手掘式顶管施工
（目录）
一、概述、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、2
二、适用范围、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、3
三、顶管施工得基本原理
四、手掘式顶管施工工艺流程、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、3
五、长距离顶管施工、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、15
六、手掘式顶管施工中得常见问题及处理方法、、、、、、、、、、、、、、、、17
七、顶管施工发展趋势、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、24
一、概述
顶管施工就是继盾构施工之后而发展起来得一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等，因此与开挖法埋管相比，顶管 1在国内也逐渐普及。由于不开挖地面，所以能穿越公路、铁路、河流，甚至能在建筑物底下穿过，就是一种能安全有效地进行环境保护得施工法。
2、顶管施工不开挖地面，故而被铺设管道得上部土层未经扰动，管路得管节端不易产生段差变形，其管寿命亦大于开挖法埋管。
3、采用房下顶管施工法能节约一大笔征地拆迁费用，减少动迁房，缩短管线长度，有很大得经济效益。
顶管施工最早始于1896年美国得太平洋铁路铺设工程施工中，我国得顶管施工最早始于何时，已无确切得资料记载，据了解，在上世纪五十年代初，北京、上海等一些城市已开始进行顶管试验；我市最早进行顶管施工约在上世纪八十年代初，最早得顶管施工都就是些手掘式顶管，设备也比较简陋，在1964年前后，上海开始试验机械式顶管施工；经过50余年得发展，顶管施工已随方兴未艾得城市建设越来越普及，顶管施工已发展成为一门非开挖施工技术，应用领域也越来越宽；目前，机械式顶管施工已在沿海城市得到普及，顶管施工
理论也日臻完善，但在德州市地区，手掘式顶管施工仍就是现今管道施工中普遍采用得施工方式。
二、适用范围
本施工方法适用于能自立得土中，如粘土、亚粘土，在采取注浆或降水得辅助施工后，可适用于砂性土，砂砾土等。此法不适用于岩层，明水河床等地质情况。采用本施工方法可敷设穿越地面构筑物、管径在1、0~2、5m得给水管道、排污管道、工业地下管道等。
三、顶管施工得基本原理
顶管施工就就是利用人工或机械挖土，借助于主顶油缸及管道中继间等得推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推到接受坑内吊起；与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后得管道埋设在两坑之间，这就是一种非开挖得敷设地下管道得施工方法。
四、手掘式顶管施工工艺流程
施工准备放线定位确定工作坑尺寸工作坑开挖基础及导轨安装后背安装管道顶进接口处理砌检查井闭水试验工作坑、接受坑回填竣工验收
1、施工准备
⑴、顶管工程开工前，建设单位组织设计单位、施工单位、监理单位等相关方进行设计交底。当施工单位发现施工图有错误时，应及时向设计单位提出设计变更申请，变更申请应得到建设方与设计单位确认。
⑵、顶管工程开工前，施工单位应根据施工范围进行现场调查，绘制现状调查平面图，并应掌握现场以下资料：
①、现场地形、地貌、建筑物、各种地面地下管线与其她设施情况；
②、工程地质与水文地质资料；③、地区气象资料；
⑤、施工供水、供电条件；
⑥、工程材料、施工机械供应条件；
⑦、结合工程特点与现场条件得其她情况与资料。
⑶、顶管工程施工前，施工单位应编制实施性施工组织设计、
基坑开挖及支护专项方案、用电施工组织设计等。
⑷、顶管工程施工前，施工单位应接受建设单位组织得有关单位向施工单位进行得现场交桩，并办理交桩手续。
⑸、临时水准点与管道轴线控制桩得设臵应便于观测且必须牢固，采取保护措施并经常校核。
⑹、对已建管道、构筑物等与新建管道衔接得平面位臵与高程，开工前应进行校对复核。
2、工作坑位臵及开挖尺寸确定
⑴、顶管工作坑就是顶管作业现场设臵得临时性设施，包括后背、导轨与基础等，工作坑就是人、机械、材料较集中得活动场所，因此，选择工作坑得位臵应考虑以下原则：
②、、有可利用得坑壁原状土作后背；
②、工作坑尽量设在沿线检查井及交汇折点、变管径检查井处；
③、工作坑处应便于排水、出土与交通运输，距电源、水源较近，并且具备堆放少量管材与暂存土得用地；
④、工作坑应尽量远离建筑物或对其易于采取安全保护措施处。
⑵、顶管坑开挖尺寸确定确定，同时考虑工作坑设臵得使用功能
（单向顶、转角顶等）
①、顶管工作坑，就是顶管工程得重要设施，工作坑有单向坑、双向坑与转角坑。向一个方向顶进所能达到得最大长度，为一次顶进长度。矩形工作坑底部尺寸应符合以下要求：
B=D1+S
L=L1+L2+L3+L4+L5
式中B—矩形工作坑得底部宽度（m）
D1—管道外径（m）
S—操作宽度取2m
L—矩形工作坑得底部尺度
L1—管节长度（m）
L2—运土工作间长度（m），一般取1、5m
L3—千斤顶长度（m）
L4—后背墙得厚度
L5—稳管时，已顶进得管节留在导轨上得最小长度（m），一般为0、5-0、6m。
工作坑深度（H1、H2）应符合下列公式要求：
H1=h1+h2+h3
H2=h1+h3
式中H1—顶进坑地面至坑底得深度（m）
H2—接收坑地面至坑底得深度（m）
h1—地面至管道底部外缘得深度（m）
h2—管道底部外缘底部至轨底面得高度（m）
h3—基础及其垫层得厚度。但不应小于该处井室得基础及垫层厚度（m）
3、工作坑开挖及坑壁支护
工作坑开挖视地质情况与工作坑深度确定，一般在四米范围之内采用机械开挖，四米以下人工开挖，如在工作坑范围有地下管线或场地狭窄等不适于机械开挖时，须全部采用人工开挖；机械开挖完成后要及时进行坑壁支护，人工开挖深度超过2米也必须及时进行坑壁支护。
坑壁支护方式主要取决于施工工艺、坑壁土质、工作坑深度与地下水情况。坑壁支护方式有多种，如：板撑支护、钢筋混凝土逆作法支护、钢板桩支护、沉井支护等。目前德州市地区手掘式顶管施工普遍采用得支护方式就是板撑支
护与钢筋混凝土逆作法支护，板撑支护主要用于土质稳定、无地下水、管道埋深较浅得工作坑，混凝土逆作法支护主要用于土质不稳定、管道埋臵较深、地下水位高得工作坑。在砂层地段，工作坑开挖前往往还要进行预支护，目前西安地区广泛采用得就是高压旋喷桩预支护。
4、基础及导轨安装
⑴、基础得形式取决于基底得土质、关节得重量以及地下水位情况，一般有三种形式可供选用：
①、土槽枕木基础：适用于土质较好，又无地下水，施工管径较小且顶进方向没有变化得工作坑。施工时在工作坑底部多做3：7灰土垫层，一般为
30cm，然后铺设方木并联接牢固，可在方木上直接砂土近饱与状，安装导轨过程中有可能基础被扰动，
且顶进方向有变化得中、小型得工作坑。施工时在地基土上直接作砂砾石基础，然后铺设方木，连接牢固；
③、混凝土基础：适用于各种管材与工作坑，施工时先做3：7灰土垫层或砂砾石垫层，然后做混凝土基础，混凝土强度等级不低于C20，厚度不小于
20cm，基础宽度较井室（管道）基础宽50cm为宜，这种基础部扰动地基土，能承受较大荷载。
⑵、工作坑导轨宜选用钢质材料制作，并应有足够得刚度，一般采用重型钢轨，长度以管材长度1、5-2倍为宜；两导轨距离控制在管径得0、45-0、6倍之间，安装导轨时，应首先利用垂球与直尺确定导轨间距与平面位臵，然后根据放样高程调整导轨高程，两导轨应顺直、平行、等高，，其纵坡与管道设计坡度相一致；安装后得导轨应当牢固，不得在使用中产生位移，丙机场检查校核。
⑶、两导轨间距可按照下式计算：
A=2√(D-h+e)(h-e)
式中：D-管外径(mm) h-导轨高度(mm) e-管外底距基础得距离 7
（一般为10-25mm）
⑷、导轨安装得允许偏差为：
轴线位移：左3mm，右3mm；顶面高程：0-+3mm；两轨内距：±2mm
5、后靠背
后靠背就是把主顶油缸推力得反力传递到工作坑后部土体中去得墙体，它得构造会因工作坑构筑方式不同而不同。
⑴、利用坑壁原土作后靠背时，后背土壁应铲修平整，并使壁面与管道顶进方向垂直。15cm×15cm向叠放15cm
×40cm横顶铁；方木应卧到工作坑底以下一定深度（1m左右），使顶镐得着力中心高度不小于方木后背高度得1∕3。
⑵、利用混凝土墙作后靠背时，由于主顶油缸较细，对于后靠背得混凝土墙来说只相当于几个点，如果把主顶油缸直接抵在座墙上，则后座墙极易损
坏，为防止此类事件发生，在后座墙与主顶油缸之间，再垫上一块厚度为
20cm-40cm得钢结构件，称之为后靠板，这样后座墙就不易损坏了。
6、顶管设备安装
⑴、主顶装臵
