顶管工程（精选12篇）
顶管工程 篇1
顶管施工是一种采用非开挖手段埋设管道的施工技术。顶管施工具有不需要开挖地面、不需要破坏地上建筑、不影响交通、施工噪音小、环境破坏非常小、施工基本不受天气环境的影响、施工速度快、既经济又安全等诸多优点。近年来, 顶管施工技术在水利引水工程中的应用越来越广泛, 如在不破坏河流大堤、水库大坝的前提下, 完成原有管道的扩建或者引水管道的新建工程等。本文以某水库新建引水管道顶管施工为例, 对顶管施工方法及应该注意的问题进行阐述。
1 工程概况
某水库建成于1960年, 总库容1 100万方, 正常库容为1 000万方。水库枢纽工程包括主副坝、溢洪道、输水管涵等, 由于建设年限久远, 当时的建设标准偏低, 因此, 质量较差、安全隐患较多, 已经不能正常使用, 经鉴定为三类坝, 必须进行除险加固。新建输水函管便是除险加固工程中的一部分。新建管涵与老管涵平行, 但比老管涵位置高1 m, 新建管涵采用φ120 cm的钢管, 由顶管段、埋管段、明管段组成。
为了在汛期来临前, 安全顺利地完成顶管施工, 必须采取一个有效、快速的施工方法。由于受到施工场地的限制, 不可能利用大型的钻进设备取土, 而且穿坝管涵的长度较小 (仅为60 m) 。因此, 决定采取人工挖土, 利用液压千斤顶顶进的简易施工方法。
2 施工工艺
2.1 施工工艺流程
施工准备→建设施工平台→安装设备→将顶进管段在轨道上就位→焊接管道→接头防腐→人工挖掘→安装顶铁→顶进→验收移交
2.2 施工准备
准备工作是整个施工过程中非常重要的一个环节, 准备得充分与否直接影响到整个顶管施工能否顺利进行。顶管施工准备主要包括如下工作内容:1) 测量放样。应该根据设计要求将管涵的位置进行准确定位。2) 根据大坝的实际土层条件以及顶管的材质、大小等选用合适型号的千斤顶。千斤顶型号若选用过小将无法克服顶管与土层的摩擦力, 从而导致无法顶进。3) 人员准备。施工前应该准备足够的施工人员, 并进行技术交底, 尤其是电焊工, 必须具有操作证书且具备相应的经验及能力。
2.3 施工平台的建设
施工平台主要包括工作坑、基础、导轨、后座、顶进面等。一个宽阔、稳定的工作平台是顶管施工质量的保障。本工程由于受到施工场地的限制, 直接在大坝后坡相应的位置挖设工作坑。在工作坑的前端浇筑一面厚度为1 m的C25混凝土挡墙, 作为顶进面。在工作坑后面采用将其片石建造一个后座, 用来作为千斤顶的后座, 后座必须牢固可靠, 确保能为抵抗顶进时提供支反力。在后座与工作坑之间铺设枕木作为基础, 然后再枕木上安装导轨。由于导轨是顶管施工的定向轨道, 对顶管施工质量影响很大, 因此, 导轨必须安装牢靠, 确保在施工过程中不发生移动;导轨的纵坡必须与管涵的设计坡度一致, 并且平顺, 以保证管涵顶进后的纵坡符合设计要求。
2.4 顶管施工
(1) 人工挖土。当施工平台等准备工作完成后, 经检查满足施工条件后, 便可以开始进行顶管施工。首先将第一节钢管安装在导轨上面, 调整好位置后安装顶铁, 然后再对管涵的中线、标高进行测量, 当符合设计要求时, 便可以安排人员进行管前端挖土。挖土深度不宜过大, 一般为千斤顶出镐长度, 以控制管端开挖土壁的形状以及防止坍塌。管前挖出的土应该及时的运出。
(2) 顶进。当管涵前端出土一定距离时便可以开始顶进作业。管道顶进时, 利用千斤顶的伸长逐步的将管涵向前推进。具体操作过程为:安装好顶铁, 挤牢管道前端一定长度后, 启动油泵供油, 千斤顶油缸伸长顶进, 当千斤顶油缸伸长量达到其工作行程后, 便立即停止供油, 此时管涵也就向前推进了相应的距离;然后开始回油, 千斤顶油缸收缩, 然后再添加顶铁;再启动油泵, 重复上述操作, 直到需要安装下一节管道;然后再将所有的顶铁卸除, 在工作平台上现场安装焊接下一节管道, 本工程管道长度为2 m每节, 焊接完成并检查合格后便对接头位置进行防腐处理;再重新安装顶铁, 重复以上过程。
3 施工注意事项
3.1 顶进时应注意事项
(1) 顶进时应遵照“先挖后顶, 随挖随顶”的原则。应该连续作业, 不得无故中断, 以免造成阻力增大而增加顶进的难度。
(2) 首节管道顶进的质量十分关键, 关系到整个顶管施工的质量, 再顶管施工过程中必须反复测量检查, 严格控制其方向、坡度、高程、轴线等技术指标, 若发现与设计值有偏差, 必须查明原因立即矫正偏差。
(3) 安装顶铁应平顺无歪斜现象。顶进过程中, 发现后背倾斜, 偏差过大或油泵压力表指针骤增等情况, 应停止顶进, 查明原因, 排除故障后, 再继续顶进。
(4) 顶进应该平稳、缓慢, 并注意千斤顶油缸的行程不得超过允许值, 避免出现破坏千斤顶油缸。
3.2 顶管管节接头焊接
(1) 管道焊接前应该先将管口处的毛刺、油污等清除干净, 确保管口端面的平整, 管口外面也应该修整光滑。将准备安装的管段接口部位四方焊上对接用的钢条, 下管时与已建管口卡紧, 调整好管节的中心和高程, 点焊好后, 将对接用的钢条割去, 然后进行全面的焊接。对口时应做内壁齐平, 并采用长300 mm的直尺在接口内壁周围顺序贴靠, 错口的允许偏差应为0.2倍壁厚, 且不得大于2 mm。对口时, 纵、环向焊缝隙的位置应符合规范规定, 管道上开孔焊吊耳应符合设计及规范要求。
(2) 管道对接完成后必须进行检查, 合格后才可以进行施焊。首先采用电焊固定, 点焊时应该对称, 点焊的焊条应该与焊接焊条相同。焊接过程中应该及时的清理药皮、焊渣等杂物, 确保焊接质量。
(3) 每一节管段安装完成后必须进行复测检查, 检查的内容主要有:管节位置、焊缝质量、防腐层质量等。焊缝质量检查应该采用超声波探伤, 对于不合格的焊缝必须清除, 重新进行焊接。
(4) 管段内部焊接时必须采用有效的通风措施及低压照明措施, 确保施工人员的安全。
3.3 测量与纠偏
(1) 顶管测量:采用经纬仪和激光水准仪。测量次数:开始第一节管道时, 每顶进20～50 cm/次, 正常顶进时, 每顶进1 m/次。管道纠偏校正时, 每顶进一镐, 测量一次。
(2) 中心线测量:首先在地面用经纬仪确定顶管方向桩, 然后在工作平台的两方向桩上挂小线, 在其上吊两个垂球到工作平台底部, 在工作平台内用激光水准仪照准两垂球, 确定安放顶管轨道及顶进方向。
(3) 高程测量:在工作平台内设置测量水准点, 使用激光水准仪测量顶管轨道高程。由于管道为DN1 200 mm, 壁厚12 mm的钢管, 刚度很强, 纠偏很难实行。但根据以往施工经验, 顶管轨道为4 m, 在顶管出洞处加槽钢限位板后, 管道顶进100 m, 误差可控制在30 cm以内。
(4) 利用经纬仪、激光水准仪对管道端部的高程、中线尽享测量监控, 当发现偏差时立即采取措施进行纠正。在顶进的过程中, 若发现管位偏差超过10 mm时就应该采取纠正措施。校正时应该缓慢的将管道位置调整到符合设计要求, 不得猛纠硬调。
(5) 应该在工具内四个方向分别设置4台千斤顶, 以便发生偏差时及时纠正。校正工具管的前进方向和高程, 纠偏的过程采用边顶边纠边测的方式。
3.4 管内通风
顶管施工过程中, 当顶进一定深度时必须对管道内采取有效的通风措施, 保证管道内有足够的呼吸空气。尤其是在进行管道焊接时, 必须进行通风, 将电焊产生的有害气体及时的排除管道外, 以免对施工人员的身体健康产生影响。通常可以采用鼓风机及通风管送风等措施。
4 结束语
本工程采用简易顶管施工方法, 顺利地完成了输水管道的新建工程, 避免了大面积的土方开挖, 确保了大坝的安全, 取得了很好的经济效果、进度效果。在本工程的顶管施工中所采用的简易施工方法, 主要是掌握钢管对接及焊接技术, 以及严格的检测手段和校正方法, 对测量高程点、测量中心线应以有效控制, 应有提高观测精度, 掌握顶进操作的方法。
参考文献
[1]韩选江.大型地下顶管施工技术原理及应用[M].北京:中国建筑工业出版社, 2008.
[2]林尧兴.长距离顶管技术在某引水工程中的应用[J].建材与装饰, 2010, (9) .
[3]全旭, 杨玉石, 张子申.某给水厂进厂输水干管顶管技术简介[J].西南给排水, 2008, (2) .
[4]陈一兵.顶管施工技术在云南省玉溪市星云湖、抚仙湖出流改道工程中的应用[J].水利规划与设计, 2009, (2) .
