机械顶管工程原理优缺点质量控制检查方法

1、精心打造机械顶管1、泥水平衡顶管工作流程及原理顶管机被主顶油缸向前推进，顶管机头进入止水圈，穿过土层到达接收井， 电动机提供能量，转动切削刀盘，通过切削刀盘进入土层。挖掘的土质，石块等 在转动的切削刀盘内被粉碎，然后进入泥水舱，在那里与泥浆混合，最后通过泥 浆系统的排泥管由排泥泵输送至地面上。 在挖掘过程中，采用复杂的土压平衡装 置来维持水土平衡，以至始终处于主动与被动土压之间，达到消除地面的沉降和 隆起的效果。顶管机完全进入土层以后，电缆、泥浆管被拆除，吊下第一节顶进 管，它被推到顶管机的尾套处，与顶管机连接管顶进以后，挖掘终止、液压慢慢 收回，另一节管道又吊入井内，套在第一节管道后方，连接

2、在一起，重新顶进， 这个过程不断重复，直到所有管道被顶入土层完毕，完成一条永久性的地下管道。顶管机在掘进过程中，采用了激光导向控制系统。位于工作井后方的激光 经纬仪发出激光束，调整好所需的标高及方向位置后，对准顶管机内的定位光靶 上,激光靶的影像被捕捉到机内摄像机的影像内， 并输送到挖掘系统的电脑显示 屏内。操作者可以根据需要开启位于顶管机内置式油缸进行伸缩，为达到纠偏的目的，调整切削部分头部上下左右高度。 在整个掘进过程中，甚至可以获得控制 整个管道水平、垂直向30cm内的偏离精度。2、泥水平衡式顶管突出的优点：（1 ）适用的土质范围比较广，如在地下水压力很高，以及变化范围很大的 条件下，它

3、都适用。（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，因 而由顶管引起的地面沉降较小。（3 ）与其他类型的顶管比较，泥水顶管施工时的总推力比较小，尤其在粘 土层这种表现得更为突出，所以特别适用于长距离顶管。（4）工作井内的作业环境较好，作业比较安全，由于它采用泥水管道，输送弃土，不存在吊土，搬运等危险的作业；（5）泥水输送弃土为连续作业，因此进度比较快 ；（6）顶管施工仅占有少量地面（工作井和接收井），对地面破坏干扰极小；（7）顶管施工安全可靠性很好，通过地面操控及室内进行遥控控制。3、顶管施工的质量及检查检验方法要点331顶管施工准备阶段质量控制的措施1 顶管施工前的准备熟

4、悉图纸，实地调查，掌握制定顶管施工方案依据，如管道结构、埋深、设计要求；顶管段的土质和水文地质情况；顶管段地下构筑物的结构及其基础和高 程以及管理部门对顶管要求意见。2 审查顶管施工组织设计与施工方案（1）对施工组织设计应进行全面、细致的研究、分析和审查，特别对机头的类型、主千斤顶、管材的强度与接口形式、洞口构造、中继环的设置、压浆孔的 布置、稳定土层的措施、环境检测及工程保护措施等应作重点审查。 施工方法和 采取的技术措施应符合设计要求，确保工程质量。（2 ）对确定的顶管施工方法，应重点了解该机具的性能，特别是对顶管穿越土层的适用性，审查施工单位是否具有类似工程顶管施工的实际经验。(3 )对

5、采用的顶管施工方法，其可能产生的地表变形和对周围环境的影响程度，应督促施工单位预先做出分析、估算，应符合合同规定的保护环境的要求。当预计影响程度难以保证对地面建筑物、道路、交通和地下管线的正常使用时，应督促施工单位必须采取有效技术措施进行检测和保护，必要时对建筑物、地下管线可采取停止使用、限制使用、拆除、搬迁等措施。3 核查选定的顶管机根据顶管所处的工程地质、管道穿越的地层情况、覆土深度、管径、工程环境、地面建筑与地下管线、对地面变形的控制要求等因素，择优选择顶管机头， 保证工程质量、安全和文明施工的要求，以期达到顶管预期的效果。4 .审查顶管开工前的准备工作排水降水措施、顶力计算；检测工作坑

