《頂管施工工藝》word版

1、改進市政工程施工工藝記頂管施工頂管施工是一種地下管道施工方法，它不需要開挖面層，并且能夠穿越公路、鐵道、地面建筑物以及地下管線等。隨著頂管不斷發(fā)展，頂管施工技術(shù)已逐步發(fā)展成為一種以氣壓平衡、泥水平衡和土壓平衡為理論基礎的非開挖施工技術(shù)。頂管掘進機形式也得到了進一步細化。目前，頂管施工技術(shù)已成為一種常規(guī)的施工方法被采用，自來水管、煤氣管、動力電纜、通信電纜和發(fā)電廠循環(huán)系統(tǒng)等許多管道也采用了頂管施工技術(shù)。尤其是污水治理工程中頂管施工技術(shù)得到了普遍使用。長距離大口徑頂管、小口徑微型頂管、曲線頂管也得到了長足的發(fā)展，成為頂管家族中的驕傲。在臨汾市污水處理廠改擴建工程截污管道施工過程中，我公司抓住機遇，

2、通過學習考察，將理論和實踐相結(jié)合，改變過去落后的手掘式頂管方法，采用了相對較為先進的擠壓式施工工藝和一系列新的施工設備，大大提高了施工進度、質(zhì)量、安全等各方面要求，實現(xiàn)了長距離大口徑頂管的市政管線施工的目標。一、頂管管材為保證頂管工程的進度、安全、質(zhì)量要求，首先我們對頂管管材上進行了改進，在過去傳統(tǒng)的鋼筋砼頂管管材上增加了鋼承插和橡膠密封圈，有效保證了管道的強度和密閉性。管徑從1米到3.6米全部進行了更新和改進。二、工作坑和接收坑工作坑是安放所有頂進設備的場所，也是頂管掘進機的始發(fā)場所。接收坑是接受掘進機的場所。因此，頂管施工前必須首先在頂管線路上按設計標高修建工作坑和接收坑。根據(jù)設計圖紙要求

3、，在本次工程施工中，全線采用鋼筋砼沉井法。在沉井施工工程中，我公司引進了先進的機械設備長臂挖掘機，有效保證了沉井施工的進度和安全性。1、制作工藝流程：放線基坑開挖夯實基底刃腳磚模安設刃腳鐵件、綁鋼筋井身模板澆筑混凝土養(yǎng)護、拆模拆磚座。2、下沉工藝流程：下沉準備工作設置長臂挖機、排水泵挖土下沉觀測糾偏沉至設計標高、核對標高降水設集水井、鋪設封底墊層綁底板鋼筋、隱檢底板澆筑混凝土。工作坑沿頂管路線前頂方向須設置予留洞口；反向加墊后靠背，圓形井壁或鋼板樁井施工的一般須在井壁和后靠背之間加設后背墻。管道頂進施工工藝頂管掘進機及其頂管施工的主要配套設備 擠壓式頂管施工工藝測量定位設施安裝止水圈后背鐵道軌

4、測量復核機頭入洞開 洞入土正常頂進輸泥水下管頂進機頭出洞開 洞頂出機頭出坑泥漿置換完 成頂管工程力學參數(shù)的確定頂管管道承受的阻力，包括工具管切土正壓力和管壁摩擦阻力，依據(jù)設計要求，在考慮安全系數(shù)及地下工程的復雜性和不可預見因素的前提下，計算最大控制頂力頂力計算：通常確定機械頂管總頂力，使用經(jīng)驗計算方式： P=NGL 其中： G單位長度管體自重（KN/m）N土質(zhì)系數(shù)P總頂力L最長頂距2、頂進設備的選用頂管施工的主要配套設備有主頂設備、基坑導軌、千斤頂、高壓油泵、頂鐵、工具管及運出土設備等。千斤頂是掘進頂管的主要設備，考慮到為避免千斤頂故障而影響工程進度，故采用兩套設備。千斤頂在工作坑內(nèi)的布置采用

