顶管施工工艺

顶管施工工艺顶管施工是一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、地面建筑物以及地下管线等。它最早其始于1986年美国的北太平洋铁路铺设工程施工中。我国顶管施工据了解始于1953年的北京，后来上海也在1956年开始顶管试验。随着顶管不断发展，顶管施工技术已逐步发展成为一种以气压平衡、泥水平衡和土压平衡为理论基础的非开挖施工技术。顶管掘进机形式也进一步细化，可分为泥水式、泥浆式、土压式及岩石掘进机。目前，顶管施工技术已成为一种常规的施工方法被采用，自来水管、煤气管、动力电缆、通信电缆和发电厂循环系统等许多管道也采用了顶管施工技术。尤其是污水治理工程中顶管施工技术得到了普遍使用。长距离大口径顶管、小口径微型顶管、曲线顶管也得到了长足的发展，成为顶管家族中的骄傲。为使读者进一步了解顶管施工技术，下面就顶管施工技术作简单的介绍。一、工作坑和接受坑工作坑是安放所有顶进设备的场所，也是顶管掘进机的始发场所。接受坑是接受掘进机的场所。因此，顶管施工前必须首先在顶管线路上按设计标高修建工作坑和接受坑。工作坑和接受坑的建筑方法有钢筋砼沉井法、WMS工井法和钢板桩井等方法。根据现场的具体情况工作坑和接受坑可修建为方型、圆形、腰鼓型等。工作坑沿顶管路线前顶方向须设置予留洞口；反向加垫后靠背，圆形井壁或钢板桩井施工的一般须在井壁和后靠背之间加设后背墙。二、顶管掘进机及其顶管施工的主要配套设备顶管施工的主要配套设备有主顶设备、基坑导轨、顶铁和后靠背、起重设备、注浆设备等。顶管掘进机简称顶管机，它安放在导轨上，（导轨按设计标高和坡度的要求安装在工作坑的基底上）在所顶管道的最前面，它的主要功能是取土和确保管道顶进方向的正确性，为确保顶管的顺利顶进，必须根据顶进线路上的土质情况确定顶管机的形式。主顶设备也安装在工作坑的基底上，其前顶的方向与管道的线路方向一致。管材放置在顶管机和主顶设备之间，主顶设备依托后靠背将顶进时反作用力均匀的作用到工作坑井壁上。顶铁是顶进作业不可却少的设备，有环型、U型顶铁之分，它放置在顶管管材和主顶设备之间，起到将顶力分散并将顶力均匀作用与管材，进而保护管材并延伸主顶设备作用力的作用。起重设备架设在工作坑上空，为的是将顶管管材运到工作坑内。注浆设备的采用是顶管施工的重要一环，在顶进过程通过对含有注浆孔的管道注浆使管道周壁形成环形的泥浆套，从而降低了顶进阻力，既保护了管材又使得长距离大口径顶管成为可能。此外，输土装置、测量系统、洞内通风和照明设施也是施工中不可忽略的环节。由于顶管施工的特殊性，对顶管施工的管材也提出了一些与明挖施工管材不同的要求，如管材接缝在顶进过程中的自密封要求，钢筋混凝土管的28天抗压强度不低于40Mp等。顶管法施工技术顶管施工即在地表不挖下槽沟，以液压为动力将钢管（含多节钢管）或混凝土管从A点顶至B点的施工工艺，我公司经多次工程实践，形成该施工技术。工艺特点及适用范围1、路下顶管，路上畅通；2、建筑物下顶管，不影响建筑物使用功能；3、缩短管道铺设周期，降低工程造价显著；4、设备单一，操作简便；5、本工艺所用管道的管节必须是国家定点厂家生产的合格产品；6、适用于铁路、公路及不易或不宜开挖沟槽的地下管道施工。工艺原理及工艺流程明铺管道改为以机械为动力在地表下使管道从A点转移至B点。