泥水平衡式顶管施工技术简述.docx

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除泥水平衡式顶管施工技术简述（管径DN2504500mm）*市政工程有限责任公司此文档仅供学习与交流前 言随着国家现代化的进程，城市建设脚步越来越快，各种市政管线在地下纵横交错、层叠密布，地面上的市政建筑越来越多，开挖施工使道路质量变差、破坏环境，同时给人们的生活、工作带来诸多不便，施工成本越来越高。顶管施工技术可以有效地解决现有市政设施与施工的矛盾。顶管技术是指在不开挖或只开挖少量作业坑的条件下，利用岩土钻掘技术进行地下管道敷设的一种技术，适合管径DN2504500mm的各类地下管道。它省时、高效、优质、成本适中、对环境友善，具有不影响交通、不污染环境等优点，预制管道既可工厂化生产又可以现场自制，对工期进度不产生影响；在许多情况下，比开挖法施工周期短、综合成本低、安全性好。现已经成为城市市政施工的主要手段，广泛应用于穿越公路、铁路、建筑物、河流以及在闹市区、古迹保护区、农作物和植被保护区等不允许或不能开挖的条件下进行燃气、电力、电讯、有线电视线路、石油、天然气、热力、排水等地下管道的铺设。尤其是较为常用的泥水平衡式顶管技术，更是具有适用土质范围广、土体扰动性小、适宜长距离顶管、施工安全性高、噪音及震动小、顶进速度快、地表沉降少等优点。我公司一直致力于市政地下工程顶管施工技术的应用和推广，具有丰富的顶管技术经验和完善的施工管理制度，技术人才和设备保障齐全完备，各类顶管施工技术在同行业中处于领先水平。公司承揽的顶管工程有：2010年顺义线国展站10KV外电源电力顶管工程、2010年迁安市城市基础设施重点工程南区总排水顶管工程、2012年南丰路（百沙路怀昌路）改建工程污水及中水管线顶管工程、2014年海淀区上地西路及东北旺北路热力管线工程二标段顶管工程、2016年密云生态商务区污水外网顶管工程、2016年四平市地下综合管廊跨102国道顶管工程等等，施工进度快，工程质量好，受到监理、甲方、政府机构等各方的一致好评。目 录第一章 顶管施工技术- 1 -1.1顶管施工的基本原理- 1 -1.2顶管施工的优点- 1 -1.3顶管施工适用的几种土质- 3 -1.4盾构法和顶管法的主要异同点- 4 -1.4.1相同点：- 4 -1.4.2不同点：- 5 -第二章 顶管施工分类- 6 -2.1顶管施工常采用的施工方法- 6 -2.2敞开式人工顶管法- 6 -2.2.1敞开式人工顶管施工- 6 -2.2.2敞开式人工顶管的分类- 7 -2.2.3特殊地层采用的敞开式人工顶管方法- 8 -2.2密封机械式顶管法- 8 -2.2.1密封机械式顶管施工- 8 -2.2.2土压平衡式- 9 -2.2.3泥水平衡式- 11 -2.3顶进管道- 14 -2.4顶管施工主要设备- 15 -2.4.1自有设备表- 17 -第三章 顶管施工工艺- 17 -3.1泥水平衡式顶管施工工艺图- 17 -3.2泥水平衡式顶管施工工艺流程- 19 -3.3泥水平衡式顶管施工步骤- 19 -3.3.1工作井（工作坑或基坑）- 19 -3.3.2后座墙- 21 -3.3.3设备安装- 22 -3.3.4顶管始发（出洞）- 25 -3.3.5正常顶进- 27 -3.3.6泥水循环- 29 -3.3.7顶管测量- 31 -3.3.8纠偏、数据传输- 33 -3.3.9触变泥浆- 34 -3.3.10中继间- 35 -3.3.11顶管接收（穿墙进洞）- 37 -3.3.12管内通风- 39 -3.3.13管内照明- 40 -3.4施工质量控制- 41 -3.4.1允许偏差- 41 -3.4.2质量要求- 41 -3.5顶管完成管道- 42 -第一章 顶管施工技术1.1顶管施工的基本原理顶管技术是一项用于市政施工的非开挖掘进式管道敷设施工技术。是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。