顶管作业施工方案

顶管作业施工方案（共6篇）

1.顶管作业施工方案 篇一

顶管施工方案

一、工程概述：

本工程因车流量大无法满足路面破除施工的原因，拟采用微控定向拖拉管顶管施工。管材采用Ф 800HDPE 实壁管。

二、编制依据：

1、现场调查情况

2、地址勘探资料

3、施工图

4、《市政排水管渠工程质量检验评定标准》(CJJ3-90)

5、《给排水管道工程施工及验收规范》(GB50268-2008)

三、工期计划：

每个施工地点的工期为3-4 天，遇到特殊地质情况除外。

四、施工方案：

根据现场检查井位置、土质、埋深、管径等选定(GBS-25)型非开挖铺管钻机为本工程水平导向钻机机型，DigiTrak 定向钻进导向系统为本次工程的导向系统。现依据本标段的施工环境，和我单位对以往顶管施工的经验，提出一套施工方案；

1、施工方案

根据一般做法，工作井及接收井均采用钢筋砼沉井，混凝土采用 C25 抗渗等级为 S6。顶管完成后，工作井及接收井内各施工 D700(D1000)污水砼检查井一座。

(1)采用HDPE 实壁管材 本段排水管施工难度比较大，主要是一段水平弧度的施工要求比较高，一般中空管材的耐拉力较差，所以采用HDPE 实壁管材。

(2)测量定位

根据设计资料，对所有导线点和水准点进行复测，根据结果进行 管道的放样，原地面的测量。用白灰标出管道轴线位置，对将要敷设管线所在位置的断面、地面和水面标高进行测量，并绘制出标高断面图，以便导向施工时精确控制标高。

(3)工作坑、接收坑

工作坑为2 米*2 米，井深为4 米。接收坑为2 米*2 米。工作坑要采用钢板或其它安全材料进行护壁处理，确保施工的安全。

(4)钻机就位

检查钻机是否工作正常，钻机定位应准确、水平、稳固。只有在 钻机定位平稳后才能开机试钻。

(5)泥浆配置

根据工程施工现场地质勘察，本非开挖牵引管工程所涉土质以中细砂为主，选择复合泥浆、膨润土加稀释剂等添加剂，通过 GBS-25 型非开挖铺管钻机泥浆混配系统调制均匀后备用。

(6)试钻

启动钻机，钻入1---2 根钻杆，检查设备仪器是否运转良好，发现问题及时处理，试钻时还应检查泥浆混配系统是否渗漏。

(7)导向钻孔

根据测量的轴线，操作定向钻机水平钻进，路面上部采用美国 DigiTrak Eclipse SST 定向钻进导向系统控制钻头的方向，严格按设计曲线形成导向孔。若发现钻套偏离设计轨迹的趋势，通过调整钻头的倾角、旋转角等参数改变钻头方向。导向孔完成后，对发射坑入土口、接收坑出土口标高和方位进行复核，确保按设计曲线成孔。施工过程 中，密切注意钻进过程中有扭矩、钻压突变、泥浆漏失等异常情况，发现问题立即停止施工，待查明原因后采取相应措施后施工。

(8)预(回)扩孔

导向孔完成后，卸下起始杆和导向头，换回扩孔钻头进行回扩。回扩过程中始终保持工作坑内泥浆液面高度高于地下水位标高。回扩过程中使用好泥浆，扩孔时控制好泥浆各性能参数，不定期进行检测，按照施工要求及时调整泥浆性能指标。

由于施工土层为粉沙土(依据附近土质的查看)并且过河，选择桶式扩孔器较适宜，扩孔器通过旋转，将淤泥挤压到孔壁四周，起到 很好的固孔作用，根据地层特点，合理控制回扩钻进速度，以利排查。分六次回扩，最后一次回扩合理采用相应挤扩式钻头，如回拖力和回扩扭矩较大，则需多回扩一次，以利孔壁成型和稳定。

钻进过程中，应及时做好施工原始记录，记录内容应包括钻进时间，轴线角度、扭矩、顶力、土质情况等。密切注意钻进过程中有扭矩、钻压突变等异常情况，发现问题立即停止施工，待查明原因后采 取相应措施后施工。

回扩过程中,密切注意底层的变化,及时测量水平变化情况,根据地层的变化情况和水平变化情况及时采取相应措施,调整施工方按，使回扩控达到设计要求。

回扩工艺完成后用我单位特制的检测工具进行检测，达到设计要求后进行回拖管道的施工。(9)回拖管材

HDPE 管管材连接要严格按电热熔接施工要求施焊。回拖前应检查电热熔焊接质量，待焊接自然冷却，检查合格后方能进行拖管。将连接好的管材沿施工场地安放好，依次连接接头、钢帽、分动器、钻 杆。管材预连接好，接管完成后马上开始拉管。在回拖管道过程中，密切注意孔内情况、钻机操作手应密切注意钻机回拖力、扭矩的变化。回拖应平稳、顺利，严禁蛮拖。管材要一次性拖入已成形的孔洞中，中途尽量避免停顿，减少回拖的阻力。

(10)现场泥浆处理

施工过程中，入土点泥浆用泥浆泵抽出，将废浆清理干净。

五、施工原理

1.将钻机的钻杆和导向头在有线导向仪的控制下经过入土井准确穿过道路地下到达道路对侧的出土井。

2.通过钻杆联接Ф 800 的回扩器的作用，在入土井和出土井之间形成一条直径为800mm 的通道。

3.将待铺设的管线联接在钻杆和回扩器尾部通过出土井与入土井之 间的通道，从道路的B侧牵引至A侧

4.牵引完成后，对现场进行清理，并将铺设的管线接通。六.技术措施及施工要点 1.工程特点

本次工程一次穿越距离短，管径大，段落多，施工范围狭窄。施工环境复杂，沿马路施工，施工过程中要不影响交通

2.技术措施及施工要点 本工程以国家行业标准为施工依据，结合本工程的特点，对本工程施工要点.技术措施陈述如下:

A.导向部分，造斜阶段的控制和水平精度的控制非常重要，根据地质的情况调整正负参数。

B.回扩部分，导向工作完成后，根据导向过程中所了解的地质情况，采用不同的钻头进行回扩并不断调整施工工艺，使回扩的孔达到要求。

C.由于在管线穿越土层为粉沙土和淤泥质土层，且穿越距离长，成孔质量是工程的成败关键。如果成孔质量好，初始拉力将变小，管材沿线阻力也将变小。为保证成孔质量及降低沿线的阻力，采取以下技术措施:

(1)泥浆 泥浆系统成孔质量保障的关键因素。泥浆具有冷却钻头(冷却 和保护其内部传感器)、润滑钻具，更重要的是可以选悬浮携带钻屑，使混合后的钻屑成为流动的泥浆顺利地排出孔外，既为回拖管线提 供足够的环形空间，又可减少回拖管线的重量和阻力。残留在孔中 的泥浆可以起到护壁的作用。

