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顶管施工技术交底大全
技术交底卡
单位：
中冶天工建设大唐电厂循环水取水工程项目经理部
工程名称（图号）
顶管工程F2301S-S0205
工程编号
052
交底部位
顶管安装
时间
2008/11/25
地点
项目部
交底人
参加人员
见附表
一、工程概况
1.1工程容简述
大唐电厂工程（下关电厂搬迁扩建2×660MW机组）取水工程顶管共有两根，左右平行并行穿过两道长江大堤，两管中心距离14.00m，顶管单根长度均为416.5m，管道规格为D3440×34mm，材质均为Q235-B.Z（镇静钢）。
两根顶管累计长度833m，总重量约2425t。
本工程循环水泵房的进水间兼做顶管工作井，顶管管道中心在循环水泵房进水间一侧的标高为-3.60m，在与沉管相接段一侧的标高为-4.80m，顶管自流引水坡度为2.88‰。
顶管顶进沿线管顶平均覆土厚度约7.7m。
根据施工图纸和地质报告，顶管顶进断面土层多为③淤泥质粉质粘土与粉土互层和④粉砂夹粉质粘土中。
1.2工程特点与难点
1.2.1顶管穿越两道长江大堤，工程条件较为复杂，必须确保顶管顺利顶进，确保管道不发生失稳变形，确保管道和两道长江大堤的安全。
1.2.2本次顶管单根距离长，管径大，属于大直径长距离顶管，且管道自身重量大，需要制定合理的施工工艺才能满足设计和国家现行规要求。
1.2.3本次顶管工程量大，工期紧，两根顶管必须在枯水期全部顶进完成，因此必须合理安排工期，并配备优良的施工装备和精练的作业队伍，力保工期。
1.2.4大唐电厂施工现场的质量、职业健康安全和文明施工管理要求高，现场应认真执行业主和监理的各项指令，确保各项强制性条文的顺畅实施，并保证工程符合达标投产各项要求之规定。
二、顶管施工
2.1工程进度目标：
定于2008年11月24日开工，2009年03月20日顶进结束。
2.2顶管施工机械安排
本工程确定使用一套局部气压平衡顶管机24小时连续作业。
顶管作业过程应严格控制地面沉降量，在长江大堤两侧设置一定数量的观测点，确保沉降量符合要求。
2.3施工工艺流程
顶管施工工艺流程图
2.4主要施工机具及配套设备
2.4.1工具头选用
本工程顶管要穿过两道长江大堤，顶进断面大都在淤泥质粉砂层中，且都在地下水位以下，顶管通过土层易液化，土体不够稳定，因此除采用泥水平衡护壁外，尚需辅以机械平衡措施。
根据以上沿线的地质情况结合以往类似工程的施工经验，顶进施工选用局部气压平衡顶管机。
其工作原理为：
随工具管的推进，网格平衡前方土体压力，同时气包送出压缩空气，通过局部气压平衡地下水压力，这样就减少了地面的沉降，同时用高压水枪冲刷网格泥土，排泥管不断将泥水和弃土的混和物排出泥水仓。
泥水仓要保持一定的气压，使网格在一定的气压下向前顶进。
2.4.2轨道及后座布置
在井下顶进轴线的后方，布置四台主千斤顶，分两列布置，主顶千斤顶为单冲程千斤顶，总行程为1.10m，主顶千斤顶每只最大顶力为4000kN；主顶支架上装有活动底架，顶进用的导轨上也装有活动底架，便于调整轴线。
将顶进管段安放在主千斤顶前面的导向轨道架上，管道的最前面是泥水平衡工具管。
导轨全长6.5m，顶管导轨两旁搭设平台，可放置顶铁、中转泥浆箱和灰渣泵以及配电箱、电焊机、主油泵车等。