6、的中线位置；后背的垂直度和水平线 与中线的位置；检测导轨高程及其中线位置；检测顶进管道中线、管内底高程、 相邻管间错口要求。5. 审查长距离顶管段措施如加固后背、加强管口整形顶铁；选用润滑剂如触变泥浆、中继环等措施。6. 材料成品质量控制严格核查钢筋、水泥、砂石等材料，商品砼等半成品，以及管材、橡胶圈等成品，必须有质保单、准用证和检验报告，按规定抽样复验。332顶管工作坑与接收坑的设置及相关设备安装质量控制的措施1. 顶管工作坑与接收坑的设置顶管工作坑与接收坑的平面位置除应符合设计和施工工艺要求外，还应同时考虑以下因素：（1）应避免设置在高压电线下、里弄和单位的车辆出入口及交通繁忙场地狭小 处

7、。（2）顶管工作坑和接收坑应尽可能避让或离开地下管线与建筑物，满足最小的平面距离，减少施工扰动的影响，否则应采取必要的技术保护措施。（3）顶管工作坑与接收坑的施工机械设备或脚手架等装置，与架空输电线路之 间的最小距离，应满足有关电业规定。（4）顶管工作坑内导轨、顶机、千斤顶、油泵站、后靠的布置、安装，应顺序 进行，达到导轨稳定，顶机平稳，轴线、标高、坡度符合顶管设计要求。顶机及相关设备应进行单机、单系统调试，并进行整机系统运行试车，操作运行正常后 才能拆除封门机头顶入土体。在顶进过程中，全部设备应有专人维护和保养。2. 安装导轨质量控制（1）顶管工作坑内支承机头和管节的装配式钢导轨，安置在混凝

8、土基面上。导 轨安放前，复核管道中心轴线，导轨安装定位后必须稳固，在顶进中不移位、不 变形、不沉降，导轨的中轴线与顶管轴线一致，两根轨道必须平行、等高，钢导 轨面的中心标高应按设计管底标高设置，导轨坡度与设计管道坡度一致。（2）接收坑在机头进洞前临时安设承接机头的导轨架，导轨的标高、中轴线必须和机头进洞相一致，并安装稳固，足够支承机头设备及机内的土重。 导轨设置 的施工要求可参照顶管工作坑安装导轨要求。当机头较长时，可将机头的前部与 后部的工具管分段顶入洞口，脱出后分段吊出接收坑。(3) 安装导轨的质量标准与检验方法导轨应安装稳定，轴线、坡度、标高符合设计要求。允许偏差3mm (左右)，标高0

9、+3mm。检验方法：经纬仪、水准仪。3. 设置后靠墙(承压壁)质量控制(1)顶管工作坑的后靠设施与土体最大允许反力必须经过计算，并满足最大顶力的需要，必须结构稳定、无位移，必要时对结构后靠土体应予以加固。(1)设置后靠墙的质量标准与检验方法工作坑后靠墙应结构稳定，无位移，与顶管轴线相垂直，后靠墙的承压面积应 符合设计和施工组织设计的要求。允许偏差：宽度5%，高度5%，垂直度0.1%H，水平线与中心线的偏差0.1%L检验方法：钢尺丈量，测斜仪，经纬仪。4. 安装主顶设备质量控制(1) 检查安装主顶设备，确保组合千斤顶与管节端面呈对称布置，组合千斤顶管轴线与管道中心线的铅垂面相一致，并与后靠墙相垂

