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L/O/G/O顶管施工技术工艺介绍杨涛2018.03浙建集团·浙江省大成建设集团有限公司介绍目录二、应用场合条件与发展历史三、顶管类型与工法四、施工基础准备五、技术工艺具体介绍一、概念定义、工作原理与设施设备六、关键要点七、质量、安全、环保管理概念定义、工作原理与设施设备一概念定义、工作原理与设施设备即非开挖施工方法，采用不开挖、少开挖的管道埋设施工技术，能很方便得穿越公路、铁路、房屋、河流。具备污染少、对交通影响小、开挖土方少、机械化程度高等优特点，是一种现代化的管道铺设方法。顶管法广泛应用于修建地下管道和涵洞。一.1、概念定义先在工作井内设置支座和安装主千斤顶，管道紧跟工具管后，主千斤顶推动工具管向土层内掘进，掘出泥土由土泵或螺旋输送机排出或以泥浆形式通过泥浆泵经管道排出，推进一节管道后，主千斤顶缩回，吊装另一节管道，继续顶进。如此往复，直至管道铺设完毕。管道铺设完毕后，工具管从接收井吊至地面。一.2、工艺原理、主要工艺设施顶管机操作台后靠背、千斤顶支架、导轨千斤顶螺旋出土机一.4、配套设备送水、排泥泵泥浆沉淀池中继间一.5、配套设备①穿越江河、湖泊、港湾水体下的供水、输气、输油管道工程；②穿越城市建筑群、繁华街道地下的上下水、煤气管道工程；③穿越重要公路、铁路路基下的通讯、电力电缆管道工程；④水库坝体涵管重建工程等。⑤埋深较深(深度大于4米以上),开槽明埋施工造价较高的工程等。二.1、应用场合覆土要求：管顶覆土宜大于管道外径的1.5倍，且覆土应大于1.5m；且穿越河底覆土不宜小于2.5m。适宜地质条件：可在淤泥质粘土、粘土、粉土及砂土中顶进。不适宜地质条件：①土体承载力小于30kPa。②岩体强度大于15MPa。③土层中砾石含量大于3O%或粒径大于200mm的砾石含量大于5%。④江河中覆土层渗透系数K大于或等于10-2cm／s。⑤不宜在土层软硬明显的界面上顶进。二.2、地质条件要求顶管法是继盾构施工后发展起的地下管道施工方法，最早于1896年美国北太平洋铁路铺设工程中应用，已有120多年历史。20世纪60年代在世界各国推广应用；近20年，日本研究开发土压平衡、水压平衡、泥水平衡顶管机等先进顶管机头和工法。中国从20世纪50年代起，在北京、上海开始试用。典型案列：1986年上海穿越黄浦江输水钢质管道，应用计算机控制，激光导向等先进技术，单向顶进距离1120m。1981年浙江镇海穿越甬江管道，单向顶进581m，采用5只中继环。二.3、发展历史①按管径分类：大口径（≥Ф2m）、中口径（Ф1.2～2m）、小口径（Ф0.5～1.2m）和微口径（≤Ф0.5m）四种。②按顶管长度分类：普通顶管（≤100m）、长距离顶管（≥100m）、长大距离顶管（≥1000m）。③按平衡原理理论分：泥水平衡式顶管机、土压平衡式顶管机、气压平衡顶管机等。④按管材分：钢筋混凝土顶管、钢管顶管、夹砂玻璃钢顶管以及其他管材的顶管。⑤按顶进轨迹：直线顶管和曲线顶管。三.1、顶管类型、顶管工法手掘式人工顶管挖土：人工挖，小车运。前端挖掉一段后，方可顶管。要求：土质较好，管道的管径不应小于1000mm。土压平衡机械顶管土压平衡顶管机的基本工作原理是先由工作井中的主顶进油缸推动顶管机前进，同时刀盘旋转切削土体，切削下的土体进入密封土仓与螺旋输送机并被挤压，形成一定的土压；再通过螺旋输送机的旋转，输送出切削的土体。控制螺旋输送机的出土量或顶管机前进速度，来控制密封土仓内的土压力值，使此土压力与切削面前方的静止土压力和地下水压力保持平衡，从而保证开挖面的稳定，防止地面的沉降或隆起。泥水平衡机械顶管泥水平衡式顶管机是在加入添加剂、膨润土、粘土以及发泡剂等使切削土塑性液化的同时，将切削刀盘切削下来的土砂用搅拌机搅拌成泥水状，使其充满开挖面与管道隔墙之间的全部开挖面，使开挖面稳定。进行现场调研，核实确认工程沿线的地质、水文、环境，管线、构筑物、障碍物和其他设施，便于采取有效的针对性措施。1.1施工前应熟悉施工图纸，进行图纸自审，掌握设计意图与要求，并进行设计交底。1.4编制施工组织设计。1.3交通组织、大临搭建、落实施工设备、材料、队伍。四.1、准备内容调研勘察要点：①土层类别、埋深②各土层土体的物理、力学性质③地下水位、压力④地下水和土的腐蚀性⑤土层冻结深度⑥地下管线⑦地下洞室⑧临近建筑物基础⑨地面动载四.2、勘察要点当工作井埋置较浅、地下水位较低时，宜选用钢板桩或SMW工法。c当场地狭小且周边建（构）筑物需要保护时，宜选用钻孔灌注桩或地下连续墙。b顶管工作井、接收井工作井和接收井围护结构形式应根据水文地质条件、邻近建（构）筑物、地上与地下管线情况，结构受力及施工安全等要求合理选型。在顶管埋置较深的区域，工作井宜采用沉井或地下连续墙。