顶管后座墙前放一块70mm厚的后座钢板，四只千斤顶紧靠在后座钢板上，安装要求与轨道坡度一致，并与工作井后墙密贴，如有缝隙要用砂浆或混凝土填塞密实，其允许垂直偏差为±3mm，四只千斤顶安装在支架上，支架与底板预埋件焊牢，千斤顶与顶管轴线的偏差以及前后水平差均应控制在±3mm以，千斤顶与顶管轴线的不平行度应控制在±3mm以，两只千斤顶之间设有测量平台，平台上安放有经纬仪和水准仪，用以检测顶管前进的偏差。
顶进设备安装之前，先进行顶进轴线的精确放样，轴线放好后，安装顶进后座；之后安装主顶装置和导轨；再之后搭设井的工作平台，安装其他设备；进行顶进设备的调试工作。
本工程顶管按2.88‰坡度进行，后座及轨道布置时其坡度同管道轴线。
后座布置时，充分考虑到墙体结构的允许受力，减少顶力对墙体结构的影响。
利用设置在工具头上的纠偏油缸，通过纠偏油缸不同角度的伸缩，实现坡度的调整。
2.4.3顶进系统
主顶机械装置采用西德生产的双作用油缸四只，该油缸行程1100mm，顶力为4000KN，油压50MPa。
主顶千斤顶合计顶力最大可达16000KN，四只油缸有其独立的油路控制系统，可根据施工需要通过主顶装置来辅助纠偏。
2.4.4出土系统
出土系统采用水力机械出泥方式，通过泥浆泵排入沉井旁1#泥浆池中，泥浆通过泵送至二道堤外2#泥浆池，再通过泵送至江边泥驳上，最后按照航道部门要求抛填至江心。
2.4.5中继环
本工程单根顶管长度为416.5m，根据施工经验和顶力计算，每根管道均需设置两只中继环，中继环位于工具管后50m和200m处，在顶进施工过程中,中继环的设置也可根据实际情况作适当调整。
中继环的行程为30cm，实际使用时不得超过25cm。
中继环通过联动装置控制，按设定的程序自动运行，在施工时也可改为手动控制，由人工操作。
2.4.6通风系统
为保证管操作人员具有良好的作业环境，管采用Φ48镀锌钢管输送经过空气净化系统过滤冷却的压缩空气通风，压缩空气经冷却器干燥除去部分水分，经空气滤清装置将空气净化，工地配置6m3/min的空压机2台。
通过2只6m3的气包供气。
2.5泥浆减阻
本工程顶管经过的主要土层为Ⅲ1灰黄～黄灰色淤泥质粉质粘土和Ⅲ1t灰色粉砂，该层土含砂量不均，局部较大，因此，在施工中，需根据实际情况配制触变泥浆。
顶进施工中，运用触变泥浆可以减小顶进阻力。
顶进时通过管道上的压浆孔，向管道外壁压入触变泥浆，在管道外形成一个泥浆环套，以减小管外壁与土体间的摩擦力，从而减小顶推力。
故在工具管尾部环向呈90°角布置三只压浆孔，在钢管节上每隔50m布置三只压浆孔，可根据实际情况布置在中继环处。
压浆原则是：
先压后顶，随顶随压。
工具管尾部压浆量控制在0.2m3～0.4m3，补压浆的次数及压浆量控制在0.1m3～0.2m3。
在穿越长江大堤下的管节预先加工8只压浆孔供环向加固大堤补浆之用。
触变泥浆由膨润土、水和CMC按一定比例混合而成，本工程要求泥浆比重在穿越长江大堤时适当加大。
触变泥浆的拌制要严格按照操作规程进行，泥浆拌好后应放置24小时方可使用，施工期间要求泥浆不失水、不沉淀、不固结，既要有一定的粘度，也要有良好的流动性。
压浆是通过储浆池外的压浆泵将泥浆压送至管道，经由压浆孔至管壁外的。
施工中在压浆泵、工具管尾部等处装有压力表，便于观察、控制和调整压浆的压力。
触变泥浆的用量主要取决于管道周围空隙的大小及周围土质的特性，由于泥浆的流失及地下水等的作用，泥浆的实际用量要比理论用量大得多。
