泥水平衡式顶管主要施工方法方案Word文档格式.docx

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导轨承托顶管机、顶进环、中继顶、混凝土管节，导轨顶部设内、外两副轨道作顶管机、中继顶、混凝土管节的承托及导向之用，外轨作顶进环往复行走之用，因此导轨应具足够的强度和钢度。

本工程导轨由型钢和钢板焊接而成，在工作井底板基础上事先预埋钢板，预埋钢板的位置与导轨相吻合，以便导轨与之焊接。

预埋钢板上的锚固钢筋要焊牢并有足够的锚固强度，导轨安装后，还应在两侧用型钢支撑好，必要时再浇混凝土，确保导轨在受撞击力的作用下，不走动、不变形。

4.2.3油缸架

油缸架是拼装式结构，主顶油缸架的安装必须定位准确，保证油缸受力点的位置正确，其高程和平面安装误差<

5mm。

4.2.4承压壁

管节顶进时，油缸的反力通过钢后靠均匀地传递到工作井井壁上，避免井壁受力不均或局部受力过大造成井壁结构破坏，本工程的承压壁设计先用混凝土浇平，然后用钢板紧贴在混凝土上。

4.2.5顶环

由顶环和顶座组成，顶环用螺栓固定在顶座上，顶座底设有滚轮，可沿底架上的外侧轨道往复运行，顶进时，油缸将顶环顶入混凝土管节尾部，与管节端部环垫板相贴，起对向和导向作用，并传递油缸顶力，均匀作用在砼管节。

4.3顶进施工工艺

4.3.1顶管工艺原理

敷设管道前，先建造一个工作井和一个接收井。

在工作井内的顶进轴线后方，按需要对称布置若干只主千斤顶，将需要敷设的管节，放在千斤顶前面的导轨上，主千斤顶推进时，以机头开路将管节压入土中，一根管节被压入土中后，吊入下一管节连接，继续顶进，反复循环顶进至预定长度，管道敷设完成。

4.3.1工艺流程

顶管施工工艺过程分为顶进设备安装和顶进施工两大部分。

（1）设备安装：

整套顶管机械由顶管机头（含纠偏系统）、主千斤顶系统、触变泥浆系统、承力钢构件等组成。

安装分井内、井外两部分。

设备安装工艺流程如下图所示：

泥水平衡式顶管施工中流体循环示意图

设备安装工艺流程框图

①安装洞口止水圈

洞口止水圈由个法兰盘和橡胶止水板组成。

洞口止水圈的中心必须与所顶管子的中心轴线一致。

②安装导轨

导轨安装在混凝土基础面上，导轨按管道设计高程、方向及坡度铺设，导轨定位后必须稳固、位置正确，在顶进中承受各种负载时不移位、不变形、不沉降。

③安装后靠背

后背需要承受和传递全部顶力，因此必须具有足够的强度和刚度。

利用沉井作后靠，先将预留的洞口用砖封堵，然后浇注混凝土后背墙，并安装钢后背。

④安装主顶设备

主顶设备是指安装在承压壁前方，使顶管掘进机和管道管节向轴线方向顶进的加力组合装置。

顶进时可在组合千斤顶架上安装四只主千斤顶，四台千斤顶应共同作用，规格一致，行程同步，每台千斤顶的使用压力不大于额定压力，油路必须并联，每台千斤顶均备有独立的控制阀，千斤顶伸出的最大行程应小于油缸行程的10㎝左右。