顶管工程 篇2
摘要：文章针对循环道路改造工程，污水管道在排污过程中遇到的问题，详细阐述了管道改造采用的方棠。
关键词：循环管道;排污
山西省太原市迎泽大街微循环道路改造工程五一东街由于地下雨污水管道间距较小，雨污水管道埋深在设计地面以下6 m～13 m，地下静止水位在地面以下4 m～9 m，考虑到施工场地狭窄，地下管线众多，管道开挖深度较大、开挖难度大、土方量大，导致难以倒运等因素。因此，采用雨污合顶的方案。雨水、污水顶管工程共用一个工作坑，污水检查井与雨水检查井设在同一工作坑(接收坑)内。管道采用顶管用重型钢筋砼圆管，雨水管道采用D=1 800 mm钢筋砼圆管道，污水顶管管径为D=1 000 mm，F型接口，工作井采用钢筋砼沉井。在工作井、接收井内重新制作检查井。
1 工作坑
工作坑采用钢筋砼沉井，并内应有足够的工作面，尺寸计算如下：
(1)底宽
底宽=D1+S
式中：D1为钢筋砼套管外径，此处为2.5+1.2+0.6=4.3 m
S：两侧操作宽度1.7 m
故工作坑底部宽度为：6 m
(2)长度
L=LI+L2+L3+IA+L5(m)
式中：L1-工具管长度(m)，采用管道第一节管作为工具管，取0.5 m
L2：管节长度(m)取2m计算
L3：出土工作间长度(m)取1.5 m
L4：液压油缸长度(m)此处取1.2 m
L5：后背所占工作井长度，包括横木、立铁、横铁取0.8 m
所以计算工作井长度0.5 m+2 m+1.5 m+1.2 m+0.8 m=m+0.8m=6.0m，取6m。
2 泥水平衡顶管掘进
泥水平衡式工具管是一种以全断面切削土体，以泥水压力来平衡土压力和地下水压力，又以泥水作为输送弃土介质的机械式工具管。
随着工具管的推进，刀盘在不断转动，进泥管不断供泥水，排泥管不断将混有弃土的泥水排出泥水舱。泥水舱要保持一定的压力。使刀盘在有泥水压力的情况下向前钻进。
泥水平衡工具管的基本原理是泥水护壁，在泥水式顶管施工中，要使挖掘面保持稳定，必须向泥水舱注入一定压力的泥水。泥水在压力作用下向土体内部渗透，在开挖面形成一层泥皮。泥皮的作用，一方面阻止泥水继续向土体内部渗漏，另一方面，泥水的压力通过泥皮作用在开挖面防止坍塌。要求泥水密度必须大于1.03。施工过程须注意的问题：
(1)当掘进机停止工作时，一定要防止泥水从土层中或洞口及其他地方流失。不然。挖掘面就会失稳，尤其是在出洞这一段时间内更应防止洞口止水圈漏水。
(2)在掘进工程中，应注意观察地下水压力的变化，并及时采取相应的措施和对策，只有这样，才能保持挖掘面的稳定。
(3)在顶进过程中，随时要注意挖掘面是否稳定，要不是检查泥水的浓度和相对密度是否正常，还要注意进排泥泵的流量及压力是否正常。应防止排泥泵的排量过小而造成排泥管的淤积和堵塞现象。
3 机头选型
采用ZX-1000型泥水平衡顶管掘进机。
(1)在工作井范围内实行全封闭隔离施工并布置以下必要的设施，地面指挥监测中心、办公室、仓库、配电间、冷作间等，各设施应整洁、卫生，并有专职人员进行管理。
(2)现场布置采用8 t汽吊，设备进场时，采用16 t汽车吊车。
(3)管道顶进时，起吊设备采用跨距为14 m的龙门行车(起重能力为30 t)，行车导轨与顶管中心线应平行铺设。
(4)井内布置。工作井井内布置主要有后靠背、导轨、主顶油缸、油泵动力站、钢制扶梯等。
4 出土方案
泥水平衡式顶管的`出土采用全自动的泥水输送方式，被挖掘的土通过在机舱内的搅拌和泥水形成泥浆。然后有泥浆泵抽，在沉井上部砌2只沉淀池。沉淀的余土外运需按文明施工要求和渣土处理办法，运到永久推土点，不得污染沿途道路环境。
5 泥水系统的安装
泥水池应尽量靠近工作井边，可采用并联法。泥浆池尽量靠近工作井边，可以减少排泥管路过长而产生的管路摩阻力，沉石箱的配置可沉淀块状物，防止块状物进入泵体，使泵堵塞和损坏。注浆系统尽量使用螺杆泵以减少脉动现象，浆液应保证搅拌均匀，系统应配置减压系统，在泵出口处1 m以及机头处应保证系统无泄漏。
6 顶进过程中的方向控制
由于TCZ机头本身所具有的方向诱导装置，纠偏操作就变的简单易行了，操作员只要通过纠偏动作，始终保证激光点在管道中心线位置。测量与方向控制要点：(1)有严格的放样复核制度，并做好原始记录。顶进前必须遵守严格的放样夏测制度，坚持三级复测：施工组测量员一项目技术负责人一监理工程师。确保测量万无一失。(2)布设在工作坑后方的仪座必须避免顶进时移位和变形。必须定时复测及时调整。(3)顶进纠偏必须勤测量、多微调，纠偏角度必须保持在10、-20，不得大于0.5°，并设置偏差警戒线。(4)初始推进阶段，方向主要是主顶油缸控制，因此，一方面要减慢主顶推进速度，另一方面要不断调整油缸编组和机头位置。(5)开始顶进前必须制定坡度计划，对每一米、每节管的位置、标高需事先计算，确保顶进时正确，以最终符合设计坡度为原则。
7 管材供应
在顶进过程中，管材的供应是非常重要的，如果供应不及时造成顶进停止，后果是非常严重的，由于机头重量一般较大，机头沉降，使轴线发生偏差;或已顶好的管子和周围土体固结，使得摩阻力增大。因此，在开始顶进前，需制定详细周全的计划，管材应留有足够余量。
8 设备维修及保养
8.1 刀盘主轴及外壳密封
掘进机在累计顶进500 m时，需对刀盘主轴密封进行检查，看看是否良好，如果不良则应更换。如果良好则应再加好油。
8.2 液压系统
当液化油出现乳化时，说明液压油已严重氧化，应予以更换，更换液压油之前须把油箱内清洗干净。加油必须用精滤车，一旦发现油管老化应予以更换。
8.8 电气系统
电气系统应保持干燥，保持指示灯及各仪表正常。
8.4 纠偏系统
纠偏系统要经常检查是否漏油、油液质量、油压情况，如发现不正常情况及时更换。
9 注浆减摩
长距离顶管施工中，顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力，而降低顶进阻力最有效的方法是进行注浆。注浆降低了顶进时的摩阻力，我们在注浆时做到以下几点。
(1)选择优质的触变泥浆材料，对膨润土取样测试。主要指标为造浆率、失水量和动塑比。
(2)在管子上预埋压浆孔，压浆孔的设置要有利于浆套的形成。
(3)膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间，听取供应商的建议但都必须按照规范进行，使用前必须先进行试验，主要有膨润土纯碱掺加药剂，漏斗粘度视粘度CP失水量(ml)。
(4)压浆方式要以同步注浆为主，补浆为辅。在顶进过程中，要经常检查各推进段的浆液形成情况。
(5)注浆设备和管路要可靠，具有足够的耐压和良好的密封性能。在注浆孔中设置一个单向阀。使浆液管外的土不能堵塞管路而影响这浆效果。
(6)注浆工艺有专人负责，质量员定期检查。
(7)注浆泵选择脉动小的螺杆泵，流量与顶进速度相应配。
(8)由于顶管线路长，为使全程注浆压力不致相差过大，在中间还将增设压浆泵以增大压力。
(9)泥浆在输送和灌注过程中具有流动性、可泵性。主要从顶管前端进行，顶进一定跟班后，并应从后端及中间进行补浆。
①触变泥浆的材料
触变泥浆的主要成份是膨润土、掺入碱和水配制而成。为了在顶进完毕后使触变泥浆固结增强，可掺入石灰膏。但为了施工使用时保持流动性，还必须掺入缓凝剂和塑化剂。触变泥浆按膨润土：烧碱：CMC：水=0.3：0.2：0.01：1的配比配制后静置24 h后使用。施工时通过压浆系统从机头进入管路。
⑦触变泥浆的拌合程序
将定量的水放入搅拌罐内。并取其中的一部分水来溶化碱;在搅拌过程中，将定量膨润土徐徐加入搅拌灌内，搅拌均匀;将溶化后的碱水倒入搅拌灌内，再搅拌均匀，放置12h后即可使用。
③触变泥浆应注意的事项
注浆孔的布置宜按管道直径大小确定，一般每个断面可设置3～4个，并具备排气功能。搅拌均匀的泥浆应放置一定时间方可灌注。灌浆前，应通过注水检查灌浆设备，确认设备正常后方可灌注。灌浆压力可按不0.1 MPa开始加压，在灌浆过程中再按实际情况调整。灌浆时，按灌浆孔断面位置的前后顺序依次进行，灌浆遇有机械故障、管路堵塞、接头渗漏等情况时，经处理后方可继续顶进。
10 接收坑
穿越高速路的顶管工程施工 篇3
关键词：顶管工程;施工方法;纠偏
1 工程概述
本工程顶管为穿越某高速公路的顶管工程，共计4处，双管线，间轴距15m。公路里程为259+650，原采用DN1800现改为DN1500专用圆形C50钢筋混凝土顶管，单个顶管最长达65m，顶管全长260m。
2 顶管施工方案及施工工艺
2.1 施工方案
根据本工程地质报告及管道所处沙土层性质、管径、地下水位、上部设施等因素，并结合相关的施工经验，采用人工配合机械挖掘，两端同时顶管施工，机头采用人工掘进，减少外部沙体对周围地面的影响。
2.2 工艺选择
3 接口处理
接口包括钢套环、橡胶止水带和软木衬垫。钢套环要求不发生变形，且使用前进行防腐处理。同时，接口需保持完好，在过程中，要严格保持橡胶带不发生移位和翻转，管节的密封性要好。
关于橡胶止水带，用强力胶水将止水带紧密地固定于混凝土管口的凹口处，并且，需在与管节对接前采取相关措施减少摩擦：涂无腐蚀性润滑油。整个过程中，一定要严格防止止水带断裂、偏移和翻轉。
软木衬垫宜采用厚度为1cm左右多层胶合板，将其牢固于前后管节的钢套环间，用于均摊管节的受力，同时避免损伤管口。
4 顶管施工操作
4.1 工作坑施工
工作坑布置在高速路两侧，采取侧面放坡，坡度为1：20。采用矩形布置形式，四角加斜撑支撑，开挖尺寸：7.3m×5 m×9.3m。工作坑采用通过速凝试验的C25混凝土进行分段、分层喷射。考虑到整体的稳定性，预在锁口圈梁下2.5m处设209×5钢管顶撑，并进行预埋铁焊接，每隔2.5m设一道，共3道。
4.2 顶管推力计算
该工程中单管长为65m，管径为DN1800，则总顶力：P=m×g×L=2.9×2.84×65=535t。
由于距离过长，采取触变泥浆注浆工艺减小顶进摩擦，可节约用力20%～30%。所以推力约为F=535×（1-30%）=374 t。综合考虑，选用两套QYS370型推镐，每台的顶力为370 t。
4.3 设备安装
①导轨：采用重轨，外侧用钢管进行撑起，预防发生偏轨情况。安装导管时应严格按照“平直等高等坡度同轴线”原则进行设计，允许安装偏差控制在：轴线、顶面高程：±3mm，轨内距：±2mm。导轨间距可用A=2■=2■=753mm，取76cm。
②后背处理：为了顶力安全实施，预在工作井背后壁上紧放一ζ为30mm钢制后背，再进行C15混凝土灌封，确保最大承受顶力为450t。
③顶铁、护铁：根据实际工程情况，选择顶铁及护铁有助于顶进长度较大的顶管工程的保护。这里护铁选择U型或圆形，有利于均匀端面受力问题。顶铁选用矩形，结构选用型钢，顶铁与管口之间采用缓冲材料衬垫。
④桁车架、吊车、油泵：选择了不同规格的主顶设备，随时待命，作业前应做好试吊工作和试运行，发现问题及时维修。
5 进出洞加固措施
考虑到土壤条件差异，以及工具管自重问题，这里采用化学加固法对土体进行加固。该方法是将水泥等类似的硅胶类浆液，利用相关压力（液压或气压）使其和土壤颗粒胶结在一起，这样能增强土体的稳定性、自立性和防水性。
6 顶进
6.1 顶进描述
开启油泵，启动千斤顶，刚开始缓慢操作，严格控制好第一节套管的坡度和走向。一个顶进行程结束后，关闭油泵停止操作，人工清理管内土渣。再次更换顶铁，继续前一步操作，直至程度同第一节套管相当，吊装下节套管，将第二节与首节相连，依次顶进至接收坑为止。
6.2 方向控制
严格要求按照设计轴线进行顶进，需及时收集顶管过程中的动态数据，边测量边顶进，不断地在顶进过程中进行纠偏，保证在正确路线上推进。在工作井后靠背前设置一牢固的测量平台，经纬仪安置在平台上，通过观察经纬仪，即可读出尾部的实际偏差。
6.3 纠偏
顶管允许偏差值：
中心线位50mm;高程+30mm，-40mm。
设置报警中心线：
中线±25mm，高程+15mm，-20mm。
在顶管中，由于周边地质土壤层变化，顶力不均匀，管道衔接不合理等不确定因素，都可能造成顶管中线偏离问题，当偏差超过10 ～20mm时，需采取纠偏措施。
误差出现时，需进一步分析产生原因，减缓误差蔓延，及时纠偏、校正。首先，找出误差大的一面进行纠偏，纠偏千斤顶在原基础上的伸出量不超过2-4mm，此时误差的增加幅度逐渐减小。其次，大约一段顶程后（3m左右）会出现顶进轴线与设计中心线平行，这种情况下可多顶5～10m。最后，向设计中心靠拢，千斤顶每顶进2-3m可向设计中心靠近5mm，当误差已校正1/2时，反向纠偏千斤顶开始伸出（2mm），这时的机头仍然向设计中心靠拢，但其轨迹可能已向反方向演变，故称“反曲靠线”，只有这样才能避免“矫枉过正”，轨迹忽左忽右。
7 经验总结
施工过程中，由于管径过大，纠偏过程中幅度过大，未严格按要求纠偏，是造成路面沉降的主要原因。现通过变小管径，优化施工方案，管径由DN1800减小至DN1500，加密网格机头，注入浆液减少摩擦力，增加中继牛减轻靠背阻力，在长距离顶进过程中，避免顶力太大造成顶管破坏，须分段安装中继牛接力顶进，这里每隔40m加设一个中继间。
每只中继牛需安装8个、千斤顶为30t/个，液压千斤顶均匀布置在管周围，用紧固件将其固定在前壳体上。中继牛壳体外径与管节外径相同，可减少土体扰动、地面沉降和顶进阻力。
为防止高速路面塌陷，每前进4米一节，进行交替灌注水泥粉煤灰浆液，其中水泥粉煤灰浆液的配合比为3：7。后为减少顶进过程中管壁与土体之间的磨擦力，注入触变泥浆起到减阻作用，施工现场按重量计的触变泥浆配比为：水：膨润土=8：1;膨润土：CMC=30：1。
参考文献：
[1]秦言亮.顶管施工技术在城市道路中的应用[J].中国新技术新产品，2012（10）.