不影响周围环境或者影响较小，施工场地小，噪音小。而且能够深入地下作业，这是开挖埋管无法比拟的优点。顶管施工的基本原理，是利用始发井内设置的支座和安装液压千斤顶，借助主顶油缸及管道间的中继间等推力，把工具管或掘进机从始发井内穿过土层一直推到接收井内吊起，与此同时，紧随工具管或掘进机后面，将预制的管段顶入地层，以期实现非开挖敷设地下管道。边顶进，边开挖地层，边将管段接长的管道埋设方法。 施工时，先制作顶管始发井及接收井，作为一段顶管的起点和终点，始发井中有一面或两面井壁设有预留孔，作为顶管出口，其对面井壁是承压壁，承压壁前侧安装有顶管的千斤顶和承压垫板（即后背），千斤顶将工具管顶出始发井预留孔，而后以工具管为先导，逐节将预制管节按设计轴线顶入土层中，直至工具管后第一节管节进入接收井预留孔，施工完成一段管道。为进行较长距离的顶管施工，可在管道中间设置一至几个中继间作为接力顶进，并在管道外周压注润滑泥浆。顶管施工可用于直线管道，也可用于曲线等管道。1-预制钢筋混凝土管；2-运输车；3-扶梯；4-主顶油泵；5-行车；6-安全护栏；7-润滑注浆系统； 8-操纵房；9-配电系统；10-操纵系统；11-后座；12-测量系统；13-主顶油缸；14-导轨；15-弧形顶铁；16-环形顶铁；17-已顶入的钢筋混凝土管；18-运土车；19-机头 1.2顶管施工的优点顶管施工方法，是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术；彻底解决了管道埋设施工中对城市建筑物的破坏和道路交通的堵塞等难题，在稳定土层和环境保护方面凸显其优势。通过工作井把要埋设的管子顶入土内，一个工作井内的管子可在地下穿行1500m以上，并且还能曲线穿行，以绕开一些地下管线或障碍物。 特别适用于大中型管径的非开挖铺设。具有经济、高效，保护环境的综合功能。广泛用于城市地下给排水管道、天然气管道、石油管道、通讯电缆等各种管道的非开挖铺设。不开挖地面；不拆迁，不破坏地面建筑物；不影响交通；不破坏环境；施工不受气候和环境的影响；不影响管道的段差变形；能穿越公路、铁路、桥梁、高山、河流、海峡和地面任何建筑物；节约一大笔征地拆迁费用；减少对环境污染和道路的堵塞；采用油压驱动，施工时噪音远远小于开槽式敷设管道，几乎没有地面沉降的现象，对周边的影响降低到最小程度。而且在较深的埋深情况下施工成本要小于开槽式敷设管道。省时、高效、安全，综合造价低。这对交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多、地下管线复杂的城市是非常重要的，它将为城市创造一个洁净、舒适和美好的环境。1.3顶管施工适用的几种土质1、淤泥质粘土此种软土的形成是在较弱的海浪岸流及潮汐的水动力作用下逐渐形成的。土的颜色多呈灰色或黑灰色，光润油滑且有腐烂植物的气味，多呈软塑或半流塑状态。其天然含水量很大，一般都大于30%，饱和度一般大于90%，液限一般在3560%之间，软土的天然重度较小，约在1519KN/m3之间。孔隙比大于1，天然含水量高，孔隙比大，所以具有软土地基变形大，强度低的特点。2、砂性土由于曾受到海水的冲击，部分地区沉积层含有海水所搬运的大量沉积物，其中主要为细砂及粉砂。含粘土的成分较少，所以称为砂性土。砂性土的土颗粒较一般的粘土大，一般在20以上，土颗粒之间的凝聚力较小，呈单粒结构。孔隙比较大，很容易在水动力的作用下产生流沙现象。3、黄土凡以风力搬运沉积又没有经过次生扰动的、无层理的黄色粉质、含碳酸盐类并具有肉眼可见的、大孔的土状沉积物成为黄土（也称原生黄土），其它成因的、黄色的、又常具有层理和夹有砂、砾石层的土状沉积物称之为黄土状土（也称次生黄土）。4、强风化岩强风化岩是指风化很强的岩石，此种土质的组织结构已大部分破坏，矿物成分已显著变化，含有大量粘土质粘土矿物。风化裂隙很发育，岩体被切割成碎块，干时可用手折断或捏碎，浸水或干湿交替时可较迅速地软化或崩解。