頂管施工作業(yè)指導(dǎo)

發(fā)布時間：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)場布置圖
八、矩形頂管
九、施工現(xiàn)場的照片
一、頂管施工成功的關(guān)鍵要素：
    
頂管施工成功的關(guān)鍵要素取決于五個方面：
☆要詳細地了解地質(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；
☆制定周密的施工計劃；
☆有一支經(jīng)驗豐富的頂管施工隊伍。

隧洞工程本身帶有一定的未知數(shù)。頂管機又屬于典型的非標準設(shè)備，沒有適合任何地質(zhì)條件的
通用頂管機。所以，詳細而準確的地質(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，又取決于面對變化了的地質(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)狀況下的風險。
如果沒有頂管的施工經(jīng)驗和管理上的能力，面對這些風險，可能會造成投資費用的增加、工期
的延長甚至整個工程方案的變更，其損失巨大，這種實例在國內(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)展起來的一種鋪設(shè)地下管道的施工方法，是非開挖中的一種。由于它具有動拆遷少、交通影響小、施工速度快、施工質(zhì)量高等優(yōu)點，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工作井和一個接收井，借助油缸的推力，把頂管機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。
頂管施工按頂進距離的長短可分為普通距離的（≤200m）頂管、長距離的（200m～500m）頂管和超長距離的（≥500m）頂管。
頂管施工從所采用的不同的頂管機和不同的施工工藝可分為手掘擠壓式頂管、半機械式頂管和機械式頂管三大類。目前，普遍采用的大多是機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進行頂管施工，利用頂管機土倉內(nèi)的土壓力來平衡頂
管機所處土層中的土壓力和地下水壓力，且采用螺旋輸送機排土的一種頂管施工工藝。
優(yōu)點：
      1、棄土處理比較簡單，排出的土可以直接裝車運走，而不需要進行處理。
      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得簡單。
      6、施工后的地面沉降極小。
缺點：
      1、由于受到螺旋輸送機的制約，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，其長距離施工進度慢些。
      3、它沒有破碎功能。
四、泥水平衡頂管：

      泥水平衡頂管就是采用泥水平衡頂管機進行頂管施工，利用頂管機泥水倉內(nèi)的泥水壓力來平
衡頂管機所處土層中的土壓力和地下水壓力，同時利用排出的泥水來輸送棄土的一種頂管施工工
藝。

優(yōu)點：
      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：
      1、排出的泥水需進行二次處理，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、施工場地必須要有水源。
六、頂管施工組織管理（以泥水平衡頂管機施工為例）

1. 前期準備。
“頂管施工開始”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)場已完全具備了可以開始頂管施工作業(yè)的各種條件。
 “測量、放樣”這里的測量和放樣主要指的是須根據(jù)設(shè)計圖紙來確定頂管施工軸線和管道標高的實際走向，并做好標記。它不僅是施工，而且也是驗收的唯一標準。
“監(jiān)理復(fù)測”因為測量和放樣的重要性，所以必須強調(diào)要經(jīng)過監(jiān)理復(fù)測，并取得監(jiān)理工程師的書面合格認可以后，方可轉(zhuǎn)入到下一步工作。沒有監(jiān)理復(fù)測不得進行下一步工作。
“地面設(shè)備安裝：供電及電箱、起吊及其他設(shè)備、安全護欄、警示牌”地面設(shè)備安裝中的供電及電箱的安裝過程必須強調(diào)用電安全和安裝規(guī)范。由于管徑大、管節(jié)長、重量重，主要的起吊設(shè)備必須用行車。行車安裝好以后必須經(jīng)安全生產(chǎn)部門驗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要選盡量離噪音大、粉塵多的設(shè)備遠些，但又要便于觀察基坑內(nèi)動靜的地方。在安裝安全護欄之前，須在工作井周圍砌一圈約400～500mm高的矮墻，其作用有兩個：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固的安全護欄。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”工作坑布置時應(yīng)尊循由低到高、由固定到活動的布置原則：即先布置升降機、扶梯、排水坑、基坑導(dǎo)軌、測量儀架等。在基坑導(dǎo)軌安裝和臨時水準點布置完成后，須經(jīng)工地、公司和監(jiān)理三級復(fù)測。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高4米，寬度和主頂油缸縮回時的滑靴相齊的平臺。平臺可放置主頂油泵站、操縱臺等，上方要搭雨棚。如果是扶梯下井則用平臺把扶梯分開。
基坑導(dǎo)軌除按標高要求安放好外，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。機頭進入延伸導(dǎo)軌時外殼要墊高些，防止刀盤啃軌。
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。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。最后，再把主頂油缸一一安裝在主頂油缸架上。
“頂進用管準備”頂進用管在吊下到工作坑之前要做一些準備工作：如檢查鋼尾套有無變形、有無損傷，若有則必須矯正、修補。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、修補后接下來是粘貼木墊板和橡膠止水圈、管外壁打蠟。
3. 頂管機坑內(nèi)調(diào)試。
“頂管機坑內(nèi)調(diào)試” 頂管機放置在導(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，因為運輸過程中傾斜儀可能松動，所以，還要用水平尺測量一下頂管機的水平狀態(tài)，同時調(diào)整一下傾斜儀的讀數(shù)，使之與實際狀態(tài)保持一致。把頂管機推到刀盤距洞口約600mm左右停下，以利于破洞。
頂管機安裝好以后可通電進行聯(lián)機調(diào)試，因為刀盤的切削外徑比頂管機殼體大，所以要在頂管機的殼體前端與導(dǎo)軌之間臨時墊上20mm鋼板，防止刀盤在轉(zhuǎn)動時啃軌。試運轉(zhuǎn)正常后可準備破洞口。
“頂管機出洞”在破洞之前，必須要對洞口前方土體是否安全進行檢查。
當洞口破除以后，可開啟頂管機刀盤，用主頂油缸徐徐把頂管機推入洞中。若遇有加固的旋噴樁等則必須慢慢地推進。這過程也稱之為磨樁。
       在這一過程中應(yīng)該注意：是要慢慢地頂，需防止刀盤嵌入加固土中不轉(zhuǎn)而頂管機殼體旋轉(zhuǎn)。

