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1、 8-1泥水平衡机械顶管施工工艺标准泥水平衡机械顶管施工工艺标准1.适用范围适用范围1.1 本标准适用于穿越城市道路、高速公路、立交桥、铁路、河流及其他不宜进行大开挖施工地段的钢筋混凝土管、钢管的机械顶进施工。1.2 适用于各种地质条件，不受地下水位限制。1.3 穿越管道直径宜为 400mm3000mm。2.施工准备施工准备2.1 材料准备2.1.1 钢筋混凝土管（加强型） 、钢管2.1.2 滑动橡胶圈、膨润土、石蜡、油麻、石棉、密封胶2.1.3 进排泥管(直径通常为 110mm)2.1.4 电缆（音频线、视频线、控制线、信号线、动力线）2.1.5 钢筋、水泥、工字钢、方木、大板2.2 机具设
2、备2.2.1 主要设备：2.2.1.1 顶管机头、主顶油缸、主顶泵站、主顶后靠背、中继间2.2.1.2 工具管、圆型顶铁、U 型顶铁、主顶导轨2.2.1.3 注润滑浆设备、洞口止水装置2.2.1.4 进泥泵、排泥泵、启动柜、基坑旁通（泥水配流装置） 、泥浆分离器、倒浆泵、调浆设备2.2.2 辅助设备：2.2.2.1 泥浆检测仪、流量检测计、密度检测计、激光经纬仪、全站仪、水准仪2.2.2.2 电焊机、气焊设备、卷扬机、电动葫芦、通风设备、照明设备2.2.3 主要机械：汽车吊、自卸汽车8-22.2.4 工具：手电钻、扳手、管钳、手推车、铁锹、塔尺、水平尺、钢尺、锤球、小线等。2.3 技术准备技术
3、准备2.3.1 认真做好现场调查，详细了解地质资料及地下管线情况,确定施工方案。2.3.2 完成测量交接桩，校测控制点、坐标点、水准点，进行拴桩、补桩等工作。2.3.3 施工前向作业人员进行施工技术和安全交底。2.4 作业条件作业条件2.4.1 施工占地范围内拆迁到位，工作坑位置地下管线已采取改移或加固措施。2.4.2 场地平整，临时道路畅通，临时用水、用电已安装完毕。2.4.3 工作坑的地下水位低于坑底 0.5m。2.4.4 全部设备经过检查，并经试运转确认正常。3 操作工艺操作工艺3.1 工艺流程 8-33.2 操作方法3.2.1 测量放线：使用全站仪或经纬仪放出工作坑开挖边线，用水准仪测
4、出工作坑现况地面标高，并在工作坑附近测设施工水准点，计算开挖深度。3.2.2 工工作坑制作3.2.2.1 工作坑坑底尺寸底宽 B=D+2S （3.2.2.1-1）底长 L=L+L2+L3+L4+L5 （3.2.2.1-2）式中 B 工作坑底宽（m） ；L 工作坑底长(m)；S 管两侧操作宽度（m） ，一般为每侧 1.21.6m；D1 管外径（m） ；L1 管子顶进后，尾部压在导轨上的最小长度，通常取 0.30.6m； 设备拆除及洞口处理接缝处理输送泥浆制备、管理地面设备安装润滑泥浆置换注润滑泥浆测量与纠偏机头进洞续接顶进初始顶进机头出动设备试运行工作坑内设备安装后背墙制作工作坑制作、洞口加固及
