土压平衡顶管法施工_曹继荣

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桩基工程1 工程概况

本项目位于唐山市丰南区曹妃甸污水管道工程，主要收集附近几个乡镇的污水。在k0+400及K0+800两处设1孔直径2.0m 的管涵，采用顶管法施工。顶管管材为专用钢筋混凝土三级钢承插管，最大控制顶力为300t ，顶管长度和规格数量见下表1。

2 顶管涵施工方案

[1]

2.1 顶管设备的选型

本工程从土质、地下水、管径及施工条件分析，选用刀盘土压平衡式顶管机，其优点是出土顺畅，易于控制。2.2 施工方案

针对本工程实际情况，顶管涵施工采取在出入口各设一处工作井，采用土压平衡顶管施工工艺进行顶进。

3 施工方法和施工工艺

3.1 土压平衡顶管掘进机顶进操作工艺流程[2]

3.1.1 土压平衡顶管掘进机顶进操作工艺流程见图1

3.1.1 顶进前的准备工作

开工前，由专业技术人员对所有的顶进施工所需的设备进行全面检查，重要的设备要进行试运转，全部检查完毕合格后才能进洞施工。为了保证人员的安全，防止产生塌陷事故的发生，要对水进行全面的治理，进洞前要进行止水装置的布置，工具管进洞时，严格控制顶进偏差，对中心偏差及高低偏差进行控制。3.1.2 管道顶进及纠偏

⑴顶进施工时必须连续进行，一般不采用机械挖土，而采用人工挖土，边挖边顶，一开始要缓慢进行，控制油压和速度，顶进及时，为防止管与管之间衔接不紧密，要安装内胀圈，顶进完毕后，调整内胀圈，填料要均匀、密实，再用1∶3水泥砂浆抹带。

⑵顶进就位后，为了防止天气恶劣，突降大雨，管子周围土体压注水泥浆进行加固，注浆孔沿管道中心线布置，孔距2.0m 。注浆用水泥与粉煤灰的比例为1∶1。注浆压力不小于0.3Mpa 。

⑶在顶进过程中有很多不可预知的情况，所以为了避免泥浆由于时间长而凝固，保证顶进的全部管段形成良好的泥浆套，注浆与顶进同步进行。

⑷顶进误差校正是逐步进行的，形成误差后不可立即将顶好的管道纠正到位，应缓慢进行，使管道逐渐复位，不能猛纠硬调，以防产生相反的效果。常用的方法有以下几种：超挖纠偏法、顶木纠偏法、千斤顶纠偏法此项工程我们采用的是千斤顶纠偏，主要是在顶木上用小千斤顶强行将管道缓慢移动校正。

⑸通风设施的使用，根据顶进距离的延伸和管道内空气质量的变化提前安装到位，并根据距离的延伸调整通风机的开启频率，保证管道内有足够的新鲜空气。

⑹管道顶进到离工作井前方内壁50cm 时卸载，收回油缸和垫铁安装管节，然后继续顶进。3.2 管节安装[2]

管节运到现场后，施工技术人员要检查管节的规

收稿日期：2015-2-28

作者简介：曹继荣，女，助理工程师，本科，研究方向为公路工程。

土压平衡顶管法施工

曹继荣

（唐山市曹妃甸区交通运输局， 河北 唐山 063300）

摘要：本文根据工程实例，对土压平衡顶管掘进机顶进操作工艺流程、注浆减阻等进行了研究。其以出土顺畅、易于控制，安全性能高等优点，被管道工程所采纳，在管道施工中值得推广应用。关键词：土压平衡；顶管；注浆减阻中图分类号：U417.3

文献标识码：A

桩 号计划顶管

长 度规格 mm （W ）

K0+40054m D800K0+800

55m

D1000

表1：顶管长度和规格数量

图

1：土压平衡顶管掘进机顶进操作工艺流程

DOI:10.16248/11-3723/u.2015.04.068

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总354期

2015年第12期（4月 下）

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格、外观质量及尺寸是否符合图纸要求及国家标准的有关规定，发现裂缝、接口掉角等缺陷，不得使用。

