顶管施工的工程技术 顶管施工施工方案

非开挖工程技术彻底解决了管道埋设施工中对城市建筑物的破坏和道路交通的堵塞等难题，在稳定土层和环境保护方面凸显其优势。这对交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多、地下管线复杂的城市是非常重要的，它将为城市创造一个洁净、舒适和美好的环境。
非开挖技术是近几年才开始频繁使用的一个术语，它涉及的是利用少开挖，即工作井与接收井要开挖，以及不开挖，即管道不开挖技术来进行地下管线的铺设或更换，顶管直径DN800—4500。通过工作井把要埋设的管子顶入土内，一个工作井内的管子可在地下穿行1500米以上，并且还能曲线穿行，以绕开一些地下管线或障碍物。
它的技术要点在于纠正管子在地下延伸的偏差。特别适用于大中型管径的非开挖铺设。具有经济、高效，保护环境的综合功能。这种技术的优点是：不开挖地面；不拆迁，不破坏地面建筑物；不破坏环境；不影响管道的段差变形；省时、高效、安全，综合造价低。
该技术在我国沿海经济发达地区广泛用于城市地下给排水管道、天燃气石油管道、通讯电缆等各种管道的非开挖铺设。它能穿越公路、铁路、桥梁、高山、河流、海峡和地面任何建筑物。采用该技术施工，能节约一大笔征地拆迁费用、减少对环境污染和道路的堵塞，具有显著的经济效益和社会效益。 手掘式、挤压式、泥水平衡式、三段两铰型水力挖土式、多刀盘土压平衡式。

