顶管施工是利用水力将钢管(包括多节钢管)或混凝土管从A点顶进B点，而不在表面挖沟的施工工艺。我公司通过多次工程实践形成了这项施工技术。

工艺特点和适用范围

1，路下顶管，道路畅通；

2、建筑物下顶管不影响建筑物的使用功能；

3.缩短管道铺设周期，显著降低工程成本；

4.设备单一，操作简单；

5.本工艺使用的管接头必须是国家指定厂家生产的合格产品；

6.适用于难以或不适宜挖沟的铁路、公路和地下管线的施工。

工艺原理和工艺流程

明敷管道改为以机械为动力，将管道从地面下的A点输送到B点。

施工准备，测量标高和轴线，挖顶管工作坑，铺设顶管导轨，背面安装顶进设备，吊装管接头，顶进测量挖正偏差，再挖(管土)顶进测量，直至循环作业完成。

主要机械设备:起重设备、高压油泵、大吨位千斤顶、背桩和背梁、导轨和出土工具、经纬仪和水准仪。机器和工具的功能和数量取决于推入的管接头的直径、长度和重量。

施工要点

1、顶管坑开挖应按照施工方案和具体环境进行，坑的长度和宽度应取决于土质、顶管断面的直径和长度、机械设备、管道铺设和开挖方法。工作坑除了安装顶管机具的背部、导轨和顶管接头外，还有利于坑外开挖和操作人员的操作。一般来说，工作坑上口前缘与路缘石的距离≥2m，放置管段后每侧应有1m的工作面。管段和千斤顶之间的空间应有利于挖掘。在有水的环境中，应设置水坑和排水设施。工作坑壁的坡度系数应根据土质情况满足要求，坑底应夯实。

2.导轨由四根钢轨和若干根枕木组成，置于工作坑下1/2根枕木高度的地基土上，枕木间距800？1000mm，轨道长度等于工作坑底长度减去轨道桩所占位置，轨道间距取决于顶管接头外径。一般要保证管节安放后下皮高出轨枕上皮20mm，安装后千斤顶要与管节横截面有最大接触面。钢轨应安装平直，前端应有0.5-1.0%的坡度。

3.顶进后背:后背的牢固程度直接影响顶管的效果，所以后背的能力必须满足最大顶进的需要。背部由背桩、背梁和背桩后的压实土组成。后桩一般用钢轨代替，埋于坑底以下约1.5m。桩后的土分层夯实。后桩平面垂直于顶进方向轴线，钢背梁置于桩前导轨上。其他类型的顶入背后包括砖石毛石和预制钢筋混凝土块。

4.安装顶升设备和管接头:顶升设备由一台高压油泵和两台200？500t千斤顶，千斤顶安装在后梁与管接头之间，管接头后端与千斤顶之间有专用钢护圈和麻或橡胶垫保护混凝土管端，管道外壁涂石蜡作为润滑剂，减少顶升摩擦阻力，千斤顶通过传力柱将管接头推入路基。

5.挖土、顶进、测量、纠偏:设备安装好后，即可挖土、顶进，无异常。挖掘取决于土质和管道顶部上覆土的厚度。土质密实，上覆土厚，有利于卸荷拱的形成，宜多挖。如果土质疏松或覆土厚度小，就要少挖多挖，挖的直径不能超过管接头外径。

挖掘和移动泥土的工具取决于管道的直径，内径为880？内径为1500mm的专用小车，可以用双轮小车直接出土，土的垂直运输可以用吊车或电动葫芦搬运。

应随时测量顶升过程。每次顶进过程后，应测量一次管道的标高和左右偏差。发现问题要及时整改，采取纠正左右偏差、抬头等措施。可在管道前端设置斜撑，支撑在管道前方的土壁上，结合超挖的一侧，用顶托进行纠偏。前两部分的连接处用钢板焊接的钢制膨胀环加固，作为防止偏差的措施。

质量要求和安全措施

质量要求:顶管应平直，管道中心与轴线的偏差不超过3cm。

安全措施:

1.施工前与铁路、公路、市政等相关部门协调，施工方案经相关管理部门批准后方可开工。特别是在铁路路基下施工，要随时与铁路部门联系，掌握通过列车的情况，严禁有列车通过线路时挖顶；

2.挖掘、顶升时，洞内照明采用低压行灯变压器，洞内不准有明火；

3、顶起时停止挖掘，传力杆两侧不准站人，所有传力杆必须放置平直；

4.吊装时，坑内人员应做好保护措施，并有专人指挥。5.顶管长度76m时，应设置供气设施，防止缺氧。

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XX市政道路桥梁工程

顶端

管道/管子

执行

工人

平方

情况

施工单位:

