普通顶管.docx

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普通顶管

普通顶管施工工艺标准

1适用范围

本标准适用于钢筋混凝土管顶管的施工，可供其他类似工程参考使用。

2施工准备

2.1材料准备

方木、大板、工字钢、铁路钢轨、钢筋混凝土成品管材（钢筋混凝土企口管和双插口式）、橡胶垫、钢套环、密封胶、油麻、石棉、膨润土、水泥（少量）等。

2.2机具设备

2.2.1主要设备：

卷扬机、滑轮、电焊机、气焊设备、顶镐、液压油泵、压浆泵、泥浆封闭设备（前封闭管、后封闭圈）、调浆设备（拌合机及储浆罐）、泥浆泵（或空气压缩机、压浆罐）、输浆管、分浆罐、喷浆管及触变泥浆设备等。

2.2.2辅助设备：

吊管架、工作平台、棚架、横铁、立铁、顶铁、导轨、测量仪器等。

2.2.3工具：

铁锹、水平尺、钢尺、锤球、小线、出土小车等。

2.3技术准备

2.3.1认真做好现场调查，详细了解地质资料及地下管线、交通运输、水源、电源、排水条件，制定相应的技术措施。

2.3.2认真审核图纸，参加图纸会审。

编制施工方案，报有关部门审批。

2.3.3测量接桩、验桩、补桩、拴桩，引测施工平面控制点、水准点。

2.4作业条件

2.4.1施工占地范围内拆迁到位，地下管线已查明，并采取改移或加固措施，工作坑范围内地上、地下障碍物清理完毕。

2.4.2临时道路畅通，场地平整，水、电已安装完毕。

2.4.3地下水位在工作坑底0.5m以下（可降水）。

2.4.4全部设备经过检查，并经试运转确认正常。

3操作工艺

3.1工艺流程

3.2操作方法

3.2.1测量放线：

使用全站仪或经纬仪放出工作坑开挖边线，用水准仪测出工作坑现况地面标高，计算开挖深度。

3.2.2工作坑、接收坑制作

3.2.2.1确定顶管工作坑位置，且符合下列要求

1）一般选在设计图中管道的井室位置。

2）工作坑处应便于设备、材料运输及下管、出土、排水，并具备有少量堆放管材及暂存土的场地。

3）单向顶进，顶管段两端条件相近时，工作坑宜选在管线下游。

4）工作坑距铁路路基、公路路基较近时，必须保证足够的安全距离或有采取加固措施的条件。

5）工作坑应选择在地下管线较少部位。

3.2.2.4有地下水时，根据管道埋深、土质类型、地下水深，采用轻型井点或管井降水方法。

3.2.2.5根据检查井尺寸、工作面宽度、现场环境、管底高程、地下水位及支撑材料规格、管径、管长、顶管机具设备规格、顶力、下管及出土方法等条件确定顶管工作坑的开挖断面。

1）工作坑应有足够的工作面，一般坑底尺寸按下式计算：

底宽B=D１+2S+2C（3.2.2.5-1）

底长L=L１+L2+L3+L4+L5（3.2.2.5-2）

式中B—工作坑底宽（m）；

L—工作坑底长（m）；

S—管两侧操作宽度（m），一般为每侧1.2~1.6m；

C—撑板厚度（m），一般采用0.2m；

D1—管外径（m）；

L1—管顶进后，尾部压在导轨上的最小长度，顶钢筋混凝土管取0.3~0.6m；机械挖土、挤压出土及管前使用其他工具管时，工具管长度如大于上述铺轨长度的要求，L1应取工具管长度；