10、直。多个千斤顶同时使用 时，必须规格型号一致，油路并联，行程同步，共同作用，每台千斤顶的使用压 力不得大于额定工作压力，千斤顶伸出的最大行程应小于千斤顶行程的10cm(2) 油泵站应设置在主千斤顶的近旁由专人负责，油路顺直，接头不漏油。油泵应装有限压阀、溢流阀和压力表等指示保护装置。5. 安装前座止水墙质量控制(1) 顶管工作坑内为了防止水土流失和顶管融变泥浆从沉井井壁预留孔与井壁 之间的孔隙中溢出，监督施工方开顶前在钢筋混凝土井壁预留孔位置安装好前座 止水墙，其组成部分为：预埋钢法兰盘安装环形橡胶板安装钢压板安装垫圈和螺栓检查法兰盘准确埋设在沉井井壁预留孔位置， 端面平整、安装牢固、螺栓丝

11、口水泥浆予以清除，环形橡胶板、钢压板、垫圈和螺栓安装正确就位。(2) 接收坑井壁预留的洞口仅一次性使用，故洞口构造比工作坑的出洞口要简 单。进洞口应按设计图制作并封堵，封堵有砖墙、混凝土及钢板桩封门。待机头 靠近洞口时开凿封门随即顶出机头。6. 安装顶管机头质量控制(1) 顶管设备必须经维修保养，检验合格后方可进入施工现场。开顶前对顶管全套设备及各类机具均应进行单机、整机联动及模拟操作，确认正常后方可投入 使用。顶进中应有专人例行保养。(2) 核查施工单位对选定机头的机械特性和适应土质的熟悉和掌握程度以及类似工程的施工经验，现场应配有经过技术培训和技术交底的熟练的操作人员。（3）检查施工进场的

12、机头和工具管，必须和经过批准的施工组织设计所选定的 机头设备相一致，特别是机头直径、动力、纠偏设备、出土装置等必须匹配，机 头与工具管的连接必须满足纠偏技术要求，无渗漏。（4）机头、工具管及电气、动力、液压、供水、出土、纠偏、测量、通讯等设 备安装后，检查单机和联动运转，测试数据应符合机械设计的要求， 确保运转正 常后才准予投入使用。（5）机头的直径必须符合设计的尺寸，并略大于管道直径 20mm。机头与工具 管连接紧密不渗水，外壳圆顺无变形。各管路的连接处应不漏水、漏油。检验方法：用钢尺丈量，设备调试检测。（6）督促施工单位，根据机头重量、现场条件等，选用具有足够起重能力的吊 机，将机头缓慢、

13、平稳吊入工作坑，并安放在导轨上。机头与导轨的接触面必须 吻合、平稳。测定机头中心、标高、坡度，应符合设计要求。（1）机头安装就位后，应将电、水、油、泥浆、气压和操作系统等设备分别连 接，不得渗漏，并对各分系统进行试运行检查，直至运行正常，操作灵活。顶管工作井安装设备工序质量标准与检验表序号项目允许偏差（mm）检查频率检验方法1工作坑每侧宽度、长度不小于设计规定2点/每座经纬仪测量钢尺量测2匚二才匕 后冃垂直度0.1%H1点/每座经纬仪测量测斜仪测量钢尺量测水平线与中心线的偏差0.1%L3导轨导轨高程+301点/每座水准仪测量经纬仪测量导轨中心位移左3mm右3mm333管道顶进施工质量控制的措施

14、1. 顶管出洞施工质量控制（1）审核施工组织设计中的顶力估算、中继环设置、工作坑后靠土体能承担的 顶力等。顶管前监督施工单位必须根据工程设计选用顶管机头的类型、土质、管径、顶 进长度、覆土深度、工作坑的结构类型、后靠土体、顶管工艺等因素，对顶力进 行分析和估算。对工作坑结构后靠及土体所能承担的顶进反力进行验算。顶力（R）由机头迎土面的迎面阻力（N）和顶管管壁外周摩阻力（F）两部分组成，即R=N+F 。审核施工组织设计中顶力估算、中继环的位置、数量、工作坑结构后靠强度及 后靠土体所能承担的顶力等，必须满足设计要求和施工的实际状况。顶管中最大顶力必须小于管材设计允许顶力。工作坑的主千斤顶的最大总顶

