1、顶管施工工艺及施工方案1.1顶管机简介1、顶管机工作原理顶管施工工作原理是顶管机用于地下挖土，同时，借助 于设在工作井或中继间中油缸的推力，把顶管机及其随后的 管节，一节节地从工作井推到接收井中的一种非开挖敷设地 下管道的施工方法。图1.1-1工作原理图泥水处理机2、该泥水平衡顶管机主要特性用适用土质范围广，可以地下水压力较高以及土壤变化范围较大的条件下使用；机器在施工中稳定性比拟好，不易跑偏；特别适合淤 泥、沙层地质。锥体与泥土仓壳体形成二次破碎功能，破碎 进停止)一总管阀门关闭一井内快速接头拆开一下管节一接 长总管f循环复始。(3)注浆原那么。合理布置注浆孔，使所注润滑泥浆在管 道外壁形成2、均匀的泥浆套。压浆需坚持“先压后顶、随顶随 压、及时补浆”的原那么，压浆泵和输出压力控制在0.3 0.4MPao(4)注浆质量的控制措施。顶进施工前要做泥浆配合比 实验，找出适合于施工的最正确泥浆配合比。膨润土中蒙脱石 含量要求260% o(5)触变泥浆配比和技术参数触变泥浆配比和技术参数见表1.6-1、1.6-2。表1. 6-1触变泥浆配比dm3)及主要性能指标膨润土 (kg)CMC(kg)纯碱 (kg)水(kg)粘度(s)失水量 (ml)触变性状态583.03.490040. 510.0较好中稠表1.6-2膨润土触变泥浆技术参数满足下表比重1. 1 1. 6g/cm3失水量30spHO,说3、明顶管机逆时针方向滚动。 如果HbHa0,说明顶管机顺时针方向滚动。竖直偏角的监测电子水准仪可直接测量顶管机的俯仰角变化，上仰或下 俯其角度增量的变化方向相反。水平偏角的监测电子经纬仪可直接测量顶管机的左右摆动，左摆或右摆水平方向角的变化方向相反。3、激光导向监测顶管机上安装的激光导向系统，是从一固定基准点向顶 管机测量板发射激光束，然后计算出顶管机相对设计线路的 偏差位置。顶管机相对设计轴线的偏差值显示在监控显示器 上。操作人员在控制室内，通过控制系统修正顶管机的偏差。测量时自动监测与人工监测相互纠正，以进一步提高顶 管机姿态监测的精度。图1.7-2激光导向监测示意图4、顶管机姿态调整(1)4、滚动纠偏由于刀盘正反向均可以出土，因此通过反转顶管机刀盘, 就可以纠正滚动偏差。允许滚动偏差小于等于1.5 ,当超 过1.5。时顶管机自动控制系统会报警，提示操作者切换刀 盘旋转方向，进行反转纠偏。(2)竖直方向纠偏通过摄像头监控，发现顶管机姿态竖直方向出现变化时,操作司机应迅速作出反响；降低推进速度；并让测量人员根 据双光靶测量导向系统出现的垂直偏差值，计算出实际偏差 量反响给操作司机；然后操作司机根据实际偏差量及时作出 纠偏。纠偏方法：当顶管机出现磕头现象时，顶管机底部千 斤顶可以加大顶力，让顶管机机头往上纠偏。当顶管机出现 上仰时，顶管机上部千斤顶可以加大顶力，让顶管机机头往 下纠偏。(5、3)水平方向纠偏与竖直方向纠偏的原理一样，左偏时加大左侧千斤顶的 顶力，右偏时那么加大右侧千斤顶的顶力。(4)纠偏考前须知切换刀盘转动方向时，先让缓慢降低刀盘转速，间隔 一段时间后，再改变转动方向，以保持开挖面的稳定。要随时根据开挖面地层情况及时调整顶进参数，修正 顶进方向，防止偏差越来越大。顶进时要及时进行纠偏，削除偏差后，再继续向前顶 进。1.8 进洞止水安装(1)顶管过程中，管子与洞口之间都必须留有一定的间 隙。