土法掘进顶管施工工艺工法

土法掘进顶管施工工艺工法

QB/ZTYJGYGF-GS-0103-2011

市政环保公司孙刚武

1 前言

1.1概况

土法掘进顶管施工又名手掘式顶管施工，是起步最早的一种顶管施工技术，发展至今已有110多年的历史，在我国亦有近60年的发展历史，随着科学技术的发展，由其衍生出了土压平衡顶管施工、泥水平衡顶管施工以及气压平衡顶管施工等一系列施工工艺。

1.2工艺原理

土法掘进顶管施工是在不开挖地表的情况下，利用液压顶进工作站从顶进工作

坑将待铺设的管道顶入，从而在顶管机之后直接铺设管道的非开挖地下管道施工技术。在施工时，采用手工的方法来破碎工作面的土层，破碎辅助工具主要有镐、锹

以及冲击锤等。破碎下来的泥土或岩石可以通过传送带、手推车或轨道式的运输矿

车来输送。

2 工艺特点

土法掘进顶管法具有顶管的普遍优点，即土方开挖少，作业人员少，建设公害少，文明施工程度高，不影响交通及其上构（建）筑物，不需拆迁，覆土深时节省

投资等，同时具有施工操作简便，设备少，施工成本低，施工进度快等特点，而在

地下障碍较多且较大的条件下，手掘式顶管法是首选方式，因为这种方法排除障碍

的可能性最大、最好。

3 适用范围

本工法适用于能自立的土中，如岩层、粘土、亚粘土，在采取注浆或降水的辅

助施工后，可适用于砂性土，砂砾土等。

采用本工法可敷设穿越地面构（建）筑物、管径在DN800～4200mm的给水管道、排水管道、工业地下管道等。

4 主要技术标准

《给排水管道施工及验收规范》（GB50268）、《顶管施工技术及验收规范（试行）》（中国非开挖技术协会行业标准）。

5 施工方法

在敷设管道前，先建造一个工作井。在井内顶进轴线的后方，布置一组行程较长的千斤顶，一般每组为4 只到6只，将敷设的管道放在千斤顶前面的导向轨架上，

管道的最前端是一台二段式手掘式工具管（由钢板焊接而成），工具管与管段之间需

刚性连接。千斤顶顶推时，以工具管开路，推进管段穿过坑壁上的穿墙孔，把管道压入土中。与此同时，将管中的泥人工挖掘并运至工作井中，吊出外运。当千斤顶达到最大行程后，全部缩回，放入顶铁，千斤顶继续前进。如此不断加入顶铁，管段不断向土中延伸，当工具管和第一节管段几乎全部顶入土中后，吊去全部顶铁，将第二节管段吊入，接好，继续顶进，如此循环施工，直至全部顶完。

管道外壁注活性膨润土润滑浆，以减少四周的摩阻力。

当管道顶进阻力超过主千斤顶的顶进能力时，则采用中继接力技术，将管段分

成数段，段间加入中继节，以接力方式分段克服摩阻力。

管道的顶进方向与高程采用激光经纬仪进行测量监控。

其设备布置图如图1：

1. 管节

2. 工作井

3.

7. 洞口止水环8. 导轨龙门吊 4.

9. 中继节

后背墙 5. 千斤顶

10. 运土小车11.

6. 顶铁

工具管

图1顶管施工示意图

6 工艺流程及操作要点

6.1施工工艺流程

施工工艺流程如图2所示：

工程开始

放样复核

工程结束

装

图 2 土法顶管施工流程图

6.2 操作要点

6.2.1 施工准备

工程施工前，应根据业主提供的地勘报告确定施工工艺，必要时应进行补充勘 察；工程施工前，应组织施工人员认真学习施工图纸、相关规范、标准，明确工程 施工内容和技术要求，对图纸中与现场不符内容联系设计人员进行补充设计或变更 设计。

对顶管轴线两侧各 5m 范围内进行地质勘察，核对地质是否与设计相符，并核对 附近是否有既有建筑物。如地质与设计不符或有不良地质（如流砂层），则要扩大勘 察范围，并与设计单位联系，采取相应的措施。

6.2.2 工作井设备安装

顶管施工质量的好坏与设备的安装精确度有直接的关系。安装前，根据已知的 控制点、标高，准确无误的测放进出洞口的标高和顶管的轴线，并依此测放设备的 安装位置。导轨、千斤顶支架、靠背等设备必须安放准确牢固，以保证顶管的顺利 进行。在正式顶进前对油泵、油缸、注浆设备进行试运转，确定符合性能要求后方

测量放样

卸管、接口安

基坑构筑 工作井设备安装 出洞准备 挖土、运土

推 进 测 量

地面设备安装

注浆材料准备

注 浆

进 洞

取工具管

全线测量

收井封口

可正式顶进。应重点注意以下几点：

1止水橡胶板和钢压板的安装必须保证橡胶板的圆心、钢压板的中心和顶管洞口轴线重合；在掘进机具进洞时，应使机具对准止水橡胶板的中心均匀切入，以保证顶管施工时泥浆和土体不从此处流入井中。

2靠背安放时必须精确测放，保证靠背和顶管轴线垂直。后靠背采用整体式钢后背，直接靠在井壁上，安放时必须垂直于顶管轴线，并应将后靠背与井壁空隙用混凝土填充密实。

3千斤顶和导轨的安装除保证其中心位置和顶管轴线重合外，还必须保证标高符合设计要求。安放千斤顶时，顶缸轴心必须和顶管轴线平行，且顶缸的合力点在顶管中心点以下R/2处。

4导轨、千斤顶支架必须保证加固牢靠，防止顶进过程中发生位移，影响顶力

的传递造成顶管偏差。

6.2.3 工具管出洞、进洞

1顶管施工的进出洞是顶管成功与否的关键所在，由于工具管进出洞持续时间较长，必须有效的防止地下水的流入，避免洞口的坍塌，必要时应事先采取加固措施。

2工具头出洞前必须对所有设备进行全面检查，包括液压、电气、压浆、照明、通讯、电机、油泵、管路等操作系统是否能正常进行工作，各种电表、压力表、换向阀、等是否正确显示其工作状态，同时认真核对止水橡胶板的安装位置是否准确，压板安装是否牢固，然后进行联动调试，确认没有故障后，经顶管负责人检查签署意见后方可准备出洞。

3出洞时应注意止水橡胶板压入是否均匀，有无翻转、破损等问题，如有则应将工具头拔出处理好后重新出洞。工具头进洞时，要严格控制进洞时的顶进偏差。中心偏差不得大于50mm，高低偏差宜抛高5～10mm。若达不到上述要求，也应拉出工具管，作第二次进洞。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。

4顶管工具头进洞时，在接收坑内应预先安置枕垫和滚筒。在进洞口处，工具管距接收井洞口外壁还余200mm时应拆除洞口封门，快速推进工具管进入接收井。并应及时将管节外壁和工作井、接收井预留洞的环向间隙使用快硬微膨胀水泥进行