顶管施工中关键技术施工工艺研究
顶管施工中关键技术施工工艺研究
摘要:非开挖技术的发展必将向规模化、规范化、国际化的方向发展,在我国经济高速增长的支持下,顶管技术的发展将面临前所未有的机遇,在加快引进国外先进技术的基本上,努力消化创新,加强研发和人才培养,其前景是非常乐观的。纵观国内外顶管技术的发展,发展方向将是多元化和多样化。
关键词:地下管线 非开挖 顶管施工
1 顶管技术发展现状
顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的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、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力,把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时,也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间,以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。
顶管技术在我国的存在的主要问题是,机械设备技术比较落后,地区差异明显,水平参差不齐,缺乏规范化,人才不足,尚待进一步宣传推广。目前而言,对顶管机械设备我国主要依赖于进口,虽然国内也有生产企业,但技术仍落后于国际先 进水平,掘进机型号种类不足以适应工程需要,我国尚无适于中强度岩层以上的岩盘掘进机,适应土质范围不宽,且耐用性、机械化、自动化水平不够。从地域上说,顶管技术的发展与我国地域经济水平相适应,我国东部的顶管技术发展水平远远高于中西部地区,仅广东、上海、浙江、江苏和山东五省市就占到了非开挖铺管工作量的75%。而西部地区仅在西气东输项目下有为数不多的顶管穿越工程,中西部地区与东部沿海地区差距非常显著。顶管施工技术在城市之间的发展不平衡,在上海,北京、广州等大城市技术水平比较高,应用比较普遍,但在中小城市应用较少,在中西部地区的城市应用更少。在同一城市发展也不平衡,据广州市建委2004年对广州市顶管现状的有关调查发现,该市的顶管技术发展极不平衡,机械化的顶管施工不很多,手掘式顶管仍占最大比例,对顶管施工技术的采用不积极,往往不是管线铺设的首选,被看作是无法开挖的无奈之举。不同施工企业的施工水平也不平衡,有些还处在比较原始的阶段,也有一些应用失败的工程,客观上阻碍了顶管技术的推广发展。影响顶管技术应用的另一个因素是,行业规范化不够,存在同行低水平恶性竞争的现象,专业人才缺乏,现有的从业人员大多是从一般的土木工程施工中转化而来,缺少专业训练。今后仍需加强管理,努力推广先进技术,提高施工水平和改善施工工艺。
2 关键施工技术及措施
2.1 顶管工作井内设备安装
(1)安装导轨。
导轨采用轻型导轨,两根导轨距离控制在管径的0.45～0.6倍之间。安装导轨时,应首先利用垂球和直尺确定导轨的间距和平面位置,然后测出导轨各点的实际高程,并与设计高程相比较,确定导轨的高程调整量后进行安装。导轨安装公式
式中:A为两导轨间距(mm);
D为 管外半径(mm);
e为管外壁与基础间隙,一般取30mm;
h为 导轨高度(mm)。
安装导轨的技术要求:导轨要安装在枕木上,且保证枕木下地基稳定;导轨安设要直顺,严格控制导轨顶面的高程,一般宜较管外底部高1～2cm,安装后的导轨应当牢固,不得在使用中产生位移,两导轨应顺直、平行,等高或略高于该处的设计高程,其纵坡应与管道设计坡度相一致。
(2)下管、顶进、出土和挖土设备。
采用16t吊车下管,用千斤顶、高压油泵作为顶进设备,用斗车、垂直牵引的电葫芦作为出土设备,采用羊镐人工挖土。
(3)照明设备:井内使用电压不大于12V的低压照明。 (4)通风设备:人工挖土前和挖土过程中,采用鼓风机通过通风管进行送风。
(5)工作棚架:作为防雨及安装吊运设备。工作坑上设工作平台,平台采用直径25cm原木作为承重梁,用5cm厚木板铺设。
2.2 千斤顶和顶铁的安装