L2—管节长度（m）；

L3—出土工作间长度，根据出土工具而定，宜为1.0~1.8m；

L4—液压油缸长度（m）；

L5—后背所占工作坑长度，包括横木、立铁、横铁，取0.85m。

2）工作坑深度应符合下式：

H1=h1+h2+h3（3.2.2.5-3）

H1=h1+h2（无基础及垫层时）

式中：

H1—顶进坑地面至坑底的深度（m）；

h1—顶进坑地面至坑底的深度（m）；

h2—管道外缘底部至导轨底面的高度（m）；

h3—基础及其垫层的厚度，不应小于该处井室的基础及垫层厚度（m）。

3）根据土质、地下水位、支护方法、坑底尺寸、工作坑深度确定上口尺寸。

工作坑纵断面3.2.2.6-1

3.2.2.6工作坑内的布置：

一般工作坑内的布置参见示意图3.2.2.6-1

3.2.2.7工作坑支护

1）工作坑支护形式根据开挖断面、管底高程、土质条件、地下水状况及总顶力等进行施工设计确定，且符合下列要求：

a工作坑支撑宜形成封闭式框架，矩形工作坑四角设斜撑。

b工作坑开挖深度到达方案支护位置及时支撑。

c根据场地环境采用钢木支护、锚喷混凝土支护等方法。

2）工作坑土方通常采用人工挖土，吊车配合。

3）在挖至地面以下0.5m时，设第一道锁口圈梁，以下每挖1.5m~1.8m设一道圈梁。

3.2.2.9如有上层滞水，护壁墙面上应埋设引水管。

3.2.2.10后背制作与安装

1）核算后背受力宽度，应根据需要的总顶力，使土壁单位宽度内受力不大于土壤的总被动土压力。

a后背每米宽度上土壤的总被动土压力（kN/m）可按下式计算：

（3.2.3.10-1）

式中：

P1—总被动土压力（kN/m）；

r—土壤的重度（kN/m3）；

h—后背原状土的高度（m）；

—土壤的内摩擦角（°）；

C—土壤的粘聚力（kN/m2）。

b顶管的顶力可按下式计算，

（3.2.3.10-2）

总顶力经验公式（钢筋混凝土管）：

P=nGL（3.2.3.10-3）

式中P—计算总顶力（KN）；

G—管子单位长度管体自重（KN/m）；

L—顶进管总长度（m）；

n—土质系数。

当土质为粘土及天然含水量较小的亚粘土，管前挖土能形成土拱者，n可取1.5～2。

当土质为密实的砂土及含水量较大的亚粘土，管前挖土不易形成土拱，但塌方尚不严重时，n可取3～4。

c.根据P1、P2估算出后背墙宽度B，使B×P1>P2。

d.当采用原土作后背时（后背墙土质为粘土、粉质粘土），后背长度（支撑后背墙原土的最小厚度）可采用公式3.2.3.10-3核算：

（3.2.3.10-3）

式中：

L—后背长度（m）；

P2—顶管需要的总顶力（kN）；

B—后背受力宽度（m）；

La—附加安全长度（m），砂土可取2；亚砂土可取1；粘土、亚粘土取0。

因后背墙要受顶管过程中的最大反力，故应有足够的坚固性、稳定性。

原土后背墙的许可顶力值，可由上式3.2.3.10-1计算决定。

原土应有足够的高度、宽度和长度，一般长度不应小于7m（工作坑后背墙附近的管沟不要开挖），保证后背墙稳定。

2）采用原土作后背时，后背墙的安装应符合下列要求：

a后背土壁铲修平整，并使壁面与管道顶进方向垂直。

