天四次，出洞前更要勤测量。

(九)、出土方案

由于本工程顶管管上为原来老土层，所在顶管作业中必须严格遵循“先顶后挖”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°。为防止事故。掏土深度每次为300mm。制作专用运土斗车，每道管二台交替使用。斗车行进由卷扬机拉动。斗车装土运到工作坑内后由12t吊车吊到自然地面，再用8m?自卸翻斗运到甲方指定场地。

(九)、降水

在顶管末端即河堤路东面处于东洲范围内。在施工后期需在该处设置降水井降水用以保证顶管施工安全顺利进行。

1、作业坑降水，在接受坑四周设置DN300混凝土护壁管井降水点，降水井9米深，设置4座。

2、水泵采用立式直桶泵，排水管采用聚乙烯半软塑料管，型号出水口DN75、功率5.5KW、380V、扬程25米、流量25m?/h。

3、为防止顶管过程中，管道内的水回流到作业坑内对作业坑施工造成安全隐患和施工不便。在作业坑内设置400*400*1200集水坑一座，内设清水泵出水口DN50，一台以便于及时排除顶管内部回流的水。

二、雨季施工措施

施工过程中应随时掌握天气的变化情况，合理地组织进行施工，做好施工现场的防护工作，如遇大风、暴雨，应做好防台、防汛工作。施工时采取如下几方面的措施，确保工程和财产不受到损失。

1、做好工作井和接收井内排水设施，工作井和接收井内四周均设置排水沟。

2、雨季对施工用的各种材料妥善保存，避免遭受雨淋。当施工中遇雨时立即停止施工，雨季施工时运输车辆及现场配有防雨设施，以保护各种集料避免受到雨淋：同时切实做好井四周排水工作，雨停迅速排除表面积水，恢复施工。

3、施工要做好防雨工作。

(1)掌握气象信息并安排好值班人员;

(2)必须了解工程周围情况，对施工需要重点保护的部位，事先应采取防护措施;

(3)住地及施工场地周围的排水设施，应完整通畅，保证积水能及时排干;

(4)材料堆放应分类堆放整齐，保证材料清洁和减少浪费;

(5)雨季施工一定要充分做好防雨措施，确保雨季施工的工程质量，备足彩条布等防雨材料。

(6)固定电箱必须离地1.2米，并要有接地装置，流动电箱必须使用标准安全电箱，保护装置必须有效、可靠，并在每天使用前检查电源和电器设备是否符合安全要求，并要有记录;

(7)过路电线必须架空或埋入地面下30cm，不能有接头。

(8)事先备好检修用设备，并做好防污排涝工作。

顶管在纠偏过程中，应勤测量，多微调，每项纠偏角度应保持10～20，不得大于1°

2、控制路面下沉措施

(1)、在正常顶进时，管下部135o范围内不得超挖;管顶以上(超挖量不得大于1.5cm)，采用手掘式施工顶进，严格控制喇叭口开口、出土量以及顶进速度。

四、文明施工措施

1、挂牌施工，接受群众监督。

2、建立建全文明管理制度，并定期召开文明施工大会，对成绩突出者予以奖励，对屡教不改者予以重罚。

3、工地材料及机械应堆放整齐，既有利于施工取用，又可保证周边环境卫生的清洁。

4、健全安全文明施工保证体系，落实各项安全、文明施工措施。

5、充分发挥现场党员、团员的作用，积极做好广大参建员工的政治思想工作，激发广大职工的劳动热情。

6、加强民工管理，加强“七不规范”和文明意识教育，提高民工的整体素质，促进工程施工顺利进行。

7、施工区域通道要指派专人清扫养护，确保道路平整、通畅、无积水。

8、在施工中做好排水工作，在雨期加强值班巡逻。

9、加强施工现场管理，每次做到工完场清，各施工段的落手清工作。

10、建立卫生管理组织，施工现场的卫生管理由项目经理负总责，分管专职人员具体负责日常管理工作。

11、、工地办公室做到整洁有序，窗明地净，桌椅摆放整齐，无积灰，图纸文具整齐划一，进入室内使人感到庄重大方、井井有条。

12、遵守法律，服从政府的一切法令及法规，及时与当地政府有关部门订立治安协议，在政府部门的指导和支持下，共同搞好治安保卫工作

13、管道内出土，要随出随运，路面要有专人打扫。

五、安全施工保证措施及急救方案

(一)、安全施工保证措施

1、井下施工的所有移动电机具和设备，必须有严格的接地措施。井下、管道内的照明必须用12V安全电压。

2、往井内运砼管等材料时，采用机械吊运时，吊斗下方严禁站人。吊运应有专人指挥，并严格遵守起重机械的安全技术操作规程。上下操作人员应相互配合。严禁将各种砌筑材料向井内抛扔。

3、每个班次用专用仪器检测管内有毒及易燃气体的浓度，并在管内配备防毒面具，预防不测。

4、由于本区间管道顶进正处于汛期及台风季节，要专人接听天气预报，做到早了解早防范，要汛期及台风来临前，做好在工作井内布置一台渣浆泵、四台潜水泵及草包等，在工作井四周砌30cm踢脚。在暴雨及台风时处理可能发生的事情，吊车吊运管材下井，要注意防风。

5、在施工平面总体规划上，工作井、接收井内的积水，用水泵及时排除。“两及时”，即遇雨要及时检查，发现井内积水尽快排除。

6、土要做到随挖随运，防止土积多造成塌陷。

7、开展安全检查活动，对查出的安全隐患，必须定人定时定措施整改，使安全工作横向到边，纵向到底。

8、加强电器安全检查，现场电气设备严格实行接地和三相四线制，电动机械及电动工具设置漏电开关。

9、施工现场实行全封闭隔离，井边上设置安全护栏，上下扶梯必须设置扶手，严禁井上下抛物品。

10、夜间施工增加照明，安放红灯示警。

(二)、急救方案

1、如发生气体中毒事件，情况不明不能冒然下井，所有救援人员要在自身安全情况下才能救人，下井施救人员必须要配有防毒面具和氧气，并立刻拔打119、120急救电话，把吸入毒气人员放在安全通风的地方，等待医务人员急救。

