頂管施工作業(yè)指導(dǎo)

發(fā)布時(shí)間：2021-10-21

頂管施工作業(yè)指導(dǎo)

一、頂管施工成功的關(guān)鍵要素
二、頂管施工的概述
三、土壓平衡頂管
四、泥水平衡頂管
五、頂管施工流程
六、頂管施工組織管理
七、頂管施工現(xiàn)場(chǎng)布置圖
八、矩形頂管
九、施工現(xiàn)場(chǎng)的照片
一、頂管施工成功的關(guān)鍵要素：
    
頂管施工成功的關(guān)鍵要素取決于五個(gè)方面：
☆要詳細(xì)地了解地質(zhì)情況和施工條件；
☆根據(jù)地質(zhì)情況和施工條件選擇與之相適應(yīng)的頂管施工工法；
☆根據(jù)所選的頂管施工工法選擇合適的頂管機(jī)；
☆制定周密的施工計(jì)劃；
☆有一支經(jīng)驗(yàn)豐富的頂管施工隊(duì)伍。

隧洞工程本身帶有一定的未知數(shù)。頂管機(jī)又屬于典型的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，沒(méi)有適合任何地質(zhì)條件的
通用頂管機(jī)。所以，詳細(xì)而準(zhǔn)確的地質(zhì)資料、施工條件以及必要預(yù)處理措施，是頂管施工的基
礎(chǔ)和保證。同時(shí)，又取決于面對(duì)變化了的地質(zhì)，施工管理和施工組織的應(yīng)變能力。有經(jīng)驗(yàn)的、
善于管理的施工承包商，可以降低由于困難地質(zhì)、變化了的地質(zhì)以及未知的地質(zhì)狀況下的風(fēng)險(xiǎn)。
如果沒(méi)有頂管的施工經(jīng)驗(yàn)和管理上的能力，面對(duì)這些風(fēng)險(xiǎn)，可能會(huì)造成投資費(fèi)用的增加、工期
的延長(zhǎng)甚至整個(gè)工程方案的變更，其損失巨大，這種實(shí)例在國(guó)內(nèi)外都曾發(fā)生。
二、頂管施工的概述：

頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后而發(fā)展起來(lái)的一種鋪設(shè)地下管道的施工方法，是非開(kāi)挖中的一種。由于它具有動(dòng)拆遷少、交通影響小、施工速度快、施工質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在，已被廣泛用于鋪設(shè)各種地下管線（如：城市下水管、給水管、天然氣管、電力和通訊管道、人行或車(chē)行通道等）工程的施工中。
頂管施工原理就是在所施工的管線間制作一個(gè)工作井和一個(gè)接收井，借助油缸的推力，把頂管機(jī)以及跟隨其后的管子，從工作井頂?shù)浇邮站囊环N不需要開(kāi)挖路面而鋪設(shè)地下管道的施工方法。
頂管施工按口徑的大小可分為大口徑（≥φ2000mm）頂管、中口徑（φ1500 mm～φ1800 mm）頂管和小口徑（≤φ1200 mm）頂管。
頂管施工按頂進(jìn)距離的長(zhǎng)短可分為普通距離的（≤200m）頂管、長(zhǎng)距離的（200m～500m）頂管和超長(zhǎng)距離的（≥500m）頂管。
頂管施工從所采用的不同的頂管機(jī)和不同的施工工藝可分為手掘擠壓式頂管、半機(jī)械式頂管和機(jī)械式頂管三大類。目前，普遍采用的大多是機(jī)械式頂管中的土壓平衡頂管和泥水平衡頂管兩種。
三、土壓平衡頂管：

