钢顶管施工范文

钢顶管施工范文（精选10篇）

钢顶管施工 第1篇

关键词：原水工程,钢顶管,设备选型,井内布置,注浆减摩,测量控制

1 设备选型

青草沙严桥支线C10标采用DN3600钢顶管,长4.3 km,沿线穿越磁悬浮、合流二期DN3500污水钢管、220 k V高压铁塔等重大障碍物;金海支线C2标采用DN2800钢顶管,长5.2 km,沿线穿越A30公路。2个标段有8个顶程>800 m。

在长距离、大口径钢顶管施工中,对设备可靠性、系统性要求特别高,一旦出现故障,恢复顶进相当困难。目前,一般采用泥水平衡和土压平衡2种形式的顶管掘进机。

在青草沙工程施工中,根据顶管沿线穿越障碍物情况、覆土深度及土质情况分析,结合以往顶管施工经验,2个标段均采用土压平衡顶进、泥水出土形式,主要零部件自行设计,具有顶进比较连续、顶进速度快、方便控制和容易控制沉降等特点,结构采用前壳体、后壳体和过渡段三段式布置,过渡段与钢管焊接,顶程完成后割除。顶管机结构设计有如下特点。

1)主轴通过刚度计算强度,安全系数达4.0以上;采用锻件、调质、2次以上探伤处理、密封面硬化处理和高精度车磨等,确保主轴达到使用要求。

2)主轴密封采用3道或以上,并采用腔密封和强制密封形式。

3)主轴支承采用二点式,推力轴承前置,使主轴所受弯矩比较小,有利钢顶管纠偏;轴向定位不超静定,才能做到结构紧凑、增加强度和刚度,防止转动零件破坏。

4)动力参数配置系数a>2.0,确保顶管机有足够的脱困扭矩;操纵方式有机内和机外2种,且必须在机内实现切换,才能有效控制泥水出土形式(土压平衡泥水出土)。

2 井内布置

钢顶管施工井内布置比混凝土顶管要求高,特别是顶管出洞安全性、稳定性,出洞初期轴线定向,发射架定位刚度,外防腐层的保护都有明确要求。

顶管机出洞要充分考虑顶管机的自重和重心位置,除主导轨外还应该布置小导轨、延伸导轨,还考虑前2节钢管使用短钢管来稳定重心,使出洞后在加固区和尽可能长的距离内使得顶管机与钢管节联合体重心在导轨上,尽可能减少顶管机出洞后下沉和“磕头”现象。3个导轨的走向、坡度必须一致。大、小导轨间必须预留>50 cm的焊接坑,作为人工焊接操作及外防腐施工作业空间。

洞圈前的小导轨作用不可忽视,因为洞圈处橡胶止水压板无刚性支承,可能随机漂移。比如在焊接对管时有上下、左右偏差的,将难以对管和焊接,进而引起质量事故。它的作用不仅起到支撑作用,还有定位功能。

出洞定向、发射架定位严格执行“一放两复”的测量原则,并通过公司、监理、项目部三方控制和反复测量。导轨布设时轴线、坡度必须符合顶管设计要求,偏差控制在允许范围内,在复核无误的情况下由项目经理签发“出发令”后方可进行出洞施工,因为一旦出洞便无可更改,如有偏差需要比较长距离才能纠正。

发射架定位刚度相当重要。钢管在焊接形成管道的过程中,一定距离内具有相当大的刚性,如出洞段轴线与发射架定位钢管轴线产生偏移,则对钢管发射架会产生很大的作用力,因此,导轨布设完成后,应在底部浇注混凝土以防顶管过程中因重压产生沉降。混凝土浇注高度不超过导轨施工范围底部为宜。

3 组对焊接控制

工程钢管是在工厂内卷制,并涂刷外防腐涂层的。钢管运送至施工现场后,在堆放钢管的临时托架上增设硬质塑料滚轮;顶进施工中,在顶进主导轨上涂刷黄油,并放置钢制滑靴,滑靴紧贴钢管向前滑动至焊接坑落下,防止外防腐涂层损伤,并缓解管节自重产生的变形。钢管顶进土体后由于周边土压力不同,使其产生的形变量不同,可以在采用“O”形顶铁上焊接一圈筋板使其保圆。

钢管组对前需要对管端剖口进行打磨,在管端焊缝处采用马铁导向,主顶系统辅助推进对接。对接时严格控制前后管道轴线重合一致,钢管接口处错缝最大在2 mm左右,初始顶进的前100 m范围内不能使前后两管节产生夹角,否则会影响顶进轴线控制。

在钢顶管施工中,现场钢管剖口采用“V”形(上半圆180°为外开口“V”,下部180°为内开口“V”)。“V”字形坡口呈20°(+0°,-2.5°)。接口采用半自动手工电弧焊接,端部衬托陶瓷垫片。

正式焊接之前,需要完成焊接工艺评定,编制焊接作业指导书;在实际施焊过程中,对最后一道盖面需要严格控制焊缝余高,防腐前需要对焊缝进行打磨,防止划伤洞口止水橡胶压板。根焊采用二氧化碳气保护焊,用林肯药性焊丝,焊丝直径>1.0 mm,盖面焊丝直径更大。

焊接工艺流程:管材检查(圆度、管口垂直度)→剖口打磨→下管→钢管组对→轴线高程检查→点焊固定→打底焊接→清根→盖面(多次)→清根(多次)→成形→焊缝打磨→探伤检查→预留防腐处打磨→现场防腐补口→检查合格→管节顶进。

4 注浆减摩控制

触变泥浆有两个作用,一是减摩作用,另一是控制沉降。注浆效果对顶进阻力、轴线控制起着至关重要的作用。长距离钢管顶进中,亦可利用注浆克服钢管上浮、长距离顶进、特殊情况下进行纠偏等。

注浆应采用同步形式,以减小摩阻力。注浆孔最好采用前密后疏的原则,每个注浆断面可布置6个注浆孔,注浆孔在钢管卷管厂预留。每个注浆孔设置1个1英寸(1英寸=25.4 mm)球阀,每组注浆孔设置1个总阀门。为保证形成良好的泥浆套,顶管机头后四道注浆孔独立布置,管底不布置注浆孔,每个中继间处均布置注浆孔。注浆孔与钢管呈90°角,采用单向阀、斜螺纹。

钢顶管注浆控制至关重要,每节钢管顶进时间3~4 h,焊接及其他停顿时间约10 h。为保证浆套完整,每6~8个管节可以设置浆液监察孔,安装监察计,并随时进行监察,以实现浆液平衡,优化注浆。

同步注浆往上顶进时应该管道前段多注后段少注,而往下顶进时则采用前段少注后段多注。因钢管顶进一定长度后挠度会形成,造成管道上浮或呈现“S”曲线,此时可以适当放浆;当依靠机头、中继间进行纠偏操作效果不理想时,亦可放浆,但此操作不得任意、擅自使用,必须在专家指导下或讨论后作出,位置、方量等主要参数必须严格控制和执行;后续补浆采用上部注浆为主,以克服管道上浮现象。

5 顶进控制

5.1 出洞段施工控制要点

顶管机初始顶进是顶管施工的关键环节之一。其主要内容包括:出洞口前地层降水和土体加固、设置顶管机始发基座、顶管机组装就位调试、安装密封胀圈、顶管机试运转、拆除洞临时墙、顶管机贯入作业面加压和顶进等。

在顶管机出洞前,需重点对洞圈外部土体的加固效果进行检查,确认出洞口土体达到止水效果后,方可进行顶管出洞施工。还应仔细检查好洞口第二道橡胶衬压密效果,以确保顶管机正常出洞。为确保工作井洞口止水效果,应在法兰上安装2道止水装置,并且必须与导轨上的管道保持同心,误差应<2 mm。

洞口围护墙凿除完成后,顶管机迅速靠上开挖面,并调整洞口止水装置,贯入工作面进行加压顶进,尽量缩短开挖面暴露的时间。

顶管机出洞前要根据地层情况,设定顶进参数。开始顶进后要加强监测,及时分析、反馈监测数据,动态地调整顶管机顶进参数,还须注意以下事项。

1)出洞前在基座轨道上涂抹油脂,减少顶管机推进阻力;在刀头和密封装置上涂抹油脂,同时包好周边刀盘,避免刀盘上刀头损坏洞门密封装置。

2)出洞基座要有足够的抗偏压强度,导轨必须顺直,严格控制标高、间距及中心轴线。

3)及时封堵洞圈,以防洞口漏浆。顶管机进入洞口时应注意洞口止水密封装置情况,防止“袜套”割伤或损坏,进入切削加固区待土仓充满土后对洞口与顶管机间空隙进行注浆填充且达到规定的压力。

4)洞口封堵墙拆除前应确认墙拆除后的形状是否有碍于顶管机的通过。另外,检查衬垫的安装状况,设置延伸导轨,防止顶管机前倾。

5)顶管机出洞时,正面加固土体强度较高,由于顶管机与地层间无摩擦力,故顶管机易旋转、上飘。如发现顶管机有较大转角,可以采用刀盘正反转的措施进行调整。顶管机刚出洞时,顶进速度宜缓慢,刀盘切削土体中可加水降低顶管机正面压力,防止顶管机上飘,同时尽快完善后背支撑。

6)顶管机靠上正面土体后,应立即开启刀盘切削系统进行土体切削,以防顶管机对正面土体产生过量挤压,使切削刀盘扭矩过大。

7)为控制顶进轴线,应慢速顶进,注意观测发射架、小导轨受力情况,出现问题应及时停止顶进且及时补救。在顶入的距离能满足短钢管焊接空间时,应立即进行钢管焊接,然后再进行出洞段顶进。

8)顶管机完全贯入地层,管外注浆还未实施之前,顶管机以及出发的各设备均处于极不稳定状态,顶进中要经常检查,发现异常,立刻停止顶进。

9)内衬墙施工时,在洞门位置预埋钢板,初始顶进时,将机头与预埋钢板焊接,防止机头后退。

10)每次焊接后和顶进前必须进行一定时间的通风,确保隧道内无有害气体。

11)检查顶进前后二节钢管同轴度(对管),便于顺利作业和作为顶进时参数调整依据。

12)随时注意顶力的变化,并随时调整注浆措施、材料和配比,一般来讲摩阻力控制在0.12 MPa内。

5.2 进洞段施工控制要点

1)在顶管机切口到达接收井前30 m时,作一次贯通测量。测定顶管机的里程,算出刀盘与洞门之间的距离,使刀具一旦近洞门,即采取相应的措施。

2)校核顶管机姿态,以利于进洞过程中顶管机姿态的及时调整。

3)顶管进洞前,将顶管基座按设计轴线在接收井内准确定位安装,保证机头的顺利取出。

4)调整进洞位置的导轨高度,使其紧贴钢顶管,以免顶管机叩头。

5)进洞的应急设备、材料要准备到位。

6)纠偏应小角度进行;纠偏可以采用放浆处理,但必须在末段进行;进入洞口加固区时,一般不进行纠偏。

7)及时进行进洞口的清理和封堵。

6 中继间的使用

在长距离顶管施工中,需要使用中继间,从而将长距离分成几段短距离顶管。以往顶管的中继间,一般是把中继间内零部件焊接在前、后壳体上,管道贯通后采用氧气乙炔拆除中继间。