市政工程施工中顶管施工技术探究 篇6

摘要：在现代市政工程施工中，顶管施工技术是一项应用十分广泛的的技术，对于地下管道建设发挥着重要作用，可以有效减轻市政工程施工对现有道路、管网以及建筑物的干扰，保障工程建设的顺利进行。本文就对市政工程施工中顶管施工技术展开探究，希望为其实际应用提供一定帮助。

关键词：市政工程施工；顶管施工技术；探究

近些年来，社会经济发展迅猛，城市化进程日益加快，城市建设不断扩大，市政工程数量也越来越多。但是，在传统市政工程施工模式中，不仅需要占用大量道路，且工程量也相对较大，对城市交通、周边建筑物安全等都有着一定负面影响。顶管施工技术可以有效克服这些弊端，在市政管道工程、城市繁忙干道改造工程中起着重要作用，得到广泛应用。

一、顶管施工技术概述

（一）特点

顶管施工技术的特点主要是在不开挖原有路面的情况下，即可使管道从地下管线、建筑物以及河道、公路下部安全穿过，是一种非开挖技术，其优势主要体现在可以减少土方开挖环节、降低施工成本、缩短施工周期、占用地面积小、道路交通不会受到较大干扰以及降噪、降低粉尘等，是一种施工效率高、污染较少的先进施工技术。

（二）工作原理

顶管施工技术上省去了开挖路面的环节，但是，需要在路面上开挖工作井，工作井要保持垂直，然后使用千斤顶，在千斤顶推力作用下，将钢管逐渐压入地下土层中；管道间的连接在工作井中完成，最后进行顶管埋设，完成整個管道施工过程[1]。

（三）施工要求

在顶管施工中，为确保施工的顺利与质量，需要遵循一定的理论，包括泥水平衡、土压平衡和气压平衡等，以确保技术应用的准确。在实际应用中，还应当先对施工区域进行实地地质勘察，掌握施工设计的各项内容与指标要求，选择合适的施工机械、工艺以及其它辅助设施，为施工创造良好条件；同时，还需要对工具管材质、质量进行控制，保证工具管有足够耐腐蚀性、承载能力，以免顶进中出现工具管损坏等问题，影响施工质量。

二、市政工程施工中顶管施工技术的应用要点

（一）做好施工前准备工作

1.做好现场平面布置

现场平面布置的良好与否决定着施工条件是否合适，进而影响到顶管施工质量，现场平面布置的准备工作主要有：（1）实地勘察施工场地，测量、定位工作井位置，并做好相关装置、场地的安排，包括起重装置、料具间、浆液拌制设备与场地、弃土坑以及水源等；（2）做好工作井的准备，工作井尺寸、形状等均要符合设计要求，且要采取有效的支护措施，避免工作井出现坍塌、滑坡等问题；同时，工作井的配套设施要安装好，除了顶管施工需要设备外，扶梯等也是必不可少的，保证施工人员出入方便、安全。

2.做好设备安装检查

顶管施工技术需要的机械设备有很多，包括千斤顶、油泵、导轨以及顶铁等，做好设备的安装，保证彼此间可以良好配合工作，是顶管施工质量的根本保障，具体安装检查内容有：（1）导轨：导轨采用的多是钢轨，要根据设计要求的坡度、位置安装到适宜位置，并进行固定，保证导轨足够稳固，预防顶管施工滑动；（2）千斤顶与油泵安装：此两种设备安装是同步进行的，油泵至少要准备两个，以便于替换，在完成安装后，试运转油泵与千斤顶，观察两者工作情况，如果出现油压过高等问题，必须立即停工检查，调整油泵、千斤顶，确保顶管顶进的匀速、缓慢，避免过快造成的质量问题；（3）顶铁：在安装前，需要先对顶铁进行检查，确保其刚度、硬度满足施工要求，然后在保持顶铁轴线与管道对称、平行的情况下，将顶铁安装到相应位置[2]。

3.加固部分土体

在顶管施工过程中，顶管受到的阻力会顺着管道传递到顶管末端，再作用于顶管机上，造成顶管机的震动、位移，影响到施工的顺利进行，为预防此问题发生，在准备阶段，需要对顶管机进、出洞口以及后靠土体进行加固，采取的加固方法是高压喷旋桩加固，确保顶管机工作的稳定与安全。同时，还需要在洞口安装止水系统，预防顶管机进、出造成的泥土流失，并降低触变泥浆损失。

（二）顶管施工技术流程与要点

1.选择合适的顶管

顶管施工使用的顶进管有多种，包括钢筋混凝土管、钢制管、塑料管等，在具体施工中，最常用的是钢筋混凝土管，如果对管道腐蚀性要求不高或无要求，则可以使用钢制管。

在钢筋混凝土顶管的选择中，其内径一般要≥.05m，结合工程实际情况和相关规范、技术标准，计算钢筋混凝土管应当达到的配筋率、规格、壁厚等，确定顶径管的外径；同时，还需要按照顶进管施工区域土层情况，来确定合适的顶进管长度，避免过长造成管道偏离原定线路难以调整、过短导致装管次数过多等问题，提高顶管施工的效率[3]。

2.顶管穿墙与出洞

穿墙与出洞是顶管施工的重要环节，其要点主要有：（1）在穿墙施工中，需要先用低强度水泥粘土来填充穿墙管，并进行压实，起到阻止水分、土进入穿墙管的作用；在开始工作管具的穿墙前，需要先通过注浆来提高穿墙管外侧墙体的稳定性、强度，并分析穿墙可能遇到的问题，事先制定处理策略；最后，打开穿墙闷板，将工具管迅速推进，并安装相应的穿墙止水装置，预防水分渗入。

（2）顶管出洞是指第一节顶进管、顶进机从工作机洞口破出进入土中的环节，在此过程中，比较容易出现偏斜等事故。所以，在出洞施工中，需要先对工具管进行校正、调零，并在其下部井壁设置支撑，在出现下跌情况时，要通过主顶油缸来纠正偏差；此外，也可以通过预设初始角，来将下跌角度弥补，有效避免顶管出洞偏斜问题的发生。