在不同的地质条件下，需要不同成份的泥浆。泥浆有水、膨润土 和聚合物组成。水是泥浆的主要成份，膨润土和聚合物通常称为泥浆 添加剂。泥浆的品质越好于钻屑混合越适当，所制造的泥浆的流动性 和悬浮性越好，回扩成孔的效果越理想。为改善泥浆性能，泥浆加入 稀释粉，该粉具有固化洞壁，润滑钻杆、PE 塑管，减小管材阻力等作 用以及起到阻止管材变形。扩孔时控制好泥浆各性能参数，不定期进 行检测，按照施工要求及时调整泥浆性能指标。长距离回拉扩孔铺管 中，泥浆作用尤其重要，孔中缺少泥浆往往是工程失败的主要原因。一般地层泥浆较易漏失后，孔中缺少泥浆，钻杆及管线与孔壁间的摩 擦力增大，导致拉力增大。要保持在整个钻进过程中有返浆，这对回拉扩孔施工的顺利进行尤其重要，工程中遇到地层变化，及时调整泥浆以产生不同的泥浆。在施工过程中工作坑内泥浆面高度高于地下水 位 3.5 米。施工时派专人负责检测并记录泥浆性能参数和工作坑内泥 浆面高度，并及时调整。

(2)扩孔器

在最后一次扩孔采用桶式扩孔器，桶式扩孔器通过旋转，将淤泥 挤压到孔壁四周，将起到很好的固孔作用。

(3)助拉器 现场要求甲方配备一台推土机助推。工程在扩孔或拉管过程中万 一出现拉力超出GBS-25型非开挖铺管钻机的拉力范围时，立即使用推土机助推。

(4)导向钻孔 导向孔是管道施工质量的关键因素。沿轴线在地面或水面上标出 管线为止，每3米设置以点(不是水平段每50 ㎝设置一点)算出埋深，再导入钻头。施工中根据察看设备反映的情况随时作出有效的调整，: 细微的偏差可以微调钻杆导向板以达到纠偏的目的，偏差较大时可以通过回轴 1~2 根钻杆重新定位，此种纠偏方法对施工影响小，较为方便的解决工程偏差。导向施工时还应注意:水平导向拖拉管技术的工作机理，在导向完成回扩过程中由于回扩头自重而产生一定量的成孔下垂现象，造成导向过程准确而实际高程下降的问题，但根据我们长期施工的经验积累，通过预先设置变量可以有效解决。根据土质情况，设置 10~15 ㎝的变量。使工作坑与接收坑之间形成先导孔。开钻是采用轻压慢转，进入水平段采用轻压快转以保持钻具的导向性和稳定性，根据地层变化和钻进深度，适时调整钻进参数。在发射坑内水平段可用垫撑对钻杆进行支撑，以减少钻杆自重影响水平段的水平度。导向孔完成后，对发射坑入土口、接收坑出土口标高和方位进行复核，确保按设计曲线成孔。(5)回拖管材

为减少管材在地面拖拉时摩擦力和保护管子。管子设置滑轮拖板减阻，滑轮拖办设置在每段管子的接头部位，并在工作坑洞口设置五根槽钢以保护管子。工作坑离地面3 米左右。

七、可能出现问题及时防护措施

1、可能出现的问题

由于在管线穿越土层土质相对不明确，且道路车辆多，可能出现因扩孔塌方且穿越受车辆行驶导向成孔质量把不好，出现拉力过大超出GBS-25 型非开挖铺管钻机的拉力范围。许南路自修筑成以后，车流量日益增大，因此汽车的干扰也就比较多。

1、防护措施

在钻孔前先对管线周围建筑物和道路实行压密注浆加固。压密注浆深度应严格控制，防止出现影响钻管的施工。我们有多套完整的施工设计方案和先进的技术设备，丰富的施工经验，可以克服施工中出现的各种难题。

2、管道施工时的优点

水平定向钻进铺管对管道上面的覆盖土层厚度的要求不很严;地下水位的高低对施工影响不大，所以穿越地层时没有粉沙土层破裂带来的施工隐患。地层的非均匀性和顶管长度的增加不会影响水平定向钻铺管的精度;钻孔方向可以控制，若偏离轨迹可及时纠正，水平定向钻进铺管的精度较高。

八、劳动力计划安排

主要工种及数量如下: 项目经理、技术员、现场管理员、导向师、机长兼安全员、机修工、电工、熔接工、操作工。

九、主要机具计划安排表

1.GBS-25 型非开挖铺管钻机及泥浆混配系统 1 套

2.DigiTrak 定向钻进导向系统 1 套

3.RD4000 地下管线探测系统 1 套

4.配套工程车 1 辆

5.潜水泵 2 台

6.发电机 1 台

7.熔接机 1 台

8.泥浆泵 1 套

以上设备供需10Kw 用电量

十、质量目标及创优规划 1.质量目标 达优工程

2.创优规划

严抓工作坑、接收坑施工质量严格按规范要求施工。测量放线力 求准确无误，固定水准点相互校对，中心桩需设牢固，水准点和中心 线定期校验。勤检勤测，严格原始记录，详细交接班。按IS090 02质量管理体系进行各工序质量控制，并确保原材料使用合格。关 键工序对作业班组进行书面交底，提高施工操作水平。克服工序质量 通病，落实施工质量责任，制定奖罚措施。严肃工序报验制度，坚持 质量“三报”验收，确保各工序优良等

十一、安全、文明施工管理

1、安全施工措施 安全生产和文明施工是工程施工顺利进展的两大保证，缺一不可，一定要做到万无一失。对整个工地的现场安全管理要制定安全管理措 施，对特殊工序如下管、顶进施工要更加注意安全。

项目经理为安全负责第一人，直接抓安全生产，并设专职安全员 分级管理，落实三级管理网络，确保安全生产。为此，特提出如下措 施:

a.岗前对每个职工进行安全教育，定期召开全体人员大会，做好 安全生产、文明施工宣传教育工作。

b.按施工组织设计要求，布置临时建筑、临时电源、管线、运输道路必须符合安全、卫生要求。

c.施工现场人员必须遵守劳动纪律和安全生产制度，工作时间精 心操作，不得喜闹。

d.整个工地进行必要的隔离和防护，设置示警牌，实行封闭施工，工作坑用围栏隔离防护，夜间设置红灯示警。非施工作业人员不准在 作业区逗留或做其它工作，进入现场必须穿戴必要的防护用品。

e.工作坑扶梯应加以固定防止滑动。小型设备都应放在工作棚中，以利安全和操作。

f.夜间施工、配备足够的照明。

g.易燃易爆物品的存放、使用严格按有关规定执行。操作人员须有上岗证。

h.用电安全要有在专人负责。

i.设置防触电报警系统，一旦地下钻头触及电缆等带电体后，钻机发出触电报警，此时操作手必须坐在座椅上不得离开，以免触电。报警解除后，操作人员方可离开钻机。

j.远距离遥控紧急停机装置，随钻跟踪测量者应时保持与钻机操作手的联系，一旦发生意外应及时处置。目前一般采用无线通信联络方式，有时由于受到当时当地环境的影响这种方式已不能应付紧急突发事件。所以在施工中应由随钻跟踪者采用紧急措施停止钻机工作，待处理完后，由后者解除对钻机的限制后，方可启动钻机。

2、现场文明施工措施: 施工现场文明管理，项目经理亲自抓文明施工。对于临时房屋要 做到规划整齐，使内外清洁、卫生。操作地点周围做到整洁、干净，严禁随意倾倒垃圾。施工现场堆放成品，材料要整齐。保护环境，维护环境卫生，不乱倒垃圾，争做文明卫生工地。