本工程使用的中继间,采用可拆卸式的钢结构,采用螺栓连接,便于拆卸;管道贯通后基本上所有部件都可以拆下重复使用;能有效保护内外管道防腐层。

在青草沙2个标段使用的中继间主要由挡环、前承力座、前壳体、主承力座、后承力座、后壳体和密封圈、千斤顶等构成。管道贯通、在中继间的拆卸前,前、后壳体间留出40~60 mm,通过后壳体上预留的注浆孔向外压住惰性浆液,改良闭合处的土体,防止拆卸过程中渗漏水。完全合龙后依次拆除零部件,再对中继间前后壳体进行闭合焊接。焊接工艺、施焊方法、焊缝的施焊要求与钢管母材施焊要求相同。中继间闭合状态见图1。

7 注浆孔封堵

顶管施工完成并管道清理后,即进入管道注浆口封堵及其水密处理。在封堵前对注浆孔进行清理,再把“厚浆型环氧树脂”涂于注浆孔内和专用型封堵头(改变长度、配合公差等)上,严格按要求进行拧紧封堵;然后使用专用加压装置进行密封测试和包压;待合格且检验后进行下一个注浆口作业。为了节省时间可以采用多个加压装置。

8 测量控制

对工作井和接收井的洞口应进行多次复测,确保正确无误后作为实际施工的参数;对轴线测量,应采用2种或2种以上的方法互相核验。

对发射架进行精确的测量定位,确保无误;施工过程应对每节钢管顶后测量,并定距离、定时间进行复核。

施工过程中,对前期的管道测量采用激光方式进行;但顶程达到一定距离后,应该考虑管道内空气温度、湿度或介质不同产生对激光折射而引起测量误差影响,应该采用激光测量、目视校核的方法,减小误差;如使用自动测量系统,建议采用人工复核为辅,消除隐患。

定期、定间距对顶进轴线、高程进行测量,并绘制出顶力、轴线偏差、高程偏差曲线图,来指导顶进施工。

顶管施工方案 第2篇

本工程为内蒙古鑫旺再生资源有限公司赤泥输送管线工程的穿越沿黄公路顶管工程，工程内容：在沿黄公路110公里处和110+20m公里处顶管φ1200加重钢筋砼管两根，顶进长度为沿黄公路34米，穿越位于公路路面4.0m以下。施工地点位于内蒙古自治区鄂尔多斯市达拉特旗沿黄公路110公路处。

二、顶管工艺简介及平面图：

顶管施工作业在工作坑内进行，操作坑内顶进后背采用钢梁、枕木结合的方式，油压千斤顶产生动力，后背提供反作用力，推动砼管向土体切入，管内的土由小车运至工作坑处提升至地面，边出土边顶进，顶入土内不大于1/2根时接另一根，直至顶入长度过到设计要求。

三、顶管的施工方法：

(一)顶进方法与作业坑的尺寸：

1、顶进方法采用油压千斤顶对砼管进行吃土顶进。

2、作业坑的尺寸：

a、作业坑的长度

砼管长+千斤顶+后背、横梁

A=3+0.8+0.6+0.6=5.0米

b、作业坑的宽度为6米。

c、作业坑的深度为5米。

工作坑位置根据现场实际情况选定，采用直槽式开挖，从坑底上返1.2米以内不放坡，超过1.2米的部分按1:0.75放坡。

3、后背的设计：

⑴后背最大顶力的计算：

根据桥涵工程处施工手册测试计算，顶进的最大顶力，是构件的重量乘以摩擦系数2.5―3为最大顶力;

Nmax(φ1000)=2.14T/根×15×(2.5―3)=80.25T―96.3T

⑵后背宽度为3.0米

⑶后背高度为2.0米

(二)后背、滑道、基础及支撑的施工方法

1.后背的施工方法：

顶力中心在砼管管径的2/3处，后背采用枕木钢轨结合方法，枕木横放紧贴土层，钢轨紧挨枕木后背。

2.滑道作法：

滑道的宽度以计算尺寸而定，滑道枕木距砼管下皮为30毫米，滑道作法采用2根5米导轨铺设，为防砼管倾斜，做3-4个定位钢卡。

3.基础的施工方法：

本工程地质为粉砂层，略含土。工作坑底部可采用自然土铺垫在工作坑底部即可。

(三)顶进与放管：

1.砼管的顶进采用320吨千斤顶一台套。

2.砼管接口：采用平口管钢涨圈连接法。

3.放管采用25T汽吊，为防止放管时管口损坏，放管时用橡胶垫保护。为防止顶进过程中砼管损坏，两根砼管应放平对齐。

四、施工技术与安全质量措施：

(一)施工技术措施：

施工中采取24小时不间断作业，中间停顿时间不得大于6小时，如因设备发生问题，即时汇报，并更换备用设备，否则，因停镐时间过长，顶进将不能启动。顶进距离较长时，采用砼管外壁涂蜡，以降低顶进时阻力。

(二)作业方式和挖掘距离：

施工中将24小时连续作业，采用人工挖土，先挖掘小于砼管外径的洞体，测量轴线找点修整，而后进行高程测量，符合设计要求时，再进行顶进工作。修整时，下方135°内不得超挖、空挖，上方超挖不得大于20毫米。

为保证轴线的准确，地面轴线引入作业坑内，并不少于2次的复测，无误后，引入作业坑内测量，测量所用线坠的两侧取平均值记入测量记录，测量记录每次开镐前进行，每镐完成后进行复测，但每米顶进不得少于一次。交接班时，施工记录和顶进记录，必须互相进行口头、文字、签字交接，两班班长互相验收，并传达到每个作业者，作到心中有数，共同把关。在当班的挖掘距离，不得大于一次镐的行程，挖掘一段顶进一段。高程和轴线的正负偏差不得大于50毫米。

如果顶进中发生偏差，应在10毫米以内进行纠偏。测量人员读仪器必须准确不得误读和误判。每镐完成后及时填写当班记录表。

(三)下管和顶进：

该工程中的砼管由吊车下管，下管时砼管下及工作坑内不得站人。操作人员站在泵站操作杆处，详细观察泵站的表压，发现问题，及时停镐汇报。现场工作人员必须配戴安全帽。不戴安全帽的人员，不得进入施工现场。

(四)质量保证措施：

1、施工人员进行质量教育，使大家认识到本工程难度和高精度要求，提高质量意识。

2、做好技术交底，使操作者做到心中有数，防患于未然，领导和技术人员亲临现场，随时处理一些技术问题。

3、做好油压、顶进等施工记录，注意积累资料，对原材料做好进场检验，检验合格方可使用。

4.保护好原始定位桩，每顶入1米至少测量1次轴线、高程、水平

尺寸，发现问题及时纠正。

(五)安全技术措施：

1.上岗前进行安全技术教育，严明劳动纪律，执行甲方提出的安全要求;

2.建立安全领导小组，全面负责施工安全;

3.严格执行安全操作规程及安全制度;

4.坚持班前教育，强化安全意识;

5.设备吊装搬迁必须有专人负责;

6.各岗位协调一致，互相监督，共同搞好安全工作。

五、计划工期：8天

注：

1.遇有不可抗力的地下因素，如遇流沙、巨石、地下不明建筑基体等。

2.在开挖工作坑过程中，遇有地下水或下雨，可采用盲沟、集水坑排水。

浅析给排水施工中顶管施工技术 第3篇

【关键词】市政给排水；非开挖施工；顶管施工；施工工艺

随着经济和社会的快速发展及人们物质文化生活水平的提高，城市进入了快速建设阶段。在城市建设进程当中，市政给排水施工作为一项非常重要的工程，受到大家的普遍重视。在科学技术快速发展的促进下，目前在市政给排水施工当中，其设计方法和设计理念都有了非常大的变化，这就为市政给排水施工的顺利进行奠定了良好的基础，也为社会的发展和进步起到了积极的促进作用。在市政给排水施工中主要包括供水、排水和循环水三个系统，这一个系统的稳定运行也成为保证市民正常生活的根本。目前在给排水施工中，比较常见的长距离顶管施工技术的运用，为给排水工程的顺利进行起到积极的推进作用。所以应加强对长距离顶管施工技术的研究力度，从而使其更好的为市政给排水工程服务。

1.市政给排水工程施工的意义

城市建设进程的加快，使各项基础性设施都进入了快速建设阶段。城市各项基础性设施对于城市的正常运行及发展具有十分重要的作用，市政给排水工程不仅是城市的基础性设施，同时也是城市人们生活用水、防洪、排污的重要设施之一，所以市政给排水工程的质量对于一个城市的发展起着相当关键的作用，同时也是社会得以持续健康发展的根本。目前在我国的城市给排水工程施工中还存在着许多的问题，如施工设计不合理、系统不完善、技术较为落后等等都制约了给排水工程的发展。所以在阶段需要不断加大对市政给排水施工技术的投入力度，提高施工的技术水平，从而使施工得以顺利进行，并对工程的质量有一定的保障。

2.非开挖顶管施工技术

非开挖技术是在不影响地面建筑及交通的情况下，利用微开挖或不开挖技术对地下管线、管道和 地下电缆进行铺设、修复或更换的一门科学。其具有非常好的经济性和实用性，不会破坏周围的环境，达到了保护资源和环境的目的。非开挖顶管施工技术做为一种全新的技术广泛的应用于对地下管道的工程当中，并且取得了非常好的效果。其实此技术与长期以来对自来水管道防腐处理的灰浆喷射衬层法是有类似之处的，只是在不断发展过程中越来越完善，从而形成一门新的基础性学科。目前城市建设进程的不断加快，地下各类设施的施工项目较多，非开挖顶管施工技术的广泛应用，不仅加快了工程的进度，同时对地下工程的质量也有了保障。尽管非开挖顶管施工技术应用也有很长的一段时间，但在实际操作中，仍有人对其了解上存在着误区，大致有以下二点：

首先，非开挖许多人会理解成不需要挖开地表即可进行施工，其实这种理解是错误的，进行非开挖顶管施工时，只是不会大面积的进行开挖作业，但会对地表进行微开挖，但工作沟是必须要开挖的。

其次，非开挖顶管技术是以一门独立的学科存在的，其在具体实施时技术早已超越了岩土钻掘或是地质工程技术的手段，所以在实施运用中应对其有个正解的认识，这样才能更好的应用到我国市政给排水工程当中，加快市政给排水施工的进度。

3.非开挖顶管施工方法

在市政给排水工程施工中，主要包括铺设管道和修补管理管道两个方面。所以以下二种施工方法较为适合。

（1）顶管施工法。顶管施工方法主要应用于穿孔施工时顶进钢套管或无钢套管 情况下顶进永久性公共管道，具有施工噪声小、地表干扰少、振动小等优点。其施工方法的过程具体是从地面开挖两个基坑井，将钢管从工作井安放，然后通过千斤顶或中继间的顶推机械的顶进，推动钢管从工作井预留口穿出，穿越土层直至接收井的预留口边，最后 穿出接收井的预留口，形成管道的施工过程。