3.注浆减阻处理

在顶管施工中，管道与土层间的摩擦会产生较大阻力，影响施工效率，所以，还需要采取必要的减阻措施，通常采用的触变泥浆注浆减阻方法，少量多次，其压浆操作是在顶管头尾端进行的，在注浆压力作用下，注入的泥浆会形成泥浆套，包裹在顶进管的外部，触变泥浆产生的泥浆套不仅可以有效降低顶进所受到的阻力，也对顶进管上部土层有着一定支撑作用，减轻或预防顶进作业导致的地面沉降，提高施工的安全性。

在注浆减阻处理中，压浆操作必须要与管道顶进作业保持同步，在触变泥浆使用量上，由理论计算的值并不一致符合实际，所以，应当实施关注施工的实际情况，及时调整触变泥浆用量，避免触变泥浆过少、过多造成的不良影响，保证顶管施工的顺利进行[4]。

4.顶管校正处理

在顶管顶进过程中，存在许多影响顶管顶进准确性的因素，包括管道连接方式、顶进力度以及施工区域土层性质等等，造成顶进施工质量下降，所以，必须做好顶管的校正。在顶管的校正操作中，其要点主要有：

第一，在顶进开始前，要进行多次测量、定位，且做好详细记录，确保定位的精确，为顶进作业奠定良好的基础。

第二，在顶进过程中，需要对顶进管的水平度等进行定期检测，与设计标准相比较，确保管线按照设计标准顶进、敷设；如果出现失误或者偏差情况，应立即停止顶进，调整顶进管角度，保证误差不超过50mm。

结语

综上所述，顶管施工技术作为现代市政工程常用的技术之一，相较于开挖作业方式，有着许多方面的优势，对市政工程建设发挥着重大作用。因此，加深对顶管施工技术的研究，掌握技术应用的要点，在实际施工中，确保顶管施工的质量，有助于市政工程综合效益的全面提升。

参考文献：

[1]姚志清.关于市政工程顶管施工技术的探究[J].中华民居（下旬刊），2014，09：347-348.

[2]何玉付.浅谈市政给排水施工中顶管技术的应用[J].现代物业（上旬刊），2015，04：36-37.

[3]王瑞.市政工程顶管施工技术分析[J].科技创新与应用，2015，15：219.

市政工程中顶管施工工艺 篇7

关键词：市政工程,顶管技术,应用

1 顶管施工的特点

顶管法又称为非开挖管道敷设技术, 它具有不需要开挖面层就能穿越地面构筑物和地下管线及公路、铁路、河道的特点, 相比开挖敷设技术, 投资和工期将大大节省。同时, 因为其施工面由线缩成点, 占地面积小;地面活动不受施工影响, 对交通干扰小;噪音和震动低, 城市中施工对居民生活环境干扰小, 不影响现有管线及构筑物的使用, 属于真正的无污染、高效率的施工技术顶管施工法。

2 顶管技术在市政工程中的应用

2.1 顶进管的选择

1) 顶进管直径的选择。顶进管的直径选择是首先根据工程性质、工程需要确定内径, 根据顶进管所受荷载确定混凝土管的配筋及壁厚, 进而确定外径。因为顶管工程工作面上需要配备挖土工人, 所以一般管内径不小于800 mm。

2) 顶进管长度的选择。顶进管的长度对顶管过程的可控性和经济性有很大影响。在直线推项的情况下使用长管可以减少装管的次数, 取得良好的效果, 但随着管长度的增长, 如果偏离原定的路线, 使之恢复正确路线要比使用短管更加困难。建造顶压坑时顶压坑的长度也要增大, 挖坑、支护、回填、修复的费用将相应地增加。反之, 在直线上推顶很短的管也较困难, 因为短管比较容易向周围土层中挤入, 致使整个管列呈蛇形弯曲, 这便降低了管路顶进的可控性。

2.2 顶管施工的前期准备

1) 现场平面布置。平面总体布置包括起重设备、自动控制室、料具间、管材堆场、拌浆棚及拌浆材料堆场、注浆系统、弃土坑的布置等。始发工作井内安装发射架、顶管机、前顶铁、主推千斤顶、反力架等顶进设备, 工作井边侧设置下井扶梯供施工人员上下。

2) 顶管机进、出洞处以及后靠土体加固。为确保顶管机出洞的绝对安全, 需对后靠土体及进、出洞区域土体进行加固, 加固方法有高压旋喷桩加固、混凝土后背墙, 堆土反压法等, 根据现场情况选择最合适的方法。为防止顶管机进、出预留洞导致泥水流失, 并确保在顶进过程中压注的触变泥浆不流失, 必须在工作井安装洞口止水装置, 确保工程顺利实施。

3) 顶管施工主要设备。顶管管道一般在淤泥质砂和黏土层中顶进, 适用于施工现场无法采用明沟开挖埋管施工而管道沿线又无其它建筑物基础, 管道直径宜大于800 mm。在这个前提下, 根据管道材料、管径的大小、土体摩阻力计算顶进机具和千斤顶的大小个数以及反力墙、起重设备等。

2.3 顶管施工的工艺

1) 穿墙前注浆止水处理。顶管工作井穿墙洞口前方应采用压浆止水处理。注浆材料用石灰、水泥、黏土搅拌成浆液, 注浆液与自然土混合, 洞口搅拌范围在4 m×4 m处, 以保证工具头顺利成功出洞。浆液配合比石灰∶水泥∶黏土=2∶1∶3, 注入的浆液与自然土固结后既能让工具头顺利穿墙又能起止水和挡土的作用。

2) 穿墙。打开穿墙闷板将工具管顶出井外, 并安装穿墙止水装置, 主要技术施工措施如下: (1) 穿墙管内填夯压密实的纸筋黏土或低强度水泥黏土拌和土, 以起到临时性阻水挡土作用。 (2) 为确保穿墙孔外侧一定范围内土体基本稳定并有足够强度, 工作井工具管穿墙前对穿墙管外侧采取注浆固结措施。 (3) 穿墙前对可能出现的问题进行分析并制定相应处理措施。 (4) 闷板开启后迅速推进工具管, 同时做好穿墙止水, 本工程采用止水法兰加压板, 中间按入20 mm厚的天然优质橡胶止水板环, 要求具有较高的拉伸率和耐磨性, 借助管道顶进带动安装好的橡胶板形成逆向止水装置, 应防止因穿墙管外侧的土体暴露时间过长而产生扰动流变。