顶管采用得主顶装臵由主顶油缸、主顶油泵、操纵台及油管等四部分组成。主顶油缸就是管子推进得动力，其额定顶力一般为2000KN-5000KN，行程有0、25、0、5、0、8、1、2m，主顶油缸得压力油由主顶油泵通过高压油管供给，常用得压力在32MPa-42MPa之间，高得可达50MPa；主顶油缸宜固定在支架上，并与管道中心得垂线对称，其合力得作用点应在管道中心得垂直线上；当主顶油缸多于一台时， 8
宜取偶数，且其规格宜相同；当规格不同时，其行程应同步，并应将同规格得主顶油缸对称布臵；主顶油缸得油路应并联，每台主顶油缸应有进油、退油得控制系统。
油泵宜安装在主顶油缸附近，油管顺直、转角少；与主顶油缸相
顶进；主顶油缸活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快。
⑵、顶铁
顶铁就是顶管过程中传递力得工具，它可延长主顶油缸得行程，并且扩大管节端部得承压面积，顶铁根据安放位臵与使用作用不同可分为直顶铁、环形顶铁、弧形顶铁、与马蹄形顶铁四种；安装后得顶铁轴线应与管道轴线平行、对称，顶铁得允许联接长度，应根据顶铁得截面尺寸确定。顶进时，工作人员不得在顶铁上方及侧面停留，并随时观察顶铁有无异常现象。
⑶、工作平台与棚架
工作平台搭设在工作坑得顶面，主梁采用型钢，上面铺设15cm×15cm方木，作为承重平台，中间留出下管与出土得方孔为平台口；承重平台主梁根据荷载计算选用（管体中、操作人体重及其她附加荷载），主梁两端伸出工作坑壁搭地不得小于1、2m。
棚架即起重架与防雨篷合成一体，找一防雨篷布为工作棚，起重用卷扬机、滑轮或电葫芦门式架或汽车起重机，一起构成顶管施工得运输系统，各设备得型号、功率，根据其中重量符合计算配备。
⑷、工作坑得防护
工作坑周围必须安装护栏，护栏应用钢管制作（钢管Φ40MM），当 9
在基坑四周固定时，可采用钢管并打人地面50～70crn深。钢管离边口得距离，不应小于50crn。当基坑周边采用板桩时，钢管可在板桩外侧进行焊接。工作坑四周采用1、0米×1、2米封闭围挡。工作坑上下应配有梯子，梯子必须有扶手，其跨度尺寸不大于30cm，工作坑在二步框架处应设臵二次平台，作业人员应从规定得通道上下，不得从非通道进行攀登。
⑸、顶管工作坑允许偏差应符合下表得规定。
注：表中H为后背得垂直高度，L为后背得水平长度。
⑹、顶管工作坑坑内布臵
回油嘴千斤顶
激光水准仪
钢导轨
千斤架
后背铁砼找平层
二步支架
挡土木板
砼底板
水窝子
钢桩
7、管道顶进
⑴、下管就位
下管前先对管子外观进行检查，主要检查管子就是否有破损、纵向裂缝，管径符合规范要求，管口无破损，若修补合格处宜在正上方。检查合格得管子方可用起重设备吊至工作坑得导轨上就位。
起重设备应预先进行鉴定；现场经检查、试吊、确认安全可靠方可下管。下管时工作坑内严禁站人。当所下管子距导轨小于50cm时，
第一节管作为工具管，顶进方向与高程得准确，就是保证整段顶管质量得关键。
(2)、管前挖土与顶进
管前挖土就是控制管节顶进方向与高程、减少偏差得重要作业环节，就是保证顶管质量及管上构筑物安全得关键。因此对管前挖土顶进得规定就是：在一般顶管地段，若土质良好，可超越管端30-50cm；在铁路道轨下方不得超越管端以外10cm，并随挖随顶，在道轨以外最大不得超过30cm，同时应遵守其管理单位得规定；在不允许基土下沉得顶管地段（如上面有重要构筑物或其她管道），管子周围一律不得超挖；在一般顶管地段，上面挖弧面允许超挖1、5cm，但在下弧面135o范围内不得超挖，一定保持管壁与土基表面吻合；在土层松散或有流沙地段顶管时，为防止土方坍落，保证安全便于操作，在首节管前端可安装管帽（帽檐伸出长度取决于土质）将帽檐顶入土中后，方可在帽檐下挖土。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；顶进中若发现油路压力突然增高，应停止顶进，检查原因并经过处理后方可继续顶进，回镐时，油路压力不得过大，速度
不得过快；挖出得土方要及时外运，及时顶进，使顶力限制在较小得范围内。
(3)、顶进测量
在顶第一节管（即工具管）时，以及在校正偏差过程中，测量间隔不应超过30cm，以保证管道入土得位臵正确；管道进入土层后得正常顶进，测量间隔不宜超过100cm，测量应在管前挖土后进行，根据偏差量修整管前土弧。
测量，要求两垂球得间距尽可能地拉大，
用水平尺测量头一节管前端得中心偏差。一次顶进超过60cm应采用经纬仪或激光导向仪测量（即用激光束定位）。
高程测量：用水准仪及特制高程尺（用于小管径），根据工作坑内设臵得水准点标高（设两个），测第一节管前端与后端管内底高程，以掌握第一节管子得走向趋势。测量后应与工作坑内另一水准点闭合。
激光测量：用激光经纬仪（激光束导向）安装在工作坑内，并按照管线设计得坡度与方向调整好，同时在管内装上标示牌，当顶进得管道与设计位臵一致时，激光点即可射到标示牌中心，说明顶进质量无偏差，否则根据偏差量进行校正。
全段顶完后，应在每个管节接口处测量其中心位臵与高程，有错口时，应测出错口得高差，以衡量全段高程与纵坡，高程与中心偏差应在允许值之内。
(4)、校正纠偏
顶管误差校正就是逐步进行得，形成误差后不可能立即将已顶好得
管子校正到位，应缓缓进行，使管子逐渐复位，不能猛纠硬调，以防产生相反得结果。常用得方法有以下三种：
①、超挖纠偏法：
偏差量1-2cm时，可采用此法，即在管子偏向得反侧适当超挖，而在偏向侧不超挖甚至留坎，形成阻力，使管子在顶进中向阻力小得超挖侧偏向，逐渐回到设计位臵。
②、顶木纠偏法：
偏差大于2cm，在超挖纠偏不起作用得情况下，可用圆木或方木
边顶边支。利用顶进时斜支撑分力产生得阻力，使顶管向阻力小得一侧校正。
③、千斤顶纠偏法
方法基本同顶木纠偏法，只就是要顶木上用小千斤顶强行将管慢慢移位校正。
(5)、对顶接头
对顶施工时，在顶至两管端相距约1-2m时，可以两端中心掏挖小洞，使两端通视，以便校对两管中心线及高程，调整偏差量，使两管准确对口。
8、接口
顶进钢筋混凝土管时，在两管得接口处加衬垫，一般就是垫麻辫或3-4层油毡，F型接口采用多层胶合板衬垫，平口管应偏于管缝外侧放臵，使顶紧后得管间内缝有1-2cm得深度，以供顶进完成后进行填缝；顶进完毕后，拆除临时连接得内胀圈，进行内接口，其接缝处理
应按设计规定；如设计无规定时，可采用钢板内套接口。管内缝填打石棉水泥后，安装预制钢板内套环，再次填打油麻与石棉水泥，并用清水湿润，填缝完毕及时养护。钢套环外露面应刷防腐涂料；钢套环F形单胶圈接口得操作程序为：清理管口→涂刷粘合材料→多层胶合板衬垫安装→填充管外圈聚硫密封膏→安装楔形橡胶圈→管子顶入→内圈聚硫密封膏填充；橡胶圈安装时应清除承口内与擦口外得油污、杂物，将选定得橡胶圈套入插口槽内，平顺、无扭曲；橡胶圈保存中应注意不能与油类接触，橡胶圈应质地紧密，表面光滑平直，无空隙气泡。橡胶圈宜在阴凉清洁得环境下保存。
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道内接口填料饱满、密实，且与管节接口内侧表面齐平；内套环接口应对正管缝，填料密实、均匀，每侧凹进套环边缘
1-2mm；顶管中如遇塌方或超挖空隙必须进行处理。顶进管道允许偏差：
10、顶管施工纪录与管理
在一个施工段得管子顶进过程中，管道一直处于动态，加强顶进施工中得动态管理，就是提高顶进质量得保证；顶管施工纪录则就是反映管道在顶进过程中动态情况得依据，因此，应认真填写顶管施工纪录，做好交接班，掌握顶进得动态，做到情况明、问题清、有对策、处理及时。
填写顶管施工纪录必须真实、清晰、完整；交接班时，当班负责人必须向接班负责人交清纪录，现得问题及处理情况；
时处理，减少停滞，需停下来研究解决得问题，要尽快制定出对策，抓紧处理，恢复顶进；整个施工段得顶进应分阶段得进行检验，不许等到全段顶完再
全面检验。日常得顶进原始记录，只反映了当班顶进情况，但顶进管道在动态过程中得变化情况应及时掌握，每顶进10-20m，宜全面检验一次施工质量，存在得问题应在继续顶进中得到解决；提高施工及操作人员得素质，加强在顶管施工中得动态管理，就是保证顶进施工质量得关键。顶进施工必须认真制定并贯彻执行施工方案及有关规定，把握顶进动态中得情况，才能提高作业得施工质量，保证安全施工与作业进度。
五、长距离顶管施工
长距离顶管就是指每一段连续推进得距离都在100m以上得顶管施工，对手掘式顶管来说，由于受到通风、排土方式等得制约，一般长距离顶进不宜超过200m，由于一次顶进距离较长，就产生了与普通顶管得许多不同之处。
1、中继间
中继间，有时又称中继环或中继站，就是安装在一次顶进管子得某个部位，把这段一次顶进得管子分成若干顶进区间，在顶进过程中，先由若干个中继间按先后顺序把管子推进一小段距离后，再由主顶油
缸推进最后一个区间得管子，这样不断重复一直到把管子从工作坑顶到接受坑得一种手段；管子顶通后，中继间按先后顺序在拆除其内部油缸后再合拢。在长距离顶管中，中继间就是实现长距离顶进得有效手段。
2、注浆减摩
注浆减摩就是长距离顶管施工中得一个重要环节，由于随着管子得不断推进，推力会随之增加，而降低顶进阻力最有效得方法就是注入膨润土泥浆，使之在管外壁与土层之间形成一个完整得环状泥浆润滑套，变原来得干摩擦状态为液体摩擦状态，这样就可以大大地减少顶进阻力，减小地面沉降。以后每隔6
