一、顶管施工工艺

一、施工工艺（一）工作坑的设置根据现场的实际情况及地质资料采用直槽式双向工作坑，并用钢板支撑，做好坑壁防护工作。

在施工前，认真熟悉图纸，了解该断面的土质、地下水位、地上及地下构造物及施工环境等情况；工作坑在施工时为工作井和接收井，工作井间距为50米，施工完毕后接收井即为检查井。

因此，由坐标确定出各工作坑的中心桩和纵横轴线的控制桩，其桩位须经监理工程师认可后，进行施工，施工过程中妥加保护，竣工前防止移位。

1.工作坑的平面布置工作坑的深度为H=L0+c+hH——工作坑的开挖深度；L0c——管道下底至砼底板的距离；h——砼基础的厚度。

工作坑平面尺寸为了满足施工作业的要求，工作井采用4m³6m，接收井采用4m³4m，四周用钢板加固，在顶管的靠背上采用双层钢板加固。

另外工作坑的设置还要考虑便于排水、出土和运输。

2.开挖工作坑用挖掘机将工作坑开挖2m深，下钢板方形支撑大框（用250×118型工字钢制作），上、下两个间距为2.0m，最下层的大框间距应使管道能够从中间穿过。

在大框与坑壁之间插入钢板（240×82型槽钢），栽入钢板桩时要确保钢板桩垂直不得倾斜，钢板为满布。

板桩下完后，用人工挖土至设计深度，使板桩徐徐下沉至坑底。

后背钢板桩要埋入土中0.5m深。

工作坑土方挖完后引入水准点，并在钢板与坑壁之间用与基底相同的土回填夯实，以保证坑壁土体的稳定。

在沟槽挖掘过程中严禁超挖，挖出的土及时清运，工作坑周围不得堆放土。

开挖中的几个注意事项：a)大框中心线必须与管线中心重合；b)立板及上部应用松紧器紧箍；c)钢板外侧与坑壁之间的空隙要用土填实，以防止土方滑落时产生的冲击荷载破坏钢板支撑护壁。

d)工作坑挖到设计标高后下框应支撑牢固；e)大框必须满焊牢固；f)顶进工作坑基础应保证结构尺寸及强度。

基础顶面高度应低于设计管下皮3㎝，并在基础上设置管道中心点；g)工作坑后背与顶进方向是否垂直直接影响顶管质量，工作坑靠后背的大框安装时采用经纬仪测量，后背钢板桩必须选用平直的钢板桩；h)开挖中防止地面水、雨水流入沟槽。

3.坑开挖2米后，架立龙门吊吊装设备，以保证土的垂直运输，并为以后吊装设备及管道做好准备。

工作坑的基础采用C15砼，以满足施工的要求，C15砼基础用4m³6m 沿管道前进方向铺设，厚度为30cm ，在砼中预埋作为固定钢轨的钢制Y 形预埋件，导轨焊在预埋件上。

导轨设置在基础之上，其作用是引导管子按照设计的中心线和坡A 0——两导轨中距（mm ）；t ——管壁厚度（mm ）；h ——钢导轨高度(mm)；c ——管外壁与基础面的间隙，此处取30mm ；a ——导轨顶面宽度(mm)。

