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1、大口径机顶顶管施工工法编制单位：金坛市市政建设有限公司编制人：赵磊大口径机顶顶管施工工法现代城市市内的大口径雨污水管道施工，主要采用的是顶管的施工方法。我项目部经过对多个顶管施工工程的摸索和实践，制定出了一套行之有效的针对大口径管道施工的新方法大口径机顶顶管施工工法（以下简称机顶法）。1、前言 现代城市内的雨污水管道施工，主要采用的是顶管的施工方法。且大部分只能在建好的道路上进行管道施工。因此顶管施工的速度变得最为重要。我项目部经过对多个顶管施工工程的摸索和实践，制定出了一套行之有效的针对大口径管道施工的新方法大口径机顶顶管施工工法（以下简称机顶法）。此工艺方法实施后取得了一定的经济效益和社会
2、效益，是顶管施工的一项好的技术。 2、特点 2.1减少施工的危险性，减少工人施工的强度。 2.2大大缩短了工期。 2.3节约大量资源（人力、物力、财力）。 2.4应用范围广泛，对地质条件要求较低。 2.5能够提高施工质量和功能等各方面。 3、适用范围 本工法适用于顶管管道直径1000mmD2000mm。 4、工艺原理 大口径机顶顶管施工工法施工原理主要是根据施工管道的管径的大小，用3cm钢板卷成跟管道外径同样大小，并焊接好，用制作好的锋利的铁板在铁圆桶前方焊接成米字型，在施工中用液压顶将该铁桶往前顶机械切割顶管土方，减少施工强度和危险性。5、工艺流程及操作要点 5.1放线定点 路面管线情况情况
3、调查管道位置 确定工作坑开挖尺寸根据管径制作铁板机头。5.2顶管施工顺序及工艺流程一、施工顺序基坑底基础及后靠背安置安装导轨设置承压壁安装主顶设备安置起重机械安置土方运输设备安放顶进机头顶进顶进工艺流程：井中心线测量放样安装顶进机头与主顶装置顶进管机顶进，吊下一节管节管节顶进顶完第一节管，吊下一节管管节拼装顶力接近许用力吊放中继环同上继续再顶出洞，顶管机与管节分离。二、工作坑施工技术措施本工程共设1个工作坑，工作坑尺寸4米6米，深度满足管道标高要求，坑内使用钢板全封闭，工作坑底部采用10cm碎石垫层、20cmC20混凝土基础铺满。后背制作：考虑到管道的长度、管径。采用C20混凝土现浇后靠背。工
4、作坑在中线两侧处各设一根56号工字钢，四根工字钢作为平台的受力简支主梁结构，纵向间设置横向连接梁两根，采用25号工字钢，并与主梁焊接牢固。所有焊缝要满焊，防止主钢梁因受冲击时倾覆。拉杆上齐后，卷扬机就位。安全用电：管内照明采用低于36V的安全设备；顶管采用人工运土、机械顶进，顶管管材采用F型管材，接口采用橡胶圈接口。土方运输：工作坑采用龙门架上下吊土，管子内采用滑轮车运土。土方尽量不要堆放在工作坑四周，确保工作坑四壁的安全。2、顶管顶进a、工作坑板底要保证砼标号、结构层厚度。b、导轨要捂牢，平面尺寸、标高准确。c、顶管挖土按规范操作，做到勤挖、勤测、勤顶、测量采用水准仪测量标高，激光经纬仪测量
5、轴线，同时结合线锤吊线和水平管。 d、对管顶塌方及时做好情况记录，视情况开挖填补及注浆。e、工作坑内排管严格按图集施工，保证基础外观尺寸、内在质量达标，排管顺直。三、顶管设备安装a、 安装导轨导轨采用装配式导轨，安放在砼基础面上，导轨定位后，必须稳固正确，在顶进中承受各种负载时不位移，不变形，不沉降，导轨安放前应先复核管道中心位置。二根导轨必须互相平行，等高，导轨面的中心标高应按设计沟底标高设置，在顶进中必须经常复测调整，以确保顶进轴线的精度。导轨的坡度应与设计管道坡度相一致。导轨采用轻型导轨，由钢轨、横梁和垫板组成。导轨的轨距B=2R2外-R2内。b、设置承压壁承压壁应承受和传递全部顶力，必
6、须具有足够的强度和刚度，应根据最大顶力计算具有较大的安全度。1、钢板井前浇筑20050cm砼靠背，靠背外衬厚5cm钢板作为承压面，钢板面必须与顶进轴线相垂直，钢板就位后，应用电焊焊接牢固防止倾倒。c、安装主顶设备 主顶设备由以下几部分组成：组合千斤架主顶千斤顶2只油泵站及管阀。钢机头一个。2台千斤顶应共同作用，规格一致，行程同步，每台千斤顶的使用压力不大于额定工作压力，油路必须并联，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10cm左右。油泵设置在距离主顶千斤顶处，油管安装应顺直，减少转角，接头不漏油，油泵应在雨棚内工作。油泵的最大工作压力不大于32kpa，装有限压阀，溢