頂管機出洞時是容易出安全事故的，對此必須要有足夠的認識和防備：
       第一，推進速度一定要慢，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；
       第三，各個操作崗位之間聯(lián)絡(luò)要暢通，周圍不應(yīng)有太大的噪聲；
       第四，除機內(nèi)操作必要的人員以外，不允許其他無關(guān)人員在井下；
       第五，除了注意防止頂管機旋轉(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”用注入潤滑漿來減少頂進管周邊的摩擦阻力，是頂管施工中一種可增加一次頂進距離、減小頂力、少用中繼間的最為經(jīng)濟的手段。
       目前，常用的潤滑漿材料有三類。
       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土為主，適當?shù)靥砑右恍┹o助材料，這一過程完全在工廠進行，使用時只需兌水即可。這種潤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，需仔細甄別。
       第三類是用膨潤土加上增粘劑、分散劑等在施工現(xiàn)場進行調(diào)配而成的。這種潤滑漿的性能最不穩(wěn)定，各項指標也不容易控制，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是調(diào)制比較簡單，調(diào)成以后的顆粒比較大，很適合于在砂礫中的頂管。但是，它的價格偏高，而且，到目前為止國內(nèi)還沒有成品出售。
       膨潤土的礦物學名稱叫蒙脫石，是由納米級的顆粒(10-11～10-9m)組成，故又稱其為天然納米材料。
我們重點推薦第二類潤滑漿材料。天然的膨潤土按化學成分可分為鈉基膨潤土和鈣基膨潤土兩大類。鈉基膨潤土無論是理化性能還是工藝性能都比鈣基膨潤土優(yōu)越許多：
       A、吸水以后的膨脹倍數(shù)大：鈉基膨潤土可吸收5倍于自身重的水，膨脹可達自身體積的15倍。而鈣基膨潤土膨脹僅為自身體積的3倍左右。即使經(jīng)過人工鈉化后的鈣基膨潤土的造漿率也只能達到18.0m3/t左右。
       B、陽離子交換量高。
       C、在水介質(zhì)中分散性好。
       D、膠質(zhì)價高。
       E、加熱穩(wěn)定性好等。
判別頂管潤滑漿注漿用膨潤土材料優(yōu)劣的最簡單辦法是拿同樣重量的材料，兌入10倍的水，經(jīng)過充分攪拌、膨脹以后，測它們的漏斗粘度，以大的為好。漏斗粘度一般應(yīng)不小與38秒。
漿液的調(diào)制也是一個極須引起重視的問題。調(diào)制漿液時，必須經(jīng)過充分攪拌。攪拌的方式可以用機械式的，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間以后，檢驗其可用與否的最簡單的辦法是：用一枝木質(zhì)鉛筆或樹枝插入，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。
“初始頂進”初始頂進包括：從頂管機推出洞口開始直到前三節(jié)鋼筋混凝土管子全部推進到位的這一全過程。當鋼封門或出洞口的擋土墻拆除以后，就可把頂管機刀盤開啟，再用主頂油缸徐徐把頂管機推入洞外的土中。
這一過程中應(yīng)注意防止刀盤嵌入土層中不轉(zhuǎn)而頂管機殼體旋轉(zhuǎn)，這時，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。這一過程應(yīng)該慢慢地推。
在頂管施工中，初始頂進是一個至關(guān)重要的階段，它的成敗將取決于整個頂管過程的成敗，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)計軸線頂進，不能讓頂管機爬高，也不能讓頂管機太低。
初始頂進中一般不允許用糾偏油缸進行糾偏。因為此時，頂管機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，如果這時糾偏，就會產(chǎn)生頂管機前殼體不動，而后殼體或后續(xù)管節(jié)在基坑導(dǎo)軌上做相反運動，根本達不到糾偏所要達到的預(yù)期效果。
如果初始頂進時一定非要糾偏不可，就只能用主頂油缸來進行糾偏。
初始頂進是頂管的協(xié)調(diào)初始階段，不僅要讓每一個作業(yè)人員熟悉自已的作業(yè)過程，而且要讓每一個作業(yè)人員學會與他人的配合過程。因此，在此階段的作業(yè)指導(dǎo)思想不是求進度，而是求協(xié)調(diào)好、控制好?？梢赃@樣說：初始頂進成功了，這段頂管的一半就成功了。
初始頂進也是頂管機及其附屬設(shè)備調(diào)試、走合的過程，也是設(shè)備帶負載調(diào)試的過程。
初始頂進還是核對本段頂管一些數(shù)據(jù)的計算與實際有無誤差的階段。