实际压浆量一般可达理论值的4～5倍，但在施工中还要根据土质的情况、顶进状况、地面沉降的要求等做适当调整。
泥浆暂定配合比为：
膨润土:
水:
Na2CO3:
CMC=1:
（5~6）:
（20~30）:
（20~30）
触变泥浆指标表：
项次
项目
性能指标
检验方法
1
比重
1.1～1.15g/cm3
泥浆比重计
2
粘度
18～25s
500ml漏斗法
3
PH值
7～9
PH试纸
4
失水率
<25cm3/30min
失水仪
5
稳定性
≤0.02g/cm2
稳定性筒
合理的泥浆搅拌方法是保证泥浆质量的重要环节，该工程采用RM－2000型2m3泥浆搅拌机进行搅拌。
其搅拌程序为：
水（1.4m3）+Na2CO3+膨润土（搅拌3分钟）+CMC（增粘剂）+水（0.6m3，搅拌5分钟）=2m3新浆，投料是要严格按照以上顺序进行。
泥浆配置时，先配置两罐（4m3），然后进行取样检验，在确定泥浆性能参数合乎要求后，方可进行批量生产。
2.6洞口加固
顶管施工前出洞口采用石灰土分层夯实封堵，随沉井下沉时应封堵完成，侧用闷板封堵。
当顶管开始要顶进时，拆除预留洞的密封闷板，工具管头应与门洞尽量靠近，一旦将闷板抽出，顶管工具头应以最快的速度出洞顶进。
2.7工具管穿墙
工具管穿墙前需做好下列检查工作：
①工具管纠偏灵活，液压系统无渗漏。
②工具管调零正确。
③工具管调正好穿墙位置（管端允许稍稍向上，不能向下），主千斤顶顶住顶铁。
打开穿墙洞闷板，立刻将工具管顶进，从此开始，管道应连续顶进，直到穿墙止水安装完毕。
当工具管尾部将要出洞时，暂停顶进，安装穿墙止水，其中挡环、轧兰在工厂加工制作。
其安装顺序是：
首先安装挡环，接着绕5道盘根，再安装挡环和轧兰，最后焊卡马板。
完成上述工作后，管道继续顶进，借助顶进的力量，通过卡马板将盘根压紧，最后固定轧兰。
2.8顶进施工
本工程采用一只局部气压泥水平衡工具管，逐根顶进施工。
2.8.1顶进测量
本工程的两根顶管长度均为416.5m，引水管穿墙管起始处中心标高为-3.6m，设计的顶管结束处标高为-4.8m，其落差为1.2m，整根顶管坡度为0.288%，在这样坡度不大的情况下顶管，难度较小。
所以本工程的测量方法如下：
A．在沉井，测放顶管轨道时，其管道的坡度与顶管的轴线坡度一致，在顶管过程中使管道的前进方向与平顶相吻合。
B．由于顶管的轨道与设计轴线相吻合，可以相应的主顶千斤顶也进行轻微调整，使主千斤顶的顶力方向、轨道与设计轴线完全吻合。
以避免相互影响，影响顶管的施工质量。
C．井上测放轴线及由上面向井传递顶进方向。
D．在顶管过程中，采用全站仪进行全过程测量。
E．先在主顶力架测放一个测量平台。
F．测量平台上架设全站仪，将激光经纬仪的目镜的视准轴与顶管轴线吻合，同时将视准轴对准工具头光耙中心，然后将仪器固定，不再变更激光经纬仪视准轴方向。
进行全过程监测工具头行进路线。
G．顶管顶到规定距离，对所测的轴线、标高进行进一步的复测，发现问题及时进行纠正。
H．施工期间，在顶管经过的两道长江大堤上各设置7组位移、沉降观测点，每组6个测点，组织测量人员对位移沉降观测点进行观测记录，多测量、勤记录，一旦发现数据异常，应立即停止顶进，并采取有效应急措施。
J．管定向测量
按穿墙孔与接收孔的实际坐标进行测量放线，定出控制轴线，然后将控制轴线投影到工作井测量平台及沉井壁后方两个平台。
测量平台的标高应按管道设计标高及工具头测量点的位置来确定。