编制人:

考官:

审批人:

年月日

一、项目概况:

Xx项目XX路(南段)市政工程K4+040 ~ K4+520长480M，K5+560 ~ K5+860长825m总计；DN1200和DN800三级钢筋混凝土顶管，有5口φ 8000工作井和8口φ 4000接收井。工作井和接收井的土方均采用人工开挖，工作井和接收井之间设有中继间。两座顶管共设10中继间。

(一)、工程地质特征

根据XX市政工程设计院DN1200、DN800顶管施工图设计总说明，工程地质条件如下:

两根顶管位于第四系残积亚粘土和碳系强风化砂岩中，岩石被切割成块，大部分被侵蚀成土。残积壤土富水性差，水量小。风化砂岩结构松散。

(2)主要项目数量如下:

序列号

工程内容

量

1

φ 8000工作井

第五区

2

φ 4000接收井

第八区

三

ⅲ级钢筋混凝土顶管DN1200和DN800

825米

四

继电器室

10

五

沿线减阻，孔口注入膨润土浆止水。

156吨

六

将泥浆注入工作井的后壁

30吨

二、施工平面布置和临时设施布置

(一)、施工便道、现场运输道路布置

根据现场调查，场地内外没有通往施工现场的道路，因此必须修建施工便道，用于场地内外的交通运输。道路结构如下:路基整平后，路面采用750px厚的6%水泥碎石稳定层，便道宽7米。施工期间，做好施工便道的维护和清扫，施工便道达到XX市建委安全文明样板工地标准。

(2)办公室、生活用房等临时布置。

我司计划利用组合房在施工区域附近布置临时办公和生活设施。根据现场调查，生产基地位于施工现场附近，用于机械停放、物料转运、半成品加工等。文明施工护栏按照XX市建筑围挡标准进行围挡。

我们公司将清除树木、草皮、杂物等。表层根据征地红线，排除沟坑积水淤泥，机械配合清除表土平整施工场地，然后填土夯实，做好前期施工准备。

(3)、供水供电方案

根据现场具体情况，我司拟在施工现场设置发电机房，采用1 120KW发电机发电，施工输电线路采用tn-s供电；施工用水采用现场挖井，设置离心泵抽水。

(4)、堆场、仓库、计算机房及车间布置

材料仓库和发电机房设置在临时建筑内，现场仓库和发电机房采用砖墙结构，各种材料堆场和加工厂灵活布置在施工现场。堆场、仓库等布置达到XX市建委安全文明样板工地标准。

(5)、混凝土生产和使用

1、混凝土供应及运输设备平面布置图

为保证混凝土质量，本工程混凝土采用商品混凝土，故现场不设搅拌站。

三、主要工程施工方法

(1)施工工作井和接收井

本工程共有13个沉井，其中包括5口φ8000顶管工作井；8口φ4000顶管接收井。都是人工挖井建造的。

1，人工挖井施工方法如下:

1.1人工挖孔井施工采用卷扬机通过支架上的天车吊孔进行挖掘，人工斗车运至坑底弃渣点，由挖掘机和卡车定时开挖运出。井壁钢筋在加工厂制作成型后，用汽车运至现场使用，井壁混凝土由溜槽自上而下浇筑。

1.2施工所需的主要设备有:铲、镐、斗、汽车吊、小葫芦、滑轮、风钻、风镐、模板、支架、潜水泵、鼓风机、工作灯。

1.3劳动力组织及安排:每三人轮班工作，土质段日挖深1.0m，强透水砂段日挖深0.5m，岩石段日挖深1m。考虑到地下水的影响，基坑降水后安排人工打井开始施工。

1.4人工挖井施工技术

挖井施工工艺流程见图1.4-1。

图1.4-1挖井施工工艺流程图

1.5人工挖井施工方法及技术措施

1.5.1挖井施工方法

常规人工挖掘，小绞车提升运输，分段开挖，浇注护壁混凝土成孔；挡土墙混凝土采用商品混凝土。

在强透水砂层中挖孔时，遵循短进尺、强支护的原则，施工中采用注浆加固地层、钢插板的方法。

在岩层中挖孔时，采用人工风钻钻孔，浅孔控制爆破施工。

1.5.2挖井施工技术措施

(1)定位和锁定

测量井的中心位置，在井的周围放出十字准线，开挖第一节井眼，支撑第一节护壁模板，浇注护壁混凝土。第一段混凝土高出地面500px，方便挡水定位。孔圈中心线与钻孔轴线重合，偏离轴线不大于50px。