當頂管機推進到可以下第一節(jié)砼管的最小距離時，就應(yīng)把第一節(jié)砼管下到導(dǎo)軌上，并且把它與頂管機聯(lián)接成一體，再繼續(xù)往前推進。直到可下第二節(jié)砼管時才可停止推進，準備下管、聯(lián)接、再推進。當把第三節(jié)砼管推到位時，初始頂進也就完成了。
“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)詳細地記錄下來，作為“正常頂進”的操作依據(jù)。

5. 正常頂進。
“正常頂進”這是指初始頂進以后一直到管道與接收坑貫通的全部頂進過程。
“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。
“距進洞口50m須全線復(fù)測、校核”這是必須做的一件事，而且必須經(jīng)施工單位兩級測量、復(fù)核和現(xiàn)場監(jiān)理獨立測量以后再交換數(shù)據(jù)，看有無
誤差。如果有較小的誤差，糾正還來得及。
6. 施工人員安排。
每班需要配備的人員及其崗位職能：
班負責人（兼測量）1人，負責測量、記錄和質(zhì)量管理；
頂管機操作員（兼電工）1人，負責頂管機操作、工地電氣維修；
主頂油泵站操作員（兼機修工）1人，負責機械維修。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個人；
每班總共有12至13人。通常做法是兩班三運轉(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來進行頂管施工的。
由于矩形頂管斷面大、頂進距離短，所以多采用土壓平衡式施工。其優(yōu)缺點可參考土壓平衡頂管。
矩形頂管施工時，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，需用我公司專門設(shè)計的注泥泵進行輔助糾偏。
    3、加固區(qū)頂進與正常頂進的要進行區(qū)分。
常用矩形頂管機的形式有：
    1、多軸偏心傳動形式的矩形頂管機；
    2、行星齒輪傳動正方形刀盤及其組合的頂管機；
    3、多刀盤組合式矩形頂管機。
   多軸偏心傳動形式的頂管機的優(yōu)點是可以做到全斷面切削，但它的缺點是攪拌半徑太小，因而對土體攪拌是不充分的。正因為對土體攪拌的不充分性，所以就不太容易把土倉中的砂性土土攪拌成具有較好的塑性、流動性和不透水性，這也就限制了它的應(yīng)用范圍。另外，它的刀架在切土過程中是在做平行移動，每當?shù)都芡伦銎叫幸苿訒r，其反力就容易使頂管機整體往上臺。因此，在覆土層較淺的條件下施工時，會出現(xiàn)機頭上漂移的現(xiàn)象，方向控制起來比較困難。