内容发布更新时间 : 2024/11/17 18:45:08星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

①顶进前准备阶段

a、在指定的工作区域内，合理布置施工场地，安排好出土运输、起重机、注浆系统的位置。 b、管节堆放处应事先清理平整，管节堆码应排列整齐，在堆放管节时须用专用吊具，吊放运作应平稳，就位后立即用三角木垫实。

c、每批管节到工地后，应会同工程师或其代表逐节检查管节质量。管口圆度、端面平行度、垂直度；管内、外防腐情况。对质量有问题的管节做好标记，通知厂方及时更换。 ②顶管设备就位、安装、调试 a、安装导轨

钢管顶管必须使用装配式滚轮支架作为导轨，导轨安放在混凝土基础面上，导轨定位安装后必须稳固，标高、位置正确，在顶进中承受各种负载时不移位，不变形，不沉降。 导轨安放前，应先复核管道中心位置。

滚轮与管道接触位置的平行度、等高等参数由制作时保证，但在安装时必须复核。滚轮接触钢管位置的标高应按管道设计标高调整，在顶进中应经常复核调整，确保顶进轴线的精度。导轨设置坡度与设计轴线相同。

顶进工作坑的混凝土底面的标高应为沟底标高减去滚轮支架的构造高度（约780mm）和10mm 左右调整钢板的厚度。本工程设计的管道标高距井底板的标高远大于所需的设计标高，应使用工字钢制作支架支撑。

导轨的两条滚轮接触线与管节中心的夹角应为60°，由制作和轨道调整共同保证。 b、设置承压壁（后靠背）

承压壁应承受和分散传递全部顶力，必须具有足够的强度和刚度，本工程承压壁的设计的承压能力为15000kN。

工作井在作承压壁时，为使承压壁受力均匀，在承压壁与井壁间浇筑找平的混凝土砂浆，砂浆强度宜在100#左右。

承压壁的平面必须与顶进轴线相垂直，在顶进中随时检查，如有发现倾斜，则必须重新布置，以保证安全。 c、安装主顶设备

主顶设备是指安装在承压壁前方，使顶管掘进机和钢管管节向轴线方向顶进的加力组合装置。 千斤顶支架、组合式滚轮支架与主千斤顶、管节间的安装关系如下图示。顶进时可在组合千斤顶架上安装4 只主千斤顶。

数台千斤顶应共同作用，规格一致，行程同步，每台千斤顶的使用压力不大于额定压力，油路必须并联，每台千斤顶均备有独立的控制阀，千斤顶伸出的最大行程应小于油缸行程的10cm 左右。 油泵站设置在距离主千斤顶的近处，油路安装应顺直，减少转角，接头不漏油，油泵站应在井口操作间内工作。

油泵的最大工作压力不大于32MPa，应检查限压阀、溢流阀和压力表等指示保护装置，安装完毕后必须进行试车，在顶进中应定时检查维护。

环形顶铁外径必须与管道直径一致，利用环的外部推动管节，为增加强度，刚度，可增加厚度和向内径方向的尺寸。马蹄形顶铁必须符合要求，刚度大，受力后不变形，相邻面垂直，排列不扭曲，不脱焊，与导轨的接触面必须平整。 千斤顶布置及滚轮支架图（略） d、顶管掘进机的安装

顶管机的尺寸和结构应符合要求，在地面上对整机应作详细检查。起重设备根据掘进机重量选择500kN 的汽车起重机，起吊前将钢丝绳试放到井内，确保钢丝绳够长度。起吊中应使用专用吊具，保证平稳、缓慢、严禁冲击、碰撞，并由专人指挥。

掘进机安放在导轨上后，测定前后端的中心方向偏差和相对高差，做好记录。调整后应使掘进机机体与各组滚轮均接触密实，滚轮的受力均匀。

对掘进机的电路、水路、油路、注浆管路和操纵设备进行逐一连接，各部件连接牢固，无跑、冒、滴、漏现象，对各部分分别调试并进行全面的试运行。 ③顶管出沿口密封的技术措施