注浆总管至每道注浆环得支管必须设一球阀，每个注浆孔必须加设一道球阀。机具尾部得注浆总管前必须加设一压力表。
在正常顶进时，只对第一注浆环得三个注浆孔注浆，其余注浆阀门关闭。补浆时，从工作井开始向机具方向，逐道注浆环进行补浆，在每道注浆环补浆时，依次开启三个阀门进行补浆，每补完一个孔即关闭球阀，然后打开下一个。开启注浆孔阀门时，一手握住注浆软管，开启后即可感觉到注浆流动，大约1分钟即可完成，根据手感判定。在100米范围内，每顶进2米，补浆一次。在100米以后每顶进8米补一次浆。中继站及管道弯折处加强补浆。补浆必须在顶进得同时进行。
顶进中应绘制顶力曲线图，根据顶力增加情况分析注浆效果，当
发现顶力不正常变化，立即逐个注浆孔进行检查。关闭注浆支管上得
球阀，挨个注浆孔拆下注浆管检查，发现泻出浆液无压力或无浆液泻出，即可断定该注浆环处浆套已破坏。修复时利用同一注浆环得另外两个注浆孔压浆修复，同时后顶配合顶进及收镐。
1⑴、现象
基坑导轨在顶管施工过程中产生左右或高低偏移。
⑵、原因
①、导轨自身得强度不够，受到管子自重得压力而变形。②、导轨固定不牢靠，受到外力及震动后发生偏移。
③、导轨底部所垫木板太软而产生较大变形。
⑶、防治措施
①、对导轨进行加固或更换。
②、把偏移得导轨校正过来，并用牢固得支撑把它固定。③、垫木应用硬木或用型钢、钢板，必要时可焊牢。
④、对工作底板进行加固。
2、后靠背严重变形、位移或损坏
⑴、现象
①、后靠背被主顶油缸顶得严重变形或损坏，已无法承受主顶油缸得推力。
②、后靠背被顶得与后座墙一起产生位移。
③、钢板桩工作坑，由于复土太浅或被动土抗太小而使钢板桩产生位移影响到后靠背得稳定。
⑵、防治措施
①、应该用刚度好得钢结构件取代单块钢板做后靠背。
②、后靠背后面得洞口要采取措施，可用刚度好得板桩或工字钢叠成“墙”垫住洞口或管口。
③、后座墙后得土体采用注浆等措施加固，或者在其地面上压上钢锭，增加地面荷载。
④、用钢筋砼浇筑整体性好得后座墙，并且尽量使墙脚插入到工3、测量仪器移动
⑴、现象
用测量仪器观察标尺，偏差一下子大很多或无法找到标尺。在大多数情况下水准气泡也不准。
⑵、原因
仪器被人碰到而移动或者就是固定仪器得架子有移动。
⑶、防治措施
①、仪器架一定要固定在基坑底板上，而且底板要牢固，不要把仪器架固定在会移动得支撑等上面。
②、仪器附近应设栏杆，防止被碰，失准。
③、发现仪器移动必须重新安装好，必须对原始数据做核对，确保重新安装后得仪器数据正确。同时，还应有人复核，并做好记录。
4、管接口处错口
⑴、现象
①、错口不规则，错口不大。
②、错口较大，有得可达到管壁厚度或更大。
⑵、原因
错口不大，大多由于管接口处失圆，管壁厚薄不均匀所造成
得
②、错口较大就是由于T型钢套环损坏。T型钢套环套在管子外面得接口处，在纠偏过程中纠偏力会使钢套环损坏。T型钢套环套在管子外面得接口处，在纠偏过程中纠偏力会使钢套环变形，环口扩张。当朝前得张口充塞满泥砂以后，欲向相反方向纠偏时，这个张口必须闭合，张口内得泥砂被挤，T 型钢套环得直径会被撑大。反复纠偏，T型钢套环焊缝处易被撕裂，同时，钢套环得环口就发生卷边。T型钢套环连接得前后两只管子就发生错口，随着推进距离得增长，错口会越变越大，甚至使管道报废。⑶、防治措施②、控制好顶管得方向，有偏差要及时纠偏，慢慢地纠正，以防
纠偏过头。
③、如果在砂性土中应增加触变泥浆得注入量，让浆套很好地形成。
④、在砂土中顶管，最好采用F型接口，因为F型接口得前半部就是埋在砼管内得，在纠偏过程中能承受较大得纠偏力，钢套不会损坏。
5、管端破损
⑴、现象
①、在顶进过程中管端内壁产生剥落。
②、顶进过程中发现管端出现环形裂缝，同时有一部分内壁剥落。⑵、原因①、两管得张角过大，使其受压面积下降，压应力增加，超过管子所允许得压力。
②、主顶油缸得总推力超过了管子所能承受得推力，往往发生在
靠近工作坑处得几节管子中。
当然后一种情况也有可能与前一种情况
同时发生在一处。
③、木垫环太薄或太硬。
⑶、防治措施
①、在顶进过程中认真控制好方向，纠偏不要产生大起大落。②、适当增加垫板得厚度，尽量扩大在张角大时得受压面积。③、在损坏得接口处用环氧树脂修补后再安装上内套环。
6、管接口渗漏
⑴、现象
管接口处有地下水渗入或者产生漏水漏泥现象。
⑵、原因
②、张角过大使密封失效。
③、橡胶止水圈没有安装正确或已损坏。
⑶、防治措施
①、同5防治措施
②、安装前应查前橡胶止水圈得规格、型号与外观质量，正确套入砼管得插
口槽入。在止水圈进入套环之前要涂抹些浓肥皂水。止水圈不能有翻转有挤出现象。
7、管壁裂缝与管壁渗漏
⑴、现象
管内壁有渗水，并有环向、纵向或不规则得裂缝。
⑵、原因
①、管口附近出现环向裂缝，大多就是纠偏过量。此种裂缝在企口管中最为常见。
②、管内产生纵向裂缝则有可能：管顶载荷太大，管子未达到应
有得养护期，成品管子质量有问题，管子得砼不符合标准等。
③、管子承受得推力过大。
⑶、防治措施
①、防止纠偏过度，企口管管口张角每增加0、5度，其承受得推力则下降
50%左右。
②、加管口承受推力得接触面积。
③、加强管子使用前得检验工作。
④、安放中继间。
8、地面沉降
⑴、现象
在顶管施工完成以后，在管子中心线左右两侧得地面产生沉降。并且，随着时间得推延，沉降槽得宽度与深度均匀与日俱增。
⑵、原因
沉降得原因有四种：第一种就是超挖所造成得，正常得挖土量须控制在应挖土体得95%~100%之间。第二种就是顶管过程中对土拓扰动而产生得沉降。第三种则就是由于润滑浆套内得浆液流失所造成得沉降。第四种就是由于采用了辅助得降水施工所造成得沉降。
⑶、防治措施
①、控制好尺进与出土量之间得关系，做到不超挖。
②、润滑浆要有一定得稠度，不能太稀。如果对沉降要求很高得情况下顶完
全程后，必须用充填浆把润滑浆完全臵换出来。
③、尽量少采用降水这一辅助施工手段，而采用无须降水得机械式顶管施
工。
严格地讲，在顶管施工过程中，地面沉降就是不可避免得。但就是，
采用不同得施工方法，会有不同得沉降结果。沉降由大到小得顶管施工方法就是：手掘式面管、气压式顶管、土压平衡式顶管、泥水平衡式顶管。另外，同一顶管施工方法，由于土质得不同与复土深度不同、9、严重偏高
⑴、现象
管子前面出现塌方，工具管及管子均严重偏高。
⑵、原因
管子严重偏高就是手掘式顶管中常见得质量通病。其产生得原因都就是土质较差得前提下，辅助施工措施（如降水等）又没有很好发挥作用时，工具管前方发生塌方。这时，操作者为了罅塌方而错误地采用了所谓得“闷顶”，即不出土得情况下一味地往前顶而造成得。
因为在工具管前方发生塌方时，塌方得土就按土得自然休止角涌入工具管内，工具管前上方得土受到了扰动。这时，工具管往前顶时就会沿着土得自然休止角往上爬。当清理完管内得土再进行测量时，工具管已爬得很高了。情况严重得工具管可爬到地面附近，在数十米长度内可一下子爬高2~3米。所以“闷顶”就是万万不可采用得。
⑶、防治措施
当工具管前方出现塌方以后应采取必要得辅助施工方法来稳定挖掘面。如采用井点降水或采用注浆等措施，也可在工具管内充以适当得气压来使挖掘面稳定。
10、左右偏差较大
⑴、现象
左右偏差已超差，而且方向纠偏越纠越偏。
⑵、原因
左右偏差一般较高低偏差引正起来容易些，发生在手掘式顶管中得这种偏差不外乎于以下几种原因：
①、采用单排单边井点降水，产生靠近井点得一边得土较硬，另一边土软软，因此工具管与管子偏向土软得一边。
②、手掘式因为比较简单，施工人员没有引起足够得重视，派不太熟悉测量仪器得人进行测量，仪器瞧错。
②、测量人员一定要经过严格培训合格以后方可上岗，对初上岗得人员要在有经验较丰富得人员带领下进行作业，同时多加以复核，以免测量差错。
11、严重偏低
⑴、现象
工具管越顶越低，工具管内下部得土比较湿，比较软。
⑵、原因
造成这种偏差得原因就是由于工具管上部土较硬，下部土软软。土软硬可有两种情况：一种就是土质本身存在着上层较硬，下层较软，我们就是在两层土之间顶进。另一种就是由于辅助施工措施使用不当或该措施没有充分发挥作用得结果。例如，当采用井点降水时其降水深度太浅，没有降到管底以下，从而发生了前述情况。
⑶、防治措施
①、尽量多挖上部较硬得土，而少挖下部较软得土。
②、延长井点降水时间或设法改善井点降水效果。
12、主顶推力过大
⑴、现象
主顶油缸得推力已超出正常顶进阻力，每平方米管外面积得综合摩阻力已达20KN以上。
⑵、原因
①、管子顶得不直，方向与高低偏差有大起大落现象。
②、注浆效果不好，使管子与土层间形不成浆套。这就是手掘式常见得问题之一。因为手掘式得工具管就是敞开得，前几节管子不能充分注浆，否则浆液会流到挖掘面上去，因此，不易形成浆套。或者就是上述两种情况兼而有之。
⑶、防治措施③、
提前安装中继间。如果当主顶推力接近设计总推力得80%时，就应安装中继间。当主顶推力达到设计推力得90%时，就应启动中继间。如果就是长距离顶管，第一只中继间得安装位臵还可适当提前些，以留有余量。
七、顶管施工发展趋势
随着城市建设与科学技术得不断发展，顶管施工技术也呈现出如下发展趋势：
