泥水平衡顶管质量安全控制要点浅析

泥水平衡顶管质量安全控制要点浅析

陶震西 贺梁君 朱根

中国建筑第八工程局有限公司 上海市 200120

摘要：泥水平衡顶管法施工是指在施工时，通过传力顶铁和导向轨道，用支承于基坑后座上的液压千斤顶将顶管机及管节压入土中，同时通过顶管机全断面切削土体，以泥水压力来平衡土压力和地下水压力，又以泥水作为输送弃土介质的机械自动化顶管施工法。

关键词：顶管；纠偏；监控

引言：

随着社会的发展、环境的保护和文明施工的要求，促使近年来我国顶管施工工程技术高速发展，并已形成了一个新兴的产业。顶管施工技术被广泛应用于穿越公路、铁路、河流、闹市区等不允许或不能开挖条件下进行各种管道的铺设、更换和修复，由于顶管施工技术具有综合成本低、施工周期短、环境影响小、不影响交通等优点，在市政给排水、通信电缆、燃气管道、电力电缆等地下管线中广泛的应用。

1. 项目概况

项目地址位于南京市江宁区新济洲，工程计划从新济州长江左汊段取水进入补水泵房，取水采用两根平行管道，长454m，直径Ф1820*22mm，材质为Q345B，坡度0.066%。
取水口设于左汊河道内，取水管道最小埋深为6.28m，工程位于国家级湿地公园，南京市1级生态保护区，不具备开挖条件，因此采用顶管法施工。
根据勘探揭示的地层结构，管道穿越的地层为②-2层淤泥质粉质黏土和②-3层黏质粉土夹粉质黏土。场地地下水位高且水量丰富，顶管施工选用泥水平衡顶管机，利用泵站配水井作为顶管始发井，不设接收井。

2. 顶管质量安全控制要点分析

1．一般要求

（l）顶管施工中，渗漏、遗洒的液压油和清洗废液等应及时清理，保持环境清洁。

（2）管口与顶管机、中继间的连接和管道间的接口必须严密，不得漏水。

（3）施工前，应根据顶进方法、管径、最大顶力等对后背结构、顶进设备、中继间等进行施工设计，确定安全技术措施，并制定监控量测方案。

2．设备与辅助装置

（l）施工前，应根据顶进中的最大顶力选择顶进设备和辅助装置。

（2）安装导轨应安装在稳固的基础上，导轨应安装直顺、牢固；导轨的允许偏差应为：中心水平位置3mm，顶面高程0～+3mm，两轨间距±2mm。

（3）拆除顶进设备必须在停机、断电、卸压后进行；拆除的设备和材料，应及时运走或按指定地点码放整齐。

（4）顶进设备和辅助装置应完好；防护装置应齐全有效；后背结构及其安装应符合施工设计的要求。

（5）安装后背墙体应平整，并与管道顶进轴线垂直；方木、型钢等组装的后背，组装件之间应连接牢固。

（6）安装（或拆除）洞口密封装置需支设作业平台时，应置于坚实的地基上，搭设稳固；平台的宽度应满足施工安全的要求，在宽度范围内应满铺脚手板，并稳固；上下平台应设供作业人员使用的安全梯。

（7）安装顶铁前，应检查顶铁的外观和结构尺寸，确认完好和符合施工设计要求，顶铁应安装平顺，不得出现弯曲和错位现象；顶铁、千斤顶轴线的中心线应在通过管道轴线的铅垂面上，且应在管道中心下方1/10～1/8倍管径处。

（8）安装工具管和顶管机底板混凝土应达到设计强度；油、气、水等管路应经检查，确认畅通、严密。

（10）使用液压千斤顶前应检查其活塞阀门和管路，确认完好、无漏油；一旦损坏和漏油应立即更换检修；千斤顶必须按规定的顶力使用，不得超载。其使用顶力应按额定顶力的70％计算；最大工作行程不得超过活塞总长度的75％；顶管同时使用的各台千斤顶的规格型号应一致，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。

（1l）使用一台液压千斤顶时，其顶力线应位于通过管道轴线的铅垂面上，且与后背保持垂直；使用多台液压千斤顶时，每只千斤顶均应与管轴线平行，宜对称布置在钢制支架上，支架中心线应位于通过管道轴线的铅垂面上，且与后背保持垂直。

3．顶进施工

（l）顶进前现场工作井起重系统、工作井口平台、顶管机械和配套设备、管路与配电线路应完好；机械设备安装应稳固，防护装置应齐全有效。使用前应经检查、试运行，确认合格；监测点已按监控量测方案的要求布设完成，并明确了专人负责。