(1)千斤顶的安装。
千斤顶的高程及平面位置:顶力作用点与管壁反作用点应在同一轴线,防止产生顶进偏差。根据施工经验,千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1/4～1/5处为宜。
(2)顶铁的安装和使用。
在安装顶铁时,顶铁的轴线应和管道轴线平行对称,更换顶铁时,应先使用长度大的顶铁,保持顶铁数目最少。顶铁拼装后应锁定,顶进时,工作人员不得在顶铁上方及侧面层停留,并应随时观察顶铁有无扭曲迹象,防止顶铁崩离。
(3)油泵的安装和运行。
油泵设置在千斤顶附近,油管顺直,转角少,油泵必须和千斤顶相匹配,并应有备用油泵,油泵安装完毕,并进行试运转,顶进开始时,应缓慢进行,待各接触部位密合后,再按正常顶进速度顶进。 在其运行过程中若发现油泵油压突然增高,应立即停止顶进,检查原因并经处理方可继续顶进,千斤顶活塞退回时,油压不能过大,速度不能过快。
2.3 顶管工作坑开挖与布置
工作坑采用机械先将基坑周围3m范围内土方清除,再进行基坑开挖,第一节人工配合机械开挖3.5m,3.5m以下采用开挖至基坑底设计高程。基坑支护按设计说明采用钢木混合支撑4m,4m以下至基坑底采用钢筋混凝土护壁。工作坑纵向距离较长,在框架中间加一道横撑。下部2m部位因为顶管施工不进行横向支撑。撑板安装与工作坑坑壁紧贴,当有空隙时及时填实。横撑水平,并与横梁或纵梁垂直,连接牢固。
木撑板构件规格应符合下列规定:(1)撑板厚度不宜小于50mm,长度不宜小于4m。(2)横梁或纵梁宜为方木,其断面不宜小于150mm×150mm。(3)横撑宜为圆木,其梢径不宜小于150mm;撑板支撑的横梁、纵梁和横撑布置应符合下列规定:(1)每根横梁或纵梁不得少于2根横撑。(2)横撑的水平间距宜为1.5～2.0m。(3)横撑的垂直间距不宜大于1.5m。(4)横撑影响下管时,应有相应的替撑措施或采用其他有效的支撑结构。
工作坑尺寸的设计由检查井的设计要求及顶管操作技术要求决定。 (1)工作坑的宽度。
B=D+2b+2c
B为工作坑宽度;
D为顶进管节的外径尺寸;
b为工作坑内安好管节后两侧的工作空间;
c为护臂厚度。
(2)工作坑的长度。
L=L1+L2+L3+L4+L5
式中:L为工作坑底部开挖长度;L1为管节长度,取2.5米;L2为顶镐机长度,取1.2m;L3为出土工作长度,取1.2m;L4为后背墙的厚度,取0.6m;L5为已顶进的管节留在导轨上的最小长度,取0.5m。
(3)工作坑的深度。
工作坑的深度由设计高程和基础底板的厚度决定。
(4)顶力计算及后背计算。
P=f×r×D1[2H+(2H+D1)tan2(45°-Φ/2)+ω/(r×D1)]×L+PF
P为总顶力;r为管道处土层的重力密度KN/m3;D1为管道外径;H为管道顶覆土层厚度;Φ为管道处土层内摩擦角;ω为单位长度管体自重(kN/m3);L为管道计算顶进长度;f为管道表面与周围土层摩擦系数;PF为顶进时迎面阻力。
(5)护壁施工。
工作坑采用机械先将基坑周围3m范围内土方清除,再进行基坑开挖,第一节人工配合机械开挖3.5m,3.5m以下采用开挖至基坑底设计高程。第二节护壁结构采用C25混凝土,护壁结构C25混凝土,厚度为20cm,立筋与横向分布筋均采用Φ12,横筋间距为20cm,护壁钢筋绑扎后,报监理工程师验收,验收合格后,支撑模板现浇护壁混凝土,24h后,拆除模板。
3 结语
本文对顶管施工中的关键技术问题进行了研究,尤其是对设备安装,千斤顶安装以及工作坑的布置进行了深入分析,得出的结论对实际工程的施工具有较好的指导作用。
参考文献
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[3]GB/T 50268—2008,给水排水管道工程施工及验收规范[S]. [4]GB/T50242—2002,建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范[S].
[5]CJJ/T 68—1996,城镇排水管渠与泵站维护技术规程[S].