[2]罗来辉，戴晓琳.顶管施工方案在穿越高速公路中的应用[J].水利科技与经济，2009（07）.
顶管工程施工技术要点解析 篇4
2007年10月为了整治、治理太湖水的污染问题, 伯渎港截污工程做为本次项目的配套工程, 将在无锡市新区锡甘路 (锡协路—梅村污水厂) 段进行非开挖施工, 即进行顶管施工, 本工程沿线自西向东铺设, 污水管位于老锡甘路道路左侧非机动车道上, 主管径为Υ1200mm长约1670m。
2 主要施工技术方案
由于沿线主管位于老锡甘路的非机动车道上, 沿线水文地质情况从车道往下依次是: (1) 道路结构层, 约1.1m厚; (2) 粉质粘土, 约0.7～6.7m; (3) 粉土, 约6.2m厚; (4) 粉砂, 约5.9m厚。
根据设计, 沿线主管位于粉质粘土及粉土层内, 在施工范围无流沙层出现, 故施工工作坑时, 无需采取井点降水。顶管的主要工艺流程如图1所示。
2.1 机头选型
具有破碎功能的泥水平衡顶管掘进机有多种形式。其基本原理是主轴偏心回转运动而破碎的泥水平衡顶管机, 其刀盘的正面, 开口比较大, 便于大块的卵石等能进入顶管机内, 刀盘正面上下两个泥土和石块的进口, 其开口的面积约占顶管机全断面的15%～20%。
刀盘由设在主轴左右两侧的电动机驱动。电动机是通过行星减速器带动小齿轮, 然后再带动设在中心的大齿轮。大齿轮与主轴及轧辊联接成一体。主轴的左端安装有刀盘。这样, 只要刀盘驱动电机转动, 刀盘也就转动, 同时轧辊也转动。在掘进机工作时, 刀盘在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内与泥水仓联接的间隙小才能进入掘进机的泥水仓, 然后从排泥管中被排出。
另外, 由于刀盘运动过程中, 泥土仓和泥水仓中的间隙也不断地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, 即使在粘土中也能正常工作。
一般情况下, 刀盘旋转4～5r/min, 每当刀盘旋转一圈时, 偏心的轧碎动作达20～23次。由于本机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口径的40%～45%之间, 破碎的卵石强度可达200MPa。
2.2
根据设计管道要求采用1200的F型钢筋砼管
2.3 平面布置、井内布置及管内布置
1) 在工作井范围内实行全封闭隔离施工。
2) 现场布置采用16t汽吊。
3) 井内布置
工作井井内布置主要是后靠背、导轨、主顶油缸、油泵动力站、钢制扶梯等。
2.4 出土方案
泥水平衡式顶管的出土采用全自动的泥水输送方式, 被挖掘的土通过在机舱内的搅拌和泥水形成泥浆, 然后由泥浆泵抽出, 高速排土。
在沉井上部砌沉淀池。沉淀的余土外运需按文明施工要求和渣土处理办法, 运到永久堆土点 (10kM外的芙蓉山) , 不污染沿途道路环境。
2.5 顶力计算
(1) 推力的理论计算: (以Υ1200mm计算)
式中:F———总推力;
F 1———迎面阻力;F 2———顶进阻力。
式中:D———管外径1.44m;
P———控制土压力。
式中:Ko———静止土压力系数, 一般取0.55;
Ho———地面至掘进机中心的厚度, 取最大值
γ———土的湿重量, 取1.9t/m 3
式中:f———管外表面平均综合摩阻力, 取0.8t/m 2;
D———管外径1.44m;
L———顶距。
因此, 总推力F=13.61+379.81=393.42t。
2.6 出洞方案
为防止出洞口及顶进过程中泥水压力过大涌入工作井内, 在洞口内预先安装一个单法兰穿墙钢套管, 用于安装橡胶止水圈及止水封板。由于顶进距离长, 造成管材表面及F型钢套环、砂等对橡胶止水圈不可避免的磨损, 需经常更换橡胶止水圈。因此, 我们在洞口里侧增加一道橡胶止水圈, 当需更换外部橡胶止水法兰时, 洞口内部的橡胶止水圈可防止地下水进入井内。
后靠背导轨及后顶的安装:轴线确定后先安放后靠背, 后靠背后部距离井壁100～200mm, 调整后靠背前后以及左右方向应尽量保证后靠背的中心于轴线相重合。
在轴线定好后既可安装导轨以及后顶, 先根据导轨本身的尺寸计算出导轨顶面至轴线的高差h, 至水平仪于井下, 在井四周作出4～6个临水点, 保证轴线标高-临水点高程=h, 安放导轨时可用线绳在相对的两个临水点拉出一条直线, 使导轨顶轻触于线绳既可, 然后根据轴线调整导轨轴线在竖直方向上于已知轴线的竖直投影线重合, 导轨轴线方向调整好后再精调导轨的高程, 最后支撑导轨至井壁上。
引轴线至井底前后两侧A、B两点, 分中后靠背, 在后靠背上作一分中点C, 开始放置后靠背时尽量使C点在AB的延长线上, 此值可肉眼鉴定, 误差不应大于10cm, 在后靠背边缘定出任意等高两点D、D, 测量AD和A D, 的距离, 只需保证AD的距离约等于A D, 的距离既可, 误差不应大于3cm, 导轨左右方向确定后既固定下面两侧各一点, 后使用线坠调整前后方向既可, 最后根据实际情况填塞C 15-C 30的混凝土至井壁到后靠背的间隙, 后方顶的安装在后靠背的安装完毕后进行, 抄平后顶后只要保证所以千斤顶后平面贴实后靠背既可固定。
增高装置可根据机头重量以及增高量选择枕木, 钢支架或砼垫层。
洞口止水装置的安装, 应保证除止水圈外最小直径大于进洞物最大直径的8cm, 防止受到进洞物的剪切而失去止水效果, 位置确定后可用水泥砂浆封堵与井壁形成的间隙, 防止从间隙处漏水、漏浆。
2.7 泥水系统的安装
泥浆池靠近工作井边, 可以减少排泥管路过长而且产生的管路摩阻力, 沉石箱的配置可沉淀块状物, 防止块状物直接进入排泥泵引起排泥泵堵塞和损坏。
2.8 顶进开始调试阶段
顶管下井前作一次安装调试, 油管安装先清洗, 防止灰尘等污物进入油管, 电路系统应保持干燥, 机头运转调试各部分动作正常, 液压系统无泄漏。
机头下井后刀盘应离开封门1m左右, 放置平稳后重测导轨标高, 高程误差不超过5mm, 既可开始凿除砖封门, 砖封门应尽量凿除干净, 不要遗留块状物。
2.9 顶进过程中的方向控制
操作员只要通过纠偏动作, 始终保证激光点在光耙的中心既可。测量与方向控制要点:
有严格的放样复核制度并做好原始记录顶进前必须遵守严格的放样复测制度, 坚持三级复测:施工组测量员项目管理部监理工程师, 确保测量万无一失。
(2) 布设在工作井后方的仪座必须避免顶进时移位和变形, 必须定时复测并及时调整。
(3) 顶进纠偏必须勤测量、多微调。并设置偏差警戒线。
(4) 初始推进阶段, 方向主要是主顶油缸控制, 因此, 一方面要减慢主顶推进速度, 另一方面要不断调整油缸编组和机头纠偏。
(5) 开始顶进前必须制定坡度计划, 对每一米、每节管的位置、标高需事先计算, 确保顶进时正确, 以最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。
2.1 0 顶管动力
动力电线设置:管内设置—二路电缆, 按其配套动力负载功率, 选择电缆规格, 供电采用TN—S方式, 三相五线制移动电线装接。
2.1 1 管接口质量控制
1) 本工程所用管节为“F”管, “F”管受力性能好, 接头稳定性高, 接口处止水密封性能好。
2) 选用优良管材并处理好管子接口顶管施工是十分重要的。要按有关规范对管材作现场检查验收, 如发现不合格品坚决予以退回。
3) 管材运送、起吊均应有专用夹具, 搁置时应用方木垫高, 防止“F”型管接口的套环受压变形。
4) 接管前再次检查管子接头的承插口尺寸, 橡胶圈和衬垫板的外观和质地。确认合格后可在接口处均匀涂抹薄层硅油等对橡胶无侵蚀性的润滑材料以减少摩阻力。承插接管时要保证与上节管的钢套环同轴度, 并且加力要均匀, 应保证橡胶圈不移位, 不反转, 不露出管外。顶管结束后要按设计要求在管内间隙处填充弹性密封膏, 并与管口抹成—个光滑的渐变面。密封圈的胶结应在使用前两天完成并检查其牢固性。
5) 管材供应
在顶进过程中, 管材的供应是非常重要的, 如果供应不及时造成顶进停止, 后果是非常严重的, 由于机头重量一般较大, 长时间的滞留会造成机头沉降, 使轴线发生偏差;或已顶好的管子和周围土体固结, 使得摩阻力增大。因此, 在开始顶进前, 需指定详细周全的供应计划, 现场应备有足够余量。
2.1 2 设备维修及保养
在本工程项进过程中, 特别需要对掘进机进行维修和保养使掘进机始终处于优良的使用状态从而顺利完成本工程实施。
1) 刀盘主轴及外壳密封。掘进机在累计顶进达500m时, 需对刀盘主轴密封进行检查, 看看是否良好, 如果不良则应更换。如果良好则应在加好油的情况下安装好。
2) 液压系统。当液化油出现乳化时, 说明液压油己严重氧化, 应予以更换, 更换液压油之前须把油箱内清洗干净。加油必须用精滤车过滤后方可加入。另外, 一旦发现油管老化应予以更换。
3) 电气系统。电气系统应保持干燥, 保持指示灯及各仪表正常。
4) 纠偏系统。纠偏系统要经常检查是否漏油、油液质量、油压情况, 如发现不正常情况及时更换。
2.1 3 注浆减磨
长距离顶管施工中, 顶力控制的关键是最大限度地降低顶进阻力, 而降低顶进阻力最有效的方法是进行注浆。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, 在注浆时做到以下几点:
1) 选择优质的触变泥浆材料, 对膨润土取样测试。主要指标为造浆率、失水量和动塑比。
2) 在管子上预埋压浆孔, 压浆孔的设置要有利于浆套的形成。
3) 膨润土的贮藏及浆液配制、搅拌、膨胀时间, 听取供应商的建议但都必须按照规范进行, 使用前必须先进行试验。
4) 压浆方式要以同步注浆为主, 补浆为辅。在顶进过程中, 要经常检查各推进段的桨液形成情况。
5) 注浆设备和管路要可靠, 具有足够的耐压和良好的密封性能。在注浆孔中设置一个单向阀, 使浆液管外的土不能倒灌而堵塞注浆孔, 从而影响这浆效果。
6) 注浆工艺由专人负责, 质量员定期检查。
7) 注浆泵选择脉动小的螺杆泵, 流量与顶进速度相应配。
8) 由于顶管线路长, 为使全程注浆压力不致相差过大, 在中间还将每隔400m增设压浆泵以增大压力。