顶管施工工艺顶管法施工是在地下工作坑内，借助顶进设备的顶力将管子逐渐顶入土中，并将阻挡管道向前顶进的土壤，从管内用人工或机械挖出。这种方法比开槽挖土减少大量土方，并节约施工用地，特别是要穿越建筑物时，采用此法更为有利。随着城市建设的发展，顶管法在地下工程中普遍采用。顶管法所用的管子通常采用钢筋混凝土管或钢管，管径一般为700-2600MM,顶管施工主要包括：作业坑设置、后背（又称后座）修筑与导轨铺设、顶进设备布置、工作管准备、降水与排水、顶进、挖土与出土、下管与接口等。1．10．1顶管法施工的分类目前顶管法施工可分为对顶法、对拉法、中继法、后顶法、牵引法、深覆土减摩顶进法等。在地下工程采用顶管法施工时，可按照地下工程的特点、设计要求、技术标准、有关规程，工程环境的实际情况、施工的力量和经济效益采取不同的顶管法施工。1．10．2顶管法施工准备工作确定采用顶管施工方案前：（1）、施工单位应组织有关人员，对勘察、设计单位所提供的顶管施工沿线的工程地质及水文情况，以及地质勘察报告进行学习了解;尤其是对土壤种类、物理力学性质、含石量及其粒径分析、渗透性以及地下水位等的情况进行熟悉掌握。（2）调查清楚顶管沿线的地下障碍物的情况，对管道穿越地段上部的建筑物、构筑物所必须采取的安全防护措施。（3）编制工程项目顶管施工组织设计方案，其中必须制订有针对性、实效性的安全技术措施和专项方案。（4）建立各类安全生产管理制度，落实有关的规范、标准，明确安全生产责任制，明确安全生产责任制，职责、责任落实到具体人员。1．10．3物资、设备的施工准备工作（1）采用的钢筋混凝土管、钢管、其他辅助材料均须合格。（2）顶管前必须对所用的顶管机具（如油泵车、千斤顶等）进行检查，保养完好后方能投入使用。（3）顶管工作坑的位置、水平与纵深尺寸、支撑方法与材料平台的结构与规模、后背的结构与安装、坑底基础的处理与导轨的安装、顶进设备的选用及其在坑底的平面布置等均应符合规定要求。尤其是后背（承压壁）在承受最大顶力时，必须具有足够的强度和稳定性，必须保证其平面与所顶钢管轴线垂直，其倾斜允许误差+-5MM /M（4）在顶进千斤顶安装时必须符合有关规定、规程要求，尤其是要按照理论计算或经验选定的总顶力的1.2倍来配备千斤顶。千斤顶的个数，一般以偶数为宜（5）开挖工作坑的所有作业人员都应严格执行工程技术人员的安全技术交底，熟知地上、地下的各种建筑物、构筑物的位置、深度、走向及可能发生危害所必须采取的劳动保护措施1.10.4顶管法施工应注意事项（1）顶管前，根据地下顶管法施工技术要求，按实际情况，制定出符合规范、标准、规程的专项安全技术方案和措施（2）顶管后座安装时，如发现后背墙面不平或顶进时枕木压缩不均匀，必须调整加固后方可顶进（3）顶管工作坑采用机械挖上部土方时，现场应有专人指挥装车，堆土应符合有关规定，不得损坏任何构筑物和预埋立撑;工作坑如果采用混凝土灌注桩连续墙，应严格执行有关项的安全技术规程操作；工作坑四周或坑底必须有排水设备及措施；工作坑内应设符合规定的和固定牢固的安全梯，下管作业的全过程中，工作坑内严禁有人（4）吊装顶铁或钢管时，严禁在扒杆回转半径内停留；往工作坑内下管时，应穿保险钢丝绳，并缓慢地将管子送入导轨就位，以便防止滑脱坠落或冲击导轨，同时坑下人员应站在安全角落（5）插管及止水盘根处理必须按操作要求，尤其待工具管就位（应严格复测管子的中线和前、后端管底标高，确认合格后）并接长管子，安装水力机械、千斤顶、油泵车、高压水泵、压浆系统等设备全部运转正常后方可开封插扳管顶进（6）垂直运输设备的操作人员，在作业前要对卷扬机等设备各部分进行安全检查，确认无异常后方可作业，作业时精力集中，服从指挥，严格执行卷扬机和起重作业有关的安全操作规定（7）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；两导轨应顺直|、平行、等高，其纵坡应与管道设计坡度一致。（8）在拼接管段前或因故障停顿时，应加强联系，及时通知工具管头部操作人员停止冲泥出土，防止由于冲吸过多造成塌方。并应在长距离顶进过程中，加强通风。（9）当因吸泥莲蓬头堵塞、水力机械失效等原因，需要打胸板上的清石孔进行处理时，必须采取防止冒顶塌方的安全措施。（10）顶进过程中，油泵操作工应严格注意观察油泵车压力是否均匀渐增，若发现压力骤然上升，应立即停止顶进，待查明原因后方能继续顶进。（11）管子的顶进或停止，应以工具管头部发出信号为准。遇到顶进系统发生故障或在拼管子前20MIN ，即应发出信号给工具管头部的操作人员，引起注意。（12）顶进过程中，一切操作人员不得在顶铁两侧操作，以防发生崩铁伤人事故。（13）如顶进不是连续三班作业，在中班下班时，应保持工具管头部有足够多的土塞；若遇土质差、因地下水渗流可能造成塌方时，则应将工具管头部灌满以增大水压力。（14）管道内的照明电信系统应采取安全电压，每班顶管前电工要仔细检查各种线路是否正常，确保安全施工。（15）工具管中的纠偏千斤顶应绝缘良好，操作电动高压油泵应戴绝缘手套。（16）顶进中应有防毒、防燃、防爆、防水淹的措施，顶进长度超50M时，应有预防缺氧、窒息的措施。（17）氧气瓶与乙炔瓶（罐）不得进入坑内。
希望能解决您的问题。

在顶管过程中，要充分考虑可能遇到的障碍，如孤石等。以往的经验曾经有遇到障碍无法穿过而整个管道废掉的先例，特别是小直径管管前无法挖土时更容易出现这种情况。所以在顶管施工前，一定要弄清顶管处的地质情况。对遇到障碍时要有充分可靠的处理方案。
下面以手掘式顶管施工为例对顶管施工进行介绍。
此方法适用于软土地层中、地下水位以上黄土地层中、地下水位以上强风岩地层中；特点是施工成本低，在顶进过程中如遇前方障碍物可立即采用人工方式排除；其缺点是顶进管径应大于Φ800mm，否则不便于人员进出，顶进距离不宜过长。工艺流程如图9-10 所示。

