顶管施工组织方案

1.顶管施工技术相关概述

1.1 工作原理

顶管施工是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。

顶管施工工艺流程图

1.2顶管的分类

顶管的分类方法很多，目前对于顶管分类都是根据其某一方面的特性进行划分，常见的分类按管节口径大小来分可分为大口径、中口径、小口径和微型顶管四种。大口径指直径在2000mm以上，人能在管道中站立和自由行走的顶管。大口径顶管设备庞大，管子自重也较大，顶进时所需的顶力也较大。中口径管子口径为1200～1800mm，在市政工程中应用较多。

小口径管子直径在500～1000mm。微型顶管口径很小，管径通常在400mm以下，最小的只有75mm。这种管子一般埋设较浅，所穿越的地层也较复杂，技术发展较快。

1.3顶管施工优势

实践证明，顶管施工在雨、污合流管道建设中发挥了独特的优越性，其表现在：①在管道顶进过程中，只挖去管道断面的土方，比开槽明挖施工挖土量少。②开挖部分仅是工作坑，土方开挖量少，且安全、对交通影响少，占用场地小。③施工作业人员少，机械化程度高，工作效率高，施工进度快。④建设公害少，文明施工程度比开槽施工高。⑤施工过程中，地面沉降量得到了有效地控制，从而保护了周围环境和建筑物。⑥避免地上建筑物拆迁或重复建设、沿线地下管线搬迁或保护措施。大大地减少前期工作量，节省投资。

1.4施工顺序

施工顺序为→

→→→→

顶管法是依靠人工或机械在管内端部挖掘土壤，然后在工作坑内借助顶进设备，把敷设的管子按设计中线和高程的要求顶入，并用水力或小车将土从管中运出。掘进顶管采用的管材为平口钢筋混凝土管。

2. 施工关键技术及要点分析

工作井施工顺序

2.1施工前准备工作

顶进前准备所有机械设备交班检查：顶进前，机械工需要进行交接班手续，将记录的设备运转情况表交给下一个班组的机械工，并进行口头的设备运转状况文班，刚上班的机械工铸要对控制台、各个泥桨泵、管道、测量系统、顶管机等进行例行检查。顶管机刀盘转动、开进出渣浆泵：交班和例行检查完毕后，接通电源，将顶管机的刀盘转动，当设备的参数稳定后，开进出渣浆泵，开始泥浆循环。

2.2施工关键技术

2.2.1顶进施工

p表9.1.2 不同地层的单位面积土的端部阻力

S

土层类型p s /kN·m-2

软岩，固结土12000

砂砾石层7000

致密砂层6000

中等密度砂层4000

松散砂层2000

硬-坚硬粘土层3000

软-硬粘土层1000

粉砂层，淤积层400

1）泥水处理系统处理好砂土、装车、外运：采用泥水平衡式项管机出土，豁要在顶管机中注入含有一定泥量的泥浆，通过大刀盘切削顶管机前方的原状土，与注入的泥水搅拌，泥水通过吸泥泵排到地表泥水处理系统处理，泥浆可以反复循环使用，处理好的泥沙用泥桨车外运。

2）测量顶管机的偏位、作好记录、纠偏：测量方法，在工作井后座位设量测量机座，测量基座由地面引入地下，避免工作井的变形引起的误差，将激光经纬仪放皿在其上调平后，使激光经纬仪发射的激光沿着顶进方向水平射出，打在顶管机的测量靶位上，通过望远镜读出顶管机的偏差。每隔0.5m记录一次。纠偏办法，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：控制项管机的状态(向下、向上、向左、向右)，这种方法纠偏方法良好，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时，增大纠偏力度(以5mm为一个单元)，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。

3）长距离顶管的通风。一般可采用鼓风和抽风的方式来解决。鼓风式通风是把风机放置于工作井的地面上，把地面的清新空气通过鼓风机和风筒鼓到掘进机或工具管内。鼓风式通风采用的风筒可以用不透风的橡胶布包裹螺旋钢丝骨架外的软风筒，这种风筒质轻，伸缩性好，在钢丝骨架上，每间隔一定距离安装一只吊环，管口及转折处安装白铁皮或玻璃钢弯头，在中续间处留足够的伸缩量。