以上施工程序及施工方案, 通过自我的理论与实践的结合, 将本工程安全顺利地保质保量完成。但各个工程的地理、地质水文环境的不同, 在施工程序及施工方案上也各有不同, 需结合工程本身的特点进行选择, 避免工程中存在的困难点, 扬长避短地达到工程顺利完成的目的
摘要：通过江苏无锡市锡甘路污水顶管工程施工, 对施工时的设备选型、顶力计算、出土方案、注浆等几个部分技术要点作了详细的解析。
顶管技术在工程中的应用论文 篇5
关键词：水利工程;顶管技术;设计;施工
顶管技术又称非开挖管道敷设技术，它具有不需要开挖面层，就能穿越地面构筑物和地下管线吸公路、铁路、河道的特点，相比开挖敷设技术，投资和工期将大大节省。同时，顶管施工技术可以降低噪音，减少粉尘，减轻对城区的交通条件和环境状况的干扰和破坏，属于真正的无污染、高效率的施工技术，故顶管施工必将在城市建设中得到广泛的应用和发展。为了更好地保护城市环境，方便居民，生活，减少施工造成的交通影响，目前各个城市都在积极推行顶管施工技术。
1 工程实例
2 主要工程技术
顶管施工是一种不开挖沟槽而敷设管道的工艺，它运用液压传动产生强大的推力使管道克服土壤摩阻力顶进的施工技术，主要难点是临近渠道水体，渠道水下渗引起的开挖面涌水或塌方破坏问题。
2.1 施工工序
现场调查→工程降水→测量放线→工作井定位与开挖→工作井基础、导轨及附属设施施工→后背设计与施工→顶进设备与设施准备→渠道必要的加固或停水→下管→挖土→顶进→测量校对→接口→附属工程施工→压浆。
2.2 前期准备
顶管施工属于地下工程，影响施工的因素很多，施工前应探明地质，组织施工人员认真学习施工技术文件，了解施工范围、管道沿线的地形、地质水文地质条件，完成作业范围内地下管线等调查并保护，编写好顶管施工技术组织设计，制定好可靠的进洞措施。
顶进施工前应根据设计资料，结合地形、地质情况，对涵管位置、方向、长度、出入口高程等进行校对，施工期应避开渠道供水高峰期和雨期。
工作井要保证施工期间连续排水要求，顶进作业应采取降水措施，地下水位应降至基底以下0.5～1.0m，经常保持顶管掘进机底部无积水现象，如遇积水，应及时排除，以防止土体基底软化，雨期施工还应做好地面排水。
对涵管同时布置监测点，必要时监测顶进施工期间的渠底沉降量。
管道接口形式选择钢承口管(F型)接口形式，钢套环与混凝土管处采用水膨胀橡胶止水圈止水，以防止结合面产生渗漏。施工前应检查管道接口处护口铁和承插口，钢套环接口无疵点，焊接接缝平整，并经防腐处理，承插口处不得有缺棱掉角，对外观质量及回弹强度不合格的管材应予立即退场。
2.3 总推力复核
总推力的大小确定，是以工作井能承受的最大推力、管材所能承受的最大推力和全程顶进所必须具有的推力这三者中的最小值为依据的，顶进施工前应进行复核。
根据地质勘探的结果确定管线穿越的土层的最大顶力计算公式为：
P=frD[2H+(2H+D)tan2(45°-φ/2)+ε/(rD)]L
式中：P为计算总顶力，kN;r为管道所处土层的重力密度，kN/m3;D为管道的外径，m;H为管道顶部以上覆盖土层的厚度，m;φ为管道所处土层的内摩擦角，°;ε为管道单位长度的自重，kN/m;L为管道的.计算顶进长度，m;f为管壁与土间的摩擦系数。
考虑到顶管顶进采用人工在管前端开挖，因此，计算最大顶力时只考虑管道自重及土的侧面土压力和管道与土的摩擦力即可。
核算后背1m宽度上土壤的总被动土压力，使土壁单宽上受力不大于土壤的总被动土压力，1m宽度土壤的总被动土压力计算公式为：
P=0.5rh2tan2(45°+φ/2)+2Chtan(45°+φ/2)
式中：r为土壤的重度，kN/m3;h为天然土壁后背的高度，m;φ为土壤的内摩擦角，°;C为土壤的黏聚力，kN/m2。
管材所能承受的最大顶进力(许用顶力)计算公式为：
式中：
[Fr]为许用顶力，kN;
σc为管体抗压强度，kN/m2;
A为加压面积，m2;
S为安全系数，取S=2.5～3.0。
3 技术要点
管涵顶进采用前高后低，坡度控制在3%左右，地下水位以下顶进时，工作坑要设在涵管下游，逆管道坡度方向顶进，有利于施工期间管道排水需要。
(1)顶管采用在管前先挖土，后顶进的手工掘进顶管法作业，开挖从上往下开挖，开挖面的坡度控制在1：0.75，轴线超挖量≤0.3m，渠底下适当减短，管节上部超挖量≤15mm，管节下部135°范围内不应超挖，严禁扰动基底土壤，在顶进过程中应采取随挖随顶的原则和“勤测量、多微调、紧封闭”的操作方法。
(2)为控制顶进方向，应在涵管外50～100m处设置导向墩，控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核、易于保护处。管节顶进中，每一顶程都要对中线和高程进行观测，发现偏差及时纠正，左右偏差可采用挖土校正法和千斤顶校正法调整，上下偏差可采用调整刃脚挖土量或铺筑石料等方法调整。
(3)液压设备启动时应空转一段时间，检查系统无异常后顶，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，液压千斤顶顶紧后(顶力约为0.1倍结构自重)，应检查顶进设备、后背设施和工作坑周围土体稳定情况，无异常后分级加压(5～10MPa为一级)试顶，并严密监测，当顶力达到0.8倍结构自重时涵管未启动，应停止顶进，待找出原因采取措施后才可以重新加压顶进，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，顶进作业面上还应设专人监护。 (4)顶进作业应昼夜三班不间断连续进行，不得长期停顿，防止造成阻力增大，增加顶进难度，或因中途停置地下水渗出，造成坍塌破坏。涵管顶进作业停顿时应使刃角有足够的吃土量，当停顿时间较长，为防止开挖面的松动或坍塌，应对挖掘面及时采取正面支撑或全部封闭措施。
(5)在管道顶进施工中，应不间断的测量并详细记录以下工艺参数：①顶进力;②管道在垂直高程和侧向位置的偏离情况;③管道顶进长度等。记录数据中必须包括如下信息：施工时间、施工现场的详细位置、地层和地下水条件等，异常应停止顶进，分析原因并处理后方可继续顶进。顶进中的施工记录是提高顶进质量的保证，每班组按规范要求真实、清晰、完整地填写好顶管记录表格和施工中的情况，交接班时，必须认真交接清楚记录，交清管道轨迹和纠偏趋向，并说明在顶进操作中所出现的问题及处理情况。
为了顺利完成顶管接收工作，进洞口土体应采用门式加固法进行加固封门，即对所顶管道破堤处两侧和顶部一定宽度和长度范围内的土体进行加固，以提高这部分土的强度，从而使涵管在进洞中不发生坍洞或涵管管顶不带出土方现象。洞口加固采用低标号混凝土砌堵砖封门，也可用低标号的混凝土取代砖头，涵管到达时把封门拆除。
4 结束语
顶管是非开挖埋设地下管道的工程技术之一， 对于开槽埋管从社会效益与经济效益上来讲更具有优越性。不需要修建围堰或断水进行施工，不破坏环境，施工受气候和环境的影响较小，不影响管道的段差变形，降低工程造价显著等优点，加强对工程实施过程中的监督管理，抓住关键问题和重要工序，严格遵守设计，旨在不断地加强施工技术水平及保证工程的质量。
参考文献
探究市政工程中顶管施工技术要点 篇6
【摘要】顶管技术彻底解决了管道埋设施工中对城市建筑物的破坏和道路交通的堵塞等难题，在稳定土层和环境保护方面凸显其优势。这对交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多、地下管线复杂的城市是非常重要的，它将为城市创造一个洁净、舒适和美好的环境。本文探讨了市政工程中顶管施工技术要点。
【关键词】市政工程，顶管施工技术
一、市政工程中顶管施工的特点
与一般的项目建设不同，市政工程的施工必须要更多地兼顾是否会对居民的出行、生活和工作造成影响的问题，随着我国城市建设水平的不断提高，对于市政施工与居民生活和谐性的要求也在逐年提升，在这样的时代背景下，采用非开挖铺设技术就成为了市政施工单位的必然选择。所谓顶管施工，就是指在不对地表进行开挖的前提下，使用液压顶进工作站将需要铺设的管道由顶进工作坑顶入，并在顶管机后方进行铺设操作的施工技术。目前，这项技术被广泛地应用于国内大型城市的市政项目建设工作中，相信在未来一段时间内将会得到进一步的发展。
1、顶管施工的定义和历史
顶管施工技术是指在不开挖地表的情况下，利用液压顶进工作站从顶进工作坑将待铺设的管道顶入，从而在顶管机之后直接铺设管道的非开挖地下管道施工技术。
2、顶管施工工艺与传统工艺的比较
（一）、优点
在工程量方面，顶管施工工艺土方开挖量较少，只有工作坑和接收坑。在保护环境方面，对交通的影响比较小，施工作业受气候和环境影响比较小，对周围植被的损害也比较小。在文明施工方面，施工安全有保障，工期比传统施工工艺短，文明施工程度高。在覆土深度大的情况下，比传统施工工艺更经济&更科学。
（二）、缺点
在顶管施工方面，当顶进过程中遇到不明障碍物时，顶进难度就会变得很大；当管道处在曲率半径小或者多种曲线组合的位置时，施工难度将大幅增加；当地下土质不理想时，在软土层或者流沙层施工，管道比较容易产生不均匀沉降或者偏移，难以保证工程质量。所以，当覆土较浅&地下土质不理想时，不如传统工艺经济科学。
二、市政工程中顶管施工技术存在的问题
1、工程地质和水文地质条件：
施工前必须了解土层的变化情况；对于要经过回填土的地带，需要提前加固处理，避免施工过后地表有过大幅度的下沉。
2、有毒有害气体的检测和预防
顶管施工通过的地层一般都会有淤泥层，腐烂的动植物会在地下生成有毒有害的气体，顶管施工过程中，需要定时监测管内有毒有害气体的含量，及时通风换气，确保安全。
3、地下管线的提前探察
顶管施工时提前查明其它地下管线的埋设深度，走向位置等，不仅有利于顶管施工工程的顺利进行，而且对于保证其它地下管线的安全。
4、穿越建筑物时对基础的探察
顶管在建筑物基础下施工时，需要明确施工路线上所遇到的建筑物基础类型，对部分不稳定的基础，顶管顶进前可以采取托换！加固措施。
5、项进计算
根据准确计算顶进推力等计算结果，选用相应的油缸类型和确定中间的分布；通过工作设计，根据计算得到最大顶力，提出工作井的加固方案。
三、市政工程中顶管施工质量控制措施分析
1、顶管施工中工作井的质量控制措施