b后背墙宜采用方木、型钢、钢板等组装，组装后的后背墙应有足够的强度和刚度，其后背墙底应低于工作坑底不小于0.5m。

c后背土体壁面应与后背墙紧贴，孔隙用砂石料填塞密实。

d后背墙安装时，紧贴土体的后背材料（型钢、预制后背、方木等）应横放，在其前面放置立铁，立铁前放置横铁。

3）当工作坑过长，不能用原土作后背时，应采用结构简单、稳定可靠、就地取材、拆除方便的人工后背墙。

4）利用已完成顶进的管段作后背时，顶力中心宜与已完工管道中心重合，顶力应小于已顶完管道的抗顶力。

后背钢板与管口间应垫缓冲材料，保护管口不受损伤。

3.2.2.11坑底基础处理

1）根据基底情况，可选择原土基础、砂砾基础或混凝土基础。

2）工作坑坑底四周设排水沟，角部设集水坑。

3.2.2.12接收坑开挖支护同工作坑。

3.2.3设备安装与调试

3.2.3.1导轨安装

1）导轨宜采用铁路钢轨。

2）在基础上铺设枕木、安装导轨。

导轨用道钉固定于枕木上，两导轨之间用拉杆控制导轨中距，拉杆间距1.5m～2m。

3）导轨轨面应高于该处管道外底的高程，其坡度应与管道坡度一致。

两导轨应平行、等高。

4）枕木截面不小于150mm×150mm。

5）两根导轨应顺直，内距按下列公式3.2.3.1计算：

（3.2.3.1-1）

式中：

A0—两导轨中距（mm）；

A—两导轨上部的净距（mm）；

a—导轨的上顶宽度（mm）；

D—管外径（mm）；

h—导轨高度（mm）；

e—管外底距枕木面的距离（一般为10～25mm，有拉杆时e>0.5h）。

导轨安装图3.2.3.1-1

3.2.3.2工作平台安装

1）顶管工作坑开挖与支护完成后进行工作平台安装。

2）工作平台承重主梁根据静载、活载及其他附加荷载计算选用，主梁两端伸出工作坑外，一般不小于1.2m并放于枕木上。

3）平台开口的长度宜大于管节长度0.4m，宽度宜大于管外径0.4m。

4）根据顶进设备和混凝土管的重量，选择起重设备，并确定竖向提升和水平运输的支撑架形式。

5）起重支架安装在锁口圈梁上，宜与防护棚结合成一体，并安装牢固。

6）工作坑必须设置有护栏的工作钢梯。

3.2.3.3顶铁安装

1）顶铁一般采用铸钢件或型钢焊接成型，具有足够的刚度，顶铁上需有吊环（吊孔）及锁定装置。

2）顶铁放置在管道两侧，且顶铁中心线应与管道中心线平行、对称直顺。

3）更换顶铁时，先使用长顶铁，以减少顶铁连接次数。

4）顶铁与管口之间安装缓冲衬垫。

在顶力作用下，管节承压面应力接近设计顶镐压力强度时，应使用U形或环形顶铁等工具，减少管节承压面应力。

3.2.3.4顶进设备安装

1）安装前应对高压油泵、千斤顶、液压管路控制系统、压力表等进行检查标定，设备完好方可安装。

2）根据顶管坑的施工设计，安装高压油泵、管路及控制系统。

油泵设置在千斤顶附近；油管应顺直、转角少；油泵应与千斤顶相匹配，并应有备用油泵；油泵安装完毕应进行试运转。

3）千斤顶的油路应并联，每台千斤顶应有独立的进油、退油控制系统。

4）千斤顶受力中心宜位于管口总高的1/4左右处，且不小于组装后背高度的1/3。

5）千斤顶宜固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点应在管道中心的垂直线上。

