顶管电缆隧道工程施工监理(初稿)

1、顶管电缆隧道工程施工监理1顶管工程监理特点电缆线路工程具有维护简单、运行安全可靠等特点，在城市建设中广泛应用，但通道建设已感到越来越困难。顶管是地下通道非开挖施工的一种，它的特点是将通道敷设改明挖为暗挖。减少了对交通、市民正常活动的干扰，减少了不必要的拆迁，减少了对市容和环境卫生的影响。顶管已成为城市地下通道建设中最佳选择之一。顶管电缆隧道建设监理工作有如下几个特点：1、顶管施工是一门涉及知识面广、施工管理要求严、施工作业要求严的综合性施工。现场监理人员相应的知识面应广泛：2、顶管施工有一个最突出的特点就是适应性问题。针对不同的土质、不同的施工条件和不同的要求，须选用与之适应的顶管施工方式，这

2、样才能达到事半功倍的效果。现场监理人员的宜具备岩土专业的知识：3、过去顶管只能顶直线，现在已发展顶曲线，而且曲率半径越来越小。现场监理人员的宜具备较强的测量专业的知识：2监理依据2.1本章所引用的相关规程、规范名称及编号见表（1-1）序号规范名称编号建设工程监理规范GB/T50319-2013电力建设工程监理规范DL/T 5434-2009地下工程防水技术规范GB50108-2001给水排水管道工程施工及验收规范GB50268-2008给水排水工程顶管技术规程CECS_246：2008顶进施工法用钢筋混凝土排水管JC/T 640-2010国家电网公司输变电工程施工安全风险识别、评估及预控措施管

3、理办法国网（基建/3）176-20152.2顶管隧道施工强制性条文规定给水排水管道工程施工及验收规范（GB50268-2008）1、1.0.3 给排水管道工程所用的原材料、半成品、成品等产品的品种、规格、性能必须符合国家有关标准的规定和设计要求；接触饮用水的产品必须符合有关卫生要求。严禁使用国家明令淘汰、禁用的产品。2、3.1.9 工程所用的管材、管道附件、构(配)件和主要原材料等产品进入施工现场时必须进行进场验收并妥善保管。进场验收时应检查每批产品的订购合同、质量合格证书、性能检验报告、使用说明书、进口产品的商检报告及证件等，并按国家有关标准规定进行复验，验收合格后方可使用。3、3.1.15

4、 给排水管道工程施工质量控制应符合下列规定： 1 各分项工程应按照施工技术标准进行质量控制，每分项工程完成后，必须进行检验； 2 相关各分项工程之间，必须进行交接检验，所有隐蔽分项工程必须进行隐蔽验收，未经检验或验收不合格不得进行下道分项工程。4、3.2.8 通过返修或加固处理仍不能满足结构安全或使用功能要求的分部(子分部)工程、单位(子单位)工程，严禁验收。2.3顶管隧道施工安全管理规定1、隧道施工应设双回路电源，并有可靠切断装置。照明线路电压在施工区域不得大于36V，成洞和施工区以外地段可用220V。2、隧道施工范围内必须有足够照明。交通要道、工作面和设备集中处并应设置安全照明。3、动力照

5、明的配电箱应封闭严密，不得乱接电源，应设专人管理并经常检查、维修和养护。4、隧道施工应采用机械通风。当主风机满足不了需要时，应设置局部通风系统。5、隧道内通风应满足各施工作业面需要的最大风量，风量应按每人每分钟供应新鲜空气3m3计算，风速为0.120.25m/s。6、顶管机头重如大于300kN，吊装方案须经专项论证(建设部87文)7、顶管工程施工方案须经专项论证(建设部87文）3顶管法隧道施工监理工作流程流程 监理控制要点施工准备1查阅地勘报告 2参加设计、图纸会检3参加论证会 4测量控制网及高程点复核5施工方案审查6测量专项方案审查7顶管供应商资质审查及管节性能检测8进场材料检查9测量器具及

6、压力表检查1工作井验收 2检查轨道安装 3后座安装检查 4后座千斤顶安装检查 5洞口止水装置安装检查 顶进设备安装 顶管机井内就位1见证顶管机安装及调试1出洞加固区域实施效果检查2顶管机姿态控制 3防顶管机磕头及后退措施检查 顶管机出洞 管节顶进1顶力及控制压力设定 2管节测量 3中继间设置 4减阻技术控制 5地面沉降控制 6曲线顶管方向控制1管节及橡胶止水带进场验收2橡胶止水带安装后检查 3接口检查 管节拼装1进洞加固区域实施效果检查2顶管机姿态检查3接收基座检查 3防顶管机磕头措施检查 顶管机进洞1砂浆配合比检查2置换量检查泥浆置换外观检查 管缝处理4顶管法隧道施工监理准备（勘察设计阶段、

