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1、供热管道顶管施工专项方案1、顶管施工原理及设备介绍【1】顶管施工原理泥水平衡顶管机工作原理如下：NDP多边形泥水平衡顶管机工作 原理与普通的基本相同，但由于它的刀盘是多边形，而泥水仓壳体也 是多边形，且两者之间有一定的偏心量，所以在刀盘旋转的过程中就 能把大块的石头轧碎，碎石通过隔栅板进入泥水仓，而后经排泥管排 出。由于隔栅板跟随刀盘一起旋转，嵌在隔栅板中的粘土会被进水冲 掉，因此，它能适应各种土质。【2】顶管设备的特点及构造 泥水平衡顶管机或土压平衡顶管机具有以下特点：（1）减速机噪声低，寿命长；（2）纠偏油缸有行程仪指示其伸出长度，机头俯仰有倾斜仪， 机头偏转（滚动）有偏转仪，便于控制机头
2、顶进轴线的高程及左右偏 差，从而确保了顶进质量。（3）具有破碎管外径1/5粒径、单轴极限抗压强度W30Mpa卵 石的能力。（4）螺旋输送机的出土口在端部，可使土斗车的容积增大许多 （一般的螺旋输送机的出土口是在螺旋输送机的腹部，出土口低，土斗车的深度较小。【3】各段顶管设备的选型（1）从土质及施工条件的现状来看，在一般情况下对于直立性 好的、且无地下水的，或可采用降水、且降水效果好的土质，宜采用 敞开式的手掘式顶管掘进机；而土质条件差、地下水丰富且又无法降 水、口径在0 1200mm以下的宜采用泥水平衡顶管掘进机；而土质条 件差、地下水丰富且又无法降水但口径在0 1400mm以上的则宜采用 土
3、压平衡顶管掘进机。（2）敞开式的手掘式顶管的特点：设备简单、可靠，排除障碍 能力强，费用较低，且挖掘面上不能有大量的水。（3）泥水平衡和土压平衡顶管掘进机属于封闭式顶管，安全、 可靠并能有效控制顶进过程中的地面沉降及偏差，对于周围邻近建筑 物较多、不能封交的道路下施工非常适用。（4）土压平衡顶管掘进机顶进速度较快，50mm/min，易清除障 碍，弃土可直接处理。2、顶管工作井、接收井的施工方法及设置【1】顶管井施工形式的选择（1）顶管工作井及接收井的施工可采用沉井、钢板桩支护坑的 基坑围护结构作为顶管工作坑、接收坑进行顶管施工。（2）沉井结构的特点是结构稳定，支护强度大，针对软弱土层、 砂土且
4、地下水位高、不便采取降水措施的地段使用，但施工周期较长。（3）对于基坑周围土体较稳定、承载力较好，无地下水位的地 段，采用钢板桩基坑支护的形式较为经济，且施工简单，周期短。但 顶进施工的距离不宜太长。【2】各段顶管工作井、接收井设置（1）为了减少开挖施工对道路及周围建筑物及道路通行的影响， 综合考虑顶管施工的经济效益，减少顶进中中继站的使用，每段顶管 的间距宜控制在10 0米左右；由于顶管工作井（坑）所占用的施工场 地较大、施工周期相对较长，顶管工作井（坑）设置为双向顶进的工 作井（坑）。（2）在综合考察了各顶管段检查井的平面布置及管道走向可知，检查井的间距平均在2050米之间，没有过多的转折
5、，较为顺直。故各顶管段工作井（坑）、接收井（坑）的设置可遵循以下原则：工作井（坑）、接收井（坑）设置在原设计检查井井位上，间距 过小或过大的做相应调整，待顶管施工结束后砌筑检查井。在管道走向较顺直的管段，顶管工作井（坑）设置为双向顶进的 工作井（坑）；为了避免顶管工作井（坑）开挖面积过大，将转折处 的井位设置为顶管接收井（坑）。（3）在顶管结束后利用沉井或钢板桩坑作为维护结构，在内部 施工检查井；对于距离太近的检查井位处未施工工作井的，在顶管施 工结束后，根据放线确定井位，按照骑马井的施工方法进行施工。3、顶管施工工艺方法【1】顶管设备的安装与调试顶管施工质量的好坏与设备的安装精确度有直接的关