用镐或锹可挖掘，干钻可钻进。5、微风化及中风化岩微风化岩是指岩质新鲜，表面稍有风化迹象的岩石，强度大于50Mpa，硬度很高的岩石。在此地层中顶进较困难，而且一般顶进距离超过100m时需要更换刀头。中风化岩较软，其组织结构部分破坏。矿物成分发生变化，用镐难挖掘。对于顶管工程来说，针对不同的土质情况（包括地表、地质勘察等其他情况）选用合理的机型是非常关键的。1.4盾构法和顶管法的主要异同点1.4.1相同点：1、都属于暗挖法施工大口径（DN900）地下工程的主要施工方法。2、都需要开挖工作基坑（始发井和接收井）。3、工作面的开挖方法，出、进洞施工技术基本相似。4、都要注意接缝防水处理、地表沉降控制、周边环境保护等问题，都要进行注压浆。1.4.2不同点：1、盾构法的衬砌为管片，且每环管片要在盾构机的盾尾进行拼装，拼装好后一般不会再移动；顶管法的衬砌为管节，且每环管节是一次预制成功的，由顶进装置依次顶进，直至第一节管节到达接收井位置。2、盾构法施工的盾构千斤顶布置在盾构机的支撑环外沿，而顶管法施工的主顶进装置布置在始发井内，如果顶力不足需要加设中继间。3、盾构千斤顶活塞的前端必须安装顶块，顶块必须采用球面接头，在顶块与管片的接触面上安装橡胶或柔性材料的垫板。顶管法的主顶千斤顶的行程长短不能一次将管节顶到位时，必须在千斤顶缩回后在中间加垫块或几块顶铁。4、盾构机内有拼装管片的拼装机，而顶管机内没有。5、盾构法主要用于大断面城市地下隧道、水工隧道、公路隧道的施工；顶管法主要适用于断面稍小一些的城市地下管线的铺设。第二章 顶管施工分类2.1顶管施工常采用的施工方法2.2敞开式人工顶管法2.2.1敞开式人工顶管施工敞开式人工顶管，适用于能自稳的土体中。在顶管的前端装有敞开式顶管机，施工时，采用手工的方法来破碎工作面的土层，破碎辅助工具主要有镐、锹以及冲击锤等。如果在含水量较大的砂土中，需采用降水等辅助措施。敞开式人工顶管，可在密封机械顶管机无法顶进的地层施工，如穿越地层部分有中、微风化岩层短距离顶进，以及管道轴线上可能存在大的石块、桩基础等不明障碍物地层，缺少水资源的特殊条件等可采用人工顶管。敞开式人工顶管一般顶进距离不长，顶进速慢，轴线控制变化较大，施工成本较低。顶进开挖前必须通风，要进行毒气控测措施，防止地层含有毒气体伤及施工人员。2.2.2敞开式人工顶管的分类敞开式人工顶管常用的可分为：全敞开式、格栅式、挤压式等。 全敞开式格栅式 挤压式出土车2.2.3特殊地层采用的敞开式人工顶管方法1、地层无地下水或少量地下水、并且N值大于18的黄土坚硬土层、砂层、中、微风化岩层等，这种地层不易坍塌、难以挤压，可采用全敞开式顶进施工。2、有地下水土质较软的地层，可采用挤压式。3、有地下水的砂质土宜采用挤压格栅式。地下水位较高可采取井点降水等辅助施工方法。2.2密封机械式顶管法2.2.1密封机械式顶管施工密封机械式顶管施工，主要是在顶进过程中利用大刀盘及仿形刀盘对机头正面土体的全端面切削，利用主顶设备把机头向前推进，把切削下来的泥土挤进机头土仓内，在顶管机的刀盘及搅拌杆的搅拌均匀，在土压仓通过排泥系统排出渣土。机械式顶管施工可有效地保持挖掘面的稳定，对周围的土体扰动较小，引起地面沉降较小。机械式顶管适应的土质范围广，如高地下水软弱地层，淤泥质土层、粘土层、粉土层、砂层，以及软岩强风化岩也适用。土压平衡式和泥水平衡式顶管施工是常用的机械密封式顶管施工。2.2.2土压平衡式土压平衡式通过控制螺旋出土器排土量或顶管机前进速度来平衡地下水和土压力，使此土压力与切削面前方的静止土压力和地下水压力保持平衡，保证开挖面的稳定；土压平衡顶管在覆土较浅的状态下也正常工作，最浅覆土深度可达0.8倍顶管机外径；但土压平衡式不能连续性顶进，顶进速度较慢，顶力相对泥水平衡的大。土压平衡顶管机螺旋出土机2.2.3泥水平衡式1、泥水平衡式顶管施工是机械密封式顶管施工最常用的一种，适用于大于内径DN600管道顶进施工。