4.1.7 顶管施工
（一）机械顶管施工工艺
机械顶管工艺流程图机械顶管施工工艺框图
（二）施工方案编制依据及顶管机选型
1、工程设计图纸。
2、工程所提供的地质情况 。
3、《给水排水管道工程施工及验收规范》 GB 50268-2008。
4、顶管机选型
为确保工程质量万无一失，确保绝对工程安全，我公司根据以往
在该区域的施工经验，决定采用土压平衡顶管掘进机，由于该机采用了先进的平衡原理，因此采用该顶机除了安全可靠外，顶管施工对地面的影响降至最小。
顶管机施工原理及主要特点：
该机型的施工原理是在工具管机头设土仓，土仓中的土通过大螺
旋出土机运出，通过控制大螺旋机的出土量与顶进的进尺，确保土仓中的土压力在一定范围内波动，也就确保了被开挖地层的沉降与隆起值在允许的范围内。另外，该机还在土仓中设有注浆嘴，可以对土仓中的土体进行改良，以适应不同的地层。
（三）施工方案
1、组织方案:本次施工全段为机械顶管施工，每240米左右设置
工作坑一个，接收坑一个。根据工程位置工作坑、接收坑设置在有预埋管井位处。
2、根据工作坑与接收坑位置全线采用注浆减阻顶进技术，配合
中继间施工，每段设置中继间2套，第一套距机头50米，第二套距第一套80米。采用DK －2200型全断面土压平衡顶管机施工。
3、顶管坑的用地范围为:40米*70米，接收坑用地范围为:30米
*40米. 施工场地用1:6灰土拌和后用压路机碾压，进行全面硬化。
4、支护形式
矩形工作坑采用外侧为直径0.3米，净间距0.2米，梅花状布置
两层旋喷桩，深为较管道埋深深3米的旋喷桩配合内侧较管道埋深深1米的钢筋混凝土护壁墙逆作法施工，内衬墙厚度30cm ，砼强度C30。
5、工作坑、交汇坑开挖施工方案
a 依据施工图纸提供的坐标点，用全站仪放出工作坑中、坑南，
坑北中线点。坑南，坑北距坑中8m ，在开挖的过程中对坑南，坑北两点进行保护。
b 旋喷桩施工完成后，利用标准臂挖掘机进行开挖，开挖完成后，
人工进行刷坡，同时坑上进行钢筋制作，随即进行钢绑扎。在绑扎过程中保证搭接长度不小于35d ，做到每一个绑扎点，绑扎紧固。绑扎完成后进行模板安装，在模板安装时，必须做到两块相临模板固定牢固，紧密，平整；以确保工作坑护壁的平整度。接下来进行模板加固，该加固采用满堂红支架加固，此加固方法能确保在浇注混凝土过程中减少模板的变形，以保证护壁墙面的平整度，加固完成校正无误后，方可浇注混凝土，在养生48h 后拆模成型，依次下挖深度小于3米。每层护壁墙向内侧留台5-8cm ，便于砼施工。
6、工作坑的尺寸计算：
工作坑采用旋喷桩配合钢筋混凝土护壁墙逆作法施工。工作坑的
上口开挖尺寸为：11*8米, 井底基础尺寸为:10*7米；接收坑的尺寸为：8*7米, 井底基础尺寸为:7*6米。
矩形工作坑的底部尺寸一般可按下式计算其宽度（B ）与长（L ）： B=D1+2b+2C
式中 B —— 工作坑的底部开挖宽度（m ）；
D1—— 管外径（m ），此工程管径为D2200mm ，故D1为
2640mm ；
b —— 管两侧操作空间（m ），一般为每侧1.2～1.6m ，
此工程管径为D2200mm ，故b 约为1600mm ；
C —— 撑板厚度（m ），一般采用0.5m 混凝土护壁。
L=L1+L2+L3+L4+L5
式中 L —— 工作坑的底部开挖长度（m ），
L1 —— 管节长度（m ），此工程管径为D2200mm ，故L1
为2500mm ；
L2 —— 顶管机长度（m ），此工程管径为D2200mm ，故
L2为5200mm ；；
L3 —— 出土工作间长度（m ），此工程管径为D2200mm ，
故L3为4500mm ；；
L4 —— 后背墙的厚度（m ），此工程管径为D2200mm ，
故L4为500mm 。