2.顶管作业施工方案 篇二

关键词：供水管道,顶管施工工艺,安全措施

1 工程概况

(1) 为解决惠安县广大农村地区和中化项目等工业用水的需求, 提高人民群众生活质量, 推动县域经济的快速发展, 根据惠安县政府的工作部署, 于2012年启动建设城南水厂三期 (14万t/d) 扩建工程。该工程包括取水工程、净水工程、配水工程三部分。其中取水工程部分包含铺设一条原水输水管道, 管径DN1400, 长10.70km, 日可输送原水量约18万t。该工程中标价5600万元, 于2012年12月开工, 分为三个标段进行施工。第三标段长约4km, 均沿着324国道铺设至城南水厂。

(2) 本工程为惠安城南水三期扩建工程原水输水管道 (第三标段) 的分部工程, 位于惠安城南水厂南侧324国道下 (设计桩号K10+080-K10+491段) 。因考虑交通安全及周边民居距离公里较近等因素, 公路部门不同意采取破路开挖的施工方法, 经与设计单位协商采取顶管施工方法。采用DN1420×14钢管顶管, 长403m, 设置一个10m×4m钢筋混凝土结构顶进工作井, 工作井用沉井施工法, 接收处采用大开挖方式取机头。

2 施工方案选择

(1) 根据地质资料及现场勘查, 本工程具有如下特征、难点: (1) 根据地质勘察资料, 管道顶进所穿过的土层为粉质粘土、淤泥和中砂。 (2) 施工段为长距离顶管施工, 顶管阻力较大, 需要采用的技术工艺 (减阻) 施工难度较大, 技术含量高。 (3) 施工精度要求高, 一次顶进长度403m, 容易出现顶偏现象, 需严格控制施工精度。

(2) 基于以上特点, 本工程顶管工艺拟采用泥水平衡式顶管。它的优点: (1) 工具头为密闭施工, 可避免地下水及软弱土层对施工的影响。 (2) 可有效保持挖掘面的稳定, 减少对土体的扰动。 (3) 顶管总推力比较小, 适宜长距离顶管。 (4) 弃土由管道抽排出, 有效改善作业环境, 提高安全性。 (5) 工作效率高, 施工进度快。 (6) 该掘进方式是按泥水平衡原理工作的, 泥水平衡是通过调节泥水系统对机头平衡仓内压力与机头所处地下水压力达到平衡的。因此, 该掘进方式的机头能够有效的稳定挖掘面土体、控制对周围环境的扰动及适应恶劣的地质条件。

3 泥水平衡式顶管工艺流程简介 (以1节钢管顶进为例)

(1) 顶进前准备:所有机械设备交班检查; (2) 工具头刀盘转动、开进出渣浆泵; (3) 顶进、调整进出渣浆泵流量到达平衡, 同时做好压触变减阻浆和泥浆制作; (4) 泥水处理系统处理砂土, 工人装车外运; (5) 测量工具头的偏位、作好记录、纠偏, (6) 整体式顶进构架调节顶块, 各工种工人拆开各管路、钢管吊装及接口连接、各管路安装。1节钢管顶进完成, 1个顶进循环结束、重复顶进1个行程。

4 顶管顶进示意图 (见图1)

5 顶管工程力学参数确定

顶管过程是一个复杂的力学过程, 它涉及材料力学、岩土力学、流体力学、弹塑性力学等诸多学科。但顶管计算的根本问题是要估计顶管的推力。顶管的推力就是顶管过程管道受的阻力, 包括工具头正面泥水压力、管壁摩擦阻力。泥水平衡压力:在封闭的工作仓内加泥水压力平衡地下水压力, 是防止泥砂涌入的重要方法。泥水压力一定要合理。压力较小, 大量的泥砂涌入, 会造成路面破坏, 地表设施受损;压力过大, 会增大主千斤顶负荷, 严重的可能产生冒顶现象, 因此, 需要进行管段有顶力计算。

5.1 DN1400钢管

(1) 顶进阻力理论计算。

F=F1十F2 (F—总推力;Fl—迎面阻力;F2—顶进阻力)

F1=π/4×D2×P (D—管外径1.42m, P—控制土压力)

P=K0×γ×H0 (K0—静止土压力系数, 一般取0.55,

H0—地面至掘进机中心的厚度, 取最大值5.4m, γ—土的湿重量, 取1.9t/m3)

式中:f—管外表面平均综合摩阻力, 采用触变泥浆可取0.3~0.4t/m2;D—管外径1.42m;L—顶距, 取400m。

(2) 最后得出:总推力F=8.86+624=633t。

5.2 顶进系统

根据总推力取最小值作为油缸的总推力, 主顶油缸选用4台200t级油缸, 总推力8000k N。4只油缸有其独立的油路控制系统, 可根据施工需要通过调整主顶装置的合力中心来进行辅助纠偏。主顶液压动力机组, 由二台大流量斜轴式轴向柱塞泵供油, 采用大通径的电磁阀和系统管路, 减小系统阻尼。4只油缸可以单动, 亦可以联动。

6 顶管主要工序处理办法

6.1 导轨安装

导轨选用根据管径确定

(1) 两导轨的间距 (见图2) 计算。

计算公式:

其中:A0—两导轨的中距;A—两导轨上部的净距;a—导轨的上顶宽度, 采用起重机钢轨QU100, a=100mm;D—管外径;h—导轨高度, 采用起重机钢轨QU100, h=150;e—管外底距混凝土底板的距离, 取25mm。

(2) 导轨安装质量检验标准: (1) 本工程顶管导轨安装净距 (见表1) 。 (2) 顶管导轨安装要求。导轨应直顺、平行、等高, 安装牢固, 其纵坡与管道设计纵坡一致。安装导轨高程及内距允许偏差为±2mm;中心线允许偏差为3mm;顶面高程允许偏差为0~+3mm。

mm

6.2 管道顶进处理办法

(1) 土层加固:当顶管开挖面及管顶部位遇有粉细砂及砂砾石土层时, 注浆加固土层, 防止顶进过程管前产生坍塌。加固应符合下列要求:对注浆原料进行检验, 并测试凝结时间、渗透半径、酸碱度等指标。

(2) 触变泥浆减阻:顶管过程中, 采用在管节四周注触变泥浆, 减少顶力。灌浆前, 应通过注水检查灌浆设备, 确认设备正常、无渗漏现象后, 方可灌注。触变泥浆拌和采用要求:按试验确定的触变泥浆配合比, 称量水、膨润土及碱的质量 (见表2) 。

(3) 取称量水的一部分与碱配制碱溶液。将剩余水与膨润土拌和均匀, 制配好的碱溶液, 注入膨润土浆内, 继续搅拌至均匀, 形成触变泥浆。拌制好的触变泥浆应静置12h后方可使用。

