顶管法主要工程技术 顶管法这种施工技术怎么样 有多大的发展前景
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在顶管过程中，要充分考虑可能遇到的障碍，如孤石等。以往的经验曾经有遇到障碍无法穿过而整个管道废掉的先例，特别是小直径管管前无法挖土时更容易出现这种情况。所以在顶管施工前，一定要弄清顶管处的地质情况。对遇到障碍时要有充分可靠的处理方案。
下面以手掘式顶管施工为例对顶管施工进行介绍。
此方法适用于软土地层中、地下水位以上黄土地层中、地下水位以上强风岩地层中；特点是施工成本低，在顶进过程中如遇前方障碍物可立即采用人工方式排除；其缺点是顶进管径应大于Φ800mm，否则不便于人员进出，顶进距离不宜过长。工艺流程如图9-10 所示。
图9-10 顶管法工艺流程图
人工顶管施工顶管系统主要包括：千斤顶、顶铁、后靠背、导轨、顶管管节。施工示意如图9-11 所示。
图9-11 顶管施工示意图
一、施工准备
1.一般工作坑内的布置
如图9-12 所示，顶管工作井施工，井内设集水坑，便于抽排积水，根据基底情况，可选择原土基础、砂砾基础或混凝土基础。
图9-12 工作坑纵断面图
2.后靠背设置
工作井基础设定后，根据管道走向设置后靠背。
（1）采用原土作后背时，后背墙的安装应符合下列要求：①后背土壁铲修平整，并使壁面与管道顶进方向垂直。②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。③后背土体壁面应与后背墙紧贴，孔隙用砂石料填塞密实。④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。
（2）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。
（3）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力。后背钢板与管口间应垫缓冲材料，保护管口不受损伤。
3.导轨安装
导轨安装牢固与准确对管子的顶进质量有较大的影响，因此导轨安装依据管径大小、管道坡度、顶进方向确定，顶进方向必须平直，标高、轴线准确。
（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 1.5～2m。
（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 150mm×150mm。
（5）两根导轨应顺直。
4.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。
5.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。
6.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。
7.注意
顶管工作坑四周必须采用围护措施，采用彩钢瓦围护，雨帆布防护，并设醒目警示标牌。顶进时，过往车辆应减速慢行，且禁止大吨位、重载车辆通行。
二、挖土与顶进
工作坑内设备安装完毕，经检查各部处于良好正常状态，即可进开挖和顶进。
首先将管子下到导轨上，就位以后，装好顶铁，校测管中心和管底标高以便符合设计要求，即可进行管前端挖土。
1.拆除洞口封门
机头及首节管空顶就位后，拆除洞口封门。采用钢木支架、立板密撑时，应采取措施保持洞口上方支撑稳固。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。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。应有防止流动性土或地下水由洞口进入工作坑的措施。
2.挖土与运土
管前挖土是保证顶进质量及地上构筑物安全的关键，管前挖土的方向和开挖形状，直接影响顶进管位的准确性，因此管前周围挖土应严格控制。在一般顶管地段，土质良好，可超越管端开挖300～500mm；在土质不好的地段，最大不得超过管端 300mm。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。在土层比较稳定的情况下，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。
安装管帽：在土层松散或有流沙的地段顶管时，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。
管前挖出的土应及时外运，大管径可采用手推车推运，管径较小时，采用双筒卷扬机牵引小车出土。土运至管外，再用工作平台上的摇头扒杆吊到平台上，然后运出坑外。
3.顶进
顶进利用千斤顶顶出镐在后背不动的情况下将顶进管子推向前进，其操作过程如下：①安装好顶铁、挤牢，管前端已挖一定长度土后，启动油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作行程，将管子推向一定距离；②停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞缩回；③添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管子为止。
顶进注意事项：
（1）顶进时应遵照“先挖后顶，随挖随顶”的原则。应连续作业，避免中途停止，造成阻力增大，增加顶进困难。
（2）首节管子顶进的方向和高程关系到整段顶进质量，应勤测量，勤检查及时校正偏差。
（3）安装顶铁应平顺，无歪斜扭曲现象，每次回收活塞加放顶铁时，应换用可能安放的最长顶铁，使连接的顶铁数目为最少。
（4）顶进过程中，发现管前土方坍塌或油泵压力表指针骤然增大等情况，应立即停止顶进，查明原因，排除故障后再继续顶进。
三、注触变泥浆
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。
1.触变泥浆的配置
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 值控制在8～10。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。
2.注浆孔的布置
注浆孔的布置宜按管道直径的大小确定，每个断面可设置 3～5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.注浆作业
注浆前，通过注水检查注浆设备，确认设备正常后方可灌注。
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。
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。
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。
注浆量宜按管道与周围土层之间月牙形间隙的 1～2倍估算。
4.背后注浆
顶进结束后，应进行触变泥浆的置换（背后注浆）：①可采用水泥砂浆或粉煤灰水泥砂浆从注浆孔注入；②拆除注浆孔管后，应用水泥砂浆将注浆孔封闭严密。
四、测量和误差的校正
1.测量
顶管中线和水准点引入工作坑内，控制导轨、顶管机安装位置和顶进方向及高程。
顶进时，每顶一定距离测量一次，第一节管子测量间距应缩短。校正时，每顶进一镐即测量一次。
2.顶进偏差的校正
顶进过程中发现管位偏差 10mm 左右时，即应进行校正，纠偏校正应缓缓进行，使管子逐渐复位，不得猛纠硬调。校正方法一般采用：
（1）挖土校正法：偏差值为 10～20mm 时采用此法。即管子偏向设计中心左侧时，可在管子中心右侧适当超挖，而在偏向一侧不超挖，使管子在继续顶进中逐渐回到设计位置。
（2）顶木校正法：偏差较大时或采用挖土校正法无效时，可用圆木或方木，一端顶在管子偏向一侧的内管壁上，另一端支撑在垫有木板的管前土层上，开动千斤顶，利用顶木产生的分力，使管子得到校正。
五、沉降观测及控制
顶管过程中，因开挖正面土体松弛、纠偏对管道周围空隙填充不足、管道与土层摩擦等原因均会引起地面沉降，因此，施工时必须设置沉降观测点，加强沉降观测。
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