7、流阀和压力表等指示保护装置，安装完毕后必须试车，在顶进中应定时检修维护，及时排除故障。U型顶铁必须符合要求刚度大，受力后无变形，相邻面垂直，排列不扭曲，单块放置稳定性好，连续部位不脱焊，不凸面，与导轨的接触面必须平整，顶进前滑动部分应抹牛油润滑。环形接口顶铁应与钢管口相吻合，中间用软木板衬垫，管口处破损。钢机头要求刚度大，受力后无变形，且机头割刀锋利，牢固密封性好。保证操作工人无法离开管道，确保安全。顶进工作井安装管节程序：中心线测量放样安装顶机架与主顶装置顶进机头顶进吊下一节管节管节顶进顶完第一节管，吊下一节管管节拼装顶力接近许用力同上继续再顶出洞，顶管机与管节分离。 顶管工作井一般应安装以
8、下设备：导轨后背下管设备（一般可用卷扬机）顶进设备（包括顶镐、摇镐机或高压油泵）出土设备（人工挖土包括运土车、水平牵引及垂直牵引的卷扬机）照明设备（管内应使用电压不大于36伏的低压照明）四、顶进1、顶进方法要点（1）开始顶进前应检查下列内容，确认条件具备时，方可开始顶进。（2）全部设备经过检查并经过试运转。（3）顶管在导轨的中心线、坡度和高程应符合规定。（4）防止流动性土或地下水由洞口进入工作井的措施。2、顶进 机头管切入土体后应严格控制其水平偏差不大于5mm，其高程为设定标高加以抛高数。机头管与第一节管到连接时，其尾部至少须搁在导轨上2030cm，并立即进行砼管的连接。顶管道内土采用机顶设备
9、再次顶进，将管外泥土顶进管道里面。3、测量 顶管必须按照设定的管道中心线和工作井位建立地面和地下测量控制系统，控制点应设在不易扰动，视线清楚，方便校核的地方，并加以保护，必要时增设每点有二个以上便于校核攀线桩。顶进坑内应设置由地面水准点引入的临时水准点，在交接班时进行仪器高程的校对和调整，顶进轴线由设计管道中心通过经纬仪引入坑内，然后对中观测。纠偏测量及控制4、机头挖土的长度控制施工时采用激光经纬仪进行简单有效的地面控制测量，使地面控制测量中的误差趋进 1cm，水准点控制网则利用现有道路已设水准点布设水准网，直接引入工作井内。，由一束红色的激光直指机头尾部的激光靶，在顶进的过程中，操作者随时可
10、以得到偏差值，保证顶管方向的精确要求。在布置工作井后方的测量仪基座时，必须避免由于顶进内沉井受力使得仪器座产生移动或变形，如果仪座发生微小位移，应及时对轴线和标高进行调整。如分4次顶进，每次顶进50cm，可用垂球拉线的方法进行中心测量。顶进纠偏必须勤测量，多微调。纠偏角度应控制好。由于在起始推进阶段，机头和方向主要通过主顶油缸进行控制，所以一方面要减慢主顶的推进速度，另一方面在不断的调整油缸组以及最终符合设计坡度要求和质量标准为原则。一般是安排三个人运土。为加快工程进度，采取三班制，每班三个人，轮流施工。土方在管内可采用人力斗车进行运输。到达工作坑采用电动葫芦进行垂直运输。在一般地段，土质良好
11、，每节管长2米，分45次顶进，同时应遵守管理单位的规定。6、顶管工程质量通病及防治 因操作不当，发生管道中线、高程超标；或因管底土基、管顶卸力拱，顶后处理不善，施工中地下土质、水文条件不良，而在竣工后发生地面下沉、路面发生裂损等问题。（1）顶管坑壁坍塌或严重变形A、现象：支撑型工作坑的坑壁支撑或板桩发生变形、破损而使坑壁土体坍落。B、原因分析：地面排水措施失当，使地面水浸入坑壁，改变坑壁土的状态而发生坑壁土体的滑落。支撑型顶管坑的力板、横板过稀或撑木过少。或撑木、立柱板、横板规格尺寸小，或力板、横板及土壁三者未贴紧，撑木不牢靠等。C、治理方法：顶管工作坑上应塔设工作棚，并在周围垒土埂，其外围绕