7、方案审查、顶管机选型）4.1一般规定1、熟悉工程路径穿越河流、周边建（构）筑物状况、地下管线情况、道路交通状况等，对重点部位（地下燃气管道等）加强监控。2、熟悉顶管隧道施工图设计文件，学习相关规程、规范，工程监理规定。3、审查顶管工程施工技术方案、质量安全措施并监督技术交底工作。4、审查电工、测工、机械操作工等特殊工种上岗证件有效性。5、检查施工机械、工器具配备是否符合施工技术方案要求，机具维护保养工作状态是否正常，安全系数应符合规定。6、审查管节供货的生产厂家资质，审查质量证明文件、数量清单、自检结果、复试报告等质量证明文件。7、审查测量仪器精度和计量认证合格文件。8、检查进场管节、橡胶止水

8、带的出厂合格证、进场试验报告应符合规定。9、检查施工现场布置应合理，水、电、路三通是否到位、机械到位、材料堆放、安全设施应规范齐全、布置有序。10、详细了解施工段的工程地质和水文地质情况，必要时应进行补充地质勘察。11、对工程影响范围内的道路、交通流量、地面建（构）筑物及文物等进行现场踏勘和调查，对需要加固或基础托换的建（构）筑物应作详细的调查；必要时应作鉴定，并提前做好施工方案。12、审查施工组织设计及施工方案，特殊地段的施工必须编制专项方案，如穿越江河、穿越文物等。4.2顶管机的种类与选型4.2.1顶管机的种类顶管施工中最为流行的有三种平衡理论：气压平衡、泥水平衡、土压平衡理论目前常用的顶

9、管为土压平衡顶管和泥水平衡顶管。A、泥水平衡顶管，就是以含有一定量粘土的且具有一定相对密度的泥浆水充满掘进机的泥水仓，并对它施加一定的压力，以平衡地下水压力和土压力的一种顶管施工理论。泥浆水在挖掘面上能形成泥膜，以防止地下水的渗透，然后再加上一定的压力就可平衡地下水压力，同时也可以平衡土压力。泥水平衡顶管施工对泥水管理这一环节要求比较高，进水必须是比重在1.031.3之间的泥水而不允许用清水。 优点： （1）适用的土质比较广，最适用的土质是渗透系数小于10-3cm/s的砂性土。 （2）地面沉降较小，挖掘面稳定，土层损失小。 （3）施工速度较快，弃土采用管道运输，可以连续出土。 缺点： （1）弃

10、土的运输和存放都比较困难。 （2）大直径泥水平衡式顶管，因泥水量大，作业场地大，不宜在人口密集、道路狭小的市区采用。 （3）大部分渗透系数大的土质要加黏土、膨润土和CMC等稳定剂，稍有不慎，容易塌方。 （4）黏粒太多的土质，泥水分离困难，成本高。 （5）不适用于有较大石块或障碍物的土层。B土压平衡顶管，就是以掘进机舱内泥土的压力来平衡掘进机所处土层的土压力和地下水压力的顶管理论。 优点： （1）适用的土质范围广，最适用土质为软黏土、粉质黏土以及部分粉质黏土。增加添加剂后，可适用于砂性土、小粒径的砾石层。但施工成本高。 （2）能保持挖掘面的稳定，地层损失小，从而减小了地面沉降，可用于地面沉降较小

11、的场合。 （3）可以在较薄的覆盖层下施工，最小覆盖层为0.8倍的工具管外径。 （4）弃土为干土，运输、处理都比较方便。 缺点： （1）在黏粒含量较少的土层、砂砾层施工，则必须添加黏土或土体改良剂，这样就提高了施工成本。而且砾石的粒径必须小于螺旋输送机内经的1/3。 （2）开挖面遇到较大的障碍物则无法处理。 （3）在砂性土层施工，地下水位较高时，要防止螺旋输送机出泥口喷涌。4.2.2顶管机的选型顶管施工能否顺利进行最主要取决于四个基本要素：首先必须要有详细的地质资料：其次必须要针对该地质资料选好适用的顶管机：第三必须选择好对应的施工工艺：第四必须要有一批训练有素且有高度责任心的施工人员。顶管机选

12、用的基本原则1、 适应性原则如果选用的顶管机不能与施工条件相适应，所导致的后果将是不堪设想：轻者将影响施工的进度，重者可能顶管施工失败。（1） 与土质相适应：顶管机都是有一定范围的，有的适用于软土，有的适用于砂砾，没有一种是万能的。（2） 与设计条件相适应：这里是指设计图纸中的要求和规定。（3） 与地面条件相适应：地面建筑物、公路、铁路、大堤、驳岸等要求顶管机施工过后的地面沉降小。（4） 与地下条件相适应：是否有地下水、地下构筑物、各种公用管线、桩基和可能遇到的其他障碍物。2、可靠性原则（1）顶管机设计的可靠性：这是决定顶管机质量的关健，由于环境因素对人和顶管机产生的影响，发生错误的可能性必然

13、存在，所以选择顶管机必须充分考虑易使用性和易操作性。(2)顶管机的耐用性：产品使用少故障、寿命长就是耐用性。 （3）设备的可维修性：当顶管机发生故障后，要求能够很快地通过维护或维修排除故障。3、安全性原则由于顶管机是在地下作业的一种特殊机械，施工作业有一定的危险性。（1） 机械的安全性：一般来说，顶管机的操作越容易，发生人为失误或其他问题造成的故障和安全问题的可能性就越小。（2） 应对外部条件的安全性：在穿越河流时选用不需要人在管道内作业的遥控顶管机，比较安全。4、经济性原则（1）顶管机的性价比高：（2）顶管机的适用范围广：（3）顶管机的施工速度快、施工质量高：（4）弃土处理容易且处理成本低。