L5 ——稳管时，已顶进的管节留在导轨上的最小长度
（m ），一般为0.3m ～0.6m ，此工程管径为D2200mm ，故L5为500mm ；。
7、工作坑的基础
采用混凝土基础，浇筑宽度为全工作坑坑底。并在混凝土内部埋
设重型钢轨，重轨有足够的强度，能承受较大的荷载。四周设置集水槽，深度不小于20cm ，坡向集水坑，在工作坑东南角设置集水坑，深度不小于1.0米，并在集水坑顶设置井篦，防止人员失足受伤，积水坑内安装3寸污水泵及泵管，以备防汛。
8、导轨安装
导轨安装是顶管施工中的一项重要工作，安装的准确与否直接影
响管子的顶进质量，因此导轨选用钢质材料制作，并应有足够的刚度，
导轨设计采用重型钢导轨，其安装要求如下：安装后导轨应该牢固，不得在使用中产生位移，并且要求俩导轨应顺直，平行，等高或略高于该处管道设计高程，其纵坡应与管道设计坡度相一致。安装导轨时，应首先利用垂球和直尺确定导轨的间距和平面位置，然后测出导轨各点的实际高程，并与设计高程相比较，确定导轨的高程调整后进行安装。在混凝土基础上铆钉钢筋，将钢轨焊接在混凝土基础上铆钉的钢筋上，再进行导轨混凝土浇注，其两重轨间的混凝土面必须留为弧形，确保管壁与两重轨间的弧形混凝土面相离。导轨的安装精度必须满足施工要求。其允许偏差为：轴线3mm ，顶面高程为0～+3mm，两轨间距为±2mm 。
两根钢轨的内距计算：
A=2√ R-r 式中：A ——两导轨内距（mm ），
R——管外半径（mm ）；
r——管内半径（mm ）；
9、工作坑后背设置
后背加固采用后背钢板，以均匀传递千斤顶的反力至钢筋混凝土
护壁墙，钢筋混凝土后背墙必须保证500mm 厚，钢板与钢筋混凝土护壁墙紧密相贴，保证后背体系的稳固。轴线、顶铁轴线和管道轴线相互平行。
顶管工作坑必须配备起重设备，采用门式起重机，起重能力必须
满足吊装顶管机组、混凝土管和顶进设备的拆装要求。起重刚绳安全系数为8，必须有合格证。起重机操作有专人负责，严格执行操作规
程。正式作业前应试吊，吊离地面10cm 左右时，检查重物的捆扎情况和制动性能，确认安全后方可起吊。起重机操作有专人负责，严格执行操作规程。
10、管道的接口形式：
顶管使用时的砼材须满足标准和设计要求，对管材材质更需要严
格控制，绝对不能因一节管材受损而使整段顶管受影响。按照设计要求顶管采用钢筋砼F 管，采用钢套管接口。
11、施工用电
由于DK-2200土压平衡顶管机的主要组成方面均是大功率电器
设备，用电量大，并且顶管是24小时连续作业，为满足顶管期间用电的连续性和稳定性，降低工作坑位置地下水位，本次顶管每两段需架设315变压器1台，并应设在两段顶管距离的中央位置。
12、工期安排：
计划工期为平均每天顶进：5.5-6米
13、机械、机具用量：
14 、现场电力需要：
1. 备用300KW 发电机组1台
2. 下设315变压器1台
15、人员安排：
劳务方配合人员：25人/坑
16、降水及排水事宜
1. 沿线距离管道中线5米处，间隔25米，设置1座D600mm 降水井，两侧设置，每座降水井深度为20米，管道沿线一侧设置临时排水管道，长度以沿线管道总长及至排水口为度，管径为D600mm ，管材为砼管，在每座降水井处设置集水井0.7*0.7，高出地面0.5米
2. 顶管坑四个角设置降水井4座，深度为25米，坑内设置2个集
水坑1.5*1.5，深2米，
3. 顶管坑内设置临时排水管道，长度为排出顶管坑场地为宜，管材
为砼管，管径为D600mm ，在每座降水井处设置集水井0.7*0.7，高出地面0.5米
4. 沿线架设三相五线制电源，每座降水井处设置水泵抽水自动控制
电箱，
5. 每座降水井内安装3寸高扬程潜水泵1台，并配置泵管。
（四）质量保证措施
根据提供地质资料反映，在施工过程中除强化管理，确保质量保