顶管施工关键技术
1。工程概况
百色市新兴路位于老城区，交通繁忙，地下管线复杂.新兴路改造工程}126fl0双排排水涵位于K} + 5｝i3---lC1 + 328路段，总长约88o m；最大埋深12 m，最小埋深8 m;该涵采用并排布置的两条DN}soo}级钢承口钢筋混凝土管，两条涵管中心距离为5. 72 m，管外壁间距为} m；管内径2.｝rri，管壁厚Q， 2fi m,管底纵坡1. 02 0/o；按照设计图纸分4个顶程，平均每段顶进长度约22｝ me管道沿线地下水丰富、地层主要为淤泥质粉质粘土、沙质粉土、细
砂、卵石、砂岩和泥岩等。
2。施工工艺流程
合理、先进的施工工艺是保证施工质量的前提条件。泥水平衡式顶管施工工艺流程如图1所示.图生顶管施工工艺流程图
3。顶力的确定与调控
顶力是整个顶管施工的重要技术参数。
影响顶力大小的因素有顶进工具管迎面的阻力和摩阻力。由于受项进管沿线土质不均匀且随机变化，管道埋深、管径大小，以及管道与土体之间的接触力等因素影响，精准的确定项力是无法做到的。根据国内外的文献，按理论公式计算得到的项力因公式引入很多假定且未考虑设置触变泥浆润滑等影响而使计算顶力值偏大,且按经验公式计算得到的顶力因公式是根据实际工程一些测试资料得到的而具有很大的局限性.在新兴路排水涵顶管施工中，我们在充分了解管道沿线土质、管道埋深、管径等因素的基础上,采用修正后的顶力计算公式来计算并调控项力，特别是在工程施工后期，我们直接根据实测顶力资料，采用分段函数数值模拟的顶力计算经验公式来确定并调控顶力,使顶管施工得以顺利进行。
修正后的项力计算公式:
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泥水平衡式顶管施工工艺
泥水平衡式顶管施工工艺
1. 简介
泥水平衡式顶管施工工艺是一种常用于城市地下管道建设的施工技术。它通过在地下开挖隧道并且同时进行土壤的融化和排泥，确保隧道施工的顺利进行。本文将介绍泥水平衡式顶管施工的工艺步骤、关键技术和注意事项。
2. 工艺步骤
泥水平衡式顶管施工的工艺步骤主要包括以下几个阶段：
2.1 设计与准备
在进行泥水平衡式顶管施工前，需要进行详细的设计和准备工作。这包括确定隧道的位置、长度和线路，进行土质和地质勘察，设计顶管机械和安全措施等。
2.2 地面设备布置
在开始施工前，需要在地面上布置各种设备和管线。这些设备包括顶管机、泥浆管线、电缆线等。同时需要搭建施工平台和设置安全警示标志，确保施工过程中的安全。
2.3 地下掘进
地下掘进是泥水平衡式顶管施工的核心步骤。通过顶管机械开挖隧道，并且同时进行土壤的融化和排泥。融化土壤主要通过注入适量的混凝土泥浆，然后通过排泥管将排出的泥浆送至地面。整个掘进过程需要不断地监测土压力、泥浆流量等参数，以确保施工的平稳进行。
2.4 顶管安装
当地下掘进到达设计的终点后，开始进行顶管的安装。顶管通常由预制混凝土或钢管制成，通过顶管机械将顶管逐节推入地下隧道。在安装过程中，需要密切关注顶管的位置、倾斜度和连接情况，确保顶管的质量和稳定性。
2.5 断面完工处理
顶管安装完成后，需要进行断面的完工处理。这包括顶管与地下土壤间的灌浆、封堵和密封处理，以保证隧道的牢固和密闭性。 3. 关键技术
3.1 融化土壤技术
泥水平衡式顶管施工过程中，融化土壤技术是非常关键的一项技术。正确的融化土壤工艺可以有效地降低土壤阻力，减小隧道掘进的阻力，提高施工效率。常用的融化土壤技术包括混凝土泥浆注入、泥浆压力调节等。
3.2 土质监测技术
泥水平衡式顶管施工过程中，土质的监测是一项重要的技术工作。通过实时监测土质的参数，可以及时了解施工过程中土压力、土壤水分含量等情况，为施工提供科学依据。常用的土质监测技术包括地质雷达、土压力计等。
微顶管施工工艺及施工工程应用
微顶管施工工艺及施工工程应用
摘要：建筑行业在不断进步和发展，施工技术和工艺也在不断更新，微顶管技术也因此应运而生，作为建筑行业的从业者，要多研究多学习新工艺新技术以适应时代发展的脚步。本文结合具体工程，分析和总结微顶管施工工艺的施工方法与特点。
关键词：施工工艺，微顶管，特点
引言：