5、四臺上下并列式，頂力合力作用點與管壁反作用力作用點應在同一軸線防止產(chǎn)生頂時力偶，造成頂進偏差。根據(jù)施工經(jīng)驗，頂管上半部管壁與土壁有間隙時，千斤頂?shù)闹c作用在管子垂直直徑的上下1/41/5處為宜。高壓油泵由電動機帶動油泵工作，選用額定壓力為62Mpa的ZB-500塞泵，經(jīng)分配器，控制閥進入千斤頂，各千斤頂?shù)倪M油管并聯(lián)在一起，保證各千斤頂活塞的出力和行程。頂鐵是頂進作業(yè)不可卻少的設備，有環(huán)型、U型頂鐵之分，它放置在頂管管材和主頂設備之間，起到將頂力分散并將頂力均勻作用與管材，進而保護管材并延伸主頂設備作用力的作用。起重設備架設在工作坑上空，為的是將頂管管材運到工作坑內(nèi)。注漿設備的采用是頂管施工的

6、重要一環(huán)，在頂進過程通過對含有注漿孔的管道注漿使管道周壁形成環(huán)形的泥漿套，從而降低了頂進阻力，既保護了管材又使得長距離大口徑頂管成為可能。此外，輸土裝置、測量系統(tǒng)、洞內(nèi)通風和照明設施也是施工中不可忽略的環(huán)節(jié)。3、進出洞口措施頂管順利進出洞是頂管成功的基礎，我們考慮到土質(zhì)條件，提出以下進出洞口措施：1）沉井時如造成洞口周圍地基塌陷，應進行回填粘土壓密加固，必要時加以管井降水疏干土體水分。2）為使出洞口在施工中不發(fā)生泥水流失，洞口止水裝置必須良好，必須做到：止水膠圈安裝平整牢固，水密性良好;止水膠圈安裝位置必須與管道在同一軸線。3）為了確保工具管安全進出洞，盡量避免泥水流失，造成地面塌陷，在必要時

7、，我們可以對洞口外的土體采取壓密注漿進行加固。4、觸變泥漿施工觸變泥漿施工是擠壓式頂管區(qū)別于手掘式頂管的核心之處。為了減小管道外壁的摩阻力，一是必須在鋼承口管外壁打蠟（減小管道外壁的摩阻力和防吸水增加壓力）；二是管道外圍壓注觸變泥漿。觸變泥漿壓注力和耗量：觸變泥漿的壓注力應與注入土層的土體壓基本相當或略大，而觸變泥漿的耗量亦應略大于或等于地層土體的損失量。觸變泥漿的配比及拌制：1）根據(jù)以往施工經(jīng)驗及多次試驗，調(diào)整成品膨潤土的配合比；2）泥漿的拌制要均勻。首先將定量的水放入拌和桶內(nèi)，開動拌和機徐徐投入膨潤土，拌和2-3分鐘，繼續(xù)攪拌7-8分鐘，即成泥漿。制成的泥漿排放入貯漿池內(nèi)貯存12小時，使膨

8、潤土、水、堿發(fā)生置換作用，形成穩(wěn)定性良好，且有一定粘度的泥漿，使用時用泵壓至管道外圍。為了防止貯漿池內(nèi)泥漿離析，應間歇地對貯漿池內(nèi)泥漿進行攪拌。3）觸變泥漿的壓注方法：采用在頂管工具管壓漿、中繼環(huán)補漿的方法，對工具管壓漿要與頂進同步，以迅速在管道外圍空隙形成粘度高、穩(wěn)定性好的膨潤土泥漿層。中繼站補漿是在已有泥漿層的基礎上改善泥漿層，補充其損失量。工具管尾部第一壓漿孔后的10m處設置第一道補漿孔，此后每隔6m通過管節(jié)上的補漿孔補漿，以保證管道處圍空隙充滿觸變泥漿，補漿始終要堅持從后向前補壓和及時補漿的原則。對于各層土質(zhì)，特別在夾砂土層施工時根據(jù)其滲透系數(shù)充分考慮泥漿的損失，調(diào)整注漿壓力和注漿量。

