顶管拉管施工工艺及施工方法.docx
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顶管拉管施工工艺及施工方法
标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
顶管拉管施工工艺及施工方法
顶管、拉管施工工艺及施工方法
1、工具管选型
（1）根据福州市勘测设计院提供的地质资料，本工程LG—06标段顶管、拉管推进主要穿越（3）淤泥及（4）粉质粘土层，外壁与土体间将产生单位摩阻力，沉井工作坑基础持力层可置于（4）粉质粘土中，局部可置于（3）淤泥，但应采用抛石挤淤法进行适当处理。
由于存在（3）淤泥软弱层，施工时应注意护壁和排水。
因此我公司选用泥水式顶管、拉管掘进机头。
该工具管适用此种土质，该机形对地下特殊地质构造如水包、暗滨等具有很强的适应能力。
（见下图：
顶管、拉管施工工艺图）。
（2）泥水式顶管、拉管的特点：
a、适用的地质范围较广，如遇地下水压力高以及地质变化范围大的土质条件。
b、可以保持挖掘面的稳定，对周围土层的影响比较小。
c、与其它类型顶管、拉管相比，泥水顶管、拉管的推力比较小，最适宜长距离顶管、拉管。
d、工作井内作业环境较好，如挖掘面稳定，不太会造成地面沉降而影响交通及各种公用管线的安全。
2、砼管材与接口形式
本工程按设汁选用管材为T形接口形式，管材可承受最大顶力应大于3000KN。
管材进场必须为合格产品，施工技术专人过检，尺寸、外观不合格要求退场。
3、顶进设备
（1）主顶千斤顶采用15台200KN油缸，行程1.5米，油缸安装要垂直于后背平行于导轨，使顶进受力点和后背受力保持良好状态。
弧型分力环，整体后背均按3000KN顶力配备。
通风设备，电力照明设备配齐，管内照明用36伏低压安全电压。
（2）中继间安装，根据主顶系统，工作井和管材的最大承受推力，工作井设计最大顶力2000KN,一次顶进不能完成，而设置数量、位置按顶力计算安排，中继间油缸安装。
中继间设计安装200KN油缸。
Φ800中继间安装油缸12台，每套最大推力2400KN；Φ1200中继间安装油缸18台，每套最大推力3600KN；Φ1400中继间安装油缸21台，每套最大推力4200KN。
中继间制做要严格按设汁要求，内径误差±1.5mm，与中继间连接管材采用特殊管材，入场时要加强检验，符合设计要求方可使用。
油缸要在安装前认真查验保养。
在安装中继间环密封时，要粘结牢固，在止水带外表面均匀涂满润滑油，以减少磨损。
4、顶进总推力计算和继间设置
（1）F＝F1+F2
F—总推力；F1—顶管、拉管机头迎面阻力；F2—顶进阻力
（2）F1=π/4D2K0rH
D—管外径；K0＝r（H+2/3D1）tg（450+?
/2）—静止土压力系数；
r—土的天然重度（取16KN/M3）；H—管顶土层厚度；
（3）F2＝πDfL
D—管外径；f—采用注浆工艺的摩阻系数（此处取4KN/M2）；L—全部顶进长度；
（4）计算不同直径工具管迎面阻力F1
Φ1000F1=÷4××16×+2/3××tg2（450+150/2）=（KN）
Φ1400F1=÷4××16×+2/3××tg（45°+15°/2）=
（5）计算不同直径顶管、拉管摩阻力F2
Φ1000：
顶进长度L=211.01m；
F2＝××4×＝（KN）
F2＝××4×＝（KN）
Φ1000总推力F＝+＝（KN）增加一套中继间
中继间设置在实际施工操作中，要根据顶进过程中的工作压力适当调控合理安排中继间放置位置，避免造成不必要的损失。
5、泥浆减阻措施
顶进时采用泥浆减阻，是降低顶进阻力的最有效方法。
触变泥浆的配方和性能指标
配方
膨润土
纯碱
掺加剂
漏斗粘度（秒）
视粘度CP
失水量ml
终切力
（达因/mm3）
比重
稳定性
A浆
12%
6%
CMC
适量
36
9
130
0
注浆压力：
大于地下水压，注浆量为建筑空隙的6～8倍。
注浆方法是由地面液压注浆泵，通过2”注桨管路压送到各注浆孔。
砼管注浆孔为设计预留孔。
在顶进时每3节安放一节有孔砼管，注浆孔在管头cm4个均布，通过Φ1橡胶支管接入，在所有注浆孔内要设置球阀，橡胶支管和接头的耐压为2Mpa，注浆要在管道推进时，这样可以在管外壁形成泥浆套，起到减阻降压的作用。
6、泥水输送与排放
泥水管路系统是泥水顶管、拉管中的重要环节，它包括泥水钢管、泥水软管、各种阀门、流量计和压力表、排水泵等（见下图）。
泥浆排放采用集水池沉淀方法二次处理，达标排放，沉淀土方运至弃土场。
7、顶管工作坑布置