15、力， 必须小于工作坑后靠结构设计允许顶力和后 靠土体所能承受的顶力，并留有一定的余量。必要时应对后靠结构及后靠土体进 行加固。（2）全面检查顶管整个系统的安装、 单机调试与联动调试，确认设备运转正常, 才准予开顶出洞。出洞前，必须对顶管整个系统的安装、单机调试进行全面检查，督促并检查设 备联动调试，确认设备系统运转正常，各项准备工作已经完成，才准予开顶出洞。 未经批准，不准开顶。检查洞口止水圈的安装必须符合施工要求，应安装牢固、尺寸准确，能完全封 堵机头与洞口的空隙，无渗出水土与触变泥浆。洞口前方的土体已采取注浆加固，井点降水等措施得到稳固，确保拆除洞口不 会产生水土流失。洞口前方的地下管线、

16、地面构筑物，已采取技术措施有效保护，并建立了沉降 监测。机头出洞时，顶进操作应谨慎平稳、匀速推进，首节管出洞口后即应开始均匀 压注触变泥浆。在管节出洞1020m范围内，应检查并督促施工人员将切土、 出泥、顶速、土压、轴线、标高等技术参数和操作，逐渐调整至正常状态。若机头出洞即遇到异物、机头下沉“磕头”等现象，应暂缓顶进，查明原因经 处理后再予顶进。特殊情况，有相应措施保护才可将机头退出，经处理后再次顶 入出洞。质量标准与检验方法i 拆除洞口封门后，应迅速将机头顶入土中，机头中心位置和高程应符合设计 要求。检验方法：用激光经纬仪和水准仪测量。ii机头的工具管与管节连接时，工具管尾部至少有 203

17、0cm搁在导轨上。检验方法：目测或用尺量。iii机头和管节出洞后，洞口橡胶止水圈应严密封堵机头管壁与洞口的环形间隙，水土与触变泥浆不冒出洞口。检验方法：目测。iv 严格控制工具管出洞10cm范围内管道轨迹的偏差20mm。检验方法：激光经纬仪测量。2. 顶管进洞施工质量控制(1) 管节进洞前，督促施工单位进行精确测量，进行复测，必须严格监控机头 轴线和标高并对准洞口，控制平稳顶进和纠偏量，确保机头、管节顺利顶入接收 坑洞口（2）对洞口处的土体、地下管线及地面构筑物，应采取必要的稳定和保护加固 措施，并监测土体的变形情况。（3）机头入洞前，应在接收坑内沿机头入洞方向安装接收导轨，导轨轴线和标 高应

18、与机头一致。导轨必须架设牢固、稳定，能足够支承机头和工具管的重量。（4）检查接收坑内支承机头和工具管的导轨必须安装稳固，轴线与标高应与机 头入洞方向一致。（5）只有当机头端面临近洞口时，才准予拆除洞口砖封墙和开启洞口封板。洞口封门拆除后，应随即将机头顶入洞口至导轨上，应防止机头在洞口前方土体中 长时间滞留，发生“磕头”等弊病。管节入洞后，检查管壁与洞口间隙的封堵， 防止水土流失。（6）管节入洞后，即应用木楔将管道沿洞口楔紧垫稳，再用麻筋水泥将洞口空 隙填实，防止水土流失。当有中继环的管道全部顶紧靠拢，停止顶进后，按设计 要求完成管道与洞口的连接。（7）质量标准与检验方法管节进洞后，管端口应露出