此间隙如果不把它封住，地下水和泥砂就会从该间隙中 流到接收井中，轻者会影响工作坑的作业，严重的会造成洞 口上部地表塌陷，甚至会造成事故，殃及周围的构筑物和地下管线的平安。（2）当6、顶管机机头快到达接收井导轨是，调整洞圈止水装置中的压板位置，以防止土体从间隙中流失而造成地面的 蹋落，并通过预留的注浆孔将水泥浆液注入洞圈间隙中。1.9 置换泥浆管道顶进施工完成后，为防止管道后期出现沉降，迫使 道路出现裂缝、沉降等；所以必须用惰性浆液将顶进过程中 的触变泥浆置换掉。置换的泥浆采用惰性浆液（水、砂、粉 煤灰、膨润土、消石灰以及减水剂）合适的进行置换。利用 压注触变泥浆的系统及管路进行置换。压注顺序：从第一节 管依次向后进行。压注前一节管惰性浆液时，应将后续管节 的压浆孔开启，使原有管路中的触变泥浆在惰性浆液的压力 下从后续管节压浆孔内溢出，直至后续注浆孔内冒出水泥 浆，并到达一7、定的压注压力时，方可停止前段管水泥浆的压 注，确保将触变泥浆全部置换掉。表1.10-1惰性浆液配合比表弃渣土方式材料水细砂粉煤 灰膨润土消石灰减水 剂配合比(kg/m3 )53080040060703顶管机在顶进过程中所切削下来的土，进入泥水仓，通 过进排泥系统把渣土排到ZX-250C泥浆净化装置（针对茅洲 河水环境治理工程三标段地质情况定制的泥水别离器）里； 把大颗粒渣土别离出来，泥浆沉淀后，定期的用反铲把渣土 挖到渣土车上，并往外运。为了保证渣土能及时输送出去， 防止渣土乱倒、乱弃问题，我们与专业渣土运输公司签订协 议，天气晴朗时，渣土运输公司直接把渣土拉到指定的渣土 场；在雨季施工时，为8、了不影响施工工期，把渣土运输到临 时渣土场存放，并及时的运输到指定的渣土场。并安排专门 清洁人员对渣土运输车、路面进行清洗，确保文明施工。1.10 闭水试验1、基本要求（1）管段要求1）管道及检查井外观质量已验收合格；2）管道未回填土且沟槽内无积水；3）全部预留孔应封堵，不得渗水；4）管道两端堵板承载力经核算应大于水压力的合力；除 预留进出水管外，应封堵坚固，不得渗水；（2）试验水头试验水头应以试验段上游管顶内壁加2m计；2、试验控制1）试验管段灌满水后浸泡时间不应少于24h；2）试验水头应按上述的规定确定；3）试验水头达规定水头时开始计时，观测管道的渗水量,直至观测结束时，应不断地向试验管段9、内补水，保持试验水 头恒定。渗水量的观测时间不得小于30min；4)实测渗水量应按下式计算：q= W/ (TXL)式中 q实测渗水量(L/min km)； W补水量(L)； T实测渗水观测时间(min)； L试验管段的 长度(m)。3、合格标准管道闭水试验时，应进行外观检查，不得有漏水现象， 且符合以下规定时，管道闭水试验为合格。实测渗水量应小于或等于按下式计算的允许渗水量。q=0.0046Di式中 q允许渗水量(m3/24h km)；Di管道内径(mm)。经计算：DN700的允许渗水量：q=0.0046 X 700=2.25 (m3/24h km)DN800 的允许渗水量：q=0.0046 10、X 800=3.68 (m3/24h km)DN1000 的 允许渗 水量：q=0.0046 X 1000=1.6 (m3/24h km)能力更强大，破碎粒径大。施工挖掘面稳定，对所施工顶管周围土体扰动小，地 面沉降非常小。最显著的特点是，该机型有独创的双管路高压注水装 置，具有独立的泥水仓及刀盘注水系统，不仅能够清洗、冷 却刀盘装置，同时能够处理一般机型难以解决的诸如硬性粘 性土质难以破碎搅拌的施工难题、另外配置了一条独立的注 浆系统用于减摩注浆，以便长距离顶进和保证管材施工质量 的稳定。