油泵站设置在主千斤顶的附近，油路安装应顺直，减少转角，接头不漏油。

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；

⑤机头吊装就位

顶管机的尺寸和结构应符合要求，先在地面上对整机作详细检查，然后用25T的吊车把顶管机平稳、缓慢的吊到导轨上。

掘进机安放在导轨上后，测定前后端的中心方向偏差和相对高差。

调整后应使掘进机机体与滑轮接触密实，保证滑轮的受力均匀。

并对掘进机的电路、油路和操纵设备进行逐一连接，各部件连接牢固，无跑、冒、滴、漏现象，各部分分别调试并进行全面的试运行。

⑥起吊设备

起吊设备采用16t吊车。

吊车正式作业前应试吊，吊离地面10cm左右时，检查重物捆扎和制动性能，确认安全后方可起吊；

下管时工作坑内严禁站人，当管节距导轨小于50cm时，操作人员方可近前工作；

严禁超负荷吊装。

⑦供电设备

供电设备除提供所有动力电源以外，还需提供工作坑及周围地面的照明。

由于顶进周期短，因此，在井上安装一只配电箱供电。

接到管内的电缆有防水接头，并悬挂在管壁上，管内照明采用36V低压电。

⑧注浆设备

注浆设备由搅拌筒和膨化池、注浆泵组成。

膨润土经搅拌筒搅拌进入膨化池静置后，由注浆泵注入管道内。

注浆前，应通过注水检查注浆设备，确认设备正常后方可灌注；

注浆压力可按不大于0.1Mpa开始加压，在注浆过程中的注浆流量、压力等施工参数，应按减阻及控制地面变形的量测资料调整。

每个注浆孔宜安装阀门，注浆遇有机械故障，管路堵塞，接头渗漏等情况时，经处理后方可继续顶进。

⑨液压设备

液压设备是为主顶油缸和中继站油缸提供压力油的油泵，油泵设置在地面上。

油泵安装完毕，应进行试运转。

顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常顶进速度顶进；

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；

千斤顶活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快；

（2）、顶进施工：

顶进施工全过程包括挖掘、进排泥、泥水处理、顶进、测量、纠偏等工序。

①　挖掘、进排泥

顶管掘进机正常工作时，刀盘按预先设定的压力紧贴在被切削的土体断面，在后方顶力作用下一方面旋转切削土体，一方面向前推进维持土体的平衡。

切削下来的土进入掘进机泥水仓，然后从排泥管中被排除。

②　顶进

当管节安装完毕后，安放顶铁，随着工具管的前进，顶进系统将一节一节的钢筋混凝土管顶入，开始时先压缩后背和压紧顶铁，然后才顶进管节。

当千斤顶活塞杆外伸到临界长度，立即关闭油泵，停止顶进，退回活塞杆，然后安装顶铁继续顶进。

当顶完一节管时，即顶到留在导轨上的管节长度约为0.4～0.5米时，无论千斤顶是否出程完毕都要停止顶进。

此时退回千斤顶行程，拆除顶铁，准备安装新管节，并抓紧时间测量。

③　测量

工程中常采用经纬仪进行简洁有效的地面控制测量，使地面控制测量中的误差趋进1cm，水准点控制网则利用工地附近的国家水准点布设水准网，直接引入工作井内。

本工程的地下导向采用JDB激光经纬仪，由一束红色的激光直指机头尾部的光靶，在顶进的过程中，操作者随时可以得到偏差值，保证顶管方向控制的精确度要求。

在布置工作井后方的测量仪基座时，避免由于顶进时沉井受力而使得仪器基座产生移动或变形，如果仪座发生微小位移，应及时对轴线和标高进行调整。

在机头内，安装有倾斜仪传感器，操作者可以随时掌握机头的水平状态并指导纠偏。

如果管径较大，另设垂球和坡度板测得机头倾角。

一般的，轴线方向可以通过激光经纬仪控制，标高的控制则应通过水准测量仪测量。

应频繁、及时、准确地进行测量，作好完整清晰的记录，以便较快发现管道的偏移，纠正之，保证管节位于设计的轴线上。

当第一节管就位于导轨上以后即进行校测，符合要求后才开始顶进。

在工具管刚进入土层时，应加密测量次数，每顶进30㎝，测量不少于一次，进入正常顶进作业后，每顶进100㎝测量不少于一次，每次测量均应以测量管子的前端位置为准。

测量高程使用水准仪，转动测量用垂球，控制测量及轴线校核测量采用全站仪，顶进中频繁的轴线测量采用激光经纬仪监测。

用激光经纬仪测量时，在工作坑内安装激光发射器，按照管线设计的坡度和方向把发射器调整好，同时管内装上接受靶，靶上刻有尺度线，当顶进的管道与设计位置一致时，激光点直射靶心，说明顶进质量好，没有偏差，如果激光点偏离靶心，则有偏差，需要纠偏。