管道安装一般采用机械下管，人工协助的办法进行，下管时必须有专人指挥，要稳吊轻放，管壁要设置垫衬，防止管壁遭到破坏。

当一个管节安装完毕，再安装下一管节时，要注意两管节之间的衔接，严格控制两管节之间的质量。

下管时坑内严禁站人，当管节距导轨小于50cm 时，操作人员方可下井准备管道对口。3.3 顶进出土、弃土处理

顶管机切下土壤，通过挖掘舱进入螺旋输送机，再输入土砂泵，由管道泵送出井外，直接送到弃土箱中。土砂泵采用德国进口TmP10型泵，每小时出土40m 3

。

弃土采用设在工作井外的弃土箱，通过排土口及重力把弃土卸到卡车上运至指定弃土位置。3.4 注浆减阻[3]

在充分调查施工现场的水文地质现状的情况下，选用合适的注浆方法，该工程我们首选单管法旋喷注浆加固。提升旋喷管要等到喷嘴达到设计标高后，自下而上进行，距离孔口0.50m 时，应慢速提升，出现不冒浆或断续冒浆时，若系土质松软为正常现象，可适当进行复喷。

选择优质的触变泥浆材料，触变泥浆的浓度大些，膨润土、水、纯碱 CMC 稠度等各项指标必须满足设计要求。

注浆过程中须按设计参数控制成桩质量：喷嘴旋转速度15～18r/mim ，喷嘴提升速度15～22cm/mim ，注浆量为100～200kg/m 。严禁超速提升。

泥浆的拌制要均匀，为了防止贮浆池内泥浆离析，要隔一段时间对贮浆池内泥浆进行搅拌。3.4.1 泥浆的压注方法

⑴注浆压力的确定PA=γWH1+γh0

h0= D ［1+tg （45°-φ/2）］/2tg φ

⑵注浆时泥浆压注压力不宜过低，如果触变泥浆压注压力P ＜PA ，则管外侧压力大于注浆压力，触变泥浆无法注入到管道四周，不能形成泥浆套；如果P ≥PA ，太高了容易产生冒浆，泥浆流失增加，不易形成浆套；而且过高的压力作用在管子上时，会增加管子周边的正压力，使顶进时的推力增加。因此注浆压力P 保持在下列范围之内。

PA ≤P ≤PA+30（KPa ）

⑶为了防止回浆，保持触变泥浆套在停注后一定的压力，要注在注浆总管上设置一个单向阀门。

⑷在施工过程中，不可避免会有泥浆的损失，要通过改善泥浆套进行补浆，使其达到规定的要求。补浆孔的设置要合理，在掘进机尾部设置一部，补浆始终要坚持从后向前补压和及时补浆的原则。在顶进过程中，要

设置专人对浆液经常检查，从而及时进行调整。3.4.6 注浆设备的选用[4]

在顶进中，选用螺杆式注浆泵。3.4.7 泥浆的置换

全段管道顶进完成后，立即用1∶1水泥浆与粉煤灰的混合液置换润滑泥浆，以确保管道外围土体有足够的支撑和减少渗漏水。然后对管缝及注浆孔按照设计要求进行封堵。3.4.8 机具进洞[5]

顶管机头进洞时，在接收坑内预先安置枕垫和滚筒。当顶管机头接近封门时严禁挤压，拆除封门后顶入接收坑。当管节顶进接收坑后施工技术人员应考虑顶进坑和接收坑各留出的管节长度，以尽量避免敲拆混凝土管，方便接口施工。露出的管段应小于管长的三分之一，以使管节重心继续留在土层中。掘进机脱离管子时必须采取措施，防止管节接头中橡胶圈的松动。

4 结语

土压平衡式顶管机被管道采纳应用，其优点是出土顺畅，易于控制，安全性能高[6]。通过本文对该技术的介绍，为管道施工提供帮助。

参考文献：

李晓冬. 常用的顶管工艺技术及特点分析[J].大众科

[1] 技，2008（06）.

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[2] 材，2008（01）.

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[3] 合肥工业大学，2009.

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[4] 通大学，2010.

唐福康. 混凝土管顶管施工应用技术研究[J]. 水科学

[5] 与工程技术，2012（06）.

冯天伟. 顶管施工技术的应用与分析[J]. 天津建设科

[6] 技，2013（03）.