5、止水测量放线8-4L2取管节和机头长度较大者(m)；L3圆型顶铁厚度（m） ；L4主顶设备长度；L5后背长度，约为 0.85m。工作坑深度应符合下式：H=h1+h2+h3 （3.2.2.1-3）式中：H 工作坑（接收坑）地面至坑底的深度（m） ；h1坑地面至管道外缘底部（m） ；h2管道外缘底部至导轨底面的高度（m） ；h3基础及垫层的厚度（m） 。3.2.2.2 工作坑支护1)根据开挖断面、挖深、土质条件、地下水状况及总顶力等进行施工设计，确定工作坑支撑形式。 2)工作坑支护方式包括：钢板桩、沉井、地下连续墙、SMW 工法、锚喷支护等。 3)工作坑支护宜形成闭合式框架，矩形工作坑四角应设斜撑
6、。4)工作坑采用锚喷混凝土护壁时，如有上层滞水，在面墙上每隔 2-3m 设一泄水管，管径 50-70mm，长 300-400mm。3.2.3 底板制作、洞口加固及止水3.2.3.1 底板制作1)工作坑开挖支护到设计标高后，底板混凝土浇筑前，用经纬仪将管道中线投测到槽底，根据中线精确测出预埋件位置，并用水准仪将高程引至边壁上，确定底板面标高。2)底板施工时安装导轨和测量基座的预埋件，底板厚度宜为 200300mm。3)底板四周设排水沟，集水坑设在角部。3.2.3.2 洞口加固及止水墙8-51)洞口加固可选用高压旋喷技术、搅拌桩技术、注浆技术。 2）采用钢板桩、SMW 工法或锚喷混凝土支护时需在工
7、作坑内设置止水墙，在坑壁、止水墙上预留洞口、安装止水装置；采用沉井、地下连续墙作支护时可直接在墙上预埋洞口钢套环，在机头出洞前安装止水装置。 3)止水墙与工作坑同宽，紧贴工作坑壁，厚 0.5m，高出管上顶 1.01.5m，卧进底板下至少 0.5m，采用 C20 混凝土浇筑。4)洞口尺寸比顶管机外径大 0.150.2m。3.2.4 后背墙制作3.2.4.1 顶进工作坑后背墙为钢筋混凝土结构，宜与工作坑同宽，厚 0.5m，高出管上顶1.52.0m，内置双层钢筋网片，卧进底板下至少 0.7m，后背墙面与管道轴线垂直，宜采用 C30 混凝土浇筑。3.2.4.2 当双向顶进时，止水墙的结构尺寸应满足后背
8、墙的受力要求。3.2.4.3 核算后背土受力状态，使土壁单位宽度内受力不大于土壤的总被动土压力。后背每米宽度上土壤的总被动土压力（kN/m）可按下式计算：(3.2.4.3-1) 245tan2245tan2122ChhP式中：P总被动土压力；r土壤的重度（kN/m3） ；h天然土壁后背的高度（m） ；土壤的内摩擦角（） ；C土壤的粘聚力（kN/m2） ；后背长度可采用公式 3.2.4.3-2 核算：(3.2.4.3-2) aLBPL式中：L后背不应扰动土体的长度(m)；P主顶的最大顶力（kN） ；8-6B后背受力宽度（m） ；La附加安全长度（m） ，砂土可取 2；亚砂土可取 1；粘土、亚粘土
9、取 0。3.2.4.4 当工作坑后背不应扰动土体的长度不能满足时，应考虑地基加固或其它措施。3.2.5 地面设备安装3.2.5.1 掘进机操作柜宜安装在地面操作室内，当工作坑空间较大时掘进机操作柜也可放入坑内。3.2.5.2 主顶泵站及其控制柜安装在地面上，当工作坑较深时主顶泵站也可放入坑内。3.2.5.3 地面泥水输送系统需安装进泥泵、泥水分离器、泥浆存储罐（池） 、泥浆调整（罐）池等。3.2.5.4 管外注浆系统需安装搅拌机和注浆泵。3.2.5.5 在工作坑施工时龙门架、竖向提升设备应及早安装。3.2.5.6 空压机、通风设备在工作坑完成后及时安装。3.2.6 工作坑内设备安装3.2.6.