14、 顶管机选型参考表 使用条件 顶管机类型机械式顶管机加泥土压式普通泥水式直径（mm）2000以上大直径12001800中直径1000以下小直径×顶距（m）1000m超长距离3001000m长距离300m以下一般距离覆土深度（D）5.0以上深覆土2.05.0一般覆土1.252.0浅覆土黏性土有机土N值=0 土 质黏土N值0-10粉质黏土N值10-30砂性土粉砂N值10-15松软砂土N值10-30固结砂土N值30砂砾土松软砂砾N值10-40密实的砂砾N值40含卵石砂砾N值卵石层N值×岩土硬土N值50软岩抗压强度15MPa地下水无×渗透系数（m/s）1.0×1

15、0-3渗透系数（m/s）1.0×10-7地面沉降要求很高510mm较高1050mm一般50mm以上超过管外径六分之一粒径以上的障碍物××注：1、标有者，为首选适用：标有者，为次选适用：标有者，为有条件（即采取一定的辅助措施后）适用：标有×者，为不适用： 2、D-代表所顶管段的外径（mm）。5. 施工阶段及监理控制要点5.1、工作井验收5.1.1、工作井最小长度要求（1）当按顶管机长度确定时，工作井的最小内净长度可按下列公式计算:Ll1+l3+k式中L工作井的最小内净长度（m） l1顶管机下井时最小长度（m） l3千斤顶长度（m） k 后座和顶铁的厚度及安

16、装富余量（m）（2）当按下井管节长度确定时，工作井的内净长度可按下列公式计算：Ll2+l3+l4+k式中 l2下井管节长度（m） l4留在井内的管道最小长度（m）（3）工作井的最小内净长度应按上述两种方法计算结果取大值。5.1.2、工作井最小宽度要求（1）浅工作井内净宽度可按下列公式计算： B=D1+（2.02.4）式中 B工作井的内净宽度（m） D1管道的外径（m）（2）深工作井的内净宽度可按下列公式计算：B=3D1+（2.02.4）5.1.3、工作井深度要求工作井底板面深度应按下列公式计算： H=Hs+D1+h式中 H工作井底板面最小深度（m）Hs管顶覆土层厚度（m）h管底操作空间（m）

17、钢管可取0.70.8m；玻璃钢夹砂管和钢筋混凝土管等可取0.40.5m。5.2、导轨安装控制要求（1）导轨是在基础上安装的轨道，一般采用装配式。管节在顶进前先安放在导轨上。在顶进管道入土前，导轨承担导向功能，以保证管节按设计高程和方向前进。导轨应选用钢质材料制作，其安装应符合下列规定：a.两导轨应顺直、平行、等高，其坡度应与管道设计坡度一致。b.导轨安装的允许偏差应为：轴线位置：3mm；顶面高程：0+3mm；两轨内距：±2mm；c.安装后的导轨必须稳固，在顶进中承受各种负载时不产生位移、不沉降、不变形。d.导轨安放前，应先复核管道中心的位置，并应在施工中经常检查校核。（2）导轨应选用

18、钢质材料制作，导轨安装完毕后需在预留洞口内安装副导轨，副导轨的轴线以及高程均要与主导轨保持一致，此副导轨用于防止机头进洞后低头。（3）两轨道之间的轨距B可以根据公式求得：式中：B基坑导轨两轨之间的宽度，m；D0顶进管道外径，m；D 顶进管道内径，m。5.3后座墙控制要求(1) 后座墙是顶进管道时为千斤顶提供反作用力的一种结构，有时也称为后座、后背或者后背墙等。在施工中，要求后座墙必须保持稳定，一旦后座墙遭到破坏，顶管施工就要停顿。后座墙的设计要通过详细计算。（2）后座墙的最低强度应保证在设计顶进力的作用下不被破坏，并留有较大的安全度。要求其本身的压缩回弹量为最小，以利于充分发挥主顶工作站的顶进

19、效率。在设计和安装后座墙时，应使其满足如下要求： 要有充分的强度 ：在顶管施工中能承受主顶工作站千斤顶的最大反作用力而不致破坏。 要有足够的刚度 ：当受到主顶工作站的反作用力时，后座墙材料受压缩而产生变形，卸荷后要恢复原状。 后座墙表面要平直： 后座墙表面应平直，并垂直于顶进管道的轴线，以免产生偏心受压，使顶力损失和发生质量、安全事故。材质要均匀 后座墙材料的材质要均匀一致，以免承受较大的后坐力时造成后座墙材料压缩不匀，出现倾斜现象。后座墙体壁面应平整，并与管道顶进方向垂直；垂直度不大于0.1%H，水平扭转度不大于0.1%L。（“H”为后座墙高度，“L”为后座墙长度。）5.4、主顶油缸及油泵站