19、洞口井壁 2030cm，管道与井壁的连接必须按设 计规定施工，达到接口平整、不渗水。检验方法：外观目测，钢尺丈量。管道轴线与管内底标高应符合设计和质量要求。 管节进、出洞允许偏差见下表:管节进出洞允许偏差项目允许偏差(mm)顶程>100m中线位移100管道内底咼程>)1500mm+80 -1003. 管节顶进施工质量控制(1) 顶进过程中，应监督施工方按施工组织设计和技术要求的规定谨慎操作，实施旁站，针对发生的问题督促施工单位及时采取相应的技术措施。机头顶出洞后，必须按土质及时调整操作并监控各类技术参数，使顶管进入正 常状态。必须按施工组织设计和技术要求的规定， 检查设有压浆孔的管

20、节和中继环的布 置，检查并督促触变泥浆的压注应贯彻 “机尾压浆、管中顺序补浆、随顶随压浆、 特殊地段或地面沉降增量时增大压浆量”的原则，对压浆时段及浆量应作分析。检查纠偏措施并必须贯彻“勤测、勤纠、微调”的原则，经常检查机头内的照 准板，以确定机头顶进的轨迹走向。若发生较大偏差，应分析原因，并督促分次 逐步纠偏，防止纠偏过量，造成反复纠偏，影响顶管质量。机头内设的两组纠偏 千斤顶的纠偏行程差值不能大于 50mm。人员应随时掌握顶进状况，及时分析顶进中的土质、顶力、顶程、压浆、轴线 偏差、地面变形等情况，针对发生的问题督促施工单位及时采取相应的技术措施。 发现地面有冒浆，应及时查明原因，采取封堵

21、及减压措施。使用的管材应符合设计要求。检查管材合格证、使用许可证、试验资料、外观 及几何尺寸，必须达到顶管的质量标准和强度指标。 发现管壁有裂缝、接口缺损 等弊病的不准使用。(2) 测量与纠偏质量控制测量质量控制将对顶管工作井内的管道中心线及由地面引入井内的临时水准点进行复测， 在顶进过程中，对顶管的中心线和标高进行跟踪复测。人员将根据测量结果，绘制中心与高程偏差与顶力变化曲线，及时与施工 方分析产生偏差的原因与发展趋势，根据“勤挖、勤顶、勤测、勤纠、微调”的 原则，商讨采取纠偏的措施。4. 压注触变泥浆质量控制为减少顶进阻力，特别应减少管壁外周与土层的摩阻力， 增加顶进长度，提高顶管质量，减

22、少地表变形。在顶管施工中应沿管壁外周均匀压注触变泥浆。监督施工方对顶管机头尾部采用随管道顶进同步压浆。对混凝土管道的适当 点位还须进行跟踪补浆，以补充在顶进中的泥浆损失量(1)将检查主要压浆设备：注浆泵、搅拌器、注浆管道、管路连接、控制阀等 进行检查其是否完好。（2）将检查触变泥浆配合比是否合理、准确，浆液配置是否符合操作规程。（3）将检查触变泥浆的压注方法、数量、压力等是否符合要求。（4）监督压浆机具应有专人操作，并详细填写原始记录。（5）每一顶程施工结束后，应及时用水泥粉煤灰砂浆进行固化压浆，以减少后 期沉降。5. 安装中继环质量控制（1）当顶进阻力超过主千斤顶的允许总顶力、混凝土管节的允

23、许顶力或工作坑后靠土体的允许反力，又不内直接达到设计的顶进长度时， 应在顶进管道的适当 位置安装中继环，形成机头掘进切土，中继环接力顶和主千斤顶顶进的组合顶力 系统。（2）中继环的安装位置由顶力计算确定，并在施工组织设计中对具体的安装位 置做出明确的规定。将验算施工方根据土的物理力学性能指标、管道外径、埋设深度、顶进长度 计算的总顶力，在考虑一定安全系数的前提下，复检设置中继环的位置。（3）中继环应刚度大、不变形、安装方便、尺寸精确，在使用中具有良好的水 密性，接口伸缩应耐磨。（4）中继环的结构型式、几何尺寸、与管道的连接等应符合设计图纸，并进行 实地检查和测量。中继环的千斤顶应做到同步同行程