4）在顶进过程中及时注意油泵的压力表指示值的变化，发现压力突然上升时，立即停止顶进，检查压力上升原因，防止发生意外。

5）控制千斤顶活塞的外伸长度，不要超越临界冲程，以免损坏设备。

6）要连续顶进，如果停工时间过长，地下水渗透量增加，土拱容易坍塌，再开顶时顶力将大幅度上升。

7）根据不同的地质情况，随挖随顶，以免塌方。

8）顶进速度适当，过快易产生偏差，过慢易塌方。

9）顶管工作面排水。顶管工作应尽量从下游向上游方向进行，地下水由工作面流向工作井集水坑，再用泵排出地面。

10）管道渗漏的治理。对管道渗水和漏水点，先凿V形槽，埋入导水水管，用速凝水泥封闭管周，待水泥有一定强度后，用手动泵压入水泥水掺玻璃浆液封堵。

2.2.2顶进掘进穿墙措施

顶进前所有顶进设备及顶管掘进机必须全部安装就位，设备需试运转。在穿墙前通过衬墙上的预埋螺栓安装好帘布橡胶板、圆环板、扇形后板等止水装置，由于工作井外为smw

工法的围护结构，故洞口一般情况下需另外采取加固措施。一般采用压密注浆的方法临时加固洞口，将掘进机机头顶进至工作井导墙内，为防止初始出洞阶段由于正面水土压力大于掘进机周边的摩阻力，而使掘进机及管段在拼装时发生后退现象，在前20m～30m顶进砼管外壁设置埋件，每次拼装管子前将已顶进的部分与井壁进行连接，直至不发生后退为止。

顶管接收井进洞措施：在顶管掘进机接近洞口30m～50m时，作一次全面的轴线及高程复核，在确认无误后，在接收井内做好接收的一切准备工作，包括接收平台的搭设。工具头顶进到井壁后，停止压浆，拆除接收井的封门，顶管掘进机穿进井墙上开始上接收架，马上采取临时止水措施，并继续顶进，待完全上架后按设计对进洞管段采取永久性止水封堵措施。

2.2.3 初始顶进管道防后退措施

由于在初始顶进阶段正面水土压力远大于管周围的摩擦阻力。拼接管子时主推千斤顶在缩回前必须对已顶进的部分与井壁进行固定，否则管道发生后退会导致洞口止水装置受损，因此在初始10～15节砼管外侧埋设预埋钢板，在主推千斤顶退回前将砼管与井壁相连，直至砼管外壁摩阻力大于掘进机正面水土压力为止。

2.2.4 对混凝土套管顶进的技术要求

工程采用钢筋混凝土管，“f”型接口。在混凝土管顶进过程中,千斤顶的顶力必须大于各种混凝土管产生的作用力,混凝土管方能正常顶进。

混凝土管的顶进能否按原定的标高和方向顶进，主要与千斤顶作用点有关系。当使用一个千斤顶顶进时，着力点在混凝土管中心垂直线靠管底的1/3处；再有顶管的管端与顶帽之间，还有千斤顶与后靠背墙之间都应该衬上软垫，以防止受到的力不均匀，影响混凝土管的正常顶进；当顶完一镐时，可以用小千斤顶把顶杆退回到原来的位置上，再增加一段顶铁接着顶进，顶管所用顶铁可多准备几根，这样可根据管端和千斤顶间的不同间距，交替使用顶铁。如果被顶的管子尾部只剩下0.3m时，可以把千斤顶杆退回到原来的位置上，然后卸下顶帽和顶铁，再下一根混凝土套管，两根管子的对口缝隙应衬上软垫，并且在混凝土管内用内涨圈固定，再用木楔挤紧，方可继续顶进。当顶完全部混凝土管套管后，可以取下挤紧内涨圈的木楔，然后用石棉水泥抹口，或者用水泥沙浆抹口，再将环口缝隙填满塞严，以防止漏渗。