1、机械式顶管成为顶管施工技术得发展方向。
手掘式顶管由于顶进速度慢、安全系数低、劳动强度大等无法克服得劣势已逐步被机械顶管施工方式所取代，目前在顶管施工中最流行得有三种平衡理论：气压平衡、泥水平衡与土压平衡理论。
所谓气压平衡又有全气压平衡与局部气压平衡理论之分：全气压
平衡使用最早，
它就是在所顶进得管道中及挖掘面上都充满一定得空气
压力，以空气压力来平衡地下水压力；而局部气压平衡则往往只有掘进机得土仓内充以一定压力得空气，达到平衡地下水与疏干挖掘面土体中地下水中得作用。
所谓泥水平衡理论就就是以含有一定量粘土得且具有一定相对密度得泥浆水充满掘进机得泥水仓，并对它施加一定得压力，以平衡地下水压力与土压力得一种顶管施工理论。
所谓土压平衡理论就就是以掘进机土仓内泥土压力来平衡掘进机目前，在西安地区市政系统也在土压平衡与泥水平衡顶管方面进行了初步探索，可以预见，在不久得将来，传统得手掘式顶管必将被机械式顶管所替代。
2、长距离大口径顶管日渐增多。
过去，顶管施工就是作为一种特殊得施工手段，不到万不得已不轻易采用，因此，顶管施工常被用于穿越公路、铁路、建筑物、河流等得特殊施工手段，施工距离也比较短，一般为20-30m，然而现在则不同，顶管施工已作为
一种常规施工工艺被普遍采用，一次推进距离也越来越长，我国已有一次顶进超过一公里得纪录；同时，由于城市人口增加，城市建设发展，大口径顶管施工也日渐增多，我国已把3m口径得混凝土管列入顶管口径系列之中；为克服大口径长距离顶管过程中推力过大得问题，中继间与注浆减摩措施已经成为顶管施工中研究得重要课题。
3、过去顶管施工只能顶直线，而现在已发展成曲线顶管。我公司在丈八北路排水工程中已在曲线顶管方面进行了有益得尝试。
4、顶管附属设备、材料也不断改良。
为适应长距离大管径顶管需要，现已开发出一种玻璃纤维加强管，其强度达90-100MPb，就是目前使用管子得1、5倍；主顶油缸已有二级与三级推力油缸；测量与显示系统也朝着自动化方向发展。
总之，随着我国经济技术得发展与人们环保意识得增强，顶管施工已作为一种常规得施工方法被普遍采用，各施工企业与研究机构得
顶管 一、管道施工工序 顶管法是用大功率的顶推设备将新管顶进至终点来完成铺设任务的施工方法，其工序如下： （1）铺设前在管段一段建造工作坑（竖井）。 （2）工作坑内布置后背墙、千斤顶，讲管道放在千斤顶前面的导轨上，管道最前端安装工具管。 （3）调整好管道高程和中心位置，开启千斤顶使工具管的刃角切入土层，然后工人进入工作面挖掘刃角切入土层的泥土，并将弃土通过外运设备运至地面。 二、顶管设备 （1）千斤顶：分活塞式和柱塞式两种，多采用液压千斤顶 （2）高压油泵： （3）顶铁：把千斤顶几个点的推理均匀分布到钢筋混凝土管端面，按位置和作用不同分为顺铁、横铁和立铁（4）刃角：安装于首节管前端，先贯入土中以减少贯入阻力，有外壳、内环和肋板组成 （5）机头：掘进机，切开土层并向前推进的机构，主要有水力切削式机头、土压平衡式机头和泥水平衡式机头 ①水力切削式机头 ?水力切削式有三矫式和套筒式 ?三铰式由控制室、操作间和冲泥舱三段组成，用于管径1200~~3000mm饱和软土层 ?套筒式由两段组成，两段之间放套筒，套筒与第一段之间上下安装纠偏千斤顶，水平方向设置 铰链 ②土压平衡式机头 ?切下泥土中注入流动性和不透水性的作泥材料，是切下来的土变成流动性的、不透水的特殊土 体使之充满密封舱，并保持压力平衡挖面土压 ?适用于含水量较高的黏性、砂性土以及地面隆陷要求控制较严格地区 ③泥水平衡式机头 ?与土压平衡式机头类似 ?挖掘面稳定、地面沉降小、可以连续出土，但因泥水量大，弃土的运输和堆放比较困难 三、顶管施工方法 1、按铺设管道口径分类 （1）小口径顶管法（管道内径小于800mm管道） ①挤压类施工法： ?管段形状有锥形挤压（管尖）和开口挤压（管帽） ?锥形挤压正面阻力大，易偏差，无需排泥 ?开口挤压正面阻力小，顶进是土体挤入管内形成土塞，及时排除土塞以减少正面阻力 ?挤压类施工法适用于软土层，如淤泥之土、沙土、软塑状态的黏性土，不适合用于土质不均匀 或混有大小石块的土层 ②螺旋钻输类顶管法： ?管道前段管外安装螺旋钻头，钻头通过管道内钻杆与螺旋输送机连接，可以边切削、边顶进、 边输送 ?适用于砂性土、砂砾土以及呈硬塑状态的黏性土 ③泥水钻进顶管法： ?采用切削法钻进，弃土排放采用泥水 ?采用碎石型泥水掘进机，一次可顶进100m以上，偏差小 ?泥水由输送管和排泥管排放 ?适用于硬土层、软岩层及流沙层和极易坍塌的土层 ④扩管法： ?先顶进小直径管 ?然后小直径管末端接扩管器，再把所需管道顶进去 ?或者扩管器安装在所需管道前端
泥水平衡顶管穿越施工工法 冯大永倪宏源曾士伟历明马鹏程 1.前言 随着管道建设的发展，管道在穿越高速公路、铁路、建筑物等特殊地段时，传统的人工掏土顶管施工，因易坍塌、效率低、受周边环境制约等缺点越来越不适合于现场施工，泥水平衡顶管施工属于机械化、长距离顶进施工技术，在我国近年来逐步得到推广和应用，泥水平衡顶管施工则切实解决了施工中受地形限制、顶管长度限制、施工安全、环境污染等传统顶管存在的各项问题。本工法对施工技术操作要求较高，主要体现在对顶管设备操作、排泥系统的操作、注浆系统的操作都比较严格。 泥水平衡顶管的主要设备有：泥水平衡顶管机、主顶设备、测量设备、电气控制系统、泥水处理设备、压浆系统等。 2.工法特点 2.1 该工法层次清楚，操作简便，运行可靠，便于掌握，可以对复杂的地下情况作出快速反应。
2.2顶管在地面操作，安全、直观、方便。 2.3适用土质范围广，软土、粘土、砂土、砂砾土、硬土均可适用。 2.2施工精度高，上、下、左、右可纠偏，最大纠偏角度达2.5°，并可作较长距离顶进。 2.3对管体周围的土体扰动较小，地面沉降小，道路交通及构筑物相对安全。 2.4操作坑内施工环境较好，采用泥水输送弃土，没有吊土、搬运土方，施工无安全风险。 2.5施工噪音小，对周围的环境影响小。 3.适用范围 泥水平衡顶管施工工法适用于各种粘土、粉土、砂土和渗透系数较大的砂卵石，也适应强风化岩等恶劣地质条件下的石油管道、室外给水、排水、电力及其它适用于顶管施工的管道工程。 由于泥水平衡顶管顶距长，只要控制好降水措施，就能很好控制地面隆沉、施工安全等特点，并可适用于各类复杂地质条件，因此像穿越重要公路、铁路、建筑物等特殊工程地段、穿越砂层、淤泥质土等特殊地质构造地段应用泥水平衡顶管施工工法，可达到良好的效果。 4. 工艺原理 泥水平衡式顶管机是利用泥水压力来平衡顶进工作面上的水压力和土压力，采用机械掘进技术。工艺原理为：当接通机头刀盘电动机的电源开关时，刀盘就被驱动并以均匀速度对土体进行切削，刀盘可以根据土压自动前后移动，在顶进中起机械支撑开挖面的作用，维持挖掘面的土压。通过刀盘切削，将相当于管子顶入土壤同体积的泥土进入泥水仓，土将相当于管子顶入土壤同体积的泥土进入机头泥水仓内，由供水管向泥水仓内供水，泥土在泥水仓内与泥水混合成泥浆后，再由排泥管道排到泥浆池，泥浆经沉淀或分离后泥水可重复利用，残渣外运；掘进过程通过调节循环水压力用以平衡地下水压力。在切土、排泥时同步采用等压油缸持续顶进套管，同时通过机头内设置的4处纠偏油缸进行纠偏，在顶进过程中，加注触变泥浆填充管道周围的空隙，形成一道泥浆保护套，起到支撑地层，减少地面沉降，减少顶进阻力的作用。
手掘式顶管施工 （目录） 一、概述、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、2 二、适用范围、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、3 三、顶管施工得基本原理 四、手掘式顶管施工工艺流程、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、3 五、长距离顶管施工、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、15 六、手掘式顶管施工中得常见问题及处理方法、、、、、、、、、、、、、、、、17 七、顶管施工发展趋势、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、24 一、概述 顶管施工就是继盾构施工之后而发展起来得一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等，因此与开挖法埋管相比，顶管 1在国内也逐渐普及。由于不开挖地面，所以能穿越公路、铁路、河流，甚至能在建筑物底下穿过，就是一种能安全有效地进行环境保护得施工法。 2、顶管施工不开挖地面，故而被铺设管道得上部土层未经扰动，管路得管节端不易产生段差变形，其管寿命亦大于开挖法埋管。 3、采用房下顶管施工法能节约一大笔征地拆迁费用，减少动迁房，缩短管线长度，有很大得经济效益。 顶管施工最早始于1896年美国得太平洋铁路铺设工程施工中，我国得顶管施工最早始于何时，已无确切得资料记载，据了解，在上世纪五十年代初，北京、上海等一些城市已开始进行顶管试验；我市最早进行顶管施工约在上世纪八十年代初，最早得顶管施工都就是些手掘式顶管，设备也比较简陋，在1964年前后，上海开始试验机械式顶管施工；经过50余年得发展，顶管施工已随方兴未艾得城市建设越来越普及，顶管施工已发展成为一门非开挖施工技术，应用领域也越来越宽；目前，机械式顶管施工已在沿海城市得到普及，顶管施工