（2）水平螺旋钻进法。水平螺旋钻进法是一种依靠螺旋钻杆向切削钻头传递钻压和 扭矩，利用电机顶进推动钢管从工作井穿到预留井，完成管道施工的一种方式。具有地表干扰少、土层扰动少等优势，主要应用于小口径钢筋混凝土排水管道施工。其缺点就是施工过程中难以控制螺旋钻杆的方向，不能有效控制管道，导致管道的施工精度受到一定限制。

4.顶管施工的工艺

顶管施工工艺在市政管道建设中是比较常见的一种做法，又将这种做法称之为顶进法的施工工艺，这种施工方法是利用一定的施工设备将事先定制好的构造物慢慢的顶进到路基当中去，先确定施工的管道位置，然后在这个位置上设置工作井和接收井，在工作井当中要安装推力设备对顶管机头进行施力，将其推入到土体当中去，在机头的导向作用下，将事先定制好的钢筋混凝土的土管按照土管方向顶进，在前端的土体可以通过工作井排出井外，通过这一系列的施工过程，完成管道的铺设工作。

4.1顶管井的设计

顶管井分工作井与接收井两种，顶管井的建造结构有很多种类，一般使用钢筋混凝土结构。工作井的结构形式通常有单孔井和单排孔井。前者形状有圆形、正方形、矩形等，后者则大多为矩形，它们的结构受力性能由高至低依次为圆形一正方形一矩形。结构布置时，可在井内设置内支撑，改善结构受力。在建造过程中，工作井按双向顶进设计，与接收井间隔布置，间距与设计检查井间距一致，施工完毕，在工作井和接收井的位置上按设计要求做检查井。

4.2顶管施工工序

①穿墙：打开穿墙闷板将工具管顶出井外，并安装穿墙止水装置，主要技术施工措施如下：

a穿墙管内填夯压密实的纸筋粘土或低强度水泥粘土拌和土，以起到临时性阻水挡土作用。

b为确保穿墙孔外侧一定范围内土体基本稳定并有足够强度，工作井工具管穿墙前，对穿墙管外侧采取注浆固结措施。

c穿墙前对可能出现的问题进行分析并制定相应处理措施。

d闷板开启后迅速推进工具管，同时做好穿墙止水，采用止水法兰加压板，中间安入20mm厚的天然优质橡胶止水板环，借助管道顶进带动安装好的橡胶板形成逆向止水装置。

②顶管出洞：顶管出洞是顶管作业中一个很值得注意的问题，为防止管线出现偏斜，应采取工具管调零，在工具管下的井壁上加设支撑，若发现下跌立即用主顶油缸进行纠偏，工具管出洞前预先设定一个初始角弥补下跌等措施。

③顶管纠偏：纠偏是指机头偏离设计轴线后，利用设置在后部的纠偏千斤顶组，改变机头端面的方向，减少偏差，使管道沿设计轴线顶进。

5.结束语

钢顶管施工 第4篇

黄浦江上游闵奉原水支线工程是黄浦江上游水源地连通管工程的支线工程。工程范围为连通管末端闵奉分水点至闵行区现状黄浦江各取水泵站、奉贤区现状黄浦江各取水泵站、松浦泵站。至闵行设计输水规模110万m3/d,至奉贤设计输水规模80万m3/d(近期60万m3/d),黄浦江过江管设计输水规模130万m3/d(闵行+车墩20万m3/d)。本标段DN3000mm钢顶管管长共计436m,从JN1至JB1区间,穿越黄浦江,顶管穿越⑤2层(灰色粉砂易产生坍塌、流砂、管涌现象)、⑤3-1层灰色粉质粘土(软塑状态,工程性质一般),管顶最浅覆土7.95m。

2 顶进过程中存在的难点、特点分析

本标段管道为穿越黄浦江的大口径输水钢顶管,江底河床地形变化大且地质条件复杂、局部覆土较浅,施工过程中容易出现透水、冒顶等一系列的施工风险,对于关系顶管成败的关键因素———顶管机的选择必须适应地层和特点要求,性能必须高效、可靠。顶管机在过江段顶管不允许出现较大的故障,否则处理难度和风险极大,这要求顶管机具备处理复杂土层的施工能力。从而对本项目顶管设备选型和设计研发提出非常高的技术要求。

3 施工重点、难点的针对性措施

3.1 优选适合本项目施工特点的顶管机

本工程钢顶管为压力管道,顶管穿越黄浦江的土质情况具有如下特点:顶管需穿越⑤2粉砂层及⑤3-1粉质黏土层,管穿越土层存在土质特性差异明显的“夹层”。根据以上工程特点并结合以往类似过江顶管工程经验,综合掘进适应性、工期、质量、安全等多方面因素,拟选用刀盘式泥水平衡顶管机进行本工程过江钢顶管施工。由于泥水平衡顶管工艺已经非常成熟且土层变化抗干扰能力强、对环境扰动小、施工安全等特点,非常适用于本工程较硬的粉质黏土层、粉砂层、含承压水土层以及江河底等特殊地段。应用泥水平衡顶管施工工艺,可达到良好的施工效果,确保安全、高效穿越黄浦江。为适应本工程特点,泥水平衡过江顶管机需具有如下一些技术特点。

(1)刀盘驱动采用变频调速形式,驱动功率配置应有较大富余:一是可以满足地下多变土质的切削能力;二是解决顶管电压降引起的刀盘启动困难问题;三是可以更好地稳定开挖面的水土压力。

(2)刀盘、面板、壳体的厚度和结构应经过计算能够满足特殊条件,如深埋、砂土、硬黏土、遇到地下障碍物等情况下的受力条件,满足强度和刚度要求。刀具结构形式、开口大小和开口率考虑到顶进效率粉砂层的耐磨性和防止泥水舱内进泥口堵管等因素。

(3)顶管机主轴密封对顶管机的施工安全尤其重要。本次工具管主轴承密封设计采用施工单位的专利技术,该技术成功完成了长江底0.5MPa压力下的长距离砂土层顶管工程。该技术可使得主轴密封在长距离粉砂地层顶管,具有足够的可靠性和耐久性。

(4)本项目的泥水平衡工具管具有远程自动控制系统,该系统根据工具管的实时施工技术参数进行自我判别与报警,帮助施工技术人员调整工具管的各项参数值。同时该工具管在高水压砂性土层中可通过泥水系统有效平衡开挖面;在粘性土层中可有效防止土体包钻,便于顶进等特点。且切削土体通过管道接力以泥浆形式排出,施工效率高。

3.2 保障顶管开挖面的稳定

本工程采用泥水平衡顶管机,在过江管顶进过程中,开挖面泥水平衡是一种动态的平衡,故加强泥水压平衡管理,保持开挖面的稳定是施工控制重点和关键环节。采取保障开挖面稳定的措施主要如下。

(1)切口泥水压控制。应根据工程地质地质条件、管道埋深、线路平面与坡度、施工监测结果、初始顶进阶段的经验设定泥水压力和流量、排土量等顶进参数。由于本项目过江顶管覆土变化大,切口泥水压不易于控制。泥水仓压力应根据切口土压和水压等参数进行合理设置,并随顶进后覆土等参数的变化及时进行动态调整,同时尽可能减小切口水压的波动值,通过江中浅覆土段时将切口水压波动值控制在±0.005MPa,保持正面土体稳定,控制河床面沉降。

(2)掘进速度和出土量控制。在过江段顶进中需控制合理的顶进速度,不宜过快或过慢,尽量在浅覆土区域保持匀速顶进状态;若出现轻微冒浆,在不降低开挖面泥水压的前提下,应加快顶进迅速穿过冒浆区。为达到开挖面稳定在设定和保持合理的泥浆压力与开挖面的水土压力的同时,还必须使排出渣土量与开挖渣土量相平衡,并根据掘进状况进行调整和控制。在浅覆土段可适当欠挖,保持土体密实,以免出现冒顶和冒浆,根据送泥泵的流量计和密度计测定各数据,对送排泥浆中含掘削的干土体积进行计算,反馈顶管每米出入量。当出土量过大或过小时,及时进行各掘进参数调整。

3.3 减阻泥浆控制措施

减阻泥浆系统作为顶管顶力控制不可或缺的一个重要环节,能有效减少顶管摩擦力,从而减少在顶管施工过程中中继环的使用数量,若注入的润滑泥浆能在管子的外围形成一个比较完整的泥浆套,则其减摩效果较好,一般情况摩阻力可由12KN/m2~30KN/m2减至3KN/m2~5KN/m2。此外,当管壁周围形成完成泥浆套后,可通过减少顶进带土现象达到控制沉降的目的。本标段内顶管穿越土层涉及第⑤2层灰色粉砂、⑤3-1层灰色粉质粘土,要求在顶进过程中形成完整的泥浆套以便有效降低顶力,保证在浅覆土层顶管时顺利通过。

(1)泥浆制作。顶管机略大于钢管,穿越土体后产生的空隙需要泥浆来填充弥补,即泥浆形成支撑面,若支撑不足则土体就会塌落于管外壁使滑动摩擦主要作用因素为干摩擦,此时整个管段摩阻力会大幅上升。因此,泥浆制作须考虑一定的粘滞度和注浆的厚度。润滑泥浆材料主要采用钠基膨润土,纯碱、CMC。结合本工程土质,泥浆物理性能为:比重1.02~1.08g/cm3,粘度30~40g(力)/cm2,泥皮厚3~5mm。膨润土将选用钠基膨润土,为了在复杂地质条件下有效提高浆液的剪切力和润溶性,经过上海地区多个大口径顶管工程中减阻泥浆的研究及运用,本项目采用的基本配合比为膨润土:CMC:碱:水=10∶0.8(8%膨润土重):0.4(4%膨润土重):100。

(2)管段压浆控制。本工程采用顶管机同步注浆和管段补浆两种方式进行减阻,即顶管机尾环设压浆环,泥浆由此在管外壁形成泥浆套;其后管段部分在顶进时分步、同时补浆,补浆孔环形布置。考虑管道直径较大,拟每环6个压浆孔,60度间隔布置。管段补浆第一环布置在顶管机后10m,其后约每10m一环。每道补浆环有独立的阀门控制。顶进时应贯彻同步压浆与补浆相结合的原则,顶管机尾部的压浆孔要及时有效地进行跟踪注浆,确保能形成完整有效的泥浆环套,管道内的压浆孔须进行一定量的补浆,补压浆的次数及压浆量根据施工情况而定。压浆时注浆压入口的压力应稍大于该处的静止水压力、泥水压力之和。注浆压力不能过大,防止管外土层受到劈裂扰动,而造成过大的后期沉降与跑浆,对浅覆土段的施工尤为不利,容易造成冒顶、冒浆等事故;而注浆压力过小,则浆液充填过慢。间隙填不密实,地表变形也将加大。在实践中,多取注浆压力为1.1~1.2倍静止水压力、泥水压力,同时坚持“先压后顶、随压随顶、及时补浆”的原则。