6.3 泥浆系统

本工程进排泥浆采用循环使用。顶管机排出的泥浆经过泥浆池沉淀后, 再通过进浆泵送入顶管机泥水仓中。泥浆管管径为100mm, 泥浆的相对密度为1.3。

泥水系统运行流程:补给水泵→泥浆池→进水泵→机外旁通→机头→排泥泵→泥浆池→机坑→排水泵。

6.4 纠偏系统

顶进中发现管位偏差5mm左右, 即应进行校正。纠偏校正应缓缓进行, 使管节逐渐复位, 不得猛纠硬调。校正方法, 采用顶管机自身纠偏法:控制顶管机的状态 (向下、向上、向左、向右) 。这种方法, 纠偏效果良好。每次纠偏的幅度以5mm为一个单元。再顶进1m时, 如果根据顶管机的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势没有减少, 增大纠偏力度;如果根据顶管机的测斜仪及激光经纬仪测量偏位趋势稳定或减少时, 保持该纠偏力度, 继续顶进。当偏位趋势相反时, 则需要将纠偏力度逐渐减少。

6.5 管内通讯及监控系统

为保证管内、后座泵站、地面办公室的通讯联络顺畅, 平时顶管时, 确定工具头操作工、后座机械工、办公室值班人员的联络方法, 可增加有线电话的辅助通话。同时, 通过摄像头将工具头顶进及出土情况, 反映到监控系统中来, 一些数据采用电脑监控。真正做到信息化施工, 实现机电一体化。

7 安全措施

(1) 安全生产措施: (1) 严格执行各种有关安全法规。 (2) 对工人进行岗前三级安全教育, 经考试合格后方能上岗。 (3) 严格执行各类机械设备的专人管理和操作制度。各类机械有安全防护设备, 机械设备要定期保养, 经常检修, 使其处于良好的状态。 (4) 现场材料、机械、整齐放置或搭设。施工区域内按有关规定建立消防责任制, 设立明显的防火标志。

(2) 焊接钢管安全措施: (1) 电焊机外壳, 必须接零地良好, 其电源的拆装应由电工进行。现场使用的电焊机应设有可防雨、防潮、防晒的机棚, 并备有消防器材。 (2) 电焊机要设单独的开关, 开关应放在防雨的闸箱内, 拉合时应戴手套侧向操作。 (3) 焊钳与把线必须绝缘良好, 连接牢固, 在潮湿地点工作, 应站在绝缘胶板或木板上。 (4) 严禁在带压力的容器或管道上施焊。 (5) 焊接储存易燃、易爆、有毒物品的容器或管道, 应清除干净, 将所有的孔口打开。 (6) 在密闭金属容器内施焊时, 容器可靠接地, 通风良好, 并应有人监护。严禁向容器内输入氧气。 (7) 焊接预热工件时, 应有石棉布或挡板等隔热措施。 (8) 焊线、地线禁止与钢丝绳子接触, 不得用钢丝绳或机电设备代替零线, 所有地线接头, 应连接牢固。 (9) 二氧化碳气体预热器的外壳应绝缘, 端电压不应大于36V。 (10) 工作结束后, 应切断焊机电源, 并检查操作地点确认无起火危险后, 方可离开。

8 结语

本项目顶管工程, 历时35d, 顺利完工。并进行试压, 符合设计要求。这么长的管道, 通过顶管与尾端管道顺利闭合, 没有一点偏差, 得益于测量准确控制和纠偏系统的应用及钢管焊接技术良好控制。钢管的焊接严格按技术规程进行操作, 确保焊接处饱满, 没有丝毫裂缝与漏水现象。在长距离, 车流量大的公路上顶管, 没有出现一点凹陷, 也始终无影响周边居民的工作生活, 取得较显著的经济效益与社会效益。该施工方法既安全又可靠, 对管径较大 (DN≥900mm) 、距离较长 (L≥80m) 的非开挖的管道施工, 采用机械顶管 (泥水平衡式顶管) 的方法较为合适。

参考文献

[1]顶管施工技术及验收规范 (试行) .2012

[2]GB50269--97, 给排水管道施工与验收规范

3.人工顶管施工方案 篇三

第一章 编写依据

本施工方案编写依据如下：

1、《郑州雅居乐花园》管道敷设设计施工图图 图纸；

2、《给水排水管道施工及验收规范》GB50268-97；

3、《混凝土质量控制标准》GB50164－92；

4、《市政道路工程质量检验评定标准》；

5、《管道完整性管理规范》

6、郑州市市建设委员会颁发的有关建筑规程，安全、质量及文明施工等文件；

第二章 工程概况 2.1 工程简介

本工程设计雅居乐花园东西两个施工区管线相通联，由于康庄路已经建成并交付使用，应建设单位要求需顶进并列四道内径￠1000钢筋混凝土套管内穿其他管线使东西区管网相连。具体放线施工位置由现场建设单位管理人员和顶管施工方共同认定。2.2 施工参照标准

GBJ08-221-96 《市政排水构筑物工程施工和验收规程》 GBJ08-220-96 《市政排水管道工程施工和验收规程》 GBJ141-90 《给水排水构筑物施工和验收规程》 GB50026－ 93 《工程测量规范》

第三章 施工部署 3.1 施工组织安排

本工程需要采用人工顶管的管段为计划用4套顶管设备，一台25吨位吊车，分成两个阶段顶进，第一阶段为工作井施工，第二阶段为人工顶管的实施，其中工作井、接收井的施工可以交叉作业，速度较快，设备也能得到充分的利用。3.2 顶管施工工艺流程 工作井施工 设备安装 管吊装就位 施工准备 开机顶进 人工掘进机头 结束

测量控制及纠偏 施工下一节 3.3 施工顺序

施工顺序为： 工作井施工→ 顶进设备安装调试→ 吊装砼管到轨道上→ 连 接好工具管→ 装顶铁→ 开启油泵顶进→ 出土→ 管道贯通→ 拆工具管。第四章 施工准备工作 4.1 生产准备

1、进行施工测量和现场放线工作。

2、确定管线范围内及施工需用场地内所有障碍物，如管线、电线杆、树 木等的准确位置。

3、根据顶进长度，准备好各类管线和所需的辅助物（固定架等）。

4、根据材料计划，分期分批组织材料进场。4.2 技术准备

1、审查施工图纸和结合燃气单位提供的实际数据进行核实后，进行施工技术交底工作。

2、做好标高点控制，施工测量和现场放线工作。

第五章 主要工程项目的施工技术方案 5.1 人工顶管挖土的技术与控制：

（一）经勘测本工程属于粉质粘土，坚实度较好，利于人工安全挖掘，如在顶进中有松散回填土，相对对于顶管顶进深度范围土质较差的，即开挖时容易引起塌方的，可采用先顶后挖 的方法施工。

5.2 工作井和接收井的施工

工作井和接收井的施工方法采用机械挖土达第一支撑后后模板密支撑法施工。确保坑壁的受力维持平衡，确定没有垮塌因素的前提下安全施工。5.2.1 工作井施工

（一）工作井尺寸为5米见方。总深度在康庄油路面下4米，确保顶进套管的上端距现有市政管道间距不低于1米。

（二）、导轨安装施工时要严格精心反复测量高程，满足顶进套管顶部与燃气的间隔距离。

（三）、施工技术要求

1、每层开挖深度不大于2米

2、浇注固定导轨的砼必须使用震动棒进行振捣，要保证地板浇注混凝土是否到设计标高。

3、本工程设计深度不存在地下水，故坑内不用降水，工作坑上用一台3000瓦污水泵以作备用。

5.3 顶管工作井内设备安装

（一）导轨安装。严格控制导轨的中心位置和高程，确保顶入管节中心及高程能符合设计要求。

1、由于工作井底板浇注了20cm 的砼，地基稳定，导轨直接放置在工作井的底板上。

2、严格控制导轨顶面的高程，其坡度保证零坡度与设计深度一致。

3、导轨采用浇注砼予以固定，导轨长度采用2～3m，间距设置为60cm。

4、导轨必须直顺。严格控制导轨的高程和中心。

（二）下管、顶进、出土和挖土设备：

现场采用25吨吊车下管，用千斤顶、高压油泵作为顶进设备，用斗车、垂直牵引的卷 扬机作为出土设备，用人工铁锹作为挖土设备。

（三）照明设备：井内使用电压不大于12V 的低压照明。

（四）通风设备：人工挖土前和挖土过程中，采用轴流鼓风机通过通风管进行送风。

（五）工作棚架：作为防雨及安装吊运设备。工作坑上设活动式工作平台，平台用20#工字钢梁。在工作坑边平整坚实处，距坑边3米处设置吊车起重架，井旁边装置电动卷扬机。5.4 引入测量轴线及水准点

