工程人必须学会的100个知识点——顶管施工要点介绍

顶管施工要点介绍

一、工艺原理

顶管工程施工是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术。

顶管施工借助于主顶油缸及管道间、中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。

二、顶管的分类

顶管工程施工技术种类多样。目前，顶管施工常采用的施工工法分为敞开人工手掘式（开放型）和密封机械式顶管（密封型）施工方法。其中，机械式顶管施工常用的施工方法又有泥水平衡式和土压平衡式两种。

1、敞开人工手掘式（开放型）

人工顶管施工适用于软土地层中、地下水位以上黄土地层中、地下水位以上强风岩地层中；特点是施工成本低，在顶进过程中如遇前方障碍物可立即采用人工方式排除；其缺点是顶进管径应大于800mm,否则不便于人员进出，顶进距离不宜过长，管内应设置照明、通风和通讯设备，顶进完成后地表有沉降现象。

人工顶管施工顶管系统主要包括:千斤顶、顶铁、后靠背、导轨、顶管管节。施工示意图如下:

2、密封机械式顶管（密封型）

封闭型泥水推进工法通过刀盘以及顶速平衡正面土压力，调节循环水压力用以平衡地下水压力。采用流体输送切削入泥仓的土体，顶进过程不间断，施工速度快，无需地基改良或降水处理，施工后地表沉降小。

泥水平衡法：其利用泥水压力平衡土压力和地下水压力以保持挖掘面稳定，泥水具有良好的塑性和流动性，能在管道周围形成致密泥皮，起到润滑和支撑作用，减少管道与土壤的摩擦阻力。

此外，还有土压式推进工法和泥浆式推进工法等。不同的施工技术适用于不同的地质条件和工程要求，在实际施工中需要根据具体情况选择合适的顶管施工技术。

三、施工前准备工作

顶管工程施工技术复杂多样，涵盖了施工前准备、设备安装调试、顶进过程操作规范、纠偏措施以及多种施工技术种类等方面。在实际施工中，需要综合考虑工程的具体情况，严格遵循相关规范和操作流程，以确保顶管工程的顺利进行和质量安全。

1、施工测量

顶管施工前需要进行充分的准备工作，包括地质勘察、施工方案设计、设备材料准备等。施工时，首先要进行详细的测量工程，包括项目部施工测量员在项目总工程师领导下，依据验收程序进行各道工序的测量放线及复核工作。要钉出控制点、轴线控制点并拴桩，对其进行加固保护和设红色警示牌。还要在沟槽外建立临时水准点，并对其进行核测。施工过程中要及时布设施工用中心桩、位置桩、高程桩。同时其结构形式应根据地质条件等因素选择，同时要做好支撑和防护。例如，矩形工作井的四角应加斜撑，工作井上口应高出周围地面 0.3m 以防止雨水流入。

2、勘探管线

在技术调查方面，要深入了解施工沿线的地下管线、地质条件、交通状况等情况。为施工方案的制定提供可靠依据。同时，要做好施工场地的准备工作，安装防护围栏，规范堆放施工机械、机具和材料。对于作业工作坑，要根据施工工艺要求开挖入射作业坑及下管作业坑，并做好支护和降水工作。

3、材料设备准备

要对施工所需的设备和材料进行准备。例如，选择合适的顶管机型号和规格，确保其性能稳定、技术先进、效率高、价格合理、易于维护。准备充足的管材，并保证其质量符合要求。

总之，充分的施工前准备工作是顶管工程顺利进行的基础，能够有效减少施工中的问题和风险。

四、顶管设备的安装调试要点

顶管设备的安装调试是顶管工程中的关键环节，如导轨应选用钢质材料制作，纵坡与管道设计坡度一致；千斤顶应与管道中心线对称，合力作用点在管道中心垂线上；油泵应性能良好并与千斤顶匹配。

在安装矩形顶管机时，首先要进行空载调试，主要调试配电系统、液压系统、润滑系统、冷却系统、注浆系统以及各种仪表、传感器等。接着进行负载调试，检查各种管线及密封的负载能力，使各个工作系统和辅助系统达到正常生产要求的工作状态。

对于普通顶管设备的安装，导轨应选用钢质材料制作，确保安装牢固、顺直、平行、等高，纵坡与管道设计坡度一致，并经常检查校核以防位移。千斤顶要固定在支架上且与管道中心线对称，合力作用点在管道中心垂线上。油泵性能要良好，与千斤顶匹配，安装后进行试运转，宜设置在千斤顶附近，油管放置顺直、转角少。顶铁要有足够刚度，相邻面相互垂直，安装后轴线应与管道平行、对称。