在顶管施工过程中，工作井的深度一般>5m，是施工人员的主要工作场地。一般来说，工作井大约要进行约一个月的持续施工，所以其施工质量直接影响着施工进度、环境以及工作人员的人身安全。所以，工作井的砌体圆曲度应做到均匀、统一，使砖砌体始终保持环向受压状态，使砌体材料的抗压强度得到最大程度的发挥。沉井的构建完成后，即可在其内部进行顶管操作。在顶管施工中，沉井主要具备以下优势：占地面积小、隔水性能优异、为顶管施工提供后背支撑力、为顶管与焊接施工提供更加安全的操作空间。由于不需要配置支护结构，因此挖土量较少，对周围建筑物不会造成不良影响。所以，在深埋时，宜采用沉井法完成各项施工操作。
2、后背墙的质量控制
由于后背墙枕木需要与土壁进行直接接触，所以只有确保接触面的严密、平整，才能使后背墙的外侧土体在管道的顶进过程中均匀受压变形。在土体不平时，应先进行相应的处理再进行顶进操作，以免导致局部土体的受力破坏问题。若施工过程中存在着后背墙外侧土体含水量较高的问题，就容易在撤力时发生土体回弹，并最终造成土体液化，使后背墙土体的承载力丧失，顶管也会因此而无法继续顶进。为了解决这一问题，工作人员应基于土体类型，针对性地选择降低含水量的方法。若后背墙外侧土体发生局部塌方，应采用先清理土方，再填充袋装碎石的方法加以处理。
3、轴线、标高的控制与纠偏
轴线、标高在顶管施工中是非常重要的两项指标，其准确程度直接决定着管道是否能够最终投入使用。在顶进管道前，工作人员应以设计图纸与交桩记录为依据，将水准点引测至工作坑的下部井壁、将管道轴线方向引测至工作井的下部前后井壁，并对二者进行标识。随后，以基准点为依据展开复核，以此作为标高与顶管方向控制基准点。在安装导轨时，工作人员应确保坡降标高符合设计标准的要求，以便对顶进管道的轴线与标高进行更高水平的控制。若条件允许，测量仪器应尽量选择激光经纬仪和水准仪，做到每顶进一次，测量一次轴线与标高。
（一）、挖土
于一侧进行适当超挖，另一侧进行适当少挖或不挖，让第一节管道的调向逐步返回到合理状态。该方法主要适用于轴线偏差10～30mm的情况。
（二）、顶木
将一根圆木或方木的一端顶在管道偏向设计一侧的内关壁，另一端顶在管前土体，这样一来，管道就可以在顶木斜支所产生的分力作用下重新回到设计要求的位置。该方法主要适用于轴线偏差>30mm的情况。
（三）、千斤顶
该方法主要与挖土纠偏法配合使用，即在超挖一侧的管端壁设置5～10t千斤顶一个，使第一节管道在顶进过程中能够逐步恢复到设计要求的位置。需要注意的是，纠偏应循序渐进，切忌一次性大幅纠偏，以免导致引起反向偏差问题。
4、减阻泥浆的注入
如果想管道的外壁压入适当的减阻泥浆，就会设置围绕管道的泥浆套，降低管道与周围土层的摩擦力，使顶进操作更加顺利，而泥浆套的形成质量则直接决定着阻力减小效果。与此同时，泥浆套的支撑作用也能够减轻由粉质粘土坍塌而导致的地层流失问题，有效控制沉降现象。一般来说，泥浆的实际使用值约为理论值的4～5倍，工作人员应注意确保原料的充足性。
四、结束语
市政工程中顶管施工技术探讨 篇7
某工程干线全线为顶管施工, 管径D=1050-1950, 采用Ⅲ级钢筋混凝土钢承口顶管管材, D1050规格为:1050×117×3000D1150规格为:l150×125×3000, D1350规格为:1350×142×3000, D1750规格为:1750×1 7 5×3 0 0 0, D 1 9 5 0规格为:1 9 5 0×1 9 0×3000, 接口采用钢承口接口形式。全部检查井均采用现浇钢筋混凝土结构, 预制混凝土井筒。
2 顶管施工主要技术工艺
2.1 管井降水施工
(1) 施工工艺流程。
放线定井位→挖泥浆沟 (坑) →钻机就位→成孔→回填井底砂垫层→下井管→填滤料→封井→洗井→安装排水管→装泵→抽水→水位监测→降水井正常工作。
(2) 施工方法。
管井井径为600, 一径到底, 井管为300无砂混凝土管。由于 (4) 层含水层为细砂, 为防止细砂流入井管中被抽走造成沉降, 故针对各段情况对 (4) 层细砂层位置井管外缠双层60目尼龙砂网, (4) 层以上外缠单层60目尼龙砂网。井管与井壁填2mm~4mm水洗豆石, 豆石填至地面下2m, 必须保证豆石填埋高度, 1m以上则用粘土填实。对管井采用空气洗井法, 水泵间隙抽水直至抽通为止, 达到水清砂净。
(3) 降水前准备。
根据图纸上的管线位置, 对拟建场地降水管井位置处进行平整、清理。开挖泥浆坑和泥浆沉淀排放沟。
(4) 钻孔。
钻机按照管井中心位置就位、施钻。钻井采用泵吸反循环钻机, 自造浆护壁。钻探施工达到15.5m, 钻孔深度比管井深度深0.5m。
(5) 管井安装。
检查水泥砾石管无残缺、断裂和弯曲现象, 并检查井孔。水泥砾石管要用竹片夹牢、绑紧, 防止弯曲或脱落。水泥砾石管井要加井盖。
(6) 洗井。
由于降水井分布集中, 连续钻进, 及时进行洗井, 不得搁置时间过长或完成后集中洗井。安装前进行洗井调整井底泥浆的重度, 洗井方法为, 填入滤料后, 应及时洗井, 当井内泥浆清除后, 先用活塞洗井器洗井, 再用压缩空气洗井, 采用空压机气举法, 要从井底逐节, 逐层吹洗, 将井底泥砂吹净, 洗出清水为止。
(7) 设备安装。
降水井内安装潜水泵装好后, 立即进行试抽水。根据出水量的大小, 可以掌握基坑涌水量大小, 以及井的效果, 并及时来调整泵的型号。潜水泵用钢丝绳吊在井内, 水泵在井下的入水深度以动水位1m~5m, 根据出水量及降深调整置泵位置, 直至达到降水要求。
2.2 顶管设备安装
(1) 垂直起重运输设备安装。
安装前对卷场机、电动葫芦、手动葫芦等起重设备进行全面检查, 手动葫芦、卷场机、电动葫芦必须有合格证方可使用。起重设备安装后在正式作业前进行试吊, 吊离地面10cm左右时, 检查重物、设备有无问题, 确认安全方可起吊。起重设备设专人检验、安装, 并遵守安全操作规程。
(2) 顶进设备安装。
安装前应对液压油缸、高压油泵、液压管路控制系统及顶铁等进行检查;设备完好, 方可安装。应根据顶管坑的施工设计, 安装高压油泵、管路及控制系统。
(3) 顶铁安装。
项铁放置在工作坑内顶进方向的两侧, 摆放整齐。项铁有足够的刚度, 项铁上有锁定装置, 顶铁单块旋转时保持稳定, 采用型钢焊接成型。安装后的顶铁轴线与管道轴线平行、对称。
2.3 管道顶进
(1) 下管。
下管前应对管材作全面的质量检查, 对下管设备作安全检查。下管采用四角支架、卷扬机下管。管子用方木垫在轨道上, 用厚橡胶皮将下管的钢丝绳包好, 将钢丝绳套入管子。徐徐起吊, 将管子拉入工作坑口上的四根QUl00钢轨上, 吊起离钢轨50cm后, 将钢轨撤离, 徐徐将管子下入坑中。管子下完后, 将活动平台复位。注意下管方向。
(2) 顶进施工。
(1) 顶进前检查设备、测量高程中心及排水设施等, 具备条件后, 方可进行顶进。拆除钢木支架洞口处工字钢, 并保证上方支撑稳固。 (2) 为防止土方坍塌, 确保顶管质量, 在首节管前端安装管帽, 将管帽项入土中后便可在帽檐下挖土。 (3) 首节管顶进高程及中心位置是保证以后顶管质量的关键。初始顶进5m~l0m范围内, 增加测量密度, 要缓慢进行, 防止管子上下、左右摆动, 增大顶力, 影响质量, 出现偏差进行纠正时。首节管允许偏差为:轴线位置3mm;高程0~+3mm。 (4) 管前挖土长度:土质良好, 在正常顶管地段, 可超越管端30cm~50cm, 并随挖随顶;在土质不良地段, 开挖超越管端距离, 不得大于30cm。在正常项管地段, 管顶部位最大超挖量控制在1.0cm左右, 管底部位135°范围内不得超挖, 在房屋及道路下等不允许土层下沉的顶管地段, 管子周围不得超挖。 (5) 顶进作业时, 禁止进行工作坑内的垂直运输;进行垂直运输时, 禁止顶进作业。 (6) 顶进过程中要加强测量复测, 首节管每顶一镐测一次中线及高程, 随时纠偏, 在顶迸一根管后要求每50cm测量一次中线及高程, 并做好记录, 交接班时必须复测上一班的高程及中线。全段顶完后, 及时对管道进行中心、高程的验收。 (7) 每班均填写施工记录。施工记录包括项进长度、顶力数值或油泵压力表数值、管位偏差及其校正情况、机械运转情况、土质水位变化以及出现的问题和应注意事项。交接时将施工记录向下一班交接清楚。
(3) 管道纠偏。
(1) 一个顶管段完成后, 测量一次管道中心线和高程;高程及中线必须在设计规范允许范围内, 保证满足设计意图。保证每个接口应测一点, 有错口时测两点, 并形成文件, 将信息及时反馈。 (2) 偏差主要是由开挖断面形状不正确、工作面土质不均匀、千斤顶位置不正确等引起, 施工中必须予以重视, 必须加强量测及调整工作。
2.4 闭水试验
采用分段闭水试验, 管段按井距分隔带试验, 长度不大于1000m, 每3个井段抽检1段。事先管道浸泡24h。闭水试验的水位为上游管道内顶2.0m或至井口为止。观测管道的渗水量, 从达到试验水头开始计时, 直至观测结束。观测期间不断的向试验管段内补水, 保持试验水头恒定, 渗水量的测定时间不得小于20min。
2.5 补浆、压浆
为防止路面沉陷和地上、地下构筑物不受扰动, 顶管结束后, 应及时对管体四周的缝隙充填水泥浆, 使其密实坚固, 填充水泥所用设备与触变泥浆设备相同。逐孔注浆, 水泥浆液需搅拌均匀, 无结块, 无杂物, 注浆结束后, 要及时清理注浆设备, 以防堵塞。
3 结语
改进和完善顶管技术在市政污水管道中的应用, 有利于保证污水管道施工的技术和质量标准, 做到设施利用率高, 避免浪费;加强市政污水管道工程施工管理力度, 使工程施工趋于成熟、规范、科学、合理, 有利于提高管理水平, 降低工程成本。因此加强对顶管施工技术的深入研究具有十分重要的意义。
摘要：顶管施工作为一种特殊的施工手段, 随着市场建设规模、建筑密度不断加大, 在繁华大都市的市政建设项目中, 通过在工程实践中不断改进与完善, 使顶管技术以其独有的优势, 被更为广泛的应用。
关键词：市政工程,顶管施工技术
参考文献
[1]张志勇.复杂环境下大截面矩形顶管施工管线保护技术[J].施工技术, 2011 (10) .
[2]胡讯华.大口径自来水管道施工中顶管技术的选择[J].中国给水排水, 2011 (4) .