6）当千斤顶多于一台时，宜取偶数，且其规格宜相同；当规格不同时，其行程应同步，并应将同规格的千斤顶对称布置。

7）对全部设备进行检查并经过试运转合格方可开始顶进。

3.2.5拆除洞口封门

3.2.5.1机头及首节管空顶就位后，拆除洞口封门。

3.2.5.2采用钢木支架、立板密撑时，应采取措施保持洞口上方支撑稳固。

3.2.5.3采用沉井、地下连续墙，应先拆除内侧的临时封门，再拆除井壁外侧的封门或其他的封堵措施。

3.2.5.4在不稳定土层中顶管时，封门拆除后应将工具管立即顶入土层内。

3.2.5.5应有防止流动性土或地下水由洞口进入工作坑的措施。

3.2.6管道顶进

3.2.6.1顶进前应按设计要求检查导轨的中心线、坡度、高程。

3.2.6.2下管就位：

第一节管下到导轨上，测量管子的中心、前端和后端的管底高程，确认安装合格后方可顶进。

第一节管顶进方向与高程的准确，是保证整段顶管质量的关键。

3.2.6.3管前挖土：

1）在一般顶管地段，土质良好，可超越管端开挖300~500mm；在土质不好的地段，最大不得超过管端300mm。

2）在铁路道轨下不得超越管端以外100mm，并随挖随顶，在道轨以外最大不得超过300mm，同时应遵守其管理单位的有关规定。

3.2.6.4在土层比较稳定得情况下，管顶以上最大超挖量宜控制在15mm以内，管道下部135°范围内不得超挖。

3.2.6.5安装管帽：

在土层松散或有流砂的地段顶管时，为了防止土方坍落，保证安全和便于挖土操作，在第一节管前端可安装管帽（帽檐伸出的长度取决于土质）。

将管帽顶入土中后便可在帽檐下挖土。

3.2.6.6顶进

1）顶进开始时，应缓慢进行，待各接触部位密合后，再按正常速度顶进。

2）启动千斤顶顶进第一节管，千斤顶行程到达允许长度时，复位千斤顶，加垫顶铁后复顶。

第一节管顶入工作面后，预留300mm左右在导轨上，与第二节管接口，第二节管在导轨上就位后，即可续顶。

3）初始顶进5~10m范围内，增加测量密度，当首节管超过允许偏差（轴线位置3mm、高程0～＋3mm）时，采取纠偏措施。

4）顶进中若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顶进，回镐时油路压力不得过大，速度不得过快。

5）将挖出的土方用小车运出管外至工作坑，再用电葫芦将土运至地面。

6）顶进应连续进行，中途不宜停止作业。

在顶进过程中遇到下列情况时，应暂停顶进，并应及时处理：

a工具管前发生塌方或遇到障碍物；

b后背倾斜或严重变形；

c顶铁发现扭曲迹象；

d管位偏差过大，且校正无效；

e顶力超过管端的允许顶力；

f油泵、油路发生异常情况；

g接缝中漏泥浆。

7）对顶施工时，在顶至两管端相距约1m时，宜从两端中心掏挖小洞，使两管能通视，校核两管中心线及高程，进行纠偏、对口。

8）测量与纠偏

a工作坑内的测量控制点应设在不易扰动、视线清楚、方便校核、易于保护处。

b第一节管进入土层过程中，每顶进300mm，测量不应少于一次；管道进入土层后正常顶进时，每顶进1000mm，测量不应少于一次，纠偏时应增加测量次数；每段顶完后，应在每个管节接口处测量其轴线位置和高程；有错口时，应测出相对高差；测量记录应完整、清晰。