证体系正常运行外，针对具体工序，技术上也采取了相应的防范措施，使工程质量有一个充分的保证。
1）建立健全质量保证体系，严格按照施工程序和监理程序认真操
作。
2）严把材料质量关，并做好各项试验检测工作。对每节管的质量
严格把关。所有施工人员必须持证上岗，特殊工种作业人员必须严格执行该工种的作业程序及有关规定。
3）施工人员建立质量责任制，实行严格考核。
4）进场时由测量人员仔细校核水准点，并按照相关规范建立施工
控制网。对放置工作坑内的水准点、中线点进行保护，严格按照设计控制。
5）架设导轨时严格控制中线、高程、坡度。保证误差在3mm 内。
6）对施工作业人员进行技术交底。管道顶进过程中，应遵循“勤
测量、勤纠偏、微纠偏”的原则，控制第一根管端头的方向和姿态，
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；
7）钢筋砼管接口应保证橡胶圈正确就位，管与管之间的衬板应粘接牢固，塞缝应密实饱满；
8）顶管过程中认真做好记录，其中应涵盖以下内容：工作坑号，长度，顶进长度，管节编号，首节管子轴线、高程、趋势、顶进压力情况等。
9）质量验收
（1）主控项目：
1）、管节及附件等工程材料的产品质量符合国家有关标准的规定和设计要求。
检查方法：检查产品质量合格证明书、各项性能检验报告，检查产品制造原材料质量保证资料。检查产品进场验收记录。
2）、接口橡胶圈安装位置正确。无位移、脱落现象。
3）、无压管道的管底坡度无明显反坡现象。
4）、管道接口端部应无破损、顶裂现象，接口处无滴漏。
检查方法：逐节观察。
（2）一般项目：
1）、管道内应线性平顺、无突变现象。一般缺陷部位，应修补密实、表面光洁。管道无明显渗水和水珠现象。
2）、管道与工作井、进洞口的间隙连接牢固，洞口无渗水。
3）、内有防腐层的钢筋混凝土管，防腐层应完整、附着紧密。
4）、管道内应清洁，无杂物、油污。
4.1.7 顶管施工
（一）机械顶管施工工艺
机械顶管工艺流程图机械顶管施工工艺框图
（二）施工方案编制依据及顶管机选型
1、工程设计图纸。
2、工程所提供的地质情况 。
3、《给水排水管道工程施工及验收规范》 GB 50268-2008。
4、顶管机选型
为确保工程质量万无一失，确保绝对工程安全，我公司根据以往
在该区域的施工经验，决定采用土压平衡顶管掘进机，由于该机采用了先进的平衡原理，因此采用该顶机除了安全可靠外，顶管施工对地面的影响降至最小。
顶管机施工原理及主要特点：
该机型的施工原理是在工具管机头设土仓，土仓中的土通过大螺
旋出土机运出，通过控制大螺旋机的出土量与顶进的进尺，确保土仓中的土压力在一定范围内波动，也就确保了被开挖地层的沉降与隆起值在允许的范围内。另外，该机还在土仓中设有注浆嘴，可以对土仓中的土体进行改良，以适应不同的地层。
（三）施工方案
1、组织方案:本次施工全段为机械顶管施工，每240米左右设置
工作坑一个，接收坑一个。根据工程位置工作坑、接收坑设置在有预埋管井位处。
2、根据工作坑与接收坑位置全线采用注浆减阻顶进技术，配合
中继间施工，每段设置中继间2套，第一套距机头50米，第二套距第一套80米。采用DK －2200型全断面土压平衡顶管机施工。
3、顶管坑的用地范围为:40米*70米，接收坑用地范围为:30米
*40米. 施工场地用1:6灰土拌和后用压路机碾压，进行全面硬化。
4、支护形式
矩形工作坑采用外侧为直径0.3米，净间距0.2米，梅花状布置
两层旋喷桩，深为较管道埋深深3米的旋喷桩配合内侧较管道埋深深1米的钢筋混凝土护壁墙逆作法施工，内衬墙厚度30cm ，砼强度C30。
5、工作坑、交汇坑开挖施工方案
a 依据施工图纸提供的坐标点，用全站仪放出工作坑中、坑南，
坑北中线点。坑南，坑北距坑中8m ，在开挖的过程中对坑南，坑北两点进行保护。