泥水平衡式是在推进过程中通过顶管机的刀盘切削土体，切削下来的土体挤压在泥土仓内，通过刀盘的转动搅拌均匀进入泥水仓与进浆管送入的泥浆搅拌成浓的泥浆，再通过排浆管道将浓泥浆排出机头的顶管方法。泥水平衡顶管机2、泥水平衡式是较为常用的一种顶管方式，因其有以下几个优点：（1）泥水平衡式顶管适应的土质范围更广，可以适应多种变化地层施工。如高地下水软弱地层，淤泥质土、粘土层、粉土层、中粗砂层，以及软岩地层也适用；同时顶管机有简易的破碎功能，有部分块石或卵石的土体也可以施工；如在地下水压力很高以及变化范围较大的条件下，它也能适用。（2）可有效地保持挖掘面的稳定，对所顶管子周围的土体扰动比较小。（3）与其他类型顶管比较，泥水顶管施工时的总推力比较小，尤其是在粘土层变现的更为突出。所以它适宜于长距离顶管。（4）工作坑内的作业环境比较好，作业也比较安全。由于它采用泥水管道输送弃土，不存在吊土、搬运土方等容易发生危险的作业。它可以在大气常压下作业，也不存在采用气压顶管带来的各种问题及危及作业人员健康等问题。（5）由于泥水输送弃土的作业是连续不断地进行的，所以它作业时的进度比较快。（6）泥水平衡顶管施工还具有噪音以及震动都很小等特点。3、特殊地质顶管施工采用的施工方法在高粘性的土层采用泥水平衡顶进时，需将部分循环泥水引入泥土仓内，减少粘土粘附在在刀盘刀架上，避免产生刀盘形成泥饼。 在纯中、粗砂层顶进循环泥浆浓度小于1.10时，排渣土时砂土易沉积堵管。泥水循环的泥水可通过格栅孔进入泥土仓，不能很好地起到护壁和作用，所以在纯砂层顶管时宜提高进浆泥水的比重，控制在1.101.12之间。 在硬质泥岩地层和强风化岩层顶进时，刀盘也需配置具有高强的先行贝壳合金刀和多重合金刮刀对弱岩层切削，同时泥水循环的泥水可通过格栅孔进入泥土仓和刀盘前面，减少合金刀干磨。 在穿越浅覆土河道时，可在河道堆载砂包，增加其覆土量。也可以在管道内前段堆载重物增加重量，防止管道上浮。2.3顶进管道1、管道管节长度通常以2.03.0m为宜，有时也采用1.01.25m较短的管节。对于大直径的管道，一般应采用较长的管节，这样可以相对减少管接头的次数、提高施工效率。 2、顶进管道的直径，最小的可以DN250mm，最大的达到DN4500mm。3、适合于顶管的管材类型通常包括：钢筋混凝土管道、球墨铸铁管道、石棉水泥管道、陶土管、钢管和塑料管等。常见的顶管管道为钢筋混凝土管道和铁管。4、钢筋混凝土管节的接口有平口、企口和承插口三种类型。管节类型不同，止水方式也不同。平口管用“T”形钢套环接口，把两只管子连接在一起，在混凝土管和钢套环中间安装有2根齿形橡胶圈止水。企口管用企口式接口，用1根“q”形橡胶圈止水。止水圈右边腔内有硅油，在两管节对接连接过程中，充有硅油的一腔会翻转到橡胶体的上方及左边，增强了止水效果。承插口管用“F”形套环接口，接口处用1根齿形橡胶圈止水。F形接口管是最为常用的一种管节。它把“T”形钢套环的前面一半埋入混凝土管中就变成了“F”形接口。为防止钢套环与混凝土结合面渗漏，在该处设了一个遇水膨胀的橡胶止水圈。5、钢管是用一定厚度的钢板先卷成圆筒，再焊成竹节，钢管两管节之间采用焊接连接，其整体性好，不易产生渗漏水。为保证焊接牢靠，将管节端口按一定角度坡口后再焊接。常用的接口形式有两种：单边V型坡口；K型坡口。单边V型坡口适用于人员无法进入的小口径管，采用单边坡口和单面焊接；K型坡口双面成型的焊接工艺，即管内外均需焊接，适用于口径较大的管道中。2.4顶管施工主要设备各类型顶管机顶管其他设备 中继间 顶管机操作台顶管其他设备2.4.1自有设备表序号设备名称数量单位产地生产年份备注1HB-DN1000泥水平衡顶管机2台20142NPD1500泥水平衡顶管机1台浙江20153TCS OD2670泥水平衡顶管机1台日本20134GDDT2800-00泥水平衡顶管机1台江苏20155TPN1500泥水平衡顶管机1台江苏20136YSTP2200土压平衡顶管机1台上海20147HKT3500土压平衡顶管机1台湖北20148TYD2400土压平衡顶管机1台厦门20139HK2200中继间1台湖北201310ZJJ2400-300中继间1台江苏2015第三章 顶管施工工艺管道顶进方法的选择，是根据管道所处土层性质、管径、地下水位、附近地上与地下建筑物、构筑物和各种设施等因素，经技术经济比较后确定的。