（2）顶进中，施工人员不得站在顶铁上或两侧。顶进开始后，应连续作业，实行交接班制度，并形成文件。每班作业前，应对机械、设备进行检查和试运行，确认合格并记录后，方可作业。

（3）开始顶进时，千斤顶应缓慢地启动，待各个接触部位密贴后，方可正常顶进。

（4）顶进过程中，严禁工作井内进行竖向运输作业；进行竖向运输作业时，必须停止顶进作业。

（5）封门拆除后，应立即将顶管机顶入土体内。洞口与管道之间的空隙应采取密封止水措施。

（6）一个顶进段结束后，管道与周边土壤间的缝隙，应及时填充注浆。

（7）顶进过程中，应对监控量测情况随时分析，确认正常，当发现异常时，应及时调整施工方法或采取安全技术措施。

（8）顶进过程中的方向控制应满足下列要求：

1）有严格的放样复核制度，并做好原始记录。顶进前必须遵守严格的放样复测制度，坚持三级复测：施工组测量员→项目部→监理工程师，确保测量万无一失。

2）必须避免布设在工作井后方的后座墙在顶进时移位和变形，必须定时复测并及时调整。

3）顶进过程必须勤测量、勤纠偏、微纠偏，并设置偏差警戒线。出顶进工作井进入土层时，每顶进300mm，测量不应少于1次；正常顶进时，每顶进1000mm，测量不应少于一次。纠偏量较大或频繁纠偏时应增加测量次数。

4）初始推进阶段，方向主要是主顶千斤顶控制，一方面要减慢主顶推进速度，另一方面要不断调整油缸编组和机头纠偏。

（9）管道开始顶进5～10m的范围内，高程、轴线允许偏差不超过±20mm。当超过允许偏差时，应采取措施纠正。

（10）在管道顶进的全部过程中，应控制顶管机前进的方向，并应根据测量结果分析偏差产生的原因和发展趋势，确定纠偏的措施。纠偏时应符合下列规定：

1）应在顶进中纠偏，遵循“先纠高程，后纠中线，小角度连续纠偏”原则；

2）应采用小角度连续纠偏，纠偏角度应保持在10＇～20＇,不得大于0.5°，纠偏油缸的伸出量一次不得超过20mm；

3）纠正顶管机旋转时，宜采用改变切削刀盘的转动方向或在管内相对于机头旋转的反向增加配重。

（l1）顶进中，拆接电路、油管和泥、浆、水管时，必须在卸压、断电后进行；接长的管路应及时固定在规定位置；管路拆接后，应检查接口密封状况，确认无渗漏方可使用。

（12）中继间顶进中，作业人员不宜进入，人员必须避离油泵和千斤顶油管接头。中继间顶进设备出现故障或检修时，必须在断电、卸压后进行，严禁带电、带压作业。

（13）多级中继间作业时，前中继间一个循环顶进完成，并卸压处于自由回程状态时，后中继间方可开始顶进，其一个循环顶进长度，不得大于前中继间千斤顶的行程。所有中继间一个循环顶进完成，并卸压处于自由回程状态，工作井顶进设备方可开始顶进，其一个循环顶进的长度，不得大于最后一个中继间千斤顶的行程。

（14）中继间开始顶进时，其千斤顶应与前后管道端部处于紧密顶接状态，工作井中的千斤顶应与管道端部处于紧密顶接状态。

（15）顶进过程中出现下列情况之一时，必须立即停止顶进，待采取安全技术措施并确认安全后，方可恢复顶进：

1）遇到障碍物无法掘进。

2）后背变形、位移超过规定。

3）顶铁出现弯曲、错位现象。

4）管位偏差过大且校正无效。

5）顶力骤然增大或超过控制顶力。

6）管道接口出现错位、劈裂或管道出现裂缝。

7）油泵、油路发生异常现象。

8）刀盘的切削功率（或切削扭矩）和密封舱的压力大于额定值。

9）洞口止水圈漏水。

10）监视器或激光经纬仪工作不正常。

三、结语

本文通过对顶管施工过程的导轨、顶铁、千斤顶、顶管机安装过程的介绍，和顶管顶进纠偏和过程控制的分析介绍，提炼顶管施工质量安全控制要点。从顶管工程的方案设计到管道顶进结束竣工验收，每一环节都要求严格落实质量安全控制措施，从而保证工程的设计合理施工顺利。通过本工程的施工，为更长距离或更大口径的顶管施工积累了经验。

参考文献：

1. 给水排水工程顶管技术规程 CECS 246: 2008

2. 《顶管工程设计与施工》 葛春辉

3. 《顶管施工技术》 余彬泉，陈传灿