10、1 导轨安装1)根据管道直径选择不同型号的型钢作导轨、确定导轨间距，在导轨外侧焊加劲肋，导轨应直顺、平整。2)基础混凝土强度达到 1.2MPa 时,在基础预埋件上安装导轨，调整导轨标高，与预埋件焊接牢固。 3)两根导轨的内距按下列公式 3.2.6.1-1 计算：( 3.2.6.1-1） aAA0ehehDA 2式中：A0两导轨中距（mm） ；A两导轨上部的净距（mm） ；a导轨的上顶宽度（mm） ；D管外径（mm） ；8-7h导轨高度（mm） ；e管外底距底板的距离（一般为 2030mm） 。导轨安装 3.2.6.1-13.2.6.2 钢质后靠背安装1)起均压作用的钢质后靠背与导轨焊接为一体，
11、焊接时保证与导轨轴线垂直。2)钢质后靠背与混凝土后背墙紧贴。3.2.6.3 主顶油缸安装采用等推力双级主顶油缸，主顶油缸根据所顶管径和顶进长度组合而成，宜安装在油缸架上，对称布置在顶进轴线两侧。3.2.6.4 排泥泵和基坑旁通安装排泥泵安装与底板平行，与基坑旁通之间预留足够的维修空间。3.2.6.5 掘进机安装用吊车将掘进机吊入工作坑内，在导轨上就位，机头刀盘应距锚喷墙洞口 1m 左右，放置平稳后复测导轨标高，高程误差不超过 5mm，调整后连接动力系统、进排泥系统和操作控制系统。3.2.6.6 测量仪器安装1)在工作坑内钢质后靠背前管道中心线上安置激光经纬仪，以便在顶进过程中随时监8-8测。2
12、)仪器底座四周应与工作坑底板分离，在底座上安装仪器防护罩。3.2.7 设备试运行对全部设备进行检查并经过试运转合格方可顶进。3.2.8 输送泥浆制备、管理3.2.8.1 根据土质情况、顶进长度、顶进管径制作输送泥浆，通过泥浆添加剂的掺量调整泥浆的黏度和密度等。3.2.8.2 土质条件好、短距离小口径顶管时，可用清水代替泥浆。3.2.8.3 根据顶进土质变化情况随时调整泥浆配比、流量、流速、压力及相对密度。3.2.8.4 泥水分离根据土的类别采用不同的方法，通常采用沉淀池、振动筛与旋流器结合的泥水分离器和离心式泥水分离器进行泥水分离。3.2.9 机头出洞3.2.9.1 凿开洞口，在洞口内设置小导
13、轨，小导轨伸进洞内 5001000mm，其中心轴线及高程与工作坑内导轨一致。3.2.9.2 橡胶止水环安装在止水钢套环法兰上安装橡胶止水环，一般用螺栓连接，螺栓采用 1620 间距150，橡胶板厚不宜小于 10，环的内直径应小于管子外径。3.2.9.3 机头就位：联机试运转正常后，启动主顶油缸将机头慢慢推入洞口小导轨上，直至刀盘与土体接触。3.2.9.4 根据施工实际情况安装防转装置和止退装置。 3.2.9.5 启动泥水输送系统各设备，依次进行基坑旁通循环、泥水舱循环，使流量、压力达到设计值。3.2.9.6 按下刀盘控制按钮，使刀盘旋转切屑土体。3.2.9.7 启动主顶泵站电机，使主顶油缸活塞
14、伸出，这时刀盘扭矩增大，根据刀盘扭矩的大小调整主顶泵站溢流阀，同时调整泥水系统进排泥泵的转速，使机头刀盘驱动电8-9机的电流控制在额定范围内。3.2.10 初始顶进3.2.10.1 当机头顶入洞内，尾部外露 300mm 左右时，将工具管吊至导轨上与机头连接，为防止机头下倾，根据管径不同至少采用 4 根 M30 的螺栓将工具管与机头连接，顶进两节管后必须拆除连接。3.2.10.2 顶进开始时，应控制主顶泵的供油量，待后背、顶铁、油缸各部位接触密合后，加大油量正常顶进。3.2.10.3 顶进过程中若发现油路压力突然增高，应停止供油，查明原因及时处理后，方可继续顶进。回镐时速度不得过快。3.2.10
15、.4 进排泥管连接宜采用卡箍式，安装在顶进管内底部的两侧，进、排泥泵附近及续接管处用软管连接。3.2.10.5 初始顶进时，加大监测次数，当机头超过允许偏差（轴线位置3mm、高程03mm）时，必须采取纠偏措施。3.2.10.6 根据土质和地下水情况，顶进一段后可拆除止退装置、防转装置。3.2.11 续接顶进3.2.11.1 当工具管顶入洞内，尾部外露 300mm 时，将第一节管吊到导轨上，检查管子的中心、前端和后端的管底高程，合格后与掘进机头(或工具管)准备插接。3.2.11.2 续接管前将“O”型橡胶圈套到插口上，抹好硅油，将橡胶圈推到位，插接过程中保证钢套环的同轴度，续接管与前管的承口插接好后，橡胶圈不得露出管外。3.2.11.3 续接管完成后，重新接好管内进排泥管、机头电缆，启动泥水系统的设备，使泥水先进行基坑循环，调节进排泥压力