顶管工程 篇8
1 管材的质量控制
1.1 常见质量问题
1.1.1 砼管材质量差, 存在裂缝或局部混凝土疏松、易剥落。
抗压、抗渗能力差, 容易被压破或产生渗水。接口尺寸偏差大。橡胶圈外观质量差, 有裂缝、孔隙或凹痕等缺陷。钢套环防腐质量差, 涂层厚度达不到要求。
1.1.2 钢管外观质量差, 表面有裂纹、严重锈蚀等缺陷。
焊缝外观质量差, 有焊瘤、气孔、弧坑或表面余高达不到要求。管材壁厚或涂层厚度达不到要求。
1.2 质量控制措施
1.2.1 重视管材资料的检查。
要求施工单位选用正规厂家生产的管材, 并且检查管材的出厂合格证及送检力学试验报告等资料是否齐全。必要时, 应进行现场取样送检。
1.2.2 重视管材外观的检查。
每批管材进场后, 均应对管材外观进行检查和记录, 对外观检查不合格的管材不得使用。
1.2.3 加强管材的保护。
主要要求生产厂家在管材运输、装卸过程中加强对管材的保护。
2 测量的质量控制
2.1 常见质量问题
2.1.1 测量放线出现差错或意外, 使管道在平面上产生位置偏移, 在立面上坡度不顺, 不能顺直到达预定的沉井预留洞口。
2.1.2 顶进过程中对发现的偏差没有及时纠偏, 造成偏差逐渐积累, 从而使得校正困难。
2.2 质量控制措施
2.2.1 对初始放线要进行复测。
不但是施工人员要根据业主提供的原始基准控制点, 进行测量放线。监理人员也应对测量放线成果进行校验, 确保其误差符合规范要求后, 方能允许进行下步施工。
2.2.2 加强资料搜集和超前探测。
全面掌握管道沿线的工程地质和水文地质资料、地下管线资料以及未在设计文件中列明的其他障碍物等情况。当发现设计文件与掌握的资料有明显不符或错误时, 必须及时提出变更设计或施工的要求。
2.2.3 及时沟通联系。
施工中如意外遇到障碍物时, 应及时要求监理单位和设计单位协商, 采取适当的措施, 如开挖去除障碍物或采取其他避让措施。
2.2.4 顶进过程中对偏差的及时校正是保证顶管质量的有力措施, 偏差是逐渐积累的, 只有通过不断校正才行。
现场应加大对施工管理人员的质量意识和安全意识教育, 确保偏差的及时发现、纠正和记录。
3 工作坑的质量控制
由于顶管工作坑常使用沉井法施工, 而市政管道工程中又不将沉井作为永久工程, 因此造成现场对沉井施工质量控制普遍不重视, 甚至成为部分施工单位谋取利益的主要组成部分。
3.1 常见质量问题
3.1.1 井筒下沉过程中, 经常出现井筒倾斜、土体破坏、筒壁裂缝、下沉过快或不继续下沉等事故。
3.1.2 沉井砼制作质量差, 强度不足, 有的在下沉过程中即
已出现砼裂缝现象, 不能满足管道进出洞口和顶进作业的强度需要。
3.1.3 不能及时完成封底砼的浇筑, 或砼底板强度较差, 经常出现破碎现象。
3.1.4 由于工作坑的设置, 导致周围建筑物基础出现水土流
失严重的现象, 建筑物出现裂缝, 严重的甚至成为危房, 影响建筑物的安全使用寿命。
3.2 质量控制措施
3.2.1 重视沉井的砼质量问题, 规范设计和施工。
按照房建工程的要求, 组织沉井砼工程的施工与验收, 确保能满足顶管施工和土方回填需要。
3.2.2 井筒砼的浇筑应尽量采用分段浇筑、分段下沉、不断接高的方法。
下沉过程中要尽量均匀取土, 均匀下沉。做好井筒倾斜的观测和校正。
3.2.3 沉井封底必须结合沉井所处位置的工程地质和水文地质情况, 制定针对性的施工方案。
确保即使在发生了流沙现象时, 也能采取果断措施, 一次性完成沉井的封底工作。
3.2.4 对于设计位置在已建建筑物附近时, 必须做好对建筑物的沉降观察。
做好沉井下沉过程中的土体破坏防护。尽量避免在建筑物基础安全影响范围内设置工作坑。
4 设备安装的质量控制
4.1 常见质量问题
4.1.1 未按设计要求组织合格的顶管设备进场。
由于不同的设备使用成本差距很大, 有的施工单位在未通知建设方、监理检查顶管设备的情况下, 就擅自顶进进土, 不利于现场的目标控制。
4.1.2 导轨安装偏差较大, 经常出现纵坡与设计不一致, 甚至反向的现象。
4.1.3 起重设备未经特种设备监督检测, 井边围护不到位, 安全隐患较大。
4.2 质量控制措施
4.2.1 坚持按程序做好设备进场报验。
设备进场检查必须由建设方会同监理、设计、市政质量监督员共同进行, 确认符合合同和设计要求后, 方可使用。
4.2.2 全部设备均需经检查和试运转合格后方可顶进。
特种设备和人员均需具备法定资格。
5 顶进的质量控制
5.1 常见质量问题
5.1.1 管道平面和高程位置偏差, 无法正常顶进预留洞口。管节接口未及时密封处理, 管内积水较多。
5.1.2 未根据实际情况, 及时注入或调整触变泥浆以减小阻力, 致使管材破损。
5.2 质量控制措施
5.2.1 正确计算管道需顶进的长度, 记录每节管道顶进的时间, 积极采取各种减阻措施, 确保管道顶进的连续作业。
5.2.2 顶管结束后, 管节接口的内侧缝隙应及时密封, 填充物不能凸入管内。
管子伸进沉井内长度要能满足井内砌筑检查井的需要, 防止管头露出井壁过长或缩进井壁。
5.2.3 严格控制管道的直顺度和坡度, 及时采取测量纠偏措施和排水措施, 并随时检查记录。
顶进过程中如发现有障碍、后背墙变形严重、顶铁扭曲、油泵或油路异常、接缝中漏泥浆、管位偏差过大且校正无效、顶力异常或超过管端允许顶力等紧急情况时, 必须立即暂停作业, 并采取可靠措施确保安全。待存在问题经会办处理完善后, 方可恢复顶进。
6 检查井的质量控制
6.1 常见质量问题
带水浇注检查井基础且尺寸和高程偏差较大。井墙砌砖通缝、抹面起鼓发裂。不做流槽或做法不符合要求。爬梯、井圈、井盖安装不符合要求。
6.2 质量控制措施
6.2.1 严格控制检查井基础的质量。
不能带水浇注垫层和基础, 要保证基础的几何尺寸和高程符合设计要求, 待砼达到一定强度后才能砌砖。
6.2.2 严格控制井身的砌筑质量。
严格按图集进行砌筑和流槽设置, 井身不得有空鼓、裂缝等现象。
6.2.3 严格控制爬梯、井圈、井盖的安装质量。
要使用灰口铸铁爬梯, 安装要牢固, 并涂防锈漆。安装井圈要座浆饱满, 井盖和井圈要配套。在道路上必须安装重型井盖。
7 功能性试验的质量控制
7.1 常见质量问题
做试验前就全部回填土。试验前准备不充分。试验合格测定标准不明确, 检查时间不符合要求。渗水量计算错误。
7.2 质量控制措施
7.2.1 明确试验的合格标准。
试验应由建设方、施工方、监理方、设计方及政府监督管理部门联合进行, 试验合格才能进行全部回填土。
7.2.2 对试验前的准备工作要进行检查。
试验前, 需从管道下游进行灌水, 并按规范时间要求进行浸泡。
7.2.3 正确计算渗水量。
在试验过程中要真实记录各种数据, 并根据规范正确计算渗水量。试验合格后, 及时记录数据并签认记录。
摘要：根据顶管法施工在城市排水管道工程中的应用经验, 就顶管施工中易出现的问题及控制措施进行总结论述。
关键词：排水工程,管材,顶管施工,质量控制
参考文献
[1]郑达谦.给水排水工程施工.北京:中国建筑工业出版社, 1998 (6) .
[2]余彬泉.顶管施工技术.北京:人民交通出版社, 2003.
[3]石中柱.市政公用工程管理与实务.北京:中国建筑工业出版社, 2004.
市政工程非开挖顶管技术的应用 篇9
1顶管施工的特点
顶管技术又称为非开挖管道敷设技术,其在施工时不需要对面层进行挖掘,就可以顺利穿过地面建筑和地下建筑以及铁路、河道,与开挖敷设技术进行比较,这样的施工能够大量节省资金投入,减少工期。与此同时,该项施工技术能够使噪音得到有效降低,粉尘大量减少,并且减轻了对交通条件的干扰和对环境情况的破坏,起到了环保无污染的效果,施工效率也得到了明显提升。由于顶管施工法在多个方面都占有一定的优势,因此被广泛应用于市政管道工程施工中。我们将顶管施工的优点总结为以下几个方面:(1)施工过程中占用了较小的施工面积,施工面由线缩成点;(2)对交通的影响比较小,没有影响正常的地面活动;(3)施工过程中对城市居民正常生活干扰不大,不影响居民线路和构筑物的正常使用,仅出现较低的噪音和震动;(4)能够穿越河流、建筑铁路等各种障碍,在较深的地下水下进行管道敷设,使沿线的拆迁工程大量减少,有效降低了工程资金投入。其主要适用于城市中心地区、繁荣商业街道或无法搬迁、不可深挖的文物古迹等特殊地段。通常情况下采用管径￠80至￠600的地下埋管进行顶管法施工作业。
2市政工程非开挖顶管施工流程
(1)现场勘查及施工前的准备工作。确保施工组织设计的合理性和科学性,施工单位需要对施工现场进行勘察,对实际情况进行调查,将施工准备工作做好做足。施工前所勘察和调查的工作内容包括以下四个方面:(1)对施工现场或邻近施工现场的地下管网情况进行详细的勘察,现场对水、气、电、暖及通讯管道进行定位,并且对需要搬迁或停止工作的管道进行认真分析,随后将其进行清楚的标注;(2)对施工现场路面的车流量和人流量等交通状况进行考察。如有需要,可以在路口设计交通导向牌,或者设置专人看守指挥,同时,施工路线可根据交通道路的实际情况进行合理的安排;(3)必须对施工现场及附近的排水管道情况进行清楚的掌握,对排污路线进行最优化的规划和设计,如有需要,可以临时搭建排污管道,防止其他位置流入施工污水;(4)假如桥梁、隧道等建筑物出现在施工现场,施工人员必须对桥墩、桥台的基础、建筑物基础桩等情况有一个详细的了解,防止在顶管施工时对其造成破坏性影响。
(2)测量放样与井下、地面设备安装。施工以前,首先要对施工地点进行测量放样,同时安装好地下和地面的施工设备。通常测量放样的内容包括顶管轴线和设备安装的标高,可以通过确认地下投点和后视点的精度,有效控制顶板轴线的放样精度。在对井下设备进行安装的过程中,要确保导轨、千斤顶等必需品的安装。在安装过程中,必须严格按照测量规定对轴线进行确认,保证按要求施工。为避免出现人为的标高误差,需要将轴线的安装量予以减少。在对地面设备进行安装时,需要将启动设备、主顶泵站安装到位,施工过程必须根据现场实际情况进行合理安排,确保与顶管轴线有一定的距离。
(3)顶管机下井与出洞。利用提前安装好的导轨将顶管机通过起吊设备吊人,在安装千斤顶时要保证管线与顶管机相连。在顶管机出洞以前,提前做好安全防护措施,例如在施工过程中,可以对软眼位置进行墙体浇筑,保证墙体的强度达到施工要求,并且能够抵抗洞外的水土压力,将顶管机放入出口器后,能够直接切割或封堵墙上的出洞。与此同时,还能够在工作井软眼位置安装部分钢封门,从而起到对洞口外土地的加固作用,有效降低地下水位。在将洞口打开后,需要及时加固土体的稳定性和牢固性。比如顶管出洞位置没有地下水,可以在洞口外部打入一定量的钢板桩,从而保证洞口被打开后能够有效抵抗土压力。在将洞口打开以后,顶管机通过出口器进入的时候,可以将钢板桩拔出,随后不断顶进。
(4)顶进施工的控制。顶进施工的原则就是“先挖后顶、随进随定”。在顶进施工以前,需要认真检查顶铁安装的平直性,防止在施工过程中出现偏心荷载。在进行顶进时,需要时刻关注油泵压力表的变化情况,假如出现压力快速增加的情况,要及时暂停油泵,对其原因进行分析,通过有效的措施予以解决。要在规定进度内对千斤顶活塞杆外伸长度进行一定确定,防止超出。在进行顶进施工时,需要保持连续作业,不能有较长的停顿时间。
(5)顶管机、起吊及转移。将顶管机放置洞口时,需要根据洞口位置的地质条件、地下水文状况等具体情况选择适合的措施。在保证安全施工的情况下,需要将软眼封门及时去除,然后连续顶进,一直到顶管机返回接收机内,最后安全解除机头与管道的连接。
(6)洞口密封处理、管道补修及验收。在井中转移顶管机,同时对洞口进行彻底的清理,按照轨道的设置,安装止水设备,可以通过混凝土浇筑的方式进行洞口封闭施工。在将规划管道施工完成以后,首先需要将管道清理干净,然后对缝管进行回填,同时对受损的位置进行补衬修补。接下来需要对管道进行验收,保证管道轴线位置没有任何误差,确保回填管缝施工具有良好效果。在工程施工时,可以选用“F”型钢筋混凝土顶管,同时使用橡胶圈进行密封。要大幅提升顶管的刚度,可以将钢套埋设在混凝土管内,避免在运输过程中出现变形现象。与此同时,对管内的钢筋骨架进行焊接,在顶进管端位置混凝土时,假如有受压状况出现,能够对管端混凝土起到很好的约束保护作用。
3市政工程非开挖顶管的质量控制
(1)在施工管线土层,由于工程地质和水文地质条件的频繁变化,需要对土层的变化情况进行充分的了解,然后进行顶管施工作业。与此同时,对于回填土地段,必须及时进行加固处理,从而避免地表较大下沉现象在顶管施工后出现。
(2)通常情况下,会通过淤泥层检测有毒气体和开展防护顶板施工。有毒气体聚集体一般会通过腐烂的植物和动物在地下逐渐形成,对施工人员的健康和生命产生一定的危害和威胁。因此,需要对管道内有毒气体的含量进行定时检测,利用通风装置进行解决,在确保安全的情况,才能够让施工人员进入顶管内进行操作。
(3)对地下线路进行超前探查。随着设备的更新换代,虽然当前所使用的顶管设备能够在施工前对前进路线不远距离的管线能力进行有效探查,但依然需要通过在地面提前查明地下管线,确保万无一失,其能够有效确保通讯、水力、电力、燃气等其他管路的正常运营,确保广大群众的正常生活。
(4)在对建筑进行穿越时,探查其基础。穿过建筑物基础下进行顶管施工的过程中,需要对施工路线上所遇到的基础类型有明确的认识,在对部分基础顶管顶进前可采取必要的托换和加固措施。
(5)顶进计算。首先是对顶进推力的精确计算,对油缸类型和中继间的分布可以根据计算结果进行相应的选定;其次是在设计工作井时,最大顶力可以通过计算得出,并在工作时制定出相应的加固方案。
4结语
近年来,随着社会的进步,城市化进程也不断加快,不断扩大的市政工程建设使广大人民群众的生活质量得到了进一步提高。在市政工程建设施工中,需要合理选择运用其施工技术,确保市政工程建设的整体质量得到进一步提升。在市政工程建设中,顶管技术特有的优势使得其应用范围越来越广泛,其施工技术水平的高低严重影响工程的施工质量。因此,需要在对技术水平提升的基础上,进行顶管流程的规范,只有这样才可以使工程建设的整体技术水平得到进一步提升,使经济效益和社会效益在市政工程建设中得到凸显。
摘要：时代在不断进步,城市的变化日新月异。市政单位在努力完善配套设施的同时,导致大量地下管道的增加,顶管设计和施工也随之增多。非开挖顶管技术属于现代化的管道铺设方式之一,将该项技术应用在铺设地下管道和修建地下人行道等工程中,能够对地下的建筑物有效避开,减少对地面设施和建筑物的损坏以及对交通的影响。本文围绕非开挖顶管技术,对其顶管施工的特点、施工流程和质量控制进行了思考与探索。
关键词：市政工程,非开挖顶管技术,分析应用
参考文献
[1]廖霞柳.洛河电厂取水工程顶管施工质量控制分析[J].安徽水利水电职业技术学院学报,2010,(1):13-14,17.