3) 顶管出洞。顶管出洞属于顶管作业中非常值得注意的问题, 在此过程中需要从第一节管子从井中破出洞口的封门来进入到土中, 并开始正常顶管前的质量控制工作, 这也是顶管施工技术的关键性工序调整工作, 为了防止管线出现偏斜, 应采取工具管调零, 在工具管下的井壁上加设支撑, 工具管出洞前预先设定一个初始角弥补下跌等措施;在本工程中离接收井15 m左右位置即加强对顶进轴线的观测, 若发现顶进轴线偏差, 立即用主顶油缸进行纠偏。

4) 注浆减阻。在顶管施工中还有一个重要的技术措施就是通过压注触变泥浆填充管道周围的空隙, 形成一道泥浆保护套, 起到支撑地层, 减少地面沉降, 减少顶进阻力的作用;注浆减阻适于长距离顶管施工, 在施工中, 首先对顶管机头尾部压浆, 并与顶进工作同步, 然后在中续间和混凝土管道的适当位置进行跟踪补浆, 以补充在顶进中的泥浆损失。

5) 顶进偏差的校正。顶进过程中发现管位偏差10 mm左右, 即应进行校正, 纠偏校正应缓慢进行, 使管子逐渐复位, 不得猛纠硬调;纠偏是指机头偏离设计轴线后, 利用设置在后部的纠偏千斤顶组, 改变机头端面的方向, 减少偏差, 使管道沿设计轴线顶进, 如果同时有高程和方向偏差, 则应先纠正偏差大的一边。

3 结语

加强市政工程中的顶管工程施工项目, 并对工程施工过程中存在的问题进行详细的调整与控制, 提高顶管工程的施工质量, 最终保证工程的有效实施。

参考文献

[1]吴明奇.试论市政给排水施工中顶管技术的应用[J].河南科技, 2013 (3) .

谈市政管道工程顶管施工工艺 篇8

顶管施工前, 首先应组织有关人员认真学习设计图纸, 深入调查和掌握顶管段的土质和水文地质情况, 弄清地上、地下构筑物的结构、高程及有关的物理、化学性能、水源、电源等主、客观条件, 编制施工组织设计 (施工方案) 。在编制施工组织设计时, 必须制定有针对性、实效性的安全技术措施及施工现场平面布置图;在确定施工管理和劳动组织的同时, 要建立健全安全生产岗位责任制, 安全生产教育制、安全生产检查制、安全生产值班制等各项安全生产管理制度, 做到职责明确具体工作落实到人, 把管生产的必须管安全的原则落到实处, 还要按规定设专 (兼) 职安全员, 建立健全和施工管理、劳动组织相应的安全监督检查系统, 根据管径的大小, 施工工艺提出机械设备计划时, 要选用安全防护装置、制动装置等符合规定要求的机械、设备, 采用新设备时, 首先制定安全操作规程, 调查了解临时用电方案, 并且要有电器设备, 平面布置图和线路图, 施工前要对全体参加施工人员进行一次岗位教育, 对待特种作业人员要严格把好持证上岗关。

一般的顶管施工程序是:先现场放线确定工作坑的位置, 安装垂直运输的起重机械设备和龙门架或四脚架, 开挖工作坑做好坑底处理和后背、顶进设备安装, 下管正位挖运土, 把管顶进土壤中, 经过反复的掏挖、运输土壤、顶进管子, 直至把管顶到下一个工作坑或对接地点为止;管子顶完后再处理管子接口, 砌井、还土恢复地貌。

1 顶管工作坑具体位置的确定

当施工管线按设计位置确定下来之后, 工作坑的位置应首先考虑管道井、室的位置设置, 这样可以减少大量的土方开挖和支撑、排水等工作量;根据地形和土质的实际情况尽量选择在可利用原状土作后背的地方;结合管子的材质、上料、上管、下管的方式以及出土、排降水等条件进行综合考虑, 不给吊车在高压输电线路下作业等违章行为及安全隐患创造条件;一般雨、污水管道或地下水位高于水管流水面时, 顶管为改善工作环境和便于操作工作坑设置在管道的下游。

2 顶管工作坑基础与导轨

顶管工作坑基础的结构, 根据坑底的土质、管材的重量, 地下水位的高低, 下管与出土的方式和顶力来确定。如果坑底土质坚硬, 承载力较大, 无地下水, 且又垂直下管, 可以用原土基础, 一般先把坑底平整, 然后与管道顶进线路相垂直的方向开土槽, 埋设枕木, 一般用15 cm×15 cm的枋木, 枋木的中距不大于45 cm, 导轨要放在枋木上同时用道钉固定。遇到地下水位高过槽底但能降水成干坑时, 土质为细粉砂或亚砂土接近饱和状态, 安装过程中有可能把基础扰动, 则须先铺垫层不小于10 cm厚的卵石基础, 并用粗砂灌缝, 然后在这种基础上安装枋木与导轨;15 cm×15 cm的枋木中距要不大于30 cm, 并用粗砂填满缝。当地下水位高过坑底, 而且水较旺, 土质又不好, 则应采用混凝土枋木基础, 作法一般先在基础下面做一条卵石盲道沟通向集水井以利于排降水, 然后浇筑混凝土, 混凝土强度等级一般用C13~C18;基础的厚度要根据管子的重量及枋木的尺寸与顶力的大小而定, 一般不小于20 cm, 宽度宜比管外径大于40 cm;混凝土在摊铺时要同时将枋木预埋其中, 枋木要高出混凝土面2 cm, 但要特别注意枋木的顶面高程要符合导轨安装的要求, 枋木与混凝土的接触面应处理好, 便于顶完管后拆除。