目前使用较多的顶管施工方法是泥水平衡式顶管施工，适用多种土质地层，顶进速度快，外径4140管道顶进一天可达15m，最快的一天顶进30m，所以泥水平衡式顶管施工也适应长距离、超大直径的顶管施工。下面着重介绍泥水平衡式顶管施工。3.1泥水平衡式顶管施工工艺图3.2泥水平衡式顶管施工工艺流程3.3泥水平衡式顶管施工步骤3.3.1工作井（工作坑或基坑）1、工作井（工作坑或基坑），按其作用分为始发井（顶进井）和接收井两种。始发井是安放所有顶进设备的场所，也是顶管掘进机的始发场所，是承受主顶油缸推力的反作用力的构筑物，供工具管出洞、下管节、挖掘土砂的运出、材料设备的吊装、操纵人员的上下等使用。在始发井内，布置主顶千斤顶、顶铁、基坑导轨、洞口止水圈以及照明装置和井内排水设备等。在顶进井的地面上，布置行车或其他类型的起吊运输设备。接收井是接收顶管机或工具管的场所，与始发井相比，接收井布置比较简单。2、工作井形状一般有矩形、圆形、椭圆形、多边形等几种，其中矩形工作井最为常见。在直线顶管中或在两段交角接近180的折线的顶管施工中，多采用矩形工作井。矩形工作井的短边与长边之比通常为2:3。如果在两段交角比较小或者是在一个工作井中需要向几个不同方向顶进时，则往往采用圆形工作井；另外，较深的工作井也一般采用圆形，且常采用沉井法施工。沉井材料采用钢筋混凝土，工程竣工后沉井则成为管道的附属构筑物。椭圆形的工作井的两端各为半圆形状，而其两边则为直线；这种形状的工作井多用成品的钢板构筑成，而且大多用于小口径顶管中。3、工作井的施工可采用开槽式、沉井式、连续墙式及锚喷逆作式。开槽式根据工作井深浅，又可以分为浅槽式、支撑式及围堰式（钢板桩式）三种。4、顶管工作井的位置的设置应便于排水、出土和运输，并对地上与地下建筑物、构筑物易于采取保护和安全生产措施。5、工作井的支撑应形成封闭式模框架，矩形工作井的四角应加斜撑。3.3.2后座墙后座墙是顶进管道时为千斤顶提供反作用力的一种结构，有时也称为后座、后背或者后背墙等。在施工中，要求后座墙必须保持稳定，一旦后座墙遭到破坏，顶管施工就要停顿。后座墙的设计要通过详细计算，其重要程度不亚于顶进力的预测计算。后座墙的最低强度应保证在设计顶进力的作用下不被破坏，并留有较大的安全度。要求其本身的压缩回弹量为最小，以利于充分发挥主顶工作站的顶进效率。后座墙的结构形式一般可分为整体式和装配式两类。整体式后座墙多采用现场浇筑的混凝土。装配式后座墙是常用的形式，具有结构简单、安装和拆卸方便、适用性较强等优点。 采用装配式后座墙时，应满足下列要求：1、装配式后座墙宜采用方木、型钢或钢板等组装，组装后的后座墙应有足够的强度和刚度；2、后座墙土体壁面应平整，并与管道顶进方向垂直；3、装配式后座墙的底端宜在工作坑底以下(不宜小于50cm)；4、后座墙土体壁面应与后座墙贴紧，有间隙时应采用砂石料填塞密实；5、组装后座墙的构件在同层内的规格应一致，各层之间的接触应紧贴，并层层固定。3.3.3设备安装1、导轨导轨是在基础上安装的轨道，一般采用装配式。管节在顶进前先安放在导轨上。在顶进管道入土前，导轨承担导向功能，以保证管节按设计高程和方向前进。导轨选用钢质材料制作，安装牢固、顺直、平行、等高，其纵坡与管道设计坡度一致。在使用中经常检查校核导轨，防止产生位移。2、千斤顶主顶千斤顶安装于始发井中，用于向土中顶进管道，其形式多为液压驱动的活塞式双作用油缸。安装时固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点在管道中的中心的垂线上。