12、工作坑开挖排水沟，防止雨水、地面水流入浸蚀坑壁。支撑型顶管坑的坑壁支撑，可依土质的不同，分别采用单板撑、井字撑、稀撑和密撑等支撑结构形式。（2）掏土超挖A、现象：顶井中挖土，无论在管前方，还是在管周围，都超出了规定的长度及范围，形成掏土超挖现象。B、原因分析：管节顶进阻力，是由于工作面前壁阻力和管外壁摩擦力所组成。当管道顶进发生较大方向或高程偏差时，由于盲目追求尽快纠偏，采用不当的处理方法或过份不均掏挖土，也易在管周造成超挖。C、治理方法：坚持每顶一段时，对管道中心及高程校核一次，发现偏差，随时纠正。对于粉砂地层，应先进行加固后再顶进。开动顶镐时，机头人员必须离开，进入后一根管内； 对于已经发
13、生的管周超挖，必须在顶进完成后，从管内钻孔或从地面钻孔，向超挖空隙处进行开挖重新回填夯实，以防地下沉。7、地下障碍物处理技术方案： 顶管施工中地下地下障碍物的处理是十分重要的工作，如处理不当会严重影响顶管施工的进度和质量。针对我们选用的机型和比常见的地下障碍物，进行以下采用如下措施：、在施工范围内有无在用或废弃的管线或构筑物，如有须通过资料和实测确定与顶管管路相冲突，必要时向设计单位提出管路修改意见。、孤石：对软土中的孤石，可以打开检查取走。在推挤孤石的同时，应通过及时发现由推挤反力造成的偏移并通过在角度纠偏来补偿。、砼、砖墙：对小体积的C30以下的砼、砖墙均可以切削。具体操作时降低顶进速度，
14、减少每次切削。、木结构：木桩等木结构切削比较容易，切削后的木屑通过具体操作，应及时通过机外旁通的转换，经常性的反冲管路。六、顶管质量标准和质量保证措施1、顶管工程质量标准A、接口必须密实、平顺、不脱落；B、内涨圈中心应对正管缝，填料应密实、均匀；C、顶进中，管口不应裂损，管材不应发生裂缝；D、管内不得有泥土、石子、砂浆、砖块、木块等杂物；2、顶管施工质量保证措施A、严格检查设备后靠背的垂直度和水平面管道顶进轴线垂线的偏差，要确保后靠背安装的垂直度控制在1L内；B、严格检查导轨安装高程和中线情况，两轨道的高程偏差要控制在3mm以内，导轨要安装牢固，保证不受顶力的变化而影响；C、严格对顶管接口隐蔽
15、项目的检查，确保钢套环符合设计要求，有出厂合格证明。橡胶圈的规格、品种现行标准的有关规定。橡胶圈的中心线要对正管缝施工前做密闭性试验，合格后再进入工程施工。D、顶管过程中的质量控制，在顶管过程中，要勤测及时做好记录，发现偏差的迹象，要及时的纠偏后，要跟踪检查督促。E、顶管一个井结束以后，仔细检查接口是否密实、平顺、无脱落现象，管内泥土杂物及时清理，保证管内的清洁度。F、思想上落实：加强质量意识的宣传和教育，使每个人牢记“质量是企业的生命”这一道理，并落实于施工中。 7、机具设备 机械设备见表7-1按同时施工4座跨骑井考虑，因受现场条件所限，钢筋、模板事先加工好然后运送到现场，现场不再设加工场地
16、。 序号名 称型号单位数量1小型起吊机10KW台12机动翻斗车台23顶管设备套14定型钢板支护套15钢板机头管套18、劳动力组织及安全 8.1劳动力组织方面：以一个工作坑为例，根据顶管的特点配备如下人员： 8.1.1挖土方共6人，要求工人做工熟练，曾经做过类似的工程。 8.1.2电焊工、架子工2人。 8.2安全方面：第一、城市道路或小区内施工，必须做好围护设施，可用钢管和铁皮进行支撑维护，外表保持清洁整齐，并在显著位置设置安全警示标志，防止外人进入维护内发生意外伤害事故；第二、维护内作业人员要戴好安全帽，特别是井下作业人员，防止高空坠物，井上作业人员在运输材料过程中更要注意井下作业人员的安全，
17、要经常检查设备的安全性；第三、在不作业的期间而且作业区域内无人值守的时候，井口要进行及时地覆盖。 9、效益分析 采用机顶管施工取得了明显的经济效益和社会效益。以一段正常的管道进行经济效益的对比，可以看出采用机顶施工比原来采用普通的顶管施工可以节约成本达20%左右。 社会效益方面则更为突出，可以树立企业良好的形象，特别是在城市里面施工，这一点尤为重要。以一段正常的管道进行进度的对比，可以看出采用机顶施工比原来采用普通的顶管施工可以快达30%左右。能够大大缓解交通方面的压力；其次，由于采用该功法，在施工后路面沉降现象减少，影响行车安全。已我项目部施工的晨风路雨水管道工程为例。每米管道成本减少100元，共计减少成本11万元。施工提前5天竣工。