顶管过程中，管子从工作井出洞时，管道外壁与洞口之间都必须预留一定的间隙。如果该间隙不能够采取有效的密封措施，地下水和泥沙就会从该间隙中流到工作井中。本工程中管道埋深10m 左右，地下水丰富且受长江水补给、卵砾石土体在强大的土压、水压作用下将会自预留的间隙中喷出，洞口处理措施不得当势必会发生事故，因此必须有可靠的技术措施。 a、洞口止水圈的设计

本工程管道埋深大、土层的渗透系数大，估计形成的地下水压力达0.1MPa，因此管道在顶进时洞口的密封必须可靠。在洞口密封构造上，采用密封橡胶圈加可充气应急胶圈的双层密封结构，该结构的特点是：顶管过程中充气密封圈是不工作的，如果主橡胶密封圈因磨擦损坏导致密封失效，高压地下水涌入井内的危急情况下，使用打气泵给充气应急胶圈充气，及时控制漏水，在安全状态下处理或更换新密封圈。出洞口密封示意图如下图示：（略） 洞口密封圈对橡胶的质量要求均很高，具体技术指标见下表： 密封圈物理性能 项目 硬度（邵尔氏） 抗张强度 扯断伸长率 压缩永久变形 单位 度 MPa % % 指标 50±5 ≥14 ≥450 ≤20 接头扯断强度 b、洞口加固措施

MPa ≥10 本工程出洞口位于地下10m，地层为液泥粉质粘土与粉细砂互层，渗透系数大，地下水丰富且受长江水补给，地层难以成拱，这就给掘进机出洞带来了很大困难。仔细研究地层情况可以发现：该地层的渗透系数大，适宜采用压密注浆的施工方法，对洞口的土体进行胶结加固，只需采用水泥加超细粉煤灰的普通浆液，用试验法合理选择配合比后，即可加固预定范围的土体，使洞口处土体短时间能够自立。

具体施工方法为：在沉井施工时即将Dg50 的注浆预留管埋入井壁，注浆预留管的接近井外壁的一头用软木塞封堵，井内壁的一头用普通管堵封堵。注浆时将管堵找出拧下，使用Dg25 的注浆管连同“锥帽”、与Dg50 管子的密封装置一起安装，然后将注浆管水平打入土中4.5-4.8m 再稍稍后拔，使“锥帽”与首节注浆管脱开，浆液可以0.25-0.4MPa 的压力由注浆管的头部挤出，压力土中固化。浆液注入一定量（计算值）后，将注浆管向后拔0.4-0.6m，再次压注反复循环至最后拔出。注浆顺序是由中心向四周进行。注浆也可以按正常加固土体的方式，由上面直接用钻机打孔压密注浆，无论何种施工方法，加固土体的范围都是：高×宽×深=5×5×5m。 c、掘进机出洞时防止回退的措施

本工程覆土深，地下水压力大，出洞初期还必须防止掘进机及前几米管节往后退的情况发生，这种情况是全封闭掘进机的挖掘断面上承受地下水压力及主动土压力造成的，这时地下水压力、主动土压力之和大于钢管的周边摩阻力，当主千斤顶的推力撤消后掘进机就后退。这种情况发生后，掘进机前方的土体会发生不规则的坍塌。在难以成拱的土层中，土体延滑裂面坍落，上部土体扰动后土压力变小，掘进机再次顶进时，将向偏向压力较小的一侧，极易向上爬高，洞口止方也不安全。 经验说胆顶管掘进机在出洞时受到的地下水压力远大于主动土压力，本工程中掘进机正面应受0.1MPa 的水头压力，计算可知掘进机的向后退回的力量达908kN。按照管节外壁与土体磨擦力4KN/㎡计算，需顶入21m 管节的后退力才会被克服。由于钢管管道连接、焊接时间达10 小时以上，因此出洞的临时防退措施必须周密。本工程中水土压力较大，应使用钢拉板直接焊接止退。 ④正常顶进时的技术措施

a、准备好空压机、风镐，凿碎砖封门，将机头顶入洞口后下设备段。连接油管，电缆及泥水管后顶进。

b、分析顶进速度，顶力，机头土仓内的土体侧压力，刀盘扭矩等参数，顶进速度应根据机头土仓内土压的大小确定，严格根据预定的土仓土压，刀盘扭矩顶进，禁止机头超负荷运转。 c、顶进中的测量和纠偏