6、系。安装 前，根据已知的控制点、标高，准确无误的测放出进出洞口的标高和 顶管的轴线，并依此测放设备的安装位置。导轨、千斤顶支架、靠背 等设备必须安放准确牢固，以保证顶管的顺利进行。在正式顶进前对 掘进机、油泵、油缸、注浆设备进行试运转，确定符合性能要求后方 可正式顶进。（1）导轨 导轨安装保证水平位置和顶管轴线重合，同时保证标高符合设计 要求，导轨的前段尽量靠近洞口，并安装焊接牢固，用支撑在导轨左 右两侧固定好。安装后的导轨轴线和标高误差小于2mm ；主顶油缸和 后座的安装也要满足牢固的要求，其水平和垂直误差小于10mm。在 土体较软的施工段，用砖块和水泥浆砌成一个圆弧形托作为延长导 轨，其导
7、轨面与基坑导轨相一致，防止机头出洞以后产生偏低的情况。（2）止水胶板 止水胶板的安装必须保证胶板的圆心和顶管洞口轴线重合，压紧胶板的钢环板中心也必须保证和洞口轴线重合，使工具头进洞时胶板 切入均匀，保证泥浆和土体不从此处流出。（3）后靠背 基坑导轨安装好以后就可以安装后靠背。后靠背安装要注意使其表面与基坑导轨轴线保持垂直。然后安装主顶油缸架，其前端必须搁 在基坑导轨上，后端与后靠背保持一定距离后并用木块垫平稳固。最 后再把主顶油缸一一安装在油缸架上。（4）操作平台 在主顶油缸架的上方搭上一个平台，安放主顶油泵、电源箱等，再接下来把油管及油泵电源接上。（5）安装顶管机、调试 一切就绪后，把顶管机
8、吊下基坑，尽量靠近主顶油缸处就位。这时边接电源，边安装全站仪。然后，进行顶管机试运转，打开主顶油 缸将顶管机慢慢地往前推，当刀盘距洞口约7080cm时停下。（6）人员准备 无论是土压顶管机还是泥水顶管机，其作业班的核心人员有三 个：一个是土建技术人员，他负责测量、记录和全面管理。另一个是 机修工，他负责机头内的操作。再有一个就是电工，他负责主顶油泵 的操作。电工和机修工的操作岗位也可以对换，他们俩的另一个任务 是负责顶管机械设备的维修、保养和故障处理。土压顶管配备的人员是：调浆和制浆一人，基坑内出土距离较短 设三人，地面上出土一人，管材准备工作一人，主要是贴垫板、整理 玻璃钢管、安装止水圈等、
9、安装注浆管、小型维修，剩下的就是起重 机作业人员一人、挖机司机一人，翻斗车司机一人，总共有十二人。泥水顶管配备的人员是：调浆和制浆一人，基坑内为二至三人， 管材准备工作两人，主要是贴垫板、整理玻璃钢管、安装管材止水带、 安装注浆管等，剩下的就是起重机作业人员一人，总共有八至九人。【2】顶管机具出洞(1) 顶管施工成败与进出洞口紧密相连。为了保证顶管出洞及 后续顶进的顺利进行，控制管道外部水土和注入的膨润土泥浆流入顶 管工作坑，无法保证施工安全及良好有效的浆套形成。根据我们的经 验，在施工钢封门时在井壁上预埋钢板，顶管出洞前安装止水胶板， 并用外夹钢板夹紧固定。洞口止水装置必须良好。必须做到：止
10、水胶圈安装平整牢固，水密性良好； 止水胶圈安装位置必须与管道在同一轴线。(2) 在工具管进洞时，严格控制其水平偏差不大于5mm，其高 程应为设计标高加以抛高数(其数值可根据土质情况、管径大小、工 具管自身重量和顶进速度等因素设定)，以抵消工具管出坑后的“磕 头”而引起的误差。出现“磕头”时应迅速调整，必要时应拉出后重 新顶进，但必须抓紧时间迅速完成，以减少对正面土体的扰动。为防 止工具管出现“磕头”，可采用以下措施：在工具管后两节管子上预 埋钢板，通过螺栓将工具管与其连接起来；在预留孔处填入良性粘土， 使导轨与预留孔底保持水平。(3) 在粉砂层中顶管时，洞口橡胶圈磨损厉害，我们可采用两 道止水
11、圈，内圈平时与管道不接触，只有在外圈损坏需更换时，才将 内圈冲气，起到止水作用，然后更换外圈；对于渗水量较大的砾石层 顶管，可将出洞口周围泥土固化，起到止水效果。（4）工具头出洞前必须对所有设备进行全面检查，并经过试运 转无故障，同时认真核对止水胶板安装位置是否准确，外夹板安装是 否牢固，确认无误后才可破除洞口。（5）出洞时注意止水胶板压入是否均匀，有无翻转、破损等问 题，如有将工具头拔出处理好后重新出洞。掘进机出洞时，要严格控 制出洞时的顶进偏差。中心偏差不得大于50mm,高低偏差宜抛高5 10mm。若达不到上述要求，也应拉出作第二次出洞。顶进初始阶段的 质量对后续管道轴线等有重要的影响。（