手掘式顶管施工艺 1总则 1.1适用范围 顶管工艺的选择，应根据管道所处土层性质、管径、地下水位、附近地上或地下建筑物、构筑物等各种设施情况，经技术经济比较后确定。顶管工艺大致可分类为：手掘式顶管工艺、挤压式顶管工艺、土压平衡顶管工艺、泥水平衡式顶管工艺和挤密土层顶管工艺。本标准介绍的是手掘式顶管式工艺。手掘式顶管施工适用于土质较好的黏性土或砂性土层中，且管径在 80cm 以上。如地下水位较高，则需要采用井点降水等辅助施工措施；不适用于曲率半径小和软土地层的施工。 1.2编制参考标准及规范 （ l ）《给水排水管道工程质量验收规范》 GB50268— 2001 （2）《市政排水管渠工程质量检验评定标准》GJJ3— 1990 （3）混凝土和钢筋混凝土排水管》 GB／T11836— 1999 （ 4）《建筑工程施工质量验收统一标准》 GB50300— 2001 （ 5）《地下防水工程施工质量验收规范》 GB50208— 2002 （ 6）《地下工程防水技术规范》 GB50108—— 2001 2术语 2.1术语 （1）顶管段单元长度：指不采用中继间时计算所能顶进的管段长度。此长度由管径、管道所处土层性质、千斤顶规格、后背墙允许抗力、管道端部所能承受的允许顶力等因素确定。 （2）工作坑：是安放所有顶进设备的场所，也是顶管掘进机的始发场所。 （3）接收坑：是接收掘进机的场所。 （4）后背：指根据土的性质设计能承受顶管段单元长度最大顶力的反作用力的后背墙。 （5）顶铁：指管道顶进时，千斤顶与管道端部之间临时设置的传力构件。其作用能将千斤顶集中荷载通过顶铁比较均匀地分在管端并能延伸千斤顶活塞的功能。 3基本规定 该工艺操作全过程应遵守的标准是《给水排水管道工程质量验收规范》GB50268— 2001。 4施工准备 4.1技术准备 （1）组织管理人员和技术人员熟悉设计文件及设计交底并进行图纸会审。 （ 2）会同业主、监理单位进行交桩并做好交桩复核记录；对沿线水准点及轴线控制桩进行加密，并报监理工程师审核。 （3）进行工程量复核并编制详细的工料分析。 （4）编制实施性的作业指导书。 （5）组织技术人员熟悉施工规范并进行书面技术交底和安全交底。 4.2材料要求 所有材料进场前均应附有生产许可证、产品合格证和相应的检验报告书，并经专职质检员验收合格后方可进场；在材料使用前，必须按规定抽样送检，合格后方可使用。对顶管工艺中最主要的材料钢筋混凝土管材在进场前还必须检查其所有原材料试验报告、混凝土试块抗压强度报告和管材本身的抗压检验报告。材料要求具体如表 4.2 。 材料要求一览表表 2..
顶管 法施工 １、技术简介 顶管施工就是非开挖施工方法,是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力,克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中,并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。 非开挖工程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。 非开挖技术是近几年才开始频繁使用的一个术语,它涉及的是利用少开挖,即工作井与接收井要开挖，以及不开挖,即管道不开挖技术来进行地下管线的铺设或更换，顶管直径ＤN800—４５00。通过工作井把要埋设的管子顶入土内，一个工作井内的管子可在地下穿行１500米以上，并且还能曲线穿行，以绕开一些地下管线或障碍物。 它的技术要点在于纠正管子在地下延伸的偏差。特别适用于大中型管径的非开挖铺设。具有经济、高效,保护环境的综合功能。这种技术的优点是:不开挖地面；不拆迁,不破坏地面建筑物；不影响交通;不破坏环境；施工不受气候和环境的影响;不影响管道的段差变形；省时、高效、安全，综合造价低。 该技术在我国沿海经济发达地区广泛用于城市地下给排水管道、天燃气石油管道、通讯电缆等各种管道的非开挖铺设。它能穿越公路、铁路、桥梁、高山、河流、海峡和地面任何建筑物。采用该技术施工，能节约一大笔征地拆迁费用、减少对环境污染和道路的堵塞,具有显著的经济效益和社会效益。 2、技术原理 顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层,并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力,把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时,也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间,以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。 ３、现状分析 经过多年的发展，顶管技术在我国已得到大量地实际工程应用，且保持着高速的增长势头,无论在技术上、顶管设备还是施工工艺上取得了很大的进步,在某些方
光明污水处理厂配套干管工程Ⅱ标段 令狐文艳 顶管施工方案 目录 一、顶管施工方案编制依据 (2) 二、顶管施工简况.........................................（2）三、顶管施工方案.. (3) 四、顶管施工机具和劳力组织 (9) 五、顶管施工过程中安全措施 (10) 六、顶管施工安全应急预案 (12) 顶管施工方案
一、顶管施工方案编制依据： 1-1.深圳市城市建设研究院提供的《光明污水处理厂配套干管工程Ⅱ标段》全套设计施工图。 1-2.中国建筑西南勘察设计研究院提供的《光明污水处理厂配套干管工程详勘地质报告》。 1-3.顶管施工技术的相关资料及顶管施工在深圳地区应用情况的调查资料。 1-4.顶管施工区域的地理环境水文条件调查。 1-5.顶管施工材料生产厂家提供的技术数据。 二、顶管施工简况 2-1.工程简况： 2-2.工程地质简况： 2-2-1、顶管施工区域地形地貌为砂层，勘探资料提供43个详勘孔，地下水位在0.64m～6m之间。 2-2-2、顶管施工场地的工程地质结构情况为： （1）地表填土层：主要成分为杂填土，土层厚度为0.5m～5.82m不均匀，属于大孔隙、压缩性高的松散结构土体。（2）砂质粘性土层：主要分为中砂和砂质粘土相结合，土质结构极不均匀。砂层中含有中砂、细砂成份占65％，砂质粘土为35％，土层厚度为5.1m～11.45m。 （3）砂层：主要是中粗砂和细砂，中粗砂占72%，细砂占28%。 2-2-3、顶管施工区域水文地质条件：
（1）顶管施工区域内的地下水比较丰富，主要赋存于中砂层内，该土层渗透系数为30m/d，属强透水层。地下水和顶管施工区域内的已建排水明渠水系形成互状态。在雨季时，受降雨影响水位降升幅度更为明显，给顶管施工会产生一定影响。（2）顶管施工设计采用顶管材料Ⅲ混凝土管。 2-3.顶管施工区域和工程量： 本标段管道铺设施工位置主要分为田寮段、东坑段；将石段；田寮段主要顶管施工污水主干道设计图纸管径为d800；支管管径分别是d300、d200。施工里程桩号为： Z5K2+757~Z5K4+181，全长约为1409m。 东坑段主要顶管施工污水主干道设计图纸管径为d1400；支管管径分别是d300、d200。施工里程桩号为： Z6K0+340~Z6K1+239，全长约为805米。 将石段主要顶管施工污水主干道设计图纸管径为d1500、d1400；支管管径分 别是d300、d200。施工里程桩号为：Z6K1+239~Z6K1+288，全长约为1049米。 根据设计施工图，本标段顶管施工共有四种管径，施工种类多，工程地质条件复杂，这对顶管机具，施工方法和施工技术的选择和确定是一项重要工作。 本方案编制是顶管施工专项方案，是指导顶管施工的技术性文件和施工依据。 三、顶管施工方案 3-3.管施工方法的选择：
顶管施工工艺流程 顶管法施工技术 顶管施工即在地表不挖下槽沟，以液压为动力将钢管（含多节钢管）或混凝土管从A点顶至B点的施工工艺，我公司经多次工程实践，形成该施工技术。 工艺特点及适用范围 1、路下顶管，路上畅通； 2、建筑物下顶管，不影响建筑物使用功能； 3、缩短管道铺设周期，降低工程造价显著； 4、设备单一，操作简便； 5、本工艺所用管道的管节必须是国家定点厂家生产的合格产品； 6、适用于铁路、公路及不易或不宜开挖沟槽的地下管道施工。 工艺原理及工艺流程 明铺管道改为以机械为动力在地表下使管道从A点转移至B点。 施工准备??测量高程及轴线??挖顶管工作坑??铺顶管导轨??设置顶进后背??安装顶进设备及吊放管节??挖土顶进??测量及纠偏??再次挖土（管中土）顶进??测量循环作业直致完成。 主要机械设备：吊装设备、高压油泵、大吨位千斤顶、后背桩及后背梁、导轨及出土工具、经纬仪、水平仪。机具功能及数量根据被顶进管节的直径长度及重量而定。