4 总结

大口径过江钢顶管施工技术在复杂水文地质条件下会遇到诸多施工难题,不确定的风险因素随时可能导致工程事故的发生,以前类似的安全事故也屡见不鲜,但随着施工经验的积累和施工技术的发展,相关的技术难点不断被攻克,其可操作性和安全性得到较大保障,为保证顶管安全顺利施工,施工过程中必须时刻注意周围环境的变化,针对不同的状况采取相应的技术措施,从而适应现代化城市发展中给排水工程长距离复杂地质条件下的施工要求。

摘要：本文以黄浦江上游闵奉原水支线3标工程为例,由于其复杂的水文和地质条件,施工中存在一定的难点和技术风险,通过对顶管施工的设备选型、顶进速度、注浆减阻等重要环节进行探讨总结,从而对相关工程提供借鉴。

关键词：大口径,过江段,顶管机选型,泥浆减阻

参考文献

[1]韩选江.大型地下顶管施工技术原理及应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

顶管冬季施工方案 第5篇

一、冬期施工气象资料................................................................二、基本原则...............................................................................2

三、冬期施工准备工作................................................................4

1、组织准备……………………………………………………… 4

2、技术准备……………………………………………………… 5

3、人员教育……………………………………………………… 5

四、冬期施工技术措施................................................................6

1、土方工程……………………………………………………… 6

2、砌体工程……………………………………………………… 6

3、钢筋工程……………………………………………………… 7

4、混凝土工程…………………………………………………… 8

5、顶管工程……………………………………………………… 10

五、越冬工程维护.......................................................................11

六、冬季施工安全措施...............................................................12

顶管工程冬季施工技术方案 我项目部进入冬季施工的项目主要有沉井土方、砖砌、砼施工 工程，以及顶管施工工程。为确保冬期施工质量，加强冬期工程施工技术的管理，特制定本措施。

一、冬期施工气象资料 根据中华人民共和国行业标准 《建筑工程冬期施工规程》(JGJ104—2011)冬期施工期限划分原则:根据当地多年气象资料统计,当室外日平均气温连续 5d 稳定低于 5℃,即进入冬期施工;当室外日平均气温连续 5d 高于 5℃时解除冬期施工。

二、基本原则

1、编制的原则是: 确保工程质量，经济合理，确实能缩短工期。措施内容包括: 施工项目;施工方法;现场布置;冬期施工进度计划;设备、材料、能源、工具的供应计划;安全防火措施;测温制度和质量检查制度等。措施制定后，要组织有关人员学习、开会落实，并向施工班组交底。会议纪要及技术交底要留档保存。

2、我项目部设周文收听天气预报工作，监测工程现场气温，掌握气温变化情况，及时传达气象信息，并逐日做好记录，并有应对气温骤降的技术措施和物资准备。

3、入冬前我项目部建立了 冬施领导组，并对现场的技术员、施工员、材料员、试验员及主要工种的班组长、测温员、司炉工、电焊工、外加剂掺配和高空作业等人员进行冬施培训，掌握必须的技术工作、操作要点和安全意识，持证上岗。并对冬期施工准备工作进行检查。

4、冬期施工要严格执行《建设工程质量管理条例》、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)和《建筑工程冬期施工规程》(JGJ104—2011)。

5、冬期施工前，我项目部明确了 各分部、分项工程技术负责人及其岗位职责，并做了冬期施工的技术交底，明确了 每个工序按规范和技术措施组织施工。

6、凡进入我项目部冬期施工使用的防冻剂或复合外加剂，都要 严格执行质量认证制度。必须具有产品的质量合格证件，并具有省、自治区、直辖市以上级别的技术鉴定证书。凡未通过或质量不合格的产品，不得在工程中使用。

7、凡冬期施工所用的材料、设备，须满足施工进度的要求，临时设施和热源等应在入冬前完成，否则不得进行冬期施工。

8、项目部施工用水管、水龙头要用保温材料包裹保温，搅拌机、卷扬机等机械设备要搭设保温棚。

9、冬施安全技术交底由宋平负责，必须做到强化高处作业安全管理，遏制高处坠落事故发生。遇到大风、大雾、大雪等恶劣天气时停止室外作业。现场做好防冻、防滑、防高空坠落、防中毒、防漏电触电、防易燃和爆炸的发生等安全措施。

10、我项目部的消防安全管理工作由陈庆宇负责，要做到加强消防安全管理，严防火灾事故发生。重点对生活区的用电和取暖、仓库易燃易爆物品、木料堆放区等部位的消防检查，加强对火源的监控，确保消防器材设施有效，保证消防通道畅通。

三、冬期施工准备工作

1、组织准备 我项目部成立了以项目经理李彤为首的管理机构，项目经理对所管冬施项目的工程质量和生产安全具体负责，落实各项责任制度和冬施技术措施。加强施工组织管理，建立健全冬施岗位责任制、安全生产责任制和安全生产教育培训制度，并落实到人。公司冬施领导小组: 组 长: 李 彤

副组长: 梁国喜 周顺华

成 员: 李拥军 李秀琴 石 红 金德雪 彭国送

项目 部冬季施工管理机构

项目经理: 李 彤

施 工 负 责 人 : 彭 国 送

项目总工: 金德雪

质 检 负 责 人 : 柯 文 春

安 环 负 责 人 : 陈 庆 宇

2、技术准备 冬期来临之前，我项目部组织有关人员严格按照《冬期施工技术措施》 要求进行技术交底，提出冬期施工计划，为保证施工质量做好准备。

3、人员教育 冬期施工前我项目 部根据冬期施工技术措施和有关规范要求对施工人员做了冬期施工的培训教育工作，特别是对特殊工种人员的培训，使冬期施工人员对冬期施工的技术要点及安全、消防注意事项做到心中有数，确保冬期施工的正常进行。

四、冬期施工技术措施

1、土方工程 冬期填方施工应在填方前清除基底上的冰雪和保温材料;填方边坡的表层 100cm 以内不得采用含有冻土块的土填筑;整个填方上层部位应用未冻的或透水性好的土回填。冬施期间土方外围回填时，每层铺土厚度比常温施工时减少20%~25%，应虚铺 200mm 后夯实。基槽或管沟进行回填土时，冻土块粒径不得大于 150mm,含量不得超过 15%，且应均匀分布。管沟底以上 500mm 范围内不得用含有冻土块的土回填。回填工作应连续进行，防止基土或已填土层受冻。

2、砌体工程

(1)砌块在砌筑前应清除表面冰霜、积雪、浮灰、污物等。不得使用遭水浸和受冻后表面结冰、污染的砖或砌块。砌筑砂浆宜采用普通硅酸盐水泥配制，不得使用无水泥拌制的砂浆。

(2)砌筑时应采用“三一” 砌筑法施工。砂浆应随拌随用，不允许在灰槽中存灰过多，防止冻结，砂浆稠度宜较常温适当增大。砖缝应控制在 10mm 以内，禁止用灌浆法砌筑。

(3)冬期每日砌筑高度不超过 1.2m，且砌筑后应及时在砌筑表面进行保护性覆盖。

(4)拌合砂浆宜优先选用普通硅酸盐水泥，砂不得含有冰块和直径大于 10mm 的冻结块。

(5)拌和砂浆时，水的温度不得超过 80℃，砂的温度不得超过40℃，砂浆稠度宜较常温适当增大，且不得二次加水调整砂浆和易性。拌和时应先投放砂、水，然后再投放水泥，依次进行。(6)砂浆试块的留置，除应按常温规定要求外，尚应增设不少于两组与砌体同条件养护的试块，分别用于检验各龄期强度和转入常温 28d 的砂浆强度。如有特殊需要，可另外增加相应龄期的同条件试块。

3、钢筋工程

(1)在负温条件下，钢筋力学性能发生变化，具有冷脆性，因此冬季施工过程中，钢筋在运输加工过程中注意防止撞击、刻痕等缺陷。在负温条件下焊接钢筋，应尽量安排在室内进行，如必须在室外焊接，施工温度不应小于-20℃，且焊后未冷却的接头应进行保温，严禁碰到冰雪。

(2)钢筋调直冷拉温度不得低于-20℃,预应力钢紧张拉温度不宜低于-15℃。当环境温度低于-20℃时，不得对 HRB335、HRB400 钢筋进行冷弯加工。

(3)负温闪光对焊，钢筋端面平整时，宜采用预热闪光焊;钢筋端面不平整时，宜采用闪光 → 预热→ 闪光焊接工艺。

(4)负温电弧焊，应选择正确焊接参数，焊接时不能产生过热烧伤、咬肉和裂纹等缺陷，在构造上不得在接头处产生偏心受压。

4、混凝土工程

(1)混凝土的配置宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，当采用蒸汽养护时，宜采用矿渣硅酸盐水泥。混凝土最小水泥用量不宜低于 280kg/m3，水胶比不应大于 0.55。强度等级不大于 C15 的混凝土，其水胶比和最小水泥用量可不受以上限制。(2)拌制混凝土所采用的骨料应清洁，不得含有冰、雪、冻块及其他易冻裂物质。在掺用含有钾、钠离子的防冻剂混凝土中，不得采用活性骨料，以及在骨料中混有这类物质的材料，以免发生碱集料反应。

(3)冬期施工混凝土选用外加剂应符合现行国家标准《混凝土外加剂应用技术规范》(GB50119)的相关规定。非加热养护法混凝土施工，所选用的外加剂应含有引气组分或掺入引气剂，含气量宜控制在 3.0%-3.5%。

(4)钢筋混凝土掺入氯盐类防冻剂时，氯盐掺入量不得大于水泥质量的 1.0%。掺用氯盐的混凝土应振捣密实，切不宜采用蒸汽养护。(5)混凝土原材料的加热，混凝土的搅拌、运输、浇筑和养护，均应按《建筑工程冬期施工规程》 JGJ104-2011 附录 A 的要求进行热工计算，并应据此施工。拌制混凝土时，应优先采用加热水的方法。水和骨料的加热温度应根据热工计算确定，以保证混凝土的入模温度不低于 5℃。混凝土搅拌时间比常温时延长。

(6)混凝土试块除按施工验收规范规定留置外，尚应增设不少于二组与结构同条件养护的试件。

(7)采用商品混凝土时，项目部应向生产厂家提出强度等级、坍落度、凝结时间、混凝土入模温度、早强剂和防冻剂等性能技术指标要求。供应混凝土时，应提供原材合格证，包括有关技术指标、氯离子、碱含量等。

(8)采用商品混凝土的项目部应与混凝土搅拌站联系，混凝土配合比应按冬期施工要求重新试配。对混凝土运输与机具应进行保温或具有即热装置。泵送混凝土在浇筑前应对泵管进行保温，并应采用与施工混凝土同配比砂浆进行预热。

(9)混凝土的养护方法，应首先采用综合蓄热法。混凝土浇筑后应在裸露混凝土表面采用塑料布覆盖并用草袋草帘保温，保温材料不应采用潮湿状态的材料。对边、棱角处的保温厚度应增大到表面部位的 2~3 倍，养护期间应防风防失水，做好测温和记录工作。