（一）将地面的管道中心桩引入工作井的侧壁上（两个点），作为顶管中心的测量基线。

（二）将地面上的临时水准点引入工作井底不易碰撞的地方，作为顶管高程测量的临时水准点。5.5 下管

（一）下管前，要严格检查管材，不合格的严禁使用。

（二）第一节管下到导轨上时，应测量管的中线及前后端管底高程，以校正导轨 安装的准确性。

（三）要安装护口铁或弧形顶铁保护管口。5.6 千斤顶和顶铁的安装

千斤顶是掘进顶管的主要设备，,本工程最长管段的距离为45米.吨.拟采用4台300 吨液压千斤顶同时顶进。

（一）千斤顶的高程及平面位置：千斤顶的工作坑内的布置采用并列式，顶力合力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线，防止产生顶时力偶，造成顶进偏差。

（二）安装顶铁应无歪斜、扭曲现象，必须安装直顺。

（三）每次退千斤顶加放顶铁时，应安放最长的顶铁，保持顶铁数目最少。

（四）顶进中，顶铁上面和侧面不能站人，随时观察有无扭曲现象，防止顶铁崩离。5.7 顶进施工

工作坑内设备安装完毕，经检查各部分处于良好状态。即可进行试顶。首先校测设备的水平及垂直标高是否符合设计要求，合格后即可顶进工具头，然后安放混凝土管 节，再次测量标高，确定定无误后进行试顶，待调整各项参数后即可正常顶进施工。在施工过程中，做到勤挖勤顶勤测，加强监控。顶进施工时，主要利用风镐在 前取土，千斤顶出镐在后背不动的情况下将污水管向前顶进，其操作过程如下：

（1）安装好顶铁挤牢，工具管前端破取一定长度后，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，活塞回缩。

（3）添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管子为止。

（4）卸下顶铁，下管，用环形橡胶环连接混凝土管，以保证接口缝隙和受力均匀，保证管与管之间的连接安全。5.8 顶进施工中的重点工序

（一）测量

1、测量次数：每工作坑在顶第一节管时及校正顶进偏差过程中，应每顶进20～30cm，即对中心和高程测量一次；在正常顶进中，应每顶进50～100cm 时，测量一次。

2、中心测量：根据每工作坑工作井内测设的中心桩、挂中心线，利用中心尺，测量头一节管前端的轴线中心偏差。

3、高程测量：使用水准仪和高程尺，测首节管前端内底高程，以控制顶进高程；

同时，测首节管后端内底高程，以控制坡度。工作井内应设置两个水准点，以便闭合之用，经常校准水准点，提高精度。

4、每工作面一个管段顶完后，应对中心和高程再作一次竣工测量，一个接口测一点，有错口的测两点。

（二）纠偏：

当测量发现偏差在10～20mm 时，采用超挖纠偏法，即在偏向的反侧适当超挖，在偏向侧不超挖，甚至留坎，形成阻力，施加顶力后，使偏差回归。

当偏差大于20mm 时，采用千斤顶纠偏法，当超挖纠偏不起作用时，用小型千斤顶顶在管端偏向的反侧内管壁上，另一端斜撑在有垫板的管前土壁上，支顶牢固后，即可施加顶力。同时配合超挖纠偏法，边顶边支，直至使偏差回归。

（三）管前挖土要求

1、在道路和重要构筑物下，不得超越管段以外10mm，管周不得超挖，并随挖随 顶。

2、在一般顶管地段，如土质良好，可超挖管端300～500mm，在管周上面允许超挖15mm，下面135 度范围内，不得超挖。

（四）接口的处理：由于顶管的管材为F 型接口，顶管完毕后，对于管与管之间的缝隙，采用膨胀水泥砂浆压实填抹。选用硅酸盐膨胀水泥和洁净的中砂，配合比（重量比）为：膨胀水泥：砂 ：水=1:1:0.3,随拌随用，一次拌和量应在半小时内用完。填抹前，将接口湿润，再分层填入，压实填抹平整后，在潮湿状态下养护。

第七章 质量保证措施

1、顶管前，项目部向作业班组进行详细的技术交底工作，每道工序开工

和员工上岗前进行简短的质量要求和技术交底，由各专业工程人员负责实施，使每个员工上岗前做到人人心中有数，以确保工程质量。

2、顶管后，及时对管道上部空隙部位进行打压注浆，保证燃气管道下部密切坚实。

3、做好施工资料管理工作，及时填写原始记录和隐蔽工程记录（含照片），及时完成竣工资料。

4、认真做好施工计划，保证施工作业连续均衡、紧凑，从而有效可靠地 控制质量，保证工程质量。

5、顶进过程中，应严格控制顶力在允许的范围内，并留有足够的安全系 数。

6、顶管控制在质量标准范围以内，如果在顶进过程中，发现方向失控，应该立即停止顶进，逐级上报，经研究同意后，方可以继续顶进。

7、作好地质勘察及资料整理工作，认真编制好施工方案和通过不同土层 的技术措施及纠偏措施，确保管道的顺利顶进。

8、加强操作控制，使顶管均匀平稳，受力均匀，尽可能减少顶进过程中 的倾斜、偏移、扭转，防止管壁出现裂缝、变形。第八章 安全文明施工及环保措施 8.1 施工安全措施

1、沿工作井四周设置1.2 米高的固定护栏，护栏上挂安全网，工作井四 周要挂相应的警示标语。

2、挖土施工时工作井必须设置爬梯，供人员上下井用。使用的卷扬机等 应安全可靠并配有自动卡紧保险装置。

3、挖出的土石方应及时运离工作井，不得堆放在工作井四周1 米范围内。

4、顶管作业人员必须戴硬安全帽。

5、顶管施工区域沿线采用标准围蔽。

6、严格遵循土方开挖程序，控制均匀挖土，防止发生偏位，严重倾斜或管涌等现象，做好作业前和施工中的通风换气工作，每次进入管道时，保证管内通风，以免导致人身事故。

7、吊车、起重设备由专人操作和专人指挥，统一信号，预防发生碰撞。

吊车靠近工作井边坡行驶时，加强对地基稳定性检查，防止发生倾翻事故。吊管下工作井时，注意安全。

8、加强机械设备维护、检查、保养。机电设备由专人操作，认真遵守用 电安全操作规程，防止超负荷作业。

9、开挖前详细了解沿线管线资料，做好沿线管线保护措施。

10、作业人员轮换制。每个作业人员在管内作业时间不得超过1 小时，避免劳动强度过大引起危险。

11．顶进过程中，施工人员必须使用安全带，洞口必须有施工人员照应，洞内用不大于12 伏照明灯照明，每班作业时必须有合格的电工当班。

12、采用卷扬机垂直牵引出土时，井下不能站人，工作井上平台的作业 人员出土时必须使用安全带。

13、自制木板小车，用于放置压缩空气呼吸器和运载进管人员，并在车尾部拴上绳子，在万一发生意外的情况下由管外监护人员迅速将管内人员拉出管外进行抢救。

14、利用鼓风机并购买48 米长的软管，用于输送空气进入管道，加强管 内空气的流动和循环。工作挖掘面的工人要佩带含氧量探测仪，经常检查该 处含氧量必须超过18％。