c顶管纠偏应在顶进过程小角度逐渐纠偏，可采用挖土法、支顶法等纠偏方式。

3.2.6.7当现有设备顶力不足采用中继间时，应符合下列规定：

1）中继间千斤顶的数量应根据该段单元长度的计算顶力确定，并应有安全储备；

2）中继间的外壳在伸缩时，滑动部分应具有止水功能；

3）中继间安装前应检查各部件，确认正常后方可安装；安装完毕应通过试运转检验合格后方可使用；

4）中继间的启动和拆除应由前向后依次进行；

5）拆除中继间时，应有对接接头措施；中继间外壳若不拆除时，应在安装前进行防腐处理。

3.2.7注触变泥浆

3.2.7.1顶进过程中，在管节四周注触变泥浆，减少摩擦阻力和防止土层坍塌。

3.2.7.2触变泥浆的配置主要是由膨润土、外加剂、水充分搅拌而成。

调整纯碱用量，使浆液PH值控制在8—10。

外加剂主要有纯碱、烧碱、氨盐、高效润滑剂、防塌剂等，根据实际情况选择品种及掺量。

3.2.7.3注浆孔的布置宜按管道直径的大小确定，每个断面可设置3～5个，均匀布置，并具备排气功能；相邻断面上的注浆孔可平行布置或交错布置。

3.2.7.4注浆前，通过注水检查注浆设备，确认设备正常后方可灌注。

3.2.7.5注浆用注浆泵进行。

输浆管宜用钢管或高压胶管，布设至注浆孔口，每个注浆孔宜安装阀门。

注浆遇有机械故障、管路堵塞、接头渗漏等情况时，经处理后，方可继续注浆。

3.2.7.6注浆压力从0.1MPa开始加压，在注浆过程中的注浆流量、压力等施工参数，应按减阻及控制地面变形的量测资料调整。

3.2.7.7注浆通常从顶管的第一节向后进行，待顶进数米后，改从后端依次向前进行补浆。

3.2.7.8注浆量宜按管道与周围土层之间月牙形间隙的1~2倍估算。

顶进结束后，应进行触变泥浆的置换（背后注浆）：

a可采用水泥砂浆或粉煤灰水泥砂浆从注浆孔注入；

b拆除注浆孔管后，应用水泥砂浆将注浆孔封闭严密。

3.2.8管道接口

3.2.8.1管道接口方式分为平口和企口，一般宜采用企口管。

3.2.8.2管节未进入土层前，接口外侧应垫麻丝、油毡或木垫板等材料，防止接口漏浆。

管口内侧应留有10～20mm的空隙；顶紧后两管间的孔隙宜为10～15mm；

3.2.8.3管节入土后，管节相邻接口处安装滑动橡胶圈时，应使管节接口位于滑动橡胶圈的中部，并将滑动橡胶圈与管道间的缝隙用木楔塞紧。

3.2.8.4顶管结束后，管道接口的内侧间隙可采用石棉水泥或水泥砂浆密封。

填塞物应抹平，不得凸入管内。

3.3季节性施工

3.3.1雨期施工

3.1.1工作坑应搭设防雨蓬，工作坑内设集水坑，防止雨水进入管道内。

3.1.2在工作坑四周设临时围堰，采取有效排水设施，防止雨水流入工作坑内。

3.2冬期施工

3.2.1为了防止泥浆冻结，进入冬季要在坑内增加排水设施，确保施工坑内排水通畅。

3.2.2在所有露天设备上部支搭遮风棚，棚外盖草垫。

3.2.3在泥浆中添加食用盐等防冻剂。

4质量标准

4.1基本要求

4.1.1工作坑应质量检查

4.1.1.1工作坑支护牢固，形成封闭式框架。

4.1.1.2两根导轨应直顺、平行、等高、安装牢固，其纵坡与管道设计一致。

4.1.1.3后背墙壁面与管道顶进方向应垂直。

4.1.2管道质量检查

4.1.2.1管材的品种、规格、外观质量、强度等级必须符合设计要求，并具有出厂合格证及试验报告单。

滑动橡胶圈应符合设计要求，具有出厂合格证。

水泥、膨润土应有产品合格证和出厂检验报告，进场后应取样试验合格。

4.1.2.2接口必须密实、平顺、内侧表面齐平，滑动橡胶圈中心应对正管缝、不脱落，填塞物应密实。

4.1.2.3管内不得有泥土、石子、砂浆、砖块、木块等杂物。

4.1.2.4顶铁与导轨、管口、顶铁之间的接触面不得有泥土、油污。

顶铁的允许连接长度，根据顶铁的截面尺寸确定。

当采用顶铁截面为200mm×300mm时，单行顺向使用的长度不得大于1.5m；双行使用的长度不得大于2.5m，且应在中间加横向顶铁相连。

4.2实测项目允许偏差

4.2.1顶管工作坑及设备允许偏差见表4.2.1

顶管工作坑及设备允许偏差表4.2.1

项目

规定值或允许偏差（mm）