24、， 不漏油；橡胶止水圈应耐 磨，满足中继环反复伸缩的运行特点，密封、不漏油。单个中继环的总顶力应大 于该段的顶力，并留有足够的余量。中继环使用前必须进行调试检查，使用中不 得带病运行，发生故障应立即修复。(5) 安装中继环质量标准与检验方法：中继环的几何尺寸、千斤顶的布设应符合设计图纸和顶力的要求，中继环的壳 体应和管道外径相等。检验方法：按中继环工艺设计图和管材设计图，用钢尺丈量。顶力的配置应大于顶力的估算值并留有足够的余量。 实际发生的最大顶力应小 于管材允许的顶力。中继环的设置应满足顶力的要求，并符合施工组织设计的规 定。检验方法：按千斤顶的规格、技术参数计算顶力，并核对强度资料。顶进中

25、 应对管节内壁和接口进行外观裂缝及破损检查。中继环、千斤顶应与油泵并联，行程同步，油压不能超过设备的设定参数，使 用应伸缩自如，不漏油和泥水。检验方法：检查油路安装，核对规格，设置油压控制阀，使用前进行调试检 查。6. 起吊设备配置与土方运输设备配置的措施(1)起吊设备配置的措施起吊机械的选型、设备的场地平面布置、起重能力必须纳入施工组织设计，并 报审核批准。起吊重量、吊臂长度、吊臂角度、起吊稳定性等与设备能力、现场 施工条件、起重安全性等直接相关，必要时应督促施工单位进行核算和加固。审核进场设备的合格证及操作人员的上岗证，督促施工单位在设备使用前必须进行调试和试吊，并检查调试和试吊的情况，确

26、认安全可靠方可使用。起重设备 应按规定，必须经劳动安全部门检验核准后方可投入使用。起重机械严禁超负荷工作，并不得同时进行升降、变幅、旋转或行走的动作。 严禁非工种人员操作设备。严禁在起重机回转半径范围内有人和物， 严禁重物在人头上越过或人站立在被吊物体上工作。督促施工单位建立现场维护保养、定期检查制度，严禁设备带病运转。（2） 土方运输设备的配置的措施顶管管道内土方运输设备的规格、性能、运转、电量配置等均应列入施工组织 设计，并应与顶机类型、土质、管内空间、运距、顶机的出土能力相匹配，经审 核批准后方可实施。检查运输设备的安装、调试及与整个顶管设备的适用性，确认系统工作正常后， 准予投入使用。

27、对泥浆水力输送的泵、管系统中应增高排渣装置（箱），以利清除石渣等固体物。若发生出浆管堵塞不通畅时，应停顶清除管道内异物后才能继续顶进。对平衡式顶机的泥土 （水）仓，应控制一定的压力，以平衡机头正面的土（水） 压力。应随时观测并调节顶速、切土量和出土量，使机头维持一个较正常压力值， 进行平衡顶进，确保顶管质量。对水力出土的地面泥浆池的容积及结构的安全性应进行审核，应有足够的容积 存放泥浆，防止泥浆池的开裂和坍塌。池壁及浆管应不漏水，溢流水可循环利用， 不准直接排入下水道及河道。7. 管道接口质量控制（1）顶进前应对混凝土成品管、钢承口、橡胶密封圈和木衬垫材料从外观、几何尺寸及质量试验资料作详细检查。 必须符合设计要求，达到技术标准，并经现 场试装，不合格的不得使用。（2）管道承插口外观应完好，无裂缝、缺损。钢承口必须按设计要求进行防腐 处理，刃口无疵点、焊缝平整、肋板与环形钢板垂直，钢承口尺寸准确无变形。 橡胶圈无裂缝、变