15、管外配备专职监护人员，密切注意入管作业人员状态，每一分钟对 管内人员进行呼喊，或用一条绳子每隔一定时间拉一下作业人员，在得不到 安全的反馈情况下立刻采取相应应急措施。

16、井上配备相应药品。作业前要对施工人员进行紧急救援的培训，使

全体人员懂得使用呼吸器和含氧量探测仪，懂得救人步骤，并进行实地现场 考合格后才施工。

17、在人员进管前要用含氧量探测仪进行管道内氧气浓度的探测，利用 毒气探测仪进行管道有毒气体浓度的探测。

18、电动卷扬机必须设置防冲顶装置。

19、施工过程中使用的有关机械设备必须严格按照各机械的安全操作规 程进行操作，全部用电设施必须符合《施工现场临时用电安全技术规范》。8.3 环保与文明施工

1、控制噪声，顶管设备施工作业、施工运输车辆特别是夜间施工所造成 的对附近居民的影响，由于顶管进行连续顶进施工，采取必要的减噪措施，同时报经主管部门批准。

2、加强环境保护，控制空气污染，对施工作业机械，运输车辆作业时所

产生粉尘进行控制，并定期对施工现场周围地面进行淋水，减少灰尘对周围 环境的污染，同时做好对城市绿化、地下管线、地下文物的保护。

3、保持每天24 小时对工地范围内的交通通道进行维护、清扫。工地范

围与各主要通道加强照明设施，保证车辆司机、行人能充分看清路况、警示 标志以及施工围栏。

4.人工顶管施工方案3 篇四

第一章 编写依据

本施工方案编写依据如下：

1、《广州开发区市南路北段（黄沙快速干线~黄阁大道段）扩建工程》设计图

图纸；

2、《给水排水管道施工及验收规范》GB50268-97；

3、《混凝土质量控制标准》GB50164－92；

4、《市政道路工程质量检验评定标准》CJJ1-90；

5、《市政排水管渠工程质量检验评定标准》CJJ3-90；

6、广州市建设委员会颁发的有关建筑规程，安全、质量及文明施工等文件；

第二章 工程概况

2.1 工程简介

5.自来水顶管实际施工方案 篇五

一、工程概况

本工程所需要顶进的管道为滤池反冲洗的排水管，管径为DN800，经实地测量全长为69.在顶管接收坑位置已经砌筑有检查井，并且一期的排水管已经安装。我们需要从水厂二期滤池位置顶至检查井，管道坡度为0.005，顶进时为下坡顶进，检查井井底高程为1947.34，经计算，工作坑处管内底高程为1947.685.检查井位置处是挡土墙和斜坡草坪，检查井井顶高程为1953.393，到井底的高差有大约6m，管道顶完至此处时，不能进行开挖，长2m的工具管将作为排水管的一部分。由于是下坡顶进，并且检查井处的管道已经安装好，这就要求我们在管道顶进时要严格高程和左右偏差，确保准确无误的顶至检查井与原管道进行衔接。

二、工具管选型本条管线顶管施工，主要是穿越穿越厂内道路和绿化带。顶管长度经测量为69m，管径为DN800，管材选用钢管。

根据我单位长期在自来水顶管施工的经验，顶管长度不长，仅为69m.采用简易工具管进行顶管，人工挖掘出土。

注浆为触变泥浆，注入管壁达到减阻作用，触变泥浆的配合比为：水：膨润土：碱：amc=1：0.11：0.06：0.005，制作的泥浆性能为：比重为1.05－1.08g/cm3，粘度为60－70s，泥皮厚度为3－5mm，泥浆应至少在管道顶进前三天准备好，尽量避免随要随拌。

三、钢管顶进本条管线顶管由于受现场条件限制，只能从东向西顶进，按照设计要求，管线坡度为0.005，造成这条管线为下坡顶进，经计算，高差为34.5cm.工作井垫层及后背都铺设浇筑好以后，开始进行导轨、顶背钢板、液压油缸等设备的安装。导轨安装时须垫实，安装牢固，以避免在顶进时因松动而影响顶进的轴线和高程。同时，导轨在安装时，必须配全其它设备尺寸，确定导轨安装的高程和轴线。须用仪器反复检验，保证导轨安装的误差在允许范围内，这是管道顶时后管道的轴线及高程准确性的前提条件。

顶背钢板、油缸等设备的安装也应做到准确牢固。顶管设备在安装前必须先进行调试，以确保设备的完好性。

轨道放置好后，吊放工具管，根据工具管的实际位置放置液压油缸，尽量使液压油缸的合力作用点在顶进断面的中心点以下，管道外的40%处。同时合力作用方向与初顶进中心轴线基本平行。工具头的姿势必须进行复核。

全部设备安装好以后开始顶进，采用人工挖掘出土。人工在工作面进行挖土，挖出土装到土斗车里，再拉出管道，然后吊至地面装车运走。在顶进至导流沟时，应采取特殊的措施，以确保工程的安全和顺利实施。在管道顶进的过程中，每顶完一根需进行钢管焊接。顶管所用的钢管已进行了外腐和坡口处理。进行焊接时焊条选用42#，接口焊缝处均应先除锈后再进行电焊，具体要求按下表规定执行：序号检查项目规定要求1管内清扫无任何杂物2管口清理、修口管口完好无损，无锈、油污3两管口直缝间距≥100mm 4错口和错口校正要求错口小于或等于1.6mm，沿周长用锤击校正

钢管外防腐采用546超厚膜型环氧沥青防锈漆，内防腐采用8701环氧聚酰胺食品容器内壁涂料。外防腐已由管材生产厂家做好，内防腐等管道全部顶完后再进行防腐。另外，钢管焊接后须做探伤试验。

四、注浆根据顶管时的实际情况，在顶进阻力太大时考虑注浆，以减小阻力。注浆为触变泥浆，注入管壁达到减阻作用，触变泥浆的配合比为：水：膨润土：碱：amc=1：0.11：0.06：0.005，制作的泥浆性能为：比重为1.05－1.08g/cm3，粘度为60－70s，泥皮厚度为3－5mm.五、测量系统的布设

