城市地下綜合管廊建設(shè)之頂管施工法全解析

城市地下綜合管廊建設(shè)之頂管施工法全解析頂管施工頂管施工就是非開挖施工方法，是一種不開挖或者少開挖的管道埋設(shè)施工技術(shù)。頂管法施工就是在工作坑內(nèi)借助于頂進設(shè)備產(chǎn)生的頂力，克服管道與四周土壤的摩擦力，將管道按設(shè)計的坡度頂入土中，并將土方運走。一節(jié)管子完成頂入土層之后，再下其次節(jié)管子接著頂進。其原理是借助于主頂油缸及管道間、中繼間等推力，把工具管或掘進機從工作坑內(nèi)穿過土層始終推動到接收坑內(nèi)吊起。管道緊隨工具管或掘進機后，埋設(shè)在兩坑之間。它的技術(shù)要點在于訂正管子在地下延長的偏差。特殊適用于大中型管徑的非開挖鋪設(shè)。具有經(jīng)濟、高效，愛護環(huán)境的綜合功能。這種技術(shù)的優(yōu)點是：不開挖地面；不拆遷，不破壞地面建筑物；不破壞環(huán)境；不影響管道的段差變形；省時、高效、平安，綜合造價低。該技術(shù)在我國沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)廣泛用于城市地下給排水管道、天燃氣石油管道、通訊電纜等各種管道的非開挖鋪設(shè)。它能穿越馬路、鐵路、橋梁、高山、河流、海峽和地面任何建筑物。采納該技術(shù)施工，能節(jié)約一大筆征地拆遷費用、削減對環(huán)境污染和道路的堵塞，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。常見4種頂管施工技術(shù)1、刃口推動工法2、泥水推動工法3、土壓式推動工法·通過向切削倉內(nèi)注入肯定比例的混合材料，使得充溢泥倉的泥土混合體平衡正面土壓以及地下水壓力。·無需泥漿泵等后部配套裝置，整機造價低廉?！o需泥漿處理，施工成本低。4、泥濃式推動工法可以不加破裂的排出孔徑約為頂管機直徑1/3的礫石·采納了二次注漿方法，大大的削減了磨阻力，適合長距離頂進各種頂管機型的優(yōu)缺點1.放開式掘進機當(dāng)頂進管道軸線旁邊可能存在大的石塊，樁基等不明障礙物時，可采納排障便利、成本低廉的放開式掘進機。地下水位較高的話可實行井點降水等協(xié)助施工方法。另外，對于含水量較少并且N值大于18的黃土和強風(fēng)化巖，也可采納放開式掘進機頂進。放開式掘進機在類似于農(nóng)田對地面沉降要求不嚴(yán)格的狀況下也可采納。缺點：頂速慢、遇到流沙土層難以限制出土量。2.多刀盤土壓平衡式頂管機多刀盤土壓平衡頂管掘進機把通常的全斷面切削刀盤改成四個獨立的切削攪拌刀盤，尤其適用于軟粘土層的頂管。優(yōu)勢：1.在泥土倉中注入些粘土，能用于砂層的頂管。2.由于此機采納了先進的土壓平衡原理，因此，采納此機進行頂管施工后，對地面及地下的建筑物、構(gòu)造物、埋設(shè)物的影響較小。3.可以平安地穿越馬路、鐵路、河川、房屋以及各種地下公用管線。其最小復(fù)土深度可以相當(dāng)于一倍管外徑左右。4.從多數(shù)的施工實例證明，用此機進行頂管施工作業(yè)，不僅平安、牢靠，而且施工進度快、效率高。5.與單刀盤土壓平衡掘進機相比，此機具有價格低廉、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡潔、修理便利和質(zhì)量輕等特點。6.排出的土可以是含水量很少的干土或含水量較多的泥漿。7.與泥水式頂管施工相比，最大的特點是排出的土或泥漿一般都不須要再進行泥水分別等二次處理。施工占地小，對四周環(huán)境污染也很少。8.與手掘式及其他形式的頂管施工相比較，又具有適應(yīng)土質(zhì)范圍廣和不須要采納任何其他協(xié)助施工手段的優(yōu)點。如采納輸土泵的方式出土，頂進效率也很高，平均24小時可頂進15-20米。缺點：由于不是全斷面切削，切削不到的部分只能通過擠壓進入機頭，因此迎面頂力較大，只適合于軟土地質(zhì)狀況下施。