图9-10 顶管法工艺流程图

人工顶管施工顶管系统主要包括：千斤顶、顶铁、后靠背、导轨、顶管管节。施工示意如图9-11 所示。

图9-11 顶管施工示意图

一、施工准备
1.一般工作坑内的布置
如图9-12 所示，顶管工作井施工，井内设集水坑，便于抽排积水，根据基底情况，可选择原土基础、砂砾基础或混凝土基础。

图9-12 工作坑纵断面图

2.后靠背设置
工作井基础设定后，根据管道走向设置后靠背。
（1）采用原土作后背时，后背墙的安装应符合下列要求：①后背土壁铲修平整，并使壁面与管道顶进方向垂直。②后背墙宜采用方木、型钢、钢板等组装，组装后的后背墙应有足够的强度和刚度，其后背墙底应低于工作坑底不小于 0.5m。③后背土体壁面应与后背墙紧贴，孔隙用砂石料填塞密实。④后背墙安装时，紧贴土体的后背材料（型钢、预制后背、方木等）应横放，在其前面放置立铁，立铁前放置横铁。
（2）当工作坑过长，不能用原土作后背时，应采用结构简单、稳定可靠、就地取材、拆除方便的人工后背墙。
（3）利用已完成顶进的管段作后背时，顶力中心宜与已完工管道中心重合，顶力应小于已顶完管道的抗顶力。后背钢板与管口间应垫缓冲材料，保护管口不受损伤。
3.导轨安装
导轨安装牢固与准确对管子的顶进质量有较大的影响，因此导轨安装依据管径大小、管道坡度、顶进方向确定，顶进方向必须平直，标高、轴线准确。
（1）导轨宜采用铁路钢轨。
（2）在基础上铺设枕木、安装导轨。导轨用道钉固定于枕木上，两导轨之间用拉杆控制导轨中距，拉杆间距 1.5～2m。
（3）导轨轨面应高于该处管道外底的高程，其坡度应与管道坡度一致。两导轨应平行、等高。
（4）枕木截面不小于 150mm×150mm。
（5）两根导轨应顺直。
4.工作平台安装
（1）顶管工作坑开挖与支护完成后进行工作平台安装。
（2）工作平台承重主梁根据静载、活载及其他附加荷载计算选用，主梁两端伸出工作坑外，一般不小于 1.2m并放于枕木上。
（3）平台开口的长度宜大于管节长度0.4m，宽度宜大于管外径0.4m。
（4）根据顶进设备和混凝土管的重量，选择起重设备，并确定竖向提升和水平运输的支撑架形式。
（5）起重支架安装在锁口圈梁上，宜与防护棚结合成一体，并安装牢固。
（6）工作坑必须设置有护栏的工作钢梯。
5.顶铁安装
（1）顶铁一般采用铸钢件或型钢焊接成型，具有足够的刚度，顶铁上需有吊环（吊孔）及锁定装置。
（2）顶铁放置在管道两侧，且顶铁中心线应与管道中心线平行、对称直顺。
（3）更换顶铁时，先使用长顶铁，以减少顶铁连接次数。
（4）顶铁与管口之间安装缓冲衬垫。在顶力作用下，管节承压面应力接近设计顶镐压力强度时，应使用U形或环形顶铁等工具，减少管节承压面应力。
6.顶进设备安装
（1）安装前应对高压油泵、千斤顶、液压管路控制系统、压力表等进行检查标定，设备完好方可安装。
（2）根据顶管坑的施工设计，安装高压油泵、管路及控制系统。油泵设置在千斤顶附近；油管应顺直、转角少；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。
（3）千斤顶的油路应并联，每台千斤顶应有独立的进油、退油控制系统。
（4）千斤顶受力中心宜位于管口总高的 1/4 左右处，且不小于组装后背高度的 1/3。
（5）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）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。
（7）对全部设备进行检查并经过试运转合格方可开始顶进。
7.注意
顶管工作坑四周必须采用围护措施，采用彩钢瓦围护，雨帆布防护，并设醒目警示标牌。顶进时，过往车辆应减速慢行，且禁止大吨位、重载车辆通行。
二、挖土与顶进
工作坑内设备安装完毕，经检查各部处于良好正常状态，即可进开挖和顶进。
首先将管子下到导轨上，就位以后，装好顶铁，校测管中心和管底标高以便符合设计要求，即可进行管前端挖土。
1.拆除洞口封门
机头及首节管空顶就位后，拆除洞口封门。采用钢木支架、立板密撑时，应采取措施保持洞口上方支撑稳固。采用沉井、地下连续墙，应先拆除内侧的临时封门，再拆除井壁外侧的封门或其他的封堵措施。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内。应有防止流动性土或地下水由洞口进入工作坑的措施。
2.挖土与运土