1、将建设方提供的标准点的坐标及高进行复核，记录下该点的坐标和高程。

2、根据已定的穿墙管中心的实际轴线，将此轴线引入到工作井，并将高程控制点引入到工作井，以便随时进行观测。

3、管道顶进的过程中应对控制点进行定期复测，发现问题及时校核。在顶进过程中随时将复核结果通知技术部门及纠偏操作人员，以便及时纠偏。

六、纠偏工具管

在顶进过程中由于受不均匀外力的作用，头部会偏离设计轴线及标高，因此需要不断地对工具管进行纠偏操作，纠偏角度一般不宜大于0.5度。纠偏要勤测勤纠，每顶进1m左右测量一次偏差，分析管道运动轨迹，并快定纠偏大小。

小角度纠偏，每次纠偏角度应控制在10ˊ－20ˊ，最大不得大于10.纠偏操作不能大起大落，如出现较大的偏差，应小角度连续纠偏，保持适当的曲率半径返回到轴线上来。避免管道顶进时产生过大的侧应力。对于短距离纠偏作业，可采用后座液压油缸进行纠偏，根据偏差情况，快定后座油泵的开启和关闭。

安全生产措施篇

1、文明施工安全措施确保无重大安全事故，建成安全达标工地。

2、安全管理措施

（1）建立、健全各级安全生产责任制，责任落实到人；

（2）进行全面的针对性的安全技术交底；

（3）各级经济承包有明确的安全指标和包括奖惩办法在内的保证措施；

（4）特种作业人员必须考试合格后持证上岗；

（5）新工人必须进行公司、施工队和班组的三级安全教育；

（6）建立定期安全检查制度，查出隐患定人限时整改；

（7）进入施工现场心须遵章守纪，佩戴安全帽；

（8）施工现场按规定悬挂标示牌及灭火器；

（9）施工用电中的照明、配电箱、开关箱、架空线、接地接零等必须严格按规程操作、布置；

（10）大型机械的保险、限位、保护、指示器等必须齐全可靠，驾驶、指挥人员必须持有效证件上岗，必须按规定要求进行操作；

（11）支架、脚手架搭设几须规范，发现隐患立即整改；

（12）在工作井周围架设安全围栏，夜间在围栏上挂红灯。详见安全围栏布置图。

3、施工用电安全

（1）现场照明：照明电线用绝缘子寄存定，导线不得随地拖拉或绑在脚手架上。照明灯具的金属外壳必须接或接零。室外照明灯具距地面不低于3.0m，距室内地面不代于2.4m.（2）配电箱、开关箱：应使用BD型标准配电箱，配电箱内开关电器必须完整无损，接线正确，配电箱内应设置漏电保护器，选用合理的额定漏电动作电流进行分级匹配。配电箱设总熔丝、分开关、零接地。动力和照明电分别设置。金属外壳配电箱应作接地或接零保护。开关箱与用电设备实行一机一闸保险。同一移动开关箱严禁有380V和220V两种电压等级。

（3）架空线：架空线必须高在专用电杆上，严禁呆设在树或脚手架上，架空线应安装横担和绝缘子。架空线应离地4.0m以上。

（4）接地接零：接地体采用角钢、圆钢或钢管，其截面不小于48mm2，一组二根接地体之间的间距不小于2.5m，入土深度不小于2.5m，接地电阻应符合规定，电杆转角杆、终端杆及箱、分配电箱必须有重复接地。

（5）用电管理：安装、维修或拆除临时用电设备，必须由电工完成，电工必须持有效证件上岗，实行定期检查制度，并做好检查记录。

（6）顶管管内照明采用36V低压电源。

4、机械设备安全

（1）挖掘机、起重机的保险、限位装置必须齐全有效。

（2）驾驶、指挥人员必须持有效证件上岗，驾驶员应做好例行保养。

（3）各类安全装置的保护罩、盖齐全可靠。

（4）机械配输电线路（垂直、水平方向）应按规定保持安全距离。

（5）作业时，机械停放应可靠稳固，臂杆幅度指示器应灵敏可靠。

（6）电缆线应绝缘良好，不得有接头，不得乱拖乱拉。

（7）各类机械应持有技术性能牌和上岗操作牌。

（8）必须严格执行定期保养制度，做好操作前、操作中和操作后设备的清洁润滑、紧固、调整和防腐工作。严禁机械设备超负荷使用，带病运转或在作业中运转中进行维修。

（9）机械设备夜间作业必须有充足的照明。

5、防火安全

（1）建立公司、施工队、班组三级防火责任制，明确职责。

（2）重点部位，如仓库应配置相应的消防器材，一般部位，如宿舍、食党等处设常规消防器材。

（3）施工现场用电应严格执行有关规定，加强电源管理，防止发生火灾。

（4）焊、割作业与氧气、乙炔瓶等危险物品的距离不得少于10m，与易燃易爆物品的距离不得少于30m.6、突发事件应急措施根据施工现场和周围环境等具体情况，制定有针对性的关于施工过程的应急措施。

6.大管径管道顶管施工 篇六

香港荔枝角至青衣污水治理工程, 西起青山路至青衣污水处理厂, 其中穿越机场三号干线及机场铁路桥的一段采用双排混凝土顶管施工, 该段顶管全长310m×2, 管节外径为3540mm, 内径为3000mm, 管节长度3000mm, 顶管坡+0.095%, 管顶覆土厚度为6.8m。顶管施工采用外径3560mm的土压平衡式多刀盘顶管机, 最大后顶力为1000t。顶管衬砌结构均采用"F"型预制钢混凝土管节, 相邻两管节间采用特制接头承插连接, 衬砌接缝防水采用天然橡胶制成的锲型橡胶圈。

2 地质条件

本工程范围内的土层从上往下依次为:填土、褐黄色粘土、灰色粉质粘土、灰色淤泥质粘土。顶进断面全线上部处在灰色粉质粘土内, 下部处在灰色淤泥质粘土内, 见表1。

3 进出洞施工措施

从工作井中出洞开始顶进是整个施工过程中的关键环节之一。为确保顶管机顺利出洞, 防止土体坍塌涌入工作井, 出洞前先在砖封门前打设一排钢板桩, 钢板桩入土深度达到工作井底板以下。当顶管机出洞时, 先把砖封门拆除, 这时由于钢封门挡住, 土体不会涌入。等到顶管机推进到距钢封门5 0 m m~100mm时, 洞口止水圈已能发挥作用了, 然后再按出洞口一侧向另一侧依次拔除钢板桩。为减少钢板桩拔除过程中对顶管机正面土体的扰动及可能出现的建筑间隙, 钢板桩全部拔除后应立即顶进, 缩短停顿时间。

在出洞施工初期, 由于顶管机正面主动土压力远大于机头及混凝土管节的周边摩阻力和与导轨间摩阻力的总和, 因此极易产生管节后退, 引起顶管机前方土体不规则坍塌, 使顶管机再次推进时方向失控和向上爬高。为此, 采取在洞口两侧各安装一只手拉葫芦, 当主顶油缸回缩之前, 先将最后一节管节拉住不让其后退, 同时在出洞之初就预设了一定的向下纠偏量, 尽可能克服出洞时机头抛高的情况。从实际施工的效果来看还是比较理想的, 出洞期间的高程最大偏离值, 北侧为-2.8cm, 南侧为+4.5cm。顶管机进洞施工与出洞相比较为简单, 当顶管机靠近洞门时, 须控制好土压力, 在切口距封门20~50cm时停止顶进, 并尽可能降低切口正面土压力, 确保拆除封门时的安全, 拆除封门后将顶管机迅速、连续顶进, 直到进洞洞口止水圈发挥作用为止, 这就完成了进洞进程。