施工准备??测量高程及轴线??挖顶管工作坑??铺顶管导轨??设置顶进后背??安装顶进设备及吊放管节??挖土顶进??测量及纠偏??再次挖土（管中土）顶进??测量循环作业直致完成。主要机械设备：吊装设备、高压油泵、大吨位千斤顶、后背桩及后背梁、导轨及出土工具、经纬仪、水平仪。机具功能及数量根据被顶进管节的直径长度及重量而定。施工要点1、顶管工作坑开挖要依照施工方案及具体环境进行，坑的长宽要视土质，被顶管节的直径、长度，机具设备，下管及出土方法而定。工作坑除安装顶管的机具设备后背、导轨、顶进管节以外，还要有利于向坑外出土和作业人员的操作。一般要求，工作坑上口前缘距路缘≥2m，安放管节后每侧要有1m的工作面，管节后侧与千斤顶之间要有利于出土的空间，在有水的环境中要设置水坑及排水设施，工作坑壁的放坡系数根据土质情况应符合要求，坑底要夯实。2、导轨由四根钢轨和若干枕木组成，枕木置在工作坑底下1/2枕木高的基土上，枕木间距800?1000mm，钢轨的长度等于工作坑底面的长度减去钢轨桩所占的位置，钢轨的间距要视被顶管节的外径而定，一般要保证管节安放后下皮高出枕木上皮20mm，千斤顶安装后要与管节的横截面有最大的接触面，钢轨安装要平直，前端抬头要有0.5-1.0%的坡度。3、顶进后背：后背的坚固与否直接影响顶管的效果，所以，后背所具有的能力必须能满足最大顶力的需要，后背由后背桩及后背梁，后背桩后面的夯实土所组成，后背桩一般以钢轨代替，埋入坑底以下1.5m左右，桩后填土分层夯实，后背桩平面垂直于顶进方向的轴线，钢制后背梁放在桩前的导轨上。顶进后背的其它组成型式有砌筑毛石的，有预制钢筋混凝土块组合的。4、安装顶进设备和管节：顶进设备由一台高压油泵和两台200?500t千斤顶组成，千斤顶安在后背梁与管节之间，管节后端和千斤顶之间有专用钢护圈及麻辨或橡胶垫对混凝土管端保护，管外壁涂石蜡做润滑剂，减少顶进摩阻力，千斤顶通过传力柱将管节顶入路基。5、挖土、顶进、测量及纠偏：设备安装后经试运转无异常即可掏土顶进，掏土视土质及管顶上部覆土厚度而掌握进尺深度，土质较密而且覆土较厚，有利于形成卸力拱，可以适当多挖，土质松散或覆土厚度较小，则要少挖，勤挖勤顶，挖土直径不可超过管节的外径。挖土及运土的工具根据管径的大小而定，内径在880?1500mm的制做专用小车，内径在1500mm以上的可用双轮小车直接出土，土的垂直运输可用吊车或电动葫芦。顶进过程要时刻测量，每一顶程过后，要对管的高程及左右偏差测量一次，发现问题及时纠偏，纠正左右偏及抬头扎头的措施，可以在管的前端设一斜撑支于管前的土壁上，结合一侧超挖土方，随顶随纠偏。前两节的衔接处，用钢板焊制的钢胀圈加固，做为防止偏差的一项措施。质量要求及安全措施质量要求：管道顶进要求平直，管的中心偏离轴线不超过3cm为优良。安全措施：1、施工前先与铁路、公路及市政的有关部门进行协调，施工方案经有关管理部门同意后方可施工。尤其是铁路路基下进行施工时，要随时和铁路部门联系，掌握过往列车的情况，线路上有列车通过时严禁挖土和顶进；2、挖土和顶进时洞内照明使用低压行灯变压器，洞内不准用明火；3、顶进时停止挖土，传力柱上和两侧不准站人，所有传力柱必须摆放顺直；4、吊装时坑内人员要做好防护措施，并有专人指挥。5、顶管长此76m时应设给风设施，防止缺氧。