       土壓平衡頂管就是采用土壓平衡頂管機(jī)進(jìn)行頂管施工，利用頂管機(jī)土倉(cāng)內(nèi)的土壓力來(lái)平衡頂
管機(jī)所處土層中的土壓力和地下水壓力，且采用螺旋輸送機(jī)排土的一種頂管施工工藝。
優(yōu)點(diǎn)：
      1、棄土處理比較簡(jiǎn)單，排出的土可以直接裝車(chē)運(yùn)走，而不需要進(jìn)行處理。
      2、有完善的土體改良系統(tǒng)，適用的土質(zhì)范圍廣。它適用于N值0～50的各種土質(zhì)，也適用于
           無(wú)地下水、且深透系數(shù)比較大的砂卵石地層。
      3、它可在管頂覆土僅達(dá)0.8倍管外徑的淺覆土層中施工。
      4、它與同口徑的泥水平衡頂管相比，附屬設(shè)備較少，耗電也比較少。
      5、它的操作和施工管理都比泥水平衡頂管來(lái)得簡(jiǎn)單。
      6、施工后的地面沉降極小。
缺點(diǎn)：
      1、由于受到螺旋輸送機(jī)的制約，它只能用于中、大口徑的頂管，而不能用于小口徑的頂管。
      2、它與同口徑的泥水平衡頂管相比，由于受到出土方式的制約，其長(zhǎng)距離施工進(jìn)度慢些。
      3、它沒(méi)有破碎功能。
四、泥水平衡頂管：

      泥水平衡頂管就是采用泥水平衡頂管機(jī)進(jìn)行頂管施工，利用頂管機(jī)泥水倉(cāng)內(nèi)的泥水壓力來(lái)平
衡頂管機(jī)所處土層中的土壓力和地下水壓力，同時(shí)利用排出的泥水來(lái)輸送棄土的一種頂管施工工
藝。

優(yōu)點(diǎn)：
      1、它能用于小、中、大各種口徑的頂管。
      2、不論口徑大小，施工速度都很快。
      3、有的具有破碎功能和添加高壓水功能，適用的土質(zhì)范圍廣。
      4、施工后的地面沉降小。

缺點(diǎn)：
      1、排出的泥水需進(jìn)行二次處理，比較麻煩。
      2、它與同口徑的土壓平衡頂管相比，附屬設(shè)備較多，耗電也比較多。
      3、施工場(chǎng)地必須要有水源。
六、頂管施工組織管理（以泥水平衡頂管機(jī)施工為例）