3.單刀盤土壓平衡頂管掘進機對于地質(zhì)為黃土的狀況下可采納單刀盤土壓平衡式掘進機。優(yōu)點：1．適用的土質(zhì)范圍特別廣。它可以適用于N值為0的淤泥，也可適用于N值為50的砂礫及卵石層，幾乎是一種全土質(zhì)的頂管掘進機，是其他機型所無法比擬的。2．施工后地面沉降小。3．棄土的處理比較簡潔。4．可在復(fù)土層僅為管外徑0.8倍的淺土層中施工。5．有完善的土體改良系統(tǒng)和具有良好的土體改良功能。6．開口率達100％，土壓力更切合實際。4.刀盤可伸縮式泥水平衡掘進機穿越建筑物、構(gòu)造物、埋設(shè)物等對地面沉降要求很小的狀況可采納。此種機頭的刀盤是一個直徑比掘進機前殼體略小的具有肯定剛度的圓盤。圓盤中還嵌有切削刀和刀架。刀盤和切削刀架之間可以同步伸縮，也可以單獨伸縮。而且，不論刀盤停在哪一個位置上，切削刀架都可以把刀盤的進泥口關(guān)閉。刀盤加壓裝置是安裝在主軸中的油缸，刀架伸縮油缸則安裝在刀盤加壓裝置的上方。工作原理如下：刀盤前土壓力過小時，它就往前伸；刀盤前土壓力過大時，它就往后退。刀盤前伸時，應(yīng)減小進泥口開度并加快推動速度；刀盤后退時，應(yīng)加大進泥口開度并降低頂速。這樣，就可使刀盤前的土壓力限制在設(shè)定的范圍內(nèi)。運用此種掘進機地面隆沉微小，優(yōu)秀的操作人員可使地面隆沉限制在10mm以內(nèi)。由于采納了泥水作為運輸介質(zhì)，在頂進的過程中無需停頓出泥，因此它的頂速也很快，24小時可頂進20-30米。缺點也很明顯：由于進泥口開度限制，在含有直徑大于6cm礫石的土層中無法施工。

5.偏心破裂泥水平衡掘進機對于地質(zhì)為強風(fēng)化巖的狀況下可采納。此機種與一般泥水掘進機的最大不同點是其頭部。特點:1.殼體內(nèi)的泥土倉是一個前面大、后面小的喇叭口，喇叭口的內(nèi)壁是用耐磨焊條堆焊的一圈環(huán)形焊縫。安裝在殼體泥土倉內(nèi)的是一個前面小、后面大的錐體，錐上也堆有一環(huán)環(huán)形焊縫。切削刀呈輻條形焊接在該錐體上，且略微向前傾斜。刀盤的正面焊有堅實而且耐磨的切削刀頭，全部這些構(gòu)成一個刀盤。2.在掘進機工作時，刀盤一邊旋轉(zhuǎn)切削土砂的同時還一邊作偏心運動把石塊軋碎。被軋碎的石塊只有比泥土倉與泥水倉聯(lián)接的間隙小才能進入掘進機的泥水倉，然后從排泥管中被排出。另外，由于刀盤運動過程中，泥水倉和泥土倉中的間隙也不斷的由最小變到最大這樣循環(huán)改變著，因此，它除了有軋碎小塊石頭的功能以外還始終能保證進水泵的泥水能通過此間隙到達泥土倉中，從而保證了掘進機不僅在砂土中，即使在黏土中也能正常工作。一般狀況下，刀盤每分鐘能旋轉(zhuǎn)4--5轉(zhuǎn)，每當(dāng)?shù)痘匦D(zhuǎn)一圈時，偏心的軋碎動作達20-23次。3.由于此機型有以上這些特殊的構(gòu)造，因此它的破裂實力是全部具有破裂功能的掘進機中最大的，破裂的最大粒徑可達掘進機直徑的40%--45%之間，破裂的卵石強度可達200Mpa。此機型的第一個特點就是它幾乎是全土質(zhì)的掘進機。它可以在N值從0--15的黏土，N值1--50的砂土以及N值10--50的礫石層等全部土質(zhì)中運用，而且推動速度不會有太大的改變。它的其次個特點是破裂粒徑大，可達掘進機直徑的40%--45%之間。它的第三個特點是施工精度高，施工后的偏差微小。4.由于有偏心運動，進土的間隙又比較小，即運用清水作為進水，也能保持挖掘面的穩(wěn)定。它的第五個特點是可以進行長距離頂進，也可用于曲率半徑比較小的曲線頂進。它的第六個特點是施工速度快，每分鐘可進尺100mm--180mm之間。它的第七個特點是結(jié)構(gòu)緊湊、修理保養(yǎng)簡潔、操作便利。無論在工作坑中安裝還是在接收井中拆除都很便利。6.巖盤頂管機中風(fēng)化巖以及弱風(fēng)化巖條件下假如地下水含量較高就只能采納巖盤頂管機。