20、控制要求5.4.1千斤顶的安装应符合下列规定：（1）千斤顶宜固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点应在管道中心的垂直线上；（2）当千斤顶多于一台时，应取偶数，应规格相同，行程同步，每台千斤顶的使用压力不应大于其额定工作压力，千斤顶伸出的最大行程应小于油缸行程10cm左右。当千斤顶规格不同时，其行程应同步，并应将同规格的千斤顶对称布置；（3）千斤顶的油路必须并联，每台千斤顶应有进油、退油的控制系统。5.4.2、油泵安装和运转应符合下列规定：（1）油泵宜设置在千斤顶附近，油管应顺直、转角少；（2）油泵应与千斤顶相匹配，并应有备用油泵；油泵安装完毕，应进行试运转；（3）顶进开始时，应缓

21、慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进；（4）顶进中若发现油压突然增高，应立即停止顶进，检查原因并经处理后方可继续顶进；（5）千斤顶活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快。5.5、洞口止水装置安装控制顶管过程中，管节与洞口之间有一定的间隙。此间隙如果不封住，地下水和泥砂就会从该间隙中流到井中，轻者会影响工作井的作业，严重的会造成洞口上部地表塌陷，甚至会造成事故，殃及周围的构筑物和地下管线的安全，顶管过程中洞口止水是一个不容忽视的环节。（P42）1-预埋钢环 2-压板 3-橡胶圈 4-安装钢环 5-混凝土管 6-井壁 主要由预埋钢环、压板、橡胶圈和安装钢环四大部分组成。具体做法是先找准

22、中心位置，安装钢环与预埋钢环焊接。在安装钢环上焊有数根安装橡胶圈和压板用的螺栓。压板上开有长槽，这样压板就可沿洞口直径方向移动，从而可以调整由于顶管与洞口止水圈之间的不同心而造成的止水圈橡胶板的外翻，用复式橡胶止水，根据水头压力可以用一层三层来选择，而且既能平面止水又能轴线止水。缺点是在施工中，会因磨损严重而失去止水效果，且不易更换。橡胶质量要求较高，具体要求是：拉伸量>300%，肖氏硬度50±5度范围内，还要具有一定的耐磨性和较大的扯断拉力。 5.6顶管机的安装和调试控制（1）顶管机安装前应作一次安装调试，油管安装前应清洗，防止灰尘等污物进入油管，电路系统应保持干燥，机头运转

23、调试各部分动作正常，液压系统无泄漏。（2）顶管机的尺寸和结构应完全符合实际工程要求，在吊装前应做详细的检查。(3)在吊装顶管机时应平稳、缓慢、避免任何冲击和碰撞。(4) 顶管机安放在导轨上后，应测量前后端中心的方向偏差和相对高差，并作好记录，顶管机的接触面必须相互吻合。(5)将顶管机和电路、油路、水路、气压、泥浆管路和控制系统等进行逐一连接，要求个部件安装正确、连接牢固、不得渗漏，要求安装后对个分系统进行认真检查和试运行，达到正常运转。(6)顶管机下坑后，刀盘应离开封门1m左右，放置平稳后重测导轨标高，高程误差不应超过5mm，然后开始凿除封门，封门应尽量凿除干净，不要遗留块状物，使掘进机刀盘贴

24、住前方土体。5.7 进出洞口土体加固控制为防止进、出洞口开启时，工作井或接收井外壁土体及地下水大量涌入进内，洞门开启前必须对工作井及接收井外侧土体进行加固。常见加固的方法为，高压旋喷桩、深层搅拌桩、压密注浆、双液注浆。无论采用哪种加固方法都必须保证洞口外侧的地下水和泥土不涌入井内。顶管出洞加固强度不宜过高，一般无侧限抗压强度为0.8MPa就足够了，但是加固的土体强度应该比较均匀，且具有良好的抗渗性能。5.8出洞的顶管机姿态控制1、 基坑导轨精度高，轴线与设计值一致：2、要保持开挖面的土体稳定，只有稳定的开挖面才能使得的顶管机的导向正确：3、出洞顶管机姿态主要是通过调整主顶油缸的编组实现的：4、

25、出洞过程中应可能做到连续慢速顶进。 5.9防顶管机磕头及后退措施控制 1、在洞内下部填上一些硬粘土或者采用低标号混凝土在洞内下部浇一块托板，把顶管机托起：另一种做法是在洞内再预埋一副短的延伸导轨，它可把顶管机托起： 2、把顶管机与前几节管节用拉杆连接起来： 3、调整后座主千斤顶的合力中心，一定发现下磕趋势立即用底部的千斤顶进行纠偏； 4、在洞口两侧各安装上一只手拉葫芦，当主顶油缸回缩前，设法用手拉葫芦把最后一节顶管或顶管机拉住不让它后退， 5.10顶进时顶力及控制压力的设定 顶管施工时，施工单位采用多少顶力应受到设计允许顶力的制约，设计单位应根据计算，提供工作井的允许顶力和顶管管材的允许顶力，

26、供顶管单位选择顶管的顶力设备参考。 顶力计算的理论公式 给排水工程顶管技术规程（CECS246：2008）和顶管工程施工规程（DG/TJ08-2049-2008）中采用的公式 P=D1Lfs+PF P计算的总顶力(kN) D1管道外径（m） L管道的顶进长度（m） fs管道外壁与土的平均摩阻力（kN/m2）见附表二 PF顶管机的迎面阻力（kN）见附表一此公式目前比较通用，适用于使用减阻泥浆的顶管、补助将则不适用。 顶管机的迎面阻力公式 附表一顶管机端面常用机型迎面阻力公式式中符号刃口机械式人工挖掘式PF=（Dg-t）tRt 刃口厚度（m）喇叭口挤压式PF=/4Dg2(1-e）Re 开口率网格挤