近年来，城市发展越来越迅速，城市化建设的步伐也越来越快，在建筑施工领域中，管道施工是不可避免的，管道施工的施工工艺也是多种多样，如明挖法施工、拖拉管法施工、微顶管法施工等施工工艺，其中微顶管施工工艺是一种现代化施工技术，越来越多地在建筑项目中被使用，其具有灵活性、高效性、精确性、开挖面积小等优势，比传统施工技术更为快捷有效，施工质量不仅能够得到保证，且施工速度还能得到有效的提高。文章结合宝山区瑞丰南路一期项目，对微顶管施工工艺的施工流程进行详细介绍，并且对该施工工艺的特点进行分析，为以后的相关工程提供相应的借鉴与参考。
1工程概况
1.1项目简介
瑞丰南路一期项目位于上海市宝山区瑞丰南路与丰翔路交叉口，结构设计包括15座雨水检查井及10座污水检查井、其中雨水管道线路总长约370米，污水管道线路总长约430米。基坑工程开挖深度3.0-7.0米。
1.2水文地质条件 根据地勘报告，55m范围内地层由上到下分布依次为：杂填土、浜底淤泥、灰黄色粉质粘土、灰色淤泥质粉质粘土、灰色淤泥质粘土、暗绿-草黄色粉质粘土、草黄-灰色砂质粘土、灰色粉质粘土、灰色砂质粉土。
2施工工艺选择
市政污水接收井位于现有丰翔路上，交通繁忙，场地有限，从项目新建污水井到市政污水接收井还需跨越丰收河河流，可采用的方法有明挖法、拖拉管法及微顶管工艺法三种方法。现对三种施工方法进行分析。
方法1明挖法施工
明挖法施工管道铺设精确度高，可铺设各类管道，但施工工期比较长，是目前应用最广泛的一种施工方法。但此方法需要钢板桩进行基坑支护，地下水丰富时还需要降水措施，对环境的影响及占地面积都比较大，且沿线不能有管线，不然极易对管线造成破坏。穿越河流时，需要对河道进行封堵，还需要去相关单位办理各种施工手续，周期较长，成本增加。
市政工程施工中的顶管技术分析
市政工程施工中的顶管技术分析
摘要：为了保证经济性和环保型，当前城市地下管线的铺设采取非开挖管路技术。顶管技术是该项技术中的一项，并且，凭借多项优点在实际中得到了广泛的应用。在市政工程施工中采用顶管技术不仅有利于经济性，而且能带来巨大的社会效益和环境效益，所以，加强对市政工程施工中的顶管技术的研究具有很大的意义。本文对顶管技术的要点进行了详细的分析，希望对相关工作者能有所帮助。
关键词：市政工程；顶管技术；顶出管；膨润土；
1.概述
1.1城市地下管线
城市地下管线是城市基础设施的重要组成部分，具有传递信息、输送能源和排放废物的功能。它是一个复杂的系统工程，在城市现代化与信息化高速发展的背景下发展迅速，并且，当前其作用与功能越来越重要，城市中迫切需要兴建大量的新管线。如果采用传统的开挖施工技术，则不仅经济负担大，而且对社会和环境都具有不利的影响。所以，为了保护城市的道路，我们应该尽量采用非开挖技术。根据相关报道，在新铺设的管线中，我国采用非开挖技术的管路比例比美国要低很多，所以，非开挖管路技术在我国的发展空间还很大，这需要引起我们相关部门的重视。
1.2顶管技术
1.2.1顶管技术的优点 顶管技术并不需要开槽铺设管道，是非开挖施工方法中的一项。它用一种硬制管道在土层下面穿过以形成给排水或者其他作用的设施。该项技术的使用时间较早，优点多，例如：（1）施工精度高；（2）综合成本低：只需要排除地下土层中的土体，使工期缩短、工程量减少；（3）对环境的破环小：能使周围建筑设施保持其功能，不被破坏；（4）可穿越障碍物等。正是凭借这些优点，顶管技术得到了较广泛的应用，当前，它已经被应用在污水管道的铺设、天然气管道、雨水管道、自来水工程等多项民生工程中，消除了以往开挖技术所造成的社会影响和经济影响。
1.2.2顶管技术的缺陷
因为顶管技术常被应用于地下的隐蔽性工程中，隐蔽性工程的复杂程度是难以预料的，所以，顶管技术也就有了复杂性和多边性的特点。并且，顶管技术的安全隐患大，在施工中存在着一定的危险，若是失败了，则会带来巨大的经济损失。但是，我国的顶管技术比其他国家起步晚，至今还没有形成一套完整的理论体系，所以，我们应该加强市政工程施工中的顶管技术的研究。
顶管施工方法、施工工艺
顶管施工方法、施工工艺
本工程大部分处在粉砂土层中，故选用泥水加压平衡顶管施工。
一、工作井、接受井施工
本工程工作井、接受井采用沉井结构，需不排水下沉，水下混凝土封底，混凝土采用C30。工作井、接受井护壁外侧布置2排搅拌桩止水带。护壁中部离两端1.5m位置布置3排搅拌桩。