(2)开挖和支护

分为一般地层和特殊条件，描述如下:

1)一般地层开挖及支护

人工挖井采用分段开挖、分段支撑的施工方法。根据设计要求，每段为1.0m

挡土墙采用C30混凝土，工作井厚度35~45cm，接收井厚度20~750px。挡土墙结构形式设置为内八字搭接，搭接长度为210 mm..挡土墙模板采用工具式钢模板，共八块。模板采用螺栓和U型卡具连接，模板上有两个半圆形钢圈顶架。在浇筑挡土墙混凝土前，用井点校正模板的位置。胸墙混凝土由商品混凝土运输至孔口浇筑地点，由孔口绞车垂直运输至浇筑位置，人工入模，插入式振捣器捣实。

人工开挖钻孔，将弃土装入铲斗，用小绞车提升至地面，然后用台车运至临时弃土场。

2)特殊条件下挖井成孔

1穿越强透水砂层成孔技术措施

为保证人工挖井施工安全，人工挖井施工前，应先进行降水施工，将地下水位降至挖井底以下0.5~1m，并设置600×600的集水井，再进行人工挖井施工。

当人工挖井穿过强透水砂层，成孔困难时，采用降低井孔每壁高度(一般在0.3m ~ 0.5m之间)的方法进行施工。开挖后及时验收，及时浇筑挡墙混凝土。

当上述措施仍不奏效时，应及时用砂回填钻孔，封闭工作面，分段注入双液化学浆液加固地层，然后继续开挖，配合钢套模板及时注入护壁混凝土。也可以在挖掘井周围插入钢插板，以防止流沙流入挖掘孔中。

流沙开挖严重时，应先将附近无流沙的井眼挖深，使其起到降水集水的作用。然后采取以上措施开挖流沙挖井。集水井位于地下水流上方。

(3)挖井成孔的质量控制和允许偏差。

(1)开挖前，准确定位放样井位，将测井中心控制点从井位中心位置引测到周围。当第一个钻孔挖好后，安装护壁模板，用井中心点校正模板位置，并在第一个混凝土护壁上设置十字控制点。每块护壁模板的安装应通过井中心点进行校正，并检查护壁的厚度。

(2)所挖井的成孔符合表1.5-1的允许偏差。

人工挖井施工允许偏差表1.5-1

序列号

项目

允许偏差(毫米)

检测方法

1

护壁板

工作井≥350，接收井≥200。

20

油尺计量

每循环护壁长度≤900。

-50

隔膜直径(长度)

符合设计

2

井的位移偏差(垂直于井基础中心线)

50

拉线规

三

垂直

3‰

吊线尺测量

四

井管柱垂直度

H/1000

铅垂线

五

钻孔直径

50

油尺计量

六

井底标高

10

统治和测量

(3)护壁混凝土应在钻孔开挖后尽快浇筑，当天一次浇筑完成。浇筑挡土墙混凝土时，采用小直径插入式振动器和钢钻捣实。

(4)胸墙模板拆除应根据气温等条件在10 ~ 12小时后进行。

(5)成孔后，清除护壁淤泥、孔底残渣、浮土、杂物和积水。检查后，迅速封底。

(4)挖井施工安全措施

(1)为防止地面施工人员和物体掉入钻孔内，孔口周围设置0.8m高的护栏进行围护。挖出的土石方应及时运走，孔口周围2m范围内不得堆放淤泥和杂物，机动车辆的通行不得影响井壁安全。

(2)洞口顶部设置与槽钢塔焊接的第一个半圆，用1830×910×18胶合板形成框架盖，以保证井下作业人员的安全。土方吊装过程中，人站在盖板下，防止高处坠物伤人。

(3)人员利用井里钢筋制成的梯子上下井。梯子焊接牢固，锚定在井口设置的山脊上。人上下井时系好安全绳，确保万无一失。

4当钻孔开挖深度超过5m时，应在每天开工前检测有毒气体，并向钻孔内供气5min，使钻孔内浑浊气体排出后，方可上人。当孔深超过10m时，地面配备专用设备向孔内送风，风量不小于25l/s，在孔底钻进时，加大送风量，使用仪器和小动物进行测试试验，采用湿式作业方式加强通风除尘，确保人身安全。