27、压式PF=/4Dg2aRa 网格截面参数可取a=0.61.0网格加气压气压平衡式PF=/4Dg2(aR-Pn）Pn 气压（kN/m2）大刀盘切削土压平衡式泥水平衡式PF=/4Dg2rsHSrs 土的重度（kN/m3）HS 覆土深度（m） 注：1、Dg 顶管机外径（m） 2、R 挤压阻力（kN/m2），可取R=300500kN/m2 3、当人工挖掘。机顶和机侧可以超挖时，PF=0 触变泥浆减阻管壁与土的平均摩阻力fs 附表二土的种类软黏土粉性土粉细土中粗砂 触变泥浆混凝土管2.05.05.08.08.011.011.016.0钢管2.04.04.07.07.011.010.013.0注：1、玻璃

28、纤维增强塑料夹砂管可参照钢管乘以0.8系数2、当触变泥浆技术、管壁与土之间能形成稳定连续泥浆套，不论土质均取fs=0.20.5：3、采用其他减阻泥浆的摩阻力应通过试验确定：4、遇软黏土时，可取软粘土的下限。 曲线段顶力估算 曲线顶管与直线顶管相比有两个不同：接头有转角、管节上的顶力与管节不平行。就是这一原因造成了曲线顶管的顶力有别于直线顶管。Pn=P0×1-(cosa - r.sina)n+fk.DL D管道外径（m） P0起始段的顶力(kN) Pn第n段的顶力(kN) n管段数量r管壁与土的摩擦系数a顶力与管端的夹角 fk管壁与土的平均摩阻力（kN/m2） 5.10.1 圆形工作井

29、在顶力作用下，土体的允许顶力Ptk必须满足下式要求 Ptk（0.8Epk-Eep.k） Epk=3/4rhffpk Eep.k=3/4rhffep.k hf 顶力距刃脚底的距离（m） Eep.k 沉井前方主动土压力合力标准值（kN） r 沉井外壁半径（m） Epk 沉井后方被动土压力合力标准值（kN） fep.k 最大主动土压力（kN/m2） Ptk 顶力标准值（kN） fpk 最大被动土压力（kN/m2） 考虑合力作用点可能不一致的折减系数 =（hf -hf -hp）hf 5.10.2 矩形工作井在顶力作用下，后背土体允许顶力必须满足下式要求 Ptk（0.8Epk-Eep.k） Eep.k

30、沉井前壁板上主动土压力合力标准值（kN） Epk 沉井后壁板上被动土压力合力标准值（kN） 考虑合力作用点可能不一致的折减系数 =（hf -hf -hp）hf 5.10.3 混凝土管顶管传力面允许最大顶力Fdc=feAp×0.5123÷5rQd Fdc -混凝土管道允许顶力设计值（N）1 -混凝土材料受压强度折减系数，可取0.902 -偏心受压强度提高系数，可取1.053 -材料脆性系数，可取0.85fe -混凝土受压强度设计值（N/mm2）Ap -管道的最小有效传力面积（mm2）rQd -顶力分项系数，可取1.3传力面是指管接头之间相互接触的最小接触面积备注：顶进长度不超

31、过百米，公式中0.5系数可以调到0.8，允许顶力可提高60%.长距离顶管不能调高。5.10.4 钢管顶管传力面允许最大顶力Fds=fsAp×0.5134÷rQd Fds-钢管管道允许顶力设计值（N）1 -钢管受压强度折减系数，可取1.003 -钢材脆性系数，可取1.004 -钢管顶管稳定系数，可取0.36：当顶进长度<300m，穿越土层又均匀时， 可取0.45fs -钢材受压强度设计值（N/mm2）当总顶力超过工作井允许顶力管材允许顶力时，应设置中继间。5.10.5 曲线顶管允许顶力接头开口长度为Z的允许顶力为：P=n1(m1-m2)+n2(m3-m4) n1=2&#

32、215;ómax(R-Z)/2R-Z n2=2×ómax/2R-Z m1=1/2（R-Z）2RZ-Z2 sin-1(1-Z/R)+/2R2 m2=1/2（R-Z）(R-b)2 -(R-Z)2 +(R-b)2sin-1(R-Z/R-b)+/2 m3=(2RZ-Z2 )3/3m4=(R-b)2 -(R-Z)23 /3如果Z<b 则：m2=1/2(R-b)2，m4=0 如果Z>2R-b且Z2R，则：m2=0，m4=0如果Z=0，则P等于无间隙接头“设计允许顶力”图王代兵45.10.6 控制压力的设定 PAPPP PA 主动土压力（kPa） P 控制压力（kP