在设备调试过程中，要注意对电源接线、设备机械部件、电气部件等进行仔细检查。若出现设备无法启动、运行异常、精度不达标等问题，要及时分析原因并采取相应处理措施。只有确保顶管设备的正确安装和调试，才能为顶管施工的顺利进行提供有力保障。

五、施工要点

本节以敞开人工手掘式为例进行说明。

5.1施工准备

(1)顶管工作井施工，井内设集水坑，便于抽排积水；

(2)后靠背设置，工作井基础设定后，根据管道走向设置后靠背。

(3)导轨安装，导轨安装牢固与准确对管子的顶进质量有较大的影响，因此导轨安装依据管径大小、管道坡度、顶进方向确定，顶进方向必须平直，标高、轴线准确。导轨可用轻型钢轨制作。

(4)顶进设备采用千斤顶，头部设刃口工具管，起切土作用并保护管道及导向作用。为防止土体坍塌，在工具管内设格栅。

(5)其它设备

(6)工作坑上方设活动式工作平台，一般采用30号槽钢作梁，上铺方木。下管采用临时吊车吊运下管，出土采用摇头扒杆。

(7)注意:顶管工作坑四周必须采用围护措施，采用彩钢瓦围护，雨帆布防护，并设醒目警示标牌。顶进时，过往车辆应减速慢行，且禁止大吨位、重载车辆通行。

5.2挖土与顶进

工作坑内设备安装完毕，经检查各部处于良好正常状态，即可进开挖和顶进。

首先将管子下到导轨上，就位以后，装好顶铁，校测管中心和管底标高以便符合设计要求，即可进行管前端挖土。

(1)挖土与运土

管前挖土是保证顶进质量及地上构筑物安全的关键，管前挖土的方向和开挖形状，直接影响顶进管位的准确性，因此管前周围挖土应严格控制。

管前挖出的土应及时外运，大管径可采用手推车推运，管径较小时，采用双筒卷扬机牵引小车出土。土运至管外，再用工作平台上的摇头扒杆吊到平台上，然后运出坑外。

(2)顶进

在顶管顶进过程中，要遵循操作规范，做好管道准备工作，按照设定速度和压力顶进，保持稳定连续。若管道偏离设计轴线，需及时采取纠偏措施。

顶进利用千斤顶顶出镐在后背不动的情况下将顶进管子推向前进，其操作过程如下:

1)安装好顶铁、挤牢，管前端已挖一定长度土后，启动油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作行程，将管子推向一定距离；

2)停止油泵，打开控制阀，千斤顶回油，活塞缩回；

3)添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管子为止；

(3)顶进注意事项

1)顶进时应遵照“先挖后顶，随挖随顶”的原则。应连续作业，避免中途停止，造成阻力增大，增加顶进困难。

2)首节管子顶进的方向和高程关系到整段顶进质量，应勤测量，勤检查及时校正偏差。

3)安装顶铁应平顺，无歪斜扭曲现象，每次回收活塞加放顶铁时，应换用可能安放的最长顶铁，使连接的顶铁数目为最少。

4)顶进过程中，发现管前土方坍塌或油泵压力表指针骤然增大等情况，应立即停止顶进，查明原因，排除故障后再继续顶进。

5.3测量和误差的校正

(1)测量

顶管中线和水准点引入工作坑内，控制导轨、顶管机1-3=1-1*9/10+2*9-7=3安装位置和顶进方向及高程。顶进时，每顶一定距离测量一次，第一节管子测量间距应缩短。校正时，每顶进一镐即测量一次。

(2)顶进偏差的校正

顶进过程中发现管位偏差10mm左右时，即应进行校正，纠偏校正应缓缓进行，使管子逐渐复位，不得猛纠硬调。校正方法一般采用:

1)挖土校正法:偏差值为10-20mm时采用此法。即管子偏向设计中心左侧时，可在管子中心右侧适当超挖，而在偏向一侧不超挖，使管子在继续顶进中逐渐回到设计位置。

2)顶木校正法:偏差较大时或采用挖土校正法无效时，可用圆木或方木，一端顶在管子偏向一侧的内管壁上，另一端支撑在垫有木板的管前土层上，开动千斤顶，利用顶木产生的分力，使管子得到校正。

顶管过程中，因开挖正面土体松弛、纠偏对管道周围空隙填充不足、管道与土层摩擦等原因均会引起地面沉降，因此，施工时必须设置沉降观测点，加强沉降观测。