顶管顶进施工方案

6.3顶管顶进施工方案

6.3.1施工工艺流程

6.3.2顶管机安装调式

（1）顶管机整机重达50t左右，用200t汽车吊将机头吊装入井。

（2）起吊中应使用专用吊具，保证平稳、缓慢，严禁冲击、碰撞，并由专人指挥。

（3）顶管机安装在导轨上后，测定前后端的中心方向偏差和相对高差，做好记录，如符合顶进要求，应据此调整掘进机内的倾斜仪。

（4）对掘进机的电路、水路、油路、泥水管路和操纵设备进行逐一连接，各部件连接牢固，无跑、冒、滴、漏现象，对各部分分别调试并进行全面的试运转。

图6.3-1 顶管施工流程图

6.3.3导轨安装

基坑导轨是安装在工作坑内为管道出洞时提供一个基本的设备，导轨采用HM350×250型钢加工，导轨面上设有滑块支撑钢管，滑块与钢管之间设10mm厚橡胶板。为了预防顶管机进入土体时下沉，安装导轨时，导轨前段需抬高约5mm～10mm左右。

6.3.4总顶力估算及压力控制设定

（1）总顶力估算

顶力＝N+F

1+F

2

顶管机正面最大阻力：N =πD2Pt/4，其中P

t

=γHtg2(45o+Φ/2)

机头摩阻力 F

1=PcπD Bf

1，

Pc =rHtg2(45o-Φ/2)

式中：Pt(t/m2) —被动土压力；γ(t/m3) —土容重 , 取1.8；H(m) —管中覆土深，取11；Φ —等代内摩擦角，取8o；D (m) —顶管机外径，取4.1；B (m)—机头及活络节长度，取4；f1－铁与土摩阻系数，取0.40；

每百米管道摩阻力：F

2 =f

2

πD

1

L

式中：D1(m) —钢管外径，取3.668；f

2

(t/m2) —采用注触变泥浆工艺的摩阻系数，取（0.1～0.25）；L（m）—钢管长度。

（2）土压力设定与控制

顶管掘进机在顶进过程中，其土仓的压力P如果小于掘进机所处土层的主动土压力Pa时，即PPp时，地面就会产生隆起。且施工过程中的沉降时一个逐渐演变的过程，尤其在粘性土中，要达到最终的沉降所经历的时间会比较长。但是，隆起却是一个立即会反应出来的迅速变化的过程，隆起的最高点时沿土体的滑裂面上升，最终反应到顶管机前方一定距离的地面上。

顶进中，务必要控制好土仓的土压力P，要求做到主动土压力Pa

际施工时会存在一定的误差，一般将控制土压力P设置在静止土压力Po±20kpa范围内。顶进过程中，根据土层变化、覆土深度变化、地表沉降检测等情况随时调整土压力。

控制土压力P=Pa+Pw+△P，式中：Pa——主动土压力（kpa）；Pw——顶管机所处土层水压力（kpa），粘性土中不考虑；△P——土仓施加的预加压力（kpa），一般取20kpa

6.3.5顶进后靠及主顶进系统

（1）钢靠背是安装在工作井后座墙与主千斤顶之间的钢结构件。它的作用是把主千斤顶产生的集中在几个点上的巨大推力的反作用力，均匀地分布到工作井的后座墙上。钢靠背必须有足够的刚度，它采用钢板和型钢焊接成整体结构。钢靠背分为左右对称的两块，外形尺寸为4.5m×2.2m×0.4m。用起重机将钢靠背吊到工作井后背处，并用经纬仪和线垂配合，使钢靠背平面与顶进轴线垂直，并用Φ16钢筋与井壁预埋件焊接固定。钢靠背安装好后，用模板补齐靠背

两侧的空隙，插入钢筋网片，浇注C25后背砼。

（2）主顶进系统共有8只200T单冲程等推力油缸，行程1750MM，总推力1600T（实际控制顶力为1000T），8只主顶油缸组装在油缸架内，以使顶进受力点和后座受力都保持良好状态。安装后的油缸中心误差应小于5MM。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，减小系统阻力，油缸可以单动，亦可联动。主顶系统由PLC可编程序计算机控制，并采用变频调速器实现流量的无级调速。主顶系统操作台设在地面控制室内。

6.3.6顶管出洞、进洞施工方法

顶管进出洞口措施是施工成败的关键，在进出洞口先进行搅拌桩地基加固，以防出洞渗水和顶进过程中洞口区塌方，此外还应做好洞口的密封。

（1）洞口止水圈密封

本工程工作井洞口密封关系到工程能否正常施工。如洞口漏水，泥砂会涌入工作井，淹没设备，工程无法进行同时地面沉陷，后果严重，对洞口的密封必须十分重视。

（2）洞口土体加固措施

本工程由洞口位于淤泥质粉质粘土、粘质粉土、淤泥质粘土层，经顶管井施工扰动后，洞口附近的土体无法成拱，这样就给掘进机出洞带来了很大困难。因此，必须对洞口处土体进行加固，加固范围为沿工作井井外壁长3.6米，距管外壁3米的土体，且洞口采用钢筋（环筋和四周附加筋）加固。（3）封门的拆除

当顶管机接近洞门时，必须控制好顶进的土压力，在顶管机刀盘距封门20～50cm时停止顶进，并尽可能地降低切口正面的土压力，确保安全拆除钢封门。

（4）顶管机进出洞

当封门拆除后顶管应迅速、连续顶进管节，尽可能缩短顶管机进洞时间，洞圈特殊管节出洞后，马上将弧型钢板与其焊成整体，并用水泥浆液填充管节与洞圈的间隙，减少水土流失。

6.3.7顶管姿态控制与纠偏

在实际顶进中，顶进轴线和设计轴线经常发生偏差，因此要采取纠偏措施，减小顶进轴线和设计轴线间的偏差值，使之尽量趋于一致。顶进轴线发生偏差时，通过调节纠偏千斤顶的伸缩量，使偏差值逐渐减小并回至设计轴线位置。在施工过程中，应贯彻“勤测、勤纠、缓纠”的原则，不能剧烈纠偏，以免对管节和顶进施工造成不利影响。

6.3.8出泥系统

（1）土压平衡式顶管经顶管掘进机切削出来的土体经注入适量水后由螺旋机绞出排泥切口，该土体呈软塑状土体，再由泥水混合器将其变成泥浆由排泥泵排入坑外的泥浆池内。

（2）输送系统：在管内铺设Φ150排泥管道，由45KW排泥泵输送。因顶管距离较长中途设一增力泵排污助送至井上泥浆箱内，最后由泥浆车运至弃泥场。

（3）设置1个钢筋混凝土泥浆箱，外包尺寸为6.8×13.6×4.5，容积324M3，其余工作井使用8个钢制泥浆箱6×2.5×2，容积240 M3。

6.3.9触变泥浆的配制及压浆减阻措施

（1）注浆孔布置

用泥浆减阻是长距离顶管减少阻力的重要环节之一，在顶管施工过程中，如果注入润滑泥浆能在管子的外围形成一个比较完整的浆套，则其减摩效果是十分令人满意的，一般情况摩阻力至1~3KN/m2。本工程采用每2节管节设置一组注浆孔，每组6个1寸注浆孔，60°均分设置，每组注浆孔有独立的阀门控制。

（2）浆液配比及注浆量计算

润滑泥浆材料主要采用纳基膨润土、纯碱，CMC，浆液配比如下表：

表6.3-1 润滑泥浆配比表