5.施工现场的所有电源和电器应由持证电工安装和拆除，电器应严格接地、接零，并使用漏电保护器。电气安装经验收合格后，方可接通电源。各井眼断电，禁止一闸多用。洞上电线电缆架空，严禁拖地埋土。孔中的电缆和电线必须绝缘，防止磨损、潮湿和破损。洞内照明采用12V安全灯。

(2)安装工作井设备

在工作井施工过程中，可以进行工作井上的设备安装准备，包括铺设触变泥浆系统泥浆池的砖墙，安装泥浆处理系统，安装进入泥浆的泥浆泵和管道系统，压触变泥浆的螺杆泵和管道系统，安装地面操作系统和操作系统的遮雨棚，接通水电。

工作井施工完成后，即可进行工作井内设备的安装准备工作，包括穿墙位置止水密封胶皮的安装、整体顶升架的安装、渣浆泵及排浆管道系统的安装、测量系统的安装。

④工作井中的设备安装。

工作井中设备的安装包括:后座垫、导轨、油缸支架、油缸、测量棚等的安装。

后排座椅垫片安装

后座垫片将主顶轴油缸推力的反作用力传递给顶轴井的后座壁。通过后座垫片，油缸的反作用力可以均匀地传递到后座壁上，使得后座壁不易损坏。

现在根据图纸，把后座垫铁的安装位置排好线，在后座墙面上用红漆标出后座垫铁的四个角，在垫铁范围内凿墙，用砖块垫底，把后座垫铁吊到安装位置，调整横向和纵向(用2mm薄垫铁的底部)。平面需要垂直于顶管的顶进方向，定位安装尺寸误差要控制在2mm以内。调整后，后座垫铁和后座壁应填满。

做法如图所示:

导轨安装

基坑导轨由两条平行的导轨组成，主要有两个作用:一是使推进管在顶进井中有一个稳定的导轨，并使推进管沿着这个导轨进入土中；二是环形和弧形顶铁工作时要有可靠的支架。

在基坑底面放出顶管的顶进轴线，先调整导轨中心线与顶进轴线对齐，根据图纸，抬高导轨调整高度，当纵向和标高调整好后，将导轨与底部钢筋焊接牢固，缝隙用混凝土填满，将导轨的定位和安装尺寸误差(包括轴线位置、顶面标高和两轨间距)控制在2mm以内。

c气缸支架和气缸安装

油缸支架是由槽钢焊接而成的支架，起到固定主顶油缸的作用，使油缸在工作时有一个可靠的支架。

根据基坑底面放出的顶管顶进轴线，先调整支架中心线与顶进轴线对齐，根据图纸，垫好支架以调整支架高度，当纵向和标高调整好后，将支架与底部钢筋焊接牢固，并用混凝土填补缝隙。24小时后，将油缸吊至支架上，用钢板压紧，控制油缸支架和油缸的定位安装尺寸误差在2mm以内。

d测量棚架设

测量棚位于油缸和后座垫的位置，在测量时起到保护仪器的作用，并作为全站仪或电子经纬仪的底座。顶部用ф25钢管焊接，并用铁皮覆盖。

工作井集水坑排水

在顶进井一侧设置0.6m×0.6m×0.6m集水坑。浇注底板时，集水坑周边向集水坑位置倾斜，形成排水坡。做轨道时预留集水坑位置，收集管道流出的水和基坑积水。集水坑内设置潜水泵将井抽到沉淀池沉淀，然后排入原排水系统。

⑤安装地面设备

工作井地面设备安装包括:主控棚搭设及主顶装置安装、泥浆棚搭设及泥浆系统设备安装、通风棚及通风设备安装。35T汽车吊用于吊装工作井中的顶管设备。

一、主控棚架设和主顶装置安装

老顶装置主要放置在主控棚内，包括老顶油缸(地下)、老顶油泵(包括控制部分)和油管。老顶油缸的推进和回缩由老顶油泵的控制部分控制，整套顶管机的操作控制集中在控制柜内，控制柜放在一个专用容器内，作为整套顶管机的控制平台。

主控棚采用ф25钢管焊接，外覆铁皮。

b .泥浆棚搭建和泥浆系统设备安装

泥棚采用ф25钢管焊接，外覆铁皮。泥浆棚内主要放置一个电箱、两台泥浆泵和一个泥浆箱。

c通风棚和通风设备安装

通风棚采用ф25钢管焊接，并覆盖铁皮。通风棚内主要放置一台鼓风机，防止日晒雨淋。

⑥将工具头吊入井内，调试整套设备。

工作井中上下设备安装完成后，将运到现场的工具头全部吊入井内，连接好电源电缆、信号线和油管，现场调试整机，调试整体顶升架，调试泥水处理系统，调整测量系统的激光经纬仪。调试工作必须全面细致，确保正式顶升时设备万无一失。

