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1、普通顶管施工工艺标准1 适用范围本标准适用于钢筋混凝土管顶管的施工，可供其他类似工程参考使用。2 施工准备2.1材料准备方木、大板、工字钢、铁路钢轨、钢筋混凝土成品管材（钢筋混凝土企口管和双插口式）、橡胶垫、钢套环、密封胶、油麻、石棉、膨润土、水泥（少量）等。2.2机具设备2.2.1主要设备：卷扬机、滑轮、电焊机、气焊设备、顶镐、液压油泵、压浆泵、泥浆封闭设备（前封闭管、后封闭圈）、调浆设备（拌合机及储浆罐）、泥浆泵（或空气压缩机、压浆罐）、输浆管、分浆罐、喷浆管及触变泥浆设备等。2.2.2辅助设备：吊管架、工作平台、棚架、横铁、立铁、顶铁、导轨、测量仪器等。2.2.3工具：铁锹、水平尺、钢尺
2、、锤球、小线、出土小车等。2.3技术准备2.3.1认真做好现场调查，详细了解地质资料及地下管线、交通运输、水源、电源、排水条件，制定相应的技术措施。2.3.2认真审核图纸，参加图纸会审。编制施工方案，报有关部门审批。 2.3.3测量接桩、验桩、补桩、拴桩，引测施工平面控制点、水准点。2.4作业条件2.4.1施工占地范围内拆迁到位，地下管线已查明，并采取改移或加固措施，工作坑范围内地上、地下障碍物清理完毕。2.4.2临时道路畅通，场地平整，水、电已安装完毕。2.4.3地下水位在工作坑底0.5m以下（可降水）。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3.1工艺流程3.2操作方法3
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，用水准仪测出工作坑现况地面标高，计算开挖深度。 3.2.2工作坑、接收坑制作3.2.2.1确定顶管工作坑位置，且符合下列要求1)一般选在设计图中管道的井室位置。2)工作坑处应便于设备、材料运输及下管、出土、排水，并具备有少量堆放管材及暂存土的场地。3)单向顶进，顶管段两端条件相近时，工作坑宜选在管线下游。4)工作坑距铁路路基、公路路基较近时，必须保证足够的安全距离或有采取加固措施的条件。5)工作坑应选择在地下管线较少部位。3.2.2.4有地下水时，根据管道埋深、土质类型、地下水深，采用轻型井点或管井降水方法。3.2.2.5根据检查井尺寸、
4、工作面宽度、现场环境、管底高程、地下水位及支撑材料规格、管径、管长、顶管机具设备规格、顶力、下管及出土方法等条件确定顶管工作坑的开挖断面。1）工作坑应有足够的工作面，一般坑底尺寸按下式计算：底宽B=D+2S+2C （3.2.2.5-1）底长L=L+L2+L3+L4+L5 （3.2.2.5-2）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；C 撑板厚度（m），一般采用0.2m；D1 管外径（m）；L1 管顶进后，尾部压在导轨上的最小长度，顶钢筋混凝土管取0.30.6m；机械挖土、挤压出土及管前使用其他工具管时，工具管长度如大于上述铺轨长度的要
5、求，L1应取工具管长度；L2管节长度(m)；L3出土工作间长度，根据出土工具而定，宜为1.01.8m；L4液压油缸长度（m）；L5后背所占工作坑长度，包括横木、立铁、横铁，取0.85m。2）工作坑深度应符合下式：H1=h1+h2+h3 （3.2.2.5-3）H1=h1+h2（无基础及垫层时）式中：H1顶进坑地面至坑底的深度（m）；h1顶进坑地面至坑底的深度（m）；h2管道外缘底部至导轨底面的高度（m）；h3基础及其垫层的厚度，不应小于该处井室的基础及垫层厚度（m）。3）根据土质、地下水位、支护方法、坑底尺寸、工作坑深度确定上口尺寸。工作坑纵断面3.2.2.6-13.2.2.6工作坑内的布置：一