(10)混凝土预制构件的堆放、运输、吊装、连接与校正严格按冬施规程要求执行。

(11)混凝土浇注记录: 大气测温记录、天气情况、原材料温度、混凝土出罐及入模温度、养护环境温度(如暖棚)、混凝土温度、外加剂品种及掺量、同条件养护试块试验强度、临界龄期、成熟度计算、热工计算、施工日志等。

5、顶管工程

1、进入冬季施工后，加强施工人员安全、技术培训，加强思想教育，提高安全意识，规范施工工艺，严禁违章操作。

2、施工人员配备齐全的劳保用品，特别注意夜班施工人员的防寒防冻及照明措施。

3、当气温连续 3 天以上低于 0℃时，应加强机头前方土体观测，注意是否有冻土层出现，若出现冻土，则必须放慢顶进速度，适当增减顶力。

4、顶管作业开始后，必须保证 24 小时作业，不间断顶进，严禁间歇施工作业。

5、出土起吊时，作业人员要严格检查料斗和吊钩的连接，吊钩起吊时施工人员必须施以搀扶力，严防起吊过程中吊钩、料斗滑移。

6、气温回升过程中，要对沉井周边边坡进行监测，以防气温回升边坡松动垮塌，排出安全隐患。

7、施工人员做好顶管施工记录、五、越冬工程维护

1、越冬工程保温维护，应就地取材。

2、施工场地及建筑物周围已做好排水措施，以防地基及基础被水浸泡。

3、混凝土工程停、缓建时，砼都具有足够强度。

4、有沉降观测要求的建筑物，已会同有关部门做沉降观测记录。

六、冬季施工安全措施

1、做好冬期施工的职工防火、防爆、防冻、防风、防滑、防触电、防中毒教育。

2、严格执行冬期施工用火规定，木工棚等易燃易爆场所严禁点火取暖，室内取暖及工程保暖设专人管理。施工现场不得随意点火，因工程需要保暖生火，经项目安全员检查后发用火证。

3、脚手架及上下人梯，及时清扫积雪，有防滑措施，从事高空作人员，挂好安全绳，衣着灵便。

4、解冻后及时检查脚手架是否下沉，及时整修。

5、电源开关，控制箱等设施搭防雪蓬，加强线路检查，防止漏电，并设触电保护器。

6、对大型机械加强维修，检查满足冬期施工需要，对塔吊及时检查电器传动部位。

顶管机及顶管施工技术(下) 第6篇

顶管机施工使用方法

当顶管工法实施前的勘查、设计及准备工作都完成后,便可按勘查设计的线路进行施工。施工顺序如下:选择适宜的施工场地→建造竖井→顶管机的搬入、组装及启动→顶管机推进→掘进中管道支护→山体与管道之间的间隙处理→顶管机操纵、运行→顶管机到达终点→顶管工程的后续施工等。

施工场地选择

施工场地内所必需的设施包括竖井及在竖井周围设置的输送变电设备、给排水设备、掘进土砂的搬运输出设备、建筑器材(管道)放置场地、灌浆制作成套设备等。施工场地选择的适宜与否直接影响施工工程的进度和工程成本,因此需谨慎处理。一般需根据以下条件综合考虑:①管道的规模(即管道的总长度、断面大小)及顶管机的形式。②占地面积大小、地上交通、居住环境状况。③土砂、建筑器材搬运作业的难易程度。④竖井施工的难易程度(地质条件、路面条件等)。⑤对施工场地周围环境的影响(交通、噪声、振动、对水质以及环境的污染等)。

竖井

顶管施工是在地面以下一定深度进行,在顶管起始开挖位置上需要建造竖井以进行顶管机的搬入、组装以及建筑器材、设备的搬运和土砂、泥水的运输等作业。

竖井按用途可分为始发竖井、中间竖井、方向改变竖井和终点竖井等。虽然名称不同,但竖井的结构几乎都相同。

建造竖井的目的始发竖井是为顶管机组装、固定、始发及设置附属设备,同时也作为顶管机掘进中出渣、物资器材搬运的基地。当使用顶管机施工时,在急速转弯处,即小半径曲线段处不能进行施工时,需设置方向改变竖井。顶管机到达终点时需建造终点竖井。当管道较长,掘进时出渣、材料搬运较困难时,需设置中间竖井。当管道建成后,这些竖井常常被作为管道的附属设备而被利用,如作换气口、车站处的升降设施等。

顶管竖井的形状多为矩形,也有圆形或者其他形状。设计成哪种形状主要由竖井深度、挡土墙形式及挡土支护形式所决定。

从竖井建筑物的结构强度方面考虑,圆形竖井结构形状较好,但从净空的利用角度而言,圆形竖井并不是最优选择。但在竖井较深的情况下,因为考虑竖井整体结构的刚度,一般采用圆形竖井。从空间的利用率来看,一般竖井的形状多建造成矩形。有时根据施工场地及施工要求,竖井也可设计成其他特殊形状。

竖井的挡土墙结构形式在始发竖井内需要留出一定的空间,主要用途是在地下进行顶管机的搬入、组装、始发,管道的衬砌,材料及各种机械设备的搬入,土砂的搬出以及施工人员的出入等。

为了确保这个空间的安全,在竖井内需要设置对抗土压和水压的挡土墙。因此,竖井的结构应综合考虑地质条件、周围环境、占地面积以及工期长短等因素。一般所采用的挡土墙结构包括主桩加水平支撑挡土墙、钢板桩挡土墙、排列桩地下连续墙、地下连续墙以及沉箱式挡土墙。

始发竖井所需空间确定始发竖井大小(即内空尺寸、形状)的要素包括工程期间所必要的空间和作为永久设施所必要的空间。具体应根据以下条件研究确定:顶管管道的位置、深度和外径;顶管机的外形尺寸,组装时所需要的占地面积及始发方法;土砂搬运设备等的配置方法;竖井的周围环境(如地下埋设物、道路的宽度、交通量等);挡土墙的形式及其支护方式;管道建成后所必要的空间。

顶管机的搬入组装

竖井建成后,将由工字钢和钢轨等材料组成的始发台吊入竖井内,然后在地面上使用起重机将分解后的顶管机的各总成按一定的组装顺序吊入竖井内的始发台上进行组装(在工厂内制造的顶管机在运往施工现场时,根据道路情况,一般顶管机直径在3 m以下、质量在20 t以下时,可以整体运输)。组装后调整好始发的正确位置和向前掘进的正确姿势。

顶管机的启动

反力承受设备包括承压墙、组装管道等。顶管机在向地层中推进时,顶管机的推力经钢制的承受台(靠背)、混凝土临时墙等,通过后方的竖井墙壁传递给山体。承受千斤顶作用力的结构在承受反作用力作用时应具有一定的刚度,不能产生变形。

承压墙的厚度和临时支护的面积,应根据始发时土砂的运出及施工用器材的搬运方便等因素考虑确定。

顶管机的推进

顶管机推进的基本注意事项:①正确、恰当地运用推进时所需要的顶管液压缸数量及位置。②推进中不破坏开挖面的稳定。③不损坏管道及后部结构。④按设计线路正确推进,防止顶管机发生上下摆动、左右晃动和转动现象。

顶管机掘进的顺序:切削、压紧开挖面,取出切削的土砂及顶管推进等作业,或者将上述的内容组合进行掘进。顶管机使用设置在顶管机中部(即支承环部)的液压缸(顶管千斤顶)。

承压墙的厚度和临时支护的面积,应根据始发时土砂的运出及施工用器材的搬运方便等因素考虑确定

土砂的运输方式

土砂的输送方式有以下几种:①固体状态的输送方式。②使土砂形成半流动状态的输送方式。③土砂为流体状的输送方式。④土砂为粉尘状态的空气输送方式。

顶管工法以切削后的固体状态使用皮带输送机或运土小车运输。密封型的泥水式顶管机将切削的土砂与泥水混合为流体状态,使用泵、管道进行输送。土压式顶管机用螺旋输送机将切削的土砂运出,然后用小车输送,或用土砂压送泵以半流动状态输送。利用空气输送的方法是,使切削后的土砂近似成粉尘状态,在管道内用喷射气流将土砂排出坑外。

管道的种类

顶管管道所使用的管道按形状分为箱形和平板形,按材质分为钢筋混凝土管道、钢制管道、球墨铸铁管道和复合型管道。钢筋混凝土管道其刚度较高,耐顶管液压缸推力大,但质量较大。钢制管道其刚度较小,易变形,耐推力小,但质量小。球墨铸铁管道适用于重载荷,耐较大的推力,在管道的曲线部使用较容易,但易腐蚀。复合型管道其刚度较高,连接螺栓数量少,耐腐蚀性较差。

采用何种形状和材质的管道应结合土压、水压的大小,管道的强度、变形性能和耐久性,施工难易程度以及经济性等综合考虑确定。一般中小直径的管道多使用混凝土管道或钢制管道;大直径管道以混凝土管道为主兼用球墨铸铁或较厚的钢制管道以及复合型管道,在地铁站口以及管道急转弯处使用不锈钢制管道或球墨铸铁管道较为适宜。

注浆的方法

向空隙内注浆是在管道上设置预留注浆孔即注浆管,在顶管机推进后由注浆管处进行注浆,称之为同步注浆。向空隙内注浆是为减少地基与管道的摩擦力。

衬背注浆一般需要注意注浆压力和注入量。使用压浆泵进行灌注,注入压力需根据管道的强度以及土压、水压等因素确定,一般压力为0.2～0.3 MPa。注入量与向山体内的侵透、脱水压密、超挖等条件有关,一般为盾尾部空隙计算量的130%～150%。根据灌注条件和地质条件,也有可能超过200%的注入量。

顶管机的操纵使用

顶管机的操纵

在推进的过程中,应随时测量顶管机的位置,掌握与设计线路之间的偏差。

纠偏操作

顶管机在向前推进的过程中,应保证其中轴线与管道设计中心线的偏差控制在规定的范围内。顶管机偏离管道中心线的现象包括顶管机的上浮、下沉、左右偏摆、蛇行以及旋转等,产生这些现象的主要原因包括土质不均匀、地层中埋设有障碍物、顶管液压缸的推力不一致、顶管机重心偏移、顶管机的制造精度差和作为支承反力座的管道刚度不足等。

顶管机掘进的管道一旦建造成形,很难修复其出现偏差之处,所以顶管机在推进中正确的控制推进姿势非常重要。

所谓俯仰即顶管机头部的上浮和下沉。所谓偏摆即顶管机左右偏移,产生这种现象的主要是顶管千斤顶使用不当所致。每个顶管机内的四周均匀布置有几根液压缸承担着顶管机推进时的纠偏。在施工中每次推进后应测量顶管机轴线在地下空间的位置,调整顶管液压缸的动作。下侧的液压缸顶进过大则会出现下沉。左右偏摆同样是左右液压缸使用不得当。当地层较软,也会出现顶管机头部下沉现象,此时应使用纠偏方法改良管道的基准要求,或在顶管机前面底部设置橇板进行推进。当顶管机底部的地层过硬时,则会出现超挖现象。顶管机在掘进的过程中,由于受各种因素的影响,会产生绕顶管机自身轴线的变化现象。产生轴线变化的主要原因是顶管机的重心不通过轴线偏移一方,产生的后果是使施工管道轴线偏移。