12、6）在顶管结束后，对工作坑、接收坑预留洞的环向间隙使用 快硬微膨胀水泥进行封堵，封堵在顶管结束时迅速进行。（7）管道顶进完成后，利用管节上的注浆孔对管外壁的膨润土 泥浆进行置换，待水泥浆从注浆孔流出后确认置换完毕，即封堵注浆 孔并清理管道。【3】顶进与纠偏（1）管道顶进及纠偏： 掘进机出洞后顶进的起始阶段，机头的方向主要受导轨安装方向 控制，一方面要减慢主顶推进速度；另一方面要不断地调整油缸纠偏 和机头纠偏。严格控制前 5m 管道的顶进偏差，其左右及高程偏差均 不能超过50mm。在顶进过程中坚持“勤顶、勤纠”或“勤顶、勤挖、 勤测、勤纠”的原则。应在顶进中纠偏；应采用小角度逐渐纠偏；纠 偏角度
13、保持在10，20，不大于1。纠偏办法：挖土校正法（校正误差范围一般不要大于10-20mm。多用于粘 土或地下水以上的沙土中）强制校正法（偏差大于20mm时，可用圆木或方木顶在管子偏离中 心一侧管壁上，另一端装在垫有钢板或木板的管前土壤上，支架稳固 后，利用千斤顶给管子施力，使管子得到校正）衬垫校正法（对淤泥、流沙地段的管子，因其地基承载力弱，常 出现管子低头现象，这时在管底或管之一侧加木楔，将木楔作成光面 或包一层铁皮，稍有些斜坡，使之慢慢恢复原状。注浆与顶进同步进行，其原则是先注浆，后顶进；随顶进，随注 浆；以保证管外围泥浆套的形成，充分发挥减阻和支承作用。在顶进 过程中避免长时间的泥浆停注
14、，保证顶进的全部管段形成良好的泥浆 套。顶进过程中根据顶力变化和偏差情况随时调整顶进速度，速度一 般控制在 35mm/min 左右，最大不超过 50mm/min。顶进过程中根据顶力计算和实际顶力变化情况及时安放中继环， 坚持安放后即使用，以减小后方千斤顶的工作负荷，减小设备磨损。通风设施的使用根据顶进距离的延伸和管道内空气质量的变化 提前安装到位，并根据距离的延伸调整通风机的开启频率，保证管道 内有足够的新鲜空气。管道顶进到离工作井前方内壁 50cm 时卸载，收回油缸和垫铁安 装管节，然后继续顶进。【4】管节安装（1）当一个顶程结束收回千斤顶和环型垫铁即可在工作坑内再 下一根管节。（2）在管节
15、吊入工作井以前，首先在地面上进行质量检查，确 认合格后，在管前端口安放楔型橡胶圈，并在橡胶圈表面涂抹硅油， 减小管节相接时的摩擦力。（3）在企口端面安放胶合板衬垫，衬垫采用胶粘在管端面，以 防止顶进过程中管端面局部破坏。（4）下管时工作坑内严禁站人，当管节距导轨小于50cm时，操 作人员方可下井准备管道对口。（5）以上工作完成后再将管节吊放在工作坑内轨道上稳好，使 后部管节插口端对正前管的承口中心，缓缓顶入，直至两个管节端面 密贴衬垫，并检查接口密封胶圈及衬垫是否良好，如发现胶圈损坏， 扭转、翻出等问题，拔出重新插入，确认完好后再布置顶铁进行下一 顶程。【5】顶进出土 对于土压平衡顶管机，管内
16、运土采用自制土斗车。龙门吊垂直运 输。顶管出土需在现场临时堆放，稍加晾晒，即可运至永久堆放处。运土量在理论上应与顶进管节占据的体积相等。由于土的可松性 及泥土处理程度的差异，实际运土量要略大于管节的体积。【6】注浆减阻顶力控制的关键是最大限度的降低顶进阻力，而降低顶进阻力最 有效的方法是注入膨润土泥浆。我们设想在管外壁与土层之间形成一 个完整的环状泥浆润滑套，变原来的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。为达到这一目的，采取如下措施：（1）根据地质资料，选用触变泥浆的浓度大些，能较易在管外 围形成润滑浆套，触变泥浆的耗量略大于地层土体的损失量。（2）选择优质的触变泥浆材料，对膨润土取样测试，主要指标 为造浆率、失水量、静