6、般工作坑内的布置参见示意图3.2.2.6-13.2.2.7工作坑支护1）工作坑支护形式根据开挖断面、管底高程、土质条件、地下水状况及总顶力等进行施工设计确定，且符合下列要求：a工作坑支撑宜形成封闭式框架，矩形工作坑四角设斜撑。b工作坑开挖深度到达方案支护位置及时支撑。c根据场地环境采用钢木支护、锚喷混凝土支护等方法。2）工作坑土方通常采用人工挖土，吊车配合。3）在挖至地面以下0.5m时，设第一道锁口圈梁，以下每挖1.5m1.8m设一道圈梁。3.2.2.9如有上层滞水，护壁墙面上应埋设引水管。3.2.2.10后背制作与安装1) 核算后背受力宽度，应根据需要的总顶力，使土壁单位宽度内受力不大于土壤
7、的总被动土压力。a后背每米宽度上土壤的总被动土压力（kN/m）可按下式计算：P1= (3.2.3.10-1) 式中：P1总被动土压力（kN/m）；r土壤的重度（kN/m3）；h后背原状土的高度（m）；土壤的内摩擦角（）；C土壤的粘聚力（kN/m2）。b顶管的顶力可按下式计算，p2= (见GB50268-97p61第 6.4.8条 )总顶力经验公式（钢筋混凝土管）：P=nGL (3.2.3.10-2)式中 P计算总顶力(KN)；G管子单位长度管体自重(KN/m)；L顶进管总长度(m)；n土质系数。当土质为粘土及天然含水量较小的亚粘土，管前挖土能形成土拱者，n可取1.52。当土质为密实的砂土及含水
8、量较大的亚粘土，管前挖土不易形成土拱，但塌方尚不严重时，n可取34。c.根据P1、P2估算出后背墙宽度B，使BP1P2。d.当采用原土作后背时(后背墙土质为粘土、粉质粘土)，后背长度（支撑后背墙原土的最小厚度）可采用公式3.2.3.10-3核算： (3.2.3.10-3) 式中：L后背长度(m)；P2顶管需要的总顶力（kN）；B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、亚粘土取0。因后背墙要受顶管过程中的最大反力，故应有足够的坚固性、稳定性。原土后背墙的许可顶力值，可由上式3.2.3.10-1计算决定。原土应有足够的高度、宽度和长度，一般长度不应小于7m（工作
9、坑后背墙附近的管沟不要开挖），保证后背墙稳定。2)采用原土作后背时，后背墙的安装应符合下列要求：a后背土壁铲修平整，并使壁面与管道顶进方向垂直。b后背墙宜采用方木、型钢、钢板等组装，组装后的后背墙应有足够的强度和刚度，其后背墙底应低于工作坑底不小于0.5m。c后背土体壁面应与后背墙紧贴，孔隙用砂石料填塞密实。d后背墙安装时，紧贴土体的后背材料（型钢、预制后背、方木等）应横放，在其前面放置立铁，立铁前放置横铁。3)当工作坑过长，不能用原土作后背时，应采用结构简单、稳定可靠、就地取材、拆除方便的人工后背墙。4)利用已完成顶进的管段作后背时，顶力中心宜与已完工管道中心重合，顶力应小于已顶完管道的抗顶
10、力。后背钢板与管口间应垫缓冲材料，保护管口不受损伤。3.2.2.11坑底基础处理1)根据基底情况，可选择原土基础、砂砾基础或混凝土基础。2)工作坑坑底四周设排水沟，角部设集水坑。3.2.2.12接收坑开挖支护同工作坑。3.2.3设备安装与调试3.2.3.1导轨安装1)导轨宜采用铁路钢轨。2)在基础上铺设枕木、安装导轨。导轨用道钉固定于枕木上，两导轨之间用拉杆控制导轨中距，拉杆间距1.5m2m。3)导轨轨面应高于该处管道外底的高程，其坡度应与管道坡度一致。两导轨应平行、等高。 4)枕木截面不小于150mm150mm。5)两根导轨应顺直，内距按下列公式3.2.3.1计算： ( 3.2.3.1-1）
11、 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）；h导轨高度（mm）；e管外底距枕木面的距离（一般为1025mm，有拉杆时e0.5h）。 导轨安装3.2.3.1-13.2.3.2工作平台安装1)顶管工作坑开挖与支护完成后进行工作平台安装。2)工作平台承重主梁根据静载、活载及其他附加荷载计算选用，主梁两端伸出工作坑外，一般不小于1.2m并放于枕木上。3)平台开口的长度宜大于管节长度0.4m，宽度宜大于管外径0.4m。4)根据顶进设备和混凝土管的重量，选择起重设备，并确定竖向提升和水平运输的支撑架形式。5)起重支架安装在锁口圈梁上，宜与防护棚