本工程工具管采用光靶接收系统，顶管测量采用激光束，具有相当高的精度，并在顶进过程中随时可掌握偏差情况。
由于采用激光束进行测量，精度高，因此在首次定向的基础上，中途进行2～3次复核，进洞阶段再作一次复核。
2.8.2顶进
工具管开始在工作井穿墙出洞后，就可进行正常的顶进施工，第一节钢管顶进结束后，缩回主顶千斤顶，拆除洞口处的管线，吊放下一节钢管节，焊接连接，再继续顶进。
排泥水管采用Φ108无缝钢管法兰连接，排出的泥水比例一般为1:
8的泥浆浓度，泥水由吸泥设备，通过排水管道送至地面的泥浆池。
顶进施工必须进行同步压浆，以降低摩阻力。
顶进过程中需根据地质报告计算顶管正面的主动土压力和水压力，通过控制排泥速度或顶进速度，使搅拌室的泥水压力较正面的主动土压力和水压力之和大20Kpa以上，以保持挖掘面土体的稳定，减少对土体的扰动和损失。
泥水仓的泥水压力由安装在隔板上的压力计测定。
在穿越长江大堤时，应严格控制施工参数，控制大堤的累计沉降量小于30mm。
2.9顶管管节间焊接连接及防腐
本次顶管管段长度主要为6.6m段，各管节之间采用手工电焊连接。
焊接前应对焊缝及其两侧母材表面进行清理，需除锈、割渣、去油污，以防止焊接缺陷产生。
后接钢管与前一节钢管对接安放时应对齐，紧密贴靠并将后一节钢管固定。
施工时钢管外侧同时施焊，焊条采用E4316焊条，直径为Φ4.0~Φ6.0mm，由专业焊工分层施焊。
焊缝外观应饱满、平顺，无气孔、夹渣等缺陷，部按比例进行超声波探伤，其合格等级应为现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法及质量分级法》（GB11345）B级检验的Ⅲ级。
焊接完成并经冷却后，进行安装焊缝防腐。
防腐采用快干型环氧树脂涂料，涂层干膜厚度≥1mm，表干时间5分钟左右，30-60分钟强度满足顶管要求。
顶管管道防腐涂层的卫生安全性均应符合现行标准《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全评价标准》的有关要求。
2.10收尾
顶进到设计位置后，将管道所有机械设备拆除并迅速撤出，工具头暂时留在里面，待水下沉管开挖时，由潜水员进行水下冲泥后进行水下割除，在水下气割前顶管的管道要注水，工具头的电气部分要拆除并密封，切割后起吊上船并运走。
同时在工作井一端将管道口用闷板暂时封死，工程投入运行前再拆除。
顶进管道允许偏差（mm）
项目
允许偏差mm
轴线位置
50
管道底高程D≥1500
+40-50
相邻管间错口
≤2
2.11泥浆使用和管理
本工程主要在粉砂层和粉土层中顶进，泥浆的使用和管理是工程的关键，因此应选用合适的泥浆质量。
顶进施工前要做泥浆配合比试验，找出适合于施工的最佳泥浆配合比。
2.11.1泥浆制作设施
其规模是根据泥浆制作和现场处理能力确定的，其设施布置在场地，包括泥浆存储池、泥浆制作材料存放平台和泥浆搅拌机。
建一座4.0m*2.0m*1.2m泥浆池，泥浆池底板下铺100mm厚碎石，上面浇筑150mm厚C25砼，池壁240mm厚砖墙、M5水泥砂浆砌筑，墙面用1：
2水泥砂浆抹面压光。
池有搅拌机，可以按要求随时搅拌。
2.11.2泥浆使用
泥浆的作用在于维护管道外壁的稳定，本工程施工所用泥浆要求粘度适当、比重合理、稳定性好、过滤失水量小，泥皮形成时间短且薄而又有韧性。
顶进中应根据不同土层情况，选用合适的泥浆比重、粘度等指标。
2.11.3泥浆管理