测量：将地面上的各点坐标、高程引入井下后，顶进管道水平、高程的编差均由激光经纬仪测定，仪器固定在沉井的底板上，计算机控制的激光接收靶固定在机头前端，坐标中心在掘进机的中轴线上。

顶进时激光经纬仪常开启，机头操作人员通过观察计算机显示屏幕上的激光光斑移动数据及顶进的长度，分析偏差发展趋势，确定应采取的纠偏方法。激光经纬仪必须按规定的顶进长度或测量时间进行高程、水平方向校正，高程方向也可使用连通器在顶进中随时校正。纠偏：钢管顶管的纠偏分两种情况。一是钢管在初始顶进时的纠偏；钢管顶管与混凝土顶管的最大区别，在于钢管的接头是焊接的刚性大，混凝土管节的接口是柔性的，在顶进中利用掘进机容易纠偏。

这些特点带来了顶钢管纠偏的利弊，有利的一面是，如果在顶进初期就掌握好顶进的方向，在以后顶进管子时，就不易产生较大的偏差，可使管道顶进顺利，并且因为钢管的顺直和摩阻系数小，阻力也较小。

不利的方面是，如果顶进初期没能掌握好方向，管道就不容易纠正过来，如果纠的过猛，还会出现管子变形甚至接口脱焊等严重问题。因此钢管的初期顶进纠偏技术，在本次顶管是显得尤其重要。初期顶进时除在安装导轨、出洞时应严格注意外，钢管在顶出洞口的5-15m 内，利用钢管刚性大的特点，使用主千斤顶施加偏心顶力的纠偏技术，是常用的方法。此时要十分严格地控制掘进机出洞时的顶速，克服急躁情绪，顶速应控制在10-15mm/min 范围内，留出充足的时间慢慢找出偏心顶力纠偏的最佳顶力，保证一次出洞顺直。

钢管在顶进中的纠偏，最大的应力集中部位是掘进机焊接的第一根钢管的接口处，为保证在正常预进中的纠偏操作，我们将紧随机头尾部的一节钢管管节，制作成2m 一节，接口改为内法兰加厚橡胶板螺栓连接，使这节钢管的两个接口刚柔相济，纠偏时有个过渡区域，从而使整体性好的钢管在纠偏时有较好的灵活性。

钢管顶进中的纠偏，应突出勤纠、缓纠的原则，勤纠是指对掘进机的方向要勤观察、勤记录，发现微小的偏差，就要采取纠偏措施。

缓纠是指用小的纠偏角度，使顶进的掘进机在较长的一段顶程内缓慢回归到设计轴线的位置。正常顶进中可采用“校正”、“恢复”两种方式。“校正”方式是根据机头轴线与设计中心线之间夹角大小，确定是否需要采取纠偏措施。采用“校正”方式时，机头纠偏角约0.3-0.6°。“恢复”方式是由机头位置与设计中心线的累计偏差量，确定是否需要采取纠偏措施，这时的纠偏角约0.2-0.4°。 d、触变泥浆润滑

注浆要使注入的浆液随着管道顶进，形成完整的初始浆套，并且每顶进一定的距离应能够得到补充。注浆孔的形式、布置的位置，注浆泵的选用和注浆的压力有关。

注浆孔的形式：本工程使用钢管顶进，为确保注入的浆液能够形成完整的环状，然后再挤出管壁形成初始泥浆套，钢管管身上的注浆孔应具备如下的结构。该机构的注浆孔是在钢管制造工场，制作钢管管节时，先期在每节钢管（钢管长度10m）的前端，制作出下图中的除已顶进管道外的其它部分，然后在工作井中与已顶进的钢管对接后形成完整的注浆孔结构。见下图（略）