检验频率

检验方法

范围

点数

工作坑每侧宽度、长度

不小于设计规定

每座

2

用尺量

后背

垂直度

0.1%H

每座

1

用垂线与角尺量

水平与中心线偏差

0.1%L

1

导轨

坡度

0.1%L

每座

1

用水平仪测

中心位移

左3以内；右3以内

1

用经纬仪测

注：

表内H为后背的垂直高度（单位：

m）；L为后背的水平长度（单位：

m）。

4.2.3导轨允许偏差

导轨高差允许偏差2mm，导轨内距允许偏差为±2mm；中心线允许偏差为3mm，顶面高程允许偏差为0~3mm。

4.2.2顶管允许偏差见表4.2.2

顶管允许偏差表4.2.2

项目

允许偏差（mm）

检验频率

检验方法

国家标准

企业标准

中线位移

D＜1500

≤30

≤30

范围

1

用经纬仪测量

D≥1500

≤50

≤50

每节管

管内底高程

D＜1500

+30

-40

+10

-20

每节管

1

用水准仪测量

D≥1500

+40

-50

+20

-30

每节管

用水准仪测量

相邻管间错口

D＜1500

≤10

≤10

每个接口

1

用尺量

D≥1500

≤20

≤20

对顶时管子错口

≤50

≤30

≤30

1

用尺量

注：

1.管内底高程如管径＜1500mm的最大超差超过100mm；管径≥1500mm的最大超差超过150mm时，均应返工重做；

2.表内D为管径（mm）。

5成品保护

5.1施工过程中保护好现况管线。

5.2现场运输、存放和施工过程中严禁磕碰管口，防止管口破损。

5.3同一顶坑向相反方向顶进时，先顶距离长管段，后顶距离短管段，用顶完管段做后背时，应在管端加护铁，保护管口。

5.4控制注浆压力，以免破坏管道。

6应注意的质量问题

6.1在顶进过程中及时进行管前挖土、土方外运和管道顶进，使顶力控制在额定范围内。

6.2对管道中线、高程监测控制点定期复测，每周不少于两次。

6.3顶进过程中对管线高程及中线及时复测，复测前，确保测量仪器对中及前视方向正确。

6.4为防止管端破损，顶管纠偏应在顶进过程小角度逐渐纠偏。

6.5为防止管接口渗漏，在吊装过程中应采用专用吊具，严禁用钢丝绳直接套入管口吊运，以防损坏管口及钢套环。

6.6为防止管节飘移，在软土层中顶管时，可将前3~5节管与工具管连成一体。

6.7为防止地面沉降应严禁超挖，顶进完成后对管道周围及时注浆加固。

7质量记录

7.1材料出厂合格证及检测报告

7.2部分材料的取样复试报告单

7.3工程定位测量记录和测量复核记录

7.4地基钎探记录

7.5隐蔽工程检查记录

7.6管道顶进施工记录

7.7注浆检查记录

7.8单位工程质量评定表

7.9分部工程质量评定表

7.10工序质量评定表

8安全、环保措施

8.1安全措施

8.1.1工作坑四周及工作平台孔口必须安装安全护栏，要设置牢固、安全的钢质爬梯方便工作人员上下工作坑。

8.1.2垂直起重运输设备安装前，必须对卷扬机、电动葫芦、手动葫芦等起重设备进行全面检查，设备完好，方可安装，安装后必须进行试吊，吊离地面100mm左右时，检查重物、设备安全后，方可进行吊装作业。

8.1.3起重设备必须由专人检验、安装，操作人员必须持证上岗并遵守安全操作规程。

8.1.4总电源箱必须安装漏电保护装置，工作坑内一律使用36V以下的照明设备。

8.1.5顶进时，顶铁上方及侧面不得站人，并应随时观察有无异常迹象，以防崩铁。

8.1.6工作坑支护要有专项施工安全技术方案。

8.2环保措施

8.2.1施工期间产生的污油、污水、废液等应设置专用回收装置，在油压系统下应设隔油层，以免造成污染。

8.2.2采取降噪措施使机械噪声量控制在允许范围之内，防止噪声扰民。

8.2.3存储触变泥浆容器的下部需垫砂子，以防渗漏泥浆污染土地。

在泥浆配制过程中，优先选用有效、无害的添加剂，减少泥浆中有害成分对土壤的污染。

8.2.4采用密闭式车辆运土，在现场出入口处设立清洗设备，对出场车辆进行冲洗，不准带泥上路，以防污染公共道路及扬尘。