沉井施工顺序为:垫层→绑扎钢筋→现浇沉井下半部→下沉→接沉井上半部→下沉到位→水下混凝土封底→浇底板。
（一）基坑开挖、垫层施工
1、基坑开挖
沉井的基坑开挖采用钢板桩支护。基坑底四周边尺寸比沉井结构外包尺寸沿周边各放宽1.0m计，可供立模板搭设外脚手架和沿基坑底周边处设置集水井之需。沉井基坑可用反铲机挖土及人工配合削边坡及整平基底，土方可随即用车辆外运。
沉井外围用喷射井点降水，所以基坑开挖土体是稳定可靠的，同时沉井可采用干下沉（吊车向井内抓土）法施工至设计标高。
沉井制作在地面以下，坑中沉井整体中心向下，下沉深度减少，对下沉而言有利下沉稳妥，偏倾斜易控制，纠偏成效高，下沉精度对顶管轴线控制值能满足设计要求。
2、基坑铺筑
沉井基坑地面先铺筑碎石垫层厚度300mm，经人工机具夯实平整后，其上填筑中粗砂垫层厚度200mm，用平板震动器振动密实，边洒水边抽水，同时震动密实整平。该二层垫层厚度为500mm，在砂垫层上沿沉井刃脚四周浇注素砼垫层带，砼厚度80-100mm。宽度比井墙厚度内外各延长300mm，沿砼垫层带周长相距1.0m设木条，供应内外立模板，绑扎钢筋之需。基坑底周边对角设置2至4只集水井供抽基坑之水确保沉井制作时基坑干燥。
选定该基坑开挖法符合用吊车抓土干下沉法的实际状况，加快下沉速度缩短工期，是一基坑开挖铺筑碎石垫层制作沉井的优化方案。
3、护壁搅拌桩施工
搅拌桩径D＝0.5m，搭接0.15m，水泥掺入量0.19％，水泥用量70kg/m。
（1）施工准备阶段
A、确定打桩顺序根据施工组织设计，结合现场水电配给等情况，在施工图上明确标出桩机行走路线。
复杂地质条件下超长距离大口径泥水平衡岩石顶管施工技术综合研究
□刘伟
收稿日期：2022-03-28
作者简介：刘伟，男，汉族，河北省水利工程局集团有限公司，
高级工程师。顶管法施工是一种管道需要穿越
铁路、公路、河流或建筑物等时的一种
施工方法。采用该技术施工，能节约征
地拆迁费用，减少环境污染和道路堵
塞，具有显著的经济效益、社会效益，因
此目前得到广泛应用。现结合青岛市
黄水东调穿越大沽河段施工案例，介绍
分析复杂地质条件下，超长距离大口径
泥水平衡岩石顶管施工工艺。
1.工程概述
项目青岛市黄水东调承接工程施
工（胶州段）5标段位于青岛市胶州市
境内，全线长1170m（桩号8+850—10+020），其中穿越大沽河顶管施工
1115m，设计顶管为DN2800钢筋混凝
土管，内套DN2200涂塑复合钢管，顶
管两端设工作井1座，接收井1座，穿河
槽段套管埋深3m~10m。根据地勘资
料，该段地层主要为冲洪积壤土、黏性
土、砂性土、砂岩及泥质粉砂岩，管道穿
越施工部位地层以强风化泥质粉砂岩
及弱风化泥质粉砂岩为主，局部部位存
在砂性土、泥岩夹层。河道常年有水，
水深约7m，河道中心部位覆盖层为强
风化泥质粉砂岩和淤泥，厚度较薄，透
水性较强。
2.设备选型
此项目由于顶管口径大于1.5m并
且顶管长度大于300m属于超长距离大口径顶管施工。根据《给水排水工程顶
管技术规程》顶管机的选型要求，顶管
机的选择应根据管道穿越地层的物理
力学特性、有无地下水、是否存在有毒
气体、地下障碍情况和需要保护的构筑
物等因素进行比选，采用泥水平衡岩石
顶管机。此类机型适用于强风化、中风
化沉积岩，小于一定强度的Ⅳ类围岩。
岩石顶管机具有刀盘易保养，耐磨性较
强，顶进速度快，但由于其刀盘开口较
大，对软弱地层适应性较差。
3.施工难点分析
3.1地下水水压大，出入洞口止水困难
顶管机出入洞位置均需设置穿墙
套管用于洞口止水，洞口止水贯穿顶管
的整个过程，特别是在高水压、大渗透
性的土层中，洞口止水是整个顶管成功
与否的关键因素，轻者引起顶管顶力增
加、管道在顶管井井口沉降、错位，严重
矩形顶管站内接收及拆解施工技术研究
矩形顶管站内接收及拆解施工技术研究
摘要：福州地铁4号线凤凰池出入口矩形顶管工程采用站内接收及拆解，并转运至始发井吊装出井施工工艺。以此为研究背景，介绍了站内接收并站内拆解的关键技术措施。通过此方法，避免了接收井顶板开洞，扩大了矩形顶管工法的使用范围，减少了对周边环境影响，取得了良好的施工效果，可供相关工程参考。
关键词：矩形顶管；地铁施工；站内接收；站内拆解