4.工作坑后背设计最大顶力计算：顶进中最大顶力出现在最长距离的管道顶进就位时，本工程为砼加固管，计算出最大顶力以此设计后背的依据，并作为选择顶推设备的参考。

P=（P 1+P 2）²L+P 3P ——计算的总顶力（KN ）；P 1——顶进时，管道单位长度周围土压力对管道产生的阻力（KN/m ）； P 2——顶进时，管道单位长度的自重与周围土层之间的阻力（KN/m ）； L ——管道的计算顶进长度（m ）；P 3——顶进时，工具管的迎面阻力（KN ）；（1）管道单位长度周围土压力对管道产生的阻力P 1：P 1=2²f （P V + P H ）²D 1P——管道单位长度上管顶以上的坚向土压力强度（KN/m），P V=Υ²HVP——管道单位长度上的侧向土压力强度（KN/m）HP H=Kα²Υ²（H+D1/2）D——管道外直径（m）；1Υ——管道所处土层的重力密度（KN/m）；H——管道顶部以上覆盖土层厚度(m);2(45°-ψ/2)=0.271;Kα——主动土压力系数，Kα=tgψ——土的内摩擦角，选取粗砂砾石的内摩擦角为35°；f ——管道与其周围土层的摩擦系数，取干砂土摩擦系数为0.6；（2）管道单位长度的自重与其周围土层之间的阻力P2：P2=f²W=0.6³13=7.8KNW——式中W为管道单位长度的自重（KN/m）；（3）工具管迎面的阻力P3根据不同的顶进方法确定，本工程中采用人工掘进且工具管顶部及两侧不允许超挖，P3计算式如下：P3=π²Ｄ²t²RD—工具管刃脚的平均直径（m）t—工具管刃脚的平均宽度（m），采用t=0.1R—手工掘进顶管法的工具管迎面阻力，采用R=500KN/m2综合上述，可知：D=1500时，P=(183.8828+7.8)³25+221.37=5013.44KN所以每坑采用3200KN的千斤顶两个。

（二）工作坑布置（设备安装）1.导轨安装导轨的安装精度必须满足施工要求。

两导轨顺直、平行、等高，其纵坡与管道设计坡度一致。

导轨安装的允许偏差为：位置轴线3mm；顶面高程0～+3mm；两轨内距±2mm。

安装后的导轨牢固，不得在使用中产生位移，并做到经常检查校核。

2. 后背安装后背反力墙上预先安装80mm厚钢板紧贴反力墙，其允许误差为+5mm，使顶力均匀扩散至后背墙上。

为了避免在顶进过程中出现位移或不均匀位移的现象，必须使后背与垫块之间接触紧密，大框后背与后背土体之间采用砂石料填实，并做夯实处理。

3. 千斤顶安装为了使千斤顶的合力中心在管道的中心，并考虑到千斤顶的布置方便及千斤顶的型号，本工程施工中，每坑设置2个320t的千斤顶，千斤顶安装在牢固钢支架上，并加以保险。

安装千斤顶时，严格按操作规程施工，其安装轴线与顶管轴线必须平行，做到位置误差小于+5mm。

千斤顶头部偏差允许上下3mm，左右2mm。

4. 油泵安装和运转(1)油泵宜设置在千斤顶附近, 油管应顺直、转角少；(2)油泵应与千斤顶相匹配，油泵安装完毕，进行试运转；(3)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；(4)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；(5)千斤顶活塞返回时，油压不得过大，速度不得过快。

5.轨道平面安装轨道应安装在预先埋设在工作坑底的预埋件上，并用电焊加以连接。

钢轨顶面应保持水平，其顶面标高偏差应控制在0～+3mm范围内。

安装完毕后，其轨道轴线应与顶管轴线在同一垂直面上。

轨道应与四面井壁相互支撑，上铺设5cm木板作施工作业面平台。

5）顶铁的安装安装顶铁时应首先检查顶铁与导轨之间、顶铁与管道之间的接触面。

如有泥士或油污等，应擦拭干净，防止接触不良相互滑动。

为防止顶铁受力不均匀发生崩铁现象，应在顶铁上设锁定装置。

顶铁必须与管道的轴线平行，使千斤顶轴线、顶铁轴线和管道的轴线相互平行。

顶铁与管口之间的联接,都应垫以缓冲材料，使顶力均匀地分布在管端，避免应力集中对管端的损伤，缓冲材料一般可采用油毡或胶合板。

（三）管道顶进1.准备工作管道顶进采用手掘式顶进的施工方法，防止超挖。

顶管施工前，要对顶管的管材进行认真检查，保证管接头的槽口尺寸正确，光洁平整无气泡符合设计要求。

开始顶进前，全部设备经过检查并经过试运转；工具管在导轨上的中心线、坡度和高程符合规定。

安放测量设施，检查作业面与地面值班人员的联系信号及施工现场的照明设施，检查线路加固和后背的情况是否满足顶进作业的要求，最后清理工作坑为顶进工作做好准备。

2.顶进拔板时，将机头刃脚立刻切入土层中，以免前方土体松动塌方，启动千斤顶，在顶进前须对首节管的高程和中心线进行测量，确定首节管的高程和中心线不超过2㎜时，首节管方可开始顶进。