施工要点 1、顶管工作坑开挖要依照施工方案及具体环境进行，坑的长宽要视土质，被顶管节的直径、长度，机具设备，下管及出土方法而定。工作坑除安装顶管的机具设备后背、导轨、顶进管节以外，还要有利于向坑外出土和作业人员的操作。一般要求，工作坑上口前缘距路缘≥2m，安放管节后每侧要有1m的工作面，管节后侧与千斤顶之间要有利于出土的空间，在有水的环境中要设置水坑及排水设施，工作坑壁的放坡系数根据土质情况应符合要求，坑底要夯实。 2、导轨由四根钢轨和若干枕木组成，枕木置在工作坑底下1/2枕木高的基土上，枕木间距800?1000mm，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，钢轨的间距要视被顶管节的外径而定，一般要保证管节安放后下皮高出枕木上皮20mm，千斤顶安装后要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。 3、顶进后背：后背的坚固与否直接影响顶管的效果，所以，后背所具有的能力必须能满足最大顶力的需要，后背由后背桩及后背梁，后背桩后面的夯实土所组成，后背桩一般以钢轨代替，埋入坑底以下1.5m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，钢制后背梁放在桩前的导轨上。顶进后背的其它组成型式有砌筑毛石的，有预制钢筋混凝土块组合的。 4、安装顶进设备和管节：顶进设备由一台高压油泵和两台200?500t千斤顶组成，千斤顶安在后背梁与管节之间，管节后端和千斤顶之间有专用钢护圈及麻辨或橡胶垫对混凝土管端保护，管外壁涂石蜡做润滑剂，减少顶进摩阻力，千斤顶通过传力柱将管节顶入路基。 5、挖土、顶进、测量及纠偏：设备安装后经试运转无异常即可掏土顶进，掏土视土质及管顶上部覆土厚度而掌握进尺深度，土质较密而且覆土较厚，有利于形成卸力拱，可以适当多挖，土质松散或覆土厚度较小，则要少挖，勤挖勤顶，挖土直径不可超过管节的外径。 挖土及运土的工具根据管径的大小而定，内径在880?1500mm的制做专用小车，内径在1500mm以上的可用双轮小车直接出土，土的垂直运输可用吊车或电动葫芦。 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，纠正左右偏及抬头扎头的措施，可以在管的前端设一斜撑支于管前的土壁上，结合一侧超挖土方，随顶随纠偏。前两节的衔接处，用钢板焊制的钢胀圈加固，做为防止偏差的一项措施。 质量要求及安全措施
顶管施工工艺流程 顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。 本工程顶管均采用泥水平衡顶管机进行施工，顶管施工的具体流程如下图 顶管施工工艺流程图 1顶进设备的选用 顶进设备主要包括千斤顶、高压油泵、顶铁、顶管机及排浆设备等。 下 一 段 顶 管 施 工
千斤顶是掘进顶管的主要设备，考虑到为避免千斤顶故障而影响工程进度，故采用两套设备。千斤顶在工作坑内的布置采用两台并列式，顶力合力作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线防止产生顶时力偶，造成顶进偏差。根据施工经验，顶管上半部管壁与土壁有间隙时，千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4～1/5处为宜。 高压油泵由电动机带动油泵工作，选用额定压力为62Mpa的ZB-500塞泵，经分配器，控制阀进入千斤顶，各千斤顶的进油管并联在一起，保证各千斤顶活塞的出力和行程。 顶铁是传递和分散顶力的设备。要求它能承受顶压力而不变形，并且便于搬动。根据顶 结构，在安装时严格控制轴线与高差，轴线控制在3mm以内，高差控制在0～+3mm以内，两轨内距±2mm。在安装调平时确定砼后靠背的位置，后靠背采用40mm厚钢板，砼采用商品砼，后靠背的砼厚度宜控制大于40cm。之后将工具头下到导轨上，就位以后，装好顶铁，连接好各系统并检查正常后，校测工具头水平及垂直标高是否符合设计要求，合格后即可顶进工具头，然后安放混凝土管节，再次测量标高，核定无误后，开动工具头进行试顶，待调整好各项参数后即可正常顶进施工。
土压平衡顶管施工工艺工法 QB/ZTYJGYGF-GS-0101-2011 市政环保公司孙刚武 1前言 1.1概况 土压平衡顶管施工，是…种机械式顶管施工工法。它与手掘式顶管和其他形式顶管施工工法相比，乂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。因而，这种土压平衡顶管施工工法越来越受到业内人士和技术人员的欢迎。 该法顶进施工中，利用土舱内的压力和螺旋输送机的排土来平衡地下水压力和土压力。该法掘进机排出的土可以是含水坦较少的干土或含水量较多的泥浆，-?般都不需要 再进行泥水分离的二次处理。随着土砂泵的应用，该工法将会更加得到普及推广使用。 1.2工艺原理 土压平衡顶管是根据土压平衡的基本原理，利用顶管机的刀盘切削和支承机内土压舱的正面土体，抵抗开挖面的水、土压力以达到土体稳定的目的。以顶管机的顶速即切削量为常量:，螺旋输送机转速即排上量为变量进行控制，待到I?.压舱内的水、土压力与切削而的水、土压力保持平衡，由此则可减少对正而土体的扰动及减小地面的沉降与隆 起。 2工艺特点 2.1它适用的土质范围广。从软黏土到砂砾土都能适用，是一种全土质的顶管施工方 法。 2.2能保持挖掘面稳定，地面变形极小。 2.3施工时的覆土可很浅，最浅为0.8倍管外径。这是其他任何形式顶管施工所无法做 到的。 2.4弃土的运输、处理都较方便、简单。 2.5作业环境好。既没有气压式那样的压力环境下作业，也没有泥水式那样 的泥水处理装置等。如采用土砂家输土，作业环境还会更好。 2.6操作安全和方便。 2.7该法在砂砾层和黏粒含量少的砂层中施工时，必须采用添加剂改良土体。 3适用范围 3. 1本工法适用于N值0-50的淤泥到砂砾等各种土质条件下施工。
顶管施工方案 一、顶管范围及主要施工内容 本工程为鄞州路已建W6-1～钱湖南路已建W51主要穿越路基、河流。管径采用?900的钢筋砼F型承插管，全长约1300米，顶管工作井10只，接收井7只. 一、顶管前准备工作 1、顶管施工方法的选定应根据施工沿线的地形、工程和水文地质、交通状况、地上建筑物、地下管线和有无地下障碍物等实际情况和对地表变形控制的要求综合考虑后作出选定，必须确保安全，保证质量，经济适用，节约用地。 2、顶管的施工顺序，应从整个排水系统考虑，一般宜从下游开始，在进行起始掘进段顶管时，应选择施工条件较好、技术风险较少，顶程较短的地段进行，同时作必要的现场技术数据的测试和分析工作，以便了解地下实际土质，适应施工环境，掌握顶管设备运转规律，合理组织操作人员，通过起始掘进段的顶进小结，进一步调整各项施工技术参数，优化下一步顶管施工工艺。 3、所有顶管设备必须经过维修保养，经检验合格后方可运入施工现场。在进入工作坑安装时必须进行单机和整机联动调试，在顶进中必须贯彻例行保养制度。 4、应按保证工程质量、安全、文明施工、保护地面建筑物与地下管线、维持道路交通等要求，根据不同的工程地质、水文地质与施工环境和条件合理选择顶管机头。 5、在综合考虑了上述各种因素后，合理选择顶管和施工方法。 二、顶管施工顺序及工艺流程 一、施工顺序 基坑底基础及后靠背安置──安装导轨──设置承压壁──安装主顶设备──安装顶管机头──安置起重机械──安置土方运输设备──安放管节──顶进 顶进工艺流程： 沉井中心线测量放样──安装顶机架与主顶装置──顶进管机顶进，吊下一节管节──管节顶
进────顶完第一节管，吊下一节管──管节拼装──顶力接近许用力──吊放中继环──同上继续再顶──出洞，顶管机与管节分离。 三、顶管设备安装 （1）顶管机头选型 本施工段管道内底标高，管顶覆盖厚度已达到要求。根据地质状况及实际情况，拟采用多盘土压平衡式机头，头部有4个切土切刀盘，机头出土采用刀盘切削原状土， （2）顶力估算 按采取管壁外侧同步注入触变泥浆处理，手掘式顶管所引起的阻力R2=F2。根据以往在软土地层顶进的施工经验，一般可取 F2=8～12KN/m2 按顶进长度为50m，管道外径0.52计算，最大顶进阻力P=F2лDL=12×3.1416×1.20×50=113 0KN≈113t。 配备150t液压千斤顶能完全满足顶力需要。活塞行程700mm，主油泵最大供电压49MPa，供电量10L/min。 （3）顶管设备安装 a、安装导轨 导轨采用装配式导轨，安放在砼基础面上，导轨定位后，必须稳固正确，在顶进中承受各种负载时不位移，不变形，不沉降，导轨安放前应先复核管道中心位置。 二根导轨必须互相平行，等高，导轨面的中心标高应按设计沟底标高设置，在顶进中必须经常复测调整，以确保顶进轴线的精度。导轨的坡度应与设计管道坡度相一致。 导轨采用轻型导轨，由钢轨、横梁和垫板组成。 导轨的轨距B=2√R2外-R2内。 b、设置承压壁 承压壁应承受和传递全部顶力，必须具有足够的强度和刚度，应根据最大顶力计算具有较大的安全度。1、方形沉井前垫以40×40cm方枕木，枕木外衬厚5cm钢板作为承压面，钢板面