主顶千斤顶布置示意图3、油泵与千斤顶相匹配，并用备用油泵；安装完毕后进行试运转。顶进过程中油压突然增高时，应立即停止顶进，检查原因并经处理后方可继续顶进。4、顶铁顶铁又称为承压环或者均压环，其作用主要是把主顶千斤顶的推力比较均匀地分散到顶进管道的管端面上，同时还起到保护管端面的作用，同时还可以延长短行程千斤顶的行程。顶铁可分成矩形顶铁、环形顶铁、弧形顶铁、马蹄形顶铁和“U”形顶铁几种。分块拼装式顶铁应有足够的刚度，并且顶铁的相邻面相互垂直。安装后的顶铁轴线应与管道轴线平等、对称，顶铁与导轨之间的接触面不得有泥土、油污。顶铁与管口之间采用缓冲材料衬垫，当顶力接近管节材料的允许抗压强度时，管口应增加U型或环形顶铁。5、顶管机顶管机安装前应作一次安装调试，油管安装前应清洗，防止灰尘等污物进入油管，电路系统应保持干燥，机头运转调试各部分动作正常，液压系统无泄漏。顶管机的尺寸和结构应完全符合实际工程要求，在吊装前应做详细的检查。在吊装顶管机时应平稳、缓慢、避免任何冲击和碰撞。一般重量较轻的小型简单顶管机可钢丝绳外套橡皮吊放，对于大型顶管机等重要设备，必须采用专用吊具，确保安全可靠。顶管机安放在导轨上后，应测量前后端中心的方向偏差和相对高差，并作好记录，顶管机的接触面必须相互吻合。将顶管机和电路、油路、水路、气压、泥浆管路和控制系统等进行逐一连接，要求个部件安装正确、连接牢固、不得渗漏，要求安装后对个分系统进行认真检查和试运行，达到正常运转。顶管机下坑后，刀盘应离开封门1m左右，放置平稳后重测导轨标高，高程误差不应超过5mm，然后开始凿除封门，封门应尽量凿除干净，不要遗留块状物，使掘进机刀盘贴住前方土体。6、止水圈顶管施工中，针对不同构造的工作坑，洞口止水的方式也不同。洞口止水圈的构造l-前止水墙；2-预埋螺栓；3-橡胶止水圈；4-压板在钢板桩围成的工作坑中，首先应该在管子顶进前方的坑内，浇筑一道前止水墙，墙体可由级配较高的素混凝土构成。其宽度约为2.05.0m，具体数据根据管径的不同而定；厚度约为0.30.5m；高度约为1.54.5m。如果是钢筋混凝土沉井或用钢筋混凝土浇筑成的方形工作坑，则不必设前止水墙。如果是圆形工作坑，则必须同样浇筑一堵弓形的前止水墙，这时洞口止水圈就安装在平面上，而不可能安装在圆弧面上。如果覆土深度大于10m或者在穿越江河的工作坑中，洞口止水圈必须做两道。前面一道是充气的，像一只自行车内胎一样，与管子不直接接触；中间也有一道止水圈。平时，前面一道止水圈是不充气的，只有当后面一道止水圈损坏需更换时，前面的那一道充气，起到止水作用。洞口止水圈要求橡胶的拉伸量300%，肖氏硬度在505度范围以内，并且具有一定的耐磨性和较大的扯断拉力。5、起重设备：顶管施工需配备垂直吊装和运输设备。一般情况下可采用桥式起重机或旋转臂架式起重机（如汽车吊、履带吊）。正式作业前应试吊，检查重物捆扎情况和制动性能；严禁超负荷吊装。6、泥水系统泥水平衡式排泥时，应设置泥浆沉淀池。泥浆池的容积根据实际需要计算得到，输送管路接头应密封，防止渗漏。为降低排泥输送压力，输送管路系统应尽量降低。泥浆池应尽量靠近工作坑边，可以减少排泥管路过长而且产生的管路摩阻力，沉淀池的配置可沉淀块状物，防止块状物直接进入排泥泵引起排泥泵堵塞和损坏。注浆系统应尽量使用螺杆泵以减少脉动现象，浆液应保证搅拌均匀，系统应配置减压系统。在注浆泵出口处1m外以及掘进机机头注浆处各安装一只隔膜式压力表，便于准确观测注浆压力。3.3.4顶管始发（出洞）1、在开始顶进前应检查下列内容，确认条件具备时方可开始顶进。全部设备经过检查并经过试运转。主要包括液压、电器、压浆、气压、水压、照明、通讯、通风等操作系统是否正常工作，各种电表、压力表、换向阀、传感器、流量计等是否能正确显示其处于正常工作状态，然后进行联动调试，确认没有故障后，方可准备顶管始发。顶管掘进机在导轨上的中心线、坡度和高程应符合规定；制定了防止流动性土或地下水由洞口进入工作坑的措施；开启封门的措施完备。 