顶管施工工艺设计流程

顶管施工工艺流程

顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工就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。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。

本工程顶管均采用泥水平衡顶管机进行施工，顶管施工的具体流程如下图

顶管施工工艺流程图

1顶进设备的选用

顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、顶铁、顶管机及排浆设备等。

千斤顶是掘进顶管的主要设备，考虑到为避免千斤顶故障而影响工程进度，故采用两套设备。千斤顶在工作坑内的布置采用两台并列式，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。根据施工经验，顶管上半部管壁与土壁有间隙时，千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4～1/5处为宜。

高压油泵由电动机带动油泵工作，选用额定压力为62Mpa的ZB-500塞泵，经分配器，控制阀进入千斤顶，各千斤顶的进油管并联在一起，保证各千斤顶活塞的出力和行程。

顶铁是传递和分散顶力的设备。要求它能承受顶压力而不变形，并且便于搬

托架采用钢结构，在安装时严格控制轴线与高差，轴线控制在3mm以内，高差

控制在0～+3mm以内，两轨内距±2mm。在安装调平时确定砼后靠背的位置，后靠背采用40mm厚钢板，砼采用商品砼，后靠背的砼厚度宜控制大于40cm。之后将工具头下到导轨上，就位以后，装好顶铁，连接好各系统并检查正常后，校测工具头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，核定无误后，开动工具头进行试顶，待调整好各项参数后即可正常顶进施工。

3顶管机始发

⑴顶管机出洞前必须对所有设备进行全面检查，并经过试运转无故障。将顶管机推进洞口距井壁0.1m处停止，仔细检查顶管机姿态，确保顶管机水平及高程偏差都在设计要求的范围内，中心偏差不得大于3mm，高低偏差0～+3mm。若达不到上述要求，也应拉出顶管机，作第二次出洞。顶进初始阶段的顶进质量对后续顶进的管道轴线等有重要的影响。

⑵继续推进顶管机进入土体，根据顶管液压系统的参数，结合理论数据，顶出推进土压力控制系数。

⑶、继续推进顶管机，在安装第一节管前，应将顶管机与导轨之间进行限位焊接，以免在主顶缩回后，由于正面土压力的作用将顶管机弹回。

⑷、缩回主千斤顶，吊放管节。

⑸、割除限位块，前三节与顶管机连接用刚性连接后，继续顶进。

4顶进

顶管机出洞后顶进的起始阶段，机头的方向主要受导轨安装方向控制，一方面要减慢主顶推进速度；另一方面要不断地调整油缸纠偏。

严格控制前5m-10m的管道顶进偏差，其中心偏差不得大于3mm，高低偏差0～+3mm。在顶进过程中坚持“勤测、缓纠”的原则。纠偏角度保持在10′～20′，不大于1°。如果产生偏差，及时纠正。纠偏应逐步进行，坚持“缓纠、慢纠”的原则。

注浆应和顶进同步进行，其原则是先注浆，后顶进；随顶进，随注浆；以保证管外围泥浆套的形成，充分发挥减阻和支撑作用。在顶进过程中避免长时间的泥浆停注，保证顶进过程中的全部管段充满良好的泥浆套。

顶进过程中根据顶力变化和偏差情况随时调整顶进速度，速度一般控制在50mm/min左右，最大不超过70mm/min。

管道顶进至离工作井前方内壁50cm时，应卸载，收回油缸和垫铁安装管节，然后继续顶进。

顶进中严密注意顶进时的方向及顶力的大小变化，对于顶管处于不良地层时，出现机具两侧的受力不均匀现象，应及时调整机具的工作状态，以保证顶管方向准确。

5安装管节

当一个顶程结束，收回千斤顶和环型垫铁后，即可在工作井内再下一根管节。

在管节吊入工作井以前，应首先在地面上进行质量检查，确认合格后，在管前端口安放楔型橡胶圈，并在橡胶圈表面涂抹硅油，减小管节相接时的摩擦力。

以上工作完成后再将管节吊放在工作井内轨道上稳好，使管节插口端对正前管的承口中心，缓缓顶入，直至两个管节端面密贴挤紧衬垫，并检查接口密封胶圈及衬垫是否良好，如发现胶圈损坏，扭转、翻出等问题，应拔出管节重新插入，确认完好后再布置顶铁进行下一顶程。

6出土

因泥水平衡顶管机在掘进过程中将泥浆水打入泥仓中与机具切削土混合，然后由排泥管输出。在理论上切削下的土体混合转化为4倍体积的泥浆。

我们在工作井周围放置一个存泥箱，用于存放泥浆，并同时进行泥浆的二级沉淀处理，沉淀后的处理水又作为泥水打入机具的泥仓中重复使用，沉淀后的泥浆通过泥浆罐车运至指定的弃土场。

7膨润土泥浆的压注与置换

顶力控制的关键是最大限度的降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效的方法是注入膨润土泥浆。使之在管外壁与土层之间形成一个完整的环状泥浆润滑套，变原来的干摩擦状态为液体摩擦状态。这样就可以大大地减少顶进阻力。为达到这一目的，采取如下措施：

⑴、选择优质的触变泥浆材料，对膨润土取样测试。主要指标为造浆率、失水量、静切力、动切力、和动塑比。这些指标必须满足设计要求。

⑵、在管节制作时根据设计要求预埋压浆孔，安装注浆管时，每个预埋压浆孔里要设置单向阀。目的是防止注浆压力不够时管外壁的泥浆液倒流。

⑶、触变泥浆的配制、搅拌、静置时间，都必须按照膨润土的特性要求执行。一般膨润土润滑浆的配制按如下比例进行，根据实际试拌情况再行调整：

泥浆的拌制要均匀。首先将定量的水放入拌和桶内，开动拌和机徐徐投入膨润土，拌和2-3min，静置片刻，再搅拌7-8min，即成泥浆，制成的泥浆排放入贮浆池内贮存24h，使膨润土、水、碱发生置换作用，形成稳定性良好，且有一定粘度的泥浆，使用时用注浆泵通过连接注浆孔的管道注入管道外围。