33、a） PP 被动土压力（kPa） 主动土压力PA 为： PA=rh.tan2(450-/2)-2c.tan2(450-/2) PP=rh.tan2(450/2)-2c.tan2(450/2) r 土的重度（kN/m3） h 覆土深度（m） 土的内摩擦角（0） c 土的内聚力（kPa） 由于主动土压力和被动土压力之间的压力值范围较广，同时又由于土压力值的变化是一个非常复杂的过程，并且，在计算主动土压力和被动土压力时会因为选取的各种参数不准确就很容易造成误差。常用的控制压力取值方法是在顶管机所处土层的静止土压力的基础上，规定一个上限和下限，具体计算公式为： P=K0 .P0 K0 静止土压系数（砂

34、性土取0.250.33，黏土取0.330.7） P0 垂直土压力（kPa） P0= rh r 土的重度（kN/m3） h 覆土深度（m）备注：在实际施工过程中，每一顶的控制压力除了计算外还需在顶进时实测，然后拿实测数据与计算的做比较，修正计算值。5.11顶管测量直线顶管A前期准备5.11.1 为保证测量精度建议施工单位在工作井周围在布设两个间距200m控制点：（此点宜到当地测绘部分购买）见图一5.11.2 依据工作井周围布置的两个控制点将顶管轴线投放到工作井冠梁上：见图二5.11.3 将全站仪架设在C点，将顶管轴线反向延伸线CD投放到井底及井壁上：见图三5.11.4用鉴定后的钢尺，挂重锤10K

35、G，用两台水准仪在井上井下同步观测，将高程传至工作井下固定点，最大高差误差不大于1mm，整个管段施工过程中，高程传递至少进行三次：见图四B主要测量方法 由于传统的顶管测量方法激光经纬仪的激光束发射距离只能达到约300m，300m以后激光束开始减弱，随着顶进距离的变远激光也随之分散最后到完全没有因此对进行长距离顶管的测量造成了不便，使用以往的传统测量方法已不能满足要求。对于此项问题宜制定了两种测量方法 （一）管道前进300m时依然使用以往的传统测量方法（激光导向法）见图五 测量原理：（1）在工作井内管道顶进轴线方向上架设一台激光经纬仪，并要求底座平台只能与工作井底板单独连接，除此之外不能与其它任

36、何设备有接触，以免其它设备的震动或移动导致底座平台的震动这样会间接导致激光经纬仪的不稳定从而导致测量数据的不准确。（2）激光经纬仪经过人工的测量和计算发出一束与管道设计轴线一致的激光直接打到机头测量光靶上，由于机头和管节在顶进时都在不断的向前移动这束激光在机头和管节移动的同时是稳稳的跟踪测量光靶，这样在顶进过程中可以在测量光靶上直观的看出机头的前进方向是否按照管道设计轴线顶进，若发现有偏差机头操作人员可以及时依据测量光靶上的偏差数据来进行反向纠偏。（二）当顶进超过300m时应在管内设置测站用全站仪采用导线法测量，此方法测量时间在管节顶进停止后进行。测量原理：（1）在管道内架设全站仪，井内E点（

37、已知点）架设棱镜，在须检测的管节F点架设棱镜，利用E点（已知点）坐标，通过全站仪测出管节F点实测坐标。（2）在管道内架设水准仪，井内E1点（已知点）为后视点，在须检测的管节F点架设塔尺，利用E1点（已知点）高程，通过水准仪测出管节F点实测高程。将高程和轴线偏差值，分别告诉机头操作人员在下次顶进时进行反方向纠偏操作：见图六曲线顶管曲线顶管测量分简单测量和复杂测量。所谓简单测量是指全站仪设在工作井内就可以进行全程测量的状态。所谓复杂测量就是全站仪在工作井内无法通视，须在管内设测的测量。简单测量（附图一）1、 全站仪安装在工作井内的测量基准点A：2、距离L0为A到管内要测点Q之间距离：3、角a0为全

38、站仪从A点向管内Q点测得的与测量基准线IP1之间的夹角：4、直线Ld1为A到开始曲点BC1之间的距离：5、被测点Q的x坐标为：x=L0cosa0-Ld1:6、被测点Q的y坐标为：y=L0sina0:7、被测点Q与设计中心线的误差d为：d=R1-x2+(R1-y)2：8、d为正值偏右、d为负值偏左。复杂测量（附图二、三）管内设一个测站 1、全站仪安装在工作井内的测量基准点A：2、距离L0为A到管内测站P1之间距离：3、角a0为全站仪从A点向管内测站点P1测得的与测量基准线IP1之间的夹角：4、距离L1为P1到所需测的Q点之间距离：5、角a1为全站仪从P1点向A对准后再转到Q点测得的AP1延长线与

39、P1Q之间的夹角：6、被测点Q的x坐标为：x=L0cosa0-Ld1+L1cos（a0+a1）:7、被测点Q的y坐标为：y=L0sina0+L1sin（a0+a1）:8、被测点Q与设计中心线的误差d为：d=R1-x2+(R1-y)2：9、d为正值偏右、d为负值偏左。管内设二个测站P1 P2为两个测站，第一个测站前的测量与管内设一个测站时一样。P2点为第二个测站。 1、全站仪安装在工作井内的测量基准点A：2、距离L0为A到管内测站P1之间距离：3、角a0为全站仪从A点向管内测站点P1测得的与测量基准线IP1之间的夹角：1、距离L2为P2到所需测的Q点之间距离：5、角a2为全站仪从P2点向P1对准