2、拆除封门前应按要求，分别检查以下技术措施是否有效：通过水位观测孔检查洞口外段的降水效果是否达到要求；洞口止水圈与机头外壳的环形间隙应保持均匀、密封良好、无泥浆流入；用注浆法加固的洞口外段应有检测结果，确保在增加洞外土体固结力的同时地面无明显隆起或沉降。3、拆除封门时应符合下列规定：采用钢板桩支撑时，可拔起或切割钢板桩露出洞口，并采取措施防止洞口上方的钢板桩下落；必须考虑在拆除过程中将要采取的加固措施。采用沉井时，应先拆除内侧的临时砖墙或混凝土封门，再拆除井壁外侧的封板或其他封填措施。封门和封板一旦拆除后，必须在确保人身安全的前提下，立即清除洞口外可能存在的金属物件（如短钢筋、钢管等）或较大的硬块等障碍物。在不稳定土层中顶管时，封门拆除后应马上将顶管机切入土层，避免前方土体松动和坍塌。4、顶管机和后续管段顶部叠加配重，防止顶管机出洞“叩头”。3.3.5正常顶进1、全部设备经过检查并试运转合格后可进行顶进。2、顶进程序是：安装顶铁，开动油泵，顶镐活塞伸出一个行程后，关油泵，顶镐停止运行，活塞收缩，在空隙处加上顶铁，再开油泵，如此周而复始。3、顶管机开始顶进510m的范围内，允许偏差为：轴线位置3mm，高程0+3mm.当超过允许偏差时，采取措施纠正。4、顶管机在正常作业过程中，操作人员应通过电视监控器上仪表的显示进行适当调整，主要操纵内容包括：调整土压力，控制切削刀盘位移，启闭主切削刀具，纠偏油缸行程的伸缩，操作泥浆截止阀，操纵旁通阀，泥浆流向变换，抽除掘进机内积水等。5、顶进过程中，出现下列紧急情况时应采取措施进行处理：（1）工具管前方遇到障碍（2）后墙变形严重（3）顶铁发生扭曲现象（4）管位偏差过大且校正无效（5）顶力超过管端的允许顶力（6）油泵、油路发生异常现象（7）接缝中漏泥浆3.3.6泥水循环1、泥水系统有二个作用：送走被挖掘机的渣土和平衡地下水。泥水系统是由密封的管道组成，通过机头循环，形成泥浆混合物，由排泥管送走，最后沉淀在地面上的泥浆池内，泥浆通过众多的排泥泵排出。再由进水泵进水送入机头，排泥由变速的排泥泵进行控制。旁通装置可控制进排泥浆的速度、方向，以防止泥渣堵塞管道，淤积现场。当挖粘土时，有一定的粘合度，可以直接将泥浆排入泥浆池内，但是当挖沙土时，泥浆中必须添加一定的粘合剂（诸如膨润土等）以增加泥浆粘度，以达到排渣的最终目的。夹带泥砂的泥浆，可通过振动筛、循环沉淀器、干燥器等，处理分离渣质，泥浆循环利用，渣质被积累后处理。处理渣土用翻斗车，泥浆用罐车运出场区，堆置于郊外，处理时注意不得污染路面等环境。进排泥水系统起着第二个作用：在有地下水存在的地方，掘进机表面的压力可以降低到小于水中的压力。这样避免了抽地下水的需要。进排泥水系统中的压力感应器可测出地下水的压力。机内泥水循环系统，电磁阀，旁通装置及载水阀可以起到调节水压的作用。机内电磁阀和旁通系统，可以阻止水压的变化，保持水压，在加管道时，不至于减小机头的水压，保证内部压力平衡。2、泥浆浓度：进浆1.051.10 排浆1.201.25泥水压力表送水、排泥泵泥浆沉淀池3.3.7顶管测量 1、在顶管施工中，特别是在施工污水管道等重力管道时，对施工精度要求特别高。所以，顶管施工必须严格按照设定的管道中心线和工作坑位建立地面与地下的测量控制系统，控制点应布置在不宜扰动、视线清晰、方便校核的地方，并加以保护。2、在安装测量装置时，所用的测量仪器应和工作坑的坑底和坑壁分开，避免这些位置在施工由于顶进力的施加产生位移，从而和起始位置不一致，则很容易产生误差。3、为了满足顶管施工精度要求，在施工中必须对下面几个参数进行测量：（1）顶进方向的垂直偏差；（2）顶进方向的水平偏差；（3）掘进机机身的转动；（4）掘进机的姿态；（5）顶进长度。4、常用的测量方法主要有：（1）光学法(测量水平和垂直偏差)。主要装置包括激光和主动或被动目标靶、经纬仪、激光经纬仪和CCD 摄像机；（2）电磁法(测量垂直和水平偏差)；（3）陀螺法(测量水平偏差)；（4）液面水平法(测量绝对高度)；（5）倾角计主要是机械钟摆(测量掘进机的倾角和偏转)；（6）路径测量(测量顶进长度)。