12、结合成一体，并安装牢固。6)工作坑必须设置有护栏的工作钢梯。3.2.3.3顶铁安装1)顶铁一般采用铸钢件或型钢焊接成型，具有足够的刚度，顶铁上需有吊环（吊孔）及锁定装置。2)顶铁放置在管道两侧，且顶铁中心线应与管道中心线平行、对称直顺。 3)更换顶铁时，先使用长顶铁，以减少顶铁连接次数。4)顶铁与管口之间安装缓冲衬垫。在顶力作用下，管节承压面应力接近设计顶镐压力强度时，应使用U形或环形顶铁等工具，减少管节承压面应力。3.2.3.4顶进设备安装1) 安装前应对高压油泵、千斤顶、液压管路控制系统、压力表等进行检查标定，设备完好方可安装。2) 根据顶管坑的施工设计，安装高压油泵、管路及控制系统。油泵
13、设置在千斤顶附近；油管应顺直、转角少；油泵应与千斤顶相匹配，并应有备用油泵；油泵安装完毕应进行试运转。3) 千斤顶的油路应并联，每台千斤顶应有独立的进油、退油控制系统。4) 千斤顶受力中心宜位于管口总高的1/4左右处，且不小于组装后背高度的1/3。5) 千斤顶宜固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点应在管道中心的垂直线上。6) 当千斤顶多于一台时，宜取偶数，且其规格宜相同；当规格不同时，其行程应同步，并应将同规格的千斤顶对称布置。7）对全部设备进行检查并经过试运转合格方可开始顶进。3.2.5拆除洞口封门3.2.5.1机头及首节管空顶就位后，拆除洞口封门。 3.2.5.2采用钢木支
14、架、立板密撑时，应采取措施保持洞口上方支撑稳固。3.2.5.3采用沉井、地下连续墙，应先拆除内侧的临时封门，再拆除井壁外侧的封门或其他的封堵措施。3.2.5.4在不稳定土层中顶管时，封门拆除后应将工具管立即顶入土层内。3.2.5.5应有防止流动性土或地下水由洞口进入工作坑的措施。3.2.6管道顶进3.2.6.1顶进前应按设计要求检查导轨的中心线、坡度、高程。3.2.6.2下管就位：第一节管下到导轨上，测量管子的中心、前端和后端的管底高程，确认安装合格后方可顶进。第一节管顶进方向与高程的准确，是保证整段顶管质量的关键。3.2.6.3管前挖土：1）在一般顶管地段，土质良好，可超越管端开挖30050
15、0mm；在土质不好的地段，最大不得超过管端300mm。2）在铁路道轨下不得超越管端以外100mm，并随挖随顶，在道轨以外最大不得超过300mm，同时应遵守其管理单位的有关规定。3.2.6.4在土层比较稳定得情况下，管顶以上最大超挖量宜控制在15mm以内，管道下部135范围内不得超挖。3.2.6.5安装管帽：在土层松散或有流砂的地段顶管时，为了防止土方坍落，保证安全和便于挖土操作，在第一节管前端可安装管帽（帽檐伸出的长度取决于土质）。将管帽顶入土中后便可在帽檐下挖土。3.2.6.6顶进1)顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常速度顶进。2）启动千斤顶顶进第一节管，千斤顶行程到达允许
16、长度时，复位千斤顶，加垫顶铁后复顶。第一节管顶入工作面后，预留300mm左右在导轨上，与第二节管接口，第二节管在导轨上就位后，即可续顶。3）初始顶进510m范围内，增加测量密度，当首节管超过允许偏差（轴线位置3mm、高程03mm）时，采取纠偏措施。4)顶进中若发现油路压力突然增高，应停止顶进，检查原因并经过处理后方可继续顶进，回镐时油路压力不得过大，速度不得过快。5）将挖出的土方用小车运出管外至工作坑，再用电葫芦将土运至地面。6）顶进应连续进行，中途不宜停止作业。在顶进过程中遇到下列情况时，应暂停顶进，并应及时处理：a工具管前发生塌方或遇到障碍物；b后背倾斜或严重变形；c顶铁发现扭曲迹象；d管
