顶管施工工艺设计流程

1、WORD格式 - 可编辑 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 专业知识 - 整理分享 WORD格式 - 可编辑 1 顶进设备的

2、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

3、而不变形，并且便于搬 动。根据顶铁位置的不同，可分为横顶铁、顺顶铁和U形顶铁三种。本工程采用 U形顶铁形式。顶进设备布置图如下： 后座油缸连接板油缸导轨刚性顶铁顶铁环形顶铁穿墙止水 顶进设备布置图 2 设备安装 顶管设备选定后即开始安装设备，在安装前必须测量好顶管轴线，设备机身 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 专业知识 - 整理分享 WORD格式 - 可编辑 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

4、，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 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。 继续推进顶管机进入土体，根据顶管液压系统的参

5、数，结合理论数据， 顶出推进土压力控制系数。 、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。 、缩回主千斤顶，吊放管节。 、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。 专业知识 - 整理分享 WORD格式 - 可编辑 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，

6、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

7、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。 专业知识 - 整理分享 WORD格式 - 可编辑 6 出土 因泥水平衡顶管机

8、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： 、选择优质的触变泥浆材料，对膨润土取样测

9、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。 、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。 、 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： 膨润土水纯碱CMC稠度 40085062.512-14 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、

10、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。 专业知识 - 整理分享 WORD格式 - 可编辑 为了防止贮浆池内泥浆离析，间歇地对贮浆池内泥浆进行搅拌。 、泥浆的压注方法 切削土壤的刀盘压力可按塔萨基公式计算。在顶进第一节管节时， 即可把正 面土压力调整到最佳值。 具体调定值根据沉降测量反馈数据确定，并上报监理工 程师。 为了使触变泥浆套的压力在停注后不能过快降低，在工作井内注浆总管上设 置单向阀，不使其回浆。泥浆的压注采用在顶管机压浆、管节、中继站等处连续 补浆的方法。对顶管机压浆要与顶进同步，以迅速在管道外围空隙形成粘度高、 稳

11、定性好的膨润土泥浆套。 从机头后第一节管至管道最后一节管，每隔2m安置一圈压浆管道，每个压 浆孔上安装一只1 寸球阀，由橡胶软管与压浆总管相连。 压浆总管是一根2 寸白 铁管，连接压浆泵。在搅拌筒内按一定比例兑水充分拌制，储放24 小时后方可 使用。 压浆按三类，分别控制： 、机尾同步压浆：以形成原始浆套，填充固有间隙。单边间隙为12.5MM。 、沿线压浆：以补充管道不直形成的沿线浆套缺损。 、定点压浆：根据沉降测量反馈数据，对沉降过大处补偿性压浆，以支承 地表荷载。 、注浆设备的选用 在顶进中，选用螺杆式注浆泵。 、泥浆的置换 专业知识 - 整理分享 WORD格式 - 可编辑 全段管道顶进完

12、成后， 立即用水泥浆将润滑泥浆置换出来，以确保管道外围 土体有足够的支撑和减少渗漏水。 8 顶进监控 控制好顶进方向， 确保按设计管道轴线顶进是顶管施工中的核心问题，因此 本工程的测量按照公司施工测量放样复核管理办法执行。具体如下： 顶管前，先根据领桩点， 放出本工程的平面控制点及临时水准点，经三级放 线和复核后方可使用。 在工作井设置管道轴线控制桩和临时水准点、工作井护桩，以便复核顶管轴 线和工作井位置是否移动。 开顶前，准确测量顶管机中心的轴线和标高偏差，并 作好原始记录。 在机具内，要安装倾斜仪传感器， 操作者可以随时得到机头的水平状态，控 制刀盘的旋转方向和纠偏。本项目顶管采用激光全站

13、仪来监控顶进方向。 基坑的导轨尽可能延长至井壁洞口附近。导轨要有足够的刚度， 且安装焊接 牢固。安装后的导轨轴线和标高误差小于2mm；主顶油缸和后座的安装也要满足 牢固的要求，其水平和垂直误差小于10mm。 9 测量与纠偏、顶管测量：采用全站仪和水准仪等仪器。、开始顶第一节管子时，每次顶进 20 50cm，正常顶进时，每次顶进 1m。 校正时，每出土一次测量一次。 、中心线测量： 首先在地面用经纬仪确定顶管方向桩，然后在工作坑边的 两方向桩上挂小线， 其上吊 2 个垂球到工作坑底部， 在工作坑中用激光水准仪照 专业知识 - 整理分享 WORD格式 - 可编辑 准两垂球，读前端的中心尺刻度，若与

14、中心缓缓进行，使管子逐渐复位，不得猛 纠尺的中心刻度相重合，说明其方向准确，否则其差值即为偏差值。 、高程测量：在工作坑内引设水准点，停止顶进，将激光水准仪支设在顶 铁上，测量前端管底高程。 、顶管偏差的校正 顶进中发现与管位偏差10mm左右，即应进行校正。 、穿墙各纠偏阶段要求每顶进10cm 30cm左右测量一次。 、顶管机纠偏应顶进过程中进行，绘制顶管机测点行进轨迹曲线图来指导 纠偏，管轴线偏差不允许大起大落。 、纠偏控制由纠偏千斤顶进行，顶管机共有纠偏千斤顶四个，纠偏角度为 2.5 度，能上下左右四个方位纠偏。一般情况下每次纠偏角度不大于0.5 度，以 适当的曲率半径逐步回到轴线上来，做

15、到精心施工。 、纠偏由激光经纬仪发出的激光束照射在位于钻掘系统的光靶上。根据测 得的偏斜数据， 操纵液体纠偏系统， 使掘进系统前部铰接的机头产生偏摆，从面 实现铺管方向的调节。纠偏分四步进行，如下图， 1、测斜 2、纠偏 3、继续顶进 4、回到正确位置 专业知识 - 整理分享 WORD格式 - 可编辑 10 顶管施工中应注意的问题 针对本工程的特点和难点， 除了注意顶管机具的选择以外，我们还将注意在 顶管施工过程中对一些容易出问题的环节上作好的预防和监控，具体作法主要有 以下几点： 、密切注意主顶油泵压力的变化，随时作好记录， 当发现压力突然上升和 下降时，立即停止顶进，查明原因后再行顶进。 、顶进要连续进行，不得长时间停歇。 、刚开始顶进出洞时就应连续注浆，不能因为初期顶力较小而不注浆，导 致注浆孔被泥土塞满无法形成均匀的泥浆套。 、停止顶进时， 一定要使挖掘面保持一定的压力，防止长时间停歇造成漏 水或土层中泥水流失，尤其是出洞时，更应注意这个问题。 、在掘进过程中，还要注意挖掘面稳定与否， 泥水的浓度和比重是否正常， 进出泥浆是否正常， 防止排泥流量过小或由于粉砂含量过大而造成泥砂在管道中 沉积影响正常顶进。当遇到砂含量增高时，可以适当调整泥浆比例。 、对于阶地、坳沟交界部位的顶管施工，由于土层性