中图分类号： 文献标识码： 文章编号
0.引言
矩形顶管施工技术是一种非开挖的隧道施工技术，我国自上世纪90年代中期开始矩形顶管的研发应用，主要用于城市地下立交道路、大断面公路隧道主线及其匝道、城市过街人行通道、地下管线共同沟、小区地下车库通道、地铁出入口等项目[1]~[3]。这些项目的共同特点是周边环境复杂、施工安全性要求更高，减轻对周边交通条件和环境状况的干扰和破坏。
矩形顶管在地铁站站内接收及拆解转运至始发井吊装出井施工工艺是施工的关键技术，对周边环境影响小，施工效果好。以福州地铁4号线凤凰池出入口矩形顶管工程采用站内接收及拆解，并转运至始发井吊装出井施工工艺为研究背景，介绍了站内接收并站内拆解的关键技术措施。通过此方法，避免了接收井顶板开洞，扩大了矩形顶管工法的使用范围，减少了对周边环境影响，取得了良好的施工效果，可供相关工程参考。
1.工程概况
福州地铁4号线凤凰池4号出入口位于杨桥西路北侧，接收端位于杨桥西路主体结构内负一层，4#出入口接主体结构直线段通道采用顶管法施工，长度22.58m，单向纵坡为0.44%（下坡），顶管区间隧道覆土厚度4.87m~4.97m。 顶管接收方式采用站内接收形式，顶管机从始发井顶进至接收端后，在接收端对顶管机进行分解，运输至始发井，再吊装出井。
图1-1工程总平面图
福州地铁4号线凤凰池站4号口顶管穿越的土层为：（2-4-1）淤泥层，（3-1-1）粉质粘土层。顶管覆土厚度为：4.87m~4.97m。顶管顶进坡度为：0.44%。
沙土层顶管施工操作工艺及关键控制技术
沙土层顶管施工操作工艺及关键控制技术 毛景致鹏 （浙江天瑞建设工程有限公司） 摘要：结合多年的实践工作经验．笔者首先分析了当前手掘式工具管砂 土层项管法施工存在的技术问题，随后探讨了开敞式手掘式工具管砂土层顶 管法施工操作工艺及关键控制技术。 关键词：砂土层开敞式顶管法 关键技术 Ｏ引言 手掘式工具管由于其正面敞胸，人工开挖，操作方便的优点，从 顶管初期一直使用到现在，但是，采用手掘式工具管顶管法施工对地 质条件有一定的要求，它特别适用于在壤土，砂壤土、粘土和泥灰等 粘性土层，而对流砂、淤泥、沼泽地来说，顶管法施工受到一定的限 制，特别是在砂土层中。结合多年的实践经验，笔者就沙土层项管施 工操作工艺及关键控制技术，谈谈自己的一些心得体会。 １当前手掘式工具管砂土层顶管法施工存在的技术问题 １．１后靠土体稳定性差由于砂土层中砂体自稳性能很差，一方 面工作井的形成较难，再加之顶管所需要的总推力要通过后背墙传 递给后靠土体，而后靠土体属于无粘性的松散砂土，往往会引起后靠 土体的滑动和坍塌产生大幅度位移，使后靠土体缺乏稳定性，导致顶 管工作井无法形成。 １－２进出洞土体不能满足工具管进出洞要求砂土层顶管进出 洞时，由于砂土层中土体属粒状结构，颗粒之间无粘性，呈松散性，流 动态，导致工具管一方面很难进入土体，另～方面往往会造成大量的 砂土体漏入工作井，导致洞口周围地表大面积沉陷，造成顶管工具管 无法正常进出工作井和接收井。 １．３挖掘面坍塌顶管过程中，由于工具管前挖掘面的土体坍 塌、流砂，很难形成工具管头部正常需要的挖土空间，一方面造成顶 力加大，另一方面造成头部的流砂堆积，并且由于土体缺乏项管所必 需的导向力，导致顶管过程中的关键环节纠偏工作难以进行，并且出 土量大，引起地面沉陷，造成顶管无法正常进行工作，缺乏安全性、可 靠性。 ２开敞式手掘式工具管砂土层顶管法施工操作工艺及关键控 制技术 ２．１顶管施工操作技术 ２．１．１千斤顶必须同步顶进干斤顶不同步或千斤顶相差较大 或安装精度不够，造成顶力合力偏差，尤其在软弱砂土中顶进，极易 造成管道轴线偏差，为此我们试验过程中选用同样规格的两台３２０Ｔ 千斤顶，其顶力、行程、顶速相一致，这样可以确保顶力合力与管道中 心线相重合，保证管道轴线不会由于顶力相差面出现偏差。 ２。１－２主油缸合力中心必须与项进方向一致两台主油缸左右 对称分布 但其合力中心直接影响顶进管道顶进的方向，由干在管道 进洞时，工具管八土较浅，土的支撑面较小，支撑面的应力就较大，工 具管头部易下沉，入土深度增加后支撑面应力很快减小，工具管不再 下沉，为了防止在进洞初期工具管下沉，项力的合力中心也应偏下， 般顶力合力中心低于管中心Ｒ／５～Ｒ／４。 ２．１．３采用先顶后挖的掘进方式在砂土层项管施工操作中，掘 进方式上和普通粘土地区顶管正好相反，普通砂土地区掘进方式是 先挖后顶，而在砂性土中，必须采用“先顶后挖”的掘进方式，由于工 具管前段的管帽较长，可直接切八砂土中，这样，再进行挖土工作，由 于有了管帽的保护，一方面工作人员能在安全保护下进行，另一方 面，由于管帽的阻挡，又防止大量流砂坍塌，或出砂量过大，及引起地 面沉降等的问题。 ２．１．４设置活动隔板在顶管过程中，为了防止正面阻力过大， 可将水平隔板设计为活动隔板，项进时取掉隔板，顶进后再插入隔 板，这样既可防止顶管阻力太大，又可保证挖土工作时防止砂土坍 塌。 ２．１ ｌ５充分利用砂土的假粘聚现象由于本试验地段属一般性 风积砂地区，风积砂尽管其Ｃ值很小，但项管处的砂土，由于具有一 定含水量而存在着假粘聚现象，因此每次顶进后尽快将其格栅上的 砂土清理，挖掘面的砂土由于存在假粘聚力，并不会立即发生坍塌和 流砂现象，从而使挖掘面保持短暂的稳定 ２．１．６顶进速度控制顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位 密合，再按正常顶进速度顶进，顶进中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．回镐时，油路压力不得过 大，速度不得过快。另外，挖出的土应及时外运，及时顶进，尽可能使 顶力限制在较小的范围。 ２．２砂土层顶管顶进方向偏离的原因及其特点 ２．２．１顶进方向偏离的原因顶管过程中，由于各种原因使管道 偏离轴线是经常发生的，分析顶管施工偏差的原因主要是由于作用 于工具管的外力不平衡造成的，外力不平衡的主要原因有： 推进管线不可能绝对在一直线上。 ②地层正面阻力不均匀，使工具管受力不均匀，形成导向差，造 成管道偏离轴线。 ⑧顶管后背发生位移或不平整，使顶力合力偏移，造成管道差。 ④管道截面不可能绝对垂直于管道轴线。 （上接第１０２页） 度时小于等于侣ｍ，８度时小于等于１ ５ｍ，以满足楼盖对传递水平 地震力所需的刚度要求，嵌砌于框架之中的配筋砌块砌体墙具有较 强的抗震能力。 ２．４抗震结构构件应力求避免脆性破坏。对砌体结构宜采用钢 筋混凝土圈梁和构造柱、芯柱、配筋砌体或钢筋混凝土和砌体组合 柱；对钢筋混凝土构件，应通过合理的截面选择、配筋和构造措施，避 免剪切破坏先于弯曲破坏、混凝土受压破坏先于钢筋屈服、钢筋锚固 破坏先于构件破坏。 ３计算设计中的两个关键 ３．１水平地震剪力计算计算底部框剪多层砌体房屋的地震剪 力时，当高度小于４０ｍ时，采用底部剪力法计算水平地震作用力，房 屋高度超过４０ｍ时，采用振型分解法计算水平地震作用力。对底部 纵向和横向地震剪力设计值，需根据侧移刚度比值的大小乘以 １．２—１．５的增大系数。 表ｌ底部框剪砖房总高度／ｆＴ１和层数限值 烈度 总高度／ｍ 层数／层 １０３ 在房屋极限承载能力 的计算时，底部框架一抗震 墙的抗震等级按设防烈度 确定，６，７，８度时分别按 三、二、一级采用。 ３＿２侧移刚度比底部框架一抗震墙的侧移刚度小于上部砌体 部分的侧移刚度，才能保证这种房屋结构的薄弱层不致向上部转移， 从而充分利用底部框架一抗震墙的耗能作用。参考已有的研究成果， 在设计计算中应注意做到底层与底部第二层侧移刚度应接近：第三 层与第二层侧移刚度比，６，７度时不应大于２ Ｏ，８度时不应大于 １．５，且均不／Ｊ＼于１．０。 ． ４结语 底部框剪多层砌体房屋在结构体系上具有头重脚轻、上刚下柔的 质量和刚度分布特点。文中的分析表明，在底部框剪多层砌体房屋抗 震设计中，应保证结构规则均匀、传力途径简单明确、设置多道可靠的 抗震防线。抗震计算分析要选择合理的分析计算方法，同时注意侧移 刚度比对结构抗震的影响。文中对以上问题均作了较详细的分析，同 时建议了部分参数的取值，这些可为工程实践提供必要的参考。 参考文献： …中华人民共和国国家标 隹建筑抗震设计规范（ＧＢ５００１ １—２００１）京．中 国建筑工业出版社２００２ ２６—８１ ２６６—２７８ 【２】高小旺，孟俊义，廖兴祥等七层底层框架抗震墙砖房１／２比例模型抗 震试验研究北京建筑科学１９９５ １ １（４）１８—２３ 【３１钟锡根、底层框架砖房的抗震计算和构造．北京建筑结构１９８６．１６ （
