顶管施工方法、工序、接口、纠偏

顶管一、管道施工工序顶管法是用大功率的顶推设备将新管顶进至终点来完成铺设任务的施工方法，其工序如下：（1）铺设前在管段一段建造工作坑（竖井）。（2）工作坑内布置后背墙、千斤顶，讲管道放在千斤顶前面的导轨上，管道最前端安装工具管。（3）调整好管道高程和中心位置，开启千斤顶使工具管的刃角切入土层，然后工人进入工作面挖掘刃角切入土层的泥土，并将弃土通过外运设备运至地面。二、顶管设备（1）千斤顶：分活塞式和柱塞式两种，多采用液压千斤顶（2）高压油泵：（3）顶铁：把千斤顶几个点的推理均匀分布到钢筋混凝土管端面，按位置和作用不同分为顺铁、横铁和立铁（4）刃角：安装于首节管前端，先贯入土中以减少贯入阻力，有外壳、内环和肋板组成（5）机头：掘进机，切开土层并向前推进的机构，主要有水力切削式机头、土压平衡式机头和泥水平衡式机头①水力切削式机头水力切削式有三矫式和套筒式三铰式由控制室、操作间和冲泥舱三段组成，用于管径1200~~3000mm饱和软土层套筒式由两段组成，两段之间放套筒，套筒与第一段之间上下安装纠偏千斤顶，水平方向设置铰链②土压平衡式机头切下泥土中注入流动性和不透水性的作泥材料，是切下来的土变成流动性的、不透水的特殊土体使之充满密封舱，并保持压力平衡挖面土压适用于含水量较高的黏性、砂性土以及地面隆陷要求控制较严格地区③泥水平衡式机头与土压平衡式机头类似挖掘面稳定、地面沉降小、可以连续出土，但因泥水量大，弃土的运输和堆放比较困难三、顶管施工方法1、按铺设管道口径分类（1）小口径顶管法（管道内径小于800mm管道）①挤压类施工法：管段形状有锥形挤压（管尖）和开口挤压（管帽）锥形挤压正面阻力大，易偏差，无需排泥开口挤压正面阻力小，顶进是土体挤入管内形成土塞，及时排除土塞以减少正面阻力挤压类施工法适用于软土层，如淤泥之土、沙土、软塑状态的黏性土，不适合用于土质不均匀或混有大小石块的土层②螺旋钻输类顶管法：管道前段管外安装螺旋钻头，钻头通过管道内钻杆与螺旋输送机连接，可以边切削、边顶进、边输送适用于砂性土、砂砾土以及呈硬塑状态的黏性土③泥水钻进顶管法：采用切削法钻进，弃土排放采用泥水采用碎石型泥水掘进机，一次可顶进100m以上，偏差小泥水由输送管和排泥管排放适用于硬土层、软岩层及流沙层和极易坍塌的土层④扩管法：先顶进小直径管然后小直径管末端接扩管器，再把所需管道顶进去或者扩管器安装在所需管道前端（2）大口径顶管法构筑顶进工作坑管道前段挖掘土层，向后方运弃土与小口径顶管法施工方法相同2、按开掘工作面的施工方法分类（1）敞开式适用于土质条件稳定，无地下水干扰，工人可以进入工作面直接挖掘而不会出现大塌方和涌水等现象（2）封闭式适用于土质不稳定，地下水位高，工人不能进入挖掘将挖掘面与工人操作室之间用密封舱隔开在密封舱内充入空气、泥浆、泥水混合物等，借助此压力支撑开挖面，以稳定土层、防止塌方、涌水、控制地面沉降四、管道施工接口1、钢管接口一般采用焊接接口。当采用钢丝网水泥砂浆和肋板保护层时，应做防腐处理。