17、位偏差过大，且校正无效；e顶力超过管端的允许顶力；f油泵、油路发生异常情况；g接缝中漏泥浆。7)对顶施工时，在顶至两管端相距约1m时，宜从两端中心掏挖小洞，使两管能通视，校核两管中心线及高程，进行纠偏、对口。8)测量与纠偏a工作坑内的测量控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核、易于保护处。b第一节管进入土层过程中，每顶进300mm，测量不应少于一次；管道进入土层后正常顶进时，每顶进1000mm，测量不应少于一次，纠偏时应增加测量次数；每段顶完后，应在每个管节接口处测量其轴线位置和高程；有错口时，应测出相对高差；测量记录应完整、清晰。c顶管纠偏应在顶进过程小角度逐渐纠偏，可采用挖土法、支顶法等
18、纠偏方式。3.2.6.7当现有设备顶力不足采用中继间时，应符合下列规定：1）中继间千斤顶的数量应根据该段单元长度的计算顶力确定，并应有安全储备；2）中继间的外壳在伸缩时，滑动部分应具有止水功能；3）中继间安装前应检查各部件，确认正常后方可安装；安装完毕应通过试运转检验合格后方可使用；4）中继间的启动和拆除应由前向后依次进行；5）拆除中继间时，应有对接接头措施；中继间外壳若不拆除时，应在安装前进行防腐处理。3.2.7注触变泥浆3.2.7.1顶进过程中，在管节四周注触变泥浆，减少摩擦阻力和防止土层坍塌。3.2.7.2触变泥浆的配置主要是由膨润土、外加剂、水充分搅拌而成。调整纯碱用量，使浆液PH值控
19、制在810。外加剂主要有纯碱、烧碱、氨盐、高效润滑剂、防塌剂等，根据实际情况选择品种及掺量。3.2.7.3注浆孔的布置宜按管道直径的大小确定，每个断面可设置35个，均匀布置，并具备排气功能；相邻断面上的注浆孔可平行布置或交错布置。3.2.7.4注浆前，通过注水检查注浆设备，确认设备正常后方可灌注。3.2.7.5注浆用注浆泵进行。输浆管宜用钢管或高压胶管，布设至注浆孔口，每个注浆孔宜安装阀门。注浆遇有机械故障、管路堵塞、接头渗漏等情况时，经处理后，方可继续注浆。3.2.7.6注浆压力从0.1MPa开始加压，在注浆过程中的注浆流量、压力等施工参数，应按减阻及控制地面变形的量测资料调整。3.2.7.
20、7注浆通常从顶管的第一节向后进行，待顶进数米后，改从后端依次向前进行补浆。3.2.7.8注浆量宜按管道与周围土层之间月牙形间隙的12倍估算。顶进结束后，应进行触变泥浆的置换（背后注浆）：a可采用水泥砂浆或粉煤灰水泥砂浆从注浆孔注入；b拆除注浆孔管后，应用水泥砂浆将注浆孔封闭严密。3.2.8管道接口3.2.8.1管道接口方式分为平口和企口，一般宜采用企口管。3.2.8.2管节未进入土层前，接口外侧应垫麻丝、油毡或木垫板等材料，防止接口漏浆。管口内侧应留有1020mm的空隙；顶紧后两管间的孔隙宜为1015mm；3.2.8.3管节入土后，管节相邻接口处安装滑动橡胶圈时，应使管节接口位于滑动橡胶圈的中
21、部，并将滑动橡胶圈与管道间的缝隙用木楔塞紧。3.2.8.4顶管结束后，管道接口的内侧间隙可采用石棉水泥或水泥砂浆密封。填塞物应抹平，不得凸入管内。3.3季节性施工3.3.1雨期施工3.1.1工作坑应搭设防雨蓬，工作坑内设集水坑，防止雨水进入管道内。3.1.2在工作坑四周设临时围堰，采取有效排水设施，防止雨水流入工作坑内。3.2冬期施工3.2.1为了防止泥浆冻结，进入冬季要在坑内增加排水设施，确保施工坑内排水通畅。3.2.2在所有露天设备上部支搭遮风棚，棚外盖草垫。3.2.3在泥浆中添加食用盐等防冻剂。4 质量标准4.1基本要求4.1.1工作坑应质量检查4.1.1.1工作坑支护牢固，形成封闭式框
22、架。4.1.1.2两根导轨应直顺、平行、等高、安装牢固，其纵坡与管道设计一致。 4.1.1.3后背墙壁面与管道顶进方向应垂直。4.1.2管道质量检查4.1.2.1管材的品种、规格、外观质量、强度等级必须符合设计要求，并具有出厂合格证及试验报告单。滑动橡胶圈应符合设计要求，具有出厂合格证。水泥、膨润土应有产品合格证和出厂检验报告，进场后应取样试验合格。4.1.2.2接口必须密实、平顺、内侧表面齐平，滑动橡胶圈中心应对正管缝、不脱落，填塞物应密实。4.1.2.3管内不得有泥土、石子、砂浆、砖块、木块等杂物。4.1.2.4顶铁与导轨、管口、顶铁之间的接触面不得有泥土、油污。顶铁的允许连接长度，根据顶
