顶管施工常见的几种土质及顶管工程施工方案Word格式.docx

1、强风化岩是指风化很强的岩石，此种土质的组织结构已大部分破坏，矿物成分已显著变化，含有大量黏土质黏土矿物。风化裂隙很发育，岩体被切割成碎块，干时可用手折断或捏碎，浸水或干湿交替时可较迅速地软化或崩解。用镐或锹可挖掘，干钻可钻进。5、微风化及中风化岩： 微风化岩是指岩质新鲜，表面稍有风化迹象的岩石，强度大于50Mpa，硬度很高的岩石。在此地层中顶进较困难，而且一般顶进距离超过100米时需要更换刀头。中风化岩较软，其组织结构部分破坏。矿物成分发生变化，用镐难挖掘。以上介绍了常见的几种土质，从N值为3-40的土质都有。这就需要针对不同的土质情况选用不同类型的顶管掘进机。对于淤泥质黏土，由于其土质较软，

2、切削容易，因此我们可以选用以下所介绍的各种掘进机，对此我们先介绍多刀盘土压平衡式顶管机。多刀盘土压平衡顶管掘进机把通常的全断面切削刀盘改成四个独立的切削搅拌刀盘，所以它尤其适用于软粘土层的顶管。如果在泥土仓中注入些粘土，它也能用于砂层的顶管。另外，由于此机采用了先进的土压平衡原理，因此，采用此机进行顶管施工后，对地面及地下的建筑物、构造物、埋设物的影响较小。用它可以安全地穿越公路、铁路、河川、房屋以及各种地下公用管线。其最小复土深度可以相当于一倍管外径左右。从无数的施工实例证明，用此机进行顶管施工作业，不仅安全、可靠，而且施工进度快、效率高。与单刀盘土压平衡掘进机相比，此机具有价格低廉、结构紧

3、凑、操作容易、维修方便和质量轻等特点。另外，它排出的土可以是含水量很少的干土或含水量较多的泥浆。它与泥水式顶管施工相比，最大的特点是排出的土或泥浆一般都不需要再进行泥水分离等二次处理。施工占地小，对周围环境污染也很少。它与手掘式及其他形式的顶管施工相比较，又具有适应土质范围广和不需要采用任何其他辅助施工手段的优点。如采用输土泵的方式出土，顶进效率也很高，平均24小时可顶进15-20米。但是它的缺点也很明显，由于不是全断面切削，切削不到的部分只能通过挤压进入机头，因此迎面顶力较大，只适合于软土地质情况下施工，如需穿越建筑物、构造物、埋设物等对地面沉降要求很小的情况可采用刀盘可伸缩式泥水平衡掘进机

4、，此种机头的刀盘是一个直径比掘进机前壳体略小的具有一定刚度的圆盘。圆盘中还嵌有切削刀和刀架。刀盘和切削刀架之间可以同步伸缩，也可以单独伸缩。而且，不论刀盘停在哪一个位置上，切削刀架都可以把刀盘的进泥口关闭。刀盘加压装置是安装在主轴中的油缸，刀架伸缩油缸则安装在刀盘加压装置的上方。刀盘可伸缩式掘进机的工作原理如下：刀盘前土压力过小时，它就往前伸；刀盘前土压力过大时，它就往后退。刀盘前伸时，应减小进泥口开度并加快推进速度；刀盘后退时，应加大进泥口开度并降低顶速。这样，就可使刀盘前的土压力控制在设定的范围内。使用此种掘进机地面隆沉极小，优秀的操作人员可使地面隆沉控制在10mm以内。由于采用了泥水作为

5、运输介质，在顶进的过程中无需停顿出泥，因此它的顶速也很快，24小时可顶进20-30米。缺点也很明显：由于进泥口开度限制，在含有直径大于6cm砾石的土层中无法施工。对于易产生流沙现象的砂性土可根据其含水量及其标准贯入度选用不同类型的掘进机，当标准贯入度较小时可选用多刀盘土压平衡式掘进机，当标准贯入度较大时，除多刀盘土压平衡式掘进机以外的以上各种掘进机都适应此种土质。对于地质为黄土的情况下我们可采用单刀盘土压平衡式掘进机和偏心破碎泥水式掘进机。单刀盘土压平衡顶管掘进机有以下优点：1.适用的土质范围非常广。2.施工后地面沉降小。3.弃土的处理比较简单。4.可在复土层仅为管外径0.8倍的浅土层中施工。