1. 前期準(zhǔn)備。
“頂管施工開(kāi)始”這里指的是工作井的施工已完成，供電、供水已到位，道路已鋪通，即現(xiàn)場(chǎng)已完全具備了可以開(kāi)始頂管施工作業(yè)的各種條件。
 “測(cè)量、放樣”這里的測(cè)量和放樣主要指的是須根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙來(lái)確定頂管施工軸線和管道標(biāo)高的實(shí)際走向，并做好標(biāo)記。它不僅是施工，而且也是驗(yàn)收的唯一標(biāo)準(zhǔn)。
“監(jiān)理復(fù)測(cè)”因?yàn)闇y(cè)量和放樣的重要性，所以必須強(qiáng)調(diào)要經(jīng)過(guò)監(jiān)理復(fù)測(cè)，并取得監(jiān)理工程師的書(shū)面合格認(rèn)可以后，方可轉(zhuǎn)入到下一步工作。沒(méi)有監(jiān)理復(fù)測(cè)不得進(jìn)行下一步工作。
“地面設(shè)備安裝：供電及電箱、起吊及其他設(shè)備、安全護(hù)欄、警示牌”地面設(shè)備安裝中的供電及電箱的安裝過(guò)程必須強(qiáng)調(diào)用電安全和安裝規(guī)范。由于管徑大、管節(jié)長(zhǎng)、重量重，主要的起吊設(shè)備必須用行車(chē)。行車(chē)安裝好以后必須經(jīng)安全生產(chǎn)部門(mén)驗(yàn)收合格后才能投入使用。其他設(shè)備中包括有注漿、拌漿設(shè)備，通風(fēng)設(shè)備等的安裝也包括地面控制房的布置。在布置地面控制房時(shí)要選盡量離噪音大、粉塵多的設(shè)備遠(yuǎn)些，但又要便于觀察基坑內(nèi)動(dòng)靜的地方。在安裝安全護(hù)欄之前，須在工作井周?chē)鲆蝗s400～500mm高的矮墻，其作用有兩個(gè)：一是防止地面上的東西掉入井下傷人，二是防止地面有水灌入井中。在矮墻的外圍再安裝一圈堅(jiān)固的安全護(hù)欄。最后，在需要引起注意的地方掛上警示牌。
2. 工作坑布置。
“工作坑布置”工作坑布置時(shí)應(yīng)尊循由低到高、由固定到活動(dòng)的布置原則：即先布置升降機(jī)、扶梯、排水坑、基坑導(dǎo)軌、測(cè)量?jī)x架等。在基坑導(dǎo)軌安裝和臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)布置完成后，須經(jīng)工地、公司和監(jiān)理三級(jí)復(fù)測(cè)。然后兵分兩路：一路安裝洞口止水圈等，另一路安裝主頂油缸架、主頂油缸和后靠板。之后最好在主頂油缸上方搭建一個(gè)高4米，寬度和主頂油缸縮回時(shí)的滑靴相齊的平臺(tái)。平臺(tái)可放置主頂油泵站、操縱臺(tái)等，上方要搭雨棚。如果是扶梯下井則用平臺(tái)把扶梯分開(kāi)。
基坑導(dǎo)軌除按標(biāo)高要求安放好外，應(yīng)讓其前端盡量靠近洞口。導(dǎo)軌須用預(yù)埋構(gòu)件把它固定好，或用斜撐在其左右兩側(cè)把導(dǎo)軌撐牢靠。如果土體比較軟，還必須在沉井的洞口里安裝上一副延長(zhǎng)導(dǎo)軌，其導(dǎo)軌面與基坑導(dǎo)軌相一致。延伸導(dǎo)軌的主要功能是防止機(jī)頭出洞以后而產(chǎn)生偏低的情況發(fā)生。延伸導(dǎo)軌也可用磚塊和水泥漿砌成。機(jī)頭進(jìn)入延伸導(dǎo)軌時(shí)外殼要墊高些，防止刀盤(pán)啃軌。
基坑導(dǎo)軌安裝好以后就可以安裝后靠板。后靠板安裝要注意使其表面與基坑導(dǎo)軌軸線保持垂直，并且一定要把后靠板固定牢靠。另外，后靠背與井壁如果有空隙應(yīng)用素砼填實(shí)。然后再把主頂油缸架放下。主頂油缸架的前端必須擱在基坑導(dǎo)軌上，以保證其有基準(zhǔn)。最后，再把主頂油缸一一安裝在主頂油缸架上。
“頂進(jìn)用管準(zhǔn)備”頂進(jìn)用管在吊下到工作坑之前要做一些準(zhǔn)備工作：如檢查鋼尾套有無(wú)變形、有無(wú)損傷，若有則必須矯正、修補(bǔ)。還要檢查兩端接口是否符合要求，管子的幾何尺寸是否符合要求等等。在檢查、矯正、修補(bǔ)后接下來(lái)是粘貼木墊板和橡膠止水圈、管外壁打蠟。
3. 頂管機(jī)坑內(nèi)調(diào)試。
“頂管機(jī)坑內(nèi)調(diào)試” 頂管機(jī)放置在導(dǎo)軌上要正，偏轉(zhuǎn)儀顯示的偏轉(zhuǎn)角度不應(yīng)大于0.5度。另外，因?yàn)檫\(yùn)輸過(guò)程中傾斜儀可能松動(dòng)，所以，還要用水平尺測(cè)量一下頂管機(jī)的水平狀態(tài)，同時(shí)調(diào)整一下傾斜儀的讀數(shù)，使之與實(shí)際狀態(tài)保持一致。把頂管機(jī)推到刀盤(pán)距洞口約600mm左右停下，以利于破洞。
頂管機(jī)安裝好以后可通電進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，因?yàn)榈侗P(pán)的切削外徑比頂管機(jī)殼體大，所以要在頂管機(jī)的殼體前端與導(dǎo)軌之間臨時(shí)墊上20mm鋼板，防止刀盤(pán)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)啃軌。試運(yùn)轉(zhuǎn)正常后可準(zhǔn)備破洞口。
“頂管機(jī)出洞”在破洞之前，必須要對(duì)洞口前方土體是否安全進(jìn)行檢查。
當(dāng)洞口破除以后，可開(kāi)啟頂管機(jī)刀盤(pán)，用主頂油缸徐徐把頂管機(jī)推入洞中。若遇有加固的旋噴樁等則必須慢慢地推進(jìn)。這過(guò)程也稱之為磨樁。
       在這一過(guò)程中應(yīng)該注意：是要慢慢地頂，需防止刀盤(pán)嵌入加固土中不轉(zhuǎn)而頂管機(jī)殼體旋轉(zhuǎn)。