顶管工程 篇10
关键词：送电线路,机械顶管施工,城市电网改造,电缆施工
近年来城市飞速发展,许多市区内的电网需要进行改造,但因缺少理想的施工走廊而一再搁置,给城市发展造成了阻力。机械顶管施工,即在地表不挖下沟槽,在线路两段开挖竖井,再以液压为动力将钢管或混凝土管从线路的一端沿直线顶向另一端的施工工艺。该施工工艺过去多用于污水管道或综合性管道的施工,由于占地面积小,不影响城市建筑的使用,故可以极大地减少施工过程中不必要的开支及纠纷,使城市电网改造成为可能。
一、机械顶管施工的相关参数
(一)机械顶管施工的特点
机械顶管土方开挖量小,施工周期短,对周围环境影响小,安全问题易控制,施工周期短。路下顶管,路上畅通,建筑物下顶管,不影响建筑物使用功能,降低工程造价显著,设备简单便于操作。
(二)机械顶管施工与电缆沟道敷设电缆的比较
电缆沟道敷设电缆,需要将电缆走径全线挖开,这样施工会产生大量的废土,而且沿线会产生大量尘土,造成环境污染,治理起来代价昂贵。且完成了电缆沟道敷设后,沟道走廊需要进行道路恢复,为恢复整齐美观的道路外貌,会需要重新铺设大面积的地砖、修复路面原有设施,有时甚至于沟道附近未涉及的路面也会因外貌不一而被要求重新铺设。
机械顶管施工不需要进行大面积的道路破坏,在施工成本上,节约了很大一部分开支,土方开挖产生的尘土也仅仅被控制在竖井周围,不会对附近居民产生伤害,减少了不必要的冲突,减轻了施工阻力。
(三)机械顶管施工的有关参数
1. 顶管长度:2000~4000 mm;
2. 顶管外径:1800 mm;
3. 顶管内径:1440 mm;
4. 顶管长度:2000 mm;
5. 千斤顶吨位:200~500 t.
二、机械顶管施工的原理及施工程序
(一)施工原理
机械顶管施工即是在地表不挖下沟槽,在线路两段(若线路长度过长,可在中间挖竖井,向两端施工)开挖竖井,再以液压为动力将钢管或混凝土管从线路的一端沿直线顶向另一端的施工工艺。后在涵道内架设展放电缆用的金属框架,再将电缆分相安置在对应位置即可。
(二)施工程序
1. 首先需要和公路、市政的有关部门取得联系,获得相关部门的施工许可,并得到确切的该地区地下管道分分布情况,以防止顶管施工过程中伤及其他管道,规划好机械顶管施工的施工深度及方向。
2. 进行线路复测,在需要施工的线路两端架设经纬仪取顶线路施工方向。
3. 在线路两侧开挖竖井,竖井需带一定坡度,以防止坑边落物下落伤人,工作坑,坑的长度要求沿线路方向足以放下一节顶管以及千斤顶。
4. 铺设导轨,导轨由4根钢轨和若干枕木组成,枕木设置在工作坑底1/2枕木高的基土上,枕木间隔800~1000 mm,钢轨的长度等于工作坑底面的长度减去钢轨桩所占的位置,钢轨的间隔要视管节的外径而定,一般要保证管节安放后,与管节的横截面有最大的接触面,钢轨安装要平直,前端抬头要有0.5%~1.0%的坡度。
5. 使用液压泵和千斤顶进行顶管作业时,需要有坚固的后背进行反作用力。
后背由后背桩及后背粱,后背桩后面夯实的土所组成,后背桩一般以钢轨代替,埋入坑底一下1.5 m左右,桩后填土分层夯实,后背桩平面垂直于顶进方向的轴线,钢制后背粱放在桩前的导轨上。
6. 根据顶管的吨位不同,采用一台高压油泵配合一台至两台200~500 t千斤顶组成顶进设备。
千斤顶安装在后背粱与管节之间,管节后端和千斤顶之间用专用钢护圈及麻辫或橡胶垫对混凝土管端进行保护,管外壁涂石蜡做润滑剂,减少顶进摩擦阻力,千斤顶通过传力柱将管节顶入路基。接口橡胶圈采用滑动橡胶圈,接口处衬垫材料选择与管材配套的橡胶垫或胶合板,施工时固定在管端。
7.安装完毕后经试运行无异常后即可开始掏土顶进,掏土视土质及管顶上部覆土厚度而掌握进尺深度,土质较密且覆土较厚,有利于形成卸力拱,可以适当多挖,土质较松或覆土厚度较小,则要少挖,勤挖勤顶,挖土直径不可超过管节的外径。将土运出管节可根据管内径的大小而选取小车进行运输,运出工作坑时采用吊车或电动葫芦即可。
8.顶进过程要时刻测量,每一顶程过后,要对管的高程及左右偏差测量一次,发现问题及时纠偏,纠正左右偏差及抬头扎头的措施,可以在管的前端设一斜撑至于管前的土壁上,结合一侧的超挖土方,随顶随纠偏。前两节的衔接处,用钢板焊制的钢胀圈加固,作为防止偏差一项措施。钢管顶端距离地面1500~2000 mm。
9. 涵道内壁采用1:2.5防水砂浆粉面加5%防水剂,粉刷层厚度为20毫米。
三、电缆敷设的操作工程
1.施工前必须核对每条电缆长度,否则不能施工。
2.当机械顶管施工完毕后,在涵道内每隔3米放至一电缆滚轮,采用人力拖拽的方式将电缆拖过顶管部分。电缆的弯曲半径必须要大于规定值,否则会对电缆造成不可逆转的损伤。
3.在涵道内部每相隔1.5米处,安装一个钢管内胀圈。将电缆、光缆角钢支架焊在钢管内胀圈上,钢管内胀圈均热浸镀锌。
4.将电缆逐根水平放置在托架上,光缆在最上端,接下来逐一托放电缆,并用防涡流固定夹固定好。在涵管内施工时,若长度超过了70米,必须设置换气装置,以保证氧气充足。照明采用矿灯等施工照明设置。
5.每隔200 m必须设置一道防火隔墙1道。防火隔墙采用防火板封堵,电缆贯穿处应满足易扩容要求,防火墙中间预埋安装钢制防火埋件,防火门两侧电缆涂刷防火涂料,长度各3 m,电缆用Φ200 mm的HDPE管穿防火墙,并用耐火土封堵空隙。
6.电缆沟道内每隔50米设接地极1根,接地极采用Φ50钢管或角钢,长度为2.5m,接地极Φ50钢管与电缆主架用-5*50扁钢焊接牢固,接地极设置在检查井和接头井中。
7.安装完毕后,即可测试电缆的相序问题。若测试无问题,则开始回填竖井,改造成电缆井方便日后进行检查使用。
四、机械顶管施工应用中的效果
在咸阳北网电源断开过程中的,长亭线、罗亭线改接入亭北变110 k V线路工程中,需要从线路12#终端塔处双回电缆入地,敷设至亭口镇中亭北村的亭北110 k V变电站内,电缆路径长度20.771 km,走廊内经过一条国道,一条矿区路,一处花坛和数家汽车修理店门面。若采用电缆沟道开挖的方法,不仅会阻碍数家汽修店,需要赔偿其经济损失,由于线路走廊内的矿区路是该矿区唯一可进行运输的公路,故挖开公路还会严重阻碍矿区的大型运输车辆,对矿区和电厂造成双重损失,且这个损失无法预计,很可能远高于工程自身的造价。经与设计单位商量后,采用结合电缆沟道开挖和机械顶管施工的方案,在青赔难度大、影响严重的区域选择使用机械顶管施工,其余地方采用沟道开挖的方法,且在勘察了路径之后,于三处挖出竖井设置了机械,同时开始顶管施工。这样的方案缩短了近2个多月的施工周期,赶上了工程的停电计划,最后顺利完成线路改造。施工工程中,施工对顶管走廊上方的建筑物毫无影响,汽修店照常运营,汽车照常通行,即使是大型运输车辆来往通行,地下也可正常施工。通过此工程,我们足以证明,在施工条件允许,青苗阻力大的情况下,可以考虑采用机械顶管施工的方案来降低施工阻力,减少施工费用,提高施工周期。
由于当下城市经济发展迅速,到处高楼耸立让架空线路难以在城市里继续得到应用,各类造价昂贵的建筑以及车水马龙的道路情况,让电缆沟道开挖在城里也难以得到继续使用。使用机械顶管施工的方式,不影响城市建筑的使用,也可以极大地减少施工过程中不必要的开支及纠纷,使城市电网改造能够跟得上城市发展的速度,使城市供电项目不再是无法克服的难题。
参考文献
顶管工程 篇11
摘 要：市政工程建设作为城市化建设的重要组成部分，越来越受到人们的关注，市政工程施工质量与发展状况直接影响城市化进程。而进行市政工程施工，免不了一些地下管道的铺设，由于传统的开挖铺设管道不仅耗费人力物力，还影响城市文明，所以顶管施工技术应运而生。文章详细介绍了顶管施工技术的概念，分析了顶管施工技术在现场的应用，并提出施工中应该注意的问题。
关键词：市政工程；顶管；施工技术；应用
中图分类号：TU99 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）18-0163-01
随着我国城市化进程不断发展，市政工程建设越来越重要，地下开挖铺设管道的项目更是重中之重，这就对人们的施工技术要求也越来越高。顶管技术是应对城市化建设中管道铺设的难题而引进的一种先进技术。在国外，顶管技术已经是不可缺少的一种工具，在国内，我们已经开始研究顶管技术，并逐渐运用到实际施工中。顶管技术可以在不开挖或者微开挖的基础上，穿越河流、街道、桥梁，甚至是庞大的建筑物，它不仅不影响城市人们的正常生活，还节省了开支，减少了开挖人员的雇佣，是一种经济有效的施工技术。
1 顶管施工技术概论
1.1 顶管施工技术概念
顶管施工也叫做非开挖施工，即不开挖或进行微开挖对地下管线、地下电缆、管道等进行施工、修复等[1]。
顶管技术被广泛运用在地下管道、线路、地下电缆等，人们对于这种技术越来越熟知。但是我们应该明确，顶管技术不是完全不开挖，在施工之前要开挖工作沟。在城市中心地区，或商业繁华街道，以及城市建设中遇到无法迁移或不能实施大型开挖的文物古迹遗址等特殊地段，对不能进行空中架线、开槽埋管来实施作业施工时。一般是采用管径中Φ80～Φ600 mm的地下埋管工程可使用顶管法施工。在敷设城市污水管道直径大于Φ600 mm 时，施工现场无法采用明沟开挖埋管施工而管道沿线又无其它建筑物基础时，可使用顶管法施工作业[2]。
城市中地下管道、线路等比较复杂，而且随着时间的推移，一些城市的地下管网结构复杂，要想找寻之前施工的图纸等资料，已经无据可依。现在的城市里建筑物比较高大，街道、桥梁等比较复杂，尤其要深埋6 000 mm以上的管道，显然用人工开挖的方式比较麻烦。用顶管技术只需要挖少量的工作沟即可开展工作。
1.2 顶管施工技术的原理
顶管施工技术是在主顶油缸及管道间中继间推力的作用下，将工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推到接收坑内，这样一来，连接在工具管或掘进机后的管道就可以顺利通过土层而不影响地面上的建筑。对于长距离顶管，由于主油缸的顶力不足以克服管壁四周的土体摩阻力和迎面阻力，常将管道分段，在每段之间设置由一些中继油缸组成的移动式顶推站即中继间，且在管壁四周加注减摩剂以利于长距离管道的顶推[3]。