b 旋喷桩施工完成后，利用标准臂挖掘机进行开挖，开挖完成后，
人工进行刷坡，同时坑上进行钢筋制作，随即进行钢绑扎。在绑扎过程中保证搭接长度不小于35d ，做到每一个绑扎点，绑扎紧固。绑扎完成后进行模板安装，在模板安装时，必须做到两块相临模板固定牢固，紧密，平整；以确保工作坑护壁的平整度。接下来进行模板加固，该加固采用满堂红支架加固，此加固方法能确保在浇注混凝土过程中减少模板的变形，以保证护壁墙面的平整度，加固完成校正无误后，方可浇注混凝土，在养生48h 后拆模成型，依次下挖深度小于3米。每层护壁墙向内侧留台5-8cm ，便于砼施工。
6、工作坑的尺寸计算：
工作坑采用旋喷桩配合钢筋混凝土护壁墙逆作法施工。工作坑的
上口开挖尺寸为：11*8米, 井底基础尺寸为:10*7米；接收坑的尺寸为：8*7米, 井底基础尺寸为:7*6米。
矩形工作坑的底部尺寸一般可按下式计算其宽度（B ）与长（L ）： B=D1+2b+2C
式中 B —— 工作坑的底部开挖宽度（m ）；
D1—— 管外径（m ），此工程管径为D2200mm ，故D1为
2640mm ；
b —— 管两侧操作空间（m ），一般为每侧1.2～1.6m ，
此工程管径为D2200mm ，故b 约为1600mm ；
C —— 撑板厚度（m ），一般采用0.5m 混凝土护壁。
L=L1+L2+L3+L4+L5
式中 L —— 工作坑的底部开挖长度（m ），
L1 —— 管节长度（m ），此工程管径为D2200mm ，故L1
为2500mm ；
L2 —— 顶管机长度（m ），此工程管径为D2200mm ，故
L2为5200mm ；；
L3 —— 出土工作间长度（m ），此工程管径为D2200mm ，
故L3为4500mm ；；
L4 —— 后背墙的厚度（m ），此工程管径为D2200mm ，
故L4为500mm 。
L5 ——稳管时，已顶进的管节留在导轨上的最小长度
（m ），一般为0.3m ～0.6m ，此工程管径为D2200mm ，故L5为500mm ；。
7、工作坑的基础
采用混凝土基础，浇筑宽度为全工作坑坑底。并在混凝土内部埋
设重型钢轨，重轨有足够的强度，能承受较大的荷载。四周设置集水槽，深度不小于20cm ，坡向集水坑，在工作坑东南角设置集水坑，深度不小于1.0米，并在集水坑顶设置井篦，防止人员失足受伤，积水坑内安装3寸污水泵及泵管，以备防汛。
8、导轨安装
导轨安装是顶管施工中的一项重要工作，安装的准确与否直接影
响管子的顶进质量，因此导轨选用钢质材料制作，并应有足够的刚度，
导轨设计采用重型钢导轨，其安装要求如下：安装后导轨应该牢固，不得在使用中产生位移，并且要求俩导轨应顺直，平行，等高或略高于该处管道设计高程，其纵坡应与管道设计坡度相一致。安装导轨时，应首先利用垂球和直尺确定导轨的间距和平面位置，然后测出导轨各点的实际高程，并与设计高程相比较，确定导轨的高程调整后进行安装。在混凝土基础上铆钉钢筋，将钢轨焊接在混凝土基础上铆钉的钢筋上，再进行导轨混凝土浇注，其两重轨间的混凝土面必须留为弧形，确保管壁与两重轨间的弧形混凝土面相离。导轨的安装精度必须满足施工要求。其允许偏差为：轴线3mm ，顶面高程为0～+3mm，两轨间距为±2mm 。
两根钢轨的内距计算：
A=2√ R-r 式中：A ——两导轨内距（mm ），
R——管外半径（mm ）；
r——管内半径（mm ）；
9、工作坑后背设置
后背加固采用后背钢板，以均匀传递千斤顶的反力至钢筋混凝土
护壁墙，钢筋混凝土后背墙必须保证500mm 厚，钢板与钢筋混凝土护壁墙紧密相贴，保证后背体系的稳固。轴线、顶铁轴线和管道轴线相互平行。
顶管工作坑必须配备起重设备，采用门式起重机，起重能力必须
满足吊装顶管机组、混凝土管和顶进设备的拆装要求。起重刚绳安全系数为8，必须有合格证。起重机操作有专人负责，严格执行操作规