2、钢筋混凝土管接口（1）钢涨圈连接钢涨圈是用6~~8mm的钢板卷焊成圆环，宽度300~~400mm，外径小于管道内径30~~40mm钢涨圈放在管道接口处，接缝居中，打入木楔，使钢涨圈下外壁与管道内壁直接接触，安装紧管道顶进到位后，拆除钢涨圈，管口用油麻、石棉水泥打密实（2）企口连接用于直径1350~~2400mm管道连接采用企口连接的钢筋混凝土管道不适用与长距离顶管，存在企口连接允许最大偏角（3）T形接口两管段之间插入钢套管，插入部分有橡胶密封圈（4）F形接口钢套管与管段一端浇铸成一个整体，并形成插口管段另一端混凝土做成插头，带有密封圈凹槽安装时安装橡胶密封圈，然后插口安装木垫片，插入即可五、顶管测量和纠偏1、顶管施工测量：（1）测量工具管的中心和高程，测量及时、准确。当第一节管位于导轨上开始校核，符合要求后继续进行。工具管进入土层时加密测量次数。常规做法：开始每300mm测量不少于1次，正常作业后每1000mm测量不少于1次，测量均已管子前端为准。进入接收工作井钱30m，应该增加测量，每300mm不少于1次纠偏量较大，频繁纠偏时，应增加测量次数顶进完之后，应在每个关节接口处测量其水平轴线和高程，有错口时，应测出相对高差测量记录清晰、完整（2）控制点设置：不易扰动、视线清楚、方便校核、利于保护处。（3）高程测量用水准仪，轴线测量用经纬仪，转动测量用垂球。先进的可用激光经纬仪。（4）长距离顶管时，采用计算机辅助的导线法（自动测量导向系统）；在管道内增设中间测站进行常规人工测量时，宜采用少设测站的长导线法，每次测量应对中间测站进行复核2、顶管纠偏方法：产生偏差原因：工具管迎面阻力不均匀、管壁周围摩擦力不均匀、千斤顶微小偏心等。（1）挖土校正法：不同部位增减挖土量校正误差在10~~20mm用于黏土或地下水位以上的沙土管内挖土纠偏法和管外挖土纠偏法（2）强制校正法：圆木支托或斜撑对管端使力，强行校正校正误差大于20mm支托法和斜撑法（3）衬垫校正法：管壁一侧加木楔，使管道沿正确方向顶进校正管子低头现象用于淤泥流沙地段，地基承载力较弱3、纠偏规定：顶管过程中，应绘制顶管机水平和高程轨迹图、顶力变化曲线图、管节编号图及时纠偏，微纠偏纠偏时土体应保持稳定；采用挖土纠偏法时，超挖量应符合底层变形控制和施工要求六、顶管施工一般规定（1）顶管技术措施选用的基本规定一次顶进100m以上，应设置中继间采用管外壁熔蜡和触变泥浆减阻技术使用激光经纬仪或激光指向仪与安置在顶管机内的激光目标靶共同组成误差测量系统，进行全过程监控（2）顶管施工顶力选择应综合考虑管材力学性能、工作坑后背墙允许的最大荷载、顶进设备能力和顶进措施等原因，适当留有一定安全系数，必须进行顶进阻力计算。（3）顶进前应对规定事项进行确认，特别是密闭式顶管机的全部设备应联动运转合格。（4）顶管进出井封门拆除、破洞顶进等应符合相关规定。（5）顶管施工具体规定：根据土质、设备性能、技术等确定顶进、开挖、出土的作业顺序严格监控，确保工作面土体稳定和土压平衡，控制顶进速度、挖土量和出土量、减少土体扰动和底层变形采用敞口式顶管机，稳定土层允许超挖：管下部135°范围不的超挖，顶部超挖不能超过15mm勤测量，勤纠偏，微纠偏顶进是严格控制顶进机的速度和方向软土层顶进混凝土管是，为防止管节漂移，应将3~~5节管体和顶管机连成一体（6）管道过建筑物顶管时，管道至建筑物基础的净间距，管道平行基础底时，净间距一般为管道外径2倍，不少于3m;管道与基础底不在同一个平面时，还应考虑土体平衡（7）顶管施工应连续作业，不可停顿；事故时可暂时停工，及时处理，并采取防止掘进面塌方措施（8）顶管穿越公路、铁路或其他设施时，应符合相关技术规定七、中继间1、中继间的使用设计顶力严禁