5、顶管始发前必须认真测定掘进机头的轴线和标高，并将测量数据及时反馈进行调整。顶进施工中的原始数据记录必须连续、真实、完整，记录表格填写清楚。6、交接班时，必须认真交接测量记录，交清管道轨迹和纠偏趋向。7、每节管道顶进结束，必须进行复测，绘制管道顶进轨迹图（含管道高程、方向、顶进力曲线等），并由项目经理或监理人员检查复核。8、在市区内施工时，为了不影响对其它地上或地下建筑物或构筑物的扰动，必须进行地面变形监测和建筑物的沉降观测，按建设单位的要求，在指定地段进行施工监测布置，观测在顶进过程中地面变形和土体位移情况，以便及时采取措施，保证地上或地下建筑物或构筑物的安全和正常使用。顶进结束后应绘制施工过程和竣工后的地面变形图。9、在长距离曲线顶管施工时，使用SLS-RV测量导向系统。该系统的设备包括硬件和软件两部分，硬件设备主要包括主动目标靶、激光经纬仪、反射棱镜、倾角测量仪、控制装置、顶距测量装置和导向系。该测量导向系统的主要性能如下：（1）在顶进过程中可以连续测量和计算掘进机的位置；（2）比传统的测量方法节约了大量的时间；（3）可以对水平和垂直方向上的曲线顶进进行测量和导向；（4）可提供大量详细的信息用于对方向的优化控制；（5）对顶进管道进行自动测量；（6）掘进机的位置可以在远程计算机上显示。 测量仪器3.3.8纠偏、数据传输 纠偏千斤顶设在顶管机前后段之间，共4组千斤顶。通过组合动作，控制顶管机的顶进方向。当激光点偏移测量靶中心，表明顶管机偏移轴线推进，就要启动纠偏动作。（如激光点往上移动，说明机头是往下偏移，必须伸出下面的2组千斤顶）。纠偏动作控制在地面操作室的操作台远程控制，如何确认操作的正确性是通过远程数据传输来实现。 1、纠偏量的控制是通过安放在纠偏千斤顶上的位移传感器来实现。 2、顶管机的状态（水平倾斜、扭转）由安放在机头的角度倾斜仪来体现。 角度倾斜仪位移传感器 3.3.9触变泥浆在顶进过程中，随着距离的增长，管道的摩阻力也随之增大。为了提高顶进施工的效率，在施工过程中尽可能地降低管道外侧的阻力，通常情况下往管外侧喷射触变泥浆，降低顶进的阻力。泥浆配制主要材料为膨润土，在货源上优选颗粒细、胶质价高的膨润土，在制作过程中，搅拌充分均匀，为了使膨润土充分分散，泥浆拌和后停滞时间在12h以上。触变泥浆管设置一般在顶管机后面34节管每节管都设置触变泥浆管，在管节外壁形成完整的浆套。以后的管节间隔23节管设置一道，用来对浆套进行补浆。触变泥浆管注浆孔的形状及布置：在每节管的前端布置一道触变泥浆注浆孔，数量为34个，孔的布置均匀。经过不断压浆，在管外壁形成一个泥浆套。注浆原则：先压后顶，随顶随压，及时补浆。3.3.10中继间中继间是经机械加工的内外套组合，通过中间的小千斤顶的伸动作，推动外套往前伸出，外套向前推动管节一段距离，又通过后部主顶推力顶进，使小千斤顶复位。在长距离顶进时，可分段减少主顶的压力，它可以与其他中继间和后座通过程序连动，一环接一环，自动切换。中继间工作原理： 通过中继间（示图1）的小千斤顶的伸出动作，推动外套往前推出，外套向前推动管节一段距离后（示图2），又通过后部主顶或下一个中继间推动管道运动，使小千斤顶缩回复位（示图3）。不断往复运动推进管段，使整段管道向前推进。中继间安放时，第一个中继间应放置在比较前一些，当后座总推力达到中继间总推力的4060时，就应放置第一个中继间；当总推力达到中继间的总推力的7080时安置一个中继间，当顶进的总推力达到主顶千斤顶的总推力的90时，应启动中继间接力顶进。3.3.11顶管接收（穿墙进洞）为了顺利完成顶管接收工作，一般应对洞口土体进行加固。如果土质不是很软，可采用门式加固法，即对所顶管道两侧和顶部一定宽度和长度范围内的土体进行加固，以提高这部分土的强度，从而使顶管机在进洞中不发生坍塌现象。如果土质比较软，则必须在管子顶进的一定范围内，对整个断面进行加固。如果