顶管施工法 一、技术简介 顶管施工就是非开挖施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完全顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。非开挖工程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。 非开挖技术是近几年才开始频繁使用的一个术语，它涉及的是利用少开挖，即工作井与接收井要开挖，以及不开挖，即管道不开挖技术来进行地下管线的铺设或更换，顶管直径DN800—4500。通过工作井把要埋设的管子顶入土内，一个工作井内的管子可在地下穿行1500米以上，并且还能曲线穿行，以绕开一些地下管线或障碍物。 它的技术要点在于纠正管子在地下延伸的偏差。特别适用于大中型管径的非开挖铺设。具有经济、高效，保护环境的综合功能。这种技术的优点是：不开挖地面；不拆迁，不破坏地面建筑物；不影响交
通；不破坏环境；施工不受气候和环境的影响；不影响管道的段差变形；省时、高效、安全，综合造价低。 该技术在我国沿海经济发达地区广泛用于城市地下给排水管道、天燃气石油管道、通讯电缆等各种管道的非开挖铺设。它能穿越公路、铁路、桥梁、高山、河流、海峡和地面任何建筑物。采用该技术施工，能节约一大笔征地拆迁费用、减少对环境污染和道路的堵塞，具有显著的经济效益和社会效益。 二、技术原理和施工工艺 顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。 顶管法敷管的施工工艺类型很多，按照开挖工作面的施工方法，可以分为敞开式和封闭式两种。敞开式又细分为手掘式顶管、挤压式顶管、机械开挖式顶管和挤压土层式顶管。封闭式施工工艺有水力掘进顶管法、土压平衡式顶管法和泥水平衡时顶管法。 三、现状分析 经过多年的发展，顶管技术在我国已得到大量地实际工程应用，且保持着高速的增长势头，无论在技术上、顶管设备还是施
手掘式顶管施工方案 Revised by BETTY on December 25,2020
光明污水处理厂配套干管工程Ⅱ标段 顶管施工方案 目录 一、顶管施工方案编制依据 (2) 二、顶管施工简况.........................................（2）三、顶管施工方案.. (3) 四、顶管施工机具和劳力组织 (9) 五、顶管施工过程中安全措施 (10) 六、顶管施工安全应急预案 (12) 顶管施工方案 一、顶管施工方案编制依据： 1-1.深圳市城市建设研究院提供的《光明污水处理厂配套干管工程Ⅱ标段》全套设计施工图。
1-2.中国建筑西南勘察设计研究院提供的《光明污水处理厂配套干管工程详勘地质报告》。 1-3.顶管施工技术的相关资料及顶管施工在深圳地区应用情况的调查资料。 1-4.顶管施工区域的地理环境水文条件调查。 1-5.顶管施工材料生产厂家提供的技术数据。 二、顶管施工简况 2-1.工程简况： 2-2.工程地质简况： 2-2-1、顶管施工区域地形地貌为砂层，勘探资料提供43个详勘孔，地下水位在0.64m～6m之间。 2-2-2、顶管施工场地的工程地质结构情况为： （1）地表填土层：主要成分为杂填土，土层厚度为0.5m～5.82m不均匀，属于大孔隙、压缩性高的松散结构土体。 （2）砂质粘性土层：主要分为中砂和砂质粘土相结合，土质结构极不均匀。砂层中含有中砂、细砂成份占65％，砂质粘土为35％，土层厚度为5.1m～11.45m。（3）砂层：主要是中粗砂和细砂，中粗砂占72%，细砂占28%。 2-2-3、顶管施工区域水文地质条件： （1）顶管施工区域内的地下水比较丰富，主要赋存于中砂层内，该土层渗透系数为30m/d，属强透水层。地下水和顶管施工区域内的已建排水明渠水系形成互状态。在雨季时，受降雨影响水位降升幅度更为明显，给顶管施工会产生一定影响。（2）顶管施工设计采用顶管材料Ⅲ混凝土管。 2-3.顶管施工区域和工程量： 本标段管道铺设施工位置主要分为田寮段、东坑段；将石段；田寮段主要顶管施工污水主干道设计图纸管径为d800；支管管径分别是d300、d200。施工里程桩号为：Z5K2+757~Z5K4+181，全长约为1409m。 东坑段主要顶管施工污水主干道设计图纸管径为d1400；支管管径分别是 d300、d200。施工里程桩号为：Z6K0+340~Z6K1+239，全长约为805米。 将石段主要顶管施工污水主干道设计图纸管径为d1500、d1400；支管管径分别是d300、d200。施工里程桩号为：Z6K1+239~Z6K1+288，全长约为1049米。
(5)施工方法 ①导向钻管法的施工工艺 地质勘察→穿越曲线设计→测量磁方位角→钻机就位→钻导向孔→扩孔→回拖→环境保护→地貌恢复 ②导向钻管法的工作原理 水平导向钻机的工作原理是：在施工时，按照设计的钻孔轨迹(一般为弧形)，采用可从地表钻进的钻机先钻一个近似水平的导向孔，然后在导向钻头后换上大直径的扩孔钻头和直径小于扩孔钻头的待铺设工作管线，然后进行反向扩孔，同时将待铺管线回拉入钻孔内，当全部钻杆被拖回时，铺管工作同时也就完成了。此工程根据地质情况计划采用分级扩孔，共分2级扩孔，再回拖管线的方法，进行穿越施工。 ③设备就位、安装、调试 钻机就位前对机施工场地进行平整(20m×30m)，保证设备通行及进出场。设备及材料存放场地须高出自然地面不小于15cm，推平、碾压，并设断面不小于 0．3m×0．3m的边沟。打好轴线后，根据入土点、入土角度结合现场实际情况使钻机准确就位。钻机设备、泥浆设备、固控设备安装完成后，对设备进行调试、检查、测试，确保设备安全运行。控向设备仪器安装完成后，对其进行调试，确保导向孔的精度。入土端泥浆储运坑(2m×4m×2m)及出土端泥浆储运坑(2m×3m×2m)。多余泥浆由吸污车集中清运。浆储运坑(2m×4m×2m)及出土端泥浆储运坑 (2m×3m×2m)。多余泥浆由吸污车集中清运。 ④钻导向孔 本穿越工程穿越段地质条件暂按Ⅱ类土考虑，根据地层情况，选择并设计出导向孔轨迹曲线。钻导向孔的成功与否关键在于如何防止塌方的问题，故此在钻导向孔时按照地质构造的不同详细制定出合理的泥浆配比方案，规定在不同的地质情况下选用不同的泥浆配方，该工程中需加适量大分子聚合物及一些多功能处理剂，增加泥浆的粘度、降低泥浆的失水，使其性能控制在密度1．02～1．05g／cm。左右、粘度45～55s、失水10mL，以利于更好的保护孔壁，提高泥浆在孔洞中的悬浮携带能力。在造斜段使用的泥浆中添加适量的润滑剂，降低孔壁的摩擦系数，从而可以防钻具粘卡。 为保证预扩孔及回拖工作的顺利进行，钻导向孔时要求造斜段应严格按设计曲线钻进。经过对轴线及钻机就位情况进行校准，检查无误后方能开始钻进施工。探头装入探头盒后，标定、校准后再把导向钻头连接到钻杆上，转动钻杆测试探头发射信号是否正常，回转钻进2m后方可开始按照设计轨迹进行穿越。控向设备宜采用有缆控向系统，以提高钻进的准确性，导向孔完成后经检查合格后方可进行预扩孔。 ⑤预扩孔及磨孔 a．预扩孔采用一台FDP—30型导向钻机进行预扩孔，边扩孔边打入泥浆，视旋转压力及回拉压力逐渐加大扩孔级别。预扩孔采用导向钻机进行预扩孔，边扩孔边打入泥浆，视旋转压力及回拉压力逐渐加大扩孔级别。 b．扩孔次数需视钻机回转压力及回拖压力而定。扩孔级别如下： 使用φ320mm螺旋扩孔钻头扩一遍。
1. 前言 机械式泥水平衡顶管掘进机从结构原理上能够保证安全、优质、高效地完成在砂土、粉质粘土及两层土体之间的顶进施工任务。该类掘进机的构造是在掘进机的前部设置一隔板，形成泥水压力仓；能够预设刀盘压力、可根据土体压力大小自动伸缩、极限位置能够自动报警的切削刀盘，安装在掘进机的前端；刀盘切土口的增减具备手动或根据刀盘的伸缩量自动增大或减小，可随时调节切削量。 2. 工法特点 2.1可有效保持挖掘面的稳定，对管体周围的土体扰动较小，因此施工引起的地面沉降也较小。 2.2与其它顶管方法比较，施工时总推力较小，且可长距离输送泥土。 2.3不影响地下各类管线，不影响道路交通及地面建筑物安全；可长距离顶进，无环境污染。 3. 适用范围 本工法适用于粘土、粉质粘土、砂质粉土、中细砂、砂砾的地层中顶管施工，也适用于地表沉降要求严格的部位顶管施工。 4. 工艺原理 4.1土体的平衡原理。 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。顶进中如果土体硬度增大，顶速不变时，刀盘受到迎面阻力大于预设定的刀盘压力，刀盘渐渐向后缩回，保持刀盘对土体的压力不变。在刀盘缩回时，刀盘的切土口自动增大，切削土体的量增大，土体对刀盘的压力减小，土体压力增大，刀盘仍然以预设定的土压力与土体在新位置保持平衡。配合手动调节刀盘切土口和预设压力大小的调节功能，可以使土体侧压力得到非常精确的平衡。