程。正式作业前应试吊，吊离地面10cm 左右时，检查重物的捆扎情况和制动性能，确认安全后方可起吊。起重机操作有专人负责，严格执行操作规程。
10、管道的接口形式：
顶管使用时的砼材须满足标准和设计要求，对管材材质更需要严
格控制，绝对不能因一节管材受损而使整段顶管受影响。按照设计要求顶管采用钢筋砼F 管，采用钢套管接口。
11、施工用电
由于DK-2200土压平衡顶管机的主要组成方面均是大功率电器
设备，用电量大，并且顶管是24小时连续作业，为满足顶管期间用电的连续性和稳定性，降低工作坑位置地下水位，本次顶管每两段需架设315变压器1台，并应设在两段顶管距离的中央位置。
12、工期安排：
计划工期为平均每天顶进：5.5-6米
13、机械、机具用量：
14 、现场电力需要：
1. 备用300KW 发电机组1台
2. 下设315变压器1台
15、人员安排：
劳务方配合人员：25人/坑
16、降水及排水事宜
1. 沿线距离管道中线5米处，间隔25米，设置1座D600mm 降水井，两侧设置，每座降水井深度为20米，管道沿线一侧设置临时排水管道，长度以沿线管道总长及至排水口为度，管径为D600mm ，管材为砼管，在每座降水井处设置集水井0.7*0.7，高出地面0.5米
2. 顶管坑四个角设置降水井4座，深度为25米，坑内设置2个集
水坑1.5*1.5，深2米，
3. 顶管坑内设置临时排水管道，长度为排出顶管坑场地为宜，管材
为砼管，管径为D600mm ，在每座降水井处设置集水井0.7*0.7，高出地面0.5米
4. 沿线架设三相五线制电源，每座降水井处设置水泵抽水自动控制
电箱，
5. 每座降水井内安装3寸高扬程潜水泵1台，并配置泵管。
（四）质量保证措施
根据提供地质资料反映，在施工过程中除强化管理，确保质量保
证体系正常运行外，针对具体工序，技术上也采取了相应的防范措施，使工程质量有一个充分的保证。
1）建立健全质量保证体系，严格按照施工程序和监理程序认真操
作。
2）严把材料质量关，并做好各项试验检测工作。对每节管的质量
严格把关。所有施工人员必须持证上岗，特殊工种作业人员必须严格执行该工种的作业程序及有关规定。
3）施工人员建立质量责任制，实行严格考核。
4）进场时由测量人员仔细校核水准点，并按照相关规范建立施工
控制网。对放置工作坑内的水准点、中线点进行保护，严格按照设计控制。
5）架设导轨时严格控制中线、高程、坡度。保证误差在3mm 内。
6）对施工作业人员进行技术交底。管道顶进过程中，应遵循“勤
测量、勤纠偏、微纠偏”的原则，控制第一根管端头的方向和姿态，
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；
7）钢筋砼管接口应保证橡胶圈正确就位，管与管之间的衬板应粘接牢固，塞缝应密实饱满；
8）顶管过程中认真做好记录，其中应涵盖以下内容：工作坑号，长度，顶进长度，管节编号，首节管子轴线、高程、趋势、顶进压力情况等。
9）质量验收
（1）主控项目：
1）、管节及附件等工程材料的产品质量符合国家有关标准的规定和设计要求。
检查方法：检查产品质量合格证明书、各项性能检验报告，检查产品制造原材料质量保证资料。检查产品进场验收记录。
2）、接口橡胶圈安装位置正确。无位移、脱落现象。
3）、无压管道的管底坡度无明显反坡现象。
4）、管道接口端部应无破损、顶裂现象，接口处无滴漏。
检查方法：逐节观察。
（2）一般项目：
1）、管道内应线性平顺、无突变现象。一般缺陷部位，应修补密实、表面光洁。管道无明显渗水和水珠现象。
2）、管道与工作井、进洞口的间隙连接牢固，洞口无渗水。
3）、内有防腐层的钢筋混凝土管，防腐层应完整、附着紧密。
4）、管道内应清洁，无杂物、油污。