泥浆的好坏影响到整个顶进过程，施工过程中必须对泥浆进行严格管理，为此必须做好以下工作：
a:
泥浆在存放过程中要不断地搅拌循环泥浆，使之保证流动状态，使泥浆不致产生沉淀和离析。
b:
由专职检查人员每天按规定时间对泥浆池泥浆进行检查。
规定：
每天检查不少于两次，现场一般检查两个指标：
比重、黏度和胶体率。
泥浆技术指标：
比重：
1.10～1.16左右；胶体率：
98%以上；
粘度：
18～22s；PH值≥8.5
c:
在容易产生泥浆渗漏的土层中施工时，应适当提高泥浆粘度（可增加适量的CMC），增加泥浆的储备量，当发生泥浆渗漏时，及时堵漏和补浆，使孔泥浆液面保持正常高度。
三、顶管施工技术保证措施
3.1工具头顶进
在沉井下沉之前，要求在穿墙管充填经过分层夯实的黄粘土与干石灰粉的拌合物，夯实的拌合物在工具管穿墙时起临时止水作用，沉井下沉时要尽量减少坍方，在穿墙管一侧如有塌方则应回填粘性土，且不要混有杂物。
3.2顶进测量
管道在顶进过程中，测量员要随时观测工具管的偏差情况，及时提供数据以指导纠偏，测量员应至少每顶进一块顶铁的距离就测量一次工具管的偏差情况，偏差较大时应加密测量次数，应注意测量校核并做好记录。
测量定位用全站仪、经纬仪、水准仪及控制质量监测设备需鉴定合格。
3.3顶进纠偏
工具头在顶进过程中由于受不均匀外力的作用，头部会产生偏离轴线现象，因此在顶进过程中需经常对工具管加以纠偏，纠偏角度一般不大于0.5度，最大不得超过1度。
应贯彻“勤测勤纠，小角度纠偏”的原则，每次纠偏角度应保持10"～20"之，不得大于0.5度。
在确定纠偏角度及方向时应认真分析顶进曲线、土质情况以及纠偏压力表，紧锁压力表的变化情况，尤其应注意顶进轨迹变化的速率情况。
严禁在主千斤顶停顶的情况下进行纠偏，严禁大角度纠偏并严格按照操作规程进行操作，纠偏前后应按规定及时准确地做好各项原始记录，纠偏时要防止工具管发生扭转，一旦出现类似情况采用偏心压重法纠扭。
3.4穿越江堤的沉降控制措施
长江大堤为重要构筑物，关系到人民生命和财产安全，因此，在顶管穿越长江大堤时，必须对长江大堤进行严格的沉降控制，施工前应在业主的协调下，与有关水利部门办理好相关手续，了解相关规定和资料的情况下进行施工。
①引水顶管在穿越大堤时,应采取措施控制大堤的沉降，保护大堤的安全，应设置一定数量的沉降、位移观测点，施工期间对沉降观测点进行观测记录，建立大堤安全报警系统。
在顶管穿堤阶段，测量频度为每天二次，遇有特殊情况可再加大观测频次。
②在过大堤前的一段顶管就开始收集数据，摸索规律：
a.顶进速度与沉降关系，b.顶管出土与沉降关系。
③当前、后两次测量发现监测点中有位移、沉降突变大于20mm的情况时，应立即停止作业，发出警报，待有关施工技术人员检查分析原因后，才能继续顶进作业，不得冒然顶进。
④在顶管顶进过程中，应及时观察搅拌室的土体压力，按照方案设计的压力指导操作。
⑤顶管穿越长江大堤时，严格控制顶进速度，严禁超挖。
⑥穿大堤及穿堤前、后各5米围，工具管禁止纠偏。
⑦事先在大堤部分管段适当加密注浆孔，一旦沉降大，即可多注泥浆来控制沉降。
⑧大堤上随时准备抢险队伍及相应的注浆设备等。
3.5材料控制
严格执行成品、半成品和原材料验收管理制度，按规格、品种分类挂牌堆放。
作好材料进场记录、质保书及外观质量检查，原材料复试。
严格杜绝使用不合格产品。
四、质量与材料技术控制措施
4.1质量技术控制措施
4.1.1顶管管道不得有泥土、建筑垃圾等杂物。