頂管機(jī)出洞時(shí)是容易出安全事故的，對(duì)此必須要有足夠的認(rèn)識(shí)和防備：
       第一，推進(jìn)速度一定要慢，可推推停停；
       第二，操作人員一定要集中注意力，一旦發(fā)現(xiàn)有異常應(yīng)迅速關(guān)機(jī)；
       第三，各個(gè)操作崗位之間聯(lián)絡(luò)要暢通，周?chē)粦?yīng)有太大的噪聲；
       第四，除機(jī)內(nèi)操作必要的人員以外，不允許其他無(wú)關(guān)人員在井下；
       第五，除了注意防止頂管機(jī)旋轉(zhuǎn)外，還要防止主頂油缸架變形、防止主頂油缸掉落傷人。

 “注漿材料調(diào)制”用注入潤(rùn)滑漿來(lái)減少頂進(jìn)管周邊的摩擦阻力，是頂管施工中一種可增加一次頂進(jìn)距離、減小頂力、少用中繼間的最為經(jīng)濟(jì)的手段。
       目前，常用的潤(rùn)滑漿材料有三類。
       第一類是完全用人工合成的高分子材料。
       第二類是以天然膨潤(rùn)土為主，適當(dāng)?shù)靥砑右恍┹o助材料，這一過(guò)程完全在工廠進(jìn)行，使用時(shí)只需兌水即可。這種潤(rùn)滑漿材料的性能比較穩(wěn)定，但每一種產(chǎn)品之間的差距很大，需仔細(xì)甄別。
       第三類是用膨潤(rùn)土加上增粘劑、分散劑等在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)配而成的。這種潤(rùn)滑漿的性能最不穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)也不容易控制，在此我們建議不要采用。
       第一類完全是人工合成的高分子注漿材料的特點(diǎn)是調(diào)制比較簡(jiǎn)單，調(diào)成以后的顆粒比較大，很適合于在砂礫中的頂管。但是，它的價(jià)格偏高，而且，到目前為止國(guó)內(nèi)還沒(méi)有成品出售。
       膨潤(rùn)土的礦物學(xué)名稱叫蒙脫石，是由納米級(jí)的顆粒(10-11～10-9m)組成，故又稱其為天然納米材料。
我們重點(diǎn)推薦第二類潤(rùn)滑漿材料。天然的膨潤(rùn)土按化學(xué)成分可分為鈉基膨潤(rùn)土和鈣基膨潤(rùn)土兩大類。鈉基膨潤(rùn)土無(wú)論是理化性能還是工藝性能都比鈣基膨潤(rùn)土優(yōu)越許多：
       A、吸水以后的膨脹倍數(shù)大：鈉基膨潤(rùn)土可吸收5倍于自身重的水，膨脹可達(dá)自身體積的15倍。而鈣基膨潤(rùn)土膨脹僅為自身體積的3倍左右。即使經(jīng)過(guò)人工鈉化后的鈣基膨潤(rùn)土的造漿率也只能達(dá)到18.0m3/t左右。
       B、陽(yáng)離子交換量高。
       C、在水介質(zhì)中分散性好。
       D、膠質(zhì)價(jià)高。
       E、加熱穩(wěn)定性好等。
判別頂管潤(rùn)滑漿注漿用膨潤(rùn)土材料優(yōu)劣的最簡(jiǎn)單辦法是拿同樣重量的材料，兌入10倍的水，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢?、膨脹以后，測(cè)它們的漏斗粘度，以大的為好。漏斗粘度一般應(yīng)不小與38秒。
漿液的調(diào)制也是一個(gè)極須引起重視的問(wèn)題。調(diào)制漿液時(shí)，必須經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢?。攪拌的方式可以用機(jī)械式的，也可以用水力式的。但任一種必須注意攪拌均勻。調(diào)制好的漿液放置一段時(shí)間以后，檢驗(yàn)其可用與否的最簡(jiǎn)單的辦法是：用一枝木質(zhì)鉛筆或樹(shù)枝插入，它能自立于粘稠的漿液中而不倒下，則表示該漿液可以用了。