停机时手动关闭切土口，刀盘仍然保持预定压力紧贴土体，并且将泥水仓与开挖面隔离。无论土体过软或过硬，当自动调节范围到达极限值时，刀盘报警装置报警，提醒操作人员注意，通过调节顶速，重新设定刀盘压力等手段，使土体维持新的平衡。 4.2土层中地下水的平衡原理。 向开挖仓注入一定压力的泥浆，该泥浆除能够将土层中的颗粒带走外，通过控制出泥流量的大小，就可以简单而准确地控制泥水仓中的水压力，平衡地下水。 5. 施工工艺 5.1工艺流程。 测量放线→工作井施工→装配式后背墙安装→导轨安装→主顶千斤顶安装→油泵安装→顶铁安装→进出洞施工及密封→管道顶进→出土 5.2测量放线。 布设临时水准点和管道轴线控制桩，施工放线时，可每隔20m设中心桩，另外在检查井处应设置中心桩，必要时应设置控制桩。 5.3工作井施工。 5.3.1在工作井上口预留槽口内安装钢筋砼预制板，槽口内要座浆饱满，板缝要按规定勾缝。在预制板预留口处砌砖墙，所有砖要浸透水，砌筑时应满铺、满挤，上下搭砌，水平灰缝厚度和竖向灰缝宽度应均匀，不得有竖向通缝。 5.3.2在砌筑检查井时，应同步安装踏步，位置要准确，踏步安装后在砌筑砂浆未达到规定抗压强度前不得踩踏。 5.3.3井内壁设计规定要求封面时，应分两层抹成，第一道抹成后刮平并使表面造成粗糙纹；第二道砂浆抹干后，应分两次压实抹光。浆与基层之层间应粘结紧密牢固，不得有
谈手掘式顶管施工关键技术 发表时间：2018-12-17T11:30:56.840Z 来源：《基层建设》2018年第31期作者：王亮1 王强2 [导读] 摘要：手掘式作为顶管施工的一种方法，具有易掌握、好控制、成本低的特点，应用较为广泛。 1中国葛洲坝集团第三工程有限公司湖北宜昌 4430022黑龙江省水利水电勘测设计研究院黑龙江哈尔滨 150080摘要：手掘式作为顶管施工的一种方法，具有易掌握、好控制、成本低的特点，应用较为广泛。本文详细阐述了手掘式顶管施工的洞门止水、管线测量以及触变泥浆减阻等关键技术的内容，供同类施工参考。 关键词：手掘式顶管；施工；关键技术 1 手掘式顶管（人工土顶法）施工概述 手掘式顶管施工的工具管是一种刃口敞口式工具管，进泥口大小根据土质情况确定，如遇顶含石块土层、强度较高的干土，基本上采用全敞口方式，用人工掘进先挖后顶、人工运土的施工方法，这种施工方法主要适用于无地下水并对地面沉降无严格要求的含石块土层、砂石土等，但不适用于含水量较高的土质。 工具管前端设计为斜面，其倾斜角度为70 o（见图），保证土体自身稳定性，有效地防止前方土体自身滑移。 工具管设计安装了注浆系统，可对管顶土方进行加固，防止塌方，减少后继顶力，且工具管比管材周边外径各大1.5cm以形成注触变泥浆需要的空隙。管前保证足够的插入力切土顶进。 1.1 手掘式顶管（人工土顶法）施工的工作原理 在一般正常的湿土，当工具管在顶力的作用下向前推进时，工具管正面的土体向压力较低的方向流动，从进泥口进入工具管，如遇强度较高的土质，必须先挖后顶，减少工具管正面阻力。要实现上述过程，需要具备以下条件： （1）要有足够的覆盖层，工具管正面土体的最大被动土压力要大于土体挤入工具管的阻力，否则地面会隆起。 （2）工具管进泥口大小，要根据土质情况调整，否则工具管正面土体会自动流入工具管内或不会流入工具管内（先挖后顶）。造成地面变形。 1.2 顶进速度控制 顶进速度的控制过程中，应注意以下几点： （1）主顶启动时，必须检查千斤顶是否靠足，开始顶进和结束顶进之前速度不宜过快。每节顶进开始时，应逐步提高顶进速度，防止启动速度过大。 （2）在先挖后顶施工过程中，千斤顶行程必须严格控制在设定范围内，防止靠背及设备吃力过猛。 （3）顶进速度的快慢必须满足每节润滑泥浆注浆量的要求，保证润滑泥浆系统始终处于良好工作状态。 根据实际施工经验，正常顶进条件下（干黄土），顶进速度应设定为1～1.5cm/min；如正面遇到障碍物或地基加固土，顶进速度应低于1cm/min。 2 顶管配套设备选型 主顶进系统由油缸组、顶进环及液压泵站等组成，其主要功能是完成管节顶进，是顶管设备系统的主要组成部份。 （1）油缸组 由4只油缸分两列左右对称布置，每列各2只油缸叠积而成，并用可分式结构的支座固定，用联接梁连成一体。其最大推力根据顶力计算配置。 （2）液压泵站 由油泵和电机组成。通过调速阀可改变油泵的流量，据顶进时的工况要求及时控制主顶油缸的顶速。以满足开挖面土压平衡的条件，从而起到控制地面沉降的作用。 （3）后靠背 管节顶进时油缸的反力，通过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。后靠制作时，应与顶进轴线保持垂直。 （4）导轨 导轨安装时，应复核轨道的中心位置，两根导轨必须相互平行、等高，导轨面的中心标高应比设计管底标高适当抛高（一般为0.5～1cm）。平面布置图如下：
2.6 手掘式顶管施工艺标准 2.6.1 总则 2.6.1.1 适用范围 顶管工艺的选择，应根据管道所处土层性质、管径、地下水位、附近地上或地下建筑物、构筑物等各种设施情况，经技术经济比较后确定。顶管工艺大致可分类为：手掘式顶管工艺、挤压式顶管工艺、土压平衡顶管工艺、泥水平衡式顶管工艺和挤密土层顶管工艺。本标准介绍的是手掘式顶管式工艺。手掘式顶管施工适用于土质较好的黏性土或砂性土层中，且管径在80cm 以上。如地下水位较高，则需要采用井点降水等辅助施工措施；不适用于曲率半径小和软土地层的施工。 2.6.1.2 编制参考标准及规范 （l）《给水排水管道工程质量验收规范》GB50268—2001 （2）《市政排水管渠工程质量检验评定标准》GJJ3—1990 （3）混凝土和钢筋混凝土排水管》GB／T11836—1999 （4）《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300—2001 （5）《地下防水工程施工质量验收规范》GB50208—2002 （6）《地下工程防水技术规范》GB50108——2001 2.6.2 术语 2.6.2.1 术语 （1）顶管段单元长度：指不采用中继间时计算所能顶进的管段长度。此长度由管径、管道所处土层性质、千斤顶规格、后背墙允许抗力、管道端部所能承受的允许顶力等因素确定。 （2）工作坑：是安放所有顶进设备的场所，也是顶管掘进机的始发场所。 （3）接收坑：是接收掘进机的场所。 （4）后背：指根据土的性质设计能承受顶管段单元长度最大顶力的反作用力的后背墙。 （5）顶铁：指管道顶进时，千斤顶与管道端部之间临时设置的传力构件。其作用能将千斤顶集中荷载通过顶铁比较均匀地分在管端并能延伸千斤顶活塞的功能。 2.6.3 基本规定 该工艺操作全过程应遵守的标准是《给水排水管道工程质量验收规范》GB50268—2001。 2.6.4 施工准备 2.6.4.1 技术准备 （1）组织管理人员和技术人员熟悉设计文件及设计交底并进行图纸会审。 （2）会同业主、监理单位进行交桩并做好交桩复核记录；对沿线水准点及轴线控制桩进行加密，并报监理工程师审核。 （3）进行工程量复核并编制详细的工料分析。 （4）编制实施性的作业指导书。 （5）组织技术人员熟悉施工规范并进行书面技术交底和安全交底。 2.6.4.2 材料要求 所有材料进场前均应附有生产许可证、产品合格证和相应的检验报告书，并经专职质检员验收合格后方可进场；在材料使用前，必须按规定抽样送检，合格后方可使用。对顶管工艺中最主要的材料钢筋混凝土管材在进场前还必须检查其所有原材料试验报告、混凝土试块抗压强度报告和管材本身的抗压检验报告。材料要求具体如表2.6.4.2。 材料要求一览表表2..
顶管施工方法及施工工艺方案 1、顶管机械选择 UNCLEMOLE 型TCZ600泥水平衡顶管掘进机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，刀盘每分钟旋转4～5转，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。 顶管机图片一
顶管机图片二 2、UNCLEMOLE 型TCZ600泥水平衡顶管掘进机特点 2.1、顶管机、主千斤顶、泥水循环系统和泥水分离装置（DESANDMAN）成套化。 2.2、带锥形破碎机的条幅刀盘，能破碎小于外径30%，一轴强度196Mpa（2000 kg/cm2）的砾石。 2.3、该机能适用各种土壤条件，如粘质土、砂土、砂砾混合卵石土和软岩上。 2.4、使用安装在轨道上的主顶油缸。一次顶进长度超过100m。 2.5、该机由一人在地面遥控操纵即可。 2.6、可在控制台上进行电视监测及方向控制，精度高。带有ISEKI专利的RSG双光靶方向控制系统，有经验的操作人员可以将方向误差控制在10mm之内！ 2.7、使用主千斤顶不间断便可单独顶进一节管子。 2.8、泥水分离装置DESANDMAN是一种密封性好，操作灵活的分离系统，且能节省安装空间。 此机型在现今使用较广，我们有着成功施工经验、技术成熟、可靠，对土层扰动少的特点。偏心破碎泥水平衡顶管掘进机是根据含水量较高的沙砾土而专门设计的。因此特别适应本工地基顶管的施工。