23、铁的截面尺寸确定。当采用顶铁截面为200mm300mm时，单行顺向使用的长度不得大于1.5m；双行使用的长度不得大于2.5m，且应在中间加横向顶铁相连。4.2实测项目允许偏差4.2.1顶管工作坑及设备允许偏差见表4.2.1顶管工作坑及设备允许偏差 表4.2.1项 目规定值或允许偏差（mm）检验频率检验方法范围点数工作坑每侧宽度、长度不小于设计规定每座2用尺量后背垂 直 度0.1%H每座1用垂线与角尺量水平与中心线偏差0.1%L1导轨坡 度0.1%L每座1用水平仪测中心位移左3以内；右3以内1用经纬仪测注：表内H为后背的垂直高度（单位：m）；L为后背的水平长度（单位：m）。4.2.3导轨允许偏差
24、导轨高差允许偏差2mm，导轨内距允许偏差为2mm；中心线允许偏差为3mm，顶面高程允许偏差为03mm。4.2.2顶管允许偏差见表4.2.2顶管允许偏差 表4.2.2 项目允许偏差（mm）检验频率检验方法国家标准企业标准中线位移D15003030范围1用经纬仪测量D15005050每节管管内底 高程D1500+30-40+10-20每节管1用水准仪测量D1500+40-50+20-30每节管用水准仪测量相邻管间错口D15001010每个接口1用尺量D15002020对顶时管子错口5030301用尺量注：1.管内底高程如管径1500mm的最大超差超过100mm；管径1500mm的最大超差超过150
25、mm时，均应返工重做；2.表内D为管径（mm）。5 成品保护5.1施工过程中保护好现况管线。5.2现场运输、存放和施工过程中严禁磕碰管口，防止管口破损。5.3同一顶坑向相反方向顶进时，先顶距离长管段，后顶距离短管段，用顶完管段做后背时，应在管端加护铁，保护管口。5.4控制注浆压力，以免破坏管道。6 应注意的质量问题6.1在顶进过程中及时进行管前挖土、土方外运和管道顶进，使顶力控制在额定范围内。 6.2对管道中线、高程监测控制点定期复测，每周不少于两次。 6.3顶进过程中对管线高程及中线及时复测，复测前，确保测量仪器对中及前视方向正确。6.4为防止管端破损，顶管纠偏应在顶进过程小角度逐渐纠偏。6
26、.5为防止管接口渗漏，在吊装过程中应采用专用吊具，严禁用钢丝绳直接套入管口吊运，以防损坏管口及钢套环。6.6为防止管节飘移，在软土层中顶管时，可将前35节管与工具管连成一体。6.7为防止地面沉降应严禁超挖，顶进完成后对管道周围及时注浆加固。7质量记录7.1材料出厂合格证及检测报告7.2部分材料的取样复试报告单7.3工程定位测量记录和测量复核记录7.4地基钎探记录7.5隐蔽工程检查记录7.6管道顶进施工记录7.7注浆检查记录7.8单位工程质量评定表7.9分部工程质量评定表7.10 工序质量评定表8 安全、环保措施8.1安全措施8.1.1工作坑四周及工作平台孔口必须安装安全护栏，要设置牢固、安全的
27、钢质爬梯方便工作人员上下工作坑。8.1.2垂直起重运输设备安装前，必须对卷扬机、电动葫芦、手动葫芦等起重设备进行全面检查，设备完好，方可安装，安装后必须进行试吊，吊离地面100mm左右时，检查重物、设备安全后，方可进行吊装作业。8.1.3起重设备必须由专人检验、安装，操作人员必须持证上岗并遵守安全操作规程。8.1.4总电源箱必须安装漏电保护装置，工作坑内一律使用36V以下的照明设备。8.1.5顶进时，顶铁上方及侧面不得站人，并应随时观察有无异常迹象，以防崩铁。8.1.6工作坑支护要有专项施工安全技术方案。8.2环保措施8.2.1施工期间产生的污油、污水、废液等应设置专用回收装置，在油压系统下应设隔油层，以免造成污染。 8.2.2采取降噪措施使机械噪声量控制在允许范围之内，防止噪声扰民。8.2.3存储触变泥浆容器的下部需垫砂子，以防渗漏泥浆污染土地。在泥浆配制过程中，优先选用有效、无害的添加剂，减少泥浆中有害成分对土壤的污染。8.2.4采用密闭式车辆运土，在现场出入口处设立清洗设备，对出场车辆进行冲洗，不准带泥上路，以防污染公共道路及扬尘。