俯仰可使用倾斜传感器和铅锤进行测定;旋转可用倾斜传感器和铅锤进行测量;偏摆、蛇行可由经纬仪进行测量,或使用顶管机内的回转罗盘测定。顶管液压缸行程的测量可使用设置在顶管机内的行程计数器进行。当检测出有蛇行状态出现时,在记录下偏移量后,在其蛇行量最小的阶段内进行修正。一般施工的蛇行允许范围为30～100 mm。

顶管机在掘进中引起土层变形的主要原因

地层在不受外界扰动的自然状态下处于应力平衡稳定状态。而当建造管道时,土体受到干扰破坏了平衡稳定状态,引起土体应力、强度、间隙、水压力等的变化,产生了地层的变位。顶管机在掘进中引起土层变形的主要原因有:

顶管机在掘进中给予开挖面一定的土压、泥水压以保持开挖面的稳定。当作用在开挖面上的土压、泥水压过大时,则将开挖面向前推动;过小时,则开挖面给顶管机施加压力。土压、泥水压过大或过小都会引起土体的移动,从而导致地表面的隆起或下沉现象出现。

顶管机在推进的过程中,顶管机的外壳面与周边山体产生了摩擦力,导致地层紊乱。尤其是顶管机蛇行所造成的超挖,引起地基的变形。

顶管机掘进中,拼装上的管道与山体之间留有一定的间隙,如果衬背灌注不及时,便会产生部分空洞现象,如果灌注的压力过低或灌注材料不充足,同样产生上述现象。相反,灌注的压力过高或注入材料过多,则土体受到了向外的作用力。衬背灌注结束后,管道受到了土压的作用,该土压的作用力方向是上下方向大于水平方向,管道会产生横向变形。此外,管道组装时拼装精度差,连接螺栓的拧紧力不足,以及环形刚度差等原因都会导致管道难于形成真圆。由于管道的变形导致周围土体发生变形,从而引起地表面的下降。

顶管机通过后的很长一段时间内土体变形持续增加,尤其是在软粘土层,地下水的下降,伴随粘性土的压密,也会产生地基的沉降。

操作时减少对地表面的影响

采用顶管法施工时,一般在管道上部的地表面均会出现变形。地表面变形的原因及程度,除上述原因外,与管道的埋深、管道的直径、地层的特性、施工方法以及衬背灌浆等有关。

为了减少施工对地表面的影响,须采取以下措施:①根据地质选择适宜的顶管机,以减少对地基的影响。②顶管机推进中与开挖面的土压或泥水压保持平衡,切削土量与排土量保持平衡,适当保持推进力和推进速度,防止顶管机推进时的蛇行现象,特别是在曲线段施工时,需控制蛇行的最小超挖量。③选择优质的充填材料,适时充填衬背间隙,确保适当的灌注量和注入压力。④采用拼装管道真圆保持装置,正确地控制螺栓的拧紧力。⑤选择优良的盾尾密封材料。⑥顶管机推进中适时地进行监控测量。

顶管机的到达终点

顶管机即将到达终点前,应使用光波测距仪、激光仪、回转罗盘等测量仪器测量顶管机是否与管道设计线路相吻合。

顶管机在到达终点竖井时,挡土墙发生了变化,地层产生了松动现象,地表面容易产生下降。为了防止上述现象的发生,应对到达竖井周围的地基进行改良加固。当顶管机已接近竖井的挡土墙时,将竖井侧壁的临时墙拆除,并建造到达洞口。当拆除临时墙时,地层的自稳性会发生变化,故作业应谨慎迅速,力求地层的稳定。当顶管机停放在指定位置后,应迅速对顶管机外周和挡土墙之间的空隙进行防渗处理,以防止地下水、土砂等流入到竖井内。

(完)

施工场地选择的适宜与否直接影响施工工程的进度和工程成本,因此需谨慎处理

顶管机掘进的管道一旦建造成形,很难修复其出现偏差之处,所以顶管机在推进中正确的控制推进姿势非常重要

钢顶管施工 第7篇

1 南宁市陈东村路顶管施工工程概况

南宁市陈东村路K0 + 055 ~ K0 + 545 范围内污水管采用顶管施工, 顶管管节采用d1000 的Ⅲ级钢筋混凝土钢承口管。顶管范围内设置有11 个污水检查井, 为方便检查井施工, 顶管施工的工作井、接收井均设置在污水管检查井所在位置上。顶管施工的工作井采用两端顶进施工方法, 因此从第二个检查井开始每间隔一个污水检查井设置一个工作井, 其余为接收井, 工作井与接收井数量分别为5、6 个。待顶管施工完毕, 工作井、接收井均应根据污水管设计改造成相应的污水检查井。顶管施工管道长450m, 管道埋深3. 8m - 8. 0m。

2 南宁市陈东村路顶管施工设计前的准备工作

准备工作主要包括技术准备、生产准备、施工前复核、施工前的情况排查。具体而言, 第一, 技术准备。要求设计人员在技术交底前将自己的设计意图让参与施工的相关人员予以充分了解, 以便让施工人员做到心中有数, 这样与预期设计目标不会发生冲突。同时, 还要求做好地施工图纸的审查工作, 并根据沿线勘探资料和查明土质情况、渗透系数等确定可靠的施工方案, 施工单位在开工前, 应以书面形式作顶管施工专项方案, 以及设计各项安全措施, 这样能够最大限度地确保项目施工顺利实施。第二, 生产准备。污水管项目属于地下工程, 需要对地下管线发布情况和施工中的障碍物等予以事先实地勘察并做好详细记录, 并及时与其他相关单位沟通予以上报清除, 并要对临时水电线路安装和过路涵管、沟塘加宽等情况予以周全安排。另外, 需要对施工过程中所需的一切材料、设施等予以准备充分, 确保污水管生产不误工、不误时。第三, 施工前复核。主要是对设计图纸予以再次核对, 对给出的桩号、资料予以认真核对, 特别是对延长线污水检查井的中心坐标及顶管接进的具体位置也要予以重新复核。第四, 施工前的情况排查。主要是对污水管道方向及其周围所存的垃圾、废物等物件予以清理, 并对地下管线可能存在的相互交叉问题预先协调。

3 南宁市陈东村路顶管施工设计技术要点

3. 1 工作井施工设计技术要点

在采用全站仪对工作井位置进行测量并获取沉井壁位置参数的基础之上, 开始对基坑予以开挖。在开挖期间, 使用反铲挖机开挖, 并辅以人工予以挖探管线。在进行砂垫层的铺设时, 要保证铺设质量, 并且采用分层铺设, 分层夯实。在沉井的制作上, 要保证一次性施工。对于井壁模板的定型过程中, 要采用钢组合式的方式, 保证模板系统和脚手架分离和独立, 进而避免下沉造成破坏。在沉井施工的过程中, 要保证钢筋支撑的牢固, 并且保证沉井受力均匀, 避免出现倾斜与裂缝的问题。在沉井下沉之前, 要对于其整体结构的外观进行仔细的检查, 并且就混凝土抗渗能力与强度进行检查, 通过相关参数的分析来计算整体承载力、下沉系数以及分段摩阻力, 进而为相应措施的制定提供有效的依据。在下沉之前, 要先进行分组拆分, 并随着沉井操作进行挖土的加深。

3. 2 顶管施工设计技术要点

第一, 钢制轨道和导轨的预埋工作。首先, 钢制轨道的预埋要注意混凝土强度符合顶管施工要求, 并根据顶管设计轴线位置与高程进行预埋工作。此外, 还需要做好千斤顶、顶管设备、动力设备、液压油箱等相关工作。其次, 导轨的预埋要注意在轴线和平面位置设置完成后才能进行。最后, 在预埋工作完成后, 对相关设备予以调试, 待一切都符合施工标准后, 予以管道顶进工作。

第二, 顶管顶进工作。注意采用人工开挖配合机械设备顶进的方法, 并在做好轴线复核和高程等工作做好后开始管道推进。推进期间, 不能存在任何的干扰, 使得控制点附近的视野良好; 同时, 采用激光尺进行固定长度的比对, 并及时校对中心点与水准点, 以避免碰撞现象发生。由于顶管顶进是一项危险度高的工作, 因此需要对道路可能出现的路基沉降、前后部位变形错位、塌方抢修制定必要的程序, 并提前准备好抢修所需工具和实时监测道路在顶管过程中的变化。此外, 若遇到道路路下实际的地质情况与本工程依据的地质钻探资料相差较大的, 应及时与设计院联系, 以便提出合理可行的方案。

第三, 安全技术和安全保障工作。顶管接入已建污水检查井, 在其墙身相应位置开孔, 管道接入后需M32. 5 的水泥浆均匀注满管壁与墙身之间空隙。在已建污水检查井墙身开孔、管道连接施工必须执行《城镇排水管道维护安全技术规程》 ( CJJ 6 - 2009) 中相关的安全技术规程。其中应注意: 已建污水检查井墙身开孔前应在该检查井的上游检查井进行污水截流、排水, 制订下井作业方案, 做好管道的降水、通风以及照明、通信工作, 应检查下井专用设备是否备齐全、安全有效; 污水检查井井下作业前必须检测管道内有害气体, 井下有害气体浓度必须符合《城镇排水管道维护安全技术规程》 ( CJJ 6 - 2009) 中的有关规定, 在确保井内气体对人体无危害后, 方可进入井内作业; 井下作业时, 必须进行连续气体检测, 且井上监护人员不得少于两人, 进行入管道内作业时, 井室内应设置专人呼应和监护; 作业人员上下井应使用安全可靠的专用爬梯。此外, 为防止道路出现交通安全事故, 建议与交警部门协商对施工区道路一定范围内进行限速并设置施工标志、安全管理设施等交通管制措施, 并对道路中的工作井做好有效的安全防撞措施; 施工中如遇地下水位较高, 应及时采取措施降低地下水位, 及时将地下水抽排至施工区域范围外, 确保施工安全。

第四, 污水管顶管施工设计完毕以后的必要工作。顶管施工范围内破坏的路面、路基、排水设施等, 在顶管施工完毕后应及时按道路、排水的质量标准进行修复和完善, 确保道路原有构造物和排水系统功能完善, 并对工作井、接收井按要求相应改为混凝土污水检查井。

4 结论

污水管顶管施工是城市基础设施不可回避的建设内容之一, 直接影响着城市环境的质量和生态园林城市的建设效果, 对城市的日常运作也起到至关重要的作用。为此, 对待污水管顶管施工工作绝对不能存在麻痹大意的思想, 一切施工工作都要力求以高水平的质量控制意识来完成, 确保施工项目成为百年工程。在污水管顶管施工设计当中, 要注意借鉴国外一些先进的经验和技术, 并结合所施工区域特征予以相应创新, 切实提高顶管施工精度与进度控制能力, 赢得良好的技术效果和社会效果。

参考文献

[1]费学军.浅谈顶管施工工艺及质量控制[J].技术与市场, 2009 (11) :89-91.