人工顶管的主要施工工艺及方法分析
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人工顶管的主要施工工艺及方法分析
邓方园
（中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都610081 ）
摘 要：文章以某工程为例，首先介绍人工顶管工程项目的施工难点，之后提出符合相应工程的人工顶管施工工
艺及方法，以此提高工程项目人工顶管施工水平。
关键词：工程项目；人工顶管；施工工艺；方法
1工程概况某工程项目处于君子布河一支平龙路这一范围中，由于
平龙路地下管线复杂，横跨平龙路的截污检查井W16-W17
之间的截污管设计为顶管施工，长度99 m,顶管施工管道
原设计为F型DN800*80承插式钢筋砼管（皿级）。工作井和
接收井均为圆形工作井，内径尺寸分别为6 m和4 m,井壁
厚为700 mm,工作井深为7.76 m,接收井深为6.81 m。目前已使用泥水平衡顶管机从工作井顶管施工完成了
28 m,顶管机头遇软硬夹层后机头下沉偏差达到12 cm,不 能继续顶管施工。沉井基坑开挖段位于平龙路两侧，顶管穿
越整条平龙路，图纸显示顶管上有现状DN1200污水压力管 1条，ND1500雨水管2条及DN400污水管1条，DN600污水管
2条。两侧无重要建筑物，顶管施工对地面建筑无影响。顶
管与现状地下管线位置关系图如图1所示。
1.5%1.5%
#17接收井DN400污水管 DN1500雨水管DN1200压力污水管 争DN600污水管 一 DN1500雨水管DN600污水管W W 小信串#16工作井
顶管
图1顶管与现状地下管线位置关系2工程项目人工顶管施工难点2.1 施工现场环境复杂
由于案例中工程项目所处环境较为复杂，有关部门在
对相应工程开展人工顶管施工可能会受到周边复杂环境影
响。而且案例中工程项目施工范围也比较大，这就导致工程
项目人工顶管施工时出现地下管线损坏和生态环境稳定性
变弱等问题，无形中加大工程项目人工顶管施工在具体开展
输气管道工程流沙顶管施工工艺研究
２０１１年第１７期 内蒙古石油化工
输气管道工程流沙顶管施工工艺研究
中永亮
（中石化天然气分公司工程建设管理处，山东济南２２５００９）
摘要：近年来，随着国内天然气长输管道的快速发展，长输管道建设工艺不断提高，且日趋成熟。
在国内诸多的地质条件中，流沙地质成为众多管道施工中的一个难点，越来越被关注。以榆林一济南输 气管道工程线路工程ｌＯ标段ＪＷＸ０６２桩处顶管穿越电厂公路为例，对流沙地质条件下的顶管施工工艺 进行了研究。根据流沙地质情况，对采用顶管施工的可行性进行分析，确定施工方案及施工措施，得到流
沙顶管施工工艺的关键在于对水和沙的处理，采取措施以减少不良地质对施工的影响。
关键词：流沙；顶管施工；工艺；措施 中图分类号：ＴＥ９７３．８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－７９８１（２０１１）１７一ｏ０Ｏ３一Ｏ３
随着国内天然气长输管道的快速发展，长输管
道建设工艺不断提高，且日趋成熟。在国内诸多的地
质条件中，流沙地质成为众多管道施工中的一个难 点，越来越被关注。顶管施工是继盾构施工之后而发
展起来的一种地下管道施工方法，不需要开挖面层，
并且能够穿越公路、铁路、河流、地面建筑物、地下构 筑物以及各种地下管线等［１］。对流沙地质条件下的
顶管施工工艺进行研究具有重要的意义。
１根据流沙地质情况确定顶管的可行性 此处穿越武乡电厂铁路，属电厂专用通道，大开
挖等破坏行穿越方式不可行，考虑到工期要求和施
工成本，拟采用顶管工艺施工。根据现场踏勘和挖探
是解决了学生就业的后顾之忧；最后，就社会层面能 够从合作创新的成果中，获得物质与精神产品的极 ［３］ 大丰富获得进步的动力。真正了实现学校、企业、学 生和社会“四赢”的目标，体现了产学研合作的真谛。
［１］
［２］ ［参考文献］
岑豫皖．地方工科高校产学研结合的创新实践 口］．安徽工业大学学报，２００７，２４（６）：１３７～
１３９． 戴玉纯．地方工科高校产学研结合发展的探讨 ［４］