导轨是起保证管子顶进方向作用的, 必须在枋木上固定牢固, 导轨顶面高程依据设计管道流水面与管厚而定, 纵向坡度与管道纵坡相一致, 导轨的间距要经严格计算后确定。

3 顶管坑的后背

管子在顶进过程中所受的全部阻力, 都要通过千斤顶而传递给后背, 因此, 后背的稳定性与设备安装是相当重要的, 它的结构必须经过严格的计算后确定。顶管一般采用工作坑的原土作后背, 工作坑周围必须设置护栏, 后背土松软者应考虑作钢后背。没有原土可以作后背时, 可作人工后背, 但设计应结构简单、稳定可靠、就地取材、拆除方便。设备安装包括下管、顶进、出土、照明、通风、排降水等各种顶进作业过程中必需的机、电、设备的安装。

4 顶管坑平台与工作棚

采用四脚支架下管出土的顶管坑, 一般都设封闭式顶管坑平台。顶管坑的平台是为了安装起重运输设备等而支搭在工作坑上口的;主要由型钢、方木组成, 中间设一活动平台进行下管和垂直运输。工作棚主要是为了防风、防雨、保护设备以利操作的, 一般和四脚支架相匹配。顶管坑平台的型钢及间距应经严格计算后确定。使用龙门架电葫芦下管可以不在工作坑顶部设平台。按照工作坑的深度, 应该设置扶梯, 以利上下。

5 顶管作业

一般的人工顶混凝土管道, 先把管子运至平台上, 用支架 (四脚架) 卷扬机将管子下到坑内导轨上就位, 顶进时, 首先用千斤顶将管子顶入土内, 然后进行管前挖土, 同时, 将土运送出去, 在千斤顶顶头加入顶铁将管子顶入土中, 再进行挖、运土后将管子顶进, 如此循环作业, 直到管子的后端与千斤顶之间可以满足一节管子就位长度后, 就可以下第二节管, 继续作业, 直至顶到下一个工作坑或管线端点。管前纵向掏挖量一般不超过50 cm, 径向掏挖一般情况上下部可比管外径多挖1.5 cm以内, 但是, 在下部135范围内不得超挖, 在不允许土壤下沉的顶管地段径向一律不得超挖。人工挖土在无地下水时, 先挖下面, 在水中挖土由上面先挖, 遇到土质不好容易塌方的, 管前可以加管帽;顶管时应在两管接口处加衬垫, 一般用麻绳, 另外, 在两管相接处还要安内胀圈, 管与圈之间的间隙用木背紧。顶钢管时, 应事先根据设计要求, 做好管子的防腐绝缘, 做外防腐绝缘层时, 应有保护措施, 一般用千丝网水泥保护层。在顶管过程中, 为了减少顶力和防止坍塌, 可以使用触变泥浆, 将触变泥浆压入管子的四周, 形成一个泥浆环。管道顶通后, 及时将管段混凝土基础做好, 以免管段下沉。

管道顶进完毕后, 应及时拆除设备, 做好管道的接口与清理工作及井、室基础、转筑井、室及管道连接处的构筑物, 砌筑完后要及时进行工作坑逐步还土、拆撑作业;最后按要求恢复路面, 拆除围挡交付验收。

摘要：简单介绍了顶管施工的概念、分类及施工程序, 具体针对市政管道工程中顶管施工, 从顶管工作坑具体位置的确定、顶管工作坑基础与导轨、顶管坑的后背、顶管坑平台与工作棚以及顶管作业等方面作了阐述, 以积累施工经验。

顶管工艺在高速公路施工中的应用 篇9

公路顶管穿越施工是在管线需要穿越公路的地方安装砼套管, 主管线穿越套管的一种施工方法。顶管施工的主要特点是能够在不破坏路面的情况下穿越公路, 不影响正常交通;而且套管能够有效保护穿越公路的主管线, 发生故障时也便于维修。

本人曾负责湖南长益一级公路部分线缆穿越公路路基, 临长高速公路横向排水管穿越路基两项目施工, 其开挖深度均在3m以上, 施工进均采用了顶管工艺。

项目概况:原路基地下水位高, 春季经常有路面积水, 造成该路段经常发生路面大面积沉陷的现象, 最高时达到3cm。设计单位以“治理地下水、降低地下水, 从根源上解决路面病害问题”为原则, 设计在路基纵向左侧、右侧、中间开挖三条盲沟, 然后通过横向排水管将中央分隔带的水向两侧排放。在原设计中, 横向排水管是采用先开挖路面, 然后从硬路肩车道顶进三节5m长的钢管。本人仔细分析了现场的地质、地形、以及车辆通行情况, 考虑明挖施工作业面要求宽、恢复交通时间长、路面修复的工程费用大, 一旦下雨在重型车辆通过行车道时路基很容易产生坍塌等原因, 选择采用KSD5水平定向钻机顶进PE材质横向排水管的施工方法。钻机安放在中央分隔带内, 顶进设备与材料要求的作业面很小, 不存在对路面进行破除与重新摊铺修复, 在同样达到降低地下水的条件下节省了投资, 增强了安全和美观性。

现参照上述项目的管理经验对公路顶管施工技术作一探讨。

1 顶管施工的一般要求

⑴管道穿越公路时, 套管顶部距路面的埋深不得小于1.2m, 距路边沟最低处埋深不得小于1.0m, 路边沟为主要水渠时, 距水渠最低处的埋深不得小于0.8m。穿越套管伸出路基坡脚2.0m。

⑵熟悉图纸, 掌握穿越长度、深度、套管结构及附属设施的结构要求及地质情况。设计地质状况不明时, 在穿越两侧挖深坑取得准确资料。

⑶与公路主管部门联系, 按要求办理穿越施工手续。

⑷向路政等有关部门了解清楚穿越地段内地下是否有通讯线路、管道等设施, 对于此类设施应请主管部门的有关人员现场指定位置, 人工开挖, 使之暴露, 保护方案应得到主管部门认可。

