大管径顶管施工要点及控制

大管径顶管施工要点及控制

摘要：大管径管道过路施工时，由于采用明挖法不仅开挖工程量大，对路而造成破坏、费用高，而且严重影响了交通运行，所以采用顶管掘进方式铺设穿越道路管线施工方法与传统的明挖覆盖法相比不需要开挖路面，作业范围小，具有成本低，对周边环境影响较轻，交通运输也可正常进行等优点，因此大管径顶管施工技术正广泛地应用于城市主干道和繁华地段道路的地下管线施工中。

大管径顶管是指1米以上管径，人工挖土机械顶进。其施工要点及控制如下：

关键词：顶管施工技术

1、顶管作业部署

1）、工作井外平面布置

顶管顶进作业时工作井实行全封闭隔离，要保持施工现场的文明、安全和通畅。

2）、工作井内平面布置

顶管工作井内部平面图

、机械配备及机具

主要机械配备包括起重机、空压机、水泵、移动发电机、导轨、顶铁、电动泵站、液压千斤顶。其中电动泵站及液压千斤顶选型取决于顶力。

2、顶管作业

1）、作业流程

2）、测量施工

①测量放线：放线时应同时放出操作坑与探坑的位置和尺寸。根据设计给定的控制桩，用全站仪和水准仪放出穿越轴线，定穿越中心控制桩，施工带边线桩。

②井下测量：根据地面导线网、测量管道轴向和水准。

③导轨、后靠定位，测出两导轨的中心线，使顶进基准线与导轨中心线相重合。计算出导轨中心高程，使导轨高程与设计高程一致。

3）、设备机具安装及要求

①后背墙与后背是千斤顶的支撑结构，采用混凝土现浇后背墙，并满足平面位置及强度要求，其许可顶力不小于1.5倍的最大顶力。后背采用20㎜厚钢板来均匀分布压力。

②千斤顶：考虑到千斤顶内各项阻抗损失和安全使用的要求，选择大于实际要求20%的千斤顶。使用时活塞杆要保持清洁，不得划伤，千斤顶伸出的最大行程应小于油缸行程10㎝左右，偏心载荷为其技术要求的2%~5%之间。当千斤顶规格不同时，其行程应同步，同规格千斤顶对称布置。

③电动泵站：油箱液面应保持在油标线以上，电机起动前，需将卸荷阀打开，点动数次，以防油泵吸空正常后关闭荷阀。注意胶管老化，半年检查耐压试验。油泵与千斤顶配套使用，工作介质为YB-N32液压油，应用滤网过滤，油温控制在20~50℃。当环境温度低于10℃时，可改为22号液压油，当高于40℃时，改用46号液压油。

④导轨选用钢制材料制作，两导轨应顺直、平行、等高，其纵坡应与管道设计坡度一致。导轨安装的允许偏差应为：轴线位置：3mm；顶面高程：Omm~3mm；两轨内距：±3㎜。安装后的导轨应牢固，不得在使用中产生位移，并经常检查。

⑤顶铁安装于顶力线一致，与横梁垂直。

⑥各种设备、机具安装完毕后，应进行试运转和预顶，发现问题，及时修正。

4）、顶进力的计算

顶力计算是保证电动泵站及千斤顶选型配套的前提条件，也是靠背墙设置的重要依据。管材和顶铁都要充分考虑顶力因素。

顶管的顶力可按下式计算(亦可采用当地的经验公式确定)：

式中：P——计算的总顶力，kN；

γ——管道所处土层的重力密度，kN/m3；

D1——管道的外径，m；

H——管道顶部以上覆盖土层的厚度，m；

——管道所处土层的内摩擦角；

ω——管道单位长度的自重，kN/m；

L——管道的计算顶进长度，m；

f——顶进时，管道表面与其周围土层之间的摩擦系数，其取值可按表所列数据选用；

Ps ——顶进时顶管掘进机的迎面阻力(其取值见表)，kN。

顶进管道与其周围土层的摩擦系数f

不同地层的单位面积土的端部阻力

5）、作业技术措施

管材：混凝土管节表面应光洁、平整，无裂纹、无掉角，接口尺寸符合规定，并具有出厂合格证、质量证明书及检验报告单齐全。

穿越道路两侧挖顶进操作坑和接收工作坑，在开挖操作坑时应距路基坡脚以外8m进行。

顶管作业时接口处理，首先要把管道在导轨上稳定好，管节未进入土层前，接口外侧应垫麻丝、油毡或木垫板，管口内侧应留有10～20mm的空隙；顶紧后两管间的孔隙宜为10～15mm。保证顶进过程中管节高程和方向的准确度。

为防止管道顶进过程中损坏，在液压缸与被顶升的管间加承力盘。

做预顶试验：检验液压系统，液压缸行程，传力设备的中心线和垂直度等。

用吊车将管节请轻放在导轨上，测量中线与前后两端高程，管节断面垂直顶管中轴线。顶进方向是保证顶管质量的关键，必须严格控制。

混凝土套管顶进过程中，人工在前掏土，整个顶管过程为边掏土边顶进。为保证顶进管的外部质量，减少顶进阻力和切削力，制作专用顶管头(工具管)。固定在顶进管的最前端。在管子顶管前进中，管内泥土逐渐清除，使用小车运出管外，由起重机吊出。

为防止操作坑坍塌造成人员和机械的损伤，深度超过5m的管沟，边坡开挖可根据实际情况，采取边坡适当放坡、加支撑或采用阶梯式开挖的措施满足操作坑成型需要。

顶进中土质遇到坚硬岩石土层时，采用风镐由上而下顺序开挖，也可采用爆破开挖方式。

在作业条件允许的情况下，可以通过顶进管道将地下水引入到顶进工作坑，然后再将地下水泵至地表。应通过合适的处理方法防止大量地下水从工作面涌出。

顶管作业开始以后，应连续作业。管子顶进根据地质情况及液压缸最大行程相匹配，人工挖土不得超出管前0.5米，管中心以下135°部分不得超挖。

3、顶管纠偏要点

纠偏是影响顶力和管道质量的关键操作。

①定位轴线及标高控制

作业现场轴线定位、标高控制点必须严加保护，避免毁坏，在作业期间，定期复核检查，确认作业轴线、标高这一基本要素的准确性。轴线控制点、总标高控制点以及定位放线的测设必须经过书面认可。

②轴线纠偏主要是通过纠偏系统来进行的，顶进轴线发生偏差后，先计算出纠偏的量，然后调节纠偏千斤顶的伸缩量至纠偏需要的位置，再锁定纠偏系统，纠偏一定要按照“勤测、勤纠、缓纠”的原则进行。

③管道顶进误差调整

在工作坑内设有水准点和预设的方向线，采用激光水准仪和全站仪直接测量前端管底高程和方向。每顶进50cm时，测量一次，如果在顶进中发现偏差，利用纠偏千斤顶进行校正，每次纠偏不宜过大，可根据管径、顶进长度和土质情况来确定，一般范围5-20㎝之间，使其复位。在顶进过程中，顶管前面的第一节管道作为工具管，不和后面的管道焊接在一起，有利于在顶进过程中调整管道的