[2]姚勇华.市政道路污水顶管施工技术分析[J].江西建材, 2014 (24) :78-80.

顶管施工的方法探析 第8篇

关键词：顶管,中继间,施工安全,土压平衡式,顶进,机械化出土

0 引言

顶管施工是最早其始于1986年美国的北太平洋铁路铺设工程施工中。目前, 顶管施工技术已成为一种常规的施工方法被采用, 自来水管、煤气管、动力电缆、通信电缆和发电厂循环系统等许多管道也采用了顶管施工技术下, 现在就结合实际工程详细阐述下顶管施工方法。

1 工程概况

无锡仙蠡桥水利枢纽工程位于无锡市南部, 梁溪河与京杭运河交汇处。工程位于京杭大运河的南北两侧, 由南北枢纽和连接南北枢纽的地涵组成。地涵顶管每段长525m, 地涵所采用管材为承插式F管, 钢筋混凝土关节内径3500mm, 外径4100mm, 关节长度2.5m, 楔形橡胶圈密封, 混凝土强度为C50, 设计抗渗标号S8.本工程采用土压平衡式顶管机掘进、中继间接力顶进、水利机械化出土。

2 施工方法及措施

2.1顶管施工工艺

2.2顶管顶进施工

2.2.1顶进设备安装

1) 将设计院所提供的的控制点引入工作井内, 并且建立与地面相应的控制点以便顶管施工时控制与纠偏;

2) 对工作井内进行施工测量放样, 确定顶进轴线位置;

3) 安装后靠背, 安装时顶进轴线与后靠背的平面必须垂, 井壁与后靠背之间应留有一定量的填充空隙等待后续施工;

4) 安装顶进设备并铺设导轨;

5) 对工作井内进行平面布置, 搭建工作井内的控制台、主动顶力箱、安装配电箱、工作平台等;

6) 地面辅助设备的安装及平面布置。

2.2.2顶管进出洞

1) 出洞前必须在洞口安装双层橡胶, 防止顶管机出洞时正面水土涌入工作井内;

2) 顶进工作井东口味混泥土井壁预留洞, 在预埋钢环上安装双层橡胶止水装置, 形成封闭的出动条件;

3) 为确保进出洞的安全, 在工作井与接收井外侧分别布置4处井点降水。

2.2.3顶管出洞

在顶进前对全套顶进设备进行一次系统的调整, 在确定顶进设备运转情况良好的情况下开始机头顶进。因为机头正面为水泥土, 在保护机头的前提下要求顶进速度应该尽量放慢, 使刀盘能够对水泥土进行彻底的削切, 在水泥土基本被排出后螺旋机内出土为原状土后, 为防止顶管机出现磕头现象, 宜适当提高顶进速度。

2.2.4顶管施工

机头出洞结束后进入正常的顶进施工, 在使用土压平衡顶管施工时开挖面的土体经削切后进入土压仓, 由螺旋运输机排出。

1) 正面压力的设定

本工程采用的是土压平衡式顶进, 利用的是压力舱内的土压力来平衡开挖面的土体, 而达到对顶管正前方开挖面土体支护的目的。

采用Rankine压力理论进行土压力计算:

2) 地面沉降控制

在顶管施工过程中为保证连续的施工, 应控严格制顶进速度。为避免出现长时间的停机情况, 应该根据顶进设备反馈的数据进行调整出土量, 使之达到最佳状态, 严禁欠挖和超挖。

3) 压浆

为减少管壁与土体的摩擦力提高施工进度, 在顶管顶进的同时必向管道外壁压注一定量的润滑泥浆, 减小管壁与土体的摩擦力以达到减小总定力的效果。

4) 穿越地上建筑

顶管在顶进到围堰及仙蠡桥附近及穿越仙蠡桥及围堰时要密切注意对两处建筑的沉降观测。并避免在该范围进行纠偏等易扰动土体的操作应及时调整顶进施工参数, 确保安全、顺利的从两处建筑下通过。

2.2.5顶管进洞

当顶管机头逐渐靠近接收井时应增加测量的频率和精度, 减小轴线偏差以确保能正确进洞。当顶管机逐渐顶入水泥搅拌桩时应相对的减慢顶进速度, 以保证顶管设备完好的进洞

3 风险控制与应急预案

4 质量保证措施

1) 在工程施工前, 必须对参与本工程的现场施技术负责人、工地主管、班组长以及每一位操作工人做层层技术交底和质量交底。

2) 工程施工过程中必须严格按照经监理审定的施工组织设计和保证质量的施工技术措施的要求进行施工, 每道工序都必须严格按照图纸施工。

3) 各种特殊工种和专职技术人员必须持证上岗。

5 安全施工措施

1) 认真贯彻“安全第一、预防为主”的方针, 结合本工程的特点明确各级人员的责任抓好本工程的的安全生产工作;

2) 工程施工前对所有施工设备进行全面的安全检查, 并报监理进行验收, 未经验收合格的设备不准进场;

3) 施工现场必须设有必要的护栏、安全标志和警告牌。

参考文献

[1]马谢尔勒顶管工程[M].北京中国建筑出版社, 1983.

顶管施工工艺及关键技术 第9篇

关键词：顶管,施工工艺,纠偏,中继环,通风,沉降控制

随着工农业生产和人民生活水平的提高、城市化进程的加速和地下管线普及率提高以及旧城区的改造、公用事业的发展,对城市供水系统的要求越来越高,原有的地下给排水管道已远远不能满足城市发展的需要。但由于地上有铁路、公路、河流、建筑物等障碍物,顶管施工等非开挖施工方法越来越得到普遍重视。与开挖施工法相比较,这种施工方法不需要开挖地面,而且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等,消除了冬季、雨季对开挖施工的影响,不会因管道埋设深度而增加开挖土方量,管道不必设置基础和管座,可减少对管道沿线的环境污染。所以顶管施工广泛地应用于城市地下管道工程。本文介绍了长距离顶管施工的工艺及关键技术,为顶管施工提供参考。

1 顶管施工工艺

1.1 施工工艺的选择

顶管施工常见的工艺有手掘式、土压平衡式、泥水平衡式、气压平衡式四种。但目前使用较多的顶管施工工艺是土压平衡式和泥水平衡式,两种工艺各有特点。从口径来说,土压平衡式因是采用螺旋式干出土,管内需有人员行走和运土,通常适用于大、中口径顶管;泥水平衡式是湿出土,通常适用于中、小口径顶管;从地层情况来说,土压平衡式通常适用于各种不同地层,泥水平衡式因受出土方式的限制,通常只适用于软土地层,但掘进机头带破碎功能时则可适用于各种地层,甚至含砾石地层和岩层。

1.2 施工工艺流程

顶管施工工艺流程见图1。

2 关键技术及机理分析

2.1 顶进纠偏及测量导向

1)顶进偏差产生的原因。主要原因是主顶油缸的后背墙表面不平整或不垂直顶管轴线;墙后土质不均匀;导轨安装偏差过大;工具管穿墙时管轴线与顶进方向产生夹角;迎面土阻力不均;主顶油缸顶力分布不均或偏心;管外摩擦力分布不均匀。

2)顶进纠偏。以往纠偏工作大多是当管道头部偏离了轴线后才进行,但这时管道已经产生偏差,管轴线也出现了一定程度的弯曲,纠偏往往比较困难。所以顶进施工中的方向控制,最主要在于做好预防控制措施,如根据顶力不平衡,加强顶进系统的检查和监控,可基本消除顶力不平衡的现象,在很大程度上预防了管道的偏位。施工条件允许,可运用计算机指导纠偏,输入的原始数据经计算机处理后,根据管道偏差轨迹,外力平衡状况,工具管端部位置,计算机显示如何纠偏。如果顶进出现了偏差,可采用以下方式进行纠偏:a.当轴线偏差在10 mm~30 mm,采用挖土纠偏法;b.当轴线偏差30 mm以上,采用顶木纠偏法;c.还可采用千斤顶纠偏,即配合挖土纠偏法,在超挖的一侧管端壁支上小千斤顶,利用小千斤顶的顶力来纠正工具管端部的方向。纠偏时,采取逐步顶进逐步纠偏,限制每一次纠偏量,禁止一次纠偏量过大,防止反向偏差产生。

在顶进过程中始终贯彻“勤顶、勤测、勤纠”的原则,在整个顶进过程中应将偏差始终控制在20 mm之内。

3)测量导向。顶进测量可在设置的测量控制网下,用天顶仪将后视点放入井内,采用Wild2级经纬仪进行测量,水平测量可采用水平连通管的形式进行测量,用S3水准仪分段复测校正,可将误差控制在20 mm以内。

2.2 中继环的使用

在长距离顶管中,经常通过在管道中间设置中继环,分段克服摩擦阻力,解决顶力不足问题。当总推力达到中继环总推力的40%~60%时,设置第一支中继环,以后每当达到中继环总推力的70%~80%时,再设置一支中继环,而当主顶油缸达到中继环总推力的90%,就必须起用中继站。在设置中继环时,为防止其发生漏水、漏浆、漏砂及喷砂,需要保证中继环的密封性(通常采用橡胶止水带或密封条)。

2.3 减少顶进阻力

在顶管(尤其是长距离顶管)施工中,管壁与土之间将产生巨大的摩阻力,当顶推力超过管子所能承受的强度范围,管子将会被压坏,于是就考虑了使用中继环和用触变泥浆作为润滑剂来减少摩阻力的方案。

触变泥浆的工作机理是:管道外环空间充满触变泥浆形成泥浆环套,不仅减少了土层对管子的垂直压力,而且因泥浆具有浮力作用,减轻了管道对下部土层正压力,泥浆处于流动湿润状态,从而保持为湿润摩擦———一种摩擦系数较小的摩阻状态。有触变泥浆,摩擦系数可有5.8倍~25倍变化,粘力也有5倍左右变化,其减阻效果可达50%~60%。

触变泥浆由膨润土和水搅拌而成,配合比为1∶8。泥浆经搅拌后存入储浆箱,通过注浆机经管道输送至混凝土管注浆孔,注入土体形成泥浆套。在中继环经过修复过程中,则需要坚持每天补浆。

2.4 局部气压平衡

顶管在流砂层和流塑状态的土层顶进,有时因正面挤压力不足以阻止坍方,则易产生正面坍方,不仅增加出泥量,还可能造成地面沉降,管轴线弯曲,给纠偏带来困难。为解决这类问题,在顶进施工中采用局部气压平衡的原理,局部气压的大小视具体情况而定,一般土层以不坍方为准。

2.5 管内通风

长距离顶管的顶进时间比较长,人员在管内要消耗大量的氧气,管内氧气含量本来就非常低,久而久之就会因缺氧影响作业人员的健康。在维修中继环、拆除中继环时,堵漏所采用的聚氨酯等材料受热后分解会发出剧毒气体。为保证管内空气达标,可采用二路供气的形式,即工具管头部采用压缩空气管路向头部输送经过净化装置净化的压缩空气,压缩空气通过滤清器和冷却塔,空气净化设备后,由管道输送到工具管,使工具管的空气达到国家卫生标准,含氧量达21%,相对湿度降低至70%。如果管道过长,可在其头部安装接力抽吸式风机进行接力。

2.6 地表沉降的控制

在顶管顶进过程中,由于地层被扰动,土体损失,地表将下沉。为了保证地面建筑物、构筑物的安全,保证管段内顶进机器设备、电气正常运转,必须控制地面沉降量。

通常可根据规范规定的最大沉降量允许值,经过计算来验证地面沉降量是否满足要求。但从以往顶管施工实例中,往往可以看到发生土体涌入洞内和水土流失造成地面较大沉降,为了避免发生这种可能性,应采取以下方法控制地面沉降:1)采用黏土加变熟石灰并掺入少量水、水泥搅拌均匀,制成砖坯,分层填入穿墙管。2)工作井内外侧进行压密注浆。3)如果顶进距离长,为了便于换止水盘根,可采用外套或止水栅栏。

3 结语

顶管施工具有对既有公路、河流、建筑物扰动很小,不会影响到既有建筑物和构筑物的使用;地下施工噪声低,土方和泥浆集中排放,对环境的破坏很小;施工进度快等特点。所以,顶管施工广泛应用于地下管道、过街隧道等市政工程中。作者根据相应规范和参考文献,结合自身工程经验,介绍了顶管施工工艺,提出了顶管施工的关键技术,为顶管工程的设计和施工提供了参考。

参考文献

[1]余彬泉.顶管施工技术[M].北京:人民交通出版社,1998.