workingshaft、arrivingshaft工作井的最小长度：L≥L1+L2+L3+S1+S2+S3式中：L——工作井最小长度（m）；L1——顶管机或管段长度，取大者（m）；L2——千斤顶长度（m）；L3——后座及扩散段厚度（m）；S1——顶入管段留在导轨上的最小长度，可取0.5m；S2——顶铁厚度（m）；S3——考虑顶进管段回缩及便于安装管段所留附加间隙，可取0.2m。顶管工作井workingshaft工作井的穿墙孔直径：D1=D'+0.11工作井的最小深度：H=H1+D+h3工作井的最小宽度：B≥D+2S顶管工作井workingshaft接收井的穿墙孔的直径宜：D2＝D'+2(C+0.1)1接收井的最小长度和宽度应满足顶管机在井内拆除和吊出的要求。顶管接收井arrivingshaft工作井、接收井的穿墙孔应设置止水装置。止水装置可采用盘根止水和橡胶板止水，也可采用组合形式止水。砂土、粉性土等土层宜采用盘根止水；黏性土土层宜采用橡胶板止水；在长距离顶管或承压水土层中宜采用多道或组合形式止水；顶管结束后，管道与穿墙孔的间隙应及时进行封堵。穿墙止水案例一：外地某工地的砼顶管洞口漏水原因：1、洞口止水措施未到位。（1）由于该井洞口止水措施采用的是橡胶板止水方式，虽然采用了整块的压板，但在紧固处理上没有采用预埋螺栓与压板直接紧固，而是割除了穿墙管上的预埋螺栓后另再采用小块钢板对压板进行紧固的方式，因此造成压板对橡胶板的紧固不到位，一旦洞口遇到压力水，即发生严重的漏水现象。2、顶管进入浅覆土的河底时没有采取对应措施。由于顶管从覆土深度8-9米的农地进入覆土深度仅有3.3米（河水深度1.6米）的河道时，顶管机头前的水压力及机尾的压浆压力未作任何调整，同时顶进速度也未降低，结果造成顶管在进入河道的临界点时打穿了管道上方的地层，促成河水与浆套连通，因此引发了河水沿管道周边倒灌入工作井内。案例穿墙止水案例案例穿墙止水案例处理后的效果：紧固橡胶止水，在外侧加设止水轧兰内衬5道盘根，形成二道组合式止水管材选用：顶管管材材质应根据管道用途、管材特性及工程具体情况确定。管材与管道接口给水工程管材宜选用钢管或玻璃纤维增强塑料夹砂管。排水工程管材宜选用F型钢筋混凝土管或玻璃纤维增强塑料夹砂管。输送腐蚀性水体及管外水土有腐蚀性时，应优先选用玻璃纤维增强塑料夹砂管。单节管的长度应根据钢板宽度确定，钢板卷管的单节管长度一般越长越好，以减少现场焊缝，但由于受钢板宽度和工作井尺寸的限制，不可能做的很长，为了充分利用钢板，所以单节管的长度宜为钢板的宽度的倍数。钢管钢管顶管机的选型：顶管机选型顶管机应在保证工程质量、安全、文明施工、保护地下、地上构建筑物和管线安全、减少施工对交通的影响基础上，根据工程水文地质和施工环境条件合理选型。顶管机的选型时应充分考虑到设备的可靠性、顶管机的顶进效率、施工方法的经济性和环保要求等。地表变形与许多因素有关，其中顶管机的选型和开挖面的稳定控制是影响地表变形的重要因素。顶管机的选型：顶管机选型序号机头形式适宜土层可用土层适应环境要求1土压平衡式淤泥质黏土，淤泥质粉质黏土、粉质黏土，黏质粉土，砂质粉土粉砂，暗绿色黏土,粉细砂高2泥水平衡式淤泥质黏土，淤泥质粉质黏土、粉质黏土，黏质粉土，砂质粉土粉砂、暗绿色黏土，粉细砂高3网格式淤泥质黏土，淤泥质粉质黏土、粉质黏土，黏质粉土，砂质粉土，粉砂，暗绿色黏土，粉细砂—一般•刀盘驱动的顶管机，应能满足开挖面的土质要求•T＝αD'3•式中：T——刀盘驱动扭矩（kN·m）；•α——刀盘扭矩系数（kN/m2）；•D‘——顶管机外径（m）；•泥水平衡顶管机，刀盘扭矩系数宜大于14kN/m2；•土压平衡顶管机，刀盘扭矩系数宜大于16kN/m2；。顶管机选型顶管施工前需安装主要施工设备应包括：顶进设备、洞口止水装置、测量设备、泥浆设备、施工电缆及其他辅助施工设备。顶管后座安装应符合下列要求：1顶管的后座可采用拼装式后座和整体式后座；2顶管后座的反力墙应平整；3后座应满足千斤顶最大顶力的要求；4后座应与顶进轴线垂直，与反力墙之间宜设传力装置。反力墙为沉井或地下连续墙结构时，可采用拼装式后座，反力墙为SMW工法、旋喷桩、深层搅拌桩等结构形式时宜采用整体式后座。后座应与结构墙密贴，后座的面积应满足结构墙抗冲切和土体承载力的要求，强度、刚度应满足最大顶力要求。顶管配套设备安装：顶管配套设备顶管配套设备项目偏差轴线位置±3mm标高0～+3mm轨道内距±2mm导轨安装应符合下列要求：1导轨宜选用钢质材料制作，导轨具有足够的强度和刚度；2导轨安装前，应先复核管道中心位置，导轨的高度应与穿墙管标高相对应；3两导轨安装应顺直、平行、等高，并固定在工作井的底板上；4导轨对管道的支承角宜为60°；5导轨安装的允许偏差应符合下表的规定。需要注意的是，在顶进过程中需要对轨道的变形情况进行测量复核。（1）千斤顶的规格和数量应