40、后再转到Q点测得的P1P2延长线与P2Q之间的夹角：6、被测点Q的x坐标为：x=L0cosa0-Ld1+L1cos（a0+a1）+L2cos（a0+a1+a2）:7、被测点Q的y坐标为：y=L0sina0+L1sin（a0+a1）+L2sin（a0+a1+a2）:8、被测点Q与设计中心线的误差d为：d=R1-x2-(R1-y)2：9、d为正值偏右、d为负值偏左。测量相关规定：1、施工过程中应对管道水平轴线和高程、顶管机姿态等进行测量，并及时对测量控制基准点进行复核；发生偏差时应及时纠正：2、顶进施工测量前应对井内的测量控制基准点进行复核；发生工作井位移、沉降、变形时应及时对基准点进行复核：3、

41、管道水平轴线和高程测量应符合下列规定：1)出顶进工作井进入土层，每顶进300mm测量不应少于一次，正常顶进时，每顶进1000mm，测量不应少于一次： 2)进入接收工作井前30m应增加测量,每顶进300mm,测量不应少于一次: 3)全段顶完后,应在每个管节接口处测量其水平轴线和高程,有错口时,应测出相对高差: 4)纠偏量较大、或频繁纠偏时应增加测量次数: 5)测量记录应完整、清晰:4、距离较长的顶管，宜采用计算机辅助的导线法(自动测量导向系统)进行测量：在管道内增设中间测站进行常规人工测量时，宜采用少设测站的长导线法，每次测量均应对中间测站进行复核：5、曲线顶进时顶管机位置及姿态测量海米不应少于

42、1次：6、曲线顶管每顶入一节管，其水平轴线及高程测量不应少于3次： 5.12中继间设置的相关控制中继间是长距离顶管中必不可少的设备，通过增加中继间的方法，就可以把原来需要一次连续顶进几百米或几千米的长距离顶管，分成如干个短距离的小段来分别加以顶进。常用的中继间为钢管中继间，常用的中继间油缸为活塞式双作用油缸。中继间油缸行程基本上为300500mm之间。当主顶的实际推力达到最大设计值得50%时，须安放第一个中继间。当主顶的实际推力达到最大设计值得60%时，必须启用第一个中继间。第二台以后的中继间安放的时间：每当主顶实际推力达到最大设计值得70%时，须安放一个中继间。当主顶实际推力达到最大设计值的

43、80%时，须启动该中继间。中继间的间距为：L=P-PF/fs D1 P计算的总顶力(kN) D1管道外径（m） fs管道外壁与土的平均摩阻力PF顶管机的迎面阻力5.13减阻的控制 （1）长距离顶管施工中，降低顶进阻力最有效的方法是进行注浆。使管周外壁形成泥浆润滑套，从而降低了顶进时的摩阻力。 （2）顶管触变泥浆一般以膨润土为主要材料，CMC（粉末化学浆糊）或其他高分子材料等为辅助材料的一种混合溶液。 触变泥浆的性能要求 性能要 求胶体性能泥浆胶体率98%，成胶后不析水触变性能高剪切低黏度，低剪切高黏度，剪切稀释指数达6.0PH值PH值610范围内均可发挥增稠作用分散性能在2800r/min转速

44、下，搅拌10min,即成均匀的泥浆胶体，陈放过夜后，泥浆胶体充分膨胀，呈现较高的胶体黏度，具备良好的生物化学稳定性和热稳定性 触变泥浆的使用方法 项目方法选材选用品质好、蒙脱土含量较高的膨润土，使用前应测定胶质价配合比按管道周围土层的类别、膨润土的性质以及触变泥浆的技术指标施工时顶管采用触变泥浆套法，一般在下管前，应预先在管壁上留出注浆孔、储备足够的泥浆。管前可加一超前环，以形成1020mm的超挖量为触变泥浆层施工后根据需要将水泥砂浆或粉煤灰水泥砂浆压入管外壁与土层之间，将触变泥浆置换出来，以起到减少地面沉降的作用 （3）顶管施工中浆液的作用：减阻作用，将顶进管道与土体之间的干摩擦转换为液体摩

45、擦、减少顶进的摩阻力填补作用，浆液填补施工时管道与土体之间产生的空隙支撑作用，在注浆压力下，减少土体变形，使管洞3.1、浆液套的形成及减阻机理 注浆时，从注浆孔注入的泥浆首先填补管节与周围土体之间的空隙，抑制地层损失的发展。泥浆与土体接触后，在注浆压力的作用下，注入的浆液向地层中渗透和扩散，先是水分向土体颗粒之间的孔隙渗透，然后是泥浆向土体颗粒之间的孔隙渗透：当泥浆达到可能的渗入深度之后静止下来，短时间内泥浆会变成凝胶体，充满土体的孔隙，形成泥浆与土壤的混合体：随着浆液渗透越来越多，会在泥浆与混合体之间形成致密的渗透块，随着渗透块的增多，在注浆压力的挤压作用下，许多的渗透块相互粘结，形成一个相