該機型的刀頭類似于牙輪鉆，可以在巖石中頂進，也是一種全土質(zhì)的機型，但該機種的造價很高。頂管施工過程中可能遇到的平安風(fēng)險頂管施工是在管道的沿線按設(shè)計方案設(shè)置工作井和接收井，工作井內(nèi)設(shè)置足夠強度的后靠背，吊進工具頭、油壓千斤頂及要頂進的鋼管或鋼筋混凝土管，接好照明、泥漿管、油管等管線，然后用油壓千斤頂緩慢頂進，通過壓漿系統(tǒng)使管節(jié)四周形成泥漿套，管道在泥漿套中滑行。在頂進過程中通過激光經(jīng)緯儀測量頂管的方向，邊頂進邊排土邊糾偏，直至將鋼管或鋼筋混凝土管頂至接收井內(nèi)。風(fēng)險是給定條件下，特定時間內(nèi)發(fā)生不良后果的可能性。頂管施工中的平安風(fēng)險，是指頂管施工過程中發(fā)生事故或損失的不確定性。頂管施工過程中可能遇到的平安風(fēng)險有：1.工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件沿管線地質(zhì)土層改變頻繁，頂管施工未了解地質(zhì)土層的改變狀況；對于要經(jīng)過的軟基、溶洞等施工段沒有提前處理，以致造成地表有過大的下沉而引起塌陷。2.有毒有害氣體頂管施工的地層一般會通過淤泥層，腐爛動、植物體會在地下形成有毒有害氣體聚集體，假如在頂管施工時沒有對有毒有害氣體進行檢測，也沒有實行通風(fēng)等措施，施工人員在這樣的作業(yè)環(huán)境下極易發(fā)生中毒事故，危害施工人員的健康和生命。3.地下地上管線頂管施工大多數(shù)都是在城市市區(qū)道路進行，在道路下有通訊、電力、煤氣、給水等管線，假如在開工前未探明地下管線的位置、埋深和走向，則頂管施工中極易對其造成破壞，引發(fā)平安事故；而假如在吊管過程中未與地面高壓線保持平安距離，則又極易發(fā)生觸電事故。4.建（構(gòu)）筑物倒塌頂管在建（構(gòu)）筑物下或旁邊施工時，沒有明確施工路途上所遇到的基礎(chǔ)類型，對于部分基礎(chǔ)在頂進前未實行托換、加固等措施，而在頂進過程中又沒有限制好頂力和頂進方向，則簡潔造成周邊建（構(gòu)）筑物開裂或倒塌。5.人的擔(dān)心全因素頂管施工中管理人員的違章指揮和作業(yè)人員的違規(guī)操作，如冒險或野蠻施工，新進工人未經(jīng)平安教化和培訓(xùn)就上崗作業(yè)，特種作業(yè)人員未經(jīng)特地平安培訓(xùn)，持特種作業(yè)操作證上崗等，這些都是頂管施工中引發(fā)平安事故的潛在風(fēng)險因素。頂管施工中平安風(fēng)險的限制頂管施工中平安風(fēng)險限制包括全部為避開或削減平安風(fēng)險發(fā)生的可能性以及潛在損失而實行的各種措施。一般限制平安風(fēng)險的對策和措施有：減輕，預(yù)防，轉(zhuǎn)移，回避，自留，多元化，后備措施和利用等。1、組織措施——建立健全工程項目的平安管理機構(gòu)頂管施工中平安風(fēng)險限制包括全部為避開或削減平安風(fēng)險發(fā)生的可能性以及潛在損失而實行的各種措施。一般限制平安風(fēng)險的對策和措施有：減輕，預(yù)防，轉(zhuǎn)移，回避，自留，多元化，后備措施和利用等。2、技術(shù)措施———針對平安評價的風(fēng)險制訂預(yù)案通過對風(fēng)險的辨識和評價明確了平安風(fēng)險管理的重點，針對不行接受風(fēng)險制定有效的平安管理方案，消退風(fēng)險或降低風(fēng)險的程度，提高平安限制的實力。01施工組織設(shè)計的制定和審查工程要制定科學(xué)合理的施工組織設(shè)計，選擇技術(shù)先進牢靠的施工方法，是保證工程順當(dāng)進行的保證，同時也是平安施工的保障。在施工組織設(shè)計的制定和審查中要嚴(yán)格把關(guān)，特殊是制定平安技術(shù)措施要從人員、設(shè)備、組織、機具、材料等方面探討解決存在的問題，實行有效的限制措施。