3、顶管机参数初拟选用NPD泥水平衡顶管机，参数见下表：表1.1-2泥水平衡顶管机参数表主机规格(mm)11、0120001000顶管机外径x长度(mm)01460X400001220X3600*重量(t)6. 58四切削刀盘驱动电机(KwX set)15X215X2扭矩(T X m)99回转数(rpm)3. 33. 3五推进系统油缸推力2X200t油缸行程2000mm六纠偏油缸纠推力42t42t数量44纠偏角度()2. 5七最大推进速度(mm/min)20200mm/min八机头总功率(KW)3535九控制方式PLC机外控制，触摸屏显示十测量导向装 置激光电子经纬 仪LT402 一台适应地层软土、粘土、砂土、砂砾土、硬 土均可适用十二其它1.2顶管主要施工步骤1、现场施工场地布置由于现场施工场地狭小12、，并处于交通要道，车辆来往地 比拟繁忙；因此要优化合理的布置施工场地。以尽量减少给 周围市民带去的不便。施工场地布置图详见附图顶管施工 场地平面布置图。2、总体施工工艺流程图L2-1总体施工工艺流程见以下图3、前期准备工作根据施工场地布置图，提前安装布置泥水别离系统、触变泥浆系统、发电机组、管材以及井下爬梯、井下照明、井 下通风等一些辅助设备。1.3 主要施工内容顶管施工其主要内容包括：洞门止水环的安装，主顶系 统的安装，顶管机的组装与调试，顶进施工，中继间，注触 变泥浆，顶管机姿态控制，进洞止水安装，泥浆置换等施工 内容。1、洞门止水环安装在工作井预留孔上，把洞门止水发兰通过膨胀螺栓固定 在13、工作井上，然后把止水橡胶圈与压板通过高强度螺栓固定 在洞门止水法兰上，然后安装第二道止水圈。安装的法兰与 与止水橡胶圈装置必须与导轨上的管道轴线保持同心，误差 应小于2mmo2、主顶系统安装测量放线一导轨安装一后靠背安装一安装主顶油缸(1)根据测量放线，确保顶进轴线的精度，使导轨设置 坡度与设计轴线相同，放出导轨安装的位置。(2)导轨安装。本工程顶管顶进导轨采用型号25b槽钢 双根方式焊接而成，根据测量放出的坐标位置，用25t的汽 车吊把导轨放入位置，然后加固稳定。图1.3-2施工工艺流程图（3）后靠背安装。后靠背为钢结构加工件；采用材质为 Q235B、厚度为20mm的钢板加工制作，后靠背安装14、在圆形 工作井中，必须把承压壁的平面与顶进轴线垂直，如有发现 倾斜，那么必须重新调整，以确保顶进施工的平安。后靠背背 后与井壁之间的间隙填充C20素填混凝土，承压壁应承受和 分散传递全部顶力，当后靠背强度不能满足顶力需求时，采用加注触变泥浆和中继间等方法减阻，以保证后靠背的稳 定，后靠背示意图见以下图。图1.3-3后靠背示意图（4）安装主顶油缸。把主顶油缸支架安装在导轨上，安 装主顶千斤顶油缸时，两个千斤顶要调到与顶铁受力面中心 在同一轴线上。油泵站设置在距离主千斤顶的近处，油路安 装应顺直，减少转角，接头不漏油，油泵站应在井口操作间 内工作。1.4 顶管机组装调试1、顶管机组装（1）顶管机的15、尺寸和结构应符合要求，在地面上对整机 应作详细检查。起重设备根据掘进机重量选择25T的汽车起 重机，起吊前将钢丝绳试放到井内，确保钢丝绳够长度。起 吊中应使用专用吊具，保证平稳、缓慢、严禁冲击、碰撞， 并由专人指挥。（2）顶管机安放在导轨上后，测定前后端的中心方向偏 差和相对高差，做好记录。