超过冠词啊允许顶力第一个中继间要克服管道外壁摩擦力和顶管机迎面阻力，后边中继间应克服两个中继间之间管道外壁摩擦力设置中继间应留有足够的顶力安全系数（第一个根据经验确定）中继间密封装置宜采用径向可调形式，密封配合面的加工精度和密封材料质量满足要求超长距离、超深顶管工程，中继间应具有可更换密封止水圈的功能2、中继间的安装、运行、拆除中继间壳体具有足够刚度，其中千斤顶的数量根据顶进长度计算，沿周长均匀分布安装安装中继间是检查各部件，正常后方可安装，安装完毕后试用检验中继间启动和拆除应从前向后依次进行拆除中继间时，应具有对接接头的措施，中继间的外壳若不拆除，应在安装前进行防腐处理八、触变泥浆注浆工艺1、注浆工艺内容泥浆配比、注浆量和压力确定制备和输送泥浆的设备及其安装注浆工艺、注浆系统及注浆孔的布置2、确保顶进是管外壁和土体之间能形成稳定、连续的泥浆套3、根据现场，选择泥浆材料、组成和技术指标（顶管机尾部同步注浆宜选择黏度较高、失水量小、稳定性能好的材料；补浆的材料宜黏滞小，流动性好）4、触变泥浆应搅拌均匀，且性能：输送和注浆过程中呈胶状液体，具有流动性注浆后静置，呈胶凝状，具有一定的固结强度管道顶进时，触变泥浆被扰动后，应呈胶状液体触变泥浆材料对环境无害5、顶管机尾部的后续几节应连续设置注浆孔6、同步注浆与补浆相结合，先注后顶，随顶随注，及时补浆7、监测触变泥浆的黏度、重度、PH值、注浆压力、注浆量8、触变泥浆注浆系统应符合下列规定：制浆装置容积应满足形成泥浆套的需要注浆泵宜选用液压泵、活塞泵、螺杆泵注浆孔布置按管道直径大小确定，每个断面可设置3~~5个；相邻断面可平行布置，也可交错布置；每个注浆孔安装球阀；在顶管机尾部或其他适当位置的注浆孔管道上安装压力表注浆前，检查注浆装置水密环；注浆是压力逐步升至控制压力；注浆遇到故障处理后可继续顶进九、管道垂直顶升施工（1）垂直顶升管道强度、刚度满足要求；顶升土基进行强度验算，并进项相应的土体加固（2）顶进管段位置准确（3）顶升设备安装：顶升架有足够刚度和强度，高度和平面尺寸满足垂直管节安装和人员作业传力底梁座底面与水平管道有足够的均匀接触面积，是顶管反升力均匀传递到相邻数节水平管节上，底梁座支架对称布置顶升架安装定位时，顶升架千斤顶合力中心与水平开孔管顶升口中心宜同轴心和垂直，液压顶升系统应进行调试（4）顶升前检查：垂直立管的管节制作完成后，应试拼装，并对合格管节编号垂直立管顶升前应进行防水、防腐处理水平开孔管节的顶升口设置止水框装置且正确安装，并与相邻管节连成一个整体；止水框装置与立管之间应安装止水嵌条，止水嵌条压缩程度可采用设置罗双及方钢调节垂直立管的顶头管节设置转换装置（转向法兰）垂直顶升设备安装经检验、调试（5）垂直顶升规定：按垂直立管的管节组队编号顺序依次进行立管关节就位正确，保证管节与止水框装置内圈的周围间隙均匀一致，止水嵌条止水可靠立管关节平稳、垂直向上顶升；顶升个千斤顶行程同步、匀速，并避免顶块偏心受力垂直立管的管节间接口连接正确、牢靠，止水可靠应有防止垂直立管后退和管节下滑的措施(6)垂直顶升完成后，收尾工作：做好与水平开口管节顶升口的接口处理，确保底座管节与水平管连接强度立管进行防腐和阴极保护立管内清洁干净无杂物（7）垂直顶升管在水下揭去帽盖时，必须在水平管道内灌满水并按设计要求采取立管稳定保护接揭帽盖安全措施（8）外露的钢制管件防腐处理