02編制專項的平安施工方案針對施工中的不同施工項目如起重吊裝工程、工作沉井的制作及現(xiàn)場的臨時用電等，要根據(jù)法律法規(guī)的要求制定專項的平安施工方案、吊裝施工方案、臨時用電施工方案等，在施工過程中要落實各項平安措施。03制定應(yīng)急救援預(yù)案針對可能發(fā)生的事故制定切實有效的應(yīng)急救援預(yù)案，并進行現(xiàn)場演練，對預(yù)案的有效性進行檢驗，從中發(fā)覺不足，進行改進。3、經(jīng)濟措施——加大平安方面的獎懲力度在頂管施工過程中對平安技術(shù)措施落實不到位而形成重大事故隱患或造成事故的單位與有關(guān)責(zé)任人要進行肅穆的處理，決不能在平安方面存在失控的現(xiàn)象。而對平安管理到位，符合要求的要進行重獎，形成有效的平安管理機制，形成“要我平安”到“我要平安”意識的轉(zhuǎn)變，形成平安生產(chǎn)人人有責(zé)的氛圍，調(diào)動大家參加平安管理的主動性。4、教化措施——定期召開平安專題會議頂管施工過程中要針對不同時期、不同施工部位進行有針對性的平安教化，定期召開專題平安會議，分析當(dāng)前平安工作中存在的問題，探討解決問題的對策，對存在的事故隱患做到“四不放過”：責(zé)任單位或個人未受到懲罰不放過，緣由分析不清不放過，整改措施落實不到位不放過，全體人員未受到教化不放過。5、檢查措施——加強平安檢查將隱患殲滅在萌芽通過風(fēng)險識別、分析與評價等，明確了平安限制的重點，則在平安管理中應(yīng)加強對其檢查；現(xiàn)場設(shè)專職平安管理人員，負責(zé)平安管理，逐項地檢查措施的落實狀況，包括人員、設(shè)備、機具、材料、設(shè)施等是否落實到位，剛好地發(fā)覺和消退存在的平安隱患。頂管施工中質(zhì)量通病的防治頂管施工中質(zhì)量通病的防治（一）當(dāng)前，各地區(qū)頂管施工隊施工技術(shù)質(zhì)量參差不齊，暴露出各種施工問題，提前做好施工質(zhì)量限制尤為重要。本期飛蛙網(wǎng)搜集整理了頂管施工中通用的質(zhì)量限制方法，供大家在施工中參考。1管道軸線偏差過大1、偏差結(jié)果管道軸線與設(shè)計軸線偏差過大，使管道發(fā)生彎曲，甚至造成管節(jié)損壞，接口滲漏。2、緣由分析地層正面阻力不勻稱，形成導(dǎo)向偏差，造成管道軸線偏差。頂管后背發(fā)生位移或不平整，使頂力合力線偏移，造成管道軸線偏差。3、預(yù)防措施頂管施工前對管道通過地帶的地質(zhì)狀況細致調(diào)查。通過儀器，指導(dǎo)糾偏。糾偏根據(jù)“勤測量、勤糾偏、小量糾”的操作方法進行。加強頂管后背施工質(zhì)量的限制，確保后背不發(fā)生位移，并使后背平整，以保證頂進設(shè)備安裝精度。頂進過程中隨時繪制頂進曲線，以利指導(dǎo)頂進糾偏工作。4、治理方法重新調(diào)整千斤頂行程、頂力、頂速，或重新調(diào)整千斤頂?shù)陌惭b精度。對頂管后背進行加固，防止位移進行發(fā)展，并確保后背平整。糾偏前細致分析頂進曲線的發(fā)展趨勢，實行適當(dāng)?shù)募m偏量，按部就班，切不行操之過急，適得其反。2地面冒漿1、冒漿結(jié)果頂管施工過程中，在管道軸線兩側(cè)肯定范圍內(nèi)發(fā)生地面冒漿，管道四周建筑物和道路交通及管道等公用設(shè)施受到影響，甚至危機到正常運用和平安。2、緣由分析頂進地層有空洞。3、防治措施施工前對工程地質(zhì)條件和環(huán)境狀況進行周密細致的調(diào)查，制定切實可行的施工方案，并對有問題地段實行加固愛護措施。頂管施工中質(zhì)量通病的防治（二）當(dāng)前，各地區(qū)頂管施工隊施工技術(shù)質(zhì)量參差不齊，暴露出各種施工問題，提前做好施工質(zhì)量限制尤為重要。本期主要共享頂進過程頂力突然增大和管道接口滲漏問題的緣由分析和改進建議，供大家在施工中參考。