注浆孔布置的位置：注浆孔分组布置，每组5 个一环。在掘进机后部及后2m 布置一组（特殊管节的后部）。这两组注浆孔最为重要。在顶管掘进机顶进时随顶随注，使顶管掘进机后部在顶进中即

形成完整的浆套，填充由于顶管掘进机外径大于管道外径所留下的注浆空隙。

以后每隔10m 布置一组注浆孔，这些注浆孔主要起补浆作用。当顶进一段时间后，先前注入的润滑浆可能因失水而导致浆液质量差，这时为补充这部分缺失需进行补浆。

注浆泵选用：为确保注浆效果始终在最佳状态，我们选用无压力脉动的螺杆泵（选奈莫泵），不选择压力脉动大的活塞泵，因为浆液压力在脉动的峰值时，会击穿已形成的泥膜扩散到土体中，而螺杆泵注入的浆液无压力脉动，几乎是从空隙中挤出去的，注浆浆套容易形成又容易保持。 注浆方法及浓度的选择：注浆压力不宜过高，注浆压力高容易地面冒浆，浆套形成不好。正常顶进时，注浆或补浆均以控制注浆量为主。

e、中继间技术的应用，能够从根本上限制超过最大允许顶力的情况发生。无论怎样采取管道顶进的减摩措施，当管道延伸至某一长度时，顶进的顶力大于管道能承受的顶力，管节损坏、管道无不继续顶进。中继间技术的应用，能够从根本上限制超过管道最大允许顶力的情况发生。该技术的原理是：中继间安装在一次顶进管道的某个部位，把这段一次顶进的管道分成若干个顶进区间。在顶进过程中，先由若干个中继间按先后顺序把管道推进一小段距离后，再由主顶油缸推进最后一段管道，这样不断重复，一直到把管道从工作井顶到接受井内。中继间安放的顺序是：第一中继间应放在比较前面一点，因为掘进机在顶进过程中顶力的变化会因土质的变化而有较大的变化。所以当顶力达到中继间推力的40-60%时，安放第一只中继间。以后第当下一区间的管段顶力达到中继间推力的65-70%时，安放一只中继间。当主顶油缸顶力达到中继间推力的90%时，必须启用中继间。 中继间根据实际顶力情况设置。按管外壁与土体摩阻力10KN/㎡及实际经验。在本工程中管道的顶进距离为300-450m，由于本工程顶段为淤泥粉质粘土与粉细砂互层，原则上不需要设置中继接力环，但在施工过程中出现异常情况下及时增设中继接力环。 f、管道内通风

通风的目的：顶管施工比较容易遭受的情况之一是有毒气体伤害，人员在管子内要消耗大量的氧气，管道内会出现缺氧，影响作业人员的健康。钢管内还不可避免的要进行焊接作业，长时间、大量的有害烟尘会使焊接人员出现头晕、目眩等症状。以上的问题都必须依靠通风去解决。

通风系统：采用2 台11.5kw 的矿用轴流通风机，Dg300mm 的橡胶布通风软风筒，采用长鼓、短抽的通风方式。在该系统中，抽风管前有一个喇叭状吸入口，距挖掘面小于或等于20-30m，在距挖掘面12-15m处，是风机的送风口。抽风风筒与鼓风风筒应分别安装在管内的左右两侧，两风筒必须重叠5-10m，以防通风不良。保证管道内污浊或易燃的空气被抽出沉井以外。通风系统的布置原理图见下图：（略） 通风的质量要求：

保证管道内的氧气浓度不低于20%（空气中氧的含量 29%），有害气体的浓度不大于有害于身体健康的浓度，其中CO≤30mg/m3，NO2≤50mg/m3，CO2≤0.5%，SO2≤0.0005%，工作面通风设备的噪音不超过80分贝。