2 顶管施工要点

2.1 施工准备:场地平整、测量放线

⑴根据设计给定的控制桩位, 用经纬仪放出穿越中心轴线, 并设置穿越中心桩, 施工带边线桩, 撒上白灰线。地下有障碍物、光缆应作好标记。

⑵准确测量出需穿越公路及公路两侧的自然地平标高, 以便确定顶管深度。

⑶在顶进侧, 选择管线预制场地并平整, 预制场地宽12m, 长度根据穿越管线长度定。场地与干线公路间侧修一条施工便道, 以便于车辆、材料进入。

⑷放线同时放出操作坑与接管坑的位置和开挖边线。

⑸用水泥保护好公路两侧中心线上的标志木桩, 以便按该桩测量、审核操作坑开挖深度和穿越准确度。

2.2 顶前施工技术措施

⑴工具头的预制、套管的预制和防腐。地质条件差好, 地下水位低的采用“先成孔, 后顶进”的施工方式;地质不好地下水位高的采用“先顶进, 后出土, 随时顶进随时出土”的方法, 同时需制作专用的喇叭形纠偏工具头。钢套管用钢板卷制而成, 内外防腐。

⑵顶管作业坑的布置:

(1) 顶管作业坑包括一个顶管工作坑和一个接收坑, 作业坑设置在距路边3m的位置;选择公路进场容易、地势较低的一侧开挖工作坑。工作坑平面尺寸为6m×4.5m。

(2) 顶管工作坑开挖:工作坑的底部基础应平整、夯实;承受顶进反力的工作坑后靠背墙用钢筋混凝土浇筑, 且应处理成垂直状, 具有一定的耐压强度, 厚度在0.5m以上。开挖工作坑时, 依据地质情况和地下水位高低确定降水方式, 特殊情况可采用深井降水和轻型井点降水相结合的方法降水, 地下水位应降至基坑标高以下2m。地下水位降至基坑标高以下2m后, 撒好基坑开挖边线, 在边线外用振动桩锤插钢板桩以防开挖时塌方, 钢板桩用φ89×4.5的钢管连接, 然后用人工开挖, 基坑达到设计要求后在基坑四周浇注钢筋混凝土墙 (高约2m) 以增强后靠背墙的整体性。顶管作业尽量避免在雨季施工, 以免作业坑积水, 影响施工和安全;必要时要制作防雨棚。如作业坑附近有地表水, 作业坑开挖之前, 采用围堰、开挖明沟和积水坑、水泵排水的方法降水。清淤后再开挖作业坑。

(3) 接受坑设在工作坑的路对面, 中心线应一致, 水平尺寸为4m×4m, 深度根据穿越管线埋深确定。

⑶顶管设备系统安装就位及试验。托轨、托辊、托架安装:应用经纬仪测量中心线及高程, 误差在正负2mm间。然后用螺杆将导轨与地基底面固定。

(1) 工作坑的基础。工作坑的底面高程, 按设计管底高程及基础厚度而定, 在土质较好并无地下水时, 采用混凝土基础, 如有地下水时则用自制铁箱作为基础, 工作坑的基础用于固定导轨, 导轨敷设于基础上, 用地脚螺栓固定, 两导轨间的距离以管中心至两钢轨圆心角30~60°之间为宜。该处顶管采用双排顶管, 两道管道的间距应不少于600mm, 安装轨道时需注意轨道间距。导轨的作用在于稳定管子, 保证按设计的中心线和高程要求引导顶进。

(2) 设备安装:设备紧靠工作坑背面的枕木排, 设备与枕木排间用30mm厚钢板做承力板。顶管设备系统安装定位要准确, 应加适当支撑, 以保证施工安全。液压系统含高压油泵、动力传递机构等安装, 液压缸按顶管中轴线对称布置, 顶管中保持轴线重合。顶铁安装:顶铁是顶进过程中的传力工具, 传递顶力并扩大管节端面的承压面积, 由于顶程长, 顶铁安装与顶力线一致。

(3) 安装套管。套管安装下坑前先进行外观检查包括管端面的平直度, 管壁表面的光洁度及端面上有无纵向裂缝, 检查合格的套管用吊车吊到顶管工作导轨上, 准备连接顶进。

(4) 千斤顶着力点在顶管端面上中心处。套管前端面安装刃角, 起切土的功能, 减小顶进阻力, 控制塌方。环形顶铁安放在管端面处, 它的内、外径尺寸与管端面尺寸相适应, 厚度300~500mm。它的作用是使纵向顶铁传来的顶力较均匀地分布到被顶管端面上, 以免管端面顶坏。纵向顶铁是在顶管过程中调节间距的垫铁, 因此纵向顶铁的长度要根据千斤顶的冲程、管节长度而确定。纵向顶铁的两顶端面严格要求平整与平行, 若达不到这一要求时不可使用。因为顶端间不平行, 在作业时容易发生顶铁外弹。

(5) 做预顶试验:检验液压系统性能、液压缸行程、传力设备的中心线和垂直度等。

⑷其它设施。工作坑上设活动工作台, 安装有卷扬机与配电柜。工作台用30号工字钢作梁, 两端支撑于槽台上, 梁上铺方木作活动平台, 作为出土及其它工具垂直运输之用;在工作台上还应搭工作棚, 以防雨。

2.3 顶管作业

⑴地区属于粉质粘土, 顶进时采用传统的“先挖后顶, 随挖随顶”的施工原则。顶铁安装应平直, 顶进时严防偏心, 以免使顶铁崩出伤人, 且注意油压变化, 发现不正常时立即停止顶进, 并检查原因。千斤顶活塞伸展长度应在规定范围内, 以免损坏千斤顶结构。在整个顶进操作中应坚持连续作业, 若顶进间隔时间过长, 土拱容易下塌, 使顶力增大。