46、对密实、不透水的套状物，即泥浆套。泥浆套能够阻止泥浆继续渗入土层，留在管道与泥浆套的空隙之间，在自重作用下，泥浆先流到管道底部，随后向上涨起。当管洞充满泥浆时，顶管周围被膨润土悬浮液包围，受到浮力作用，至少部分漂浮，有效重量减少，摩阻力减少。 3.2、浆液渗流距离 膨润土泥浆渗入土层的孔隙内，充满孔隙并继续流动，其流速取决于孔隙的横断面与泥浆的流变特性。土体孔隙将对泥浆的流动产生阻力，在克服流动阻力的过程中，泥浆压力与地下水压力之差即压浆压力将随着渗入的增加而成比例地衰减。每一种压浆压力都有一个完全确定的渗入深度，即渗流距离。浆液渗流距离相当于泥浆套厚度。 泥浆在土体中渗流距离计算公式公式特点

47、S=d10p/3.5s考虑粒径及压力S=d10p/s×n/1-n×f考虑孔隙率nS=d10p/2s 引用德国标准DLN-4126(1986年) S-渗流距离 d10-有效粒径，即小于该粒径的土颗粒质量占总质量的10%f-考虑土体中渗流路径的尺寸和弯曲程度的因素，一般为0.3s泥浆的流动阻力3.3、填补及支撑机理由于管径差以及纠偏操作会使管道与土体之间产生空隙，周围土体要填补这些空隙，进而产生地面沉降。当后续管节随顶管机一起向前顶进时，会对周围土体产生剪切摩擦力，产生拖带效应，使得土体产生沿管道顶进方向的移动：当更换管节停止顶进时，土体会产生部分弹性回缩，向顶进的反方向移动。

48、合理的注浆可以减小这些土层运动。从注浆孔注入的泥浆会填补管节与周围土体之间的空隙，进而形成泥浆套。由于顶管机的开挖会对管道周围土体产生扰动，使部分土体结构遭到破坏而变成松散土体。在注浆压力作用下，泥浆套能够把超过地下水位、压力的液体压力传递到土体颗粒之间，成为有效应力压实土体。同时，泥浆的液压能够起到支撑管洞的作用，使其稳定，不让土体坍塌到管道上，从而减少地面沉降。（4） 注浆工艺及管理 注浆应该分为三条线，主要目的是在管外壁形成完整的触变泥浆套。4.1、机尾同步压浆同步压浆的目的是为了及时填充机头与管节之间的空隙及纠偏产生的空隙，在泥土接触管节前先一步填满空隙，建立泥浆套，软性土或纠偏动作小

49、时少些：砂性土或纠偏动作大时就多些。同步注浆，首先要装压力表，控制好注浆压力。在每节管子开顶时打开机尾球阀之前先确定机尾的泥浆压力表是否已建立起压力，以确保将夜通达。只有当沿线所有管节上的补浆球阀全部关闭，而机尾的同步压出球阀开启时，才能保证机尾处定点定量地同步压浆。4.2、沿线补浆沿线补浆的目的是对管外壁渗透到土层中造成的泥浆套缺损进行修补。需逐一开启、逐一关闭，切忌浆液单侧、大量分布。沿线补浆一般23节管节设置一个断面，与同步注浆应分开。4.3、洞口注浆管节进入洞口时应立即注浆，否则土体会坍塌而裹住管节。4.4、注浆质量的控制为使注浆产生良好效果，保证注浆质量，对注浆每一个环节都需严格控制

50、。 注浆质量控制项目控制要点浆液质量控制1、 膨润土应取样测试。主要指标为造浆率、失水量和动塑比：2、 对膨润土进行过筛处理，清除其中的砂子、水泥、石块等杂物，保证注浆顺利，减少注浆泵堵塞磨损：3、 一般情况下，现场按重量进行泥浆配制，所有的主要材料包括：膨润土、水、Na2CO3和CMC，有时也可以加入其它掺合剂，如废机油、粉煤灰和其它高分子化合物等。材料的配比通常为：水：土=（45）：1 土：掺合剂=（2030）：14、 泥浆6个指标性能：a.比重：用于顶管施工的泥浆比重通常为1.1-1.16g/cm3。b.静切力：测定静切力一般用1min和10min两个标准的终切力，一般很小，约100Pa

51、左右，在实际顶管施工中可以不予考虑。c.粘度：现场施工一般采用漏斗粘度，用漏斗粘度计进行测量，单位是秒（s）。顶管施工采用的触变泥浆粘度较大，一般大于30s。d.失水量：顶管泥浆失水量要求较小，大于25cm3/30min，不宜用于顶管施工。e.稳定性：指泥浆性能保持不变的持久性，以24小时后从泥浆中离析出来的水分与原体积的比作为稳定指标。用于顶管的泥浆要求无离析水。h.PH值：在钢管顶进中，PH值<10，以防对钢管腐蚀：5、 浆液要充分搅拌，让其充分进行水化反应：6、 贮浆池上设置防雨装置，防止雨水对浆液黏度的影响：7、 在注浆过程中，应尽可能使浆液均匀地分布于管道的外表面，对于注浆压力、浆液的粘度和用量要经常进行检查：8、 对于浆液难以到达区域，可在切削刀盘位置或顶管机的尾部