[2]魏纲.顶管施工中注浆减摩作用机理的研究[J].岩土力学,2004(6):39-40.

[3]刘强.顶管施工法在涵洞施工中的应用[J].山西建筑,2008,34(17):337-338.

[4]颜纯文.非开挖铺设地下管线工程技术[M].上海:上海科学技术出版社,2005.

顶管施工关键技术及实例 第10篇

1.1 顶进纠偏

管道纠差是顶管技术中的关键,在实践中已提出“勤测、微纠、少纠”的原则,勤测即多测量,以便精确掌握情况,及时采取措施作出调整,在管理上要完善测量人员的管理制度,如明确强制观测次数、班组间要交底等措施;微纠即指纠偏不能一次到位,要逐步纠正偏差;少纠则指当偏差在12 cm以内,且机头向减少偏差方向行走时,尽量少纠正偏差。钢筋混凝土管的偏差可以在后续的使用过程中慢慢调整,但钢管对偏差的要求极高,若偏差没有得到纠正,将会在日后的经营维护中存在极大的风险。

1)偏差产生前的预防措施。纠偏的重点在于提前预防,而不是偏差产生之后的纠偏行动,所以首先要对偏差的原因有一个系统的认识,然后针对这些原因提出相应的预防措施。顶进偏差产生的主要原因有主顶油缸的后背墙表面不平整或不垂直顶管轴线;墙后土质不均匀;导轨安装偏差过大;工具管穿墙时管轴线与顶进方向产生夹角;迎面土阻力不均;主顶油缸顶力分布不均或偏心;管外摩擦力分布不均匀等[1]。对于后背墙的问题可以采取下列措施:旋喷桩进行后背土体加固;设置混凝土墙;墙后上方推土;后背墙钢板护壁等。

2)顶进过程中的监控措施。在顶进过程中利用高精度的经纬仪及水准仪实时监控顶进过程中的情况。若产生偏差及时进行分析,采取相应的纠偏措施。

3)偏差产生后的纠正措施。如果顶进出现了偏差,可采用以下方式进行纠偏:①当轴线偏差在10~30 mm,采用挖土纠偏法;②当轴线偏差>30 mm,采用顶木纠偏法;③还可采用千斤顶纠偏,即配合挖土纠偏法,在超挖的一侧管端壁支上小千斤顶,利用小千斤顶的顶力来纠正工具管端部的方向[1]。

总之,偏差的控制需要从顶进的全过程去考虑,从系统的角度去解决,最好能够形成一个事前事中事后的全过程控制体系,使偏差控制在允许的范围内。

1.2 注浆减阻技术

为了减少管道顶进过程的摩阻力,顶管施工中主要采用触变泥浆减阻。触变泥浆的工作机理是:管道外环空间充满触变泥浆形成泥浆环套,不仅减少了土层对管子的垂直压力,而且因泥浆具有浮力作用,减轻了管道对下部土层的正压力,泥浆处于流动湿润状态,从而保证顶管过程中摩阻力较小[2]。在顶进过程中,通过顶管机尾部的同步注浆与管道上的预留注浆孔向管节外壁压注一定数量的减摩泥浆。采用多点对称压注使泥浆均匀地填充在管节外壁和周围土体间的空隙,以减小管节外壁和土体间的摩阻力,起到降低顶进时阻力的效果。为了取得较好的减阻效果,可采取工具管同步注浆和管段补浆结合的方式。注浆减阻技术在使用过程中必须注意以下几个关键点[3]。

1)保证顶进管不透水性,在管道上侧均匀刷冷沥青油,既能保持管道密封也能起到防腐的作用。

2)在管子上预埋压浆孔,压浆孔的设置要有利于浆套的形成,浆套的形成可采用下面的办法,对于钢管,可以每隔30~40 m在管节上加焊一道准6 mm的环形钢筋帮助刮土。对于钢筋混凝土管,亦可预埋钢筋圈或铁片环。这种方法可以有效地形成浆套。

3)选择优质的触变泥浆材料钠膨润土,在配制浆液时要加入一定的纯碱而完成钠离子置换。膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间必须按照规范进行,使用前必须先进行试验。在施工前要详尽地掌握土层的颗粒分布,按基本粒径确定膨润土悬浮液的混合比,并常进行检验。触变泥浆拌制后,储存于储浆灌内,放置12 h才可使用。

4)计算出土体压力,确定膨润土悬浮液的压入压力,注浆时要严格控制好压力,防止浆体流到工具管前端进入管内,最好能平衡泥浆套上部土体压力,防范地面的沉降或隆起。

1.3 中继间法

在长距离顶管施工中,由于主顶油缸不能提供足够的顶力或后靠背及管材不能承受更大的顶力时,中间继法就是在这样的背景下发明的一种施工工艺。

中继间法是将需顶进的管线全长分成若干段,在相邻两段之间设置一个与所顶进管相同管径的工作管,其中布置顶进设备,此工作管节称中继间。中继间以前的管段用中继间的顶进设备顶进。中继间顶镐活塞收缩后,中继间与其前的管段之间出现一个顶镐行程的空隙。再由工作井顶进设备顶进中继间以后的管段,使中继间与前面的管段相接[4]。

1.4 地面沉降控制

顶管施工技术以其良好的低干扰性而备受推广,但在顶进过程中对土体的扰动,造成土体损失,会造成地表沉降。若对地面沉降控制不力,尤其是穿越道路、建筑物时,会产生恶劣的影响。所以在顶管施工时,在掘进机轴线上方要每隔一段距离实时进行地表监测。为了防止土体下陷,常采取的措施有:(1)在泥浆护套注浆时保证注浆压力可以恰好平衡土体压力,避免沉陷或隆起;(2)在顶进施工中采用局部气压平衡的原理,局部气压的大小应以土层不坍方为准;(3)在顶进结束后,立即用黏土加变熟石灰并掺入少量水、水泥搅拌物或者纯水泥浆置换膨润土浆。总之,为了保证地面道路、构筑物的安全,保证管段内顶进机器设备、电气正常运转,必须控制地面沉降量。

1.5 管内通电通风

长距离顶管施工中的通电和通风是不容忽视的问题,尤其是通风问题,作业人员要在里面工作较长时间,所以不仅要保证氧气充足,而且要达到国家卫生标准。为了达到这样的要求,一般采用多路供气的方式,将压缩空气冷却净化,由管道输送到工具管内,而且还可以采用抽吸风机进行接力。通电也是基于同样的做法,多路供电联合接力形式,这样即可满足管内长距离用电要求。

2 顶管施工注意事项

1)在挖掘过程中,应注意观察地下水压力的变化,并及时采取相应的措施保证挖掘面的稳定。注意防止地面的沉降或隆起。

2)在顶进过程中,要不时检查泥浆的密度和性能是否正常,还要注意进排泥泵的流量及压力是否正常。应防止排泥泵的排量过小而造成排泥管的淤泥堵塞现象。

3)当掘进机停止工作时,一定要防止泥浆从土层、洞口及其他地方流失,以保证挖掘面的稳定。尤其在进洞这一段时间内更应防止洞口止水圈漏水[5]。

3 案例分析

3.1 工程概况

工程为雨污水管施工项目,位于上海市南汇区,地处东海与杭州湾交汇处,属河口、砂嘴、砂岛与潮坪地貌类型接触带。地面吴淞标高一般在4.0~5.6 m之间。

雨污管的设计埋深为2.4~7.2 m,污水管管径为φ400~φ800 mm;管径<φ400 mm采用UPVC加筋管,其余采用玻璃钢夹砂管,穿越河道采用准600 mm倒虹管。雨水管φ600~φ3 000 mm采用钢筋混凝土管,φ3 000 mm以上采用预应力钢筋混凝土管。根据勘察资料,设计埋深范围内的土质为粉质黏土。工程地处物流园区内,为区内集疏运的重要交通道路,交通流量大、重载车辆多。

3.2 施工工艺选择

由于本工地处交通要道,土质也为非岩石类土体,通过表1的分析,本工程采用顶管施工工艺,减少对交通及周边环境的影响。

3.3 施工技术

对本案例中关于顶管施工的关键技术做简单分析。

1)顶进纠偏。对后背墙土体进行压密注浆搅拌,严格控制墙体表面平整度和垂直度;严格安装导轨,将偏差控制在允许范围内。在顶进过程中,采用2台激光经纬仪不断对工具管的高程方向转动进行测量。

2)注浆减阻。采用工具管同步注浆和管段补浆两种方式进行减阻,即工具头尾环向设压浆环,泥浆由此在管外壁形成泥浆套;其后管段部分在顶进时分步、同时补浆,补浆孔环形布置,每环3个压浆孔,略>90°。

3)沉降监测控制。在顶管上方每隔2 m设置一个观测点,在顶进过程中,对新建段实时观测地面沉降量,已完成段则根据实际情况确定观测次数。

4)通风保证。采用了压缩空气供应方式,地面利用空压机通过钢管送至工具头部,头部设除湿、降噪过滤设备以改善头部的空气质量。

3.4 施工效果

工程采用了顶管施工技术,不仅减少了对交通的干扰,而且在工期要求内合格地完成了工程任务。在日后使用过程中的维修处理也较为方便。

4 结语

顶管施工技术在市政工程中大量采用,避免了明挖技术受施工现场条件的大幅度影响,对穿越道路、河流、建(构)筑物的情况,显示了极大的优越性。其施工的关键技术在实践中不断发展,应用范围也在不断扩展。在其实施的过程中,体现了良好的经济效益、社会效益及环境效益。

参考文献

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