管前挖土是保证顶进质量及地上构筑物安全的关键，管前挖土的方向和开挖形状，直接影响顶进管位的准确性，因此管前周围挖土应严格控制。在一般顶管地段，土质良好，可超越管端开挖300～500mm；在土质不好的地段，最大不得超过管端 300mm。在铁路道轨下不得超越管端以外 100mm，并随挖随顶，在道轨以外最大不得超过 300mm，同时应遵守其管理单位的有关规定。在土层比较稳定的情况下，管顶以上最大超挖量宜控制在15mm以内，管道下部 135°范围内不得超挖。
安装管帽：在土层松散或有流沙的地段顶管时，为了防止土方坍落，保证安全和便于挖土操作，在第一节管前端可安装管帽（帽檐伸出的长度取决于土质）。将管帽顶入土中后便可在帽檐下挖土。
管前挖出的土应及时外运，大管径可采用手推车推运，管径较小时，采用双筒卷扬机牵引小车出土。土运至管外，再用工作平台上的摇头扒杆吊到平台上，然后运出坑外。
3.顶进
顶进利用千斤顶顶出镐在后背不动的情况下将顶进管子推向前进，其操作过程如下：①安装好顶铁、挤牢，管前端已挖一定长度土后，启动油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作行程，将管子推向一定距离；②停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞缩回；③添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管子为止。
顶进注意事项：
（1）顶进时应遵照“先挖后顶，随挖随顶”的原则。应连续作业，避免中途停止，造成阻力增大，增加顶进困难。
（2）首节管子顶进的方向和高程关系到整段顶进质量，应勤测量，勤检查及时校正偏差。
（3）安装顶铁应平顺，无歪斜扭曲现象，每次回收活塞加放顶铁时，应换用可能安放的最长顶铁，使连接的顶铁数目为最少。
（4）顶进过程中，发现管前土方坍塌或油泵压力表指针骤然增大等情况，应立即停止顶进，查明原因，排除故障后再继续顶进。
三、注触变泥浆
顶进过程中，在管节四周注触变泥浆，减少摩擦阻力和防止土层坍塌。
1.触变泥浆的配置
触变泥浆的配置主要是由膨润土、外加剂、水充分搅拌而成。调整纯碱用量，使浆液pH 值控制在8～10。外加剂主要有纯碱、烧碱、氨盐、高效润滑剂、防塌剂等，根据实际情况选择品种及掺量。
2.注浆孔的布置
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，均匀布置，并具备排气功能；相邻断面上的注浆孔可平行布置或交错布置。
3.注浆作业
注浆前，通过注水检查注浆设备，确认设备正常后方可灌注。
注浆用注浆泵进行。输浆管宜用钢管或高压胶管，布设至注浆孔口，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，方可继续注浆。
注浆压力从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。
注浆通常从顶管的第一节向后进行，待顶进数米后，改从后端依次向前进行补浆。
注浆量宜按管道与周围土层之间月牙形间隙的 1～2倍估算。
4.背后注浆
顶进结束后，应进行触变泥浆的置换（背后注浆）：①可采用水泥砂浆或粉煤灰水泥砂浆从注浆孔注入；②拆除注浆孔管后，应用水泥砂浆将注浆孔封闭严密。
四、测量和误差的校正
1.测量
顶管中线和水准点引入工作坑内，控制导轨、顶管机安装位置和顶进方向及高程。
顶进时，每顶一定距离测量一次，第一节管子测量间距应缩短。校正时，每顶进一镐即测量一次。
2.顶进偏差的校正
顶进过程中发现管位偏差 10mm 左右时，即应进行校正，纠偏校正应缓缓进行，使管子逐渐复位，不得猛纠硬调。校正方法一般采用：
（1）挖土校正法：偏差值为 10～20mm 时采用此法。即管子偏向设计中心左侧时，可在管子中心右侧适当超挖，而在偏向一侧不超挖，使管子在继续顶进中逐渐回到设计位置。
（2）顶木校正法：偏差较大时或采用挖土校正法无效时，可用圆木或方木，一端顶在管子偏向一侧的内管壁上，另一端支撑在垫有木板的管前土层上，开动千斤顶，利用顶木产生的分力，使管子得到校正。
五、沉降观测及控制
顶管过程中，因开挖正面土体松弛、纠偏对管道周围空隙填充不足、管道与土层摩擦等原因均会引起地面沉降，因此，施工时必须设置沉降观测点，加强沉降观测。

15238141397：顶管法主要工程技术
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15238141397：顶管施工的技术、报价介绍
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