⑵套管接口。管节稳定后, 在管外内侧两管节对口的地方按设计要求防腐。

⑶挖土及运土。顶进管节的方向和高程的控制, 主要取决于挖土操作, 工作面上挖土不但影响顶进效率, 更重要影响质量控制, 这就要求对挖土有严格的要求。

(1) 必须在规定的范围内开挖, 不得超挖, 管底土基弧度在120~135°范围内一定要保持管壁与原土层表面吻合。

(2) 在人工挖土时, 不得搅动管底下部的地基土。

(3) 根据土质情况, 工作面向前顶进0.1~0.3m时, 出土一次, 挖出的土要及时外运。

(4) 开挖后要及时顶进, 及时测量, 可使顶力限制在较小的范围内。

(5) 挖出的土要及时用自制小铁车倒出套管, 并用吊绳倒出作业坑到指定地点堆放, 严禁堆放在坑边。

2.4 顶管的质量要求

⑴顶管作业时, 套管的轴向偏差不超过顶进长度的1.5%。

⑵上下偏差应≤200mm。

⑶顶管作业开始后, 应连续进行, 不应中途停止。

⑷顶管时, 用测量仪器控制中心线和高程, 以施工放线布置的中心桩为基准进行导向监控。

2.5 顶管质量的检测与校正

⑴套管在顶进时, 必须对顶进管段中线的方位及高程严格控制, 以保证顶管的质量。顶管时的中线容易产生方位和高程上的偏差。其原因有以下几个方面:

(1) 由于后座墙受力发生倾斜, 造成中线左右偏离。

(2) 由于顶力作用点和管中线不一致, 造成中线左右偏差。在前方挖土时, 管底超挖而使高程起伏不均。

(3) 顶管的端面或后背上下部位的土壤承载力相差较大。

(4) 导轨安装有较大误差。

⑵顶管质量的控制:

(1) 顶管高程的控制, 可在顶坑中悬空固定水准仪, 在顶管首端设立十字架。每次测量时, 若十字架在管首端的相对位置不变, 水准仪的高程亦固定不变, 只要量出十字架交点偏离的垂直距离, 就可读出顶管的高程偏差。若水准仪从坑外引进绝对高程, 那么顶进管段的各点高程也可推测出来。顶管时的方位偏差, 可在坑上面引出中线, 在中线方位的两点向坑内吊设两根垂球线, 若管首端通过中心点的垂球线和上两垂球线在一条直线上, 则顶管方位是准确的, 否则存在偏差。

(2) 套管内工作面挖成形后, 要由专检人员进行质量检验符合要求后, 方准进行顶进作业。

⑶纠偏。在顶管过程中校正偏差是保证顶管质量的有力措施, 偏差是逐渐积累起来的, 也只有逐渐校正过来, 偏差过大校正就很困难, 因而在顶管过程中应勤校测, 发现偏差及时校正, 校正的方法分坑内和管端面纠偏这两类方法, 具体作法如下:

(1) 挖土校正法:在管子偏离设计中心的一侧适当超挖, 而在相对的一侧不超挖或留坎, 使管子在继续顶进中, 逐渐回到设计位置, 校正中不得猛纠硬调, 以防产生相反结果, 当管前土方被切削形成一定的土洞孔隙时, 利用顶力设备。当偏差为10~20mm时, 可采用此法校正。

(2) 顶木校正法:当偏差大于20mm或者用挖土法校正无效时, 用圆木或方木一端顶在管子偏离设计中心的一侧管壁上, 另一端装在垫有钢板或木板的管前土壤上, 支架稳固后开动千斤顶, 利用顶进时顶木斜支管子所产生的分力, 使管子得到校正。

(3) 千斤顶校正法:这种矫正法基本上同顶木校正法, 即用小千斤顶接一短顶木, 利用小千斤顶的顶力使管位得到校正。

(4) 加垫块校正法:即在顶管末端与顶铁间的适当位置垫上一块相应厚度的楔形钢板, 使顶铁和管间形成一角度, 顶进时可使被顶管得到纠正。

2.6 设备吊拆

当套管顶进至对面接管坑时, 套管穿越完毕, 吊拆设备, 清除管内余土, 进行误差测量及主管穿越施工。

3 结束语

顶管工艺已经广泛应用于城市中心水、电、煤气和通讯等地下管线工程, 特别在发达国家楼宇密集的地段, 均采用先进的红外线导向系统进行定点开挖对接。

由于此工艺在高速公路上的应用还未被推广, 本人总结了一些关键工序的施工要点, 不妥之处望各位给以分析指正。我们将在以后的施工过程中做进一步的探索, 从而更加全面的总结高速公路顶管施工, 促进我国管道建设事业的发展。●

摘要：本人结合多年高速公路顶管施工经验, 介绍了顶管施工的一般要求, 总结了高速公路顶管施工过程中一些关键工序的施工要点。以供大家参考。

关键词：高速公路,顶管施工,要点

参考文献

[1]夏明耀, 曾进伦.地下工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1999

顶管施工工艺 篇10

下面结合笔者实际参与的一个具体管道施工工程, 浅谈城市污水管道顶管施工工艺及问题。

一、工程概况

中山市三乡镇雨污分流工程涵盖28.67平方公里, 途径圩仔、乌石、平东、平南、大布西片、白石、桥头、南龙东片、西山、茅湾等10个村 (居) , 该工程预计工期为三年, 分两期工程, 一期工程实施8条村居, 二期工程实施2条村居。2013年计划完成西山、茅湾、平东、平南等四条村的雨污分流工程。在三乡镇雨污分流工程施工中, 由于管道具有埋设深度大、管道直径大等特点, 为减少工程施工时对群众生产生活的影响, 工程较多选择使用顶管施工方式。顶管施工方式的特点主要有: (1) 占用场地、施工噪音、泥尘污染少; (2) 开挖量和运输量少, 不影响地面交通; (3) 截污管比其他管线埋藏深, 可有效避免影响其他管线正常使用; (4) 不会受气候影响, 能持续施工, 有效缩短工期。

二、城市污水管道顶管施工工艺

1. 顶管设备的选择

合理选择顶管设备有利于城市污水管道顶管施工的进行, 确保工程施工质量。顶管设备的主顶站应选择由两台组成总站顶力达600 t的设备, 即每台顶力为400 t, 而且设备的最大行程应为1 300 mm。选择的纠偏千斤顶每台应为40 t, 其最大行程为110 mm, 由8台组成顶管的设备之一, 并合理的安装于顶头后。顶管设备中的液压装置应由液压总站、液压控制箱、管路及其他液压元件构成。为有效减少顶管顶进时受到的阻力, 现场拌制顶进时应用的泥浆, 该膨润土搅拌系统由泥浆泵、拌浆池、储浆池、备用池、阀门等构成。