6、5.有完善的土体改良系统和具有良好的土体改良功能。6.开口率达100，土压力更切合实际。对于地质为强风化岩的情况下我们可采用偏心破碎泥水式掘进机。此机种与普通泥水掘进机的最大不同点是其头部。壳体内的泥土仓是一个前面大、后面小的喇叭口，喇叭口的内壁是用耐磨焊条堆焊的一圈环形焊缝。安装在壳体泥土仓内的是一个前面小、后面大的锥体，锥上也堆有一环环形焊缝。切削刀呈辐条形焊接在该锥体上，且略微向前倾斜。刀盘的正面焊有坚固而且耐磨的切削刀头，所有这些构成一个刀盘。这样，在掘进机工作时，刀盘一边旋转切削土砂的同时还一边作偏心运动把石块轧碎。被轧碎的石块只有比泥土仓与泥水仓联接的间隙小才能进入掘进机的泥水仓，

7、然后从排泥管中被排出。另外，由于刀盘运动过程中，泥水仓和泥土仓中的间隙也不断的由最小变到最大这样循环变化着，因此，它除了有轧碎小块石头的功能以外还始终能保证进水泵的泥水能通过此间隙到达泥土仓中，从而保证了掘进机不仅在砂土中，即使在黏土中也能正常工作。一般情况下，刀盘每分钟能旋转45转，每当刀盘旋转一圈时，偏心的轧碎动作达20-23次。由于此机型有以上这些特殊的构造，因此它的破碎能力是所有具有破碎功能的掘进机中最大的，破碎的最大粒径可达掘进机直径的40%45%之间，破碎的卵石强度可达200Mpa.此机型的第一个特点就是它几乎是全土质的掘进机。它可以在N值从015的黏土，N值150的砂土以及N值1

8、050的砾石层等所有土质中使用，而且推进速度不会有太大的变化。它的第二个特点是破碎粒径大，可达掘进机直径的40%45%之间。它的第三个特点是施工精度高，施工后的偏差极小。它的第四个特点是由于有偏心运动，进土的间隙又比较小，即使用清水作为进水，也能保持挖掘面的稳定。它的第五个特点是可以进行长距离顶进，也可用于曲率半径比较小的曲线顶进。它的第六个特点是施工速度快，每分钟可进尺100mm180mm之间。它的第七个特点是结构紧凑、维修保养简单、操作方便。无论在工作坑中安装还是在接收井中拆除都很方便。如顶进管道轴线附近可能存在大的石块，桩基础等不明障碍物。我们采用排障方便、成本低廉的敞开式掘进机。地下水

9、位较高的话可采取井点降水等辅助施工方法。另外，对于含水量较少并且N值大于18的黄土和强风化岩，也可采用敞开式掘进机顶进。敞开式掘进机在类似于农田对地面沉降要求不严格的情况下也可采用。此种机型的缺点是顶速慢、遇到流沙土层难以控制出土量，因此沉降也是大于以上几种顶管掘机的。网格水冲式掘进机具有土压式以及泥水式顶管机的优点，这种掘进机头在遇到障碍物时工人可进入泥水仓排除障碍物，而且由于采用水力出泥，顶进速度也不受出泥速度的影响，因此当土质条件较好时是一种经济实用的掘进机。但这种掘进机也有它的局限性，首先要求土质比较软，土体的孔隙比要小，而且要求有足够的清水作为水源，泥浆处理以及用电量都很大，使用成本

10、较高。当遇到沙土层时，由于沙土的透水系数很大，用于平衡正面土压力的气压很容易从沙土的间隙泄露，因此也就很难做到平衡，因此在沙土中顶进沉降很难控制。中风化岩以及弱风化岩条件下如果地下水含量较高就只能采用岩盘顶管机了。该机型的刀头类似于牙轮钻，可以在岩石中顶进，也是一种全土质的机型，但该机种的造价很高，而且目前在国内是一项空白。天津市南水北调中线滨海新区供水一期工程输水线路工程（第9标段）顶管工程施工方案编制：审核：审批： 北京XX水务建设有限公司20 年4月26日一、概述本标段顶管工程包括直顶钢管5条，分别为迎水道-地铁三号线穿越/红旗南路延长线穿越、津港运河-津淄公路穿越、友谊南路穿越。采用直