与传统开挖技术相比较，虽然顶管技术成本低，噪音小，造成的影响小，但是也存在一定的缺点：应对较软的土质，顶管技术容易出现偏差，一旦偏差出现，将很难修复，修复的方法很复杂。
2 顶管施工技术在实践中的应用
顶管技术在运用中对施工人员的要求很高，需要施工人员具有良好的素质和丰富的经验，首先应该勘察地形、环境和土质等因素。然后明确施工中用到的工具和注意的问题，做出合理可行的计划，准备充足以后再进行施工，避免不必要的返工。
我们以简单的过街顶管为例来研究顶管施工技术的应用。在施工前，应在工作坑周围设置障碍物，立上警示牌以示此处正在施工。
2.1 施工准备
①勘察现场的环境。人、车流的多少，道路拥挤状况，放置交通施工指示牌，以警示行人。了解施工区域地下管网结构，煤气、电力、排水管道等是否有影响，以免破坏原有管道造成损失。此外要考察周围建筑物基坑结构，桩基深度和距离等。施工前，我们要特别注意土质的考察，尤其是遇到疏松的土质，我们应该使用膨润土悬浮液渗入土壤，然后进行施工，否则会出现偏差。
②施工前设计。顶管线路和工作坑设计：顶进路线应该尽量避开桩基较深的建筑物和较大的树木，还应注意避开土质不利于顶管的土层。综合周围环境和现有设备的限制条件，我们在设计中应该减少工作坑的挖掘，减少成本和人力。
对于街道，我们可以只设置一个工作坑，一个接收坑，根据设计好的路线分别设置于街道两边。
2.2 施工步骤
①工作坑的准备。当工作坑中的水位降低到一定程度时方可进行顶进，一般水位应低于基底0.5～1.0 m。开挖过程中还应该做好安全防护，排水系统提前做好，使用机械开挖时避免人员靠近，确保工作顺利进行。
首先应制作后背及工作底板，利用常见的方格网控制高程法来确保工作底板平整度是首要解决的问题，这是顶进平台搭建的基础，这种方法就是：灌注工作底板混凝土时，用直径16 mm 的钢筋头埋入混凝土中，分成2.5 m 方格网控制高程，按点找平，再用1：3水泥砂浆抹面整平[4]。底板顶面应该做成前边高后边低的斜坡，底板两侧设置方向墩，底板上放置管身。
②设备安装。根据需要的顶进力度配备千斤顶，安装并检查千斤顶有无异常情况，检查液压元件的可靠性；调整溢流阀的作用压力；加大推力检查工作坑中预制设备的变化。在预埋件上安装顶、侧、底钢刃脚。
③顶进步骤。试顶：试顶在整个施工过程中还是很有必要的，试顶过程中，每个测试部位都应该有专人负责看管监测。开启油泵，油压每升高5～10 MPa，便停泵观察有无异常，直到推力足以顶动管身。
在正式进行顶进前，必须对所有设备进行最后检查，并对之前勘察的土质、环境等再做进一步确定，方可顶进。顶进一般分为以下几个步骤：首先把顶铁安装好；然后启动油泵，顶进开始；最后，当顶进距离达到我们计划的距离时，顶进结束。
3 顶管施工技术应用中的注意事项
①施工前要了解土层状况，对于不同的土质，应该制定不同的方案，否则会出现难以修复的偏差。对于顶进后会大面积下沉的地段，我们提前采取加固措施。
②施工人员安全防护工作一定要做好，一般 地下囤积了多年的腐烂淤泥和动植物，会产生有毒有害气体，我们应该在施工过程中随时监测这些气体，以确保施工安全进行。
③地下管道错综复杂，我们应该提前查明这些管道的结构、走向和深度。庞大的建筑物、桥梁等也会影响施工，提前了解这些障碍的结构，桩基深度等情况可以保证我们的工作顺利进行。
④精确计算顶进力度大小，以便确定设备类型和中间工作坑的数量，提前设计施工计划，可以缩短施工工期，也能够使施工持续进行。顶进开始后不能中断，应24h不停地顶进，直到顶进结束。
4 结 语
综上所述，市政工程建设关乎我们城市化发展的进度，市政工程基础建设必然会铺设相应的管道网络，在结构复杂的城市结构里，大面积开挖显然不实际。在不影响城市人们生活，保持城市文明的前提下，进行微开挖的顶管施工技术具有很大优势，它不仅节省大量人力物力，工作效率也高。但是我们在应用顶管施工技术时，一定要提前做好准备，结合相关注意事项制定合理可靠的施工计划，并选择经验丰富的人员进行施工，以确保施工顺利进行和最佳的工程质量。
参考文献：
[1] 游作华.顶管施工技术在实际市政工程中的实践探究[J].江西建材， 2014，（16）.
市政给排水工程中顶管技术的应用 篇12
在市政给排水工程中顶管施工段的管材应采用带橡胶圈III级钢筋混凝土承插管, 管径为1500mm, 总长270m。其中工作井、接收井均采用矩形钢筋混凝土沉井结构。
1顶管施工技术方案选择
1.1经调查分析研究及结合在市政给排水工程中设备和施工及相关的技术能力, 采用了密封泥水平衡式顶管工艺进行施工。
1.2泥水式平衡顶管机相比于土压式平衡顶管机, 能有效平衡地下水、对付流沙和淤泥质地层。同时泥水式平衡顶管施工比土压式平衡顶管施工具有以下优点:可连续顶进作业, 施工速度快;人员不用进入管道作业, 安全性高;在淤泥质和砂层中顶进, 对地质环境影响小, 能有效控制施工精度, 而且成本低等。
1.3顶管施工主要设备。市政给排水工程选取了GTNS中1500泥水平衡顶管机, 50T吊机1台、25T吊机1台, 后座泵站2套、整体式顶进构架2套、泥水处理系统2套、激光水准仪1台、全站仪1台、水准仪1台、经纬仪1台, 另外还有通用设备电焊机、水泵等。
1.4顶管施工工艺流程。施工前期准备→测量放样、复核→工作井施工→搅拌桩施工→工作井上下设备安装准备→工具头吊装下井、全套设备调试→工具头穿墙顶进→后续吊放管道一管道顶进、测量控制及纠偏→管道排泥和废泥浆外运→下→管节吊放就位→下段顶管顶进一管道贯通、回收工具头→闭水试验→竣工验收、清场。
1.5施工顺序。顶管法施工采取先施工顶管工作井及接收井, 后顶进管道, 然后施工检查井的施工顺序。顶管工作井及接收井施工、管节制作、顶进施工、检查井施工尽可能平行交叉进行, 以缩短工期。
2顶管工程力学参数确定
市政给排水工程采用顶管总顶力计算的经验公式进行计算:
说明:以上的管壁摩擦力计算没有考虑触变泥浆减摩效果, 施工是采用触变泥浆减摩, 可以有效折减管壁摩阻力。
工具头正面泥水压力:F1=л×D2/4XP
其中
F1 N管泥水阻力 (t) ;D—顶管外径 (m) ;a—顶管泥水最大压力 (t/m2)
a与土层密实度、土层含水量、地下水位状况有关。根据有关工程统计资料和本工程的分析, 估算工具头正面泥水压力为50t/m2左右, F1=×лD2/4×P=π×2.2382/4×50=196T
管壁摩擦阻力:F2=S×L×f
其中
S—项管外周长 (m) ;L—最长一段顶管长度 (m) ;f—综合摩擦力系数 (T/m2)
f与管道的埋设深度、土质、地下水位等因素有关。根据有关工程统计资料和本工程的分析, 估算综合摩擦力系数f=1.3T/m2。F2=S×L×f=π2.238×60×1.0=421T
在考虑一次顶进距离为60~70m时, 顶管总阻力为以上阻力之和:F=F1+F2≈617t
根据该管径钢管的要求, 其不能承受的以上项力, 顶力较大, 需要增加中继环, 顶进的后座采用4个200T的千斤顶, 中继环采用10+30T千斤顶, 共计300T。顶管中继环布置按照“工具头20m-中继环一后座60m”来布置。另外, 顶管过程还要采用减阻措施, 通常减少管壁摩擦阻力的措施有:管壁与泥土间压触变泥浆减阻 (优质膨润土拌制而成) , 注浆需要管节间的密封良好, 否则浆体会在管节间泄漏起不到应有的作用, 减阻效果好时, f-综合摩擦力系数可以降低到0.3~0.8T/m2左右, 将触变泥浆的减阻作为保险系数。
3各主要工序施工方法
3.1顶进前准备所有机械设备交班检查。顶进前, 机械工需要进行交接班手续, 将记录的设备运转情况表交给下一个班组的机械工, 并进行口头的设备运转状况交班, 刚上班的机械工需要对控制台、各个泥浆泵、管道、测量系统、工具头等进行例行检查。
3.2工具头刀盘转动、开进出渣浆泵。交班和例行检查完毕后, 接通电源, 将工具头的刀盘转动, 当设备的参数稳定后, 开进出渣浆泵, 开始泥浆循环。
3.3调整进出渣浆泵流量达到平衡。工具头的操作全部采用在管道外 (工作井上) 控制台控制, 只需1个机手操作, 可实现对工具头刀具的转动、纠偏控制、压力显示、时时监控 (工具头安装了摄像头、控制台上安装了电视机) 。顶进千斤顶, 观察工作仓的土压力表, 调节渣浆泵的流量达到工作仓的泥水平衡, 其平衡的原理是, 当进泥和吸泥泵稳定工作时, 调节进泥和吸泥的泵量, 使工作仓内应保持一定压力, 仓内泥水压力应与地下水压力相平衡, 泥水压力过大, 地面隆起;泥水压力过小, 地面沉陷, 所以控制顶进与出泥的速度相当关键。
3.4泥水处理系统处理好砂土、装车、外运。采用泥水平衡式工具头出土, 需要在工具头中注入含有一定泥量的泥浆, 通过大刀盘切削工具头前方的原状土, 与注入的泥水搅拌, 泥水通过吸泥泵排到地表泥水处理系统处理, 泥浆可以反复循环使用, 处理好的泥沙用泥浆车外运。
3.5测量工具头的偏位、作好记录、纠偏。测量方法, 在工作井后座位置设置测量机座, 测量基座由地面引入地下, 避免工作井的变形引起的误差, 将全站仪放置在其上调平后, 使全站仪发射的激光沿着顶进方向水平射出, 打在工具头的测量靶位上, 通过望远镜读出工具头的偏差。
综上所述, 顶管过程是一个复杂的力学过程, 它涉及材料力学、岩土力学、流体力学、弹塑性力学等诸多学科。但顶管施工必须严格控制好顶管推力, 而对顶管计算复核能够准确估计顶管的推力。顶管的推力就是顶管过程管道受的阻力, 包括工具头正面泥水压力、管壁摩擦阻力。泥水平衡压力:在封闭的工作仓内加泥水压力平衡地下水压力, 是防止泥砂涌入的重要方法。泥水压力一定要合理。压力较小, 大量的泥砂涌入, 会造成路面破坏, 地表设施受损;压力过大, 会增大主千斤顶负荷, 严重的可能产生冒顶现象。市政给排水工程通过了严密的顶管计算, 采取了先进的顶管设备, 成功高效地完成了该工程顶管施工的工作。
摘要：本文通过对市政给排水工程中顶管施工段的工程实践经验, 阐述了顶管施工技术在给排水管道工程中的应用, 以及所取得的经验和成果。
关键词：顶管,工程力学,参数,施工
参考文献
[1]关雪华.给排水管道的顶管技术研究[J].给排水施工技术管理, 2001.