每顶进50米时，用全站仪进行一次校核，以确保顶进轴线按设计方向顶进。

测量应建立地面、地下测量控制系统，控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核、易于保护处。

顶管全过程应控制工具管前进的方向，并根据测量结果分析偏差产生的原因和发展趋势，确定纠偏的措施。

全段顶完后，应在每个管节借口处测量其轴线位置和高程，有错口时，应测出相对高差。

④　纠偏

顶管开始出洞的方向尤为重要。

基坑的道轨尽可能延长到井壁洞口的前端，道轨要有足够刚度，且安装焊接牢固，安装后的道轨轴线高程误差小于2mm。

主顶油缸和后座的安装也要满足牢固的要求，水平和垂直误差小于10mm。

由于在起始推进阶段，机头的方向主要通过主顶油缸进行控制的。

所以，一方面要减慢主顶的推进速度，另一方面要不断的调整油缸编组和机头纠偏。

在每一项工程开始之前，我们必须先进行设备安装调试，并制定坡度计划。

该坡度计划可以对设计坡度线加以调整，以方便施工最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。

在管道顶进过程中，采用四组纠偏油缸联接形成液压纠偏系统，除了系统用溢流阀以外，均采用叠加阀，叠加阀不但可控制四组油缸的各种动作，而且可以限制每台油缸的背压。

所以，该纠偏系统的动作十分可靠，操纵又非常方便。

在操纵台上进行纠偏操作时，油缸只能编组动作，即每相邻的一只油缸都可以编成一组。

上下两组油缸编成组后可控制掘进机的高低，左右两组油缸编成组后可控制掘进机的左右方向，任何一只油缸都不能单独动作。

顶进过程中，由于工具管迎面阻力分布不均、管壁周围摩擦力不均及千斤顶顶力的细微差别，可能导致工具管前进的方向发生偏移或旋转。

为保证质量，必须“勤顶、勤纠”。

纠偏应该在顶进中采用小角度进分若干次进行，顶进纠偏必须勤测量，多微调，纠偏角度应保持10～20′，不得大于1°

。

纠偏方法采用以下几种：

（a）挖土校正法：

即通过在不同部位增减挖土量来达到纠偏的目的。

校正误差范围一般在10㎜～20㎜，多用于粘土或地下水位以下的沙土中。

（b）强制校正法：

当偏差大于20㎜时，可用圆木或方木顶在管子偏离中心的一侧壁上，另一端装在垫有钢板或木板的管前土壤上，支架稳固后，利用千斤顶给管子加力，使管子得到校正。

（c）若工具管旋转，宜采用挖土方法或改变切削刀盘的旋转方向，或在管内相对于机头旋转的方向增加配重。

⑤顶进施工工艺流程

顶进施工工艺流程

⑥泥水处理

在泥水平衡顶管施工中，泥水的处理相当繁琐，主要表现在泥水的运输中，为不污染环境，可通过顶管中沉淀池的作用，将泥与水进行分离，清水抽进管道循环运用，其泥浆用泥浆车装车后外运。

4.4顶管施工的其它技术

4.4.1触变泥浆减阻技术

（1）由于顶进距离长，随着顶进长度的增加，摩阻力也跟着增大，所需的顶力也增大，为了减小顶力，延长顶距，在顶进管道的外壁涂上触变泥浆以减小摩阻力。

当所顶进的管道的周边与土层之间有着一个很好的浆套把管子包裹起来时，泥浆才能有较好的润滑和减摩作用。

它的减摩效果可以达到综合摩阻力比没有注润滑浆的低一倍半以上。

要使注入的浆液随着管道顶进形成完整的初始浆套，并且每顶进一定的距离应能够得到补充。

这些与注浆孔的形式、布置的位置、注浆泵的选用和注浆的压力有关。

注浆系统分为机头同步注浆和管道补浆两部分，采用同一根管和同一种浆液配方，在本工程中，采用膨润土触变泥浆，在地面压浆站配置好后，通过液压注浆泵压入输浆总管及管节上设置的环形分管，注入至顶管机及管节的各个注浆孔形成管节外围泥浆套。

触变泥浆不仅要搅拌均匀，且拌和好的泥浆存在储浆池静置十余小时才可以灌注。

（2）注浆孔的布置按管道直径大小确定，每个断面设3～5个，并具备排气功能，相邻断面上的注浆孔可平行布置或交错布置；

先在掘进机后部及每向后2m布置一组，共布置三组。

这三组注浆孔最为重要，在顶管掘进机顶进时随顶随注，使顶管掘进机后部在顶进中即形成完整的浆套，填充并支撑由于顶管掘进机外径大于管道外径所留下的注浆空隙。

以后每隔6m布置一组注浆孔，这些注浆孔主要起补浆作用。

（3）触变泥浆的配合比应根据管