调整后应使顶管机机体与导轨紧 密接触，让力在导轨上均匀分布。（3）顶管机电力系统的组装，按照电气图纸组装；各系 统的电缆要连接完好，不能出现接错、漏接、接触不良等情 况。（4）泥浆系统的组装，各管路连接时，按图纸连接，避 免造成错接管路，使各泥水系统工作出现错乱。（5）液压系统的组装，首先要按液压图组装，在16、连接液 压管路时，严禁带手套，油管原有的液压油不能随意排放， 必须用油桶收集；油管的堵头不能随地乱扔，需放在一个干 净的容积内统一回收。2、顶管机调试顶管机各系统组装完成后，先对单个系统进行调试运转, 看是否正常，如有问题及时的查找原因，并修复，使得系统 正常运行。在调试主顶油缸时，主顶油缸2个千斤顶应共同 作用，规格一致，行程同步，油路必须并联，并且每台千斤 顶均备有独立的控制阀，千斤顶伸出的最大行程应小于油缸 行程的10cm左右。然后对整机进行调试运行，以确保顶管 机在顶进过程中不出现问题。1.5 顶进施工1、顶管机出洞考前须知（1）在顶管机进出洞时，如果措施采用不当，也许会引起地表严重坍17、塌等事故。因此，需重点对洞圈外部土体的加 固效果进行检查，只有在确认出洞口土体到达止水效果后, 方可进行顶管进出洞施工。(2)进出洞前在洞口安装双层橡胶止水装置，其作用是 防止顶管机进出洞时正面水土涌入工作井内。且在顶管机刀 头和密封装置上涂抹油脂，同时包好周边刀盘，防止刀盘上 刀头损坏洞门密封装置，划伤止水橡胶。(3)从外侧对顶管机进出洞口周边进行注浆加固，对土 体进行改良，确保进、出洞的平安。(4)洞口围护墙凿除完成后，顶管机迅速靠上开挖面， 并调整洞口止水装置，贯入工作面进行加压顶进，尽量缩短 开挖面暴露的时间。2、试顶进(1)由于顶管出洞处于加固区域，为控制顶进轴线。顶 进速度不宜过快18、。在顶管出洞段顶进施工过程中，对顶管机 姿态要勤测勤纠，力争将出洞段顶管轴线控制到最好，为后 续顶管施工形成一个良好的导向。(2)顶管机在第一个顶段作为顶进的试验段。通过试验 段顶进熟练掌握顶管机在本工程地层中的操作方法、顶管机 推进各项参数的调节控制方法；熟练掌握触变泥浆注浆工 艺；测试地表隆陷、地中位移等，并据此及时详细分析在不 同地层中各种推进参数条件下的地层位移规律，以及施工对 地面环境的影响，并及时反响调整施工参数，确保接下来的顶管平安顺利施工。3、正常顶进(1)试顶进结束后，即可进行正常的顶进施工。正常顶 进时，开挖面土体经刀盘切削，切削下来的泥土进入泥土仓 内破碎、搅拌后，通过进19、排泥系统把渣土输送至地面泥水 别离系统，大颗粒砂石经过别离排出，泥浆沉淀后往外运出; 泥浆水通过回流管道输送至泥土仓重复利用。(2) 一节管节顶进结束后，缩回主千斤顶，吊放下一节 钢筋混凝土管，防水装置安装完成并检验合格后，往钢筋混 凝土管承口安装环形顶铁，并在混凝土管外表涂上一层防腐 材料及润滑剂；再继续顶进。当到达千斤顶最大行程时，缩 回千斤顶，安放顶铁继续顶进，循环这样的工作，直至一个 顶段掘进完成。1.6注触变泥浆(1)触变泥浆减摩的作用。触变泥浆有两个作用：一个 是降低钢筋混凝土顶管与外壁的摩擦阻力，减小顶进阻力； 另一个是控制地面沉降。在顶管施工中，我们利用触变泥浆 在钢筋混凝土顶管周围形成浆套减小钢筋混凝土管外壁与 地层之间的摩擦力，这是顶管施工过程中至关重要的技术措 施。(2)注浆工艺顺序。地面拌浆一储浆池浸泡水发一启动 压浆泵一翻开送浆阀一送浆(顶进开始)f管节阀门关闭(顶