⑦洞内施工技术措施

顶管进出孔是整个施工过程中的关键环节之一，顶管进出孔的成功等于整个顶管工程成功了一半。本工程采用人工挖井，人工挖井完成后，在挡土墙上机械凿孔，然后安装孔的止水环。

a工作井出洞处理:出洞前，机械切断井壁混凝土，将止水钢圈焊接在井壁预埋件外侧，然后在止水钢圈上安装止水橡胶圈。准备出洞时，切断井壁钢筋网，切断后立即顶进，缩短停顿时间。这时候止水胶圈就能发挥作用了。将工具头顶入穿墙管内，工具头与第一段混凝土管刚性连接，防止工具头磕头。洞外顶管施工环节非常关键，出口处需要做好防水措施。

b .接收井入孔处理:当顶管到达墙体位置时，切断预埋在预留孔内的密封钢板，快速顶出工具头。在出洞的过程中，准备足够的稻草。当沙子流过墙体时，可以用稻草堵住接缝，防止沙子流失过多。工具头就位后，用预埋管填充接缝位置，用速凝水泥密封接缝。然后用双液(水泥浆和水玻璃)注浆止水。

⑧初始顶壁

机械切割挡土墙混凝土，需要准备足够的水泵抽水，挂上工具头，顶出顶推千斤顶，将环形顶铁对准工具头尾部，慢慢将工具头推入穿墙管内。当刀盘前部到达连续墙外侧时，停止顶升，安装所有管线(电力电缆、信号线、油管、进出泥管、触变泥管)，旋转刀盘，向工作腔内注入泥浆。在软土中顶进时，为了防止管接头漂移，前三根管与工具头连成一体。

(3)、顶管施工方法

本工程全长825米。顶管采用III级钢筋混凝土DN1200和DN800专用顶管和F型钢圈接口，并嵌入环形橡胶圈止水。

1，施工准备工作

(1)生产技术准备

(1)施工测量，现场放线。

(2)确定管线施工范围和施工场地内所有地面障碍物的确切位置，如现有地下管线(根据甲方提供的沿线现有地下管线分布数据和人工挖沟探明情况确定)、电线杆、绿化树木、附近房屋等。

(3)平整场地，修建施工道路。尽量利用现有道路和管道作为施工便道。

④搭建临时设施，安装临时水电。修理临时排水管。

⑤平整场地，准备管线堆放位置，订购铁井圈、井圈等所需材料。

⑥顶管用钢筋网及其它非标设备的加工制造。

⑦组织现场施工人员学习、审核施工图纸，进行各专业的图纸会审，进行设计要求和施工技术交底。

⑧编制顶管施工工艺卡。做好顶管施工操作人员的再培训工作。

⑨绘制临时工程和非标准设备及工具的施工图纸。

2、顶进施工方法和工艺

根据施工现场地质条件、土层分布、顶管工作量及计划工期(三个半月完成)。

顶管法(1)是一种较早的施工方法:工作原理是用人工或机械开挖管底的土(本工程采用人工和机械顶进)，然后在顶进设备的帮助下，将铺设好的管道按设计中心线和标高要求顶进工作坑内，同时通过水平和垂直运输线路将土从管道内运至工作井外。

(2)挖掘和顶进

本工程采用钢轨作为导轨(按照设计的中心线和坡度引导顶管，以保证顶管入土前管道位置准确)。)，导轨安装的牢固准确对顶管的顶进有很大的影响，因此，导轨的安装必须满足顶管中心、标高和坡度的要求。

将管道下放到导轨上，就位后安装顶铁，检查管道中心和底部标高是否符合设计要求。合格后方可进行管前挖土。

①密实地层中的顶管开挖和运土方法

管前开挖是保证顶管质量和地面建筑物稳定安全的关键。管前挖土的方向和形状直接影响顶管位置的准确性。因此，严格控制管道前的周边区域，避免超挖。对于密实的粘性土，可在管端上方留有不超过37.5px的空隙以减少顶进阻力，管端下部在1350圆心角范围内不得超挖，以保持管壁与土壁平齐，或在顶管过程中预留并切断25px厚的土层，可防止管端下沉。