11、接顶入输水钢管的顶管形式穿越。二、直顶钢管技术要求主坑内焊接的每道环缝均应拍X光片检验，待接头处内外防腐固结后方可施顶；各环、纵缝皆为一类焊缝，X光评片I级焊缝率不得低于80%，其它不得低于级焊缝标准。三、顶管施工1.现场勘察顶管施工前，对现场调查研究，探明有关水文、地质、有关构筑物、地下管线及障碍物情况，必要时进行坑探。2.做好外联顶管施工前，与相关管理单位联系，取得施工许可证明资料。严格按照设计及现行给排水管道工程施工及验收规范进行施工。3. 机头选型根据地质报告，并结合本公司的施工经验，顶管机头决定采用气压平衡网格（水冲）式机头进行施工。该机头在顶进过程中，通过气压平衡正面土压稳定机头，

12、减少外部土体对周围地面的影响。 4.顶进设备及顶进工艺4.4.1主顶采用4台200吨台千斤顶作为主顶。千斤顶动力由油泵提供。千斤顶后端用道木和分压环将反力均匀作用于工作井，前端顶进分压环，顶铁将顶力传至管节。分压环制作具有足够的刚性，与管端面接触相对平整，无变形。4.4.2接口管节接口主要由外套环（钢套环）橡胶止水带和软土衬垫组成。钢套环在加工处至现场运输吊装过程中不能变形，接口不损坏，以确保管节在对接过程中，橡胶带不移位、不翻转，确保管节的密封性。同时，钢环套在进场前还必须做好防腐处理。橡胶止水带应保持清洁、无油污，并存放在阴暗处，防止老化。施工中，将橡胶止水带用强力胶水粘贴于混凝土管口凹槽

13、处，并粘贴牢固，在管节对接前涂无腐蚀性润滑油以减少摩阻，防止止水带翻转、移位和断裂。软木衬垫采用多层胶合板（厚度1cm左右），将其夹于前后管节钢套环间，以均匀管节间的相互作用力，减少接口损坏。管道顶通后，管道须作内接口处理，将管节间的胶合板凿至同样深度（深度23cm即可），并用沥青弹性嵌缝膏或水泥砂浆抹平。4.4.3顶管施工测量及测量纠偏方法4.4.3.1测量仪器轴线测量采用2激光经纬仪、高程测量采用DS3水准仪。4.4.3.2顶管施工测量（1）顶管轴线的布设根据招标文件上提供的城市坐标点连接出洞井和进洞井之间的进、出洞门的两点坐标及高程，以坐标值的计算建立相应坐标系，为顶进轴线高程之差决定顶

14、管顶进坡度。（2）建立施工顶进轴线的观测台按独立坐标系放样后靠观测台（后台），使它精确地移动至顶管轴线上，用它正确指挥顶管的正确施工。以后按施工的情况，决定定期复测后台的平面和高程位置。（3）按三等水准连测两井之间的进出洞的情况，计算顶进设计坡度。（4）顶进施工测量在后台架设J2型经伟仪一台，后视出洞口红三角（即顶进轴线）测顶管机的前标及后标的水平角和竖直角测一全测回，计算顶管的头（切口）尾的平面和高程偏差离值，来正确指挥顶管的施工。（5）注意问题顶管施工初次放样及顶进极为重要。另外由于顶管后靠顶进中要造成变化，后台的布置应保持始终不动，来确保顶管施工的测量的正确性。4.4.3.3测量纠偏控制（1）为了使顶进轴线和设计轴线相吻合，在顶进过程中，要经常对顶进轴线进行测量。在正常情况下，每顶进一节管节测量一次，在出洞、纠偏、进洞时，适量增加测量次数。施工时还要经常对测量控制点进行复测，以保证测量的精度。（2）在施工过程中，要根据测量报表绘制顶进轴线的单值控