对千斤顶的速度进行调整，使土体的开挖量与排出量相等，以控制地面的隆起与沉降，在顶进过程中，必须保持同步降压，并保证不得超挖，减少顶进阻力。

建立地面与地下测量控制系统，以减小对地面地下障碍物的影响；并严格测量，全过程跟踪纠偏，采用调整千斤顶作用点位置或横木支顶法校正中线，视偏差大小采用调整千斤顶作用点位置或木柱（千斤顶）支顶法校正高程上的偏差，保证管道的中线及高程误差在设计规定的允许范围之内。

控制点应保证不易扰动，视线清楚，方便校核，把排出的土体及时清运，并做好管道接口的处理与衔接，使顶管施工处于连续顶进状态。

首节管顶进的质量对本段顶进质量至关重要，必须保证首节顶进入土的高程偏差在2㎜以内、中心偏差在2㎜以内、自身偏差在2㎜以内。

所以首节管的顶进质量应进行严格控制。

具体操作方法是: (a) 开启千斤顶使工具管的刃角切入土中，此时，工人可进入工作面挖刃角切入土层的泥土，并随时将弃土通过土设备从顶进坑吊运至地面。

(b) 开始顶进时应观察首节管端与滑道的间隙，如首管前端离开滑道，应及时调整管的高程。

(c) 首节管每顶进0.2m应进行高程测量，首节管顶进不大于1m时应进行中心测量，如出现误差应及时进行调整，应尽量控制管顶进不出现误差。

(d) 当首节管顶进后，安装第二根管时，如首管高程或中心有偏差时，应在顶第二根时将误差调整准确。

3. 出土管线顶进过程中,必须做到勤顶、勤测、勤调整、勤取土的四勤原则。

每顶进0.2m应进行高程测量并及时出土；顶进的每根管都要进行中心测量，及时发现问题，及时解决。

顶管采用人工挖土的方式，水平运输至工作坑，垂直运输利用吊装设备直接吊到地面上外运。

挖土顺序，开挖迎面的土体时，自上而下分层开挖。

在挖土过程中严格执行规范要求，不得超挖。

4.出洞顶管出洞前，必须对所有设备全面检查，液压、电器、气压、照明、通讯、通风等操作正常工作，电表、压力表、换向阀、传感器、流量计等监控系统是否正确显示其进入工作状态，然后进行调试，确定顶进速度和出土速度，确认无误后既可准备出洞。

经监理工程师检查合格认定后，进行下段施工。

5. 顶进管道的施工质量规定：1）管内清洁，管节无破损；2）允许偏差应符合下表规定：注：D为管道内径（mm）3）钢筋混凝土管道的接口应填料饱满、密实，且与管节接口内侧表面齐平，接口套环对正管缝、贴紧、不脱落。

（四）顶进中注意事项1. 顶进中的障碍物处理顶进中，如因处理障碍致使管涵停留时间过长，则往往在复顶时，顶力将增大很多，因此，一般在处理障碍物过程中，还需要用千斤顶将管涵每隔适当时候活动一下。

2. 垂直运输顶进施工垂直运输重物多，为保证安全，下落管涵时，坑内不得有人；起重时必须有专人指挥、专人操作；运输前对钢丝绳、钢丝套、挂钩滑车等应仔细检查，严禁超载运输；高压顶进时应停止垂直运输。

（五）工作坑拆除1.工作坑回填前将坑内的杂物清除干净;2.工作坑拆除时应随撼砂依次拆除下框和上框。

当回填至路面结构以下时，拔出钢板桩。

（六）测量及纠偏措施在顶管施工中测量工作非常重要，是保证顶管成功的关键环节，所以制定严格的计划，安排专人对顶管进行测量，以保证工程的顺利进行。