4 长距离顶进施工措施

4.1 顶进轴线控制长距离顶管施工的核心问题是对顶力的控制计算管壁土压的公式:

Pv-管道上竖向土压力;PL-管道上侧向土压力;γ-土体容重;H-覆土层厚度;D-管道外径。

上述公式是基于土柱的受力模型, 适用于不稳定土层或覆土层厚度小于卸力拱高度的情况下。从公式中可以清楚地看到单位长度上的顶进阻力与管径、覆土层厚度、土体容重、土层性质有关。但是在实际顶管施工中纠偏对顶力的影响非常明显, 顶管机在顶进过程中由于受力不均匀, 导致偏离管道设计轴线, 所以必须对机头的前进方向和旋转进行纠偏, 使其沿设计方向平稳前进。纠偏在顶进过程中是不可避免的, 是自始至终伴随着顶进而进行的。每次纠偏时必须对顶管机施加力矩使之改变前进方向, 施加的力矩就相当于附加了一个土压力从而使阻力增大。这一附加阻力在规范中没有反映, 但它却是一个不可忽视的因素。纠偏阻力的估算方法:

注:地面标高+3.5 m

a-纠偏阻力;f-管壁与土体间的摩擦系数;σ-侧壁土压力;L-顶管机长度

4.2 注浆减摩

注浆减摩是长距离顶管中非常重要的一项工艺, 是关系到顶管成功与否的一项关键的技术。为确保减小管道外壁的摩阻力采取了以下技术措施: (1) 保证润滑泥浆的稳定性, 根据土质的变化适当调整配方, 以满足不同的需要。 (2) 合理布置注浆孔。在混凝土管节雄头一侧按120°设置三个孔, 压浆总管安装于管节断右侧, 每隔6m接一三通阀门至管节注浆孔, 在顶管机后的连续3节都设置注浆孔。 (3) 制定合理的压浆工艺, 严格按压浆操作规程进行。为使顶进时形成的建筑间隙及时被泥浆所填补形成泥浆套, 必须坚持"先压后定、随压随顶、及时补浆"的原则, 泵送出口处的压力控制在1~1.25kg/cm2。 (4) 压浆孔的位置设在管节雄头一侧靠近边缘处, 这样在管节拼接后注浆孔就完全被前一节的钢环所遮盖, 压出的浆液先会在钢套环与混凝土管节外壁之间形成浆套然后再被挤出。这样泥浆套就较容易形成, 减摩的效果也就比较明显。

4.3 中继间

利用中继间进行接力顶进是中长距离顶管的一项重要技术措施。中继间的布置要求顶力及操作的要求, 以提高顶进速度。第一只中继间应放在比较前面, 因为顶管机的正面土压力在推进过程中会因土质条件和施工情况等因素发生较大的变化, 所以当总推力达到设计推力的60%时就安放第一只中继间, 以后当达到计推力的80%时安放下一只中继间, 而当主顶推力达到设计推力的90%时就必须启用中继间。

土压力设定值:P=γhtg2 (45°+φ/2) =1.45 kg/c m2

管机正面阻力:F=πd2/4×p=143t管壁摩阻系数:取0.6t/m2

设计推力1000t, 中继间推力按设计推力80%计算:

第一套中继间设置里程:L1=98m;第二套中继间设置里程:L2=120m

本工程总顶程3 1 0 m, 设中继间两套, 与顶管机切口距离分别为98m、218m。以北侧顶管为例, 实际施工时在105m处放置了第一只中继间, 但由于泥浆减阻的效果显著, 顶进轴线控制较好, 实际顶进阻力远小于理论计算值, 所以中继间一直未使用, 直到最后进洞过程中才第一次启用。致使顶进程序大大简化, 顶进速度大大提高。

5 双排顶管施工技术措施

顶管由于工期紧迫, 因此在经过充分论证的前提下决定采用双排顶管前后同时顶进施工方法。相对于单条分别顶进施工, 双排顶管主要有三个方面的问题有所不同:

5.1 顶管工作井后靠土体的稳定性

但由于顶力P的反复作用, 沉井后靠土体反复产生压缩变形, 孔隙水压力增大, 有效应力降低, 及沉井侧面与土体之间的孔隙未填实等原因。因地下水位较高, 沉井受到的浮力足以抵消井体自重, 为保证工作井后靠土体的稳定性, 施工时需避免南北两条顶力同时达到最大值, 顶力之和控制在1900t以内

5.2 双排顶管两顶管机纵向间距的确定

双排顶管前后同时顶进的施工方法, 关键是要确定两管的纵向间距L, 这对于减少两管间的相互干扰和对中间部分土体的扰动至关重要。

P 0-静止土压力;D-顶管机外径

在上式中F按施工中控制压力的上限取值, 计算所得的结果偏于安全。除顶管机挤土产生的影响外, 尚需考虑到因顶管机纠偏引起侧向土体的扰动。另外, 由于机头无注浆孔, 摩擦力引起的对侧向土体的扰动也必须考虑。

5.3 双排顶管引起的地层损失和沉降槽的预测

双排平行同步顶管引起的地层损失, 近期常采用有限元法, 可以考虑多种地层, 机头尾部空隙、灌浆等施工因素。在施工中为了便于应用, 选择了Peck公式经验预测法, Peck假定顶管施工引起的地面沉降是在不排水情况下发生的, 所以沉降槽体积应该等于地层损失的体积, 并且地面沉降曲线的横向分布是正态分布曲线。

Sx-距中心为x的地面沉降量;V1-地层损失量, 等于单位长度的沉降槽体积;S m a x--管道中心处最大沉降量;I--沉降槽宽度系数:

I=H/[2.5 tg (45°-φ/2) ] (H-覆土厚度;R-顶管半径)

其反弯点在X=I处, 该点出现最大沉降坡度, 在X=3I及X=0处, 出现最小曲率半径。双排顶管沉降曲线Peck公式的地层损失理论有关论述, 考虑到沉降在数值上远小于覆土厚度、顶管直径和沉降槽宽度, 所以采用叠加法来估算双顶管的最大沉降, 也基本可以满足等面积代换的原则。

在出洞阶段由于打拔板桩、纠偏、泥浆套尚未形成等原因, 实测最大沉降较理论计算值偏大, 达到4.12cm;而在其它阶段由于泥浆及时填充了部分土层间隙使得最大沉降较理论计算值偏小, 仅为2.8 2 cm。

6 结语

随着城市化的发展, 人民生活质量的日益提高, 为减少土地占用和加快施工速度, 顶管的施工方法将在许多城市的地下管线工程中得到运用, 有着广阔的发展前景。本工程中所使用的多刀盘土压平衡式顶管机具有价格低廉、结构简单、操作容易和自重较轻等特, 适用于软粘土层中的顶管施工。

摘要：随着城市迅速发展, 已有的基础设施已不能适应城市发展的需要, 基础设施需要更新或者升级, 以满足人们的需要。为减少对交通及人流影响及满足施工要求, 采用管道顶管施工技术能很好地避免以上限制, 又将对交通及人流的影响减少至最低, 因此道顶管施工技术最近得到广泛的应用。本人在香港完成了多项顶管工程, 而香港荔枝角至青衣污水治理工程比较有代表性, 望借此与国内同行分享顶管工程施工经验。