4. 初始頂進(jìn)。
“初始頂進(jìn)”初始頂進(jìn)包括：從頂管機(jī)推出洞口開(kāi)始直到前三節(jié)鋼筋混凝土管子全部推進(jìn)到位的這一全過(guò)程。當(dāng)鋼封門(mén)或出洞口的擋土墻拆除以后，就可把頂管機(jī)刀盤(pán)開(kāi)啟，再用主頂油缸徐徐把頂管機(jī)推入洞外的土中。
這一過(guò)程中應(yīng)注意防止刀盤(pán)嵌入土層中不轉(zhuǎn)而頂管機(jī)殼體旋轉(zhuǎn)，這時(shí)，操作人員應(yīng)集中注意力，一旦發(fā)現(xiàn)有異常應(yīng)迅速關(guān)機(jī)。這一過(guò)程應(yīng)該慢慢地推。
在頂管施工中，初始頂進(jìn)是一個(gè)至關(guān)重要的階段，它的成敗將取決于整個(gè)頂管過(guò)程的成敗，務(wù)必要引起重視。尤其是方向一定要控制好，最好一直是沿設(shè)計(jì)軸線頂進(jìn)，不能讓頂管機(jī)爬高，也不能讓頂管機(jī)太低。
初始頂進(jìn)中一般不允許用糾偏油缸進(jìn)行糾偏。因?yàn)榇藭r(shí)，頂管機(jī)的前殼體已完全在土中，而后殼體或后續(xù)管節(jié)尚未完全在土中，如果這時(shí)糾偏，就會(huì)產(chǎn)生頂管機(jī)前殼體不動(dòng)，而后殼體或后續(xù)管節(jié)在基坑導(dǎo)軌上做相反運(yùn)動(dòng)，根本達(dá)不到糾偏所要達(dá)到的預(yù)期效果。
如果初始頂進(jìn)時(shí)一定非要糾偏不可，就只能用主頂油缸來(lái)進(jìn)行糾偏。
初始頂進(jìn)是頂管的協(xié)調(diào)初始階段，不僅要讓每一個(gè)作業(yè)人員熟悉自已的作業(yè)過(guò)程，而且要讓每一個(gè)作業(yè)人員學(xué)會(huì)與他人的配合過(guò)程。因此，在此階段的作業(yè)指導(dǎo)思想不是求進(jìn)度，而是求協(xié)調(diào)好、控制好。可以這樣說(shuō)：初始頂進(jìn)成功了，這段頂管的一半就成功了。
初始頂進(jìn)也是頂管機(jī)及其附屬設(shè)備調(diào)試、走合的過(guò)程，也是設(shè)備帶負(fù)載調(diào)試的過(guò)程。
初始頂進(jìn)還是核對(duì)本段頂管一些數(shù)據(jù)的計(jì)算與實(shí)際有無(wú)誤差的階段。

當(dāng)頂管機(jī)推進(jìn)到可以下第一節(jié)砼管的最小距離時(shí)，就應(yīng)把第一節(jié)砼管下到導(dǎo)軌上，并且把它與頂管機(jī)聯(lián)接成一體，再繼續(xù)往前推進(jìn)。直到可下第二節(jié)砼管時(shí)才可停止推進(jìn)，準(zhǔn)備下管、聯(lián)接、再推進(jìn)。當(dāng)把第三節(jié)砼管推到位時(shí)，初始頂進(jìn)也就完成了。
“泥水管理及記錄”這里泥水管理主要指初始頂進(jìn)中的泥水管理，它包括控制泥水壓力的設(shè)定必須把這些數(shù)據(jù)詳細(xì)地記錄下來(lái)，作為“正常頂進(jìn)”的操作依據(jù)。