（1）导轨安装
测量放样按设计顶管轴线、高程。
用经纬仪定位，中线位移左右不大于3mm，高程误差+3mm–0。
安装时导轨与底板预埋铁焊牢，并与井壁支撑加固，确保导轨在受撞击的条件下不移动，不变形。
（2）主顶油缸安装：
安装要水平且平行于顶进轴线，受力点要正确。
高程和平面误差小于20mm。
（3）后背安装：
整体式后背，按顶力900KN配备。
安装要求，垂直度为后背高度H=％H，水平线与中心线的偏差，导轨长度L＝0．1％L。
后背与后背井壁之间的空隙用细石砼浇筑密实，确保后背顶进时不移位及传递顶进全部顶力。
8、洞口止水：
根据设计预留法兰，在法兰上安装工作井洞口止水装置止水法兰。
止水法兰密封为橡胶止水法兰。
安装时要与顶进管边同心。
安装误差小于20mm。
（洞口止水装置见下图）
9、顶管、拉管进出洞口地基加固措施
1）顶管、拉管进出洞口措施是施工成败的关键。
在进出洞口先进行压密注浆地基加固，（工作井加固范围为L×B×H＝5m×4m×4.5m＝90m3，接收井加固范围为L×B×H＝2.5m×4m×4.5m＝45m3，以保证施工时顺利进出洞口，此外在进出洞口过程中还应保留喷射井点降水措施作备用。
2）压密注浆施工
注浆浆液采用普通硅酸盐水泥浆，水灰比，外掺2％水玻璃及2％膨润土，水泥掺量8％。
a.压密注浆施工工艺
对于不宜用清水冲洗的场地，可考虑用纯水玻璃或陶土浆灌满阀管内。
b.施工方案
（a）因压密注浆影响半径为600mm，有效半径为500mm。
故确定布孔的排距和孔距均为lm。
（b）注浆采用先从外围，后内部的施工方式，以防止浆液流失；
（c）改进注浆喷头，将常规直喷式改为滤网式喷头旨在增加注浆压力，扩大有效半径，增加水泥浆的渗透力。
（d）每孔注浆时，自下而上远段注浆，每次拨管间距≯0.5m，注浆压力为～孔MPa。
（e）先将注浆管压入土层至设计深度，然后接上压浆机，边向上拔起注浆管边向土层内注浆。
通过控制注浆量和注浆压力来达到设计要求。
10、顶管管内通风：
该顶管、拉管工程为长距离顶管，管径小，在管道推进大于80米至100米，设置通风管道，采用1寸木橡胶管安置于管侧壁，出风口设置在机头操作间顶管主坑安置空压机送气，确保施工安全。
11、顶管、拉管工程测量：
（1）顶进导向是顶管、拉管工程的重要环节之一。
首先将设计顶进轴线用经纬仪放样于井下作好标记，每顶进50米要对轴线进行复核，确保正常顶进的轴线正确。
（2）顶进控制测量采用激光经纬仪，在初顶阶段要随时监控工具管在正确轴线上稳步推进，每顶进20cm测量一次，严格控制工具管姿态，发现误差及时调整，初顶阶段控制不少于20M。
在正常顶进阶段每顶进50cm进行测量，并做好测量记录，在顶时发现误差较大时要加强测量。
在终顶阶段距接收井约15米左右要对顶进中心轴线复核，确保顶管、拉管出洞顺利。
（3）沉降观测点布置：
每井之间在顶进前要布设沉降观测点20米布设一点，做好标记。
在沉井周围加密布设。
在顶进过程中发现地面沉降隆起及时调整顶进压力和速度。
（4）置换泥浆措施：
在顶进结束时根据设计要求对顶进管边外壁进行纯水泥浆置换，使顶管、拉管周围土体强度得以加强。
置换水泥浆时，将浆管接入管两侧注浆孔，并将注浆孔打开，自机头至工作井方向依次注入水泥浆。
注意控制注浆量。
12、保护地面构筑物的措施
在顶进时，为更好的发挥泥水平衡顶进的优势，具体格施是：
（1）在顶管、拉管接进民房或河道之前要加强地面上的建筑物及地表变化的观测，每次顶进时观测机头压力变化及土质变化、保证压力处于平衡状态下工作，确保安全通过河底。
如发现路面有隆起、下陷，随时调整推进速度和顶力，保持机头前进与土压力平衡，达到不扰动管外四周的原状土，使路面不隆起、不下陷，起到保护建筑物和河床的目的。
（2）通过对土压力的理论计算来指导施工，其计算公式如下：
被动土压力Pp=RHKp+2C（Kp）1/2；主动土压力Pa＝RHKa-2C（Ka）1/2
主动土压力Pa＝RHKa-2C（Ka）1/2；R—土壤容重KN／M3
R—土壤容重KN／M3
H—伏土高度M；Kp—被动土压力系数
Ka—主动土压力系数；C—土壤的粘聚力
（3）在顶进过程中根据理论计算和实际监测进行操作。
让每个操作人员都了解到当管道压力小于主动土压力时，地而就会下陷。
当推力大干被动土压力时，地面就会隆起。
要保持主动土压力Pa＜推力K＜被动土压力Kp，即掘进机处于平衡条件时，地面不沉陷也不隆起。
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