2. 管道的顶进与接口

管道顶进作业在工程准备工作及设备调试完成后进行, 将管道通过吊车安放于导轨上, 顶进作业时首先应将管机头顶入土内, 使土体在进入管内后形成土塞并至一定长度, 才能停止管道的顶进作业, 之后采取人工挖取方式在管内进行取土, 并将土送出管外。清除完土塞后, 继续进行管道顶进作业, 直至管道在工作坑内可顶入115 m, 就可以安放下一节的管道, 以此推进进行管道顶进作业。两节管道之间采用“T”形接口, 并采用16锰钢的钢套环连接, 环氧富锌漆二镀的应用可起到防锈作用。“T”形接口在管道间的采用, 不仅可以提高管道的整体性, 也有效减少了管内底间产生错口的情况。

3. 操作和控制管道的顶进过程

(1) 应在顶管出洞前做好各种设备的调试工作, 并在顶管出洞时以每500 mm的频率测量一次, 而且顶头标高要比设计标高出l O mm。 (2) 为防止管节出现漂移情况, 用拉杆将前7节的管连接起来。 (3) 必须遵循勤顶、少顶的原则进行顶进操作。 (4) 为保证起到防水效果, 应使用F型钢套环橡胶圈, 而且橡胶圈的外观与断面组织需具有致密、均匀、无裂缝、无孔隙等优点。 (5) 应在橡胶圈安装前将黄油涂抹在钢套环接口上, 若接口出现位移、扭转或露出管外的情况时, 必须将钢套环接口拔出并重新插好。 (6) 完成顶管全线后, 为保证管道外围的土体渗水少, 能够支撑管道, 必须及时将膨润土浆用2:l的水泥浆代替。 (7) 完成顶管后, 先用水泥砂浆将管节接口后内侧间隙密封, 之后再实施防腐工作。 (8) 应用小角度在管道顶进过程中逐渐纠偏。

4. 校正管道的轴线、高程误差

管道的轴线、高程产生误差时, 可以通过安装在机头前的导向油缸、纠编油缸实施纠偏, 管道误差由于是逐渐累积的, 因此校正时可应用趋势图对偏差趋势进行判断, 并以此进行逐渐纠正。在管道顶进过程中, 应每500 mm对管道的轴线或高程测量一次, 并将测量出的数据用E曲线图绘制出来, 该图的绘制有利于分析机头的偏差发展趋势, 根据实际的偏差情况可对管道的偏差角度进行逐渐校正。若曲线在E曲线图中达峰值, 则顶管开始往正确角度偏转, 而且最前部的管机头逐渐向管道中心靠拢, 因此校正时可将角度逐渐减小趋于零。应在顶进过程中进行误差校正, 并尽可能减少纠偏产生的折角, 以免造成校正经过的管形成连接误差应力。

三、城市污水管道顶管施工过程的技术质量保证措施

为保证城市污水管道顶管施工过程的技术质量, 必须做好以下几方面措施。 (1) 施工时, 做好现场坐标、水准点的复测和保护工作。 (2) 在工程施工现场, 严禁使用不符合强度与裂缝要求的管道材料, 加强管材质量控制。 (3) 做好测量及记录第一节管道水平、高程的工作, 若出现极大偏差需及时上报并采取相应措施, 减少误差带来的影响。 (4) 及时运出管道内的挖土, 预防管道出现沉降现象, 对出土数量进行详细记录。 (5) 千斤顶的安装需注意保证其顶力位置与顶进抗力位置处于同一轴线, 为避免千斤顶出现顶进力偶, 应保证安装的四个千斤顶用力处于均衡状态。 (6) 在管道顶进时, 对顶进设备的情况进行记录, 若设备顶力出现异常增大的情况, 则必须停止顶管施工, 详细分析异常原因后, 才能采取对应措施进行之后的管道施工。 (7) 在管道顶进过程中, 应根据施工现场实际的地质变化, 应用不同方法保证顶管施工的顺利进行, 如改造顶管的机头、固结泥砂、降低土体的地下水位等。

四、城市污水管道顶管施工过程中需注意的问题

城市污水管道顶管施工过程中应主要注意以下几点。 (1) 地面沉降。由于管顶土层的不稳定, 土体松散, 地下水、超挖等情况, 常在顶管施工完成以后出现地面沉降现象, 而且管道中心线两侧沉降地面的宽度与深度随着时间的推移逐渐增加。 (2) 地表隆起。顶管施工操作不当, 可导致地表因顶管掘进机施工前端土体遭到破坏而隆起。 (3) 管道轴线纠偏。检测发现工具偏离设计轴线后, 可利用工具管内的纠偏油缸不断调整工具管的纠偏角度, 改变管端方向, 有效减小管线偏差。 (4) 管道扭转。加强控制顶进过程中遇到的管道扭转角度, 有利于确保管道出泥与电机安装的顺利进行。 (5) 顶管出洞。顶管出洞是顶管工程施工中的重要环节, 钢封门打开后, 可将工具管向井外顶出, 顶出时应预防工具管前方出现土坍塌以及工具管偏离设计轴线的情况。 (6) 导轨偏移。顶管施工过程中, 应采取措施避免基坑导轨产生左右或高低偏移的情况。 (7) 应尽量避免洞口止水圈撕裂或外翻, 后靠背遭到严重的变形、位移或损坏, 以及主顶油缸偏移的情况。

五、结语

污水管道顶管施工随着科学技术的发展不断改善, 并广泛应用于城市污水管道工程建设, 逐渐解决了由于施工现场条件导致的管道敷设问题, 如河道难以开挖或穿过。城市化的发展促使污水管道的布置需灵活多变, 而顶管施工安全可靠、干扰性低、工期短、成本低等优点, 有效提高了污水管道的施工效率。作为一种先进的污水管道施工技术, 顶管施工的实施创造了极大的社会效益、环境效益和经济效益。

摘要：城市污水的有效处理与城市卫生及市民生活质量关系密切。随着我国城市化进程的加快, 人们对城市化建设的规模和质量要求更高, 传统的城市污水管道埋管方法 逐渐受到限制。本文主要对城市污水管道顶管施工的施工原理、施工工艺、技术质量及施工过程中应注意的问题进行了探讨。