9、5、頂管推進1）最大允許推頂力頂管中推頂力不僅受設備的制約，而且受工作井后靠土體穩(wěn)定的允許反力和管材軸向承壓力的限制，因此在頂管施工中允許推頂力應受諸多因素中的最小允許承載力來決定。6、接口安管前再次檢查管子接口的槽口尺寸，橡膠圈和襯板的外觀和質(zhì)地。確認合格后方可使用。接管時可在接口外均勻涂上抹薄層硅油等橡膠無腐蝕性的潤滑材料以減小摩阻力，承插接管時加力要均勻，應保證橡膠圈不移位，不反轉(zhuǎn)，不露出管外，頂管結(jié)束后要按設計要求對管接口進行處理。7、頂管施工頂管施工質(zhì)量的好壞與設備安裝的精確度有直接的關系。安裝前，應根據(jù)已知的控制點、標高，準確無誤地測放出進出洞口的標高和頂管的軸線，并依此測放設備和

10、安裝位置。導軌、千斤頂支架、靠背等設備必須安放準確牢固，以保證頂管的順利進行。1）、準備工作：A、機械頂管后背工作坑驗收合格后，安裝頂管設備，首先安裝后背。（1）機械頂管后背結(jié)構(gòu)為：沉井墻+混凝土+后背鐵。（2）在沉井墻壁前垂直地面放置后背鐵，后背鐵與沉井墻面之間的空隙10cm和預留孔洞以C30素混凝土澆灌填充。（3）頂進坑后背要有足夠的強度，在頂進過程中能承受千斤頂?shù)淖畲笞饔昧Γ?（4）后背墻表面要平順，并且垂直于頂進管道的軸線，避免產(chǎn)生偏心受壓。B、 導軌安裝導軌安裝是頂管施工中一項重要的工作，安裝的準確與否直接影響管道的頂進質(zhì)量。（1）將鋼質(zhì)導軌平鋪于沉井底板之上，測量導軌的中線位置與高

11、程偏差，其允許偏差為： 導軌內(nèi)距：2mm； 中 心 線：3mm； 頂面高程：03mm。兩導軌要平行、等高，其縱坡與管道設計坡度一致；使用30#工字鋼穩(wěn)固導軌，工字鋼一端須牢牢抵在工作坑側(cè)墻上，另一端與導軌焊接，每根導軌不需少3根工字鋼。安裝后導軌要牢固，不得在頂進施工中產(chǎn)生位移，且需設專人經(jīng)常進行檢查；C、止水環(huán)安裝為防止推進機入洞時泥砂涌入工作坑，在頂進方向的墻壁上需安裝止水環(huán)。首先，進行測量，確定止水環(huán)安裝的位置；其次，將止水環(huán)底圈固定到墻壁上，用混凝土封閉底圈與墻壁之間的縫隙；然后，在底圈上固定防水橡膠板；最后，安裝止水圈壓板。在推進機入洞之前才允許將止水環(huán)內(nèi)的墻壁鑿除。D、 掘進機就位

12、用吊車吊裝頂管機，將頂管機放入頂進坑內(nèi)的導軌上，頂管機前端距井壁約300mm。就位后先檢查頂管機的軸線是否與機坑軸線、導軌軸線以及主頂油缸的軸線保持一致，發(fā)現(xiàn)偏差立即調(diào)整。無誤后再進行頂管機電路、油路、注漿系統(tǒng)的安裝調(diào)試。E、 開洞門工具管進洞：開始頂進前，必須對所有設備進行全面檢查，并經(jīng)過試運轉(zhuǎn)無故障后，方可開門進洞。開始頂進前，先在洞口安裝好止水裝置，然后拆除24磚墻封門，隨即推進工具管入洞。工具管進洞時，嚴格控制頂進偏差，10m以內(nèi)中心偏差不得大于0.3cm，高低偏差宜拋高0-0.3cm。若達到上述要求，應拉出工具管，作第二次進洞。F、安裝管節(jié)：管節(jié)安裝前認真檢查，確認質(zhì)量合格后方可使用