5. 正常頂進(jìn)。
“正常頂進(jìn)”這是指初始頂進(jìn)以后一直到管道與接收坑貫通的全部頂進(jìn)過(guò)程。
“泥水和注漿管理及其各自的記錄”這里的泥水管理和注漿管理的參數(shù)需記錄在案。
“高程、左右偏差糾正”這里的糾偏要領(lǐng)是要遵循“勤糾、小幅糾、看趨勢(shì)糾”和“先糾高程，后糾左右”的原則。
“糾偏及偏差記錄”這與初始偏差記錄一樣，數(shù)據(jù)需記錄在案。
“中繼間安裝、操作”這里的中繼間安裝和操作。
“距進(jìn)洞口50m須全線復(fù)測(cè)、校核”這是必須做的一件事，而且必須經(jīng)施工單位兩級(jí)測(cè)量、復(fù)核和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理獨(dú)立測(cè)量以后再交換數(shù)據(jù)，看有無(wú)
誤差。如果有較小的誤差，糾正還來(lái)得及。
6. 施工人員安排。
每班需要配備的人員及其崗位職能：
班負(fù)責(zé)人（兼測(cè)量）1人，負(fù)責(zé)測(cè)量、記錄和質(zhì)量管理；
頂管機(jī)操作員（兼電工）1人，負(fù)責(zé)頂管機(jī)操作、工地電氣維修；
主頂油泵站操作員（兼機(jī)修工）1人，負(fù)責(zé)機(jī)械維修。以上三人是作業(yè)班的主要人員。
其他人員是：注漿、調(diào)漿3人（其中1人由電焊工兼）；
泥水作業(yè)及輔助作業(yè)3人；
管材準(zhǔn)備工作2人，主要是貼墊板、整理砼管、安裝管材止水帶等、安裝注漿管、起重地面指揮等；
起重機(jī)作業(yè)人員1人；
如果安裝兩套以內(nèi)的中繼間則需增加1個(gè)人；
每班總共有12至13人。通常做法是兩班三運(yùn)轉(zhuǎn)。

7. 施工設(shè)備安排。
    頂管工程所需的主要設(shè)備。
8. 施工材料安排。
    頂管工程所需的主要材料。
八、矩形頂管
矩形頂管是用矩形頂管機(jī)來(lái)進(jìn)行頂管施工的。
由于矩形頂管斷面大、頂進(jìn)距離短，所以多采用土壓平衡式施工。其優(yōu)缺點(diǎn)可參考土壓平衡頂管。
矩形頂管施工時(shí)，還需特別關(guān)注：
    1、挖掘面穩(wěn)定的控制，即全斷面土壓力和排土量的控制。
    2、頂管機(jī)姿態(tài)的控制，即方向糾偏。傳統(tǒng)的采用糾偏油缸糾正效果不太明顯，需用我公司專門(mén)設(shè)計(jì)的注泥泵進(jìn)行輔助糾偏。
    3、加固區(qū)頂進(jìn)與正常頂進(jìn)的要進(jìn)行區(qū)分。
常用矩形頂管機(jī)的形式有：
    1、多軸偏心傳動(dòng)形式的矩形頂管機(jī)；
    2、行星齒輪傳動(dòng)正方形刀盤(pán)及其組合的頂管機(jī)；
    3、多刀盤(pán)組合式矩形頂管機(jī)。
   多軸偏心傳動(dòng)形式的頂管機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是可以做到全斷面切削，但它的缺點(diǎn)是攪拌半徑太小，因而對(duì)土體攪拌是不充分的。正因?yàn)閷?duì)土體攪拌的不充分性，所以就不太容易把土倉(cāng)中的砂性土土攪拌成具有較好的塑性、流動(dòng)性和不透水性，這也就限制了它的應(yīng)用范圍。另外，它的刀架在切土過(guò)程中是在做平行移動(dòng)，每當(dāng)?shù)都芡伦銎叫幸苿?dòng)時(shí)，其反力就容易使頂管機(jī)整體往上臺(tái)。因此，在覆土層較淺的條件下施工時(shí)，會(huì)出現(xiàn)機(jī)頭上漂移的現(xiàn)象，方向控制起來(lái)比較困難。