1頂力突然增大1、頂力增大現(xiàn)象在頂進過程中頂進壓力突然增大。2、緣由分析土層塌方，或機頭前端遇障礙物，使摩阻力增大。管道軸線偏差形成彎曲，使摩阻力增大。膨潤泥漿配比不當(dāng)或注入不剛好，或注入量不足，減阻效果降低，使摩阻力增大。頂進設(shè)備油泵、油缸、油路發(fā)生故障。頂進施工中，因故停頂時間過久，潤滑泥漿失水后，使減阻效果降低。3、防治措施頂進過程中嚴(yán)格執(zhí)行“勤測量、勤糾偏、小量糾”的操作要求，使管道軸線被限制在允許偏差范圍內(nèi)。按不同地質(zhì)條件配置相宜的泥漿，保證足量的泥漿儲備與循環(huán)。頂進施工前對頂進設(shè)備進行細致的檢修保養(yǎng)。停頂時間不能太久，發(fā)生故障剛好加以解除。4、治理方法發(fā)生頂力過大的狀況時，馬上停止頂進，泥漿循環(huán)系統(tǒng)保證正常，查找緣由，判明狀況后實行相應(yīng)措施進行處理。2鋼筋混凝土管道接口滲漏1、滲漏現(xiàn)象管道接口滲水、漏水。2、緣由分析管節(jié)和密封材料質(zhì)量不符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或運輸、裝卸、安裝過程中管節(jié)被損壞。管道軸線偏差過大，造成接口錯位，間隙不勻稱填充材料不密實。接口或止水裝置選型不當(dāng)。3、預(yù)防措施嚴(yán)格執(zhí)行管節(jié)和接口密封材料的驗收制度。嚴(yán)格限制管道軸線，按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程進行施工。在管節(jié)的運輸、裝卸、碼放、安裝過程中，做到吊（支）點正確，輕裝輕卸，愛護措施得當(dāng)。細致進行接口和止水裝置的選型。4、治理方法可采納環(huán)氧水泥砂漿或化學(xué)注漿的方法進行處理。頂管施工中質(zhì)量通病的防治（三）當(dāng)前，各地區(qū)頂管施工隊施工技術(shù)質(zhì)量參差不齊，暴露出各種施工問題，提前做好施工質(zhì)量限制尤為重要。本期主要共享頂管機下沉和管道沉淀、堵塞問題的緣由分析和改進建議，供大家在施工中參考。1頂力突然增大1、現(xiàn)象頂管機在推動過程中始終往下走，即使糾偏運用也不明顯。2、緣由A、大多發(fā)生在粉細砂土中。由于泥水平衡頂管機比較重，且機器轉(zhuǎn)動起會引起振動，這種振動會使粉細砂土很快液化，從而降低了它的承載力，進而使頂管機產(chǎn)生往下沉的趨勢。B、可能遇到了上下兩層不同性質(zhì)的土，由于下面一層土較軟，而使頂管機往下偏。C、泥水壓力限制不好。3、防治措施A、首先細致閱讀土質(zhì)資料，假如在粉細砂土層中頂進偏低，可調(diào)低進泥的泥漿濃度，減小頂進速度。B、假如是遇到兩層軟硬程度不一樣的土，應(yīng)留意讓頂管機的頭部略微往上翹一些，同時把前三至四節(jié)管與頂管機后殼體聯(lián)成一體。2泥水管內(nèi)產(chǎn)生沉淀、堵塞現(xiàn)象1、現(xiàn)象泥水管內(nèi)泥水流淌不暢通，造成頂管機推動不順當(dāng)。2、緣由A、在泥水管內(nèi)產(chǎn)生沉淀這種現(xiàn)象大多發(fā)生在砂土層中。一是由于排泥泵效率低下流量不足，在泥水管內(nèi)的流速小于臨界流速使泥砂產(chǎn)生了沉淀。二是在頂管機停止推動以前對管內(nèi)沖洗力度不足致使泥砂產(chǎn)生沉淀。假如是粉細砂，一旦沉淀在泥水管內(nèi)，時間長久后板結(jié)起來就比較難沖洗干凈。B、在含水量少的粘土層中，粘土?xí)兂瑟q如雞蛋一樣的泥團，假如泥團過大，它在管道的彎頭和閥門處會把管道堵塞。無論是哪一種管道堵塞，都會影響頂管機的正常推動，時間拖長，頂管機就會往下沉，從而影響到頂管的質(zhì)量。3、防治措施A、假如排泥泵達不到所需的流量要求時，就應(yīng)當(dāng)更換。B、停止推動前必需對排泥管道進行