13、。管道接口為“F-C”形接口。安裝管節(jié)前，應先安裝止水膠圈，在管節(jié)端面粘貼好松木襯墊，再將管節(jié)吊放在軌道上穩(wěn)好，使管節(jié)插口端對正前管的承口中心，緩緩頂入，直至兩個管節(jié)端面密貼襯墊，并檢查接口密封膠圈及襯墊是否良好，如發(fā)現(xiàn)損壞，應重新安裝，確認完好后方可布置頂鐵。G、工作面工藝：頂進管節(jié)的方向和標高控制，主要取決于挖土操作，頂管工作面上的挖土質(zhì)量不僅影響頂進效率，更重要的是影響質(zhì)量控制。因此，熟練的操作工是重要的技術(shù)力量。H、頂進：頂進施工，應嚴格控制前5m管道的頂進偏差，其左右及高程偏差均不能超過0.3cm，在頂進過程中若產(chǎn)生偏差，應及時糾正。要把較大的偏差作為主要突破點予以糾正。糾偏不得急于

14、求成，應逐步進行，必須堅持“勤測、勤糾”的原則。頂進應與管外圍注漿同步進行，其原則是先注漿，后頂進，隨時頂進，隨時注漿，以保證管外圍充滿泥漿套，充分發(fā)揮減阻和支撐作用。頂進速度一般為3-4cm/min，最大不超過5cm/min。管道頂進到離工作井井壁50cm時，應下管焊接，回程加頂鐵，然后繼續(xù)頂進。8、在頂進時應注意以下幾點1)、隨時注意主泵壓力的變化，當發(fā)現(xiàn)壓力突然上升時，應立即停止頂進，查明原因，以防發(fā)生意外。2)、千斤頂?shù)纳扉L值，不得超過臨界沖程。3)、應連續(xù)頂進，不得長時間停歇。4)、根據(jù)土質(zhì)進行挖土控制，隨挖隨頂，頂進時及時補漿，并注意注漿壓力及注漿量的控制。5)、加強對頂進速度的控

15、制，加強監(jiān)測，及時控制，糾正偏差。6)、停止頂進時，一定要使挖掘面保持一定的壓力，防止土體塌方，尤其是出洞時，更應注意這個問題。7)、在掘進過程中，應注意地下水壓力的變化，及時采取相應的對策，務必使挖掘面保持穩(wěn)定，同時還要注意挖掘面穩(wěn)定與否。為防止突然出現(xiàn)較大地下水造成管內(nèi)施工人員的生命安全，每個工作井內(nèi)頂管施工時必須布置2臺4寸清水泵備用。8)、管內(nèi)通風:頂進距離較長時可能管內(nèi)會有缺氧現(xiàn)象，當頂距超過100m時，需利用離心式送風機向管內(nèi)送風，以確保管內(nèi)施工人員的人身安全。9、頂進監(jiān)控1）、前期測量：頂管前，應在工作井處設置管道軸線控制樁和臨時水準點、工作井護樁，以便復核頂管軸線和工作井位置是

16、否移動。開始頂進前，準確測量掘進機中心的軸線和標高偏差，并作好原始記錄。2）、頂進測量：測量儀器固定安放在工作井的后部千斤頂架子中心，并在工作井內(nèi)建立臨時測量系統(tǒng)。管道頂進過程中必須按要求測量和控制管道標高及中心偏差，并作好記錄。每頂進50cm必須測量一次，每節(jié)管道頂進結(jié)束后時測量管道中心的軸線和標高偏差，記錄交工程師審核確認，測量儀器隨時校正，每一次交接班時必須校正儀器一次。3）、竣工測量：一段管頂完后，應立即在每節(jié)管道上選點，測量其中心位置和管底標高。根據(jù)測量結(jié)果，繪制竣工曲線，以便進行管道質(zhì)量評定。測量地段的沉降。并作好記錄以確定頂管施工對周圍環(huán)境的影響情況。10、頂進后工作A、 管縫封閉頂管施工完成后，需對鋼筋混凝土管節(jié)之間的縫隙進行填充處理，可以使用聚硫密封膏或石棉水泥嵌縫。B、 泥漿置換鋼筋混凝土管縫封閉完成后，對管道外壁進行充填加固，把原注入的膨潤土漿置換掉。使用的泥漿置換材料為水泥加粉煤灰漿，其配比為水：水泥：粉煤灰=6：1：3。由管道內(nèi)部的壓漿孔壓注，注漿次數(shù)不少于三次，兩次間隔時間不大于24小時。將注