4.1.2顶管在纠偏过程中，应勤测量，多微调，每项纠偏角度应保持10"～20"，不得大于0.5°。
4.1.3测量定位用经纬仪、水准仪及控制质量监测设备须经检定合格。
在使用周期的计量工具按二级计量标准进行计量监测控制。
4.1.4施工基准量测选派经验丰富的资深工程师和责任心强的测量工进行。
轴线定位桩须标志明显严格保护，并定期由专业测量单位进行成果校核，测量数据及时报送监理工程师，虚心听从监理指导。
4.1.5焊接设备完好，接地要好，经常检查，使其处于良好的工作状态。
4.1.6焊工持证上岗，工具配备齐全，操作平台搭设牢固，并做好防护。
4.1.7施焊前对坡口进行检查、清理，使坡口处无锈蚀、水分、杂物等。
当不符合要求时，应经修整合格后方可施焊。
4.1.8严格按工艺规要求进行焊接，控制好焊接电流和电压。
4.1.9雨天禁止露天施焊。
4.1.10检验人员严格按规规定对焊接质量进行检查、控制，确保焊缝的外形、尺寸符合规要求，对二级焊缝进行部质量检测，使其符合规规定。
4.1.11焊接时焊工应遵守焊接工艺，不得自由施焊。
4.1.12焊缝外形尺寸应符合现行国家标准《钢结构焊缝外形尺寸》的规定。
4.1.13焊接现场应注意：
阴雨天、风口处的保护措施，焊接部位，施焊时不得淋雨、冷风吹等，可用搭设雨棚等措施加以保护。
4.1.14焊接结束后应自检，不能有咬边、气孔、收弧坑等焊接缺陷，焊接后，焊工应清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅物，检查焊缝外观质量。
检查合格后应在工艺规定的焊缝部位打上焊工钢印。
4.1.15每一焊道熔敷金属的深度或熔敷的最大宽度不应超过焊道表面的宽度。
4.1.16同一焊缝应连续施焊，一次完成；不能一次完成的焊缝应注意焊后的缓冷和重新焊接前的预热。
4.2材料控制措施
4.2.1加强材料质量控制，凡工程需用的成品、半成品、构配件及设备等严格按质量标准采购，各类施工材料到现场后必须由专职质检员和试验员组织有关人员进行抽样检查，发现问题采取退货措施。
4.2.2材料供应部门必须提供所有所供应产品的合格证，按规程要求进行抽样复试工作。
质量管理人员对提供的产品进行抽查监督，凡不符合质量标准、无合格证明的产品一律不准使用，并采取必要的封存措施，及时退场。
4.2.3顶管管节：
管道尺寸规格，特别是管口圆度等应符合规要求，如有管口变形量超标等缺陷应退回上道工序，经返修处理合格后方可交付顶管顶进。
4.2.4焊接材料：
安装焊缝焊接所用焊条为E4316，焊接材料必须是合格产品，有质量证明书，焊条药皮完好，焊芯无锈蚀状况，焊接时随领随用，不使用药皮脱落、焊芯生锈、潮湿的电焊条。
4.2.5焊条的储存和保管应按JB3223-83《焊条质量管理规程》的规定执行。
4.2.6焊条使用前严格按使用说明书的规定进行烘干，存放在干燥的地方以防止受潮生锈。
焊材有专人负责保管、烘干和发放，并有详细的记录。
4.2.7烘干后的焊条保存在100—150ºC的恒温箱，随取随用；每位焊工备有保温筒，使用过程中保温筒通电加热，焊条用一根取一根。
焊条烘干后在保温筒超过4h后应重新烘干，烘干次数不宜超过两次。
4.2.8触变泥浆的各项技术指标应符合相关规定。
附表顶管工程技术交底学习签到单
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